Самодельный высокоточный барометр-анероид любителя астрономии.

[Борис Юрьевич]

Как известно точность астрометрических измерений во многом определяется точностью рефракционной поправки, которая напрямую зависит от точности измерения давления атмосферы на момент наблюдения. Однако точность общедоступных промышленных барометров не превышает 0,5 мм рт.ст., что совершенно недостаточно для получения точности менее 10 угловых секунд. Значительно более высокую точность измерения атмосферного давления можно получить с применением микробарометров, однако их стоимость не намного меньше стоимости телескопа с апертурой до 150 мм, и практически микробарометры в практике любительских наблюдений мне не встречались. Любители астрономии давно научились делать самодельные телескопы, поэтому сделать высокоточный барометр, нам можно тоже попробовать. Поставив такую задачу я принялся изучать вопрос от чего и как зависит точность промышленных барометров и пришел к следующим выводам:
1.Точность барометра складывается из точности анероидного блока и передающего механизма, при этом решающую роль имеет анероидный блок, точность которого зависит от его диаметра и количества ступеней. Чем больше диаметр и количество секций анероидного блока, тем выше класс барометра.
2. При диаметре анероидного блока 75-80 мм, в одноступенчатом исполнении точность барометра будет около 1%. При 10 ступенях анероидного блока точность барометра будет не менее 0,1%.
Как правило промышленные точные барометры имеют 3-х ступенчатую конструкцию анероидного блока, поэтому их точность не может превышать 0,4%.

Для проверки идеи создания самодельного барометра я остановился на 12 ступенчатой конструкции анероидного блока, в связи с тем, что сильфоны из берилиевой бронзы, которые применяются в высоковакуумных затворах вакуумных установок, мне показались наиболее подходящими для заявленной цели: Изготовление самодельного любительского высокоточного барометра астронома любителя, с точностью измерения атмосферного давления не ниже 0,05%.
В качестве отсчетного механизма я применил обычный часовой индикатор на 0,01мм и ходом измерительного стержня 10 мм.
Если в барометре М98 1 мм давления на шкале имеет размер 1мм, то в моем барометре эта величина равна 4 мм, с точностью отсчитывания 0,03 мм рт.ст., т.е. в 10 раз точнее промышленного прибора.
Фото самодельного барометра выкладываю.

[DVE]

Может будет полезно: цифровой модуль MS5611 имеет точность около 10см (реально видно на графике подъем и опускание рукой), уж не знаю сколько это в миллибарах или миллиметрах, но думаю вполне неплохо. Получение данных через микроконтроллер по i2c или spi, далее вывод куда требуется.

[Борис Юрьевич]

Может будет полезно: цифровой модуль MS5611 имеет точность около 10см (реально видно на графике подъем и опускание рукой), уж не знаю сколько это в миллибарах или миллиметрах, но думаю вполне неплохо. Получение данных через микроконтроллер по i2c или spi, далее вывод куда требуется.

Мне известны цифровые барометрические 32-х разрядные цифровые модули, которые не так даже дороги, около 40 долл.шт. Но они пока недоступны простому любителю астрономии, а также к ним нет бесплатного программного обеспечения. Имеются малогабаритные метеостанции, в которых применяются твердотельные преобразоватили атмосферного давления, они тоже не дорогие, но какова их реальная точность, одному Богу известно. Во всяком случае, те цифровые метеостанции которые я проверял имеют высокую дискретность, но точность их не соответствует заявленной. А высокая дискретность и высокая точность понятия разные. Это особенно хорошо видно по измерительной вакуумной технике. Несмотря на значительный рост типов преобразователей давления воздуха, до сих пор образцевым измерительным средством барических величин является ртутный манометр Мак-Леода, которому около 150 лет.

[halx]

Мне кажется точность барометра никак не отразится на точности поправки за рефракцию, т.к. этих барометров надо будет с миллион по лучу зрения развесить сперва

[DVE]

Мне известны цифровые барометрические 32-х разрядные цифровые модули, которые не так даже дороги, около 40 долл.шт. Но они пока недоступны простому любителю астрономии, а также к ним нет бесплатного программного обеспечения.

Уже гораздо дешевле - 26$ модуль со всей обвязкой, c бесплатной доставкой. Так что при желании вполне доступны.
http://www.dealextreme.com/p/gy-63-ms5611-high-resolution-atmospheric-pressure-height-sensor-module-for-arduino-148866?item=2

А вот с софтом да, скорее всего под свои нужны делать придется самостоятельно, слишком уж узкоспециализированная задача, и бесплатного софта скорее всего нет.

[Грехов Михаил]

Ура!!! Да здравствует Борис Юрьевич!!!   Уже барометрами увлеклись?  А где же Максутовы-Кассегрены/Ричи-Кретьены? Ваккуумные камеры взрывного напыления? 

А по теме... точное измерение барометрического давления уже не представляет трудности. Вполне себе разработаны электронные барометры с высочайшей точностью (но вот к сожалению не по ГОСТ) которые подключаются к компьютеру. Причем чувствительность настолько высока, что способны уловить разницу давления между высотами с шагом 0.5 метров.   

[Diman]

"Мне кажется точность барометра никак не отразится на точности поправки за рефракцию, т.к. этих барометров надо будет с миллион по лучу зрения развесить сперва"

Хорошо сказано!

[Борис Юрьевич]

Мне кажется точность барометра никак не отразится на точности поправки за рефракцию, т.к. этих барометров надо будет с миллион по лучу зрения развесить сперва

Ничего подобного, достаточно одного, но с необходимой точностью.

[pterodaktil]

А по теме... точное измерение барометрического давления уже не представляет трудности. Вполне себе разработаны электронные барометры с высочайшей точностью (но вот к сожалению не по ГОСТ) которые подключаются к компьютеру. Причем чувствительность настолько высока, что способны уловить разницу давления между высотами с шагом 0.5 метров.

Обычный китайский электронный барометр за 10 баксов  имеет разрешение 0,1 hPa т.е. им можно ловить  изменения высоты ~1м

Правда, как подсказывает мой опыт с метеостанцией,  датчики имеют не только смещение нуля, но и нелинейность в зависимости от давления.

Для моего девиса  в сравнении с опорной станций на ВВЦ формула в линейном приближении P(ВВЦ)= 0,966*P(davis)+36,447 (R^2=0,995)
ЗЫ сейчас  дернул данные за период  1-7 сентября 2012 года. И построил график. Формула изменилась

[Грехов Михаил]

И вообще.... какое отношение барометр имеет к телескопостроению? Он же не является неотъемлимой частью телескопа.

[Бородатый Кабан]

Ничего подобного, достаточно одного, но с необходимой точностью.

Если смотреть будете только в зенит, то да.

[Борис Юрьевич]

А по теме... точное измерение барометрического давления уже не представляет трудности. Вполне себе разработаны электронные барометры с высочайшей точностью (но вот к сожалению не по ГОСТ) которые подключаются к компьютеру. Причем чувствительность настолько высока, что способны уловить разницу давления между высотами с шагом 0.5 метров.

Приборы для измерения малых перепадов давления раньше называи вариометры, но они не могут заменить собой барометры. Я применяю их в своей практике, для определения флуктации атмосферного давления, для чего переделал заводской вариометр ВР-10М, снимок которого прилагаю. Сейчас когда я пишу эти строки атмосферное давление равно 756,0 мм рт.ст., падение за 20 минут минус 0,35 мм.рт.ст.

[Борис Юрьевич]

И вообще.... какое отношение барометр имеет к телескопостроению? Он же не является неотъемлимой частью телескопа.

Матерью всех астрономических наук является астрометрия, а она без барометра ничто.

[Борис Юрьевич]

Ничего подобного, достаточно одного, но с необходимой точностью.

Если смотреть будете только в зенит, то да.

В зените рефракция равна нулю, вот почему зенитальные способы наблюдения звезд для определения их склонения имеют особое значение.

[pterodaktil]

756,0 мм рт.ст., падение за 20 минут минус 0,35 мм.рт.ст.

Какова точность прибора и как проводили поверку?

[ROVIAN]

Матерью всех астрономических наук является астрометрия, а она без барометра ничто.

Матерью всех астрономических наук является АСТРОЛОГИЯ.         И она прекрасно обходилась и без барометра. 

[библиограф]

 А почему бы не взять обычный ртутный барометр - он свободен от гистерезиса и нелинейности.
Инспекторский ртутный барометр, предназначенный для проверки анероидов позволяет делать
отсчеты с точностью о.1 мм -более чем достаточно! Единственный недостаток - килограмм ртути...
А для барометрического нивелирования выпускается много высокоточных и дорогих приборов
http://www.drillings.ru/baronivelir?razdel=1&object=1

[Борис Юрьевич]

Правда, как подсказывает мой опыт с метеостанцией,  датчики имеют не только смещение нуля, но и нелинейность в зависимости от давления.

Все электронные барометры грешат тем, что их датчики находятся рядом с микросхемами и другими тепловыделяющими элементами, которые создают в довольно ограниченном объеме свой микроклимат и давление. Для любого прибора необходимо, чтобы прибор можно было поставить на нуль, по эталону.
Чего в электронных барометрах нет. Анероидные барометры легко выставляются в нуль, по эталону или более или менее точному барометру.
Многие любители астрономии могут позволить купить себе телескоп, но предпочитают иметь самоделку, что бы убедиться самому, что у него руки растут из нужного места, да и со своей головой он дружит.

[Борис Юрьевич]

Какова точность прибора и как проводили поверку?

Точность самодельного барометра 0,05 мм, диапазон измерения 775-525 мм рт.ст. Проверялся манометром Мак-Леода пока в трех точках, просто времени нет на проверку всей шкалы. Сейчас сравниваю и записываю его показания, со своим барометром типа М98, если будет выявлена нелинейность, то буду новый анемометр тарировать по всей шкале. Сейчас такой необходимости нет, так как распорная пружина анероидной коробки из элинвара, а индикаторное усилие анероидная коробка развивает большое, в тысячи раз большее, чем усилие пружины часового индикатора.
Вообще строго говоря, этот самодельный барометр-анероид проба для более точного оптико-механического барометра высшего класса, с точностью не менее 0,001 мм.рт. ст, над конструкцией которого я сейчас работаю.

[Diskus]

Вот это подход , ни малейшего шанса неточности , все учитываем .
Молодец , Юрьич !!!
Ни в коем случае не останавливайтесь , на очереди сверхвысокоточный термометр для атмосферы .
Термометр и измеритель давления самого наблюдающего , измеритель пульса , все это тоже сказывается на точности наблюдений , т.к. флуктуации давления на глазное яблоко могут сильно повлиять на восприятие фотонов приходящих из Великого Космоса ..
Ну и пора-уж наконец за атмосферу братся , болтанка в 2 -3 секунды ну никак не способствует получению результатов в сотые и тысячные доли секунды по астрометрии ...
Что-то нужно с этим делать , может высокоточный стратосферный зонд ...?