Els dispositius d' alta precisió s'utilitzen en diverses esferes de la vida i la producció de la societat moderna. Sense equipament especial, no hi hauria vols espacials, desenvolupament d'equips militars i civils i molt més. És bastant difícil reparar aquests equips. Per tant, s'utilitzen diversos instruments de control i mesura. La seva qualitat ve determinada pel nivell de compliment d'aquest equip amb la finalitat prevista. Per facilitar el mesurament, també s'apliquen classes de precisió dels instruments de mesura.
Quina és la unitat de mesura?
Cada etapa d'un procés tecnològic o natural es caracteritza per uns valors: temperatura, pressió, densitat, etc. Amb un seguiment constant d'aquests paràmetres, es pot controlar i fins i tot corregir qualsevolacció. Per comoditat, s'han creat unitats de mesura estàndard per a cada procés concret, com ara metre, J, kg, etc. Es divideixen en:
· Principal. Aquestes són unitats de mesura fixes i generalment acceptades.
· Coherent. Són derivades relacionades amb altres unitats. El seu coeficient numèric és igual a un.
· Derivats. Aquestes unitats de mesura es determinen a partir de quantitats base.
· Múltiples i submúltiples. Es creen multiplicant o dividint per 10 unitats bàsiques o arbitràries.
A cada indústria hi ha un conjunt de valors que s'utilitzen constantment en processos de seguiment i ajust. Aquest conjunt d'unitats de mesura s'anomena sistema. Els paràmetres del procés són controlats i verificats per instrumentació especial. Els seus paràmetres s'estableixen mitjançant el Sistema Internacional d'Unitats.
Mètodes i mitjans de mesura
Per comparar o analitzar el valor obtingut, s'han de fer una sèrie d'experiments. Es duen a terme de diverses maneres habituals:
· Directe. Són mètodes en què qualsevol valor s'obté empíricament. Aquests inclouen l'avaluació directa, la compensació zero i la diferenciació. Els mètodes de mesura directe són senzills i ràpids. Per exemple, mesurar la pressió amb un instrument estàndard. Al mateix temps, la classe de precisió del manòmetre és significativament més baixa que en altres estudis.
· Indirecte. Aquests mètodes es basen en el càlcul de determinades quantitats a partir de les conegudes o generalment acceptadesparàmetres.
· Acumulat. Aquests són mètodes de mesura en què el valor desitjat es determina no només resolent una sèrie d'equacions, sinó també amb l'ajuda d'experiments especials. Aquests estudis s'utilitzen amb més freqüència a la pràctica de laboratori.
A més dels mètodes de mesura de quantitats, també hi ha instruments de mesura especials. Aquests són els mitjans per trobar el paràmetre desitjat.
Què són els instruments de prova?
Probablement, cada persona almenys una vegada a la seva vida va dur a terme algun tipus d'experiment o investigació de laboratori. S'hi van utilitzar manòmetres, voltímetres i altres aparells interessants. Cadascú feia servir el seu propi dispositiu, però només n'hi havia un: el de control, amb el qual tothom era igual.
Com sempre - per a la precisió de la qualitat de mesura, tots els dispositius han de complir clarament la norma establerta. No obstant això, alguns errors no estan exclosos. Per tant, a nivell estatal i internacional, es van introduir classes de precisió dels instruments de mesura. És per ells que es determina l'error admissible en els càlculs i els indicadors.
També hi ha diverses operacions de control bàsiques per a aquests dispositius:
· Prova. Aquest mètode es realitza en l'etapa de producció. Cada dispositiu es revisa acuradament per als estàndards de qualitat.
· Comprovació. Al mateix temps, es comparen les lectures d'instruments exemplars amb els provats. En un laboratori, per exemple, tots els dispositius es posen a prova cada dos anys.
Graduació. Es tracta d'una operació en què totes les divisions de l'escala de l'instrument a prova reben els valors adequats. Normalment, això es fadispositius més precisos i molt sensibles.
Classificació de la instrumentació
Ara hi ha un gran nombre de dispositius amb els quals comprovar dades i indicadors. Per tant, tota la instrumentació es pot classificar segons diverses característiques principals:
1. Segons el tipus de valor mesurat. O amb cita prèvia. Per exemple, mesurar la pressió, la temperatura, el nivell o la composició, així com l'estat de la matèria, etc. Al mateix temps, cadascun té els seus propis estàndards de qualitat i precisió, per exemple, com la classe de precisió de comptadors, termòmetres, etc.
2. Mitjançant l'obtenció d'informació externa. Aquí ve una classificació més complexa:
- enregistrament: aquests dispositius registren de forma independent totes les dades d'entrada i sortida per a l'anàlisi posterior;
- mostra: aquests dispositius permeten observar exclusivament els canvis en un procés;
- regulació: aquests dispositius s'ajusten automàticament al valor del valor mesurat;
- resum: aquí es pren qualsevol període de temps i el dispositiu mostra el valor total del valor per a tot el període;
- senyalització: aquests dispositius estan equipats amb un sistema o sensors especials d'avís de so o llum;
- comparador: aquest equip està dissenyat per comparar determinats valors amb les mesures corresponents.
3. Per ubicació. Distingir entre dispositius de mesura locals i remots. Al mateix temps, aquests últims tenen l'oportunitattransmetre les dades rebudes a qualsevol distància.
Característiques de la instrumentació
En cada treball, cal recordar que no només els dispositius que funcionen, sinó també les mostres estàndard estan subjectes a verificació. La seva qualitat depèn de diversos indicadors alhora, com ara:
· Classe de precisió o rang d'error. Tots els dispositius solen equivocar-se, fins i tot els estàndards. L'única diferència és que hi ha el menor nombre possible d'errors en el treball. Molt sovint, aquí s'utilitza la classe de precisió A.
· Sensibilitat. Aquesta és la relació entre el moviment angular o lineal del punter i el canvi en el valor investigat.
· Variació. Aquesta és la diferència permesa entre les lectures repetides i reals del mateix instrument en les mateixes condicions.
· Fiabilitat. Aquest paràmetre reflecteix la preservació de totes les característiques especificades durant un temps determinat.
· Inèrcia. Així és com es caracteritza un cert retard de les lectures de l'instrument i el valor mesurat.
A més, una bona instrumentació ha de tenir qualitats com ara la durabilitat, la fiabilitat i el manteniment.
Què és el marge d'error?
Els especialistes saben que en qualsevol obra hi ha petits errors. Quan es realitzen diverses mesures, s'anomenen errors. Tots ells es deuen a la imperfecció i imperfecció dels mitjans i mètodes d'investigació. Per tant, qualsevol equip té la seva pròpia classe de precisió, per exemple, 1 o 2 classes de precisió.
Al mateix temps, es distingeixen els següents tipus d'errors:
· Absolut. Aquesta és la diferència entre el rendiment de l'instrument que s'utilitza i el rendiment del dispositiu de referència en les mateixes condicions.
· Relatiu. Aquest error es pot anomenar indirecte, perquè aquesta és la relació entre l'error absolut trobat i el valor real del valor especificat.
· Relatiu reduït. Aquesta és una certa relació entre el valor absolut i la diferència entre els límits superior i inferior de l'escala de l'instrument utilitzat.
També hi ha una classificació segons la naturalesa de l'error:
· Aleatori. Aquests errors es produeixen sense regularitat ni coherència. Sovint, diversos factors externs influeixen en el rendiment.
· Sistemàtica. Aquests errors es produeixen d'acord amb una llei o regla determinada. En major mesura, el seu aspecte depèn de l'estat de la instrumentació.
· Misses. Aquests errors distorsionen bruscament les dades obtingudes anteriorment. Aquests errors s'eliminen fàcilment comparant les mesures corresponents.
Què és la precisió de grau 5?
La ciència moderna ha adoptat un sistema de mesura especial per agilitzar les dades obtingudes dels dispositius especialitzats, així com per determinar-ne la qualitat. És ella qui determina el nivell adequat de configuració.
Les classes de precisió dels instruments de mesura són una mena de característica generalitzada. Proporciona la determinació dels límits de diversos errors i propietats que afecten la precisió dels instruments. Al mateix temps, cada tipus d'instruments de mesura té els seus propis paràmetres i classes.
Segons la precisió i la qualitat de la mesura, la més modernaels dispositius de control tenen les divisions següents: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; deu; quinze; 20; 2, 5; 4, 0. En aquest cas, el rang d'error depèn de l'escala de l'instrument utilitzat. Per exemple, per a equips amb valors de 0 a 1000 °C, es permeten mesures errònies de ± 15 °C.
Si parlem d'equips industrials i agrícoles, la seva precisió es divideix en les classes següents:
· 1-500 mm. Aquí s'utilitzen 7 classes de precisió: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 i 5.
· Més de 500 mm. S'utilitzen els graus 7, 8 i 9.
Al mateix temps, el dispositiu amb una unitat tindrà la màxima qualitat. I la cinquena classe de precisió s'utilitza principalment en la fabricació de peces per a diverses màquines agrícoles, construcció de cotxes i locomotores de vapor. També val la pena assenyalar que té dos replà: X₅ i C₅.
Si parlem de tecnologia informàtica, per exemple, plaques de circuits impresos, la classe 5 correspon a una major precisió i densitat del disseny. En aquest cas, l'amplada del conductor és inferior a 0,15 i la distància entre els conductors i les vores del forat perforat no supera els 0,025.
Estàndards de precisió interestatal a Rússia
Qualsevol científic modern busca el seu propi sistema per determinar la qualitat dels instruments utilitzats i les dades obtingudes. Per generalitzar i sistematitzar la precisió de les mesures, es van adoptar estàndards interestatals.
Defineixen les disposicions bàsiques per dividir els dispositius en classes, un conjunt de tots els requisits d'aquests equips i mètodes per normalitzar diverses característiques metrològiques. Classes de precisióEls instruments de mesura estan establerts per GOST 8.401-80 GSI especial. Aquest sistema es va introduir sobre la base de la recomanació internacional núm. 34 de l'OIML de l'1 de juliol de 1981. A continuació s'exposen les disposicions generals, la definició d'errors i la designació de les classes de precisió amb exemples específics.
Disposicions bàsiques per determinar les classes de precisió
Per determinar correctament la qualitat de tots els instruments de mesura i les dades resultants, hi ha diverses regles bàsiques:
· Les classes de precisió s'han de seleccionar segons el tipus d'equip utilitzat;
· Es poden utilitzar diversos estàndards per a diferents rangs i quantitats de mesura;
· Només un estudi de viabilitat determina el nombre de classes de precisió per a un equip concret;
Les mesures de · es realitzen sense tenir en compte el mode de processament. Aquests estàndards s'apliquen als instruments digitals amb un dispositiu informàtic incrustat;
· Les classes de precisió de la mesura s'assignen en funció dels resultats de les proves governamentals existents.
Instrumentació electrodinàmica
Aquests dispositius inclouen amperímetres, vatímetres o voltímetres i altres dispositius que converteixen diverses quantitats en corrent. Per al seu funcionament correcte i estable, s'utilitza un blindatge especial dels equips de mesura. Això es fa, per exemple, per augmentar la classe de precisió d'un voltímetre.
El principi de funcionament d'aquests dispositius és que un camp magnètic extern millora simultàniament el camp d'un dispositiu de mesura idebilita el camp de l' altre. En aquest cas, el valor total no canvia.
Els avantatges d'aquesta instrumentació inclouen fiabilitat, fiabilitat i senzillesa. Funciona de la mateixa manera amb DC i AC.
I els desavantatges més significatius són la poca precisió i l' alt consum d'energia.
Instrumentació electrostàtica
Aquests dispositius funcionen segons el principi de la interacció d'elèctrodes carregats, que estan separats per un dielèctric. Estructuralment, semblen gairebé un condensador pla. Al mateix temps, quan es mou la peça mòbil, la capacitat del sistema també canvia.
Els més famosos d'ells són els dispositius amb un mecanisme lineal i de superfície. Tenen un principi de funcionament lleugerament diferent. Per als dispositius amb un mecanisme de superfície, la capacitat canvia a causa de les fluctuacions de l'àrea activa dels elèctrodes. En cas contrari, la distància entre ells és important.
Els avantatges d'aquests dispositius inclouen un baix consum d'energia, una classe de precisió GOST, un rang de freqüències força ampli, etc.
Els desavantatges són la baixa sensibilitat del dispositiu, la necessitat de blindatge i una avaria entre els elèctrodes.
Instrumentació magnetoelèctrica
Aquest és un altre tipus d'aparells de mesura més comuns. El principi de funcionament d'aquests dispositius es basa en la interacció del flux magnètic d'un imant i una bobina amb el corrent. Molt sovint, s'utilitzen equips amb un imant extern i un marc mòbil. Estructuralment, consten de tres elements. Aquest és un nucli cilíndric, un imant extern inucli magnètic.
Els avantatges d'aquesta instrumentació inclouen una gran sensibilitat i precisió, baix consum d'energia i una bona calma.
Els desavantatges dels dispositius presentats inclouen la complexitat de la fabricació, la incapacitat de mantenir les seves propietats al llarg del temps i la susceptibilitat a la temperatura. Per tant, per exemple, la classe de precisió d'un manòmetre es redueix significativament.
Altres tipus d'instrumentació
A més dels dispositius anteriors, hi ha diversos instruments de mesura més bàsics que s'utilitzen amb més freqüència a la vida quotidiana i a la producció.
Aquest equip inclou:
· Dispositius termoelèctrics. Mesuen el corrent, la tensió i la potència.
· Dispositius magnetoelèctrics. Són adequats per mesurar la tensió i la quantitat d'electricitat.
· Dispositius combinats. Aquí, només s'utilitza un mecanisme per mesurar diverses quantitats alhora. Les classes de precisió dels instruments de mesura són les mateixes que per a tots. Molt sovint funcionen amb corrent continu i altern, inductància i resistència.
