מכשירים בעלי דיוק גבוה משמשים בתחומי החיים והייצור השונים של החברה המודרנית. ללא ציוד מיוחד לא היו טיסות לחלל, פיתוח ציוד צבאי ואזרחי ועוד ועוד. זה די קשה לתקן ציוד כזה. לכן, נעשה שימוש במכשירי בקרה ומדידה שונים. איכותם נקבעת על פי רמת התאימות של ציוד זה למטרה המיועדת לו. כדי להקל על המדידה, מיושמים גם דרגות דיוק של מכשירי מדידה.
מהי יחידת המידה?
כל שלב בתהליך טכנולוגי או טבעי מאופיין בערכים מסוימים: טמפרטורה, לחץ, צפיפות וכו'. על ידי ניטור מתמיד של פרמטרים אלו, ניתן לשלוט ואף לתקן כלפעולה. מטעמי נוחות נוצרו יחידות מדידה סטנדרטיות עבור כל תהליך ספציפי, כגון מטר, J, kg וכו'. הן מחולקות ל:
· ראשי. אלו הן יחידות מדידה קבועות ומקובלות בדרך כלל.
· קוהרנטי. אלו הם נגזרים הקשורים ליחידות אחרות. המקדם המספרי שלהם שווה לאחד.
· נגזרים. יחידות מדידה אלו נקבעות מכמויות בסיס.
· כפולות ותת-כפולות. הם נוצרים על ידי הכפלה או חלוקה ב-10 יחידות בסיסיות או שרירותיות.
בכל תעשייה יש קבוצת ערכים המשמשים כל הזמן בניטור והתאמת תהליכים. קבוצה כזו של יחידות מידה נקראת מערכת. פרמטרי התהליך מנוטרים ומאומתים על ידי מכשור מיוחד. הפרמטרים שלהם נקבעים באמצעות מערכת היחידות הבינלאומית.
שיטות ואמצעי מדידה
כדי להשוות או לנתח את הערך שהתקבל, יש לבצע סדרה של ניסויים. הם מבוצעים במספר דרכים נפוצות:
· ישיר. אלו שיטות שבהן כל ערך מתקבל באופן אמפירי. אלה כוללים הערכה ישירה, אפס פיצוי ובידול. שיטות מדידה ישירות הן פשוטות ומהירות. לדוגמה, מדידת לחץ עם מכשיר סטנדרטי. יחד עם זאת, דרגת הדיוק של מד הלחץ נמוכה משמעותית מאשר במחקרים אחרים.
· עקיף. שיטות כאלה מבוססות על חישוב של כמויות מסוימות מתוך ידועות או מקובלותפרמטרים.
· מצטבר. מדובר בשיטות מדידה שבהן הערך הרצוי נקבע לא רק על ידי פתרון מספר משוואות, אלא גם בעזרת ניסויים מיוחדים. מחקרים כאלה משמשים לרוב בפרקטיקה במעבדה.
בנוסף לשיטות מדידת כמויות, ישנם גם מכשירי מדידה מיוחדים. אלו הם האמצעים למציאת הפרמטר הרצוי.
מהם מכשירי בדיקה?
כנראה, כל אדם לפחות פעם אחת בחייו ערך סוג של ניסוי או מחקר מעבדתי. השתמשו שם במנומטרים, מדי מתח ועוד מכשירים מעניינים. כל אחד השתמש במכשיר שלו, אבל היה רק אחד - הבקרה, שכולם היו שווים לו.
כמו תמיד - לדיוק איכות המדידה, כל המכשירים חייבים לעמוד בבירור בתקן שנקבע. עם זאת, שגיאות מסוימות אינן נכללות. לכן, ברמה הממלכתית והבינלאומית, הוכנסו שיעורי דיוק של מכשירי מדידה. על ידם נקבעת הטעות המותרת בחישובים ובאינדיקטורים.
יש גם כמה פעולות בקרה בסיסיות עבור מכשירים כאלה:
· מבחן. שיטה זו מתבצעת בשלב הייצור. כל מכשיר נבדק בקפידה לגבי תקני איכות.
· בודק. במקביל, הקריאות של מכשירים למופת מושווים לאלה שנבדקו. במעבדה, למשל, כל המכשירים נבדקים כל שנתיים.
סיום. זוהי פעולה שבה כל חלוקות הסולם של המכשיר הנבדק מקבלים את הערכים המתאימים. בדרך כלל, זה נעשהמכשירים מדויקים ורגישים יותר.
סיווג המכשור
כעת יש מספר עצום של מכשירים שאפשר לבדוק איתם נתונים ומחוונים. לכן, ניתן לסווג את כל המכשור לפי מספר מאפיינים עיקריים:
1. לפי סוג הערך הנמדד. או בתיאום מראש. למשל מדידת לחץ, טמפרטורה, רמה או הרכב, כמו גם מצב החומר וכו'. יחד עם זאת, לכל אחד תקני איכות ודיוק משלו, למשל, כדרגת דיוק של מונים, מדי חום וכו'.
2. בדרך של קבלת מידע חיצוני. הנה סיווג מורכב יותר:
- הקלטה - מכשירים כאלה מתעדים באופן עצמאי את כל נתוני הקלט והפלט לניתוח אחר כך;
- מציג - מכשירים אלה מאפשרים לצפות באופן בלעדי בשינויים בתהליך;
- ויסות - מכשירים אלה מותאמים אוטומטית לערך הערך הנמדד;
- לסיכום - כאן נלקח כל פרק זמן והמכשיר מציג את הערך הכולל של הערך עבור כל התקופה;
- איתות - מכשירים כאלה מצוידים במערכת או חיישנים מיוחדים להתרעת קול או אור;
- השוואת - ציוד זה נועד להשוות ערכים מסוימים עם המדדים המתאימים.
3. לפי מיקום. הבחנה בין מכשירי מדידה מקומיים למרוחקים. יחד עם זאת, לאחרונים יש את ההזדמנותשדר נתונים שהתקבלו לכל מרחק.
מאפייני המכשור
בכל עבודה, יש לזכור שלא רק מכשירים עובדים, אלא גם דוגמאות סטנדרטיות כפופים לאימות. איכותם תלויה במספר אינדיקטורים בו-זמנית, כגון:
· דרגת דיוק או טווח שגיאה. כל המכשירים נוטים לטעות, אפילו סטנדרטים. ההבדל היחיד הוא שיש כמה שפחות טעויות בעבודה. לעתים קרובות מאוד משתמשים כאן בדרגת דיוק A.
· רגישות. זהו היחס בין התנועה הזוויתית או הלינארית של המצביע לשינוי בערך הנחקר.
· וריאציה. זהו ההבדל המותר בין קריאה חוזרת לקריאה בפועל של אותו מכשיר באותם תנאים.
· אמינות. פרמטר זה משקף את השמירה של כל המאפיינים שצוינו למשך זמן מסוים.
· אינרציה. כך מתאפיין פיגור זמן מסוים של קריאות המכשיר והערך הנמדד.
כמו כן, מכשור טוב חייב להיות בעל תכונות כמו עמידות, אמינות ותחזוקה.
מהו מרווח הטעות?
מומחים יודעים שבכל עבודה יש טעויות קטנות. בעת ביצוע מדידות שונות, הן נקראות שגיאות. כולם נובעים מחוסר השלמות וחוסר השלמות של אמצעים ושיטות המחקר. לכן, לכל ציוד יש דרגת דיוק משלו, למשל, דרגת דיוק 1 או 2.
במקביל, ניתן להבחין בין סוגי השגיאות הבאים:
· מוחלט. זהו ההבדל בין הביצועים של המכשיר בשימוש לבין הביצועים של מכשיר הייחוס באותם תנאים.
· קרוב משפחה. שגיאה כזו יכולה להיקרא עקיפה, כי זהו היחס בין השגיאה המוחלטת שנמצאה לערך בפועל של הערך שצוין.
· יחסית מופחת. זהו יחס מסוים בין הערך המוחלט לבין ההפרש בין הגבול העליון והתחתון של הסולם של הכלי המשמש.
יש גם סיווג לפי אופי השגיאה:
· אקראי. שגיאות כאלה מתרחשות ללא כל סדירות או עקביות. לעתים קרובות, גורמים חיצוניים שונים משפיעים על הביצועים.
· שיטתי. טעויות כאלה מתרחשות על פי חוק או כלל מסוים. במידה רבה יותר, המראה שלהם תלוי במצב המכשור.
· מתגעגע. שגיאות כאלה מעוותות בחדות את הנתונים שהושגו בעבר. שגיאות אלו מוסרות בקלות על ידי השוואת המדידות המתאימות.
מהו דיוק כיתה ה'?
המדע המודרני אימץ מערכת מדידה מיוחדת כדי לייעל את הנתונים המתקבלים ממכשירים מיוחדים, כמו גם לקבוע את איכותם. היא זו שקובעת את רמת ההגדרות המתאימה.
שיעורי דיוק של מכשירי מדידה הם סוג של מאפיין כללי. הוא מספק קביעת הגבולות של שגיאות ומאפיינים שונים המשפיעים על דיוק המכשירים. יחד עם זאת, לכל סוג של מכשירי מדידה יש פרמטרים ומחלקות משלו.
לפי הדיוק ואיכות המדידה, הכי מודרנילהתקני בקרה יש את החטיבות הבאות: 0, 1; 0.15; 0.2;0.25; 0.4; 0.5; 0.6; עשר; חֲמֵשׁ עֶשׂרֵה; 20; 2, 5; 4, 0. במקרה זה, טווח השגיאות תלוי בסולם המכשיר בו נעשה שימוש. לדוגמה, עבור ציוד עם ערכים0 - 1000 מעלות צלזיוס, מדידות שגויות של ± 15 מעלות צלזיוס מותרות.
אם אנחנו מדברים על ציוד תעשייתי וחקלאי, אז הדיוק שלהם מחולק למחלקות הבאות:
· 1-500 מ מ. כאן נעשה שימוש ב-7 מחלקות דיוק: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 ו-5.
· מעל 500 מ מ. משתמשים בכיתות ז', ח' ו-ט'.
יחד עם זאת, המכשיר עם אחדות יהיה בעל האיכות הגבוהה ביותר. ודרגת הדיוק החמישית משמשת בעיקר בייצור חלקים למכונות חקלאיות שונות, בניית מכוניות וקטרי קיטור. ראוי גם לציין שיש לו שתי נחיתות: X₅ ו-C₅.
אם אנחנו מדברים על טכנולוגיית מחשב, למשל, לוחות מעגלים מודפסים, אז מחלקה 5 תואמת לדיוק וצפיפות מוגברים של העיצוב. במקרה זה, רוחב המוליך קטן מ-0.15, והמרחק בין המוליכים לקצוות החור הקדוח אינו עולה על 0.025.
תקני דיוק בין-מדינתיים ברוסיה
כל מדען מודרני מחפש מערכת משלו לקביעת איכות המכשירים שבהם נעשה שימוש והנתונים שהושגו. כדי להכליל ולבצע שיטתיות של דיוק המדידות, אומצו תקנים בין-מדינתיים.
הם מגדירים את ההוראות הבסיסיות לחלוקת מכשירים למחלקות, קבוצה של כל הדרישות לציוד כזה ושיטות לסטנדרטיזציה של מאפיינים מטרולוגיים שונים. שיעורי דיוקמכשירי מדידה מוקמים על ידי GOST 8.401-80 GSI מיוחד. מערכת זו הוצגה על בסיס ההמלצה הבינלאומית מס' 34 של OIML מ-1 ביולי 1981. כאן מפורטות הוראות כלליות, הגדרת השגיאות וייעוד מחלקות הדיוק עצמן עם דוגמאות ספציפיות.
הוראות בסיסיות לקביעת מחלקות דיוק
כדי לקבוע נכון את האיכות של כל מכשירי המדידה והנתונים המתקבלים, ישנם מספר כללים בסיסיים:
· יש לבחור כיתות דיוק בהתאם לסוג הציוד המשמש;
· ניתן להשתמש במספר תקנים עבור טווחי מדידה וכמויות שונות;
· רק מחקר היתכנות קובע את מספר שיעורי הדיוק עבור ציוד מסוים;
· מדידות מתבצעות מבלי לקחת בחשבון את מצב העיבוד. תקנים אלה חלים על מכשירים דיגיטליים עם התקן מחשוב משובץ;
· שיעורי דיוק מדידה מוקצים על סמך תוצאות בדיקות ממשלתיות קיימות.
מכשירים אלקטרודינמיים
מכשירים כאלה כוללים מדי זרם, מדי וואט או מדי מתח והתקנים אחרים הממירים כמויות שונות לזרם. לפעולתם הנכונה והיציבה, נעשה שימוש במיגון מיוחד של ציוד מדידה. זה נעשה, למשל, כדי להגדיל את דרגת הדיוק של מד מתח.
עקרון הפעולה של מכשירים אלה הוא ששדה מגנטי חיצוני משפר בו זמנית את השדה של מכשיר מדידה אחדמחליש את השדה של האחר. במקרה זה, הערך הכולל לא השתנה.
היתרונות של מכשור כזה כוללים אמינות, אמינות ופשטות. זה עובד בצורה שווה גם עם DC וגם עם AC.
והחסרונות המשמעותיים ביותר הם דיוק נמוך וצריכת חשמל גבוהה.
מכשור אלקטרוסטטי
התקנים אלה פועלים על עיקרון האינטראקציה של אלקטרודות טעונות, המופרדות על ידי דיאלקטרי. מבחינה מבנית, הם נראים כמעט כמו קבל שטוח. במקביל, בעת הזזת החלק הנע, גם קיבולת המערכת משתנה.
המפורסמים שבהם הם מכשירים עם מנגנון ליניארי ושטחי. יש להם עיקרון פעולה מעט שונה. עבור מכשירים עם מנגנון פני השטח, הקיבול משתנה עקב תנודות באזור הפעיל של האלקטרודות. אחרת, המרחק ביניהם חשוב.
היתרונות של מכשירים כאלה כוללים צריכת חשמל נמוכה, דרגת דיוק GOST, טווח תדרים רחב למדי וכו'.
החסרונות הם הרגישות הנמוכה של המכשיר, הצורך במיגון ופירוק בין האלקטרודות.
מכשירי מגנו-אלקטרי
זהו סוג נוסף של מכשירי המדידה הנפוצים ביותר. עקרון הפעולה של מכשירים אלה מבוסס על האינטראקציה של השטף המגנטי של מגנט וסליל עם זרם. לרוב, נעשה שימוש בציוד עם מגנט חיצוני ומסגרת מטלטלת. מבחינה מבנית, הם מורכבים משלושה אלמנטים. זוהי ליבה גלילית, מגנט חיצוני וליבה מגנטית.
היתרונות של מכשור אלה כוללים רגישות ודיוק גבוהים, צריכת חשמל נמוכה והרגעה טובה.
החסרונות של המכשירים המוצגים כוללים את מורכבות הייצור, חוסר היכולת לשמור על תכונותיהם לאורך זמן ורגישות לטמפרטורה. לכן, למשל, דרגת הדיוק של מד לחץ מופחתת באופן משמעותי.
סוגים אחרים של מכשירים
בנוסף להתקנים הנ ל, ישנם עוד כמה מכשירי מדידה בסיסיים המשמשים לרוב בחיי היומיום ובייצור.
ציוד כזה כולל:
· מכשירים טרמו-חשמליים. הם מודדים זרם, מתח והספק.
· מכשירים מגנו-אלקטריים. הם מתאימים למדידת מתח וכמות חשמל.
· מכשירים משולבים. כאן, רק מנגנון אחד משמש למדידת מספר כמויות בבת אחת. דרגות הדיוק של מכשירי המדידה זהות לכל. לרוב הם עובדים עם זרם ישר וחילופין, השראות והתנגדות.
