Устройствата с висока точност се използват в различни сфери на живота и производството на съвременното общество. Без специално оборудване нямаше да има космически полети, разработване на военна и гражданска техника и много други. Поправянето на такова оборудване е доста трудно. Поради това се използват различни контролни и измервателни уреди. Тяхното качество се определя от нивото на съответствие на това оборудване с предназначението му. За по-лесно измерване се прилагат и класове на точност на измервателните уреди.
Каква е мерната единица?
Всеки етап от технологичен или естествен процес се характеризира с определени стойности: температура, налягане, плътност и т.н. Чрез непрекъснато наблюдение на тези параметри можете да контролирате и дори коригирате всекидействие. За удобство са създадени стандартни мерни единици за всеки конкретен процес, като метър, J, kg и т.н. Те са разделени на:
· Основен. Това са фиксирани и общоприети мерни единици.
· Последователно. Това са производни, свързани с други единици. Техният числов коефициент е равен на единица.
· Деривати. Тези мерни единици се определят от базовите количества.
· Множества и подмножители. Те се създават чрез умножение или разделяне на 10 основни или произволни единици.
Във всяка индустрия има група от стойности, които постоянно се използват при наблюдение и регулиране на процесите. Такъв набор от мерни единици се нарича система. Параметрите на процеса се наблюдават и проверяват със специална апаратура. Техните параметри се задават с помощта на Международната система от единици.
Методи и средства за измерване
За да се сравни или анализира получената стойност, трябва да се проведе серия от експерименти. Те се извършват по няколко често срещани начина:
· Директно. Това са методи, при които всяка стойност се получава емпирично. Те включват директна оценка, нулева компенсация и диференциация. Методите за директно измерване са прости и бързи. Например, измерване на налягането със стандартен инструмент. В същото време класът на точност на манометъра е значително по-нисък, отколкото в други проучвания.
· Непряко. Такива методи се основават на изчисляване на определени количества от известни или общоприетипараметри.
· Кумулативно. Това са методи за измерване, при които желаната стойност се определя не само чрез решаване на редица уравнения, но и с помощта на специални експерименти. Такива изследвания най-често се използват в лабораторната практика.
В допълнение към методите за измерване на количества, има и специални измервателни уреди. Това са средствата за намиране на желания параметър.
Какво представляват тестовите инструменти?
Вероятно всеки човек поне веднъж в живота си е провеждал някакъв експеримент или лабораторно изследване. Там бяха използвани манометри, волтметри и други интересни уреди. Всеки използваше собствено устройство, но имаше само едно - контролното, на което всички бяха равни.
Както винаги - за точността на качеството на измерването, всички устройства трябва ясно да отговарят на установения стандарт. Не са изключени обаче някои грешки. Затова на държавно и международно ниво бяха въведени класове на точност на измервателните уреди. Именно от тях се определя допустимата грешка в изчисленията и показателите.
Има също няколко основни операции за управление за такива устройства:
· Тест. Този метод се извършва на етапа на производство. Всяко устройство е внимателно проверено за стандарти за качество.
· Проверка. В същото време показанията на примерните уреди се сравняват с тестваните. В лаборатория, например, всички устройства се тестват на всеки две години.
Дипломиране. Това е операция, при която на всички деления на скалата на изпитвания инструмент се дават съответните стойности. Обикновено това се правипо-точни и силно чувствителни устройства.
Класификация на инструментите
Сега има огромен брой устройства, с които да проверявате данни и индикатори. Следователно всички инструменти могат да бъдат класифицирани според няколко основни характеристики:
1. Според вида на измерената стойност. Или по уговорка. Например, измерване на налягане, температура, ниво или състав, както и състоянието на материята и т. н. В същото време всеки има свои собствени стандарти за качество и точност, например като клас на точност на измервателни уреди, термометри и т.н.
2. Чрез получаване на външна информация. Ето по-сложна класификация:
- запис - такива устройства записват независимо всички входни и изходни данни за последващ анализ;
- показване - тези устройства позволяват изключително наблюдение на промените в процеса;
- регулиране - тези устройства се настройват автоматично към стойността на измерената стойност;
- обобщаващо - тук се взема произволен период от време и устройството показва общата стойност на стойността за целия период;
- сигнализация - такива устройства са оборудвани със специална звукова или светлинна система за предупреждение или сензори;
- компаратор - това оборудване е предназначено да сравнява определени стойностисъс съответните мерки.
3. По местоположение. Разграничаване на локални и дистанционни измервателни устройства. В същото време последните имат възможностпредава получените данни на произволно разстояние.
Характеристики на инструментите
При всяка работа трябва да се помни, че не само работещите устройства, но и стандартните мостри подлежат на проверка. Качеството им зависи от няколко индикатора наведнъж, като:
· Клас на точност или диапазон на грешка. Всички устройства са склонни да грешат, дори и стандартите. Единствената разлика е, че има възможно най-малко грешки в работата. Много често тук се използва клас на точност A.
· Чувствителност. Това е съотношението на ъгловото или линейното движение на показалеца към промяната в изследваната стойност.
· Вариант. Това е допустимата разлика между повтарящи се и действителни показания на същия уред при същите условия.
· Надеждност. Този параметър отразява запазването на всички определени характеристики за определено време.
· Инерция. Ето как се характеризира известно забавяне на показанията на уреда и измерената стойност.
Също така, добрите инструменти трябва да имат качества като издръжливост, надеждност и поддръжка.
Какво е границата на грешка?
Специалистите знаят, че във всяка работа има малки грешки. При извършване на различни измервания те се наричат грешки. Всички те се дължат на несъвършенството и несъвършенството на средствата и методите за изследване. Следователно всяко оборудване има свой собствен клас на точност, например 1 или 2 клас на точност.
В същото време се разграничават следните типове грешки:
· Абсолютно. Това е разликата между производителността на използвания инструмент и работата на референтното устройство при същите условия.
· Относителен. Такава грешка може да се нарече непряка, т.к това е съотношението на намерената абсолютна грешка към действителната стойност на посочената стойност.
· Относително намалено. Това е определено съотношение между абсолютната стойност и разликата между горната и долната граница на скалата на използвания инструмент.
Има и класификация според естеството на грешката:
· Случаен. Такива грешки възникват без никаква редовност или последователност. Често различни външни фактори влияят върху производителността.
· Систематично. Такива грешки възникват според определен закон или правило. В по-голяма степен външният им вид зависи от състоянието на инструментите.
· Пропуски. Такива грешки рязко изкривяват получените по-рано данни. Тези грешки се отстраняват лесно чрез сравняване на съответните измервания.
Каква е точност от 5-ти клас?
Съвременната наука е приела специална система за измерване, за да рационализира данните, получени от специализирани устройства, както и да определи тяхното качество. Тя е тази, която определя подходящото ниво на настройки.
Класовете на точност на измервателните уреди са вид обобщена характеристика. Той предвижда определяне на границите на различни грешки и свойства, които влияят на точността на инструментите. В същото време всеки тип измервателни уреди има свои собствени параметри и класове.
Според точността и качеството на измерването, най-модернитеустройствата за управление имат следните разделения: 0, 1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; десет; петнадесет; 20; 2, 5; 4, 0. В този случай обхватът на грешката зависи от използваната скала на инструмента. Например, за оборудване със стойности 0 - 1000 °C, са разрешени погрешни измервания от ± 15 °C.
Ако говорим за промишлено и селскостопанско оборудване, тогава тяхната точност се разделя на следните класове:
· 1-500 мм. Тук се използват 7 класа на точност: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 и 5.
· Над 500 мм. Използват се оценки 7, 8 и 9.
В същото време устройството с единство ще има най-високо качество. А 5-ти клас на точност се използва главно при производството на части за различни селскостопански машини, автомобили и парни локомотиви. Също така си струва да се отбележи, че има две приземления: X₅ и C₅.
Ако говорим за компютърни технологии, например, печатни платки, тогава клас 5 съответства на повишена точност и плътност на дизайна. В този случай ширината на проводника е по-малка от 0,15, а разстоянието между проводниците и ръбовете на пробития отвор не надвишава 0,025.
Междудържавни стандарти за точност в Русия
Всеки съвременен учен търси своя система за определяне на качеството на използваните инструменти и получените данни. За обобщаване и систематизиране на точността на измерванията бяха приети междудържавни стандарти.
Те дефинират основните разпоредби за разделяне на устройствата в класове, набор от всички изисквания за такова оборудване и методи за стандартизиране на различни метрологични характеристики. Класове на точностизмервателните уреди са установени от специални GOST 8.401-80 GSI. Тази система е въведена въз основа на международната препоръка на OIML No 34 от 1 юли 1981 г. Тук са изложени общи разпоредби, дефиницията на грешките и обозначението на самите класове на точност с конкретни примери.
Основни разпоредби за определяне на класове на точност
За да се определи правилно качеството на всички измервателни уреди и получените данни, има няколко основни правила:
· Класовете на точност трябва да бъдат избрани според вида на използваното оборудване;
· Могат да се използват множество стандарти за различни измервателни диапазони и количества;
· Само проучване за осъществимост определя броя на класовете на точност за конкретно оборудване;
· измерванията се извършват без да се отчита режимът на обработка. Тези стандарти се прилагат за цифрови инструменти с вградено изчислително устройство;
· Класовете на точност на измерване се присвояват въз основа на съществуващите резултати от държавни тестове.
Електродинамични инструменти
Такива устройства включват амперметри, ватметри или волтметри и други устройства, които преобразуват различни количества в ток. За тяхната правилна и стабилна работа се използва специално екраниране на измервателната апаратура. Това се прави, например, за да се увеличи класът на точност на волтметър.
Принципът на действие на тези устройства е, че външно магнитно поле едновременно усилва полето на едно измервателно устройство иотслабва полето на другия. В този случай общата стойност е непроменена.
Предимствата на такова оборудване включват надеждност, надеждност и простота. Работи еднакво както с DC, така и с AC.
И най-значимите недостатъци са ниската точност и висока консумация на енергия.
Електростатични инструменти
Тези устройства работят на принципа на взаимодействието на заредени електроди, които са разделени от диелектрик. Структурно те изглеждат почти като плосък кондензатор. В същото време, при преместване на подвижната част, капацитетът на системата също се променя.
Най-известните от тях са устройства с линеен и повърхностен механизъм. Те имат малко по-различен принцип на действие. За устройства с повърхностен механизъм, капацитетът се променя поради колебания в активната област на електродите. В противен случай разстоянието между тях е важно.
Предимствата на такива устройства включват ниска консумация на енергия, клас на точност GOST, доста широк честотен диапазон и др.
Недостатъците са ниската чувствителност на устройството, необходимостта от екраниране и пробив между електродите.
Манитоелектрически уреди
Това е друг вид най-разпространени измервателни уреди. Принципът на работа на тези устройства се основава на взаимодействието на магнитния поток на магнит и намотка с ток. Най-често се използва оборудване с външен магнит и подвижна рамка. Структурно те се състоят от три елемента. Това е цилиндрична сърцевина, външен магнит имагнитно ядро.
Предимствата на тези инструменти включват висока чувствителност и точност, ниска консумация на енергия и добро успокояване.
Недостатъците на представените устройства включват сложността на изработката, невъзможността да запазят свойствата си във времето и податливостта на температура. Ето защо, например, класът на точност на манометъра е значително намален.
Други видове инструменти
В допълнение към горните устройства, има още няколко основни измервателни уреди, които най-често се използват в ежедневието и производството.
Такова оборудване включва:
· Термоелектрични устройства. Те измерват ток, напрежение и мощност.
· Магнитоелектрически устройства. Подходящи са за измерване на напрежение и количество електроенергия.
· Комбинирани устройства. Тук се използва само един механизъм за измерване на няколко количества наведнъж. Класовете на точност на измервателните уреди са същите като за всички. Най-често работят с постоянен и променлив ток, индуктивност и съпротивление.
