Dispositivos de alta precisão são utilizados em diversas esferas da vida e da produção da sociedade moderna. Sem equipamentos especiais, não haveria voos espaciais, o desenvolvimento de equipamentos militares e civis e muito mais. É bastante difícil reparar esse equipamento. Portanto, vários instrumentos de controle e medição são usados. A sua qualidade é determinada pelo nível de conformidade deste equipamento com o fim a que se destina. Para facilitar a medição, também são aplicadas classes de precisão de instrumentos de medição.
Qual é a unidade de medida?
Cada etapa de um processo tecnológico ou natural é caracterizada por determinados valores: temperatura, pressão, densidade, etc. Ao monitorar constantemente esses parâmetros, você pode controlar e até corrigir qualqueraçao. Por conveniência, foram criadas unidades de medida padrão para cada processo específico, como metro, J, kg, etc. Elas são divididas em:
· Principal. Estas são unidades de medida fixas e geralmente aceitas.
· Coerente. São derivativos relacionados a outras unidades. Seu coeficiente numérico é igual a um.
· Derivadas. Essas unidades de medida são determinadas a partir de quantidades básicas.
· Múltiplos e submúltiplos. Eles são criados multiplicando ou dividindo por 10 unidades básicas ou arbitrárias.
Em toda indústria existe um conjunto de valores que são constantemente utilizados no monitoramento e ajuste de processos. Esse conjunto de unidades de medida é chamado de sistema. Os parâmetros do processo são monitorados e verificados por instrumentação especial. Seus parâmetros são definidos usando o Sistema Internacional de Unidades.
Métodos e meios de medição
Para comparar ou analisar o valor obtido, uma série de experimentos deve ser realizada. Eles são realizados de várias maneiras comuns:
· Direto. São métodos em que qualquer valor é obtido empiricamente. Estes incluem avaliação direta, compensação zero e diferenciação. Os métodos de medição direta são simples e rápidos. Por exemplo, medir a pressão com um instrumento padrão. Ao mesmo tempo, a classe de precisão do manômetro é significativamente menor do que em outros estudos.
· Indireto. Esses métodos baseiam-se no cálculo de certas quantidades de dados conhecidos ou geralmente aceitos.parâmetros.
· Cumulativo. Estes são métodos de medição nos quais o valor desejado é determinado não apenas resolvendo várias equações, mas também com a ajuda de experimentos especiais. Tais estudos são mais frequentemente usados na prática laboratorial.
Além dos métodos de medição de grandezas, existem também instrumentos de medição especiais. Estes são os meios de encontrar o parâmetro desejado.
O que são instrumentos de teste?
Provavelmente, todas as pessoas pelo menos uma vez na vida realizaram algum tipo de experimento ou pesquisa de laboratório. Manômetros, voltímetros e outros dispositivos interessantes foram usados lá. Todo mundo usava seu próprio dispositivo, mas havia apenas um - o de controle, ao qual todos eram iguais.
Como sempre - para a precisão da qualidade da medição, todos os dispositivos devem cumprir claramente o padrão estabelecido. No entanto, alguns erros não são excluídos. Portanto, em nível estadual e internacional, classes de precisão de instrumentos de medição foram introduzidas. É por eles que se determina o erro admissível nos cálculos e indicadores.
Há também várias operações básicas de controle para tais dispositivos:
· Teste. Este método é realizado na fase de produção. Cada dispositivo é cuidadosamente verificado quanto aos padrões de qualidade.
· Verificando. Ao mesmo tempo, as leituras de instrumentos exemplares são comparadas com as testadas. Em um laboratório, por exemplo, todos os dispositivos são testados a cada dois anos.
Graduação. Esta é uma operação na qual todas as divisões da escala do instrumento sob teste recebem os valores apropriados. Normalmente, isso é feitodispositivos mais precisos e altamente sensíveis.
Classificação da instrumentação
Agora há um grande número de dispositivos para verificar dados e indicadores. Portanto, toda instrumentação pode ser classificada de acordo com várias características principais:
1. De acordo com o tipo de valor medido. Ou por marcação. Por exemplo, medir pressão, temperatura, nível ou composição, bem como o estado da matéria, etc. Ao mesmo tempo, cada um possui seus próprios padrões de qualidade e precisão, por exemplo, como a classe de precisão dos medidores, termômetros, etc.
2. Por meio da obtenção de informações externas. Aqui vem uma classificação mais complexa:
- gravação - tais dispositivos gravam independentemente todos os dados de entrada e saída para análise posterior;
- mostrando - esses dispositivos permitem observar exclusivamente as mudanças em um processo;
- regulagem - estes dispositivos são ajustados automaticamente ao valor do valor medido;
- resumindo - aqui qualquer período de tempo é tomado e o dispositivo mostra o valor total do valor para todo o período;
- sinalização - tais dispositivos são equipados com um sistema especial de aviso sonoro ou luminoso ou sensores;
- comparador - este equipamento foi projetado para comparar determinados valorescom as medidas correspondentes.
3. Por localização. Distinguir entre dispositivos de medição locais e remotos. Ao mesmo tempo, estes últimos têm a oportunidadetransmitir dados recebidos a qualquer distância.
Características da instrumentação
Em cada trabalho, deve-se lembrar que não apenas os dispositivos de trabalho, mas também as amostras padrão estão sujeitas a verificação. Sua qualidade depende de vários indicadores ao mesmo tempo, como:
· Classe de precisão ou faixa de erro. Todos os dispositivos tendem a errar, mesmo os padrões. A única diferença é que há o menor número possível de erros no trabalho. Muitas vezes, a classe de precisão A é usada aqui.
· Sensibilidade. Esta é a razão do movimento angular ou linear do ponteiro para a mudança no valor investigado.
· Variação. Esta é a diferença permitida entre leituras repetidas e reais do mesmo instrumento sob as mesmas condições.
· Confiabilidade. Este parâmetro reflete a preservação de todas as características especificadas por um determinado tempo.
· Inércia. É assim que se caracteriza um intervalo de tempo entre as leituras do instrumento e o valor medido.
Além disso, uma boa instrumentação deve ter qualidades como durabilidade, confiabilidade e facilidade de manutenção.
O que é margem de erro?
Os especialistas sabem que em qualquer trabalho há pequenos erros. Ao realizar várias medições, eles são chamados de erros. Todos eles são devidos à imperfeição e imperfeição dos meios e métodos de pesquisa. Portanto, qualquer equipamento tem sua própria classe de precisão, por exemplo, classe de precisão 1 ou 2.
Ao mesmo tempo, os seguintes tipos de erros são distinguidos:
· Absoluto. Esta é a diferença entre o desempenho do instrumento utilizado e o desempenho do dispositivo de referência nas mesmas condições.
· Relativo. Tal erro pode ser chamado de indireto, porque esta é a razão entre o erro absoluto encontrado e o valor real do valor especificado.
· Relativa reduzida. Esta é uma certa razão entre o valor absoluto e a diferença entre os limites superior e inferior da escala do instrumento utilizado.
Há também uma classificação de acordo com a natureza do erro:
· Aleatório. Tais erros ocorrem sem qualquer regularidade ou consistência. Muitas vezes, vários fatores externos influenciam o desempenho.
· Sistemático. Tais erros ocorrem de acordo com uma determinada lei ou regra. Em maior medida, sua aparência depende do estado da instrumentação.
· Falhas. Tais erros distorcem drasticamente os dados obtidos anteriormente. Esses erros são facilmente removidos comparando as medidas correspondentes.
Qual é a precisão do Grau 5?
A ciência moderna adotou um sistema de medição especial para otimizar os dados obtidos de dispositivos especializados, bem como determinar sua qualidade. É ela quem determina o nível apropriado de configurações.
As classes de precisão de instrumentos de medição são um tipo de característica generalizada. Ele prevê a determinação dos limites de vários erros e propriedades que afetam a precisão dos instrumentos. Ao mesmo tempo, cada tipo de instrumento de medição tem seus próprios parâmetros e classes.
De acordo com a precisão e qualidade da medição, os mais modernosos dispositivos de controle têm as seguintes divisões: 0, 1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; dez; quinze; 20; 2, 5; 4, 0. Neste caso, a faixa de erro depende da escala do instrumento utilizado. Por exemplo, para equipamentos com valores0 - 1000°C, são permitidas medições errôneas de ± 15°C.
Se falamos de equipamentos industriais e agrícolas, sua precisão é dividida nas seguintes classes:
· 1-500 mm. 7 classes de precisão são usadas aqui: 1, 2, 2a, 3, 3a, 4 e 5.
· Mais de 500 mm. São usados os graus 7, 8 e 9.
Ao mesmo tempo, o dispositivo com uma unidade terá a mais alta qualidade. E a 5ª classe de precisão é utilizada principalmente na fabricação de peças para diversas máquinas agrícolas, construção de carros e locomotivas a vapor. Vale destacar também que possui dois patamares: X₅ e C₅.
Se falamos de tecnologia de computadores, por exemplo, placas de circuito impresso, então a classe 5 corresponde ao aumento da precisão e densidade do design. Neste caso, a largura do condutor é menor que 0,15, e a distância entre os condutores e as bordas do furo não excede 0,025.
Padrões de precisão interestaduais na Rússia
Qualquer cientista moderno procura seu próprio sistema para determinar a qualidade dos instrumentos utilizados e os dados obtidos. Para generalizar e sistematizar a precisão das medições, foram adotados padrões interestaduais.
Eles definem as disposições básicas para dividir os dispositivos em classes, um conjunto de todos os requisitos para tais equipamentos e métodos para padronizar várias características metrológicas. Classes de precisãoinstrumentos de medição são estabelecidos pelo GOST 8.401-80 GSI especial. Este sistema foi introduzido com base na recomendação internacional OIML nº 34 de 1º de julho de 1981. Aqui estão estabelecidas as disposições gerais, a definição de erros e a designação das próprias classes de precisão com exemplos específicos.
Disposições básicas para determinar classes de precisão
Para determinar corretamente a qualidade de todos os instrumentos de medição e os dados resultantes, existem várias regras básicas:
· As classes de precisão devem ser selecionadas de acordo com o tipo de equipamento utilizado;
· Vários padrões podem ser usados para diferentes faixas e quantidades de medição;
· Apenas um estudo de viabilidade determina o número de classes de precisão para um determinado equipamento;
· as medições são realizadas sem levar em conta o modo de processamento. Esses padrões se aplicam a instrumentos digitais com um dispositivo de computação incorporado;
· As classes de precisão de medição são atribuídas com base nos resultados de testes governamentais existentes.
Instrumentação eletrodinâmica
Tais dispositivos incluem amperímetros, wattímetros ou voltímetros e outros dispositivos que convertem várias grandezas em corrente. Para sua operação correta e estável, é utilizada blindagem especial dos equipamentos de medição. Isso é feito, por exemplo, para aumentar a classe de precisão de um voltímetro.
O princípio de operação desses dispositivos é que um campo magnético externo aumenta simultaneamente o campo de um dispositivo de medição eenfraquece o campo do outro. Neste caso, o valor total permanece in alterado.
As vantagens de tal instrumentação incluem confiabilidade, confiabilidade e simplicidade. Funciona igualmente com CC e CA.
E as desvantagens mais significativas são a baixa precisão e o alto consumo de energia.
Instrumentação eletrostática
Esses dispositivos funcionam com base no princípio da interação de eletrodos carregados, que são separados por um dielétrico. Estruturalmente, eles se parecem quase com um capacitor plano. Ao mesmo tempo, ao mover a parte móvel, a capacidade do sistema também muda.
Os mais famosos são dispositivos com mecanismo linear e de superfície. Eles têm um princípio de operação ligeiramente diferente. Para dispositivos com mecanismo de superfície, a capacitância muda devido a flutuações na área ativa dos eletrodos. Caso contrário, a distância entre eles é importante.
As vantagens de tais dispositivos incluem baixo consumo de energia, classe de precisão GOST, uma faixa de frequência bastante ampla, etc.
As desvantagens são a baixa sensibilidade do aparelho, a necessidade de blindagem e a quebra entre os eletrodos.
Instrumentação Magnitoelétrica
Este é outro tipo de dispositivo de medição mais comum. O princípio de funcionamento desses dispositivos é baseado na interação do fluxo magnético de um ímã e uma bobina com a corrente. Na maioria das vezes, é usado um equipamento com um ímã externo e uma estrutura móvel. Estruturalmente, eles consistem em três elementos. Este é um núcleo cilíndrico, um ímã externo enúcleo magnético.
As vantagens desta instrumentação incluem alta sensibilidade e precisão, baixo consumo de energia e boa calmante.
As desvantagens dos dispositivos apresentados incluem a complexidade de fabricação, a incapacidade de manter suas propriedades ao longo do tempo e a suscetibilidade à temperatura. Portanto, por exemplo, a classe de precisão de um manômetro é significativamente reduzida.
Outros tipos de instrumentação
Além dos dispositivos acima, existem vários instrumentos de medição mais básicos que são mais usados na vida cotidiana e na produção.
Esse equipamento inclui:
· Dispositivos termoelétricos. Eles medem corrente, tensão e potência.
· Dispositivos magnetoelétricos. Eles são adequados para medir tensão e quantidade de eletricidade.
· Dispositivos combinados. Aqui, apenas um mecanismo é usado para medir várias quantidades ao mesmo tempo. As classes de precisão dos instrumentos de medição são as mesmas para todos. Na maioria das vezes eles trabalham com corrente contínua e alternada, indutância e resistência.
