Přístrojové vybavení: druhy a vlastnosti, klasifikace a provoz

Rozvoj lidské civilizace, touha a potřeba člověka přetvářet prostředí ho nutí neustále něco porovnávat, měřit, vážit nebo počítat. Aby usnadnili a provedli pravidelně se vyskytující podobné úkoly, začali vyvíjet přístrojové vybavení neboli přístrojové vybavení. Zpočátku byla tato zařízení jednoduchá, vyrobená z improvizovaných prostředků, ale postupem času se změnila ve složité konstrukční a elektronické mechanismy.

Vymezení pojmu měřicí přístroje

Se studiem přírodních jevů lidstvo spustilo různé technologické procesy, které je třeba kontrolovat a měřit. To vyžaduje speciální zařízení, která dokážou nepřetržitě sledovat a řídit různé technologické procesy.

Lidé se dokázali naučit hospodařit s prostředím a uměle vytvořenými technologiemi. Průmyslová automatizace si vynutila vývoj měřicích zařízení a civilizace se posunula do nové etapy svého vývoje.

Měřidlo je zařízení, jehož hlavním účelem je porovnat naměřenou hodnotu s obecně uznávanou jednotkou měření. Tato zařízení měří fyzikální veličiny, různé procesy, technické parametry. Existují mechanické a elektrické. Princip činnosti posledně jmenovaného je založen na skutečnosti, že prakticky jakýkoli fyzikální parametr lze převést na elektrický signál, který lze snadno zpracovat a analyzovat.

Na základě získaných dat lze vyvozovat závěry o stavu životního prostředí, o vyskytujících se fyzikálních jevech, parametrech a veličinách vlastní měřenému území.

V současné době se měření provádějí nejen ve vědeckých laboratořích a ve velkých podnicích, ale také v malých dílnách a každodenním životě, i když jsou tato zařízení na první pohled neviditelná. Jsou široce používány v domácích spotřebičích a běžných domácích předmětech.

Nepozorný přístup k odečtům měření, špatné školení odborníků vede k chybám ve výrobě, získávání nekvalitních výrobků a ohrožuje bezpečnost lidí.

Klasifikace a typy přístrojové techniky

Klasifikace měřidel není složitá, ale velmi obsáhlá. Mnoho kategorií je rozděleno do několika typů, které se také dělí na menší typy. Většina těchto zařízení se liší typem měřeného parametru, přesností a účelem.

Za prvé, přístrojové vybavení lze rozdělit do tří globálních kategorií:

• Analogové přístroje, které jsou schopny nepřetržitě ukazovat změnu měřeného parametru. Typickými příklady jsou domácí rtuťový teploměr, který se nachází v každé domácnosti, a tlakoměr, zařízení na odečítání tlaku. Tlakoměr se používá jak v průmyslu, tak v běžném životě.
• Digitální zařízení. Převádějí přijatá nebo naměřená data na digitální signál. Jedním z takových zařízení je elektronický měřič tlaku. Na jeho digitální obrazovce se zobrazují hodnoty tlaku a pulsu člověka.
• Nejjednodušší mechanické měřiče. Zná je každý z dětství. Jedná se o obyčejné pravítko, úhloměr, kompasy, domácí mechanické váhy. Řemeslníci často používají posuvné měřítko.

Každá kategorie může být rozdělena podle dalších kritérií:

• Podle typu měřené hodnoty.
• Podle způsobu počítání.
• Podle navržené třídy přesnosti měření.
• Podle hlavního účelu.

Naměřené hodnoty

Každé zařízení je navrženo pro své vlastní jasně definované úkoly a je navrženo pro řadu specifických provozních podmínek. Podle typu měřené hodnoty jsou měřicí přístroje:

• Měření teploty. Jedná se o všechny druhy teploměrů a termočlánků.
• Indikátory tlaku nebo vakua (vakua).
• Kontrola hladiny kapalin nebo sypkých látek.
• Řízení množství a spotřeby různých prvků. Mohou to být jak kapaliny, tak páry, plyny nebo pevné látky.
• Provádění měření kvality. Například hustota, složení směsi nebo obsah vlhkosti.

Principy činnosti měřících zařízení jsou prakticky stejné. Měřený prvek působí na primární převodník, po kterém jde signál do měření prvek, který převede náraz na pohyb referenčního uzlu a naměřené hodnoty se přenesou na stupnici přístroj.

Nejjednodušší měření názorně demonstruje činnost tlakoměru. Na ohnutou měděnou trubku působí tlak měřeného média přes speciální armaturu. Trubka se snaží narovnat určité množství. Tato akce se přenese na osu s hrotem šipky. Samotná osa je odpružená a má tendenci se vracet k nulové značce, ale působením neohýbající se trubky se vychyluje a ukazuje aktuální tlak.

Metody odpočítávání

Tato zařízení musí mít jednotku zobrazení výsledků. Podle způsobu počítání jsou zařízení rozdělena do několika typů:

• Zařízení s ručním zaměřováním.
• Indikační zařízení.
• Záznamníky.
• Sumární signály.
• Signalizační zařízení.

Komparátory neboli přístroje s ručním zaměřováním jsou přístroje, které při měření veličin vyžadují asistenci člověka. Může to být závaží nebo optický pyrometr.

Indikační zařízení mají ukazatel ve tvaru šipky, který se pohybuje po stupnici hodnot. Někdy může být ukazatel nehybný a číselník se pohybuje nebo otáčí kolem ruky. Podle návrhu jsou taková zařízení přenosná nebo stacionární. Stacionární zařízení obvykle měří dynamické veličiny nepřetržitě. Když je potřeba čas od času provést měření nebo občas sledovat stacionární měřiče, pak se používají přenosné PI.

Samozáznamová zařízení nezávisle zaznamenávají výsledky kontinuálního měření na médium. Nosičem může být disk, flash karta nebo „nekonečný“ papír. Záznam je diagram ukazující změnu studovaného objektu za určitou dobu. Takový záznam může zabránit nehodě ve výrobě, což naznačuje poruchu v provozu konkrétního uzlu.

Čítače nebo sčítací zařízení odrážejí hodnoty počítacího mechanismu a zobrazují součet naměřených hodnot na obrazovce. Takové integrátory počítají spotřebu vody, plynu, energie.

Signalizační zařízení vydávají různé signály: světelné nebo zvukové, jakmile naměřená hodnota dosáhne předem stanovené hodnoty. Také upozorní, když nastane určitá událost. Mezi tato zařízení patří různá poplašná zařízení: bezpečnostní, požární atd.

Oddělení podle účelu

Měřicí prvky jsou podle účelu určení provozní (nebo technické), laboratorní, vzorové, kontrolní a standardní.

Operační zařízení jsou široce používána v průmyslu a výrobě. Jedná se o pracovní kopie, které řídí celý výrobní cyklus. Obvykle snadno ovladatelný, spolehlivý s intuitivní stupnicí a velkými číslicemi.

Laboratorní a kontrolní přístroje jsou určeny pro testování a kontrolu jiných přístrojů nebo při odlaďovacích pracích ve výrobě. Vyznačují se zvýšenou třídou přesnosti. Laboratorní přístroje se používají především v laboratořích, technické přístroje se používají v oblasti dalších testovaných přístrojů.

Hlavním úkolem referenčních a vzorových zařízení je ukládání a reprodukce referenčních dat, pomocí kterých se porovnávají ukazatele jiných měřicích zařízení. Pokud referenční zařízení pouze ukládají data, pak je úkolem referenčních zařízení co nejpřesněji přenášet data z referenčních zařízení do jiných měřicích zařízení.

Přesnost měření

Každé zařízení má svou vlastní přesnost měření nebo rozsah chyb. Chybu může udělat každé zařízení, i to referenční. Přesnost lze zadat číslem od nuly do jedné. Čím vyšší je číslo přesnosti zařízení, tím horší jsou jeho hodnoty.

Citlivost měřícího zařízení je důležitým ukazatelem, který ovlivňuje správnou interpretaci získaných dat. Citlivost se rovná poměru hodnoty pohybu ukazatele zařízení (šipky nebo pera) k velikosti změny naměřených dat, která tento pohyb vyvolala.

Citlivost se nejčastěji projevuje na stupnici přístroje. Pokud má například teploměr stupnici 100 dílků a je navržen pro maximální naměřenou teplotu 50 stupňů Celsia, pak se průměrná citlivost rovná poměru 100 ku 50. Tzn., že citlivost přístroje (cena jednoho dílku) odpovídá dvěma stupňům Celsia.

Chyby během provozu

V jakékoli práci jsou možné chyby a omyly. Měřicí přístroje nejsou výjimkou z pravidla. Při různých měřeních dochází k různým chybám. To je způsobeno některými konvencemi přijatými při měření a nedokonalostí výzkumných metod a chybami při používání měřiče.

Obvykle se rozlišují následující typy chyb:

• Absolutní. Toto je hodnota rovna rozdílu mezi hodnotami referenčního přístroje a hodnotami použitými za stejných podmínek měření.
• Relativní nebo nepřímé. Hodnota poměru absolutní chyby k aktuální naměřené hodnotě.
• Relativně snížené. Poměr absolutní hodnoty k rozdílu mezi maximální a minimální mezí stupnice měřicího zařízení.

Chyby jsou také náhodné, systematické a chybné. Náhodné chyby nejsou spojeny s žádnou pravidelností, ale závisí na náhodné interferenci a různých vnějších podmínkách. Systematické odpovídají některým pravidlům a v jejich projevu lze identifikovat vzor. Často závisí na technickém stavu samotného měřicího zařízení. Chyby výrazně vyčnívají z logické a zamýšlené řady výpočtů. Při analýze dostatečného množství dat je lze snadno sledovat a odstranit.

Servis měřicích přístrojů

Někdy hodně závisí na kvalitě přístrojového vybavení, takže tato zařízení musí mít takové vlastnosti, jako je spolehlivost, životnost, spolehlivost a musí být k dispozici pro opravu.

Aby se předešlo chybám v měření, vyžaduje přístrojové vybavení včasnou preventivní údržbu a pravidelné kontroly spolehlivosti indikátorů. Mistr musí vždy sledovat stav a skladovací podmínky měřicích přístrojů, otřít ciferníky, stupnice a zdířky snímačů signálu suchým hadříkem.

Před zahájením práce je třeba se ujistit, že spoje jsou těsné a je vhodné provést kontrolní měření. Vadná zařízení musí být včas vyměněna za nová nebo včas opravena.

Ve velkých podnicích existují celé týmy a oddělení inženýrů a mechaniků přístrojů, kteří sledují stav a provozuschopnost přístrojů a automatizace.

Na úrovni domácností, se často setkáváme s různými měřícími zařízeními. Staly se známými a běžnými, ale také vyžadují správné zacházení a dodržování bezpečnostních pravidel. Nejjednodušší senzor v pračce může způsobit spoustu problémů, pokud selže. Teplotní senzor na žehličkách pro domácnost je umístěn na vyhřívané ploše a v případě běžného znečištění bude udávat nepřesné údaje.

Se správnou péčí a skladováním kontrolních a měřicích přístrojů se jakákoliv domácnost, oprava, odpočinek stává jednodušší a příjemnější.