Aukšto tikslumo prietaisai naudojami įvairiose šiuolaikinės visuomenės gyvenimo ir gamybos srityse. Be specialios įrangos nebūtų jokių skrydžių į kosmosą, karinės ir civilinės technikos kūrimo ir daug daugiau. Tokią įrangą taisyti gana sunku. Todėl naudojami įvairūs valdymo ir matavimo prietaisai. Jų kokybę lemia šios įrangos atitikties numatytai paskirčiai lygis. Kad būtų lengviau atlikti matavimus, taip pat taikomos matavimo priemonių tikslumo klasės.
Kas yra matavimo vienetas?
Kiekvienas technologinio ar natūralaus proceso etapas pasižymi tam tikromis reikšmėmis: temperatūra, slėgiu, tankiu ir kt. Nuolat stebėdami šiuos parametrus galite valdyti ir net koreguoti bet kokiusveiksmas. Kad būtų patogiau, kiekvienam konkrečiam procesui buvo sukurti standartiniai matavimo vienetai, pvz., metras, J, kg ir tt Jie skirstomi į:
· Pagrindinis. Tai yra fiksuoti ir visuotinai priimti matavimo vienetai.
· Nuoseklus. Tai išvestinės finansinės priemonės, susijusios su kitais vienetais. Jų skaitinis koeficientas lygus vienetui.
· Dariniai. Šie matavimo vienetai nustatomi pagal bazinius dydžius.
· Keletai ir pogrupiai. Jie sukuriami padauginus arba padalijus iš 10 pagrindinių arba savavališkų vienetų.
Kiekvienoje pramonės šakoje yra vertybių, kurios nuolat naudojamos stebint ir koreguojant procesus, grupė. Toks matavimo vienetų rinkinys vadinamas sistema. Proceso parametrai stebimi ir tikrinami specialiais prietaisais. Jų parametrai nustatomi naudojant tarptautinę vienetų sistemą.
Matavimo metodai ir priemonės
Norint palyginti arba išanalizuoti gautą vertę, reikia atlikti eksperimentų seriją. Jie atliekami keliais įprastais būdais:
· Tiesioginis. Tai metodai, kurių metu bet kokia vertė gaunama empiriškai. Tai apima tiesioginį įvertinimą, nulinę kompensaciją ir diferencijavimą. Tiesioginiai matavimo metodai yra paprasti ir greiti. Pavyzdžiui, matuoti slėgį standartiniu prietaisu. Tuo pačiu metu manometro tikslumo klasė yra žymiai žemesnė nei kitų tyrimų metu.
· Netiesioginis. Tokie metodai yra pagrįsti tam tikrų dydžių apskaičiavimu pagal žinomus arba visuotinai priimtusparametrai.
· Kaupiamasis. Tai matavimo metodai, kurių metu norima reikšmė nustatoma ne tik sprendžiant daugybę lygčių, bet ir specialių eksperimentų pagalba. Tokie tyrimai dažniausiai naudojami laboratorinėje praktikoje.
Be dydžių matavimo metodų, yra ir specialių matavimo priemonių. Tai yra būdas rasti norimą parametrą.
Kas yra bandymo prietaisai?
Tikriausiai kiekvienas žmogus bent kartą gyvenime atliko kokį nors eksperimentą ar laboratorinį tyrimą. Ten buvo naudojami manometrai, voltmetrai ir kiti įdomūs prietaisai. Kiekvienas naudojo savo įrenginį, bet buvo tik vienas – kontrolinis, kuriam visi buvo lygūs.
Kaip visada – dėl matavimo kokybės tikslumo visi prietaisai turi aiškiai atitikti nustatytą standartą. Tačiau neatmetama keletas klaidų. Todėl valstybiniu ir tarptautiniu lygiu buvo įvestos matavimo priemonių tikslumo klasės. Būtent pagal juos ir nustatoma leistina skaičiavimų ir rodiklių paklaida.
Taip pat yra keletas pagrindinių tokių įrenginių valdymo operacijų:
· Testas. Šis metodas atliekamas gamybos etape. Kiekvienas įrenginys yra kruopščiai patikrintas, ar jie atitinka kokybės standartus.
· Tikrinama. Tuo pačiu metu pavyzdinių prietaisų rodmenys lyginami su patikrintais. Pavyzdžiui, laboratorijoje visi įrenginiai tikrinami kas dvejus metus.
Baigimas. Tai operacija, kurios metu visoms tiriamo prietaiso skalės padaloms suteikiamos atitinkamos reikšmės. Paprastai tai daromatikslesni ir jautresni įrenginiai.
Prietaisų klasifikacija
Dabar yra daugybė įrenginių, kuriais galima patikrinti duomenis ir indikatorius. Todėl visi prietaisai gali būti klasifikuojami pagal keletą pagrindinių požymių:
1. Pagal išmatuotos vertės tipą. Arba pagal susitarimą. Pavyzdžiui, matuoti slėgį, temperatūrą, lygį ar sudėtį, taip pat medžiagos būseną ir tt Tuo pačiu metu kiekvienas turi savo kokybės ir tikslumo standartus, pavyzdžiui, kaip skaitiklių, termometrų ir kt. tikslumo klasė.
2. Išorinės informacijos gavimo būdu. Čia pateikiama sudėtingesnė klasifikacija:
- įrašymas - tokie įrenginiai savarankiškai įrašo visus įvesties ir išvesties duomenis tolesnei analizei;
– rodymas – šie įrenginiai leidžia išskirtinai stebėti proceso pokyčius;
– reguliavimas – šie įrenginiai automatiškai pritaikomi pagal išmatuotos vertės vertę;
- apibendrinant - čia imamas bet koks laiko tarpas ir prietaisas rodo bendrą viso laikotarpio vertės vertę;
- signalizacija - tokiuose įrenginiuose yra įrengta speciali garso arba šviesos įspėjimo sistema arba jutikliai;
– lyginamoji priemonė – ši įranga skirta lyginti tam tikras reikšmes su atitinkamomis priemonėmis.
3. Pagal vietą. Atskirkite vietinius ir nuotolinius matavimo prietaisus. Tuo pačiu metu pastarieji turi galimybęperduoti gautus duomenis bet kokiu atstumu.
Instrumentų charakteristikos
Atliekant kiekvieną darbą, reikia atsiminti, kad tikrinami ne tik veikiantys prietaisai, bet ir standartiniai pavyzdžiai. Jų kokybė priklauso nuo kelių rodiklių vienu metu, tokių kaip:
· Tikslumo klasė arba klaidų diapazonas. Visi įrenginiai linkę klysti, net ir standartai. Skirtumas tik tas, kad darbe yra kuo mažiau klaidų. Labai dažnai čia naudojama A tikslumo klasė.
· Jautrumas. Tai kampinio arba tiesinio žymeklio judėjimo ir tiriamos vertės pokyčio santykis.
· Variacija. Tai yra leistinas skirtumas tarp kartotinių ir faktinių to paties prietaiso rodmenų tomis pačiomis sąlygomis.
· Patikimumas. Šis parametras atspindi visų nurodytų charakteristikų išsaugojimą tam tikrą laiką.
· Inercija. Taip apibūdinamas tam tikras prietaiso rodmenų ir išmatuotos vertės delsa.
Be to, geri prietaisai turi turėti tokias savybes kaip ilgaamžiškumas, patikimumas ir priežiūra.
Kas yra paklaida?
Specialistai žino, kad bet kuriame darbe pasitaiko smulkių klaidų. Atliekant įvairius matavimus, jie vadinami paklaidomis. Visi jie – dėl tyrimo priemonių ir metodų netobulumo ir netobulumo. Todėl bet kuri įranga turi savo tikslumo klasę, pavyzdžiui, 1 arba 2 tikslumo klasę.
Tuo pačiu metu išskiriamos šios klaidų rūšys:
· Absoliutus. Tai yra skirtumas tarp naudojamo prietaiso ir etaloninio įrenginio veikimo tomis pačiomis sąlygomis.
· Giminaitis. Tokia klaida gali būti vadinama netiesiogine, nes tai rastos absoliučios paklaidos ir tikrosios nurodytos vertės santykis.
· Santykinis sumažintas. Tai yra tam tikras santykis tarp absoliučios vertės ir skirtumo tarp viršutinės ir apatinės naudojamo instrumento skalės ribų.
Taip pat yra klasifikacija pagal klaidos pobūdį:
· Atsitiktinis. Tokios klaidos atsiranda be jokio reguliarumo ar nuoseklumo. Dažnai įvairūs išoriniai veiksniai turi įtakos našumui.
· Sistemingas. Tokios klaidos atsiranda pagal tam tikrą dėsnį ar taisyklę. Daugiausia jų išvaizda priklauso nuo prietaisų būklės.
· Praleidžia. Tokios klaidos smarkiai iškreipia anksčiau gautus duomenis. Šios klaidos lengvai pašalinamos palyginus atitinkamus matavimus.
Kas yra 5 laipsnio tikslumas?
Šiuolaikinis mokslas priėmė specialią matavimo sistemą, kad supaprastintų duomenis, gautus iš specializuotų prietaisų, ir nustatytų jų kokybę. Būtent ji nustato atitinkamą nustatymų lygį.
Matavimo priemonių tikslumo klasės yra tam tikra apibendrinta charakteristika. Jis numato įvairių klaidų ir savybių, turinčių įtakos prietaisų tikslumui, ribas. Tuo pačiu metu kiekvienas matavimo priemonių tipas turi savo parametrus ir klases.
Pagal matavimo tikslumą ir kokybę moderniausiasvaldymo įtaisai turi šiuos padalijimus: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; dešimt; penkiolika; 20; 2, 5; 4, 0. Šiuo atveju klaidų diapazonas priklauso nuo naudojamos prietaiso skalės. Pavyzdžiui, įrangai, kurios vertės yra 0–1000 ° C, leidžiami klaidingi ± 15 ° C matavimai.
Jei kalbėtume apie pramonės ir žemės ūkio įrangą, tai jų tikslumas skirstomas į šias klases:
· 1-500 mm. Čia naudojamos 7 tikslumo klasės: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 ir 5.
· Virš 500 mm. Naudojamos 7, 8 ir 9 klasės.
Tuo pačiu metu įrenginys su vienybe bus aukščiausios kokybės. O 5-oji tikslumo klasė daugiausia naudojama gaminant detales įvairioms žemės ūkio mašinoms, automobilių ir garvežių pastatui. Taip pat verta paminėti, kad jis turi du nusileidimus: X₅ ir C₅.
Jei kalbame apie kompiuterines technologijas, pavyzdžiui, spausdintines plokštes, tai 5 klasė atitinka padidintą konstrukcijos tikslumą ir tankį. Šiuo atveju laidininko plotis yra mažesnis nei 0,15, o atstumas tarp laidų ir išgręžtos skylės kraštų neviršija 0,025.
Tarptautiniai tikslumo standartai Rusijoje
Kiekvienas šiuolaikinis mokslininkas ieško savo sistemos, pagal kurią būtų galima nustatyti naudojamų instrumentų ir gautų duomenų kokybę. Norint apibendrinti ir susisteminti matavimų tikslumą, buvo priimti tarpvalstybiniai standartai.
Jie apibrėžia pagrindines prietaisų skirstymo į klases nuostatas, visų tokiai įrangai keliamų reikalavimų rinkinį ir įvairių metrologinių charakteristikų standartizavimo metodus. Tikslumo klasėsmatavimo prietaisai nustatomi pagal specialų GOST 8.401-80 GSI. Ši sistema buvo įvesta remiantis OIML tarptautine rekomendacija Nr.34 nuo 1981 m. liepos 1 d. Čia pateikiamos bendrosios nuostatos, klaidų apibrėžimas ir pačių tikslumo klasių žymėjimas su konkrečiais pavyzdžiais.
Pagrindinės tikslumo klasių nustatymo nuostatos
Norint teisingai nustatyti visų matavimo priemonių kokybę ir gautus duomenis, reikia laikytis kelių pagrindinių taisyklių:
· Tikslumo klasės turi būti parenkamos pagal naudojamos įrangos tipą;
· Skirtingiems matavimo diapazonams ir kiekiams gali būti naudojami keli standartai;
· Tik galimybių studija nustato konkrečios įrangos tikslumo klasių skaičių;
· matavimai atliekami neatsižvelgiant į apdorojimo režimą. Šie standartai taikomi skaitmeniniams instrumentams su įterptuoju skaičiavimo įrenginiu;
· Matavimo tikslumo klasės priskiriamos pagal esamus vyriausybės testų rezultatus.
Elektrodinaminiai prietaisai
Tokie prietaisai apima ampermetrus, vatmetrus ar voltmetrus ir kitus įrenginius, kurie įvairius kiekius paverčia srove. Teisingam ir stabiliam jų veikimui naudojamas specialus matavimo įrangos ekranavimas. Tai daroma, pavyzdžiui, siekiant padidinti voltmetro tikslumo klasę.
Šių prietaisų veikimo principas yra tas, kad išorinis magnetinis laukas tuo pačiu metu padidina vieno matavimo prietaiso lauką irsusilpnina kito lauką. Šiuo atveju bendra vertė nesikeičia.
Tokių prietaisų pranašumai yra patikimumas, patikimumas ir paprastumas. Jis veikia vienodai tiek su DC, tiek su kintamąja srove.
Ir svarbiausi trūkumai yra mažas tikslumas ir didelis energijos suvartojimas.
Elektrostatiniai prietaisai
Šie prietaisai veikia įkrautų elektrodų, kurie yra atskirti dielektriku, sąveikos principu. Struktūriškai jie atrodo beveik kaip plokščias kondensatorius. Tuo pačiu metu judant judančią dalį keičiasi ir sistemos talpa.
Žymiausi iš jų yra įrenginiai su linijiniu ir paviršiniu mechanizmu. Jie turi šiek tiek kitokį veikimo principą. Įrenginiams su paviršiaus mechanizmu talpa keičiasi dėl aktyviosios elektrodų srities svyravimų. Priešingu atveju atstumas tarp jų yra svarbus.
Tokių prietaisų pranašumai: mažas energijos suvartojimas, GOST tikslumo klasė, gana platus dažnių diapazonas ir kt.
Trūkumai yra mažas prietaiso jautrumas, ekranavimo poreikis ir gedimas tarp elektrodų.
Magnitoelektriniai prietaisai
Tai dar vienas dažniausiai naudojamų matavimo prietaisų tipas. Šių prietaisų veikimo principas pagrįstas magneto ir ritės magnetinio srauto sąveika su srove. Dažniausiai naudojama įranga su išoriniu magnetu ir kilnojamu rėmu. Struktūriškai jie susideda iš trijų elementų. Tai cilindrinė šerdis, išorinis magnetas irmagnetinė šerdis.
Šių prietaisų pranašumai yra didelis jautrumas ir tikslumas, mažas energijos suvartojimas ir geras raminimas.
Pateiktų prietaisų trūkumai yra gamybos sudėtingumas, nesugebėjimas išlaikyti savo savybių laikui bėgant ir jautrumas temperatūrai. Todėl, pavyzdžiui, manometro tikslumo klasė gerokai sumažėja.
Kiti instrumentai
Be minėtų prietaisų, yra dar keletas pagrindinių matavimo priemonių, kurios dažniausiai naudojamos kasdieniame gyvenime ir gamyboje.
Tokia įranga apima:
· Termoelektriniai prietaisai. Jie matuoja srovę, įtampą ir galią.
· Magnetoelektriniai prietaisai. Jie tinka įtampai ir elektros kiekiui matuoti.
· Kombinuoti įrenginiai. Čia kelių dydžių matavimui vienu metu naudojamas tik vienas mechanizmas. Matavimo priemonių tikslumo klasės yra tokios pačios kaip ir visų. Dažniausiai jie veikia su nuolatine ir kintamąja srove, induktyvumu ir varža.
