Tarkkoja laitteita käytetään monilla modernin yhteiskunnan elämän ja tuotannon aloilla. Ilman erikoislaitteita ei olisi avaruuslentoja, sotilaallisten ja siviililaitteiden kehittämistä ja paljon muuta. Tällaisten laitteiden korjaaminen on melko vaikeaa. Siksi käytetään erilaisia ohjaus- ja mittauslaitteita. Niiden laatu määräytyy sen mukaan, kuinka hyvin tämä laite vastaa sen käyttötarkoitusta. Mittauksen helpottamiseksi käytetään myös mittauslaitteiden tarkkuusluokkia.
Mikä on mittayksikkö?
Teknologisen tai luonnollisen prosessin jokaiselle vaiheelle on tunnusomaista tietyt arvot: lämpötila, paine, tiheys jne. Seuraamalla jatkuvasti näitä parametreja voit hallita ja jopa korjata mitä tahansatoiminta. Mukavuuden vuoksi kullekin tietylle prosessille on luotu vakiomittayksiköt, kuten metri, J, kg jne. Ne on jaettu:
· Pää. Nämä ovat kiinteitä ja yleisesti hyväksyttyjä mittayksiköitä.
· Johdonmukainen. Nämä ovat muihin yksiköihin liittyviä johdannaisia. Niiden numeerinen kerroin on yksi.
· Johdannaiset. Nämä mittayksiköt määritetään perussuureista.
· Kertoja ja osakertoja. Ne luodaan kertomalla tai jakamalla 10 perus- tai mieliv altaisella yksiköllä.
Jokaisella toimialalla on joukko arvoja, joita käytetään jatkuvasti prosessien seurannassa ja säätämisessä. Tällaista mittayksikköjoukkoa kutsutaan järjestelmäksi. Prosessiparametreja valvotaan ja varmistetaan erikoisinstrumenteilla. Niiden parametrit asetetaan käyttämällä kansainvälistä yksikköjärjestelmää.
Mittausmenetelmät ja -välineet
Saadun arvon vertaamiseksi tai analysoimiseksi on suoritettava sarja kokeita. Ne suoritetaan useilla yleisillä tavoilla:
· Suora. Nämä ovat menetelmiä, joissa mikä tahansa arvo saadaan empiirisesti. Näitä ovat suora arviointi, nollakompensaatio ja eriyttäminen. Suorat mittausmenetelmät ovat yksinkertaisia ja nopeita. Esimerkiksi paineen mittaus vakiolaitteella. Samanaikaisesti painemittarin tarkkuusluokka on huomattavasti alhaisempi kuin muissa tutkimuksissa.
· Epäsuora. Tällaiset menetelmät perustuvat tiettyjen määrien laskemiseen tunnetuista tai yleisesti hyväksytyistäparametrit.
· Kumulatiivinen. Nämä ovat mittausmenetelmiä, joissa haluttu arvo määritetään paitsi ratkaisemalla useita yhtälöitä, myös erityisten kokeiden avulla. Tällaisia tutkimuksia käytetään useimmiten laboratoriokäytännössä.
Suureiden mittausmenetelmien lisäksi on olemassa myös erikoismittauslaitteita. Nämä ovat keinoja löytää haluttu parametri.
Mitä testilaitteet ovat?
Todennäköisesti jokainen ihminen on ainakin kerran elämässään tehnyt jonkinlaisen kokeen tai laboratoriotutkimuksen. Siellä käytettiin painemittareita, volttimittareita ja muita mielenkiintoisia laitteita. Jokainen käytti omaa laitettaan, mutta niitä oli vain yksi - ohjauslaite, jonka kanssa kaikki olivat samanlaisia.
Kuten aina - mittauslaadun tarkkuuden vuoksi kaikkien laitteiden on selvästi täytettävä vahvistetut standardit. Jotkut virheet eivät kuitenkaan ole poissuljettuja. Siksi v altion ja kansainvälisellä tasolla otettiin käyttöön mittauslaitteiden tarkkuusluokat. Niiden avulla määritetään laskelmien ja indikaattoreiden sallittu virhe.
Tällaisille laitteille on myös useita perusohjaustoimintoja:
· Testi. Tämä menetelmä suoritetaan tuotantovaiheessa. Jokaisen laitteen laatu tarkistetaan huolellisesti.
· Tarkistetaan. Samalla verrataan esimerkillisten instrumenttien lukemia testattuihin. Esimerkiksi laboratoriossa kaikki laitteet testataan kahden vuoden välein.
Valmistuminen. Tämä on toimenpide, jossa testattavan instrumentin kaikille asteikon jaotteluille annetaan asianmukaiset arvot. Tyypillisesti näin tehdääntarkempia ja herkempiä laitteita.
instrumenttien luokitus
Nyt on olemassa v altava määrä laitteita, joilla voit tarkistaa tiedot ja ilmaisimet. Siksi kaikki instrumentit voidaan luokitella useiden pääominaisuuksien mukaan:
1. Mitatun arvon tyypin mukaan. Tai sopimuksen mukaan. Esimerkiksi paineen, lämpötilan, tason tai koostumuksen sekä aineen tilan mittaaminen jne. Samalla jokaisella on omat laatu- ja tarkkuusstandardinsa, esimerkiksi mittarien, lämpömittareiden jne. tarkkuusluokka.
2. Ulkopuolisen tiedon hankkimisen kautta. Tässä tulee monimutkaisempi luokitus:
- tallennus - tällaiset laitteet tallentavat itsenäisesti kaikki tulo- ja lähtötiedot myöhempää analysointia varten;
- näyttää - nämä laitteet mahdollistavat yksinomaan prosessin muutosten havaitsemisen;
- säätö - nämä laitteet säätyvät automaattisesti mitatun arvon mukaan;
- yhteenveto - tässä otetaan mikä tahansa ajanjakso ja laite näyttää arvon kokonaisarvon koko ajanjaksolta;
- merkinanto - tällaiset laitteet on varustettu erityisellä ääni- tai valovaroitusjärjestelmällä tai -antureilla;
- vertailulaite - tämä laite on suunniteltu vertaamaan tiettyjä arvoja vastaaviin mittoihin.
3. Sijainnin mukaan. Erota paikalliset ja etämittauslaitteet. Samalla jälkimmäisillä on mahdollisuuslähetä vastaanotettu data mille tahansa etäisyydelle.
instrumentoinnin ominaisuudet
Jokaisessa työssä tulee muistaa, että työlaitteiden lisäksi myös vakionäytteet ovat todentamisen alaisia. Niiden laatu riippuu useista indikaattoreista kerralla, kuten:
· Tarkkuusluokka tai virhealue. Kaikilla laitteilla on taipumus erehtyä, jopa standardeissa. Ainoa ero on, että työssä on mahdollisimman vähän virheitä. Hyvin usein tässä käytetään tarkkuusluokkaa A.
· Herkkyys. Tämä on osoittimen kulma- tai lineaariliikkeen suhde tutkitun arvon muutokseen.
· Muunnelma. Tämä on sallittu ero saman laitteen toistuvien ja todellisten lukemien välillä samoissa olosuhteissa.
· Luotettavuus. Tämä parametri kuvastaa kaikkien määritettyjen ominaisuuksien säilymistä tietyn ajan.
· Inertia. Näin mittaustulosten ja mitatun arvon jonkin verran viivettä luonnehditaan.
Hyvällä instrumentaatiolla on myös oltava sellaisia ominaisuuksia kuin kestävyys, luotettavuus ja huollettavuus.
Mikä on virhemarginaali?
Spesialistit tietävät, että kaikissa töissä on pieniä virheitä. Erilaisia mittauksia suoritettaessa niitä kutsutaan virheiksi. Ne kaikki johtuvat tutkimusvälineiden ja -menetelmien epätäydellisyydestä ja epätäydellisyydestä. Siksi kaikilla laitteilla on oma tarkkuusluokkansa, esimerkiksi 1 tai 2 tarkkuusluokka.
Samalla erotetaan seuraavan tyyppiset virheet:
· Absoluuttinen. Tämä on ero käytettävän instrumentin ja vertailulaitteen suorituskyvyn välillä samoissa olosuhteissa.
· Suhteellinen. Tällaista virhettä voidaan kutsua epäsuoraksi, koska tämä on löydetyn absoluuttisen virheen suhde määritetyn arvon todelliseen arvoon.
· Suhteellinen vähennetty. Tämä on tietty suhde itseisarvon ja käytetyn instrumentin asteikon ylä- ja alarajojen välisen eron välillä.
Siellä on myös luokitus virheen luonteen mukaan:
· Satunnainen. Tällaisia virheitä esiintyy ilman säännöllisyyttä tai johdonmukaisuutta. Usein erilaiset ulkoiset tekijät vaikuttavat suorituskykyyn.
· Systemaattinen. Tällaiset virheet tapahtuvat tietyn lain tai säännön mukaan. Niiden ulkonäkö riippuu suuremmassa määrin instrumentaation tilasta.
· Miss. Tällaiset virheet vääristävät jyrkästi aiemmin saatuja tietoja. Nämä virheet on helppo poistaa vertaamalla vastaavia mittauksia.
Mikä on luokan 5 tarkkuus?
Nykyaikainen tiede on ottanut käyttöön erityisen mittausjärjestelmän tehostaakseen erikoislaitteista saatuja tietoja ja määrittääkseen niiden laadun. Hän määrittää sopivan asetustason.
Mittauslaitteiden tarkkuusluokat ovat eräänlainen yleistetty ominaisuus. Se mahdollistaa erilaisten instrumenttien tarkkuuteen vaikuttavien virheiden ja ominaisuuksien raja-arvojen määrittämisen. Samanaikaisesti jokaisella mittauslaitetyypillä on omat parametrinsa ja luokkansa.
Mittauksen tarkkuuden ja laadun mukaan nykyaikaisinohjauslaitteilla on seuraavat jaot: 0, 1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; kymmenen; viisitoista; 20; 2, 5; 4, 0. Tässä tapauksessa virhealue riippuu käytetystä instrumenttiasteikosta. Esimerkiksi laitteille, joiden arvot ovat 0 - 1000 °C, ± 15 °C:n virheelliset mittaukset ovat sallittuja.
Jos puhumme teollisuus- ja maatalouslaitteista, niin niiden tarkkuus on jaettu seuraaviin luokkiin:
· 1-500 mm. Tässä käytetään 7 tarkkuusluokkaa: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 ja 5.
· Yli 500 mm. Arvosanoja 7, 8 ja 9 käytetään.
Samaan aikaan yhtenäisellä laitteella on paras laatu. Ja 5. tarkkuusluokkaa käytetään pääasiassa erilaisten maatalouskoneiden, autojen ja höyryveturien osien valmistuksessa. On myös syytä huomata, että sillä on kaksi laskua: X₅ ja C₅.
Jos puhumme tietotekniikasta, esimerkiksi painetuista piirilevyistä, luokka 5 vastaa suunnittelun lisääntynyttä tarkkuutta ja tiheyttä. Tässä tapauksessa johtimen leveys on alle 0,15 ja johtimien ja poratun reiän reunojen välinen etäisyys ei ylitä 0,025.
V altioiden väliset tarkkuusstandardit Venäjällä
Jokainen nykyaikainen tiedemies etsii omaa järjestelmää käytettävien instrumenttien ja saatujen tietojen laadun määrittämiseksi. Mittausten tarkkuuden yleistämiseksi ja systematisoimiseksi otettiin käyttöön osav altioiden väliset standardit.
Ne määrittelevät perussäännökset laitteiden jakamisesta luokkiin, kaikki tällaisia laitteita koskevat vaatimukset ja menetelmät erilaisten metrologisten ominaisuuksien standardoimiseksi. Tarkkuusluokatmittauslaitteet on määritetty erityisellä GOST 8.401-80 GSI:llä. Tämä järjestelmä otettiin käyttöön OIML:n kansainvälisen suosituksen nro 34 perusteella 1.7.1981 alkaen. Tässä on esitetty yleiset säännökset, virheiden määritelmä ja itse tarkkuusluokkien nimeäminen konkreettisin esimerkein.
Tarkkuusluokkien määrittämisen perussäännökset
Kaikkien mittauslaitteiden ja niistä saatavien tietojen laadun määrittämiseksi oikein on useita perussääntöjä:
· Tarkkuusluokat tulee valita käytetyn laitetyypin mukaan;
· Useita standardeja voidaan käyttää eri mittausalueille ja -suureille;
· Vain toteutettavuustutkimus määrittää tietyn laitteen tarkkuusluokkien lukumäärän;
· mittaukset suoritetaan ottamatta huomioon käsittelytilaa. Nämä standardit koskevat digitaalisia instrumentteja, joissa on sulautettu tietokonelaite;
· Mittaustarkkuusluokat on määritetty olemassa olevien viranomaisten testitulosten perusteella.
Elektrodynaaminen instrumentointi
Tällaisia laitteita ovat ampeerimittarit, wattimittarit tai volttimittarit ja muut laitteet, jotka muuntavat erilaisia suureita virraksi. Niiden oikeaa ja vakaata toimintaa varten käytetään mittauslaitteiden erityistä suojausta. Tämä tehdään esimerkiksi volttimittarin tarkkuusluokan lisäämiseksi.
Näiden laitteiden toimintaperiaate on, että ulkoinen magneettikenttä tehostaa samanaikaisesti yhden mittalaitteen kenttää jaheikentää toisen kenttää. Tässä tapauksessa kokonaisarvo ei muutu.
Tällaisten instrumenttien etuja ovat luotettavuus, luotettavuus ja yksinkertaisuus. Se toimii yhtä hyvin sekä DC:n että AC:n kanssa.
Ja merkittävimmät haitat ovat alhainen tarkkuus ja suuri virrankulutus.
Sähköstaattinen instrumentointi
Nämä laitteet toimivat eristeellä erotettujen varattujen elektrodien vuorovaikutuksen periaatteella. Rakenteellisesti ne näyttävät melkein litteältä kondensaattorilta. Samalla liikkuvaa osaa siirrettäessä myös järjestelmän kapasiteetti muuttuu.
Tunnetuimmat niistä ovat laitteet, joissa on lineaarinen ja pintamekanismi. Niillä on hieman erilainen toimintaperiaate. Pintamekanismilla varustetuissa laitteissa kapasitanssi muuttuu elektrodien aktiivisen alueen vaihteluiden vuoksi. Muuten niiden välinen etäisyys on tärkeä.
Tällaisten laitteiden etuja ovat alhainen virrankulutus, GOST-tarkkuusluokka, melko laaja taajuusalue jne.
Haittoja ovat laitteen alhainen herkkyys, suojauksen tarve ja elektrodien välinen häiriö.
Magnitosähköiset instrumentit
Tämä on toinen tyyppi yleisimmistä mittalaitteista. Näiden laitteiden toimintaperiaate perustuu magneetin ja kelan magneettivuon vuorovaikutukseen virran kanssa. Useimmiten käytetään laitteita, joissa on ulkoinen magneetti ja liikkuva runko. Rakenteellisesti ne koostuvat kolmesta elementistä. Tämä on sylinterimäinen ydin, ulkoinen magneetti jamagneettisydän.
Näiden instrumenttien etuja ovat korkea herkkyys ja tarkkuus, alhainen virrankulutus ja hyvä rauhoittava vaikutus.
Esitettyjen laitteiden haittoja ovat valmistuksen monimutkaisuus, kyvyttömyys säilyttää ominaisuuksiaan ajan kuluessa ja herkkyys lämpötilalle. Siksi esimerkiksi painemittarin tarkkuusluokka heikkenee merkittävästi.
Muut instrumentit
Yllämainittujen laitteiden lisäksi on olemassa useita perusmittauslaitteita, joita käytetään useimmiten jokapäiväisessä elämässä ja tuotannossa.
Tällaisiin varusteisiin kuuluvat:
· Lämpösähköiset laitteet. Ne mittaavat virtaa, jännitettä ja tehoa.
· Magnetosähköiset laitteet. Ne soveltuvat jännitteen ja sähkön määrän mittaamiseen.
· Yhdistetyt laitteet. Tässä vain yhtä mekanismia käytetään useiden määrien mittaamiseen kerralla. Mittauslaitteiden tarkkuusluokat ovat samat kuin kaikilla. Useimmiten ne toimivat tasa- ja vaihtovirralla, induktanssilla ja resistanssilla.
