Dispositivi ad alta precisione sono utilizzati in vari ambiti della vita e della produzione della società moderna. Senza attrezzature speciali, non ci sarebbero voli spaziali, lo sviluppo di attrezzature militari e civili e molto altro. È abbastanza difficile riparare tali apparecchiature. Pertanto, vengono utilizzati vari strumenti di controllo e misurazione. La loro qualità è determinata dal livello di conformità di questa apparecchiatura allo scopo previsto. Per facilitare la misurazione, vengono applicate anche le classi di precisione degli strumenti di misura.
Qual è l'unità di misura?
Ogni fase di un processo tecnologico o naturale è caratterizzata da determinati valori: temperatura, pressione, densità, ecc. Monitorando costantemente questi parametri, puoi controllare e persino correggere qualsiasiazione. Per comodità, sono state create unità di misura standard per ogni processo specifico, come metro, J, kg, ecc. Sono suddivise in:
· Principale. Queste sono unità di misura fisse e generalmente accettate.
· Coerente. Questi sono derivati relativi ad altre unità. Il loro coefficiente numerico è pari a uno.
· Derivati. Queste unità di misura sono determinate dalle quantità di base.
· Multipli e sottomultipli. Sono creati moltiplicando o dividendo per 10 unità di base o arbitrarie.
In ogni settore esiste un gruppo di valori che vengono costantemente utilizzati per monitorare e regolare i processi. Tale insieme di unità di misura è chiamato sistema. I parametri di processo sono monitorati e verificati da apposita strumentazione. I loro parametri sono impostati utilizzando il Sistema internazionale di unità.
Metodi e mezzi di misurazione
Per confrontare o analizzare il valore ottenuto, è opportuno effettuare una serie di esperimenti. Vengono eseguiti in diversi modi comuni:
· Diretto. Questi sono metodi in cui qualsiasi valore viene ottenuto empiricamente. Questi includono la valutazione diretta, la compensazione zero e la differenziazione. I metodi di misurazione diretta sono semplici e veloci. Ad esempio, misurare la pressione con uno strumento standard. Allo stesso tempo, la classe di precisione del manometro è significativamente inferiore rispetto ad altri studi.
· Indiretto. Tali metodi si basano sul calcolo di determinate quantità da note o generalmente accettateparametri.
· Cumulativo. Questi sono metodi di misurazione in cui il valore desiderato viene determinato non solo risolvendo una serie di equazioni, ma anche con l'aiuto di esperimenti speciali. Tali studi sono più spesso utilizzati nella pratica di laboratorio.
Oltre ai metodi di misurazione delle grandezze, ci sono anche speciali strumenti di misura. Questi sono i mezzi per trovare il parametro desiderato.
Cosa sono gli strumenti di test?
Probabilmente, ogni persona almeno una volta nella vita ha condotto una sorta di esperimento o ricerca di laboratorio. Lì sono stati utilizzati manometri, voltmetri e altri dispositivi interessanti. Ognuno usava il proprio dispositivo, ma ce n'era solo uno: quello di controllo, a cui tutti erano uguali.
Come sempre - per l'accuratezza della qualità della misurazione, tutti i dispositivi devono essere chiaramente conformi allo standard stabilito. Tuttavia, alcuni errori non sono esclusi. Pertanto, a livello statale e internazionale, sono state introdotte classi di precisione degli strumenti di misura. È da loro che viene determinato l'errore consentito nei calcoli e negli indicatori.
Ci sono anche diverse operazioni di controllo di base per tali dispositivi:
· Prova. Questo metodo viene eseguito in fase di produzione. Ogni dispositivo è accuratamente controllato per gli standard di qualità.
· Controllo. Allo stesso tempo, le letture di strumenti esemplari vengono confrontate con quelle testate. In un laboratorio, ad esempio, tutti i dispositivi vengono testati ogni due anni.
Laurea. Si tratta di un'operazione in cui a tutte le divisioni della scala dello strumento in prova vengono assegnati i valori appropriati. In genere, questo viene fattodispositivi più precisi e altamente sensibili.
Classificazione della strumentazione
Ora c'è un numero enorme di dispositivi con cui controllare dati e indicatori. Pertanto, tutta la strumentazione può essere classificata in base a diverse caratteristiche principali:
1. In base al tipo di valore misurato. Oppure su appuntamento. Ad esempio, misurare la pressione, la temperatura, il livello o la composizione, nonché lo stato della materia, ecc. Allo stesso tempo, ognuno ha i propri standard di qualità e precisione, ad esempio la classe di precisione di misuratori, termometri, ecc.
2. Attraverso l'ottenimento di informazioni esterne. Ecco una classificazione più complessa:
- registrazione - tali dispositivi registrano indipendentemente tutti i dati di input e output per l'analisi successiva;
- visualizzazione - questi dispositivi consentono di osservare esclusivamente i cambiamenti in un processo;
- regolazione - questi dispositivi si adattano automaticamente al valore del valore misurato;
- riepilogando - qui viene preso un qualsiasi periodo di tempo e il dispositivo mostra il valore totale del valore per l'intero periodo;
- segnalazione - tali dispositivi sono dotati di uno speciale sistema di allarme acustico o luminoso o di sensori;
- comparatore - questa apparecchiatura è progettata per confrontare determinati valori con le misure corrispondenti.
3. Per posizione. Distinguere tra dispositivi di misurazione locali e remoti. Allo stesso tempo, questi ultimi hanno l'opportunitàtrasmettere i dati ricevuti a qualsiasi distanza.
Caratteristiche della strumentazione
In ogni opera, va ricordato che non solo i dispositivi funzionanti, ma anche i campioni standard sono soggetti a verifica. La loro qualità dipende da più indicatori contemporaneamente, come ad esempio:
· Classe di precisione o intervallo di errore. Tutti i dispositivi tendono a sbagliare, anche gli standard. L'unica differenza è che ci sono meno errori possibili nel lavoro. Molto spesso qui viene utilizzata la classe di precisione A.
· Sensibilità. Questo è il rapporto tra il movimento angolare o lineare del puntatore e la variazione del valore esaminato.
· Variazione. Questa è la differenza consentita tra letture ripetute ed effettive dello stesso strumento nelle stesse condizioni.
· Affidabilità. Questo parametro riflette la conservazione di tutte le caratteristiche specificate per un certo tempo.
· Inerzia. In questo modo viene caratterizzato un certo ritardo delle letture dello strumento e del valore misurato.
Inoltre, una buona strumentazione deve avere qualità come durata, affidabilità e manutenibilità.
Che cos'è il margine di errore?
Gli specialisti sanno che in ogni lavoro ci sono piccoli errori. Quando si eseguono varie misurazioni, vengono chiamati errori. Tutti sono dovuti all'imperfezione e all'imperfezione dei mezzi e dei metodi di ricerca. Pertanto, qualsiasi apparecchiatura ha una propria classe di precisione, ad esempio 1 o 2 classe di precisione.
Allo stesso tempo, si distinguono i seguenti tipi di errori:
· Assoluto. Questa è la differenza tra le prestazioni dello strumento utilizzato e le prestazioni del dispositivo di riferimento nelle stesse condizioni.
· Parente. Un tale errore può essere chiamato indiretto, perché questo è il rapporto tra l'errore assoluto trovato e il valore effettivo del valore specificato.
· Relativo ridotto. Questo è un certo rapporto tra il valore assoluto e la differenza tra i limiti superiore e inferiore della scala dello strumento utilizzato.
C'è anche una classificazione in base alla natura dell'errore:
· Casuale. Tali errori si verificano senza alcuna regolarità o coerenza. Spesso, vari fattori esterni influenzano le prestazioni.
· Sistematico. Tali errori si verificano secondo una determinata legge o regola. In misura maggiore, il loro aspetto dipende dallo stato della strumentazione.
· Manca. Tali errori distorcono nettamente i dati ottenuti in precedenza. Questi errori possono essere facilmente rimossi confrontando le misurazioni corrispondenti.
Che cos'è l'accuratezza di Grado 5?
La scienza moderna ha adottato uno speciale sistema di misurazione per ottimizzare i dati ottenuti da dispositivi specializzati e per determinarne la qualità. È lei che determina il livello appropriato di impostazioni.
Le classi di precisione degli strumenti di misura sono una sorta di caratteristica generalizzata. Prevede la determinazione dei limiti di vari errori e proprietà che influiscono sulla precisione degli strumenti. Allo stesso tempo, ogni tipo di strumento di misura ha i propri parametri e classi.
Secondo l'accuratezza e la qualità della misurazione, la più modernai dispositivi di controllo hanno le seguenti divisioni: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; dieci; quindici; 20; 2, 5; 4, 0. In questo caso, l'intervallo di errore dipende dalla scala dello strumento utilizzata. Ad esempio, per apparecchiature con valori 0 - 1000 °C, sono consentite misurazioni errate di ± 15 °C.
Se parliamo di attrezzature industriali e agricole, la loro accuratezza è suddivisa nelle seguenti classi:
· 1-500 mm. Qui vengono utilizzate 7 classi di precisione: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 e 5.
· Oltre 500 mm. Vengono utilizzati i gradi 7, 8 e 9.
Allo stesso tempo, il dispositivo con un'unità avrà la massima qualità. E la 5a classe di precisione viene utilizzata principalmente nella produzione di parti per varie macchine agricole, costruzione di automobili e locomotive a vapore. Vale anche la pena notare che ha due atterraggi: X₅ e C₅.
Se parliamo di tecnologia informatica, ad esempio circuiti stampati, la classe 5 corrisponde a una maggiore precisione e densità del progetto. In questo caso, la larghezza del conduttore è inferiore a 0,15 e la distanza tra i conduttori e i bordi del foro non supera 0,025.
Standard di precisione interstatale in Russia
Ogni scienziato moderno è alla ricerca di un proprio sistema per determinare la qualità degli strumenti utilizzati e dei dati ottenuti. Per generalizzare e sistematizzare l'accuratezza delle misurazioni, sono stati adottati standard interstatali.
Definiscono le disposizioni di base per dividere i dispositivi in classi, un insieme di tutti i requisiti per tali apparecchiature e metodi per standardizzare varie caratteristiche metrologiche. Classi di precisionegli strumenti di misura sono stabiliti dallo speciale GOST 8.401-80 GSI. Questo sistema è stato introdotto sulla base della raccomandazione internazionale OIML n. 34 del 1 luglio 1981. Di seguito sono riportate le disposizioni generali, la definizione degli errori e la designazione delle classi di accuratezza stesse con esempi specifici.
Disposizioni di base per la determinazione delle classi di accuratezza
Per determinare correttamente la qualità di tutti gli strumenti di misura ei dati risultanti, ci sono diverse regole di base:
· Le classi di precisione devono essere selezionate in base al tipo di attrezzatura utilizzata;
· È possibile utilizzare più standard per diversi intervalli di misurazione e quantità;
· Solo uno studio di fattibilità determina il numero di classi di precisione per una particolare attrezzatura;
· le misurazioni vengono eseguite senza tener conto della modalità di elaborazione. Questi standard si applicano agli strumenti digitali con un dispositivo informatico incorporato;
· Le classi di accuratezza della misurazione vengono assegnate in base ai risultati dei test governativi esistenti.
Strumentazione elettrodinamica
Tali dispositivi includono amperometri, wattmetri o voltmetri e altri dispositivi che convertono varie quantità in corrente. Per il loro corretto e stabile funzionamento viene utilizzata una speciale schermatura degli strumenti di misura. Questo viene fatto, ad esempio, per aumentare la classe di precisione di un voltmetro.
Il principio di funzionamento di questi dispositivi è che un campo magnetico esterno migliora contemporaneamente il campo di un dispositivo di misurazione eindebolisce il campo dell' altro. In questo caso, il valore totale rimane invariato.
I vantaggi di tale strumentazione includono affidabilità, affidabilità e semplicità. Funziona allo stesso modo sia con CC che con CA.
E gli svantaggi più significativi sono la bassa precisione e l'elevato consumo energetico.
Strumentazione elettrostatica
Questi dispositivi funzionano secondo il principio dell'interazione di elettrodi carichi, separati da un dielettrico. Strutturalmente, sembrano quasi un condensatore piatto. Allo stesso tempo, quando si sposta la parte mobile, cambia anche la capacità del sistema.
I più famosi sono i dispositivi con meccanismo lineare e di superficie. Hanno un principio di funzionamento leggermente diverso. Per i dispositivi con un meccanismo di superficie, la capacità cambia a causa delle fluttuazioni nell'area attiva degli elettrodi. Altrimenti, la distanza tra loro è importante.
I vantaggi di tali dispositivi includono un basso consumo energetico, una classe di precisione GOST, una gamma di frequenze abbastanza ampia, ecc.
Gli svantaggi sono la bassa sensibilità del dispositivo, la necessità di schermatura e una rottura tra gli elettrodi.
Strumentazione magnitoelettrica
Questo è un altro tipo di dispositivi di misurazione più comuni. Il principio di funzionamento di questi dispositivi si basa sull'interazione del flusso magnetico di un magnete e di una bobina con la corrente. Molto spesso vengono utilizzate apparecchiature con un magnete esterno e un telaio mobile. Strutturalmente, sono costituiti da tre elementi. Questo è un nucleo cilindrico, un magnete esterno enucleo magnetico.
I vantaggi di questa strumentazione includono alta sensibilità e precisione, basso consumo energetico e buona calma.
Gli svantaggi dei dispositivi presentati includono la complessità della produzione, l'incapacità di mantenere le proprie proprietà nel tempo e la suscettibilità alla temperatura. Pertanto, ad esempio, la classe di precisione di un manometro è notevolmente ridotta.
Altri tipi di strumentazione
Oltre ai dispositivi di cui sopra, ci sono molti altri strumenti di misura di base che vengono utilizzati più spesso nella vita quotidiana e nella produzione.
Tale attrezzatura include:
· Dispositivi termoelettrici. Misurano corrente, tensione e potenza.
· Dispositivi magnetoelettrici. Sono adatti per misurare la tensione e la quantità di elettricità.
· Dispositivi combinati. Qui, viene utilizzato un solo meccanismo per misurare più quantità contemporaneamente. Le classi di precisione degli strumenti di misura sono le stesse di tutti. Molto spesso funzionano con corrente continua e alternata, induttanza e resistenza.
