Vysoce přesná zařízení se používají v různých sférách života a produkce moderní společnosti. Bez speciálního vybavení by nebyly lety do vesmíru, vývoj vojenského a civilního vybavení a mnoho dalšího. Oprava takového zařízení je poměrně náročná. Proto se používají různé kontrolní a měřicí přístroje. Jejich kvalita je určena úrovní shody tohoto zařízení s určeným účelem. Pro usnadnění měření jsou také použity třídy přesnosti měřicích přístrojů.
Jaká je měrná jednotka?
Každá fáze technologického nebo přírodního procesu je charakterizována určitými hodnotami: teplota, tlak, hustota atd. Neustálým sledováním těchto parametrů můžete kontrolovat a dokonce korigovat jakékoliakce. Pro usnadnění byly vytvořeny standardní jednotky měření pro každý konkrétní proces, jako je metr, J, kg atd. Dělí se na:
· Hlavní. Toto jsou pevné a obecně přijímané měrné jednotky.
· Koherentní. Jedná se o deriváty související s jinými jednotkami. Jejich číselný koeficient je roven jedné.
· Deriváty. Tyto jednotky měření jsou určeny ze základních veličin.
· Násobky a dílčí násobky. Vznikají vynásobením nebo dělením 10 základními nebo libovolnými jednotkami.
V každém odvětví existuje skupina hodnot, které se neustále používají při monitorování a nastavování procesů. Takový soubor měrných jednotek se nazývá systém. Parametry procesu jsou sledovány a ověřovány speciálními přístroji. Jejich parametry se nastavují pomocí mezinárodního systému jednotek.
Metody a prostředky měření
Aby bylo možné porovnat nebo analyzovat získané hodnoty, měla by být provedena řada experimentů. Provádějí se několika běžnými způsoby:
· Přímo. Jsou to metody, při kterých se empiricky získá jakákoliv hodnota. Patří mezi ně přímé hodnocení, nulová kompenzace a diferenciace. Metody přímého měření jsou jednoduché a rychlé. Například měření tlaku standardním přístrojem. Třída přesnosti tlakoměru je přitom výrazně nižší než v jiných studiích.
· Nepřímé. Takové metody jsou založeny na výpočtu určitých veličin ze známých nebo obecně uznávanýchparametry.
· Kumulativní. Jde o metody měření, při kterých se požadovaná hodnota zjišťuje nejen řešením řady rovnic, ale také pomocí speciálních experimentů. Takové studie se nejčastěji používají v laboratorní praxi.
Kromě metod měření veličin existují i speciální měřicí přístroje. Toto jsou prostředky k nalezení požadovaného parametru.
Co jsou testovací přístroje?
Pravděpodobně každý člověk alespoň jednou v životě provedl nějaký experiment nebo laboratorní výzkum. Používaly se tam manometry, voltmetry a další zajímavá zařízení. Každý používal své vlastní zařízení, ale bylo jen jedno - ovládací, kterému byli všichni rovni.
Jako vždy – pro přesnost kvality měření musí všechna zařízení jednoznačně odpovídat stanovenému standardu. Některé chyby však nejsou vyloučeny. Proto byly na státní i mezinárodní úrovni zavedeny třídy přesnosti měřicích přístrojů. Právě jimi se určuje přípustná chyba ve výpočtech a ukazatelích.
Pro taková zařízení existuje také několik základních ovládacích operací:
· Test. Tato metoda se provádí ve fázi výroby. Každé zařízení je pečlivě kontrolováno z hlediska standardů kvality.
· Kontrola. Současně se porovnávají hodnoty vzorových přístrojů s těmi testovanými. V laboratoři jsou například všechna zařízení testována každé dva roky.
Promoce. Jedná se o operaci, při které jsou všem dílkům stupnice testovaného přístroje přiřazeny příslušné hodnoty. Obvykle se to dělápřesnější a vysoce citlivá zařízení.
Klasifikace přístrojového vybavení
Nyní existuje obrovské množství zařízení, pomocí kterých lze kontrolovat data a indikátory. Proto lze veškeré vybavení klasifikovat podle několika hlavních znaků:
1. Podle typu měřené hodnoty. Nebo po domluvě. Například měření tlaku, teploty, hladiny nebo složení, ale i stavu hmoty atd. Přitom každá má své normy kvality a přesnosti, např. třída přesnosti měřidel, teploměrů atd.
2. Prostřednictvím získávání externích informací. Zde přichází složitější klasifikace:
- záznam - taková zařízení nezávisle zaznamenávají všechna vstupní a výstupní data pro následnou analýzu;
- zobrazení - tato zařízení umožňují výhradně pozorovat změny v procesu;
- regulační - tato zařízení se automaticky přizpůsobují hodnotě měřené hodnoty;
- shrnutí - zde se bere libovolné časové období a zařízení zobrazuje celkovou hodnotu hodnoty za celé období;
- signalizace - taková zařízení jsou vybavena speciálním zvukovým nebo světelným výstražným systémem nebo senzory;
- komparátor - toto zařízení je navrženo tak, aby porovnávalo určité hodnotys odpovídajícími měřeními.
3. Podle umístění. Rozlišujte mezi místními a vzdálenými měřicími zařízeními. Ti druzí přitom mají příležitostpřenášet přijatá data na libovolnou vzdálenost.
Charakteristiky přístrojového vybavení
Při každé práci je třeba mít na paměti, že ověřování podléhají nejen pracovní zařízení, ale i standardní vzorky. Jejich kvalita závisí na několika ukazatelích najednou, například:
· Třída přesnosti nebo rozsah chyb. Všechna zařízení mají tendenci chybovat, dokonce i standardy. Rozdíl je pouze v tom, že v práci je co nejméně chyb. Velmi často se zde používá třída přesnosti A.
· Citlivost. Toto je poměr úhlového nebo lineárního pohybu ukazatele ke změně zkoumané hodnoty.
· Variace. Toto je přípustný rozdíl mezi opakovanými a skutečnými naměřenými hodnotami stejného přístroje za stejných podmínek.
· Spolehlivost. Tento parametr odráží zachování všech specifikovaných charakteristik po určitou dobu.
· Setrvačnost. Takto je charakterizována určitá časová prodleva odečtů přístroje a naměřené hodnoty.
Dobré vybavení musí mít také vlastnosti, jako je odolnost, spolehlivost a udržovatelnost.
Co je míra chyby?
Specialisté vědí, že v každé práci jsou drobné chyby. Při provádění různých měření se nazývají chyby. Všechny jsou způsobeny nedokonalostí a nedokonalostí prostředků a metod výzkumu. Každé zařízení má proto svou vlastní třídu přesnosti, například třídu přesnosti 1 nebo 2.
Zároveň se rozlišují následující typy chyb:
· Absolutní. Toto je rozdíl mezi výkonem použitého přístroje a výkonem referenčního zařízení za stejných podmínek.
· Relativní. Takovou chybu lze nazvat nepřímou, protože toto je poměr nalezené absolutní chyby ke skutečné hodnotě zadané hodnoty.
· Relativní sníženo. Jedná se o určitý poměr mezi absolutní hodnotou a rozdílem mezi horní a dolní hranicí stupnice použitého přístroje.
Existuje také klasifikace podle povahy chyby:
· Náhodné. K takovým chybám dochází bez jakékoli pravidelnosti a konzistence. Výkon často ovlivňují různé vnější faktory.
· Systematické. K takovým chybám dochází podle určitého zákona nebo pravidla. Jejich vzhled ve větší míře závisí na stavu přístrojového vybavení.
· Chybí. Takové chyby ostře zkreslují dříve získaná data. Tyto chyby lze snadno odstranit porovnáním odpovídajících měření.
Co je přesnost 5. stupně?
Moderní věda přijala speciální systém měření pro zefektivnění dat získaných ze specializovaných zařízení a také pro stanovení jejich kvality. Je to ona, kdo určuje vhodnou úroveň nastavení.
Třídy přesnosti měřicích přístrojů jsou jakousi zobecněnou charakteristikou. Umožňuje stanovení mezí různých chyb a vlastností, které ovlivňují přesnost přístrojů. Každý typ měřicích přístrojů má přitom své parametry a třídy.
Podle přesnosti a kvality měření nejmodernějšíovládací zařízení mají následující dělení: 0, 1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; deset; patnáct; 20; 2, 5; 4, 0. V tomto případě závisí rozsah chyby na použité stupnici přístroje. Například pro zařízení s hodnotami 0 - 1000 °C jsou povolena chybná měření ± 15 °C.
Pokud mluvíme o průmyslových a zemědělských zařízeních, pak se jejich přesnost dělí do následujících tříd:
· 1-500 mm. Zde se používá 7 tříd přesnosti: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 a 5.
· Více než 500 mm. Používají se stupně 7, 8 a 9.
Zároveň bude mít zařízení s jednotou nejvyšší kvalitu. A 5. třída přesnosti se používá především při výrobě dílů pro různé zemědělské stroje, stavbu automobilů a parních lokomotiv. Za zmínku také stojí, že má dvě přistání: X₅ a C₅.
Pokud mluvíme o počítačové technice, například o deskách plošných spojů, pak třída 5 odpovídá zvýšené přesnosti a hustotě provedení. V tomto případě je šířka vodiče menší než 0,15 a vzdálenost mezi vodiči a okraji vyvrtaného otvoru nepřesahuje 0,025.
Mezistátní standardy přesnosti v Rusku
Každý moderní vědec hledá svůj vlastní systém pro určování kvality používaných přístrojů a získaných dat. Pro zobecnění a systematizaci přesnosti měření byly přijaty mezistátní normy.
Definují základní ustanovení pro rozdělení zařízení do tříd, soubor všech požadavků na taková zařízení a metody pro standardizaci různých metrologických charakteristik. Třídy přesnostiměřicí přístroje jsou stanoveny speciálním GOST 8.401-80 GSI. Tento systém byl zaveden na základě mezinárodního doporučení OIML č. 34 z 1. července 1981. Zde jsou uvedena obecná ustanovení, definice chyb a označení samotných tříd přesnosti s konkrétními příklady.
Základní ustanovení pro stanovení tříd přesnosti
Pro správné určení kvality všech měřicích přístrojů a výsledných dat existuje několik základních pravidel:
· Třídy přesnosti by měly být vybrány podle typu použitého zařízení;
· Pro různé rozsahy měření a veličin lze použít více standardů;
· Pouze studie proveditelnosti určuje počet tříd přesnosti pro konkrétní zařízení;
· měření se provádějí bez zohlednění režimu zpracování. Tyto normy platí pro digitální přístroje s vestavěným výpočetním zařízením;
· Třídy přesnosti měření se přidělují na základě stávajících výsledků vládních testů.
Elektrodynamické vybavení
Taková zařízení zahrnují ampérmetry, wattmetry nebo voltmetry a další zařízení, která převádějí různé veličiny na proud. Pro jejich správný a stabilní provoz slouží speciální stínění měřicích zařízení. To se provádí například pro zvýšení třídy přesnosti voltmetru.
Princip činnosti těchto zařízení spočívá v tom, že vnější magnetické pole současně zesiluje pole jednoho měřicího zařízení aoslabuje pole toho druhého. V tomto případě se celková hodnota nezmění.
Výhody takového vybavení zahrnují spolehlivost, spolehlivost a jednoduchost. Funguje stejně s DC i AC.
A nejvýznamnějšími nevýhodami jsou nízká přesnost a vysoká spotřeba energie.
Elektrostatické vybavení
Tato zařízení fungují na principu interakce nabitých elektrod, které jsou odděleny dielektrikem. Strukturálně vypadají téměř jako plochý kondenzátor. Zároveň se při pohybu pohyblivé části mění i kapacita systému.
Nejznámější z nich jsou zařízení s lineárním a povrchovým mechanismem. Mají trochu jiný princip fungování. U zařízení s povrchovým mechanismem se kapacita mění v důsledku kolísání v aktivní oblasti elektrod. Jinak je důležitá vzdálenost mezi nimi.
Výhody takových zařízení zahrnují nízkou spotřebu energie, třídu přesnosti GOST, poměrně široký frekvenční rozsah atd.
Nevýhodou je malá citlivost zařízení, nutnost stínění a průraz mezi elektrodami.
Magnitoelektrické vybavení
Toto je další typ nejběžnějších měřicích zařízení. Princip činnosti těchto zařízení je založen na interakci magnetického toku magnetu a cívky s proudem. Nejčastěji se používá zařízení s vnějším magnetem a pohyblivým rámem. Strukturálně se skládají ze tří prvků. Jedná se o válcové jádro, vnější magnet amagnetické jádro.
Výhody těchto přístrojů zahrnují vysokou citlivost a přesnost, nízkou spotřebu energie a dobré zklidnění.
Mezi nevýhody prezentovaných zařízení patří složitost výroby, nemožnost udržet si své vlastnosti v čase a náchylnost na teplotu. Proto je například třída přesnosti tlakoměru výrazně snížena.
Jiné typy přístrojového vybavení
Kromě výše uvedených zařízení existuje několik dalších základních měřicích přístrojů, které se nejčastěji používají v každodenním životě a výrobě.
Toto vybavení zahrnuje:
· Termoelektrická zařízení. Měří proud, napětí a výkon.
· Magnetoelektrická zařízení. Jsou vhodné pro měření napětí a množství elektřiny.
· Kombinovaná zařízení. Zde se používá pouze jeden mechanismus pro měření několika veličin najednou. Třídy přesnosti měřicích přístrojů jsou stejné jako u všech. Nejčastěji pracují se stejnosměrným a střídavým proudem, indukčností a odporem.
