DYM3空盒氣壓表的改進(jìn)

    1、傳統(tǒng)空盒氣壓計(jì)的不足

    傳統(tǒng)的空盒氣壓計(jì)（如j1012型）存在以下不足：

    ⑴刻度盤(pán)上方的圓形玻片為普通平板玻璃片，耐壓抗震能力差，極易損壞，也使空盒氣壓計(jì)的實(shí)際安全測(cè)量范圍相應(yīng)減小，其使用壽命也大為縮短。

    ⑵由于受塑料外殼和圓形鋁片刻度盤(pán)的阻擋，使觀察者無(wú)法清晰地看到空盒氣壓計(jì)內(nèi)部整套傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)，降低了該儀器在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的直觀性。

    ⑶刻度盤(pán)上未直接標(biāo)注出空盒氣壓計(jì)的安全測(cè)量范圍（一般為80－106kPa）和允許使用溫度范圍（一般為-10℃－+40℃），也未用醒目的紅、綠加粗條警示性地在刻度盤(pán)上表出，容易造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中的違規(guī)，甚至釀成人身傷害事故。

    ⑷無(wú)水平調(diào)節(jié)裝置，儀器隨意放置難于保證呈水平狀態(tài)，不可避免地造成空盒氣壓計(jì)的讀數(shù)誤差。

    ⑸空盒氣壓計(jì)只運(yùn)用測(cè)量大氣壓或密閉氣體的壓強(qiáng)，使用功能未免過(guò)于單一，它的潛在應(yīng)用功能未曾得到充分開(kāi)發(fā)和利用。

    2、空盒氣壓表的改進(jìn)

    我們通過(guò)對(duì)空盒氣壓計(jì)使用反思和分析評(píng)價(jià)，提出如下幾點(diǎn)改進(jìn)意見(jiàn)：

    ⑴在材料和造型上改進(jìn)

    空盒氣壓計(jì)的普通圓形玻片和塑料外殼，改用透明度好、質(zhì)地堅(jiān)硬的鋼化玻璃材料，在造型上將兩者合二為一制成一體化的球冠形狀，既可提高該儀器的耐壓抗震強(qiáng)度，又能提高儀器的直觀性。當(dāng)視線透過(guò)玻璃鋼外殼向里看時(shí)，空盒氣壓計(jì)的內(nèi)部裝置機(jī)構(gòu)就會(huì)一覽無(wú)余地呈現(xiàn)在觀察者的眼前。

    ⑵對(duì)刻度盤(pán)的改進(jìn)

    將鋁質(zhì)圓片形刻度盤(pán)改為圓環(huán)形刻度盤(pán)。當(dāng)觀察者的視線從上往下投向空盒氣壓計(jì)時(shí)其內(nèi)部機(jī)構(gòu)便能一目了然。在刻度盤(pán)上鮮明標(biāo)注氣壓計(jì)的主測(cè)量范圍（如80－106kPa）、使用溫度范圍（一般為-10℃－+40℃）,并在上、下限刻度線上分別用紅、綠粗線條警示，提醒使用者在測(cè)量時(shí)高度注意不超限，這樣可大大減少氣壓計(jì)因使用者超限違規(guī)而導(dǎo)致其損壞的現(xiàn)象發(fā)生。

    ⑶增加氣壓計(jì)水平調(diào)節(jié)裝置

    在空盒氣壓計(jì)底部安裝三個(gè)可調(diào)節(jié)的底腳螺絲，呈等邊三角形排列。在硬質(zhì)膠木板上安裝一只氣泡水準(zhǔn)儀。適當(dāng)調(diào)節(jié)三個(gè)活動(dòng)的地腳螺絲，可使空盒氣壓計(jì)呈水平狀態(tài)，以減小儀器讀數(shù)誤差。

    3、空盒氣壓表筆位移動(dòng)

    空盒氣壓計(jì)(以下簡(jiǎn)稱氣壓計(jì))筆位移動(dòng)，是指氣壓計(jì)筆尖示度與水銀氣壓表氣壓值校正后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，筆尖所示氣壓值與水銀氣壓表的氣壓值比較，相差愈來(lái)愈大，修正值超過(guò)規(guī)定，這時(shí)，氣壓計(jì)的筆位需要重新校正，這給氣象測(cè)報(bào)人員增加了麻煩，也給測(cè)報(bào)質(zhì)量帶來(lái)隱患。針對(duì)這一問(wèn)題，在氣壓計(jì)檢定過(guò)程中，經(jīng)過(guò)分析和試驗(yàn)，找到筆位移動(dòng)的主要原因及克服的方法。

    原因分析

    氣壓計(jì)筆位移動(dòng)主要是筆位調(diào)節(jié)螺絲松動(dòng)造成的。從氣壓計(jì)的機(jī)構(gòu)看，感應(yīng)元件空盒，它是牢固地固定在儀器底部上的雙金屬片的一端，一般不會(huì)松動(dòng);傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的杠桿和連桿是隨著空盒受壓力的變化而升降，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的水平軸只能前后水平移動(dòng)，這種分析也驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果。其具體原因是:

    （1）儀器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，螺紋之間磨損、松動(dòng);

    （2）螺絲部件公差偏大，螺絲和螺母間隙較大;

    （3）調(diào)節(jié)螺絲制作材料為鋼材，固定支架的材料為鋁材料或輕金屬，膨脹系數(shù)不一致，隨著季節(jié)氣候的變化，造成調(diào)節(jié)螺絲松動(dòng)。

    克服筆位移動(dòng)的技巧

    根據(jù)以上原因，主要是解決調(diào)節(jié)螺絲與支架螺絲紋之間的松動(dòng)間題，要求要緊密一點(diǎn)，或適當(dāng)增加摩擦力。

    （1）在調(diào)節(jié)螺絲的螺孔中墊紙片或棉線等物品。方法是:用較薄較軟的韌性的書(shū)寫(xiě)紙，剪成長(zhǎng)2cm左右，底寬為0.3cm左右的三角形，紙片插人調(diào)節(jié)螺絲的螺孔，如果松動(dòng)嚴(yán)重，可多插人一些，如果稍松，可少插人一些，或?qū)⒚蘧€塞入螺孔，zui后把調(diào)節(jié)螺絲擰入，將筆位調(diào)到與本站氣壓一致即可。這一方法對(duì)4臺(tái)儀器試驗(yàn)，加墊紙片以后可消除筆位的移動(dòng)量。

    （2）調(diào)節(jié)螺絲的常用部位，滴一點(diǎn)油漆，以增加螺紋之間的磨擦力，亦可防止螺絲松動(dòng)。

    拓展應(yīng)用

    拓展空盒氣壓計(jì)的實(shí)際應(yīng)用

    為使空盒氣壓計(jì)實(shí)現(xiàn)“一表多用”，應(yīng)開(kāi)動(dòng)腦筋，多想辦法，充分發(fā)揮其潛在功能，拓展其應(yīng)用范圍?，F(xiàn)舉例如下：

    測(cè)量地理高度

    大氣壓數(shù)值隨地理高度不同而變化，存在如下實(shí)驗(yàn)規(guī)律：

在海拔高度2000米以內(nèi)，大約每升高12米，大氣壓減少133Pa。例如，若在某山頂上用空盒氣壓計(jì)測(cè)得大氣壓值為88Kpa，則該山頂?shù)暮０胃叨瓤梢老鹿接?jì)算出：

P0－P/133×12=（101.3－88）×103/133×12=1,200（米）

其中，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0=1.013×105Kpa。在空盒氣壓計(jì)環(huán)形刻度盤(pán)上標(biāo)示出與各個(gè)大氣壓數(shù)值相對(duì)應(yīng)的一系列海拔高度值，便可由空盒氣壓計(jì)直接讀出所測(cè)地方的海拔高度，于是空盒氣壓計(jì)便成為一個(gè)高度計(jì)。

    預(yù)報(bào)晴雨天氣

    大氣壓與天氣緊密相關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，晴天的大氣壓比陰天的高，冬天的大氣壓比夏天的高。對(duì)于某地來(lái)說(shuō)，如果用空盒氣壓計(jì)測(cè)出當(dāng)?shù)匾荒晁募局星缣旌陀晏斓囊幌盗写髿鈮褐?，分析這些數(shù)據(jù)，不難從中找出晴天和雨天大氣壓的變化規(guī)律。運(yùn)用這一規(guī)律，也就可以對(duì)該地的晴雨天氣變化作出較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。因此，空盒氣壓計(jì)從理論上講可以作為一個(gè)晴雨計(jì)。

    驗(yàn)證氣體壓強(qiáng)的規(guī)律

氣體壓強(qiáng)的大小取決于氣體分子的密度和平均動(dòng)能，而氣體分子的平均動(dòng)能，又與氣體的溫度有關(guān)系。利用空盒氣壓計(jì)和其它儀器、器材做實(shí)驗(yàn)，不難發(fā)現(xiàn)氣體儀器的變化規(guī)律。

    （1）驗(yàn)證氣體儀器大小與氣體分子密度的關(guān)系

    準(zhǔn)備一個(gè)可打氣、抽氣兩用唧筒，先用其打氣咀與空盒氣壓計(jì)通氣管連接，推動(dòng)唧筒活塞打氣幾次，由于氣壓計(jì)內(nèi)氣體增多，氣體分子密度增大，可以看到氣壓計(jì)指針示數(shù)增大，表明此時(shí)氣壓計(jì)內(nèi)氣體壓強(qiáng)也增大。再換唧筒抽氣咀與空盒氣壓計(jì)通氣管連接，緩慢推動(dòng)唧筒活塞抽氣，由于氣壓計(jì)內(nèi)氣體減少，氣體分子密度減小，可以看到氣壓計(jì)指針示數(shù)減小，表明此時(shí)氣壓計(jì)內(nèi)壓強(qiáng)也減小。應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)指出，在上述實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論用唧筒打氣或抽氣，都應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控氣壓計(jì)的指針示數(shù)，使之不超過(guò)空盒氣壓計(jì)的上、下限范圍，否則將對(duì)其造成損壞。

    （2）驗(yàn)證氣體儀器與氣體分子平均動(dòng)能的關(guān)系

可以用兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)做。

    di一個(gè)實(shí)驗(yàn)，是將處在空氣中空盒氣壓計(jì)作為研究對(duì)象，記錄氣壓計(jì)指針的示數(shù)p1與溫度t1；然后將空盒氣壓計(jì)放入冰箱冷藏室中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，打開(kāi)冰箱門(mén)對(duì)它迅速讀數(shù)，記錄氣壓計(jì)的示數(shù)P2與溫度t2，比較兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)：t1>t2,P1>P2。即隨著溫度的升高，氣體否則的平均動(dòng)能增大，氣體壓強(qiáng)也增大。