Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация измерительных приборов

Классификация измерительных приборов

Измерительным прибором называется устройство, с помощью которого измеряемая величина сравнивается с единицей измере­ния. Измерительный прибор предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредствен­ного восприятия наблюдателем.

Измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.

Образцовыми называются приборы, предназначенные для хранения и воспроизводства единиц измерения, а также для проверки и градуировки приборов.

Рабочими называются приборы, исполь­зуемые для практических измерений. В свою очередь, рабочие измерительные приборы делятся на лабораторные и технические. Лабораторные приборы в промышленности не применяют и в связи с этим далее они не рассматриваются. Для автоматического контроля и регулирования в промышленности используют технические рабочие приборы.

Классификация контрольно-измерительных приборов по назначению

По назначению технические рабочие приборы делятся на показывающие, самопишущие, сигнализирующие, регулирующие и измерительные автоматы.

Показывающие — приборы, по которым только отсчитывают измеряемую величину в данный момент времени.

Самопишущие (регистрирующие) приборы снабжены уст­ройством для автоматической регистрации (записи) значения измеряемой величины за все время работы прибора. Они дают возможность получить данные для последующего анализа работы объекта или хода технологического процесса путем обработки картограммы прибора. Самопищущие приборы могут иметь также показывающее устройство, в этом случае они одновременно явля­ются показывающими и самопишущими.

Сигнализирующие приборы имеют специальные приспособления для включения световой или звуковой сигнализации при достижении измеряемой величиной заранее заданного значения.

Регулирующие приборы имеют специальное устройство, предназначенное для автоматического поддержания измеряемой величины на заданном значении или для изменения ее по заданному закону. Такие приборы могут иметь показывающее или реги­стрирующее устройство или одновременно и то и другое.

Измерительные автоматы — это приборы с устройством, выполняющим по результатам измерения определенную работу, согласно установленной для них программе. Их применяют при взвешивании и дозировке жидких и сыпучих веществ, управлении работой технологического оборудования, сортировке продукции и других операциях.

Классификация приборов по характеру передачи показаний

По характеру передачи показаний приборы делятся на местные и с дистанционной передачей. Местные приборы по своей кон­струкции могут быть использованы только непосредственно у места измерения.

У приборов с дистанционной передачей исполнительная часть находится на значительном расстоянии от места изме­рения. Приборы с дистанционной передачей комплектуют в измерительные установки, которые состоят из следующих основных, частей:

  • первичного прибора — преобразователя (датчика), восприни­мающего посредством чувствительного элемента (первичного пре­образователя) изменения измеряемой величины, преобразующего ее в выходной сигнал — импульс и передающего последний на расстояние;
  • вторичного прибора, который воспринимает посредством измери­тельного устройства импульсы, передаваемые преобразователем, и преобразует их в перемещения указателя относительно шкалы; вторичные приборы могут быть показывающими, самопи­шущими, сигнализирующими, регулирующими приборами или изме­рительными автоматами;
  • соединительных трубных (пневматических, гидравлических) или электрических проводок, по которым передаются результаты измерений от преобразователя к вторичному прибору.

Классификация измерительных приборов по виду показаний

По виду показаний измерительные приборы делятся на анало­говые (непрерывные) и цифровые (дискретные). В аналоговом измерительном приборе показания являются непрерывной функ­цией изменений измеряемой величины. В цифровом измерительном . приборе автоматически вырабатываются дискретные (прерыви­стые) сигналы измерительной информации, а показания представ­лены в цифровой форме.

Классификация приборов по виду измеряемой величины

По виду измеряемой величины приборы выпускают для изме­рения температуры, давления, расхода и количества, концентра­ции растворов, уровня, влажности и плотности газов, электриче­ских величин и определения состава (анализа) газов и жидкостей.

Читайте так же:
Как разобрать болгарку бош

С какой бы тщательностью ни было сделано измерение, оно сопровождается погрешностями, в той или иной степени искажаю­щими результат измерения. Погрешностью называется разность между показанием прибора и действительным значением изме­няемой величины. Погрешности приборов не должны выходить, за пределы, установленные стандартами, нормалями и техниче­скими условиями для данного метода измерения.

Классификация контрольно–измерительных приборов по точности измерения

По точности измерения приборы разделяются по классам, обозначаемым цифрами: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0. Обычно цифры, соответствующие классу точности прибора, наносят на шкалу и заключают в окружность. Класс точности выражается числом погрешности, соответствующей нормальным условиям работы прибора, т. е. нормальному положению прибора, нормальной температуре окружающей среды и др. Например, для прибора класса 1,5 со шкалой 0—1000° С допустимая погрешность будет равна ±15° С, для прибора того же класса, но со шкалой 0—500° С допустимая погрешность будет ±7,5° С, а для прибора того же класса с двусторонней шкалой от —50 до +100° С — ±2,25° С. Иначе говоря, допустимая погрешность вычисляется от алгебраической разности верхнего и нижнего пределов измерения.

Допустимая погрешность — наибольшая погрешность показа­ния прибора, допускаемая нормами. Она характеризуется постав­ленными перед ней знаками плюс и минус или одним из этих знаков, если распространяется только на одни положительные или отрицательные значения допустимых нормами погрешностей.

В настоящее время на промышленных предприятиях применяют в основном приборы классов точности 0,4; 0,5; 0,6; 1; 1,5. Прибо­рами класса 0,1; 0,15; 0,2 и 0,25 пользуются пока еще мало, а приборы классов 2,0; 2,5 и 4 применяют все реже, потому что их низкая точность не удовлетворяет возросшим требованиям про­мышленных технологических процессов.

Каминский М.Л. Монтаж приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования. Учебник для средних проф.-тех. училищ. «Высшая школа», 1978 г.

Самые читаемые статьи в этом разделе!

Единицы измерения, применяемые в технике

РейтингРейтинг: 4.97

Базовые метрологические понятия о весах

d (цена деления) — это наименьшее значение, на которое изменяется показание дисплея электронных весов.

Пример: Например, если дисплей весов показывает вес 1 кг, то при добавлении груза весом 3 г показания будут равны 1,005 кг, т.е. будут меняться с дискретностью d = 5 г. Многие ошибочно полагают, что эта величина d и является погрешностью измерения веса. Однако это не так.

Погрешность или цена поверочного деления

е — это условная величина, выраженная в единицах массы и предназначенная для расчета погрешности весов. Значение е должно удовлетворять одному из следующих требований: — для весов специального (I) и высокого (II) класса точности е=2d, e=5d, e=10d — Для весов специального класса точности, у которых е не более 0,1 мг, допускаются следующие значения: е=20d, e=50d, e=100d е=200d, e=500d, e=1000d, где d — дискретность (цена деления).

Наибольший предел взвешивания (НПВ)

НПВ это верхняя граница предела взвешивания. НПВ определяет самую большую массу при взвешивании на весах за один раз.

Наименьший предел взвешивания (НмПВ)

НмПВ Очень важно знать, от какого наименьшего предела взвешивания производитель гарантирует указанную в руководстве по эксплуатации погрешность весов. Знать наименьший предел взвешивания принципиально важно, т.к. весы индицируют вес на дисплее даже в случае, если измеряемый вес меньше НмПВ, однако достоверными эти показания считать нельзя.

Читайте так же:
Как выбрать реноватор видео

Класс точности

С 01.07.2001 г. вступил в действие новый ГОСТ 24104-2001 (взамен ГОСТ 24104-1988). Этот ГОСТ разработан на основе международных рекомендаций OIML и подразделяет весы на 3 класса точности:

  • I специальный класс точности весов
  • II высокий класс точности
  • III средний

Калибровка и поверка

Это процедура регулировки цены деления весов.

Часто путают калибровку с поверкой весов. Поверка осуществляется, как правило, раз в год независимыми метрологическим службами (ЦСМ). Поверку производят с целью определения и подтверждения соответствия весов установленным техническими требованиями (ГОСТов, ТУ )

Бывает так, что потребители "довольствуются" этим и не осуществляют калибровку весов, хотя процедура эта – ежедневная. Более того, чем выше класс точности весов, тем чаще придется их калибровать в течение дня.

Калибровка бывает следующих видов:

  • Внешняя калибровка — это калибровка с помощью калибровочной гири. Номинал гири того или иного класса должен быть близок, а еще лучше равен НПВ весов. Это коренным образом влияет на точность показаний.
  • Внутренняя — это калибровка с помощью встроенного в весы эталонного груза. Удобство внутренней калибровки очевидно. Достаточно нажать кнопку, и весы дальше сами выполняют все необходимые подстройки. Однако при прочих равных условиях такие весы дороже аналогичных с внешней калибровкой.
  • Автоматическая — это разновидность внутренней калибровки, при которой калибровка весов происходит без участия оператора. Весы данного типа автоматически определяют необходимость и выполняют калибровку при изменении внешних условий (давление, влажность, температура). Кроме того, в некоторых моделях предусмотрена плановая калибровка по времени, задаваемым оператором.

Классы гирь

Также как и весы, калибровочные гири делятся на несколько классов. Если подходить упрощенно, то чаще всего для типичных весов, находящихся в современных лабораториях, используются гири:

  • класс Е2 (для калибровки весов Специального (I) класса точности – как правило, аналитические весы с дискретностью 0,1 мг);
  • класс F1 (для калибровки весов Высокого (II) класса точности);
  • класс F2 (для калибровки весов Среднего (III) класса точности).

Разумеется, допускается использование гирь более высокого класса для калибровки весов более низкого класса.

Повторяемость или среднеквадратическое отклонение (СКО)

СКО основано на рассмотрении отклонений значений признака отдельных единиц совокупности от средней арифметической. СКО показывает, насколько в среднем колеблется величина признака у единиц исследуемой совокупности, и выражается в тех же единицах измерения, что и варианты.

Защита весов по IP

Чтобы охарактеризовать допустимые условия эксплуатации конкретного электротехнического оборудования, для него устанавливается т.н. класс защиты IP (International Protect). Он кодируется двухзначным (или трехзначным) числом, каждая из цифр которого указывает (по условленной шкале) степень допустимого внешнего воздействия на данное изделие. Название норматива имеет вид IP XY, где первая цифра X указывает степень защиты от пыли и поражения электрическим током, а вторая Y — от воды.

2.5.1 Классы точности средств измерений

При высокоточных лабораторных измерениях предполагается строгое нормирование метрологических характеристик средства измерений (диапазон измерений, предел измерения, цена деления шкалы, чувствительность и др.). Основная метрологическая характеристика СИ – погрешность СИ – есть разность между показаниями СИ и истинными (действительными) значениями ФВ. Все погрешности СИ в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные .

При технических измерениях, когда не предусмотрено выделение случайных и систематических составляющих, когда не существенна динамическая погрешность СИ, когда не учитываются влияющие (дестабилизирующие) факторы и т.д., можно пользоваться более грубым нормированием – присвоением СИ определенного класса точности по ГОСТ 8.401-80.

Читайте так же:
Медные трубы для отопления и фитинги

Класс точности — это обобщенная метрологическая характеристика СИ, определяемая предельными значениями допустимых основной и дополнительной погрешностей в рабочих диапазонах влияющих величин. Например, для основного параметра окружающей среды — температуры — в паспорте на прибор может быть записано: «. диапазон рабочих температур:0. +40 0 С, диапазон температур хранения: -10. +60 0 С». Класс точности СИ уже включает систематическую и случайную погрешности. Однако он не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью этих СИ, поскольку точность измерения зависит как от метода измерения, так и условий измерения. В частности, чтобы измерить величину с точностью до 1%, выбранное СИ должно обладать гораздо меньшей погрешностью. Для гарантированной заданной или расчетной погрешности измерений δиз относительная погрешность СИ δСИ должна быть на 25%-30% ниже чем δи (т.е. δси=0,7 δиз). Определяя класс точности, нормируют, прежде всего пределы допустимой основной погрешности δосн. Пределы допускаемой дополнительной погрешности устанавливают в виде дольного (кратного) значения ( δосн). Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме абсолютной (), относительной (δ) или приведенной () погрешностей.

Приведенной погрешностью СИ (прибора) называют относительную погрешность, определяемую по формуле:

где — предельно допустимая (максимальная) абсолютная погрешность СИ, а Хн — нормирующее значение (чаще всего в качестве Хн выбирается верхний или конечный предел диапазона измерения прибора Хк).

ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования» в качестве основных устанавливает три вида классов точности СИ:

1) для пределов допускаемой абсолютной основной погрешности в единицах измеряемой величины или делениях шкалы;

2) для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел

где А=1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; n= 1; 0; -1; -2; -3.

3) для пределов допускаемой приведенной погрешности с тем же рядом чисел γ=±А10 n . Например для класса точности 0,05 , А=5, n= -2. При этом проценты в обозначении класса точности не указываются;

Абсолютная погрешность может выражаться одним числом =а при аддитивном характере погрешности (ширина коридора значений не изменяется во всем измеряемом диапазоне значении Х, см. рисунок 2а), или двучленом Δ=(а+bх) при совместном проявлении аддитивной и мультипликативной составляющих, либо в виде таблицы (графика функции) при нелинейном изменении границ абсолютной погрешности (например, табл.1).

Классы точности средств измерений

Приведенная в предыдущем параграфе номенклатура MX в местном смысле предполагает строгое нормирование MX СИ, используемых при высокоточных лабораторных измерениях и метрологической аттестации других СИ.

При технических измерениях, когда не предусмотрено выделение случайных и систематических составляющих, когда не существенна динамическая погрешность СИ, когда не учитываются влияющие (дестабилизирующие) факторы и т.д., можно пользоваться более грубым нормированием — присвоением СИ определенного класса точности по ГОСТ 8.401—80.

Класс точности — это обобщенная MX, определяющая различные свойства СИ. Например, у показывающих электроизмерительных приборов класс точности помимо основной погрешности включает также вариацию показаний, а у мер электрических величин — величину нестабильности (процентное изменение значения меры в течение года). Класс точности СИ уже включает систематическую и случайную погрешности. Однако он не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью этих СИ, поскольку точность измерения зависит и от метода измерения, взаимодействия СИ с объектом, условий измерения и т.д.

Читайте так же:
Как заварить отверстие в металле

В частности, чтобы измерить величину с точностью до 1%, недостаточно выбрать СИ с погрешностью 1%. Выбранное СИ должно обладать гораздо меньшей погрешностью, так как нужно учесть как минимум еще погрешность метода.

В связи с большим разнообразием как самих СИ, так и их MX, ГОСТ 8.401—80 устанавливает несколько способов назначения классов точности.

При этом в основу заложены следующие положения:

— в качестве норм служат пределы допускаемых погрешностей, включающие систематические и случайные составляющие;

— основная δосн и все виды дополнительных погрешностей δдоп нормируются порознь.

Определяя класс точности, нормируют прежде всего пределы допускаемой основной погрешности δосн. Пределы допускаемой дополнительной погрешности устанавливают в виде дольного (кратного) значения [δосн].

Классы точности присваивают СИ при их разработке по результатам государственных приемочных испытаний. Если СИ предназначены для измерения одной и той же физической величины, но в разных диапазонах, или — для измерения разных физических величин, то этим СИ могут присваиваться разные классы точности как по диапазонам, так и по измеряемым физическим величинам.

В эксплуатации СИ должны соответствовать этим классам точности. Однако при наличии соответствующих эксплуатационных требований класс точности, присвоенный на производстве, в эксплуатации может понижаться.

ГОСТ 8.401—80 в качестве основных устанавливает три вида классов точности СИ:

— для пределов допускаемой абсолютной погрешности в единицах измеряемой величины или делениях шкалы;

— для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел

где А = 1; 1.5; (1.6); 2; 2.5; (3); 4; 5 и 6; значения 1.6 и 3 — допускаемые, но не рекомендуемые; n = 1; 0; -1; -2;. ;

— для пределов допускаемой приведенной погрешности с тем же рядом А: γ = ±А·10 n .

Классы точности СИ, выраженные через абсолютные погрешности, обозначают прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. При этом чем дальше буква от начала алфавита, тем больше значения допускаемой абсолютной погрешности. Например, СИ класса С более точен, чем СИ класса М, т. е. это число — условное обозначение и не определяет значение погрешности.

Класс точности через относительную погрешность СИ назначается двумя способами.

  1. Если погрешность СИ имеет в основном мультипликативную составляющую, то пределы допускаемой основной относительной погрешности устанавливают по формуле

Так обозначают классы точности мостов переменного тока, счетчиков электроэнергии, делителей напряжения, измерительных трансформаторов и др.

  1. Если СИ имеют как мультипликативную, так и аддитивную составляющие, то класс точности обозначается двумя цифрами, соответствующими значениям c и d формулы:

Здесь с и d выражаются также через ряд A. Причем, как правило, c > d. Например, класс точности 0,02/0,01 означает, что с = 0,02, а d = 0,01, т. е. приведенное значение относительной погрешности к началу диапазона измерения γн = 0,02%, а к концу — γк = 0,01%.

Кроме того, ГОСТ 22261—94 устанавливает пределы допускаемой основной погрешности в виде относительной погрешности, выраженной в децибелах (дБ):

где А’ = 10 при измерении энергетических величин (мощности, энергии, плотности энергии); А’= 20 при измерении силовых электромагнитных величин (напряжения, силы тока, напряженности поля).

Читайте так же:
Марка многожильного медного кабеля

Следует иметь в виду, что если два прибора имеют разные чувствительности

S1 = -100дБ/Вт и S2 = -95 дБ/Вт, то значение чувствительности у второго СИ выше, чем у первого, так как -95> -100.

Наиболее широкое распространение (особенно для аналоговых СИ) получило нормирование класса точности по приведенной погрешности:

Условное обозначение класса точности в этом случае зависит от нормирующего значения хN, т. е. от шкалы СИ.

Если xN представляется в единицах измеряемой величины, то класс точности обозначается числом, совпадающим с пределом допускаемой приведенной погрешности. Например, класс 1,5 означает, что γ = 1,5%.

Если xN — длина шкалы (например, у амперметров), то класс 1.5 означает, что γ = 1,5% длины шкалы.

Сравнения способов выражения погрешностей позволяет высказать некоторые соображения.

При известном классе точности СИ, выраженном через приведенную погрешность γ и чувствительность S (отношение длины шкалы прибора к его диапазону измерения) абсолютная погрешность СИ составит

а относительная на отметке х, соответственно,

При форме записи абсолютная погрешность имеет вид:

Расчетные коэффициенты с и d округляются до принятых рядом А, а соотношение их с классом точности по приведенной погрешности γ приведено в следующей таблице:

Таблица соотношения классов точности γ и коэффициентов c/d

Класс точности1,01,52,54,0
Коэффициенты c/d4/1,06/1,510/2,515/4,0

Таблица формул вычисления погрешностей и обозначение классов точности СИ

Вид погрешностиФормула по текстуПримеры пределов допускаемой погрешностиОбозначение класса точностиСИ, реко-мендуемые к обозначению таким способом
В НТДНа СИ
АбсолютнаяΔ = ±a Δ = ±(a+bx)Δ = ±0.2 АКласс точности N или класс точности IIIN IIIмеры
Относительнаяδ = ±0.5%Класс точности 0.50.5 в кругеМосты, счетчики, делители, трансформаторы
Класс точности 0.02/0.010.02/0.01Цифровые СИ, магазины емкостей
Приведеннаяпри xN = xк γ = ±1.5%Класс точности 1.51.5Аналоговые СИ, если xN – в единицах величины
при xN, равному длине шкалы, мм γ=±0.5%Класс точности 0.50.5 с галочкой под цифройОмметры, если xN определяется длиной шкалы

Из формулы относительной погрешности δ = Δ/х видно, что ее значение растет обратно пропорционально х и изменяется по гиперболе, т. е. относительная погрешность равна классу СИ δ лишь на последней отметке шкалы (х = xк. При х → 0 величина δ → ∞. При уменьшении измеряемой величины до значения xmin относительная погрешность достигает 100%. Такое значение измеряемой величины называется порогом чувствительности.

Резюмируя изложенное, следует сказать, что если класс точности СИ установлен по наибольшему допускаемому приведенному значению погрешности а для оценки погрешности конкретного измерения необходимо знать значение абсолютной или относительной погрешности в данной точке, то в этом случае выбор СИ, например, класс 1 (γ = 1%) для измерения с относительной погрешностью ±1% будет правильным, если верхний предел xN СИ равен измеряемому значению х величины. В остальных случаях относительную погрешность измерения необходимо определять по формуле

Пример. Отсчет по шкале прибора с пределами измерений 0 — 50 А и равномерной шкалой составил 25А. Пренебрегая другими видами погрешностей измерения, оценить пределы допускаемой абсолютной погрешности этого отсчета при использовании различных СИ класса точности: 0,02/0,01; (0.5 в кружочке) и 0,5.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector