Kõrgtäpseid seadmeid kasutatakse tänapäeva ühiskonna erinevates elu- ja tootmisvaldkondades. Ilma erivarustuseta ei toimuks kosmoselende, sõjalise ja tsiviilvarustuse arendamist ja palju muud. Selliseid seadmeid on üsna raske parandada. Seetõttu kasutatakse erinevaid juhtimis- ja mõõteriistu. Nende kvaliteedi määrab selle seadme vastavuse tase ettenähtud otstarbele. Mõõtmise hõlbustamiseks kasutatakse ka mõõtevahendite täpsusklasse.
Mis on mõõtühik?
Tehnoloogilise või loodusliku protsessi iga etappi iseloomustavad teatud väärtused: temperatuur, rõhk, tihedus jne. Neid parameetreid pidev alt jälgides saate kontrollida ja isegi korrigeerida kõikitegevust. Mugavuse huvides on iga konkreetse protsessi jaoks loodud standardsed mõõtühikud, nagu meeter, J, kg jne. Need jagunevad:
· Peamine. Need on fikseeritud ja üldtunnustatud mõõtühikud.
· Sidus. Need on teiste üksustega seotud tuletisinstrumentid. Nende arvuline koefitsient on võrdne ühega.
· Tuletised. Need mõõtühikud määratakse baaskoguste põhjal.
· Kord- ja osakorrutised. Need luuakse 10 põhi- või suvalise ühikuga korrutamisel või jagamisel.
Igas tööstuses on rühm väärtusi, mida kasutatakse pidev alt protsesside jälgimisel ja kohandamisel. Sellist mõõtühikute kogumit nimetatakse süsteemiks. Protsessi parameetreid jälgitakse ja kontrollitakse spetsiaalsete instrumentidega. Nende parameetrid määratakse rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi abil.
Mõõtmismeetodid ja -vahendid
Saadud väärtuse võrdlemiseks või analüüsimiseks tuleks läbi viia rida katseid. Neid viiakse läbi mitmel tavalisel viisil:
· Otsene. Need on meetodid, mille puhul mis tahes väärtus saadakse empiiriliselt. Nende hulka kuuluvad otsene hindamine, nullkompensatsioon ja eristamine. Otsesed mõõtmismeetodid on lihtsad ja kiired. Näiteks rõhu mõõtmine standardse instrumendiga. Samal ajal on manomeetri täpsusklass oluliselt madalam kui teistes uuringutes.
· Kaudne. Sellised meetodid põhinevad teatud koguste arvutamisel tuntud või üldtunnustatud põhjalparameetrid.
· Kumulatiivne. Need on mõõtmismeetodid, mille puhul soovitud väärtus määratakse mitte ainult mitme võrrandi lahendamise, vaid ka spetsiaalsete katsete abil. Selliseid uuringuid kasutatakse kõige sagedamini laboripraktikas.
Lisaks suuruste mõõtmise meetoditele on olemas ka spetsiaalsed mõõteriistad. Need on vahendid soovitud parameetri leidmiseks.
Mis on testinstrumendid?
Tõenäoliselt viis iga inimene vähem alt korra elus läbi mingisuguse katse või laboriuuringu. Seal kasutati manomeetreid, voltmeetreid ja muid huvitavaid seadmeid. Igaüks kasutas oma seadet, kuid oli ainult üks – kontrollseade, millega kõik olid võrdsed.
Nagu ikka – mõõtmiskvaliteedi täpsuse huvides peavad kõik seadmed selgelt vastama kehtestatud standardile. Mõned vead pole siiski välistatud. Seetõttu võeti riiklikul ja rahvusvahelisel tasandil kasutusele mõõtevahendite täpsusklassid. Nende abil määratakse arvutuste ja näitajate lubatud viga.
Selliste seadmete jaoks on ka mitu põhijuhtimistoimingut:
· Test. Seda meetodit kasutatakse tootmisetapis. Iga seadme kvaliteedistandardeid kontrollitakse hoolik alt.
· Kontrollimine. Samas võrreldakse eeskujulike instrumentide näitu testitutega. Näiteks laboris testitakse kõiki seadmeid iga kahe aasta tagant.
Lõpetamine. See on toiming, mille käigus antakse kõikidele testitava instrumendi skaala osadele vastavad väärtused. Tavaliselt seda tehaksetäpsemad ja tundlikumad seadmed.
Mõõteriistade klassifikatsioon
Nüüd on tohutul hulgal seadmeid, millega andmeid ja indikaatoreid kontrollida. Seetõttu saab kõiki seadmeid klassifitseerida mitme põhitunnuse järgi:
1. Vastav alt mõõdetud väärtuse tüübile. Või kokkuleppel. Näiteks rõhu, temperatuuri, taseme või koostise, aga ka aine oleku jne mõõtmine. Samas on igaühel oma kvaliteedi- ja täpsusstandardid, näiteks mõõtjate, termomeetrite jne täpsusklassina.
2. Välise teabe hankimise teel. Siin on keerulisem klassifikatsioon:
- salvestamine - sellised seadmed salvestavad iseseisv alt kõik sisend- ja väljundandmed järgnevaks analüüsiks;
- kuvamine - need seadmed võimaldavad eranditult jälgida protsessi muutusi;
- reguleerimine - need seadmed kohandatakse automaatselt mõõdetud väärtuse väärtusele;
- kokkuvõte - siin võetakse mis tahes ajavahemik ja seade näitab väärtuse koguväärtust kogu perioodi kohta;
- signalisatsioon - sellised seadmed on varustatud spetsiaalse heli- või valgushoiatussüsteemi või anduritega;
- võrdlusseade – see seade on loodud teatud väärtuste võrdlemiseks vastavate mõõtmetega.
3. Asukoha järgi. Eristada kohalikke ja kaugmõõteseadmeid. Samas on viimastel võimalusedastada vastuvõetud andmed mis tahes kaugusele.
Instrumendi omadused
Iga töö puhul tuleb meeles pidada, et kontrollimisele kuuluvad mitte ainult töötavad seadmed, vaid ka standardnäidised. Nende kvaliteet sõltub korraga mitmest näitajast, näiteks:
· Täpsusklass või veavahemik. Kõik seadmed kipuvad eksima, isegi standardid. Ainus erinevus on see, et töös on võimalikult vähe vigu. Väga sageli kasutatakse siin täpsusklassi A.
· Tundlikkus. See on osuti nurk- või lineaarse liikumise suhe uuritava väärtuse muutusse.
· Variatsioon. See on lubatud erinevus sama instrumendi korduvate ja tegelike näitude vahel samadel tingimustel.
· Usaldusväärsus. See parameeter kajastab kõigi määratud omaduste säilimist teatud aja jooksul.
· Inerts. Nii iseloomustatakse instrumendi näitude ja mõõdetud väärtuse mõningast viivitust.
Samuti peavad headel mõõteriistadel olema sellised omadused nagu vastupidavus, töökindlus ja hooldatavus.
Mis on veapiir?
Spetsialistid teavad, et igas töös on väikseid vigu. Erinevate mõõtmiste tegemisel nimetatakse neid vigadeks. Kõik need on tingitud uurimisvahendite ja -meetodite ebatäiuslikkusest ja ebatäiuslikkusest. Seetõttu on igal seadmel oma täpsusklass, näiteks 1 või 2 täpsusklass.
Samas eristatakse järgmist tüüpi vead:
· Absoluutne. See on erinevus kasutatava instrumendi ja võrdlusseadme jõudluse vahel samadel tingimustel.
· Sugulane. Sellist viga võib nimetada kaudseks, sest see on leitud absoluutvea ja määratud väärtuse tegeliku väärtuse suhe.
· Suhteline vähendatud. See on teatud suhe absoluutväärtuse ning kasutatava instrumendi skaala ülemise ja alumise piiri erinevuse vahel.
Seal on ka klassifikatsioon vastav alt vea laadile:
· Juhuslik. Sellised vead tekivad ilma korrapärasuse ja järjepidevuseta. Sageli mõjutavad jõudlust erinevad välistegurid.
· Süstemaatiline. Sellised vead tekivad vastav alt teatud seadusele või reeglile. Suuremal määral sõltub nende välimus mõõteriistade olekust.
· Preilid. Sellised vead moonutavad järsult varem saadud andmeid. Need vead on kergesti eemaldatavad, kui võrrelda vastavaid mõõtmisi.
Mis on 5. klassi täpsus?
Kaasaegne teadus on võtnud kasutusele spetsiaalse mõõtmissüsteemi, et täiustada eriseadmetest saadud andmeid ja määrata nende kvaliteeti. Tema määrab sobiva seadete taseme.
Mõõtevahendite täpsusklassid on omamoodi üldistatud karakteristikud. See näeb ette erinevate instrumentide täpsust mõjutavate vigade ja omaduste piiride määramise. Samas on igal mõõteriistatüübil oma parameetrid ja klassid.
Mõõtmise täpsuse ja kvaliteedi järgi kõige kaasaegsemjuhtimisseadmetel on järgmised jaotused: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; kümme; viisteist; 20; 2, 5; 4, 0. Sel juhul sõltub veavahemik kasutatavast instrumendi skaalast. Näiteks seadmete puhul, mille väärtus on 0–1000 °C, on lubatud ekslikud mõõtmised ± 15 °C.
Kui me räägime tööstus- ja põllumajandusseadmetest, siis nende täpsus jaguneb järgmistesse klassidesse:
· 1-500 mm. Siin kasutatakse 7 täpsusklassi: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 ja 5.
· Üle 500 mm. Kasutatakse hindeid 7, 8 ja 9.
Samal ajal on ühtse seadmega kõrgeim kvaliteet. Ja 5. täpsusklassi kasutatakse peamiselt erinevate põllumajandusmasinate, autode ja auruvedurite ehituse osade valmistamisel. Samuti väärib märkimist, et sellel on kaks maandumist: X₅ ja C₅.
Kui me räägime arvutitehnoloogiast, näiteks trükkplaatidest, siis klass 5 vastab konstruktsiooni suurenenud täpsusele ja tihedusele. Sel juhul on juhtme laius väiksem kui 0,15 ning juhtmete ja puuritud augu servade vaheline kaugus ei ületa 0,025.
Riikidevahelised täpsusstandardid Venemaal
Iga tänapäeva teadlane otsib oma süsteemi kasutatavate instrumentide ja saadud andmete kvaliteedi määramiseks. Mõõtmiste täpsuse üldistamiseks ja süstematiseerimiseks võeti kasutusele riikidevahelised standardid.
Need määravad kindlaks seadmete klassidesse jagamise põhisätted, sellistele seadmetele esitatavate nõuete kogumi ja meetodid erinevate metroloogiliste näitajate standardimiseks. Täpsusklassidmõõteriistad on kehtestatud spetsiaalse GOST 8.401-80 GSI järgi. See süsteem võeti kasutusele OIML rahvusvahelise soovituse nr 34 alusel alates 1. juulist 1981. Siin on toodud üldsätted, vigade määratlus ja täpsusklasside endi tähistus koos konkreetsete näidetega.
Põhisätted täpsusklasside määramiseks
Kõigi mõõtevahendite ja saadud andmete kvaliteedi õigeks määramiseks on olemas mitu põhireeglit:
· Täpsusklassid tuleks valida vastav alt kasutatava varustuse tüübile;
· Erinevate mõõtevahemike ja koguste jaoks saab kasutada mitut standardit;
· Ainult teostatavusuuring määrab konkreetse seadme täpsusklasside arvu;
· mõõtmised tehakse ilma töötlemisrežiimi arvesse võtmata. Need standardid kehtivad sisseehitatud arvutusseadmega digitaalseadmetele;
· Mõõtmiste täpsusklassid määratakse olemasolevate riiklike testide tulemuste põhjal.
Elektrodünaamilised mõõteriistad
Selliste seadmete hulka kuuluvad ampermeetrid, vattmeetrid või voltmeetrid ja muud seadmed, mis muudavad erinevad suurused vooluks. Nende korrektseks ja stabiilseks tööks kasutatakse mõõteseadmete spetsiaalset varjestust. Seda tehakse näiteks voltmeetri täpsusklassi tõstmiseks.
Nende seadmete tööpõhimõte seisneb selles, et väline magnetväli suurendab samaaegselt ühe mõõteseadme välja janõrgestab teise välja. Sel juhul jääb koguväärtus muutumatuks.
Selliste mõõteriistade eelisteks on töökindlus, töökindlus ja lihtsus. See töötab võrdselt nii alalis- kui ka vahelduvvooluga.
Ja kõige olulisemad puudused on madal täpsus ja suur energiatarve.
Elektrostaatilised mõõteriistad
Need seadmed töötavad dielektrikuga eraldatud laetud elektroodide interaktsiooni põhimõttel. Struktuurselt näevad nad välja peaaegu nagu lame kondensaator. Samas muutub liikuva osa liigutamisel ka süsteemi mahtuvus.
Kuulsaimad neist on lineaarse ja pinnamehhanismiga seadmed. Neil on veidi erinev tööpõhimõte. Pinnamehhanismiga seadmete puhul muutub mahtuvus elektroodide aktiivse piirkonna kõikumiste tõttu. Vastasel juhul on nende vaheline kaugus oluline.
Selliste seadmete eeliste hulka kuulub madal energiatarve, GOST täpsusklass, üsna lai sagedusvahemik jne.
Puuduseks on seadme madal tundlikkus, varjestuse vajadus ja elektroodide vaheline rike.
Magnitoelektrilised mõõteriistad
See on teist tüüpi kõige levinumad mõõteseadmed. Nende seadmete tööpõhimõte põhineb magneti ja mähise magnetvoo koostoimel vooluga. Kõige sagedamini kasutatakse välise magneti ja teisaldatava raamiga seadmeid. Struktuurselt koosnevad need kolmest elemendist. See on silindriline südamik, väline magnet jamagnetsüdamik.
Nende mõõteriistade eelised hõlmavad suurt tundlikkust ja täpsust, väikest energiatarbimist ja head rahustamist.
Esitatud seadmete puudused hõlmavad tootmise keerukust, võimetust säilitada oma omadusi aja jooksul ja tundlikkust temperatuuri suhtes. Seetõttu väheneb näiteks manomeetri täpsusklass oluliselt.
Muud seadmed
Lisaks ül altoodud seadmetele on veel mitu põhilist mõõteriista, mida igapäevaelus ja tootmises kõige sagedamini kasutatakse.
Selline varustus sisaldab:
· Termoelektrilised seadmed. Need mõõdavad voolu, pinget ja võimsust.
· Magnetoelektrilised seadmed. Need sobivad pinge ja elektrienergia koguse mõõtmiseks.
· Kombineeritud seadmed. Siin kasutatakse mitme koguse korraga mõõtmiseks ainult ühte mehhanismi. Mõõtevahendite täpsusklassid on samad, mis kõigil. Enamasti töötavad need alalis- ja vahelduvvoolu, induktiivsuse ja takistusega.
