Барограф — это барометр , который записывает изменение атмосферного давления с течением времени в графической форме. Этот прибор также используется для непрерывной регистрации атмосферного давления. Чувствительный к давлению элемент, частично вакуумированный металлический цилиндр, соединен с держателем ручки таким образом, что вертикальное смещение ручки пропорционально изменениям атмосферного давления.
Александр Камминг , часовщик и механик, утверждает, что в 1760-х годах изготовил первый эффективный записывающий барограф с использованием анероидной ячейки. [1] Камминг создал серию барометрических часов, в том числе часы для короля Георга III . Однако этот тип конструкции вышел из моды. Поскольку количество движений, которые может создать один анероид, ничтожно, до семи анероидов (так называемых банок Види) часто соединяют «последовательно», чтобы усилить их движение. Этот тип барографа был изобретен в 1844 году французом Люсьеном Види (1805–1866). [2]
В таких барографах одна или несколько ячеек -анероидов действуют через зубчатую или рычажную передачу, приводя в движение записывающий рычаг, на крайнем конце которого имеется либо писец, либо ручка. Писец записывает на копчёной фольге, а ручка записывает на бумаге, используя чернила, удерживаемые в пере. Записываемый материал устанавливается на цилиндрический барабан, который медленно вращается часовым механизмом . Обычно барабан совершает один оборот в день, в неделю или в месяц, и скорость вращения часто может выбираться пользователем.
Были изобретены также различные другие типы барографов. Карл Крейл описал в 1843 году машину, основанную на сифонном барометре , в которой карандаш делал на графике одинаковые промежутки времени. [3] Фрэнсис Рональдс , почетный директор обсерватории Кью , создал первый успешный барограф с использованием фотографии в 1845 году. [4] Изменение высоты ртути в барометре регистрировалось на непрерывно движущейся светочувствительной поверхности. [5] К 1847 году был также использован сложный механизм температурной компенсации. Барограф Рональдса в течение многих лет использовался Метеорологическим управлением Великобритании для помощи в прогнозировании погоды , а машины были поставлены многочисленным обсерваториям по всему миру.
Сегодня традиционные записывающие барографы для метеорологических целей обычно заменяются (хотя и не все) электронными погодными приборами, которые используют компьютерные методы для регистрации барометрического давления. Они не только дешевле, чем более ранние барографы, но также могут предлагать как большую длину записи, так и возможность выполнять дальнейший анализ собранных данных, включая автоматическое использование данных для прогнозирования погоды. Старые механические барографы высоко ценятся коллекционерами, поскольку они являются хорошим экспонатом и часто изготавливаются из высококачественного дерева и латуни.
В наши дни в домах и общественных зданиях чаще всего встречаются погодные барографы 8-дневного типа. Некоторыми важными производителями барографов являются Негретти и Замбра , Шорт и Мейсон, а также Ричард Феррис и другие. Период от конца викторианской эпохи до начала 20 века обычно считается периодом расцвета производства барографов. В это время было сделано много важных усовершенствований, в том числе улучшенная температурная компенсация и модификация ручки пера, позволяющая прикладывать меньший вес к бумаге, что позволяет лучше регистрировать небольшие изменения давления (т. е. меньше трения о перо). Морские барографы (используемые на судах) часто включают демпфирование . Это выравнивает движение корабля и позволяет получить более стабильные показания. Это может быть либо масляное демпфирование механизма, либо простые пружинные ножки на основании. Но новые твердотельные цифровые барографы полностью устраняют эту проблему, поскольку в них нет движущихся частей.
Поскольку атмосферное давление предсказуемо реагирует на изменения высоты, барографы можно использовать для регистрации изменений высоты во время полета самолета. ФАИ потребовала, чтобы барографы записывали определенные задачи и попытки записи, связанные с планерами . Постоянно меняющаяся трасса указывала на то, что планер не приземлился во время выполнения задания, а измерения по калиброванной трассе можно было использовать для установления выполнения высотных задач или установления рекордов. Примеры одобренных FAI барографов для планеров включают механический барабанный барограф Replogle и электронный барограф EW (который может использоваться в сочетании с GPS ). Механические барографы сейчас обычно не используются для полетной документации, их вытеснили бортовые самописцы GNSS .
В правом верхнем углу изображения трехдневного барографа можно увидеть серебряную ручку с накаткой . Это необходимо для настройки барографа так, чтобы он правильно отражал давление на станции. Под ручкой едва заметен маленький серебряный поршень. Ее нажимают каждые три часа, чтобы оставить отметку времени на бумаге.
Линия между двумя из этих отметок называется «характеристикой барометрической тенденции» и используется синоптиками . Наблюдатель сначала отметит, было ли давление ниже или выше, чем три часа назад. Затем выбирается кодовый номер, который лучше всего представляет трехчасовую трассу. Существует девять возможных вариантов (от 0 до 8), и ни один код не имеет преимущества перед другим. В случае графика на барографе можно выбрать один из двух кодов. 8 (постоянно, затем уменьшается) или 6 (уменьшается, затем постоянно). Наблюдателю следует выбрать цифру 6, поскольку она представляет собой последнюю часть кривой и, таким образом, наиболее точно отражает изменение давления.
Внизу в центре находится анероид (большой круглый серебряный предмет). По мере увеличения давления анероид толкается вниз, заставляя руку двигаться вверх и оставлять след на бумаге. По мере уменьшения давления пружина поднимает анероид и рычаг перемещается вниз.
Через трое суток барабан, к которому прикреплен график, удаляют. На этом этапе часовой двигатель заводится, и при необходимости можно внести коррективы для увеличения или уменьшения скорости и приложить новую диаграмму.