Augstas precizitātes ierīces tiek izmantotas dažādās mūsdienu sabiedrības dzīves un ražošanas sfērās. Bez īpašas tehnikas nebūtu kosmisko lidojumu, militārā un civilā aprīkojuma izstrādes un daudz kas cits. Šādas iekārtas ir diezgan grūti salabot. Tāpēc tiek izmantoti dažādi kontroles un mērīšanas instrumenti. To kvalitāti nosaka šī aprīkojuma atbilstības līmenis paredzētajam mērķim. Mērīšanas atvieglošanai tiek piemērotas arī mērinstrumentu precizitātes klases.
Kas ir mērvienība?
Katru tehnoloģiskā vai dabiskā procesa posmu raksturo noteiktas vērtības: temperatūra, spiediens, blīvums utt. Pastāvīgi uzraugot šos parametrus, jūs varat kontrolēt un pat labot jebkurudarbība. Ērtības labad ir izveidotas standarta mērvienības katram konkrētajam procesam, piemēram, metrs, J, kg utt. Tās ir sadalītas:
· Galvenā. Tās ir fiksētas un vispārpieņemtas mērvienības.
· Sakarīgs. Tie ir atvasinājumi, kas saistīti ar citām vienībām. To skaitliskais koeficients ir vienāds ar vienu.
· Atvasinājumi. Šīs mērvienības tiek noteiktas no bāzes daudzumiem.
· Vairāki un pakārtoti. Tie tiek izveidoti, reizinot vai dalot ar 10 pamatvienībām vai patvaļīgām vienībām.
Katrā nozarē ir vērtību grupa, kas pastāvīgi tiek izmantota procesu uzraudzībā un pielāgošanā. Šādu mērvienību kopumu sauc par sistēmu. Procesa parametrus uzrauga un pārbauda ar īpašu instrumentu palīdzību. To parametri ir iestatīti, izmantojot starptautisko vienību sistēmu.
Mērīšanas metodes un līdzekļi
Lai salīdzinātu vai analizētu iegūto vērtību, ir jāveic virkne eksperimentu. Tos veic vairākos izplatītos veidos:
· Tieši. Tās ir metodes, kurās jebkura vērtība tiek iegūta empīriski. Tie ietver tiešu novērtēšanu, nulles kompensāciju un diferenciāciju. Tiešās mērīšanas metodes ir vienkāršas un ātras. Piemēram, spiediena mērīšana ar standarta instrumentu. Tajā pašā laikā manometra precizitātes klase ir ievērojami zemāka nekā citos pētījumos.
· Netiešs. Šādas metodes ir balstītas uz noteiktu daudzumu aprēķinu no zināmiem vai vispārpieņemtiemparametri.
· Kumulatīvi. Tās ir mērīšanas metodes, kurās vēlamo vērtību nosaka ne tikai risinot vairākus vienādojumus, bet arī ar īpašu eksperimentu palīdzību. Šādus pētījumus visbiežāk izmanto laboratorijas praksē.
Papildus lielumu mērīšanas metodēm ir arī īpaši mērinstrumenti. Šie ir līdzekļi, lai atrastu vēlamo parametru.
Kas ir pārbaudes instrumenti?
Iespējams, katrs cilvēks vismaz reizi dzīvē ir veicis kādu eksperimentu vai laboratorijas pētījumu. Tur tika izmantoti manometri, voltmetri un citas interesantas ierīces. Katrs izmantoja savu ierīci, bet bija tikai viena - kontroles ierīce, ar kuru visi bija vienādi.
Kā vienmēr – mērījumu kvalitātes precizitātei visām ierīcēm nepārprotami jāatbilst noteiktajam standartam. Tomēr dažas kļūdas nav izslēgtas. Tāpēc valsts un starptautiskā līmenī tika ieviestas mērinstrumentu precizitātes klases. Tieši ar tiem tiek noteikta pieļaujamā kļūda aprēķinos un rādītājos.
Šādām ierīcēm ir arī vairākas pamata vadības darbības:
· Pārbaude. Šo metodi veic ražošanas posmā. Katrai ierīcei tiek rūpīgi pārbaudīti kvalitātes standarti.
· Pārbauda. Tajā pašā laikā parauginstrumentu rādījumi tiek salīdzināti ar pārbaudītajiem. Piemēram, laboratorijā visas ierīces tiek pārbaudītas reizi divos gados.
Izlaidums. Šī ir darbība, kurā visiem pārbaudāmā instrumenta skalas dalījumiem tiek piešķirtas atbilstošās vērtības. Parasti tas tiek darītsprecīzākas un ļoti jutīgas ierīces.
Mērinstrumentu klasifikācija
Tagad ir pieejams milzīgs skaits ierīču, ar kurām pārbaudīt datus un rādītājus. Tāpēc visus instrumentus var klasificēt pēc vairākām galvenajām pazīmēm:
1. Atbilstoši izmērītās vērtības veidam. Vai pēc vienošanās. Piemēram, mērot spiedienu, temperatūru, līmeni vai sastāvu, kā arī vielas stāvokli utt.. Tajā pašā laikā katram ir savi kvalitātes un precizitātes standarti, piemēram, kā skaitītāju, termometru u.c. precizitātes klase.
2. Ārējās informācijas iegūšanas veidā. Šeit ir sarežģītāka klasifikācija:
- ierakstīšana - šādas ierīces neatkarīgi ieraksta visus ievades un izvades datus turpmākai analīzei;
- rāda - šīs ierīces ļauj tikai novērot izmaiņas procesā;
- regulēšana - šīs ierīces tiek automātiski pielāgotas izmērītās vērtības vērtībai;
- apkopojot - šeit tiek ņemts jebkurš laika periods un ierīce parāda vērtības kopējo vērtību visam periodam;
- signalizācija - šādas ierīces ir aprīkotas ar īpašu skaņas vai gaismas brīdinājuma sistēmu vai sensoriem;
- komparators - šis aprīkojums ir paredzēts noteiktu vērtību salīdzināšanai ar atbilstošajiem mērījumiem.
3. Pēc atrašanās vietas. Atšķirt vietējās un attālās mērīšanas ierīces. Tajā pašā laikā pēdējiem ir iespējapārsūtīt saņemtos datus uz jebkuru attālumu.
Instrumentu raksturojums
Katrā darbā jāatceras, ka verifikācijai tiek pakļautas ne tikai darba ierīces, bet arī standarta paraugi. To kvalitāte ir atkarīga no vairākiem rādītājiem vienlaikus, piemēram:
· Precizitātes klase vai kļūdu diapazons. Visas ierīces mēdz kļūdīties, pat standarti. Vienīgā atšķirība ir tā, ka darbā ir pēc iespējas mazāk kļūdu. Ļoti bieži šeit tiek izmantota A precizitātes klase.
· Jutīgums. Šī ir rādītāja leņķiskās vai lineārās kustības attiecība pret pētāmās vērtības izmaiņām.
· Variācija. Šī ir pieļaujamā atšķirība starp viena instrumenta atkārtotiem un faktiskajiem rādījumiem tādos pašos apstākļos.
· Uzticamība. Šis parametrs atspoguļo visu norādīto raksturlielumu saglabāšanu uz noteiktu laiku.
· Inerce. Šādi tiek raksturota instrumenta rādījumu un izmērītās vērtības zināma laika nobīde.
Arī labam instrumentam ir jābūt tādām īpašībām kā izturība, uzticamība un apkope.
Kas ir kļūdas robeža?
Speciālisti zina, ka jebkurā darbā ir nelielas kļūdas. Veicot dažādus mērījumus, tos sauc par kļūdām. Visi no tiem ir saistīti ar pētījumu līdzekļu un metožu nepilnībām un nepilnībām. Tāpēc jebkurai iekārtai ir sava precizitātes klase, piemēram, 1 vai 2 precizitātes klase.
Tajā pašā laikā tiek izdalīti šādi kļūdu veidi:
· Absolūts. Šī ir atšķirība starp izmantotā instrumenta veiktspēju un atsauces ierīces veiktspēju tādos pašos apstākļos.
· Radinieks. Šādu kļūdu var saukt par netiešu, jo šī ir atrastās absolūtās kļūdas attiecība pret norādītās vērtības faktisko vērtību.
· Relatīvs samazināts. Tā ir noteikta attiecība starp absolūto vērtību un starpību starp izmantotā instrumenta skalas augšējo un apakšējo robežu.
Ir arī klasifikācija atbilstoši kļūdas veidam:
· Nejauši. Šādas kļūdas rodas bez jebkādas regularitātes un konsekvences. Bieži sniegumu ietekmē dažādi ārēji faktori.
· Sistemātiski. Šādas kļūdas rodas saskaņā ar noteiktu likumu vai noteikumu. Lielākoties to izskats ir atkarīgs no instrumentu stāvokļa.
· Miss. Šādas kļūdas krasi izkropļo iepriekš iegūtos datus. Šīs kļūdas ir viegli novērst, salīdzinot atbilstošos mērījumus.
Kas ir 5. klases precizitāte?
Mūsdienu zinātne ir pieņēmusi īpašu mērīšanas sistēmu, lai racionalizētu no specializētām ierīcēm iegūtos datus, kā arī noteiktu to kvalitāti. Tā ir viņa, kas nosaka atbilstošo iestatījumu līmeni.
Mērinstrumentu precizitātes klases ir sava veida vispārināts raksturlielums. Tas paredz dažādu kļūdu un īpašību robežu noteikšanu, kas ietekmē instrumentu precizitāti. Tajā pašā laikā katram mērīšanas līdzekļu veidam ir savi parametri un klases.
Pēc mērījumu precizitātes un kvalitātes vismodernākāvadības ierīcēm ir šādi sadalījumi: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; desmit; piecpadsmit; 20; 2, 5; 4, 0. Šajā gadījumā kļūdu diapazons ir atkarīgs no izmantotās instrumenta skalas. Piemēram, iekārtām ar vērtībām 0–1000 °C ir pieļaujami kļūdaini mērījumi ± 15 °C.
Ja runājam par rūpniecības un lauksaimniecības iekārtām, tad to precizitāte tiek iedalīta šādās klasēs:
· 1-500 mm. Šeit tiek izmantotas 7 precizitātes klases: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 un 5.
· Virs 500 mm. Tiek izmantota 7., 8. un 9. klase.
Tajā pašā laikā ierīcei ar vienotību būs visaugstākā kvalitāte. Un 5. precizitātes klase galvenokārt tiek izmantota dažādu lauksaimniecības mašīnu detaļu ražošanā, automašīnu un tvaika lokomotīvju ēkā. Ir arī vērts atzīmēt, ka tai ir divas piezemēšanās vietas: X₅ un C₅.
Ja runājam par datortehnoloģiju, piemēram, iespiedshēmu plates, tad 5. klase atbilst paaugstinātai konstrukcijas precizitātei un blīvumam. Šajā gadījumā vadītāja platums ir mazāks par 0,15, un attālums starp vadītājiem un izurbtā urbuma malām nepārsniedz 0,025.
Starpvalstu precizitātes standarti Krievijā
Jebkurš mūsdienu zinātnieks meklē savu sistēmu izmantoto instrumentu un iegūto datu kvalitātes noteikšanai. Lai vispārinātu un sistematizētu mērījumu precizitāti, tika pieņemti starpvalstu standarti.
Tie nosaka pamatnoteikumus ierīču iedalīšanai klasēs, visu prasību kopumu šādām iekārtām un metodes dažādu metroloģisko raksturlielumu standartizēšanai. Precizitātes klasesmērinstrumenti ir noteikti ar īpašu GOST 8.401-80 GSI. Šī sistēma tika ieviesta, pamatojoties uz OIML starptautisko rekomendāciju Nr.34 no 1981.gada 1.jūlija. Šeit ir izklāstīti vispārīgi noteikumi, kļūdu definīcija un pašu precizitātes klašu apzīmējums ar konkrētiem piemēriem.
Pamatnoteikumi precizitātes klašu noteikšanai
Lai pareizi noteiktu visu mērinstrumentu kvalitāti un iegūtos datus, ir jāievēro vairāki pamatnoteikumi:
· Precizitātes klases jāizvēlas atbilstoši izmantotā aprīkojuma veidam;
· Dažādiem mērījumu diapazoniem un daudzumiem var izmantot vairākus standartus;
· Tikai priekšizpēte nosaka precizitātes klašu skaitu konkrētai iekārtai;
· mērījumi tiek veikti, neņemot vērā apstrādes režīmu. Šie standarti attiecas uz digitālajiem instrumentiem ar iegultu skaitļošanas ierīci;
· Mērījumu precizitātes klases tiek piešķirtas, pamatojoties uz esošajiem valdības pārbaužu rezultātiem.
Elektrodinamiskie instrumenti
Pie šādām ierīcēm pieder ampērmetri, vatmetri vai voltmetri un citas ierīces, kas dažādus lielumus pārvērš strāvā. To pareizai un stabilai darbībai tiek izmantots īpašs mērīšanas iekārtu ekranējums. Tas tiek darīts, piemēram, lai palielinātu voltmetra precizitātes klasi.
Šo ierīču darbības princips ir tāds, ka ārējais magnētiskais lauks vienlaikus pastiprina vienas mērierīces lauku unvājina otra lauku. Šajā gadījumā kopējā vērtība nemainās.
Šādu instrumentu priekšrocības ietver uzticamību, uzticamību un vienkāršību. Tas darbojas vienādi gan ar līdzstrāvu, gan ar maiņstrāvu.
Un būtiskākie trūkumi ir zemā precizitāte un liels enerģijas patēriņš.
Elektrostatiskie instrumenti
Šīs ierīces darbojas pēc uzlādētu elektrodu mijiedarbības principa, kas ir atdalīti ar dielektriķi. Strukturāli tie izskatās gandrīz kā plakans kondensators. Tajā pašā laikā, pārvietojot kustīgo daļu, mainās arī sistēmas jauda.
Pazīstamākās no tām ir ierīces ar lineāru un virsmas mehānismu. Viņiem ir nedaudz atšķirīgs darbības princips. Ierīcēm ar virsmas mehānismu kapacitāte mainās elektrodu aktīvās zonas svārstību dēļ. Pretējā gadījumā attālums starp tiem ir svarīgs.
Šādu ierīču priekšrocības ietver zemu enerģijas patēriņu, GOST precizitātes klasi, diezgan plašu frekvenču diapazonu utt.
Trūkumi ir ierīces zemā jutība, nepieciešamība pēc ekranēšanas un sabrukums starp elektrodiem.
Magnitoelektriskie instrumenti
Šis ir vēl viens visbiežāk izmantoto mērierīču veids. Šo ierīču darbības princips ir balstīts uz magnēta un spoles magnētiskās plūsmas mijiedarbību ar strāvu. Visbiežāk tiek izmantots aprīkojums ar ārējo magnētu un kustīgu rāmi. Strukturāli tie sastāv no trim elementiem. Tas ir cilindrisks kodols, ārējs magnēts unmagnētiskais kodols.
Šo instrumentu priekšrocības ietver augstu jutību un precizitāti, zemu enerģijas patēriņu un labu nomierināšanu.
Piedāvāto ierīču trūkumi ietver ražošanas sarežģītību, nespēju saglabāt to īpašības laika gaitā un jutīgumu pret temperatūru. Tāpēc, piemēram, manometra precizitātes klase ir ievērojami samazināta.
Cita veida instrumenti
Papildus iepriekš minētajām ierīcēm ir vēl vairāki pamata mērinstrumenti, kas visbiežāk tiek izmantoti ikdienā un ražošanā.
Šādā aprīkojumā ietilpst:
· Termoelektriskās ierīces. Tie mēra strāvu, spriegumu un jaudu.
· Magnetoelektriskās ierīces. Tie ir piemēroti sprieguma un elektroenerģijas daudzuma mērīšanai.
· Kombinētās ierīces. Šeit tiek izmantots tikai viens mehānisms, lai vienlaikus izmērītu vairākus daudzumus. Mērinstrumentu precizitātes klases ir tādas pašas kā visiem. Visbiežāk tie strādā ar līdzstrāvu un maiņstrāvu, induktivitāti un pretestību.
