Instrumentierung: Typen und Merkmale, Klassifizierung und Bedienung

Die Entwicklung der menschlichen Zivilisation, der Wunsch und das Bedürfnis des Menschen, die Umwelt zu verändern, lassen ihn ständig etwas vergleichen, messen, wiegen oder zählen. Um regelmäßig auftretende ähnliche Aufgaben zu erleichtern und auszuführen, begannen sie mit der Entwicklung von Instrumenten oder Instrumenten. Anfangs waren diese Geräte einfach, aus improvisierten Mitteln hergestellt, aber im Laufe der Zeit entwickelten sie sich zu komplexen strukturellen und elektronischen Mechanismen.

Definition des Begriffs Messgeräte

Mit der Erforschung von Naturphänomenen hat die Menschheit verschiedene technologische Prozesse in Gang gesetzt, die kontrolliert und gemessen werden müssen. Dies erfordert spezielle Geräte, die während verschiedener technologischer Prozesse kontinuierlich überwachen und steuern können.

Die Menschen haben es geschafft zu lernen, wie man mit der Umwelt und künstlich geschaffenen Technologien umgeht. Die industrielle Automatisierung forcierte die Entwicklung von Messgeräten und die Zivilisation erreichte eine neue Entwicklungsstufe.

Ein Messgerät ist ein Gerät, dessen Hauptzweck darin besteht, einen Messwert mit einer allgemein anerkannten Maßeinheit zu vergleichen. Diese Geräte messen physikalische Größen, verschiedene Prozesse, technische Parameter. Es gibt mechanische und elektrische. Das Funktionsprinzip des letzteren beruht darauf, dass praktisch jeder physikalische Parameter in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann, das sich leicht verarbeiten und analysieren lässt.

Aus den gewonnenen Daten lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand der Umgebung, auf auftretende physikalische Phänomene, Parameter und Größen im Messgebiet ziehen.

Derzeit wird nicht nur in wissenschaftlichen Labors und in großen Unternehmen gemessen, sondern auch in kleinen Werkstätten und im Alltag, auch wenn diese Geräte auf den ersten Blick unsichtbar sind. Sie werden häufig in Haushaltsgeräten und üblichen Haushaltsgegenständen verwendet.

Eine unaufmerksame Haltung gegenüber den Messwerten, eine schlechte Ausbildung von Spezialisten führt zu Fehlern in der Produktion, zum Erhalt von Produkten von geringer Qualität und gefährdet die Sicherheit der Menschen.

Klassifizierung und Arten der Instrumentierung

Die Metereinteilung ist nicht kompliziert, aber sehr umfangreich. Die vielen Kategorien sind in mehrere Typen unterteilt, die sich auch in kleinere Typen verzweigen. Der Großteil dieser Geräte unterscheidet sich in der Art des gemessenen Parameters, in der Genauigkeit und dem Zweck.

Zunächst lässt sich die Instrumentierung in drei globale Kategorien einteilen:

• Analoge Instrumente, die die Änderung des gemessenen Parameters kontinuierlich anzeigen können. Typische Beispiele sind ein Haushalts-Quecksilberthermometer, das in jedem Haushalt zu finden ist, und ein Manometer, ein Gerät zum Ablesen des Drucks. Das Manometer wird sowohl in der Industrie als auch im Alltag eingesetzt.
• Digitale Geräte. Sie wandeln empfangene oder gemessene Daten in ein digitales Signal um. Ein solches Gerät ist ein elektronischer Druckmesser. Auf seinem digitalen Bildschirm werden die Druck- und Pulswerte einer Person angezeigt.
• Die einfachsten mechanischen Zähler. Sie sind jedem von Kindesbeinen an bekannt. Dies ist ein gewöhnliches Lineal, Winkelmesser, Kompasse, mechanische Haushaltswaage. Handwerker verwenden oft einen Messschieber.

Jede Kategorie kann nach anderen Kriterien unterteilt werden:

• Nach der Art des Messwerts.
• Übrigens beim Zählen.
• Gemäß der vorgeschlagenen Klasse der Messgenauigkeit.
• Nach dem Hauptzweck.

Messwerte

Jedes Gerät ist für seine eigenen, klar definierten Aufgaben konzipiert und für eine Reihe spezifischer Betriebsbedingungen ausgelegt. Nach der Art des Messwertes sind Messgeräte:

• Temperatur messen. Dies sind alle Arten von Thermometern und Thermoelementen.
• Indikatoren für Druck oder Vakuum (Vakuum).
• Kontrolle des Füllstands von Flüssigkeiten oder Schüttgütern.
• Kontrolle der Menge und des Verbrauchs verschiedener Elemente. Dabei kann es sich sowohl um Flüssigkeiten als auch um Dämpfe, Gase oder Feststoffe handeln.
• Durchführung von Qualitätsmessungen. Zum Beispiel Dichte, Mischungszusammensetzung oder Feuchtigkeitsgehalt.

Die Funktionsprinzipien der Messgeräte sind praktisch gleich. Das gemessene Element wirkt auf den Primärwandler, danach geht das Signal zum Mess Element, das den Aufprall in eine Bewegung des Referenzknotens umwandelt und die Messwerte auf die Waage überträgt Gerät.

Die einfachste Messung wird durch die Bedienung des Manometers anschaulich demonstriert. Der Druck des Messmediums wirkt über eine spezielle Armatur auf das gebogene Kupferrohr. Das Rohr versucht, einen bestimmten Betrag zu begradigen. Diese Aktion wird mit der Pfeilspitze auf die Achse übertragen. Die Achse selbst ist federbelastet und neigt dazu, zur Nullmarke zurückzukehren, lenkt aber unter der Wirkung des Aufbiegerohres aus und zeigt den aktuellen Druck an.

Countdown-Methoden

Diese Geräte müssen über eine Ergebnisanzeige verfügen. Nach der Zählmethode werden Geräte in verschiedene Typen unterteilt:

• Geräte mit manuellem Zielen.
• Anzeigegeräte.
• Rekorder.
• Summieren von Signalen.
• Signalgeräte.

Komparatoren oder Geräte mit manuellem Zielen sind Geräte, die beim Messen von Größen menschliche Hilfe benötigen. Es kann eine Waage oder ein optisches Pyrometer sein.

Anzeigegeräte haben einen Zeiger in Form eines Pfeils, der sich entlang der Werteskala bewegt. Manchmal kann der Zeiger stationär sein und das Zifferblatt bewegt oder dreht sich um den Zeiger. Konstruktionsbedingt sind solche Geräte tragbar oder stationär. Stationäre Geräte messen in der Regel dynamische Größen kontinuierlich. Wenn von Zeit zu Zeit Messungen durchgeführt oder gelegentlich stationäre Zähler überwacht werden müssen, kommen tragbare PIs zum Einsatz.

Selbstaufzeichnende Geräte zeichnen die Ergebnisse kontinuierlicher Messungen selbstständig auf einem Medium auf. Der Träger kann eine Diskette, eine Flash-Karte oder eine „endlose“ Papierbahn sein. Der Datensatz ist ein Diagramm, das die Veränderung des untersuchten Objekts über einen bestimmten Zeitraum zeigt. Ein solcher Datensatz kann einen Produktionsunfall verhindern, der auf einen Fehler im Betrieb eines bestimmten Knotens hinweist.

Zähler oder Summiergeräte geben die Messwerte des Zählwerks wieder und zeigen die Summe der Messwerte auf dem Bildschirm an. Solche Integratoren berechnen den Verbrauch von Wasser, Gas, Energie.

Signalgeräte geben verschiedene Signale aus: Licht oder Ton, sobald der Messwert einen vorgegebenen Wert erreicht. Sie benachrichtigen auch, wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt. Zu diesen Geräten gehören verschiedene Alarmgeräte: Sicherheit, Feuer usw.

Trennung nach Zweck

Die Messelemente sind je nach Verwendungszweck betriebsbereit (oder technisch), Labor-, Muster-, Kontroll- und Standardmesselemente.

In Industrie und Produktion sind Betriebsgeräte weit verbreitet. Dies sind Arbeitskopien, die den gesamten Produktionszyklus steuern. Meist einfach zu bedienen, zuverlässig mit intuitiver Skala und großen Ziffern.

Labor- und Kontrollgeräte sind zum Testen und Prüfen anderer Geräte oder bei Debugging-Arbeiten in der Produktion bestimmt. Sie zeichnen sich durch eine erhöhte Genauigkeitsklasse aus. Laborgeräte werden hauptsächlich in Labors eingesetzt, während technische Geräte im Bereich anderer geprüfter Geräte eingesetzt werden.

Die Hauptaufgabe von Referenz- und Beispielgeräten ist die Speicherung und Wiedergabe von Referenzdaten, mit denen die Indikatoren anderer Messgeräte verglichen werden. Wenn die Referenzgeräte nur Daten speichern, besteht die Aufgabe der Referenzgeräte darin, Daten von den Referenzgeräten möglichst genau auf andere Messgeräte zu übertragen.

Genauigkeit der Messungen

Jedes Gerät hat seine eigene Messgenauigkeit oder seinen eigenen Fehlerbereich. Jedes Gerät, auch das Referenzgerät, kann einen Fehler machen. Die Genauigkeit kann mit einer Zahl von null bis eins angegeben werden. Je höher die Genauigkeitszahl des Geräts ist, desto schlechter sind seine Messwerte.

Die Empfindlichkeit des Messgerätes ist ein wichtiger Indikator, der die korrekte Interpretation der gewonnenen Daten beeinflusst. Die Empfindlichkeit ist gleich dem Verhältnis des Wertes der Bewegung des Gerätezeigers (Pfeil oder Stift) zum Änderungsbetrag der gemessenen Daten, der diese Bewegung verursacht hat.

Die Empfindlichkeit spiegelt sich am häufigsten in der Skala des Instruments wider. Wenn das Thermometer beispielsweise eine Skala von 100 Teilungen hat und für eine maximale gemessene Temperatur von 50 Grad Celsius ausgelegt ist, dann entspricht die durchschnittliche Empfindlichkeit dem Verhältnis von 100 zu 50. Das heißt, die Empfindlichkeit des Geräts (der Preis für eine Division) entspricht zwei Grad Celsius.

Fehler im Betrieb

Bei jeder Arbeit sind Fehler und Irrtümer möglich. Messgeräte sind keine Ausnahme von der Regel. Bei unterschiedlichen Messungen treten unterschiedliche Fehler auf. Dies ist auf einige Konventionen bei Messungen, Unvollkommenheit der Forschungsmethoden und Fehler bei der Verwendung des Messgeräts zurückzuführen.

Üblicherweise werden folgende Fehlerarten unterschieden:

• Absolut. Dies ist ein Wert, der der Differenz zwischen den Messwerten des Referenzgeräts und denen, die unter den gleichen Messbedingungen verwendet wurden, entspricht.
• Relativ oder indirekt. Der Wert des Verhältnisses des absoluten Fehlers zum aktuellen Messwert.
• Relativ reduziert. Das Verhältnis des Absolutwerts zur Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Skalengrenze des Messgeräts.

Fehler sind auch zufällig, systematisch und fehlen. Zufällige Fehler sind mit keiner Regelmäßigkeit verbunden, sondern hängen von zufälligen Störungen und verschiedenen äußeren Bedingungen ab. Systematische entsprechen einigen Regeln und in ihrer Ausprägung lässt sich ein Muster erkennen. Sie hängen oft vom technischen Zustand des Messgerätes selbst ab. Die Fehlschüsse heben sich stark von der logischen und beabsichtigten Reihe von Berechnungen ab. Sie können leicht nachverfolgt und gelöscht werden, wenn genügend Daten analysiert werden.

Service von Messgeräten

Manchmal hängt viel von der Qualität der Instrumentierung ab, daher müssen diese Geräte Eigenschaften wie Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit aufweisen und für Reparaturen verfügbar sein.

Um Messfehler zu vermeiden, erfordert die Instrumentierung eine rechtzeitige vorbeugende Wartung und regelmäßige Überprüfungen der Zuverlässigkeit der Indikatoren. Der Meister muss den Zustand und die Lagerbedingungen der Messgeräte stets überwachen, Zifferblätter, Skalen und Signalgeberbuchsen mit einem trockenen Tuch abwischen.

Vor Beginn der Arbeiten müssen Sie sich vergewissern, dass die Verbindungen dicht sind und es ist ratsam, eine Kontrollmessung durchzuführen. Defekte Geräte müssen rechtzeitig durch neue ersetzt oder rechtzeitig repariert werden.

In großen Unternehmen gibt es ganze Teams und Abteilungen von Ingenieuren und Instrumentenmechanikern, die den Zustand und die Gebrauchstauglichkeit von Instrumenten und Automatisierung überwachen.

Auf Haushaltsebene, treffen häufig auf verschiedene Messgeräte. Sie sind bekannt und alltäglich geworden, erfordern aber auch den richtigen Umgang und die Einhaltung von Sicherheitsregeln. Der einfachste Sensor in einer Waschmaschine kann bei Fehlfunktionen viel Ärger verursachen. Der Temperatursensor bei Haushaltsbügeleisen befindet sich auf der beheizten Oberfläche und liefert bei normaler Verschmutzung ungenaue Daten.

Mit der richtigen Pflege und Lagerung von Kontroll- und Messgeräten wird jedes Leben, jede Reparatur, jede Erholung einfacher und angenehmer.