Συσκευές υψηλής ακρίβειας χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της ζωής και της παραγωγής της σύγχρονης κοινωνίας. Χωρίς ειδικό εξοπλισμό, δεν θα υπήρχαν διαστημικές πτήσεις, ανάπτυξη στρατιωτικού και πολιτικού εξοπλισμού και πολλά άλλα. Είναι αρκετά δύσκολο να επισκευαστεί ένας τέτοιος εξοπλισμός. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται διάφορα όργανα ελέγχου και μέτρησης. Η ποιότητά τους καθορίζεται από το επίπεδο συμμόρφωσης αυτού του εξοπλισμού με τον προορισμό του. Για ευκολία στη μέτρηση, εφαρμόζονται επίσης κατηγορίες ακρίβειας οργάνων μέτρησης.
Ποια είναι η μονάδα μέτρησης;
Κάθε στάδιο μιας τεχνολογικής ή φυσικής διαδικασίας χαρακτηρίζεται από ορισμένες τιμές: θερμοκρασία, πίεση, πυκνότητα κ.λπ. Παρακολουθώντας συνεχώς αυτές τις παραμέτρους, μπορείτε να ελέγχετε και ακόμη και να διορθώνετε οποιαδήποτεδράση. Για ευκολία, έχουν δημιουργηθεί τυπικές μονάδες μέτρησης για κάθε συγκεκριμένη διαδικασία, όπως μετρητής, J, kg κ.λπ. Χωρίζονται σε:
· Κύρια. Αυτές είναι σταθερές και γενικά αποδεκτές μονάδες μέτρησης.
· Συνεκτικό. Αυτά είναι παράγωγα που σχετίζονται με άλλες μονάδες. Ο αριθμητικός τους συντελεστής είναι ίσος με ένα.
· Παράγωγα. Αυτές οι μονάδες μέτρησης προσδιορίζονται από τις βασικές ποσότητες.
· Πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια. Δημιουργούνται πολλαπλασιάζοντας ή διαιρώντας με 10 βασικές ή αυθαίρετες μονάδες.
Σε κάθε κλάδο υπάρχει μια ομάδα τιμών που χρησιμοποιούνται συνεχώς για την παρακολούθηση και την προσαρμογή των διαδικασιών. Ένα τέτοιο σύνολο μονάδων μέτρησης ονομάζεται σύστημα. Οι παράμετροι της διαδικασίας παρακολουθούνται και επαληθεύονται με ειδικά όργανα. Οι παράμετροί τους ρυθμίζονται χρησιμοποιώντας το Διεθνές Σύστημα Μονάδων.
Μέθοδοι και μέσα μέτρησης
Για να συγκριθεί ή να αναλυθεί η τιμή που λήφθηκε, θα πρέπει να πραγματοποιηθεί μια σειρά πειραμάτων. Εκτελούνται με πολλούς κοινούς τρόπους:
· Απευθείας. Αυτές είναι μέθοδοι στις οποίες λαμβάνεται οποιαδήποτε τιμή εμπειρικά. Αυτά περιλαμβάνουν την άμεση αξιολόγηση, τη μηδενική αποζημίωση και τη διαφοροποίηση. Οι μέθοδοι άμεσης μέτρησης είναι απλές και γρήγορες. Για παράδειγμα, μέτρηση πίεσης με ένα τυπικό όργανο. Ταυτόχρονα, η κατηγορία ακρίβειας του μετρητή πίεσης είναι σημαντικά χαμηλότερη από ό,τι σε άλλες μελέτες.
· Έμμεσο. Τέτοιες μέθοδοι βασίζονται στον υπολογισμό ορισμένων ποσοτήτων από γνωστές ή γενικά αποδεκτέςπαράμετροι.
· Σωρευτικό. Πρόκειται για μεθόδους μέτρησης στις οποίες η επιθυμητή τιμή προσδιορίζεται όχι μόνο με την επίλυση ενός αριθμού εξισώσεων, αλλά και με τη βοήθεια ειδικών πειραμάτων. Τέτοιες μελέτες χρησιμοποιούνται συχνότερα στην εργαστηριακή πρακτική.
Εκτός από τις μεθόδους μέτρησης των ποσοτήτων, υπάρχουν και ειδικά όργανα μέτρησης. Αυτά είναι τα μέσα για την εύρεση της επιθυμητής παραμέτρου.
Τι είναι τα όργανα δοκιμής;
Πιθανώς, κάθε άτομο τουλάχιστον μία φορά στη ζωή του διεξήγαγε κάποιο είδος πειράματος ή εργαστηριακής έρευνας. Εκεί χρησιμοποιήθηκαν μανόμετρα, βολτόμετρα και άλλες ενδιαφέρουσες συσκευές. Ο καθένας χρησιμοποιούσε τη δική του συσκευή, αλλά υπήρχε μόνο μία - η μονάδα ελέγχου, με την οποία όλοι ήταν ίσοι.
Όπως πάντα - για την ακρίβεια της ποιότητας μέτρησης, όλες οι συσκευές πρέπει σαφώς να συμμορφώνονται με το καθιερωμένο πρότυπο. Ωστόσο, ορισμένα λάθη δεν αποκλείονται. Ως εκ τούτου, σε κρατικό και διεθνές επίπεδο, εισήχθησαν τάξεις ακρίβειας οργάνων μέτρησης. Από αυτούς καθορίζεται το επιτρεπόμενο σφάλμα στους υπολογισμούς και τους δείκτες.
Υπάρχουν επίσης αρκετές βασικές λειτουργίες ελέγχου για τέτοιες συσκευές:
· Δοκιμή. Αυτή η μέθοδος πραγματοποιείται στο στάδιο της παραγωγής. Κάθε συσκευή ελέγχεται προσεκτικά για ποιοτικά πρότυπα.
· Έλεγχος. Ταυτόχρονα, οι ενδείξεις των υποδειγματικών οργάνων συγκρίνονται με εκείνες που δοκιμάστηκαν. Σε ένα εργαστήριο, για παράδειγμα, όλες οι συσκευές ελέγχονται κάθε δύο χρόνια.
Αποφοίτηση. Πρόκειται για μια λειτουργία κατά την οποία όλες οι υποδιαιρέσεις της κλίμακας του υπό δοκιμή οργάνου λαμβάνουν τις κατάλληλες τιμές. Συνήθως, αυτό γίνεταιπιο ακριβείς και πολύ ευαίσθητες συσκευές.
Ταξινόμηση οργάνων
Τώρα υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός συσκευών με τις οποίες μπορείτε να ελέγξετε δεδομένα και δείκτες. Επομένως, όλα τα όργανα μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με πολλά κύρια χαρακτηριστικά:
1. Ανάλογα με τον τύπο της μετρούμενης τιμής. Ή κατόπιν ραντεβού. Για παράδειγμα, η μέτρηση της πίεσης, της θερμοκρασίας, του επιπέδου ή της σύνθεσης, καθώς και της κατάστασης της ύλης, κ.λπ. Ταυτόχρονα, το καθένα έχει τα δικά του πρότυπα ποιότητας και ακρίβειας, για παράδειγμα, όπως η κατηγορία ακρίβειας των μετρητών, των θερμομέτρων κ.λπ.
2. Με τη λήψη εξωτερικών πληροφοριών. Ακολουθεί μια πιο περίπλοκη ταξινόμηση:
- εγγραφή - τέτοιες συσκευές καταγράφουν ανεξάρτητα όλα τα δεδομένα εισόδου και εξόδου για επακόλουθη ανάλυση, - εμφάνιση - αυτές οι συσκευές καθιστούν δυνατή την αποκλειστική παρατήρηση αλλαγών σε μια διαδικασία.
- ρύθμιση - αυτές οι συσκευές προσαρμόζονται αυτόματα στην τιμή της μετρούμενης τιμής, - σύνοψη - εδώ λαμβάνεται οποιαδήποτε χρονική περίοδος και η συσκευή εμφανίζει τη συνολική τιμή της τιμής για ολόκληρη την περίοδο, - σηματοδότηση - τέτοιες συσκευές είναι εξοπλισμένες με ειδικό σύστημα ή αισθητήρες προειδοποίησης ήχου ή φωτός, - συγκριτής - αυτός ο εξοπλισμός έχει σχεδιαστεί για να συγκρίνει ορισμένες τιμές με τα αντίστοιχα μέτρα.
3. Ανά τοποθεσία. Διάκριση μεταξύ τοπικών και απομακρυσμένων συσκευών μέτρησης. Ταυτόχρονα, οι τελευταίοι έχουν την ευκαιρίαμετάδοση λαμβανόμενων δεδομένων σε οποιαδήποτε απόσταση.
Χαρακτηριστικά των οργάνων
Σε κάθε εργασία, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι όχι μόνο οι συσκευές εργασίας, αλλά και τα τυπικά δείγματα υπόκεινται σε επαλήθευση. Η ποιότητά τους εξαρτάται από πολλούς δείκτες ταυτόχρονα, όπως:
· Κλάση ακρίβειας ή εύρος σφαλμάτων. Όλες οι συσκευές τείνουν να κάνουν λάθος, ακόμα και τα πρότυπα. Η μόνη διαφορά είναι ότι υπάρχουν όσο το δυνατόν λιγότερα λάθη στην εργασία. Πολύ συχνά, η τάξη ακρίβειας Α χρησιμοποιείται εδώ.
· Ευαισθησία. Αυτή είναι η αναλογία της γωνιακής ή γραμμικής κίνησης του δείκτη προς την αλλαγή στην τιμή που διερευνήθηκε.
· Παραλλαγή. Αυτή είναι η επιτρεπόμενη διαφορά μεταξύ επαναλαμβανόμενων και πραγματικών μετρήσεων του ίδιου οργάνου υπό τις ίδιες συνθήκες.
· Αξιοπιστία. Αυτή η παράμετρος αντικατοπτρίζει τη διατήρηση όλων των καθορισμένων χαρακτηριστικών για ορισμένο χρόνο.
· Αδράνεια. Έτσι χαρακτηρίζεται κάποια χρονική υστέρηση των ενδείξεων του οργάνου και της μετρούμενης τιμής.
Επίσης, τα καλά όργανα πρέπει να έχουν ιδιότητες όπως ανθεκτικότητα, αξιοπιστία και δυνατότητα συντήρησης.
Τι είναι το περιθώριο σφάλματος;
Οι ειδικοί γνωρίζουν ότι σε κάθε εργασία υπάρχουν μικρά λάθη. Όταν πραγματοποιούνται διάφορες μετρήσεις, ονομάζονται σφάλματα. Όλα αυτά οφείλονται στην ατέλεια και την ατέλεια των μέσων και των μεθόδων έρευνας. Επομένως, οποιοσδήποτε εξοπλισμός έχει τη δική του κατηγορία ακρίβειας, για παράδειγμα, κατηγορία ακρίβειας 1 ή 2.
Ταυτόχρονα, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι σφαλμάτων:
· Απόλυτο. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της απόδοσης του οργάνου που χρησιμοποιείται και της απόδοσης της συσκευής αναφοράς υπό τις ίδιες συνθήκες.
· Σχετικό. Ένα τέτοιο σφάλμα μπορεί να ονομαστεί έμμεσο, επειδή αυτός είναι ο λόγος του απόλυτου σφάλματος που βρέθηκε προς την πραγματική τιμή της καθορισμένης τιμής.
· Σχετικά μειωμένη. Αυτή είναι μια ορισμένη αναλογία μεταξύ της απόλυτης τιμής και της διαφοράς μεταξύ των ανώτερων και κατώτερων ορίων της κλίμακας του χρησιμοποιούμενου οργάνου.
Υπάρχει επίσης μια ταξινόμηση ανάλογα με τη φύση του σφάλματος:
· Τυχαία. Τέτοια σφάλματα συμβαίνουν χωρίς καμία κανονικότητα ή συνέπεια. Συχνά, διάφοροι εξωτερικοί παράγοντες επηρεάζουν την απόδοση.
· Συστηματική. Τέτοια σφάλματα συμβαίνουν σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο νόμο ή κανόνα. Σε μεγαλύτερο βαθμό, η εμφάνισή τους εξαρτάται από την κατάσταση των οργάνων.
· Δεσποινίδες. Τέτοια σφάλματα παραμορφώνουν έντονα τα δεδομένα που ελήφθησαν προηγουμένως. Αυτά τα σφάλματα αφαιρούνται εύκολα συγκρίνοντας τις αντίστοιχες μετρήσεις.
Τι είναι η ακρίβεια βαθμού 5;
Η σύγχρονη επιστήμη έχει υιοθετήσει ένα ειδικό σύστημα μέτρησης για τον εξορθολογισμό των δεδομένων που λαμβάνονται από εξειδικευμένες συσκευές, καθώς και για τον προσδιορισμό της ποιότητάς τους. Είναι αυτή που καθορίζει το κατάλληλο επίπεδο ρυθμίσεων.
Οι τάξεις ακρίβειας των οργάνων μέτρησης είναι ένα είδος γενικευμένου χαρακτηριστικού. Προβλέπει τον καθορισμό των ορίων διαφόρων σφαλμάτων και ιδιοτήτων που επηρεάζουν την ακρίβεια των οργάνων. Ταυτόχρονα, κάθε τύπος οργάνων μέτρησης έχει τις δικές του παραμέτρους και κατηγορίες.
Σύμφωνα με την ακρίβεια και την ποιότητα της μέτρησης, τα πιο σύγχροναΟι συσκευές ελέγχου έχουν τις ακόλουθες διαιρέσεις: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; δέκα; δεκαπέντε; 20; 2, 5; 4, 0. Σε αυτήν την περίπτωση, το εύρος σφάλματος εξαρτάται από την κλίμακα οργάνου που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, για εξοπλισμό με τιμές -, επιτρέπονται λανθασμένες μετρήσεις ± 15 °C.
Αν μιλάμε για βιομηχανικό και γεωργικό εξοπλισμό, τότε η ακρίβειά τους χωρίζεται στις ακόλουθες κατηγορίες:
· 1-500 χλστ. Εδώ χρησιμοποιούνται 7 κατηγορίες ακρίβειας: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 και 5.
· Πάνω από 500 χλστ. Χρησιμοποιούνται οι βαθμοί 7, 8 και 9.
Ταυτόχρονα, η συσκευή με μονάδα θα έχει την υψηλότερη ποιότητα. Και η 5η κατηγορία ακρίβειας χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή ανταλλακτικών για διάφορες γεωργικές μηχανές, κατασκευή αυτοκινήτων και ατμομηχανών. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι έχει δύο προσγειώσεις: X₅ και C₅.
Αν μιλάμε για τεχνολογία υπολογιστών, για παράδειγμα, πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, τότε η κλάση 5 αντιστοιχεί σε αυξημένη ακρίβεια και πυκνότητα του σχεδίου. Σε αυτήν την περίπτωση, το πλάτος του αγωγού είναι μικρότερο από 0,15 και η απόσταση μεταξύ των αγωγών και των άκρων της τρυπημένης οπής δεν υπερβαίνει το 0,025.
Διακρατικά πρότυπα ακρίβειας στη Ρωσία
Οποιοσδήποτε σύγχρονος επιστήμονας αναζητά το δικό του σύστημα για τον προσδιορισμό της ποιότητας των οργάνων που χρησιμοποιούνται και των δεδομένων που λαμβάνονται. Για τη γενίκευση και τη συστηματοποίηση της ακρίβειας των μετρήσεων, υιοθετήθηκαν διακρατικά πρότυπα.
Ορίζουν τις βασικές διατάξεις για τη διαίρεση των συσκευών σε κατηγορίες, ένα σύνολο όλων των απαιτήσεων για τέτοιο εξοπλισμό και μεθόδους για την τυποποίηση διαφόρων μετρολογικών χαρακτηριστικών. Μαθήματα ακρίβειαςτα όργανα μέτρησης καθορίζονται από το ειδικό GOST 8.401-80 GSI. Αυτό το σύστημα εισήχθη με βάση τη διεθνή σύσταση No. 34 της OIML από την 1η Ιουλίου 1981. Εδώ παρατίθενται γενικές διατάξεις, ο ορισμός των σφαλμάτων και ο προσδιορισμός των ίδιων των κατηγοριών ακρίβειας με συγκεκριμένα παραδείγματα.
Βασικές διατάξεις για τον προσδιορισμό τάξεων ακρίβειας
Για να προσδιορίσετε σωστά την ποιότητα όλων των οργάνων μέτρησης και τα δεδομένα που προκύπτουν, υπάρχουν αρκετοί βασικοί κανόνες:
· Οι τάξεις ακρίβειας πρέπει να επιλέγονται ανάλογα με τον τύπο του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού.
· Πολλά πρότυπα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διαφορετικά εύρη και ποσότητες μέτρησης.
· Μόνο μια μελέτη σκοπιμότητας καθορίζει τον αριθμό των τάξεων ακρίβειας για έναν συγκεκριμένο εξοπλισμό.
Οι μετρήσεις · πραγματοποιούνται χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο τρόπος επεξεργασίας. Αυτά τα πρότυπα ισχύουν για ψηφιακά όργανα με ενσωματωμένη υπολογιστική συσκευή·
· Οι τάξεις ακρίβειας μετρήσεων εκχωρούνται με βάση τα υπάρχοντα αποτελέσματα κρατικών δοκιμών.
Ηλεκτροδυναμικά όργανα
Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν αμπερόμετρα, βατόμετρα ή βολτόμετρα και άλλες συσκευές που μετατρέπουν διάφορες ποσότητες σε ρεύμα. Για τη σωστή και σταθερή λειτουργία τους χρησιμοποιείται ειδική θωράκιση του εξοπλισμού μέτρησης. Αυτό γίνεται, για παράδειγμα, για να αυξηθεί η τάξη ακρίβειας ενός βολτόμετρου.
Η αρχή λειτουργίας αυτών των συσκευών είναι ότι ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ενισχύει ταυτόχρονα το πεδίο μιας συσκευής μέτρησης καιαποδυναμώνει το πεδίο του άλλου. Σε αυτήν την περίπτωση, η συνολική τιμή παραμένει αμετάβλητη.
Τα πλεονεκτήματα τέτοιων οργάνων περιλαμβάνουν την αξιοπιστία, την αξιοπιστία και την απλότητα. Λειτουργεί εξίσου με DC και AC.
Και τα πιο σημαντικά μειονεκτήματα είναι η χαμηλή ακρίβεια και η υψηλή κατανάλωση ενέργειας.
Ηλεκτροστατικά όργανα
Αυτές οι συσκευές λειτουργούν με βάση την αρχή της αλληλεπίδρασης φορτισμένων ηλεκτροδίων, τα οποία χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό. Δομικά, μοιάζουν σχεδόν με επίπεδο πυκνωτή. Ταυτόχρονα, κατά τη μετακίνηση του κινούμενου μέρους, αλλάζει και η χωρητικότητα του συστήματος.
Οι πιο γνωστές από αυτές είναι συσκευές με γραμμικό και επιφανειακό μηχανισμό. Έχουν μια ελαφρώς διαφορετική αρχή λειτουργίας. Για συσκευές με επιφανειακό μηχανισμό, η χωρητικότητα αλλάζει λόγω διακυμάνσεων στην ενεργό περιοχή των ηλεκτροδίων. Διαφορετικά, η απόσταση μεταξύ τους είναι σημαντική.
Τα πλεονεκτήματα τέτοιων συσκευών περιλαμβάνουν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, κατηγορία ακρίβειας GOST, αρκετά μεγάλο εύρος συχνοτήτων κ.λπ.
Τα μειονεκτήματα είναι η χαμηλή ευαισθησία της συσκευής, η ανάγκη για θωράκιση και η βλάβη μεταξύ των ηλεκτροδίων.
Μαγνιτοηλεκτρικά όργανα
Αυτός είναι ένας άλλος τύπος των πιο κοινών συσκευών μέτρησης. Η αρχή λειτουργίας αυτών των συσκευών βασίζεται στην αλληλεπίδραση της μαγνητικής ροής ενός μαγνήτη και ενός πηνίου με το ρεύμα. Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιείται εξοπλισμός με εξωτερικό μαγνήτη και κινητό πλαίσιο. Δομικά αποτελούνται από τρία στοιχεία. Αυτός είναι ένας κυλινδρικός πυρήνας, ένας εξωτερικός μαγνήτης καιμαγνητικός πυρήνας.
Τα πλεονεκτήματα αυτών των οργάνων περιλαμβάνουν υψηλή ευαισθησία και ακρίβεια, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και καλή ηρεμία.
Τα μειονεκτήματα των παρουσιαζόμενων συσκευών περιλαμβάνουν την πολυπλοκότητα της κατασκευής, την αδυναμία διατήρησης των ιδιοτήτων τους με την πάροδο του χρόνου και την ευαισθησία στη θερμοκρασία. Επομένως, για παράδειγμα, η κατηγορία ακρίβειας ενός μετρητή πίεσης μειώνεται σημαντικά.
Άλλοι τύποι οργάνων
Εκτός από τις παραπάνω συσκευές, υπάρχουν αρκετά ακόμη βασικά όργανα μέτρησης που χρησιμοποιούνται συχνότερα στην καθημερινή ζωή και την παραγωγή.
Τέτοιος εξοπλισμός περιλαμβάνει:
· Θερμοηλεκτρικές συσκευές. Μετρούν το ρεύμα, την τάση και την ισχύ.
· Μαγνητοηλεκτρικές συσκευές. Είναι κατάλληλα για μέτρηση τάσης και ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας.
· Συνδυασμένες συσκευές. Εδώ, χρησιμοποιείται μόνο ένας μηχανισμός για τη μέτρηση πολλών ποσοτήτων ταυτόχρονα. Οι κατηγορίες ακρίβειας των οργάνων μέτρησης είναι ίδιες όπως για όλα. Τις περισσότερες φορές λειτουργούν με συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα, επαγωγή και αντίσταση.
