Классификация измерительных приборов и список технических устройств
Измерительные приборы прочно вошли в жизнь человека. За счет обширной классификации измерительных приборов можно определить именно тот аппарат, который понадобится для конкретных операций. Это могут быть как простейшие, по типу рулетки или амперметра, так и мультифункциональные измерительные приборы. При выборе устройства следует ориентироваться на его предназначение и основные характеристики.
Общие сведения
Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.
В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.
Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.
Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.
Виды измерительных приборов
В зависимости от того, какие бывают измерительные инструменты, их названия могут отличаться в разных классификациях.
Обычно приборы могут быть следующего вида:
- Аналоговые измерительные инструменты и устройства, в которых сигнал на выходе является некоторой функцией измеряемой величины.
- Цифровые устройства, где сигнал на выходе представлен в соответствующем виде.
- Приборы, которые непосредственно регистрируют результаты измерений снимаемых показаний.
- Суммирующие и интегрирующие. Первые выдают показания в виде суммы нескольких величин, а вторые позволяют проинтегрировать значение измеряемой величины при помощи другого параметра.
Вышеописанные приборы являются наиболее распространенными и применяются для измерения ряда физических величин. Сложность происходящих физических процессов требует применения нескольких приборов, причисляемых к разным классам.
Классификация устройств
В разных сферах применяется своя классификация устройств, предназначенных для измерения физических величин.
Приборы могут делиться по таким критериям:
- Способ преобразования: прямое действие, сравнение, смешанное преобразование.
- По способу выдачи информации делятся на показывающие и регистрирующие.
- Вид выходной информации может быть представлен как аналоговым, так и цифровым сигналом.
Регистрирующие устройства делятся на самопишущие и печатающие разновидности. Наиболее прогрессивным вариантом являются самопишущие аппараты, поскольку у них выше точность предоставления информации и шире возможности для измерения заданных ранее параметров.
Аналоговые и цифровые
Контрольно-цифровые инструменты могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Первые считаются более удобными. В них показатели силы, напряжения или тока переводятся в числа, затем выводятся на экран.
Но при этом внутри каждого такого прибора находится аналоговый преобразователь. Зачастую он представляет собой датчик, снимающий и отправляющий показания с целью преобразования их в цифровой код.
Хотя аналоговые инструменты менее точны, они обладают простотой и лучшей надежностью. А также существуют разновидности аналоговых инструментов и приборов, имеющих в своем составе усилители и преобразователи величин. По ряду причин они предпочтительнее механических устройств.
Для давления и тока
Каждому еще со школы или университета знакомы такие названия измерительных приборов, как барометры и амперметры. Первые предназначены для того, чтобы измерять атмосферное давление. Встречаются жидкостные и механические барометры.
Жидкостные разновидности считаются профессиональными из-за сложности конструкции и особенностей работы с ними. Метеостанции применяют барометры, заполненные внутри ртутью. Они наиболее точные и надежные, позволяют работать при перепадах температур и иных обстоятельствах. Механические конструкции проще, но постепенно их вытесняют цифровые аналоги.
Амперметры используются для измерения электрического тока в амперах. Шкала амперметра может градуироваться как в стандартных амперах, так и микро-, милли- и килоамперах. Лучше всего такие приборы подключать последовательно. В таком случае снижается сопротивление, а точность снимаемых показателей возрастает.
Слесарные инструменты
Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.
Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.
Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.
Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.
Специальные устройства
Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.
Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:
- непосредственно устройство имеет полудиск с нанесенной измерительной шкалой;
- линейка обладает собственным передвижным сектором, где нанесена шкала нониуса;
- закрепление передвижного сектора линейки осуществляется стопорным винтом.
Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.
Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.
Все приборы могут подразделяться по способу преобразования, выдачи информации и виду выходной информации, предназначения и другим критериям. Имея хорошую классификацию, можно отыскать конкретный инструмент для определенных задач и операций.
Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.
Источник
Современные цифровые средства измерения: проблемы и перспективы
В настоящее время контрольно-измерительные приборы являются необходимой и неотъемлемой частью практически любого производства. Нет такой области техники, в которой не использовались бы измерительные устройства. В современном мире происходит постоянное их развитие и усовершенствование.
Развитие современной измерительной техники, ориентированной на обеспечение решения проблемы автоматизации управления различными процессами (технологическими, испытательными, исследовательскими, диагностическими и т.п.) сопровождается ростом разнообразия видов измерений, расширением диапазонов измеряемых величин и условий эксплуатации средств измерений, повышением быстродействия и точности измерений.
Принципиальная особенность и основная предпосылка для расширения функциональных возможностей используемых средств измерений (СИ) заключается во введении в измерительную цепь программируемых ЭВМ.
Переход от простейших измерительных приборов к современным процессорным измерительным средствам происходил в следующей последовательности: электромеханические измерительные механизмы (ИМ);
- измерительные механизмы с дополнительными устройствами;
- электронные измерительные приборы (ЭИП);
- цифровые измерительные приборы (ЦИП);
- информационно-измерительные системы (ИИС;
- измерительно-вычислительные комплексы (ИВК);
- процессорные измерительные средства (ПрИС)
- интеллектуальные информационно-измерительные системы (ИИИС).
Совершенствование современных средств измерений сопровождается объединением программной и аппаратной частей измерительных устройств, при возрастающей роли программного обеспечения. Расширение функциональных возможностей, повышение метрологических характеристик СИ основаны на совершенствовании методов измерений, на разработке соответствующего программного обеспечения, использовании новых материалов и технологий, в частности, нанотехнологий.
Таким образом, современный подход к изучению дисциплин в области методов и средств измерений должен включать в себя рассмотрение следующих вопросов:
- алгоритмизация измерительного процесса, обусловливающая повышение уровня формализованного описания измерительных процедур;
- влияние методов измерений на метрологический уровень результатов измерений;
- перспективы совершенствования методов измерений, коррекции погрешностей, обеспечение помехоустойчивости измерений.
Важнейшую роль в обеспечении качества и конкурентоспособности продукции практически всех отраслей промышленности играет контрольно-измерительная техника, в которой особое место занимают средства измерения и контроля геометрических параметров ответственных деталей, узлов машин и механизмов.
В основу создания нового поколения средств контроля и измерений геометрических параметров изделий положены следующие исходные принципы:
- использование перспективной элементной базы для автоматической обработки результатов контроля;
- цифровое представление измерительной информации;
- возможность выдачи цифровой информации на внешние устройства обработки, управления и регистрации;
- паспортизация результатов измерений;
- возможность встройки в автоматизированные технологические комплексы.
В последние годы создано новое поколение приборов активного контроля, предназначенных для управления процессом обработки валов, отверстий и плоских поверхностей с непрерывной и прерывистой поверхностью на кругло- и внутришлифовальных станках-автоматах, полуавтоматах и станках с ЧПУ, отличающееся от ранее выпускавшихся существенно более высоким техническим уровнем (повышение в 1,5-2 раза быстродействия и точности, уменьшение в 2-3 раза габаритов, массы, энергопотребления, расширение технологических возможностей, использование единого для всей гаммы приборов активного контроля одной и той же модели малогабаритного электронного отсчетно-командного устройства на микропроцессорной базе).
Стремительное развитие приборной базы, предназначенной для испытаний продукции и получения доказательств ее качества, как правило, отстает от развития нормативно-методической базы. Это объективная закономерность, с которой ежедневно сталкиваются как производители измерительной техники, так и ее потребители. В стандартах на методы испытаний продукции, как правило, содержатся упоминания о морально устаревших приборах. Фирмы-производители предлагают ультрасовременные средства измерений, о которых нет упоминания в стандартах.
Для внесения в национальный стандарт конкретного прибора необходимо, во-первых, накопить опыт работы на нем, «отшлифовать» методику выполнения измерений — а это требует времени. Во-вторых, прибор должен быть достаточно распространен на территории России, что легко выполнялось в эпоху СССР и вряд ли достижимо в настоящее время в условиях жесткой конкуренции, в том числе со стороны зарубежных производителей измерительной техники. В третьих, разработка национального стандарта требует инвестиций, которые фирмы-производители приборов считают нецелесообразными, в том числе из-за высокой конкуренции.
Проблемы и задачи в области метрологии в перспективе.
Основной задачей двух руководящих органов в сфере метрологии — Минпромторга России и Росстандарта -является решение проблем, связанных со вступлением России в ВТО. Речь может идти, например о признании результатов измерений на международном уровне; готовности нормативной базы прикладной метрологии для обеспечения выхода отечественных товаров и услуг на мировой рынок; способности российских производителей СИ к борьбе за рынок и др.
Предстоит разработка прогноза развития национальной системы измерений. Эта работа начнется с формирования концепции развития национальной системы измерений, подобной Концепции развития национальной системы стандартизации, одобренной Правительством РФ в 2006 г. Поскольку страна перешла на среднесрочное планирование, то на базе концепции и перспективных прогнозов будет разработана среднесрочная программа развития национальной системы измерений.
В связи с освоением новых, так называемых критических технологий (включая нанотехнологии) резко возрастают требования к точности измерений и, как следствие, к качеству эталонной базы. Предстоит решить комплекс задач метрологического обеспечения разработки и освоения критических технологий.
Возрастет роль метрологии в разработке технических регламентов, поскольку доказательная база внедрения и соблюдения TP состоит преимущественно из документов, регламентирующих методики выполнения измерений, прослеживаемых к современным эталонам.
Очень важным направлением деятельности Росстандарта является участие в выполнении федеральных целевых программ. Речь прежде всего идет о метрологическом «сопровождении» двух программ: 1) «Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНЛСС)»; 2) «Создание и развитие нанотехнологий».
1. Интернет ресурсы. «http://eknigi.org/apparatura/168733-metody-i-sredstva-izmerenij.html»
2. Единицы физических величин. Сборник нормативно-технических документов- М.. Изд-во стандартов, 1987
3. Медовикова Н.Я., Рейх Н.Н. «Погрешности измерений и оценивание их характеристик» Конспект лекций — М., ВИСМ, 1991
Источник