Urządzenia o wysokiej precyzji są używane w różnych sferach życia i produkcji współczesnego społeczeństwa. Bez specjalnego sprzętu nie byłoby lotów kosmicznych, rozwoju sprzętu wojskowego i cywilnego i wielu innych. Naprawa takiego sprzętu jest dość trudna. Dlatego stosuje się różne przyrządy kontrolno-pomiarowe. O ich jakości decyduje poziom zgodności tego sprzętu z jego przeznaczeniem. Dla ułatwienia pomiaru stosowane są również klasy dokładności przyrządów pomiarowych.
Jaka jest jednostka miary?
Każdy etap procesu technologicznego lub naturalnego charakteryzuje się określonymi wartościami: temperaturą, ciśnieniem, gęstością itp. Poprzez ciągłe monitorowanie tych parametrów można kontrolować, a nawet korygować dowolneakcja. Dla wygody utworzono standardowe jednostki miary dla każdego konkretnego procesu, takie jak metr, J, kg itp. Są one podzielone na:
· Główny. Są to stałe i ogólnie akceptowane jednostki miary.
· Spójny. Są to instrumenty pochodne związane z innymi jednostkami. Ich współczynnik liczbowy jest równy 1.
· Instrumenty pochodne. Te jednostki miary są określane na podstawie wielkości podstawowych.
· Wielokrotności i podwielokrotności. Są one tworzone przez pomnożenie lub podzielenie przez 10 podstawowych lub dowolnych jednostek.
W każdej branży istnieje grupa wartości, które są stale wykorzystywane w monitorowaniu i dostosowywaniu procesów. Taki zestaw jednostek miary nazywamy systemem. Parametry procesu są monitorowane i weryfikowane przez specjalne oprzyrządowanie. Ich parametry są ustalane za pomocą międzynarodowego układu jednostek.
Metody i środki pomiaru
W celu porównania lub analizy uzyskanej wartości należy przeprowadzić serię eksperymentów. Przeprowadza się je na kilka powszechnych sposobów:
· Bezpośredni. Są to metody, w których dowolną wartość uzyskuje się empirycznie. Obejmują one bezpośrednią ocenę, zerową kompensację i zróżnicowanie. Metody pomiaru bezpośredniego są proste i szybkie. Na przykład pomiar ciśnienia za pomocą standardowego przyrządu. Jednocześnie klasa dokładności manometru jest znacznie niższa niż w innych badaniach.
· Pośrednie. Takie metody opierają się na obliczeniu pewnych ilości ze znanych lub ogólnie przyjętychparametry.
· Skumulowane. Są to metody pomiarowe, w których pożądaną wartość określa się nie tylko poprzez rozwiązanie szeregu równań, ale także za pomocą specjalnych eksperymentów. Takie badania są najczęściej wykorzystywane w praktyce laboratoryjnej.
Oprócz metod pomiaru wielkości istnieją również specjalne przyrządy pomiarowe. Są to sposoby na znalezienie żądanego parametru.
Czym są przyrządy testowe?
Prawdopodobnie każda osoba przynajmniej raz w życiu przeprowadziła jakiś eksperyment lub badania laboratoryjne. Wykorzystano tam manometry, woltomierze i inne ciekawe urządzenia. Każdy używał własnego urządzenia, ale było tylko jedno - kontrolne, któremu wszyscy byli równi.
Jak zawsze – dla dokładności pomiaru jakości wszystkie urządzenia muszą wyraźnie odpowiadać ustalonej normie. Jednak niektóre błędy nie są wykluczone. Dlatego na poziomie krajowym i międzynarodowym wprowadzono klasy dokładności przyrządów pomiarowych. To przez nich określany jest błąd dopuszczalny w obliczeniach i wskaźnikach.
Istnieje również kilka podstawowych operacji kontrolnych dla takich urządzeń:
· Test. Ta metoda jest przeprowadzana na etapie produkcji. Każde urządzenie jest dokładnie sprawdzane pod kątem standardów jakości.
· Sprawdzanie. Jednocześnie porównuje się odczyty przykładowych przyrządów z testowanymi. Na przykład w laboratorium wszystkie urządzenia są testowane co dwa lata.
Ukończenie szkoły. Jest to operacja, w której wszystkie działy skali testowanego instrumentu otrzymują odpowiednie wartości. Zazwyczaj tak się dziejedokładniejsze i bardziej czułe urządzenia.
Klasyfikacja oprzyrządowania
Teraz istnieje ogromna liczba urządzeń, za pomocą których można sprawdzać dane i wskaźniki. Dlatego całe oprzyrządowanie można sklasyfikować według kilku głównych cech:
1. Zgodnie z rodzajem mierzonej wartości. Lub po wcześniejszym umówieniu. Na przykład pomiar ciśnienia, temperatury, poziomu lub składu, a także stanu materii itp. Jednocześnie każdy ma swoje własne standardy jakości i dokładności, na przykład, jak klasa dokładności mierników, termometrów itp.
2. W drodze pozyskiwania informacji zewnętrznych. Oto bardziej złożona klasyfikacja:
- nagrywanie - takie urządzenia niezależnie rejestrują wszystkie dane wejściowe i wyjściowe do późniejszej analizy;
- pokazywanie - te urządzenia umożliwiają wyłącznie obserwowanie zmian w procesie;
- regulacja - te urządzenia są automatycznie dopasowywane do wartości mierzonej wartości;
- podsumowanie - tutaj pobierany jest dowolny okres czasu, a urządzenie pokazuje łączną wartość wartości dla całego okresu;
- sygnalizacja - takie urządzenia są wyposażone w specjalny dźwiękowy lub świetlny system ostrzegawczy lub czujniki;
- komparator - ten sprzęt jest przeznaczony do porównywania określonych wartościz odpowiednimi miarami.
3. Według lokalizacji. Rozróżnij lokalne i zdalne urządzenia pomiarowe. W tym samym czasie ci ostatni mają możliwośćprzesyłać odebrane dane na dowolną odległość.
Charakterystyka oprzyrządowania
W każdej pracy należy pamiętać, że weryfikacji podlegają nie tylko działające urządzenia, ale również standardowe próbki. Ich jakość zależy od kilku wskaźników jednocześnie, takich jak:
· Klasa dokładności lub zakres błędu. Wszystkie urządzenia mają tendencję do popełniania błędów, nawet normy. Jedyna różnica polega na tym, że w pracy jest jak najmniej błędów. Bardzo często stosowana jest tutaj klasa dokładności A.
· Czułość. Jest to stosunek kątowego lub liniowego ruchu wskazówki do zmiany badanej wartości.
· Odmiana. Jest to dopuszczalna różnica między powtarzanymi a rzeczywistymi odczytami tego samego przyrządu w tych samych warunkach.
· Niezawodność. Ten parametr odzwierciedla zachowanie wszystkich określonych cech przez określony czas.
· Bezwładność. W ten sposób charakteryzuje się pewne opóźnienie odczytów przyrządu i wartości mierzonej.
Ponadto dobre oprzyrządowanie musi mieć takie cechy, jak trwałość, niezawodność i łatwość konserwacji.
Co to jest margines błędu?
Specjaliści wiedzą, że w każdej pracy są drobne błędy. Podczas wykonywania różnych pomiarów nazywane są błędami. Wszystkie one wynikają z niedoskonałości i niedoskonałości środków i metod badań. Dlatego każdy sprzęt ma swoją własną klasę dokładności, na przykład 1 lub 2 klasy dokładności.
Jednocześnie rozróżnia się następujące typy błędów:
· Absolutny. Jest to różnica między wydajnością używanego instrumentu a wydajnością urządzenia referencyjnego w tych samych warunkach.
· Względny. Taki błąd można nazwać pośrednim, ponieważ jest to stosunek znalezionego błędu bezwzględnego do rzeczywistej wartości określonej wartości.
· Względna zmniejszona. Jest to pewien stosunek między wartością bezwzględną a różnicą między górną i dolną granicą skali używanego instrumentu.
Istnieje również klasyfikacja według charakteru błędu:
· Losowo. Takie błędy występują bez prawidłowości i konsekwencji. Często na wydajność wpływają różne czynniki zewnętrzne.
· Systematyczne. Takie błędy występują zgodnie z pewnym prawem lub regułą. Ich wygląd w większym stopniu zależy od stanu oprzyrządowania.
· Brakuje. Takie błędy mocno zniekształcają wcześniej uzyskane dane. Błędy te można łatwo usunąć, porównując odpowiednie pomiary.
Co to jest dokładność 5 stopnia?
Współczesna nauka przyjęła specjalny system pomiarowy w celu usprawnienia danych pozyskiwanych ze specjalistycznych urządzeń, a także określenia ich jakości. To ona określa odpowiedni poziom ustawień.
Klasy dokładności przyrządów pomiarowych są rodzajem charakterystyki uogólnionej. Umożliwia określenie granic różnych błędów i właściwości, które wpływają na dokładność przyrządów. Jednocześnie każdy rodzaj przyrządów pomiarowych ma swoje parametry i klasy.
Zgodnie z dokładnością i jakością pomiaru, najnowocześniejszyurządzenia sterujące mają następujące działy: 0, 1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; dziesięć; piętnaście; 20; 2, 5; 4, 0. W tym przypadku zakres błędu zależy od użytej skali przyrządu. Na przykład dla sprzętu o wartościach 0 - 1000 ° C dopuszczalne są błędne pomiary ± 15 ° C.
Jeżeli mówimy o sprzęcie przemysłowym i rolniczym, to ich dokładność dzieli się na następujące klasy:
· 1-500 mm. Zastosowano tutaj 7 klas dokładności: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 i 5.
· Ponad 500 mm. Stosowane są klasy 7, 8 i 9.
Jednocześnie urządzenie z jednością będzie miało najwyższą jakość. A 5 klasa dokładności jest stosowana głównie w produkcji części do różnych maszyn rolniczych, budowy samochodów i parowozów. Warto również zauważyć, że ma dwa podesty: X₅ i C₅.
Jeśli mówimy o technologii komputerowej, na przykład o płytkach drukowanych, to klasa 5 odpowiada zwiększonej dokładności i gęstości projektu. W tym przypadku szerokość przewodu jest mniejsza niż 0,15, a odległość między przewodami a krawędziami wywierconego otworu nie przekracza 0,025.
Międzystanowe standardy dokładności w Rosji
Każdy współczesny naukowiec poszukuje własnego systemu do określania jakości używanych instrumentów i uzyskanych danych. Aby uogólnić i usystematyzować dokładność pomiarów, przyjęto normy międzystanowe.
Określają podstawowe przepisy dotyczące podziału urządzeń na klasy, zbiór wszystkich wymagań dla takiego sprzętu oraz metody standaryzacji różnych charakterystyk metrologicznych. Klasy dokładnościprzyrządy pomiarowe są ustalane przez specjalny GOST 8.401-80 GSI. System ten został wprowadzony na podstawie międzynarodowej rekomendacji OIML nr 34 z 1 lipca 1981 r. Poniżej przedstawiono ogólne przepisy, definicję błędów i oznaczenie samych klas dokładności wraz z konkretnymi przykładami.
Podstawowe przepisy dotyczące określania klas dokładności
Aby poprawnie określić jakość wszystkich przyrządów pomiarowych i danych wynikowych, istnieje kilka podstawowych zasad:
· Klasy dokładności należy dobierać zgodnie z rodzajem używanego sprzętu;
· Wiele standardów może być używanych dla różnych zakresów pomiarowych i ilości;
· Tylko studium wykonalności określa liczbę klas dokładności dla konkretnego sprzętu;
· pomiary są przeprowadzane bez uwzględniania trybu przetwarzania. Normy te dotyczą instrumentów cyfrowych z wbudowanym urządzeniem obliczeniowym;
· Klasy dokładności pomiaru są przypisywane na podstawie istniejących wyników testów rządowych.
Oprzyrządowanie elektrodynamiczne
Do takich urządzeń należą amperomierze, watomierze lub woltomierze oraz inne urządzenia przetwarzające różne wielkości na prąd. Dla ich poprawnej i stabilnej pracy stosuje się specjalne osłony urządzeń pomiarowych. Odbywa się to na przykład w celu zwiększenia klasy dokładności woltomierza.
Zasada działania tych urządzeń polega na tym, że zewnętrzne pole magnetyczne jednocześnie wzmacnia pole jednego urządzenia pomiarowego iosłabia pole drugiego. W tym przypadku całkowita wartość pozostaje niezmieniona.
Zaletami takiego oprzyrządowania są niezawodność, niezawodność i prostota. Działa jednakowo zarówno z prądem stałym, jak i przemiennym.
Najważniejsze wady to niska dokładność i wysokie zużycie energii.
Oprzyrządowanie elektrostatyczne
Te urządzenia działają na zasadzie wzajemnego oddziaływania naładowanych elektrod, które są oddzielone dielektrykiem. Konstrukcyjnie wyglądają prawie jak płaski kondensator. Jednocześnie podczas przesuwania części ruchomej zmienia się również wydajność systemu.
Najbardziej znane z nich to urządzenia z mechanizmem liniowym i powierzchniowym. Mają nieco inną zasadę działania. W przypadku urządzeń z mechanizmem powierzchniowym pojemność zmienia się z powodu wahań w obszarze aktywnym elektrod. W przeciwnym razie odległość między nimi jest ważna.
Zaletami takich urządzeń jest niski pobór mocy, klasa dokładności GOST, dość szeroki zakres częstotliwości itp.
Wadami są niska czułość urządzenia, konieczność ekranowania i awaria między elektrodami.
Oprzyrządowanie magnetoelektryczne
To kolejny typ najpopularniejszych urządzeń pomiarowych. Zasada działania tych urządzeń opiera się na interakcji strumienia magnetycznego magnesu i cewki z prądem. Najczęściej stosuje się sprzęt z zewnętrznym magnesem i ruchomą ramą. Strukturalnie składają się z trzech elementów. To jest rdzeń cylindryczny, magnes zewnętrzny irdzeń magnetyczny.
Zaletami tego oprzyrządowania są wysoka czułość i dokładność, niskie zużycie energii i dobre uspokojenie.
Do wad prezentowanych urządzeń należy zaliczyć złożoność wytwarzania, brak możliwości utrzymania ich właściwości w czasie oraz podatność na temperaturę. Dlatego na przykład klasa dokładności manometru jest znacznie zmniejszona.
Inne rodzaje oprzyrządowania
Oprócz powyższych urządzeń istnieje kilka innych podstawowych przyrządów pomiarowych, które są najczęściej używane w życiu codziennym i produkcji.
Takie wyposażenie obejmuje:
· Urządzenia termoelektryczne. Mierzą prąd, napięcie i moc.
· Urządzenia magnetoelektryczne. Nadają się do pomiaru napięcia i ilości energii elektrycznej.
· Połączone urządzenia. Tutaj do pomiaru kilku wielkości na raz używany jest tylko jeden mechanizm. Klasy dokładności przyrządów pomiarowych są takie same jak dla wszystkich. Najczęściej pracują z prądem stałym i przemiennym, indukcyjnością i rezystancją.
