دستگاه های با دقت بالا در حوزه های مختلف زندگی و تولید جامعه مدرن استفاده می شوند. بدون تجهیزات ویژه، هیچ پرواز فضایی، توسعه تجهیزات نظامی و غیرنظامی و بسیاری موارد دیگر وجود نخواهد داشت. تعمیر چنین تجهیزاتی بسیار دشوار است. بنابراین از ابزارهای کنترلی و اندازه گیری مختلفی استفاده می شود. کیفیت آنها با میزان انطباق این تجهیزات با هدف مورد نظر تعیین می شود. برای سهولت اندازه‌گیری، کلاسهای دقت ابزار اندازه‌گیری نیز اعمال می‌شود.
واحد اندازه گیری چیست؟
هر مرحله از یک فرآیند تکنولوژیکی یا طبیعی با مقادیر خاصی مشخص می شود: دما، فشار، چگالی و غیره. با نظارت مداوم بر این پارامترها، می توانید هر کدام را کنترل و حتی تصحیح کنید.عمل. برای راحتی، واحدهای اندازه گیری استاندارد برای هر فرآیند خاص، مانند متر، J، کیلوگرم و غیره ایجاد شده است. آنها به:تقسیم می شوند.
· اصلی. اینها واحدهای اندازه گیری ثابت و پذیرفته شده هستند.
· منسجم. اینها مشتقات مربوط به واحدهای دیگر هستند. ضریب عددی آنها برابر با یک است.
· مشتقات. این واحدهای اندازه گیری از روی کمیت های پایه تعیین می شوند.
· مضرب و فرعی. آنها با ضرب یا تقسیم بر 10 واحد اصلی یا دلخواه ایجاد می شوند.
در هر صنعتی گروهی از مقادیر وجود دارد که به طور مداوم در نظارت و تنظیم فرآیندها استفاده می شود. به چنین مجموعه ای از واحدهای اندازه گیری، سیستم می گویند. پارامترهای فرآیند توسط ابزار دقیق نظارت و تأیید می شوند. پارامترهای آنها با استفاده از سیستم بین المللی واحدها تنظیم شده است.
روش ها و وسایل اندازه گیری
برای مقایسه یا تجزیه و تحلیل مقدار به دست آمده، یک سری آزمایش باید انجام شود. آنها به چندین روش رایج انجام می شوند:
· مستقیم. اینها روشهایی هستند که در آنها هر مقداری به صورت تجربی بدست می آید. اینها شامل ارزیابی مستقیم، جبران صفر و تمایز است. روش های اندازه گیری مستقیم ساده و سریع هستند. به عنوان مثال، اندازه گیری فشار با ابزار استاندارد. در عین حال، کلاس دقت گیج فشار به طور قابل توجهی کمتر از سایر مطالعات است.
· غیر مستقیم. چنین روش هایی بر اساس محاسبه مقادیر معین از شناخته شده یا پذیرفته شده استپارامترها.
· تجمعی. اینها روش های اندازه گیری هستند که در آنها مقدار مورد نظر نه تنها با حل تعدادی معادله، بلکه با کمک آزمایش های خاص نیز تعیین می شود. چنین مطالعاتی اغلب در عمل آزمایشگاهی استفاده می شود.
علاوه بر روش های اندازه گیری مقادیر، ابزار اندازه گیری خاصی نیز وجود دارد. اینها ابزارهایی برای یافتن پارامتر مورد نظر هستند.
ابزار تست چیست؟
احتمالاً هر فردی حداقل یک بار در زندگی خود نوعی آزمایش یا تحقیقات آزمایشگاهی انجام داده است. مانومتر، ولت متر و وسایل جالب دیگر در آنجا استفاده می شد. همه از دستگاه خود استفاده می کردند، اما فقط یک دستگاه وجود داشت - کنترلی که همه با آن برابر بودند.
مثل همیشه - برای دقت کیفیت اندازه گیری، همه دستگاه ها باید به وضوح با استاندارد تعیین شده مطابقت داشته باشند. با این حال، برخی از خطاها مستثنی نیستند. از این رو در سطح دولتی و بین المللی کلاس های دقت ابزار اندازه گیری معرفی شد. با آنهاست که خطای مجاز در محاسبات و شاخص ها مشخص می شود.
همچنین چندین عملیات کنترل اساسی برای چنین دستگاه هایی وجود دارد:
· تست. این روش در مرحله تولید انجام می شود. هر دستگاه به دقت از نظر استانداردهای کیفیت بررسی می شود.
· در حال بررسی. در عین حال، قرائت ابزارهای نمونه با موارد آزمایش شده مقایسه می شود. برای مثال، در یک آزمایشگاه، همه دستگاه‌ها هر دو سال یک بار آزمایش می‌شوند.
فارغ التحصیلی. این عملیاتی است که در آن به تمام بخش‌های مقیاس ابزار مورد آزمایش مقادیر مناسب داده می‌شود. به طور معمول، این کار انجام می شوددستگاه‌های دقیق‌تر و بسیار حساس‌تر.
طبقه بندی ابزار دقیق
اکنون تعداد زیادی دستگاه وجود دارد که می توان داده ها و نشانگرها را با آنها بررسی کرد. بنابراین، تمام ابزار دقیق را می توان بر اساس چندین ویژگی اصلی طبقه بندی کرد:
1. با توجه به نوع مقدار اندازه گیری شده. یا با قرار قبلی مثلا اندازه گیری فشار، دما، سطح یا ترکیب و همچنین حالت ماده و… در عین حال هر کدام استانداردهای کیفیت و دقت خاص خود را دارند مثلاً کلاس دقت کنتورها، دماسنج ها و ….
2. از طریق کسب اطلاعات خارجی در اینجا یک طبقه بندی پیچیده تر آمده است:
- ضبط - چنین دستگاه هایی به طور مستقل تمام داده های ورودی و خروجی را برای تجزیه و تحلیل بعدی ضبط می کنند؛
- نمایش - این دستگاه‌ها به طور انحصاری تغییرات را در یک فرآیند مشاهده می‌کنند؛
- تنظیم - این دستگاه ها به طور خودکار با مقدار اندازه گیری شده تنظیم می شوند؛
- خلاصه کردن - در اینجا هر دوره زمانی گرفته می شود و دستگاه مقدار کل مقدار را برای کل دوره نشان می دهد؛
- سیگنال دهی - چنین دستگاه هایی مجهز به سیستم یا سنسورهای هشدار صدا یا نور ویژه هستند؛
- مقایسه کننده - این تجهیزات برای مقایسه مقادیر خاص با معیارهای مربوطه طراحی شده است.
3. بر اساس مکان. بین دستگاه های اندازه گیری محلی و از راه دور تمایز قائل شوید. در عین حال، دومی ها این فرصت را دارندداده های دریافتی را به هر فاصله ای منتقل کنید.
ویژگی های ابزار دقیق
در هر کاری باید به خاطر داشت که نه تنها دستگاه های کار می کنند، بلکه نمونه های استاندارد نیز مشمول تأیید هستند. کیفیت آنها به چندین شاخص به طور همزمان بستگی دارد، مانند:
· کلاس دقت یا محدوده خطا. همه دستگاه ها، حتی استانداردها، تمایل به خطا دارند. تنها تفاوت این است که کمترین خطا در کار وجود دارد. اغلب اوقات، کلاس دقت A در اینجا استفاده می شود.
· حساسیت. این نسبت حرکت زاویه ای یا خطی اشاره گر به تغییر مقدار مورد بررسی است.
· تنوع. این تفاوت مجاز بین خواندن مکرر و واقعی یک ابزار در شرایط یکسان است.
· قابلیت اطمینان. این پارامتر حفظ تمام ویژگی های مشخص شده را برای یک زمان معین منعکس می کند.
· اینرسی. به این ترتیب تاخیر زمانی قرائت‌های ابزار و مقدار اندازه‌گیری شده مشخص می‌شود.
همچنین، ابزار دقیق باید دارای ویژگی هایی مانند دوام، قابلیت اطمینان و نگهداری باشد.
حاشیه خطا چیست؟
متخصصان می دانند که در هر کاری اشتباهات کوچکی وجود دارد. هنگام انجام اندازه گیری های مختلف، به آنها خطا می گویند. همگی ناشی از نقص و ناقص بودن ابزار و روش تحقیق است. بنابراین، هر تجهیزاتی کلاس دقت خاص خود را دارد، به عنوان مثال، کلاس دقت 1 یا 2.
در همان زمان، انواع خطاهای زیر متمایز می شوند:
· مطلق. این تفاوت بین عملکرد ابزار مورد استفاده و عملکرد دستگاه مرجع در شرایط یکسان است.
· نسبی. چنین خطایی را می توان غیر مستقیم نامید، زیرا این نسبت خطای مطلق یافت شده به مقدار واقعی مقدار مشخص شده است.
· کاهش نسبی. این نسبت معینی بین مقدار مطلق و تفاوت بین حد بالایی و پایینی مقیاس ابزار مورد استفاده است.
همچنین طبقه بندی بر اساس ماهیت خطا وجود دارد:
· تصادفی. چنین خطاهایی بدون هیچ نظم و انسجامی رخ می دهند. اغلب، عوامل خارجی مختلف بر عملکرد تأثیر می‌گذارند.
· سیستماتیک. چنین خطاهایی طبق قانون یا قاعده خاصی رخ می دهد. ظاهر آنها تا حد زیادی به وضعیت ابزار دقیق بستگی دارد.
· Misses. چنین خطاهایی به شدت داده های به دست آمده قبلی را تحریف می کند. این خطاها به راحتی با مقایسه اندازه گیری های مربوطه حذف می شوند.
دقت درجه 5 چیست؟
علم مدرن یک سیستم اندازه گیری ویژه را برای ساده کردن داده های به دست آمده از دستگاه های تخصصی و همچنین برای تعیین کیفیت آنها اتخاذ کرده است. این اوست که سطح مناسب تنظیمات را تعیین می کند.
کلاس های دقت ابزار اندازه گیری نوعی مشخصه تعمیم یافته است. این برای تعیین حدود خطاها و ویژگی های مختلف است که بر دقت ابزار تاثیر می گذارد. در عین حال، هر نوع ابزار اندازه گیری پارامترها و کلاس های خاص خود را دارد.
با توجه به دقت و کیفیت اندازه گیری، مدرن تریندستگاه های کنترل دارای تقسیمات زیر هستند: 0، 1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.4; 0.5; 0.6; ده پانزده 20; 2، 5; 4، 0. در این مورد، محدوده خطا به مقیاس ابزار مورد استفاده بستگی دارد. به عنوان مثال، برای تجهیزات با مقادیر 0-1000 درجه سانتی گراد، اندازه گیری های اشتباه 15 ± درجه سانتی گراد مجاز است.
اگر در مورد تجهیزات صنعتی و کشاورزی صحبت کنیم، دقت آنها به کلاس های زیر تقسیم می شود:
· 1-500 میلی متر. 7 کلاس دقت در اینجا استفاده می شود: 1، 2، 2a، 3، 3a، 4 و 5.
· بیش از 500 میلی متر. پایه های 7، 8، و 9 استفاده می شود.
در عین حال دستگاه با یونیت بالاترین کیفیت را خواهد داشت. و کلاس دقت 5 عمدتاً در ساخت قطعات ماشین آلات مختلف کشاورزی، اتومبیل و ساختمان لوکوموتیو بخار استفاده می شود. همچنین شایان ذکر است که دارای دو فرود است: X₅ و C5.
اگر در مورد فناوری رایانه، به عنوان مثال، تخته های مدار چاپی صحبت کنیم، کلاس 5 مربوط به افزایش دقت و چگالی طراحی است. در این حالت، عرض هادی کمتر از 0.15 است و فاصله بین هادی ها و لبه های سوراخ حفر شده از 0.025 تجاوز نمی کند.
استانداردهای دقت بین ایالتی در روسیه
هر دانشمند مدرن به دنبال سیستم خود برای تعیین کیفیت ابزارهای مورد استفاده و داده های به دست آمده است. برای تعمیم و نظام مند کردن دقت اندازه گیری ها، استانداردهای بین ایالتی اتخاذ شد.
آنها مقررات اساسی برای تقسیم دستگاه ها به کلاس ها، مجموعه ای از کلیه الزامات برای چنین تجهیزات و روش هایی برای استانداردسازی ویژگی های مختلف اندازه گیری تعریف می کنند. کلاس های دقتابزار اندازه گیری توسط GOST 8.401-80 GSI ویژه ایجاد شده است. این سیستم بر اساس توصیه بین المللی OIML به شماره 34 از اول جولای 1981 معرفی شد. در اینجا مفاد کلی، تعریف خطاها و تعیین خود کلاس های دقت با مثال های خاص ارائه شده است.
مقررات اساسی برای تعیین کلاس های دقت
برای تعیین صحیح کیفیت همه ابزارهای اندازه گیری و داده های حاصل، چندین قانون اساسی وجود دارد:
· کلاس های دقت باید با توجه به نوع تجهیزات مورد استفاده انتخاب شوند؛
· استانداردهای چندگانه را می توان برای محدوده ها و مقادیر مختلف اندازه گیری استفاده کرد؛
· فقط یک مطالعه امکان سنجی تعداد کلاس های دقت را برای یک تجهیزات خاص تعیین می کند؛
· اندازه گیری ها بدون در نظر گرفتن حالت پردازش انجام می شود. این استانداردها برای ابزارهای دیجیتال با یک دستگاه محاسباتی تعبیه شده اعمال می شود؛
· کلاسهای دقت اندازه‌گیری بر اساس نتایج آزمون دولتی موجود اختصاص داده می‌شوند.
ابزارسازی الکترودینامیک
چنین دستگاه هایی شامل آمپرمتر، وات متر یا ولت متر و سایر دستگاه هایی است که مقادیر مختلف را به جریان تبدیل می کنند. برای عملکرد صحیح و پایدار آنها از محافظ ویژه تجهیزات اندازه گیری استفاده می شود. این کار، برای مثال، برای افزایش کلاس دقت یک ولت متر انجام می شود.
اصل کار این دستگاه ها این است که یک میدان مغناطیسی خارجی به طور همزمان میدان یک دستگاه اندازه گیری را افزایش می دهد ومیدان دیگری را ضعیف می کند. در این مورد، مقدار کل بدون تغییر است.
از مزایای چنین ابزار دقیقی می توان به قابلیت اطمینان، قابلیت اطمینان و سادگی اشاره کرد. با DC و AC یکسان کار می کند.
و مهمترین معایب آن دقت کم و مصرف انرژی بالا است.
ابزار دقیق الکترواستاتیک
این دستگاه ها بر اساس اصل برهمکنش الکترودهای باردار کار می کنند که توسط یک دی الکتریک از هم جدا می شوند. از نظر ساختاری، آنها تقریباً شبیه یک خازن تخت هستند. همزمان با جابجایی قسمت متحرک ظرفیت سیستم نیز تغییر می کند.
مشهورترین آنها دستگاه هایی با مکانیزم خطی و سطحی هستند. آنها یک اصل عملکرد کمی متفاوت دارند. برای دستگاه هایی با مکانیسم سطح، ظرفیت خازن به دلیل نوسانات در ناحیه فعال الکترودها تغییر می کند. در غیر این صورت، فاصله بین آنها مهم است.
مزایای چنین دستگاه هایی شامل مصرف انرژی کم، کلاس دقت GOST، محدوده فرکانس نسبتاً گسترده و غیره است.
از معایب آن می توان به حساسیت کم دستگاه، نیاز به محافظ و خرابی بین الکترودها اشاره کرد.
ابزار دقیق مگنیتوالکتریک
این نوع دیگری از رایج ترین دستگاه های اندازه گیری است. اصل عملکرد این دستگاه ها بر اساس برهمکنش شار مغناطیسی آهنربا و سیم پیچ با جریان است. اغلب از تجهیزاتی با آهنربای خارجی و قاب متحرک استفاده می شود. از نظر ساختاری از سه عنصر تشکیل شده اند. این یک هسته استوانه ای، یک آهنربای خارجی وهسته مغناطیسی.
از مزایای این ابزار دقیق می توان به حساسیت و دقت بالا، مصرف انرژی کم و آرامش خوب اشاره کرد.
از معایب دستگاه های ارائه شده می توان به پیچیدگی ساخت، عدم توانایی در حفظ خواص آنها در طول زمان و حساسیت به دما اشاره کرد. بنابراین، به عنوان مثال، کلاس دقت یک فشار سنج به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
سایر انواع ابزار دقیق
علاوه بر دستگاه های فوق، چندین ابزار اندازه گیری اساسی دیگر نیز وجود دارد که بیشتر در زندگی روزمره و تولید مورد استفاده قرار می گیرند.
چنین تجهیزاتی عبارتند از:
· دستگاه های ترموالکتریک. آنها جریان، ولتاژ و توان را اندازه گیری می کنند.
· دستگاه های مغناطیسی الکتریک. آنها برای اندازه گیری ولتاژ و مقدار برق مناسب هستند.
· دستگاه های ترکیبی. در اینجا فقط از یک مکانیسم برای اندازه گیری چند کمیت به طور همزمان استفاده می شود. کلاس های دقت ابزار اندازه گیری مانند همه است. اغلب آنها با جریان مستقیم و متناوب، اندوکتانس و مقاومت کار می کنند.
