Vysoko presné zariadenia sa používajú v rôznych sférach života a výroby modernej spoločnosti. Bez špeciálneho vybavenia by neexistovali vesmírne lety, vývoj vojenského a civilného vybavenia a mnoho ďalšieho. Je dosť ťažké opraviť takéto zariadenie. Preto sa používajú rôzne kontrolné a meracie prístroje. Ich kvalita je určená úrovňou zhody tohto zariadenia s určeným účelom. Pre uľahčenie merania sa používajú aj triedy presnosti meracích prístrojov.
Aká je merná jednotka?
Každá fáza technologického alebo prírodného procesu je charakterizovaná určitými hodnotami: teplota, tlak, hustota atď. Neustálym sledovaním týchto parametrov môžete kontrolovať a dokonca korigovať akékoľvekakcie. Pre pohodlie boli vytvorené štandardné jednotky merania pre každý špecifický proces, ako je meter, J, kg atď. Delia sa na:
· Hlavné. Toto sú pevné a všeobecne akceptované jednotky merania.
· Súdržné. Ide o deriváty súvisiace s inými jednotkami. Ich číselný koeficient sa rovná jednej.
· Deriváty. Tieto merné jednotky sú určené zo základných veličín.
· Násobky a čiastkové násobky. Vznikajú vynásobením alebo delením 10 základnými alebo ľubovoľnými jednotkami.
V každom odvetví existuje skupina hodnôt, ktoré sa neustále používajú pri monitorovaní a nastavovaní procesov. Takýto súbor merných jednotiek sa nazýva systém. Parametre procesu sú monitorované a overované špeciálnymi prístrojmi. Ich parametre sa nastavujú pomocou medzinárodného systému jednotiek.
Metódy a prostriedky merania
Na porovnanie alebo analýzu získaných hodnôt je potrebné vykonať sériu experimentov. Vykonávajú sa niekoľkými bežnými spôsobmi:
· Priame. Sú to metódy, pri ktorých sa empiricky získava akákoľvek hodnota. Patrí medzi ne priame hodnotenie, nulová kompenzácia a diferenciácia. Metódy priameho merania sú jednoduché a rýchle. Napríklad meranie tlaku pomocou štandardného prístroja. Zároveň je trieda presnosti tlakomeru výrazne nižšia ako v iných štúdiách.
· Nepriame. Takéto metódy sú založené na výpočte určitých veličín zo známych alebo všeobecne akceptovanýchparametre.
· Kumulatívne. Ide o metódy merania, pri ktorých sa požadovaná hodnota určuje nielen riešením množstva rovníc, ale aj pomocou špeciálnych experimentov. Takéto štúdie sa najčastejšie používajú v laboratórnej praxi.
Okrem metód merania veličín existujú aj špeciálne meracie prístroje. Toto sú prostriedky na nájdenie požadovaného parametra.
Čo sú testovacie prístroje?
Pravdepodobne každý človek aspoň raz v živote vykonal nejaký experiment alebo laboratórny výskum. Používali sa tam manometre, voltmetre a iné zaujímavé prístroje. Každý používal svoje vlastné zariadenie, ale bolo len jedno – ovládacie, ktorému boli všetci rovní.
Ako vždy – pre presnosť kvality merania musia všetky zariadenia jednoznačne zodpovedať zavedeným štandardom. Nie sú však vylúčené niektoré chyby. Preto sa na štátnej a medzinárodnej úrovni zaviedli triedy presnosti meracích prístrojov. Práve nimi sa určuje prípustná chyba vo výpočtoch a ukazovateľoch.
Pre takéto zariadenia existuje aj niekoľko základných ovládacích operácií:
· Test. Táto metóda sa vykonáva vo fáze výroby. Každé zariadenie je starostlivo kontrolované z hľadiska noriem kvality.
· Kontrolujem. Zároveň sa porovnávajú hodnoty vzorových prístrojov s testovanými. V laboratóriu sa napríklad všetky zariadenia testujú každé dva roky.
Promócie. Ide o operáciu, pri ktorej sa všetkým dielikom stupnice testovaného prístroja priradia príslušné hodnoty. Zvyčajne sa to robípresnejšie a veľmi citlivé zariadenia.
Klasifikácia prístrojového vybavenia
Teraz existuje obrovské množstvo zariadení na kontrolu údajov a indikátorov. Preto možno všetky prístroje klasifikovať podľa niekoľkých hlavných znakov:
1. Podľa typu meranej hodnoty. Alebo po dohode. Napríklad meranie tlaku, teploty, hladiny alebo zloženia, ako aj stavu hmoty atď. Zároveň má každá svoje vlastné normy kvality a presnosti, napríklad trieda presnosti meračov, teplomerov atď.
2. Spôsobom získavania externých informácií. Tu prichádza komplexnejšia klasifikácia:
- záznam - takéto zariadenia nezávisle zaznamenávajú všetky vstupné a výstupné dáta pre následnú analýzu;
- zobrazenie - tieto zariadenia umožňujú výlučne pozorovať zmeny v procese;
- regulačné - tieto zariadenia sa automaticky prispôsobujú hodnote meranej hodnoty;
- sumarizovanie - tu sa berie ľubovoľný časový úsek a zariadenie zobrazuje celkovú hodnotu hodnoty za celé obdobie;
- signalizácia - takéto zariadenia sú vybavené špeciálnym zvukovým alebo svetelným výstražným systémom alebo senzormi;
- komparátor - toto zariadenie je určené na porovnanie určitých hodnôts príslušnými mierami.
3. Podľa polohy. Rozlišujte medzi miestnymi a vzdialenými meracími zariadeniami. Tí druhí majú zároveň príležitosťprenášať prijaté dáta na akúkoľvek vzdialenosť.
Charakteristiky prístrojového vybavenia
Pri každej práci treba pamätať na to, že overovaniu podliehajú nielen pracovné zariadenia, ale aj štandardné vzorky. Ich kvalita závisí od niekoľkých ukazovateľov naraz, ako napríklad:
· Trieda presnosti alebo rozsah chýb. Všetky zariadenia majú tendenciu sa mýliť, dokonca aj štandardy. Rozdiel je len v tom, že chýb je v práci čo najmenej. Veľmi často sa tu používa trieda presnosti A.
· Citlivosť. Toto je pomer uhlového alebo lineárneho pohybu ukazovateľa k zmene skúmanej hodnoty.
· Variácia. Toto je povolený rozdiel medzi opakovanými a skutočnými hodnotami toho istého prístroja za rovnakých podmienok.
· Spoľahlivosť. Tento parameter odráža zachovanie všetkých špecifikovaných charakteristík na určitý čas.
· Zotrvačnosť. Takto sa charakterizuje určité časové oneskorenie údajov prístroja a nameranej hodnoty.
Dobré prístrojové vybavenie musí mať také vlastnosti, ako je odolnosť, spoľahlivosť a udržiavateľnosť.
Aká je miera chyby?
Špecialisti vedia, že v každej práci sú malé chyby. Pri vykonávaní rôznych meraní sa nazývajú chyby. Všetky sú spôsobené nedokonalosťou a nedokonalosťou prostriedkov a metód výskumu. Preto má každé zariadenie svoju vlastnú triedu presnosti, napríklad triedu presnosti 1 alebo 2.
Zároveň sa rozlišujú tieto typy chýb:
· Absolútne. Toto je rozdiel medzi výkonom používaného prístroja a výkonom referenčného zariadenia za rovnakých podmienok.
· Relatívna. Takáto chyba sa dá nazvať nepriama, pretože toto je pomer nájdenej absolútnej chyby k skutočnej hodnote špecifikovanej hodnoty.
· Relatívna znížená. Ide o určitý pomer medzi absolútnou hodnotou a rozdielom medzi hornou a dolnou hranicou stupnice použitého nástroja.
Existuje aj klasifikácia podľa povahy chyby:
· Náhodné. Takéto chyby sa vyskytujú bez akejkoľvek pravidelnosti alebo konzistencie. Výkon často ovplyvňujú rôzne vonkajšie faktory.
· Systematické. Takéto chyby sa vyskytujú podľa určitého zákona alebo pravidla. Ich vzhľad vo väčšej miere závisí od stavu prístrojového vybavenia.
· Slečny. Takéto chyby výrazne skresľujú predtým získané údaje. Tieto chyby sa dajú ľahko odstrániť porovnaním zodpovedajúcich meraní.
Aká je presnosť 5. stupňa?
Moderná veda prijala špeciálny systém merania na zefektívnenie údajov získaných zo špecializovaných zariadení, ako aj na určenie ich kvality. Je to ona, kto určuje vhodnú úroveň nastavení.
Triedy presnosti meracích prístrojov sú akousi zovšeobecnenou charakteristikou. Zabezpečuje určenie hraníc rôznych chýb a vlastností, ktoré ovplyvňujú presnosť prístrojov. Zároveň má každý typ meracích prístrojov svoje parametre a triedy.
Podľa presnosti a kvality merania najmodernejšieovládacie zariadenia majú nasledujúce delenie: 0, 1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; desať; pätnásť; 20; 2, 5; 4, 0. V tomto prípade rozsah chyby závisí od použitej stupnice prístroja. Napríklad pre zariadenia s hodnotami 0 - 1000 °C sú povolené chybné merania ± 15 °C.
Ak hovoríme o priemyselných a poľnohospodárskych zariadeniach, ich presnosť je rozdelená do nasledujúcich tried:
· 1-500 mm. Používa sa tu 7 tried presnosti: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 a 5.
· Viac ako 500 mm. Používajú sa stupne 7, 8 a 9.
Zariadenie s jednotou bude mať zároveň najvyššiu kvalitu. A 5. trieda presnosti sa používa hlavne pri výrobe dielov pre rôzne poľnohospodárske stroje, stavbu automobilov a parných lokomotív. Za zmienku tiež stojí, že má dve pristátia: X₅ a C₅.
Ak hovoríme o výpočtovej technike, napríklad o doskách plošných spojov, potom trieda 5 zodpovedá zvýšenej presnosti a hustote dizajnu. V tomto prípade je šírka vodiča menšia ako 0,15 a vzdialenosť medzi vodičmi a okrajmi vyvŕtaného otvoru nepresahuje 0,025.
Medzištátne normy presnosti v Rusku
Každý moderný vedec hľadá svoj vlastný systém na zisťovanie kvality používaných prístrojov a získaných údajov. Na zovšeobecnenie a systematizáciu presnosti meraní boli prijaté medzištátne normy.
Definujú základné ustanovenia pre delenie zariadení do tried, súbor všetkých požiadaviek na takéto zariadenia a metódy štandardizácie rôznych metrologických charakteristík. Triedy presnostimeracie prístroje sú ustanovené špeciálnou normou GOST 8.401-80 GSI. Tento systém bol zavedený na základe medzinárodného odporúčania OIML č.34 z 1.7.1981. Tu sú uvedené všeobecné ustanovenia, definícia chýb a označenie samotných tried presnosti s konkrétnymi príkladmi.
Základné ustanovenia na určenie tried presnosti
Pre správne určenie kvality všetkých meracích prístrojov a výsledných údajov existuje niekoľko základných pravidiel:
· Triedy presnosti by sa mali vyberať podľa typu použitého zariadenia;
· Pre rôzne meracie rozsahy a množstvá je možné použiť viacero štandardov;
· Iba štúdia uskutočniteľnosti určuje počet tried presnosti pre konkrétne zariadenie;
· merania sa vykonávajú bez zohľadnenia režimu spracovania. Tieto normy sa vzťahujú na digitálne prístroje so zabudovaným výpočtovým zariadením;
· Triedy presnosti merania sa prideľujú na základe existujúcich výsledkov vládnych testov.
Elektrodynamické prístrojové vybavenie
Takéto zariadenia zahŕňajú ampérmetre, wattmetre alebo voltmetre a iné zariadenia, ktoré premieňajú rôzne veličiny na prúd. Pre ich správnu a stabilnú prevádzku sa používa špeciálne tienenie meracích zariadení. Robí sa to napríklad na zvýšenie triedy presnosti voltmetra.
Princíp činnosti týchto zariadení spočíva v tom, že vonkajšie magnetické pole súčasne zosilňuje pole jedného meracieho zariadenia aoslabuje pole toho druhého. V tomto prípade sa celková hodnota nemení.
Výhody takéhoto prístrojového vybavenia zahŕňajú spoľahlivosť, spoľahlivosť a jednoduchosť. Funguje rovnako s jednosmerným aj striedavým prúdom.
A najvýznamnejšími nevýhodami sú nízka presnosť a vysoká spotreba energie.
Elektrostatické prístroje
Tieto zariadenia fungujú na princípe interakcie nabitých elektród, ktoré sú oddelené dielektrikom. Štrukturálne vyzerajú takmer ako plochý kondenzátor. Zároveň sa pri pohybe pohyblivej časti mení aj kapacita systému.
Najznámejšie z nich sú zariadenia s lineárnym a povrchovým mechanizmom. Majú trochu iný princíp fungovania. Pri zariadeniach s povrchovým mechanizmom sa kapacita mení v dôsledku kolísania aktívnej oblasti elektród. V opačnom prípade je dôležitá vzdialenosť medzi nimi.
Výhody takýchto zariadení zahŕňajú nízku spotrebu energie, triedu presnosti GOST, pomerne široký frekvenčný rozsah atď.
Nevýhodou je nízka citlivosť zariadenia, nutnosť tienenia a prieraz medzi elektródami.
Magnitoelektrické prístrojové vybavenie
Toto je ďalší typ najbežnejších meracích zariadení. Princíp činnosti týchto zariadení je založený na interakcii magnetického toku magnetu a cievky s prúdom. Najčastejšie sa používa zariadenie s vonkajším magnetom a pohyblivým rámom. Štrukturálne pozostávajú z troch prvkov. Jedná sa o valcové jadro, vonkajší magnet amagnetické jadro.
Výhody týchto prístrojov zahŕňajú vysokú citlivosť a presnosť, nízku spotrebu energie a dobré upokojenie.
Medzi nevýhody prezentovaných zariadení patrí náročnosť výroby, neschopnosť zachovať si svoje vlastnosti v čase a náchylnosť na teplotu. Preto je napríklad trieda presnosti tlakomeru výrazne znížená.
Iné typy prístrojového vybavenia
Okrem vyššie uvedených zariadení existuje ešte niekoľko základných meracích prístrojov, ktoré sa najčastejšie používajú v každodennom živote a výrobe.
Takéto vybavenie zahŕňa:
· Termoelektrické zariadenia. Meria prúd, napätie a výkon.
· Magnetoelektrické zariadenia. Sú vhodné na meranie napätia a množstva elektriny.
· Kombinované zariadenia. Tu sa používa iba jeden mechanizmus na meranie viacerých veličín naraz. Triedy presnosti meracích prístrojov sú rovnaké ako u všetkých. Najčastejšie pracujú s jednosmerným a striedavým prúdom, indukčnosťou a odporom.
