Oprzyrządowanie: rodzaje i charakterystyka, klasyfikacja i działanie

Rozwój ludzkiej cywilizacji, chęć i potrzeba człowieka do przeobrażania środowiska sprawiają, że ciągle coś porównuje, mierzy, waży lub liczy. Aby ułatwić i wykonywać regularnie występujące podobne zadania, zaczęli rozwijać oprzyrządowanie, czyli oprzyrządowanie. Początkowo urządzenia te były proste, wykonane z improwizowanych środków, ale z czasem przekształciły się w złożone mechanizmy strukturalne i elektroniczne.

Definicja pojęcia przyrządów pomiarowych

Dzięki badaniu zjawisk naturalnych ludzkość uruchomiła różne procesy technologiczne, które należy monitorować i mierzyć. Wymaga to specjalnych urządzeń, które mogą stale monitorować i kontrolować podczas różnych procesów technologicznych.

Ludziom udało się nauczyć zarządzania środowiskiem i sztucznie tworzonymi technologiami. Automatyka przemysłowa wymusiła rozwój urządzeń pomiarowych, a cywilizacja wkroczyła w nowy etap swojego rozwoju.

instagram viewer

Miernik to urządzenie, którego głównym celem jest porównanie mierzonej wartości z ogólnie przyjętą jednostką miary. Urządzenia te mierzą wielkości fizyczne, różne procesy, parametry techniczne. Są mechaniczne i elektryczne. Zasada działania tych ostatnich polega na tym, że praktycznie każdy parametr fizyczny można przekształcić w sygnał elektryczny, który jest łatwy do przetwarzania i analizy.

Na podstawie uzyskanych danych można wyciągnąć wnioski dotyczące stanu środowiska, występujących zjawisk fizycznych, parametrów i wielkości tkwiących w mierzonym obszarze.

Obecnie pomiary wykonuje się nie tylko w laboratoriach naukowych i w dużych przedsiębiorstwach, ale także w małych warsztatach i życiu codziennym, nawet jeśli na pierwszy rzut oka urządzenia te są niewidoczne. Są szeroko stosowane w sprzęcie AGD i zwykłych artykułach gospodarstwa domowego.

Nieuważne podejście do odczytów pomiarów, słabe przeszkolenie specjalistów prowadzi do błędów w produkcji, uzyskiwania produktów niskiej jakości i zagraża bezpieczeństwu ludzi.

Klasyfikacja i rodzaje oprzyrządowania

Klasyfikacja liczników nie jest skomplikowana, ale bardzo obszerna. Wiele kategorii jest podzielonych na kilka typów, które również rozgałęziają się na mniejsze typy. Większość tych urządzeń różni się rodzajem mierzonego parametru, dokładnością i przeznaczeniem.

Przede wszystkim oprzyrządowanie można podzielić na trzy globalne kategorie:

• Przyrządy analogowe zdolne do ciągłego pokazywania zmian mierzonego parametru. Typowymi przykładami są domowy termometr rtęciowy, który znajduje się w każdym domu oraz manometr - urządzenie do odczytu wartości ciśnienia. Manometr znajduje zastosowanie zarówno w przemyśle, jak iw życiu codziennym.
• Urządzenia cyfrowe. Przetwarzają odebrane lub zmierzone dane na sygnał cyfrowy. Jednym z takich urządzeń jest elektroniczny miernik ciśnienia. Na jego cyfrowym ekranie wyświetlane są wartości ciśnienia i tętna osoby.
• Najprostsze liczniki mechaniczne. Są znane wszystkim od dzieciństwa. To zwykła linijka, kątomierz, kompasy, domowe wagi mechaniczne. Rzemieślnicy często używają suwmiarki z noniuszem.

Każdą kategorię można podzielić według innych kryteriów:

• Według rodzaju mierzonej wartości.
• Przy okazji liczenia.
• Zgodnie z proponowaną klasą dokładności pomiaru.
• Zgodnie z głównym celem.

Mierzone wartości

Każde urządzenie jest zaprojektowane do własnych, jasno określonych zadań i jest przeznaczone do szeregu określonych warunków pracy. Według rodzaju mierzonej wartości przyrządy pomiarowe to:

• Pomiar temperatury. Są to wszelkiego rodzaju termometry i termopary.
• Wskaźniki ciśnienia lub podciśnienia (próżni).
• Sprawdzanie poziomu płynów lub materiałów sypkich.
• Kontrolowanie ilości i zużycia różnych pierwiastków. Mogą to być zarówno ciecze, jak i pary, gazy lub ciała stałe.
• Przeprowadzanie pomiarów jakości. Na przykład gęstość, skład mieszanki lub zawartość wilgoci.

Zasady działania urządzeń pomiarowych są praktycznie takie same. Mierzony element działa na pierwotny przetwornik, po czym sygnał trafia do pomiaru element przekształcający uderzenie w ruch węzła odniesienia, a odczyty są przenoszone na wagę urządzenie.

Najprostszy pomiar wyraźnie pokazuje działanie manometru. Ciśnienie mierzonego medium oddziałuje na wygiętą rurkę miedzianą poprzez specjalną złączkę. Rurka próbuje wyprostować pewną ilość. Akcja ta jest przenoszona na oś z grotem strzałki. Sama oś jest obciążona sprężyną i ma tendencję do powrotu do znaku zerowego, ale pod działaniem nieugiętej rury odchyla się i pokazuje aktualne ciśnienie.

Metody odliczania

Te urządzenia muszą mieć jednostkę wyświetlania wyników. Zgodnie z metodą liczenia urządzenia dzielą się na kilka typów:

• Urządzenia z ręcznym celowaniem.
• Urządzenia wskazujące.
• Rejestratory.
• Sumowanie sygnałów.
• Urządzenia sygnalizacyjne.

Komparatory lub urządzenia z ręcznym celowaniem to urządzenia wymagające pomocy człowieka podczas pomiaru wielkości. Może to być waga lub pirometr optyczny.

Urządzenia wskazujące mają wskaźnik w postaci strzałki poruszającej się po skali wartości. Czasami wskazówka może być nieruchoma, a tarcza porusza się lub obraca wokół dłoni. Z założenia takie urządzenia są przenośne lub stacjonarne. Urządzenia stacjonarne zwykle mierzą wielkości dynamiczne w sposób ciągły. Gdy konieczne jest dokonywanie od czasu do czasu pomiarów lub okazjonalne monitorowanie liczników stacjonarnych, wówczas stosuje się przenośne PI.

Urządzenia samorejestrujące niezależnie rejestrują wyniki ciągłych pomiarów na nośniku. Nośnikiem może być dysk, karta flash lub „niekończąca się” wstęga papieru. Zapisem jest wykres przedstawiający zmianę badanego obiektu w określonym czasie. Taki zapis może zapobiec wypadkowi w produkcji, wskazując na awarię w działaniu konkretnego węzła.

Liczniki lub urządzenia sumujące odzwierciedlają odczyty mechanizmu zliczającego i wyświetlają sumę zmierzonej wartości na ekranie. Tacy integratorzy obliczają zużycie wody, gazu, energii.

Sygnalizatory emitują różne sygnały: świetlne lub dźwiękowe, gdy tylko zmierzona wartość osiągnie z góry określoną wartość. Powiadamiają również o wystąpieniu określonego zdarzenia. Urządzenia te obejmują różne urządzenia alarmowe: bezpieczeństwa, pożaru itp.

Separacja według celu

Zgodnie z przeznaczeniem elementy pomiarowe są eksploatacyjne (lub techniczne), laboratoryjne, wzorcowe, kontrolne i standardowe.

Urządzenia operacyjne znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle i produkcji. Są to kopie robocze, które kontrolują cały cykl produkcyjny. Zwykle łatwy w obsłudze, niezawodny, z intuicyjną skalą i dużymi cyframi.

Urządzenia laboratoryjne i kontrolne przeznaczone są do testowania i sprawdzania innych urządzeń lub podczas prac debugowania w produkcji. Wyróżniają się podwyższoną klasą dokładności. Przyrządy laboratoryjne wykorzystywane są głównie w laboratoriach, natomiast przyrządy techniczne są wykorzystywane w zakresie innych badanych urządzeń.

Głównym zadaniem urządzeń wzorcowych i wzorcowych jest przechowywanie i odtwarzanie danych referencyjnych, za pomocą których porównywane są wskaźniki innych urządzeń pomiarowych. Jeżeli urządzenia referencyjne przechowują tylko dane, to zadaniem urządzeń referencyjnych jest jak najdokładniejsze przesyłanie danych z urządzeń referencyjnych do innych urządzeń pomiarowych.

Dokładność pomiarów

Każde urządzenie ma własną dokładność pomiaru lub zakres błędu. Każde urządzenie, nawet referencyjne, może popełnić błąd. Dokładność można określić liczbą od zera do jednego. Im wyższy numer dokładności urządzenia, tym gorsze jego odczyty.

Czułość urządzenia pomiarowego jest ważnym wskaźnikiem wpływającym na poprawną interpretację uzyskanych danych. Czułość jest równa stosunkowi wartości ruchu wskaźnika urządzenia (strzałki lub długopisu) do wielkości zmiany danych pomiarowych, która wywołała ten ruch.

Czułość najczęściej znajduje odzwierciedlenie w skali instrumentu. Na przykład, jeśli termometr ma skalę 100 działek i jest przeznaczony do maksymalnej mierzonej temperatury 50 stopni Celsjusza, to średnia czułość jest równa stosunkowi 100 do 50. Oznacza to, że czułość urządzenia (cena jednej dywizji) odpowiada dwóm stopniom Celsjusza.

Błędy podczas pracy

W każdej pracy możliwe są błędy i pomyłki. Przyrządy pomiarowe nie są wyjątkiem od reguły. Gdy wykonywane są różne pomiary, pojawiają się różne błędy. Wynika to z pewnych konwencji przyjętych w pomiarach oraz niedoskonałości metod badawczych i błędów w użytkowaniu miernika.

Zwykle rozróżnia się następujące rodzaje błędów:

• Absolutny. Jest to wartość równa różnicy między odczytami przyrządu referencyjnego a odczytami używanymi w tych samych warunkach pomiarowych.
• Względne lub pośrednie. Wartość stosunku błędu bezwzględnego do aktualnej wartości mierzonej.
• Względna zmniejszona. Stosunek wartości bezwzględnej do różnicy między maksymalną i minimalną granicą skali urządzenia pomiarowego.

Błędy są również losowe, systematyczne i chybione. Błędy losowe nie są związane z żadną prawidłowością, ale zależą od przypadkowych zakłóceń i różnych warunków zewnętrznych. Te systematyczne odpowiadają pewnym zasadom i w ich przejawach można zidentyfikować wzór. Często zależą one od stanu technicznego samego urządzenia pomiarowego. Pudła mocno wyróżniają się na tle logicznej i zamierzonej serii obliczeń. Można je łatwo śledzić i usuwać podczas analizy wystarczającej ilości danych.

Serwis urządzeń pomiarowych

Czasami wiele zależy od jakości oprzyrządowania, dlatego urządzenia te muszą mieć takie cechy jak niezawodność, trwałość, niezawodność i być dostępne do naprawy.

Aby uniknąć błędów w pomiarach, oprzyrządowanie wymaga terminowej konserwacji zapobiegawczej i regularnych kontroli wiarygodności wskaźników. Brygadzista musi zawsze monitorować stan i warunki przechowywania urządzeń pomiarowych, wycierać tarcze, wagi i gniazda czujników sygnału suchą szmatką.

Przed przystąpieniem do pracy należy upewnić się, że połączenia są szczelne i wskazane jest wykonanie pomiaru kontrolnego. Wadliwe urządzenia należy wymieniać na czas na nowe lub na czas naprawiać.

W dużych przedsiębiorstwach funkcjonują całe zespoły i działy inżynierów i monterów oprzyrządowania, które monitorują stan i sprawność przyrządów oraz automatyki.

Na poziomie gospodarstwa domowego często spotykam różne urządzenia pomiarowe. Stały się znajome i powszechne, ale wymagają też odpowiedniej obsługi i przestrzegania zasad bezpieczeństwa. Najprostszy czujnik w pralce może spowodować wiele problemów, jeśli zadziała nieprawidłowo. Czujnik temperatury w żelazkach domowych znajduje się na rozgrzanej powierzchni i w przypadku zwykłego zabrudzenia poda niedokładne dane.

Przy odpowiedniej pielęgnacji i przechowywaniu urządzeń kontrolno-pomiarowych każde życie, naprawa, odpoczynek stają się łatwiejsze i przyjemniejsze.