Виды контрольно-измерительных приборов

Измерительные приборы – это специальные устройства, которые необходимы для сравнения измеряемой величины с единицей измерения. На сегодняшний день можно выделить следующие виды контрольно-измерительных приборов:

Род измеряемой величины.
Способ отсчета.
Класс точности.
Назначение.

Виды контрольно-измерительных приборов

В зависимости от того, какие величины будут измеряться в дальнейшем устройства можно разделить на следующие группы:

Для измерения температуры.
Для измерения давления.
Для измерения количества расхода жидкостей.
Для измерения уровня жидкости, а также сыпучих тел.
Для качественных измерений.

Также виды контрольно-измерительных приборов могут различаться в зависимости по способу отсчета:

С наводной ручкой.
Самопишущие.
Показывающие.
Суммирующие.
Сигнализирующие.

К приборам, которые имеют ручную наводку относятся такие, у которых при измерении сравнение измеряемой величины с образцами или мерами осуществляется при участии человека. Показывающие приборы в момент измерения указывается значение измеряемой величины. В большинстве случаев значение будет определяться визуально по шкалам.

Измерительные приборы также могут отличаться в зависимости от конструкции на щитовые и переносные. Стационарные устройства предназначаются для непрерывного контроля измеряемой величины. Благодаря переносным приборам у вас появится возможность проводить замеры периодически или эпизодически.

Самопишущие приборы

Самопишущие приборы позволяют автоматически записывать все результаты измерения на бумажной ленте. В большинстве случаев эта запись напоминает простую линию, которая изменяется.

Суммирующие приборы

Суммирующие приборы позволяют показать суммарное значение величины, которая измерялась. Счетчики позволяют показывать количество потребляемой энергии, воды или газа.

Важно знать! Сигнализирующие приборы при достижении определенного уровня величины будут просто подавать звуковой сигнал.

В зависимости от назначения производители изготовляют следующие приборы:

Общепромышленные измерительные приборы

Технические общепромышленные измерительные приборы являются устройствами, которые в дальнейшем будут использовать только на производстве. Их конструкция достаточно проста и в большинстве случаев подобные устройства будут иметь специальные шкалы с крупным циферблатом. Читайте также о том, как пользоваться мультиметром.

Лабораторные приборы

Контрольные и лабораторные устройства также могут применяться для быстрой проверки технических приборов и при проведении наладочных работ. Обычно благодаря подобным устройствам можно проверять технические и лабораторные приборы. Контрольные и лабораторные приборы изготовляют с более высоким классом точности.

Эталонные приборы

Эталонные и образцовые приборы могут использовать для проверки измерительных приборов. Основным их предназначением считается хранение и воспроизведение единиц, которые имеют наивысшую точность. Образцовые приборы во время измерения позволяют предоставить точные данные. Одной из важнейших характеристик подобных устройств считается чувствительность прибора.

Чувствительность прибора – это отношение величины линейного или углового перемещения стрелки, к изменению значению измеряемой величины.

Чувствительность в большинстве случаев выражается в числах деления прибора. Теперь вы знаете, какие существуют виды контрольно-измерительных приборов. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Классификация измерительных приборов и список технических устройств

Измерительные приборы прочно вошли в жизнь человека. За счет обширной классификации измерительных приборов можно определить именно тот аппарат, который понадобится для конкретных операций. Это могут быть как простейшие, по типу рулетки или амперметра, так и мультифункциональные измерительные приборы. При выборе устройства следует ориентироваться на его предназначение и основные характеристики.

Общие сведения

Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.

В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.

Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.

Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.

Виды измерительных приборов

В зависимости от того, какие бывают измерительные инструменты, их названия могут отличаться в разных классификациях.

Обычно приборы могут быть следующего вида:

Аналоговые измерительные инструменты и устройства, в которых сигнал на выходе является некоторой функцией измеряемой величины.
Цифровые устройства, где сигнал на выходе представлен в соответствующем виде.
Приборы, которые непосредственно регистрируют результаты измерений снимаемых показаний.
Суммирующие и интегрирующие. Первые выдают показания в виде суммы нескольких величин, а вторые позволяют проинтегрировать значение измеряемой величины при помощи другого параметра.

Вышеописанные приборы являются наиболее распространенными и применяются для измерения ряда физических величин. Сложность происходящих физических процессов требует применения нескольких приборов, причисляемых к разным классам.

Классификация устройств

В разных сферах применяется своя классификация устройств, предназначенных для измерения физических величин.

Приборы могут делиться по таким критериям:

Способ преобразования: прямое действие, сравнение, смешанное преобразование.
По способу выдачи информации делятся на показывающие и регистрирующие.
Вид выходной информации может быть представлен как аналоговым, так и цифровым сигналом.

Регистрирующие устройства делятся на самопишущие и печатающие разновидности. Наиболее прогрессивным вариантом являются самопишущие аппараты, поскольку у них выше точность предоставления информации и шире возможности для измерения заданных ранее параметров.

Аналоговые и цифровые

Контрольно-цифровые инструменты могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Первые считаются более удобными. В них показатели силы, напряжения или тока переводятся в числа, затем выводятся на экран.

Но при этом внутри каждого такого прибора находится аналоговый преобразователь. Зачастую он представляет собой датчик, снимающий и отправляющий показания с целью преобразования их в цифровой код.

Хотя аналоговые инструменты менее точны, они обладают простотой и лучшей надежностью. А также существуют разновидности аналоговых инструментов и приборов, имеющих в своем составе усилители и преобразователи величин. По ряду причин они предпочтительнее механических устройств.

Для давления и тока

Каждому еще со школы или университета знакомы такие названия измерительных приборов, как барометры и амперметры. Первые предназначены для того, чтобы измерять атмосферное давление. Встречаются жидкостные и механические барометры.

Жидкостные разновидности считаются профессиональными из-за сложности конструкции и особенностей работы с ними. Метеостанции применяют барометры, заполненные внутри ртутью. Они наиболее точные и надежные, позволяют работать при перепадах температур и иных обстоятельствах. Механические конструкции проще, но постепенно их вытесняют цифровые аналоги.

Амперметры используются для измерения электрического тока в амперах. Шкала амперметра может градуироваться как в стандартных амперах, так и микро- , милли- и килоамперах. Лучше всего такие приборы подключать последовательно. В таком случае снижается сопротивление, а точность снимаемых показателей возрастает.

Слесарные инструменты

Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.

Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.

Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.

Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.

Специальные устройства

Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.

Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:

непосредственно устройство имеет полудиск с нанесенной измерительной шкалой;
линейка обладает собственным передвижным сектором, где нанесена шкала нониуса;
закрепление передвижного сектора линейки осуществляется стопорным винтом.

Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.

Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.

Все приборы могут подразделяться по способу преобразования, выдачи информации и виду выходной информации, предназначения и другим критериям. Имея хорошую классификацию, можно отыскать конкретный инструмент для определенных задач и операций.

Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.

Контрольно-измерительные инструменты и приборы: виды и принцип действия

Любое производство подразумевает использование контрольно-измерительных приборов. Они необходимы и в быту: согласитесь, сложно обойтись во время ремонта без самых простых измерительных приборов, таких как линейка, рулетка, штангенциркуль и т. п. Давайте поговорим о том, какие существуют измерительные инструменты и приборы, в чем их принципиальные отличия и где применяются те или иные виды.

Общие сведения и термины

Измерительный прибор – устройство, с помощью которого получают значение физической величины в заданном диапазоне, определяемом шкалой прибора. Кроме того, такой инструмент позволяет переводить величины, делая их более понятными оператору.

Контрольный прибор используется для контроля проведения технологического процесса. К примеру, это может быть какой-либо датчик, установленный в нагревательной печи, кондиционере, отопительном оборудовании и так далее. Такой инструмент нередко определяет качество продукции и свойства. В настоящее время выпускают самые различные измерительные инструменты и приборы, среди которых есть как простые, так и сложные. Некоторые нашли свое применение в одной отрасли промышленности, другие же используются повсеместно. Чтобы более подробно разобраться с этим вопросом, необходимо классифицировать данный инструмент.

Поплавковые дифференциальные манометры.

Широкое распространение в газовом хозяйстве нашли поплавковые дифманометры (рисунок ниже) и сужающие устройства. Сужающие устройства (диафрагмы) служат для создания перепада давления. Они работают в комплекте с дифманометрами, измеряющими создаваемый перепад давления. При установившемся расходе газа полная энергия потока газа складывается из потенциальной энергии (статического давления) и кинетической энергии, то есть энергии скорости.

До диафрагмы поток газа имеет начальную скорость ν1 в узком сечении эта скорость возрастает до ν2, после прохождения диафрагмы лоток расширяется и постепенно восстанавливает прежнюю скорость.

При возрастании скорости потока увеличивается его кинетическая энергия и соответственно уменьшается потенциальная энергия, то есть статическое давление.

За счет разности давлений Δp = pст1 — pст2 ртуть, находящаяся в дифманометре, перемещается из поплавковой камеры в стакан. Вследствие этого расположенный в поплавковой камере поплавок опускается и перемещает ось, с которой связаны стрелки прибора, показывающего расход газа. Таким образом, перепад давления в дроссельном устройстве, измеренный с помощью дифференциального манометра, может служить мерой расхода газа.

Аналоговые и цифровые

Контрольно-измерительные приборы и инструменты разделяются на аналоговые и цифровые. Второй вид более популярен, так как различные величины, к примеру, сила тока или напряжение, переводятся в числа и выводятся на экран. Это очень удобно и только так можно добиться высокой точности снятия показаний. Однако необходимо понимать, что в любой контрольно-измерительный цифровой прибор входит аналоговый преобразователь. Последний представляет собой датчик, который снимает показания и отправляет данные для преобразования в цифровой код.

Аналоговые измерительные и контрольные инструменты более просты и надежны, но в это же время менее точны. Причем они бывают механическими и электронными. Последние отличаются тем, что имеют в своем составе усилители и преобразователи величин. Они более предпочтительны по целому ряду причин.

Классификация по разным признакам

Измерительные инструменты и приборы принято разделять на группы в зависимости от способа предоставления информации. Так, бывают регистрирующие и показывающие инструменты. Первые характерны тем, что способны записывать показания в память. Нередко используются самопишущие приборы, которые самостоятельно распечатывают данные. Вторая группа предназначена исключительно для контроля в реальном времени, то есть во время снятия показаний оператор должен находиться около прибора. Также контрольно-измерительный инструмент классифицируют по методу измерений:

прямого действия – осуществляется преобразование одной или нескольких величин без сравнения с одноименной величиной;
сравнительные – измерительный инструмент, предназначенный для сравнения измеряемой величины с уже известной.

Какие бывают приборы по форме представления показаний (аналоговые и цифровые), мы уже разобрались. Также классифицируют измерительные инструменты и приборы по другим параметрам. К примеру, бывают суммирующие и интегрирующие, стационарные и щитовые, нормируемые и ненормируемые приборы.

Измерительные слесарные инструменты

С такими приборами мы встречаемся наиболее часто. Тут важна точность работ, а так как используется механический инструмент (по большей части), то удается добиться погрешности от 0,1 до 0,005 мм. Любая недопустимая погрешность приводит к тому, что потребуется переточка или вовсе замена детали или целого узла. Именно поэтому при подгонке вала под втулку слесарь использует не линейки, а более точные инструменты.

Самое популярное слесарное измерительное оборудование – штангенциркуль. Но и такой относительно точный прибор не гарантирует 100%-ный результат. Именно поэтому опытные слесари всегда делают большое количество измерений, после чего выбирается среднее значение. Если требуется получить более точные показания, то используют микрометр. Он позволяет проводить измерения до сотых долей миллиметров. Однако многие думают, что данный инструмент способен измерять до микронов, что не совсем так. Да и вряд ли при проведении простых слесарных работ в домашних условиях потребуется такая точность.

Погрешности при работе

В любой работе возможны промахи и ошибки. Измерительные приборы не составляют исключение из правил. Когда проводятся разные измерения, то возникают различные погрешности. Это связано и с некоторыми условностями, принятыми при измерениях, и несовершенством методик исследований, и ошибками при использовании измерителя.

Обычно различают следующие виды погрешностей:

Абсолютная. Это величина равная разнице между показаниями эталонного прибора и используемого при одинаковых условиях замеров.
Относительная или косвенная. Величина отношения абсолютной погрешности к текущему измеренному значению.
Относительная приведённая. Отношение абсолютного значения и разницы между максимальным и минимальным пределами шкалы измерительного устройства.

Погрешности бывают также случайными, систематическими и промахами. Случайные ошибки не связаны ни с какой закономерностью, а зависят от случайных помех и разных внешних условий. Систематические соответствуют некоторым правилам и в их проявлении можно выявить закономерность. Часто зависят от технического состояния самого измерительного прибора. Промахи сильно выбиваются из закономерного и предполагаемого ряда вычислений. Они легко отслеживаются и вычёркиваются при анализе достаточного количества данных.

Про угломеры и щупы

Нельзя не рассказать о таком популярном и эффективном инструменте, как угломер. Из названия можно понять, что он используется, если требуется точно измерить углы деталей. Состоит прибор из полудиска с намеченной шкалой. На нем имеется линейка с передвижным сектором, на который нанесена шкала нониуса. Для закрепления передвижного сектора линейки на полудиске используется стопорный винт. Сам по себе процесс измерения довольно прост. Для начала необходимо приложить измеряемую деталь одной гранью к линейке. При этом линейка сдвигается так, чтобы между гранями детали и линейками образовался равномерный просвет. После этого сектор закрепляется стопорным винтом. Первым делом снимаются показания с основной линейки, а затем с нониуса.

Нередко для измерения зазора используется щуп. Он представляет собой элементарный набор пластин, закрепленных в одной точке. Каждая пластина имеет свою толщину, которую мы знаем. Устанавливая большее или меньшее количество пластин, можно довольно точно измерить зазор. В принципе, все эти измерительные инструменты ручные, но они довольно эффективны и вряд ли предоставляется возможным их заменить. А сейчас пойдем дальше.

Схема ротационного счетчика типа РГ

1 — корпус счетчика; 2 — роторы; 3 — дифференциальный манометр; 4 — указатель счетного механизма

При вращении роторов между одним из них и стенкой камеры образуется замкнутое пространство, которое заполнено газом. Вращаясь, ротор выталкивает газ в газопровод. Каждый поворот ротора передается через коробку зубчатых колес и редуктор счетному механизму. Таким образом учитывается количество газа, проходящего через счетчик.

Ротор подготавливают к работе следующим образом:

снимают верхний и нижний фланцы, затем роторы промывают мягкой кистью, смоченной в бензине, поворачивая их деревянной палочкой, чтобы не повредить шлифованную поверхность;
затем промывают обе коробки зубчатых колес и редуктор. Для этого заливают бензин (через верхнюю пробку), проворачивают роторы несколько раз и сливают бензин через нижнюю пробку;
закончив промывку, заливают масло в коробки зубчатых колес, редуктор и счетный механизм, заливают соответствующую жидкость в манометр счетчика, соединяют фланцы и проверяют счетчик путем пропускания через него газа, после чего замеряют перепад давления;
далее прослушивают работу роторов (должны вращаться бесшумно) и проверяют работу счетного механизма.

При техническом осмотре следят за уровнем масла в коробках зубчатых колес, редукторе и счетном механизме, замеряют перепад давления, проверяют на плотность соединения счетчиков. Счетчики устанавливают на вертикальных участках газопроводов так, чтобы поток газа направлялся через них сверху вниз.

Немного истории

Следует отметить, рассматривая измерительные инструменты: виды их очень разнообразны. Основные приборы мы с вами уже изучили, а сейчас бы хотелось поговорить о немного и о других инструментах. К примеру, ацетометр используется для измерения крепости уксусной кислоты. Данный прибор способен определять количество свободных уксусных кислот в растворе, а был изобретен Отто и использовался на протяжении 19 и 20 веков. Сам по себе ацетометр похож на градусник и состоит из стеклянной трубки 30х15см. Также имеется специальная шкала, которая и позволяет определять необходимый параметр. Тем не менее сегодня есть более продвинутые и точные методы определения химического состава жидкости.

Барометры и амперметры

А вот с данными инструментами знаком практически каждый из нас еще со школы, техникума или университета. К примеру, барометр используется для измерения атмосферного давления. Сегодня применяются жидкостные и механические барометры. Первые можно назвать профессиональными, так как их конструкция несколько сложней, а показания точней. На метеостанциях используют ртутные барометры, так как они наиболее точные и надежные. Механические варианты хороши своей простотой и надежностью, но они постепенно заменяются цифровыми приборами.

Такие инструменты и приборы для измерений, как амперметры, тоже знакомы каждому. Они нужны для измерения силы тока в амперах. Шкала современных приборов градируется по-разному: микроамперами, килоамперами, миллиамперами и т. п. Амперметры всегда стараются подключать последовательно: это необходимо для понижения сопротивления, что позволит увеличить точность снимаемых показаний.

КИП – это человеческое все!

Очень сложно охватить все многообразие видов деятельности человека, в которых применяются приборы для контроля и измерений.

Но факт остается фактом: не будет их – жизнь человека осложнится настолько, что придется возвращаться в пещеры. А этого вряд ли кому-то захочется. И поэтому все большую популярность приобретает стремление молодежи познакомиться с этим огромным и интересным миром под названием КИП, дающим возможность в полной мере реализовать своё желание овладеть новыми знаниями.

Любое производство подразумевает использование контрольно-измерительных приборов.Они необходимы и в быту: согласитесь, сложно обойтись во время ремонта без самых простых измерительных приборов, таких как линейка, рулетка, штангенциркуль и т. п. Давайте поговорим о том, какие существуют измерительные инструменты и приборы, в чем их принципиальные отличия и где применяются те или иные виды.

Значение и виды контрольно-измерительных приборов

Развитие человеческой цивилизации, желание и потребность человека преобразовывать окружающую среду заставляют его постоянно что-то сравнивать, измерять, взвешивать или отсчитывать. Для облегчения и выполнения регулярно возникающих однотипных задач начали разрабатывать контрольно-измерительные приборы, или КИП. Сначала эти приборы были простые, сделанные из подручных средств, но со временем они превратились в сложные конструкционные и электронные механизмы.

Определение понятия измерительных приборов

По мере изучения природных явлений человечество запустило различные технологические процессы, которые нуждаются в контроле и измерении. Для этого нужны специальные устройства, которые могут осуществлять постоянный контроль и управление при проведении различных технологических процессов.

Людям удалось научится управлять окружающей средой и искусственно созданными технологиями. Автоматизация промышленности вынудила разработать измерительные устройства, и цивилизация перешла на новый виток своего развития.

Измеритель — это устройство, основное предназначение которого сравнить измеряемую величину с общепринятой единицей измерения. Эти приборы измеряют физические величины, различные процессы, технические параметры. Встречаются механические и электрические. Принцип работы последних основывается на том, что фактически любой физический параметр можно преобразовать в электрический сигнал, который несложно обработать и проанализировать.

На основе полученных данных можно сделать выводы про состояние окружающей среды, о происходящих физических явлениях, параметрах и величинах, свойственных измеряемой области.

В настоящее время измерения производятся не только в научных лабораториях и на больших предприятиях, но также в мелких мастерских и обычном быту, даже если, на первый взгляд, эти устройства незаметны. Они широко применяются в бытовой технике и в привычных предметах домашнего обихода.

Невнимательное отношение к показаниям измерений, слабая подготовка специалистов ведёт к ошибкам на производстве, получению некачественной продукции и угрожает безопасности людей.

Классификация и виды КИП

Классификация измерителей не сложная, но очень обширная. Множество категорий подразделяется на несколько видов, которые тоже разветвляются на более мелкие типы. Основная масса данных приборов отличается по виду измеряемого параметра, по точности и предназначению.

В первую очередь КИП можно разбить на три глобальных категории:

Аналоговые приборы, которые способны непрерывно показывать изменение измеряемого параметра. Типичными представителем является бытовой ртутный термометр, который есть в каждом доме и манометр — устройство для показания величины давления. Манометр используется и в промышленности, и в быту.
Цифровые приборы. Они преобразуют полученные или измеренные данные в цифровой сигнал. Одним из таких устройств является электронный измеритель давления. На его цифровом экране показываются значения давления и пульса человека.
Простейшие механические измерители. Они знакомы каждому с детства. Это обычная линейка, транспортир, циркуль, бытовые механические весы. Мастера часто используют штангенциркуль.

Каждую категорию можно раздробить по другим признакам:

По виду измеряемой величины.
По способу отсчёта.
По предлагаемому классу точности измерения.
По основному предназначению.

Измеряемые величины

Каждый прибор разработан под свои чётко определённые задачи и рассчитан на диапазон конкретных условий эксплуатации. По виду измеряемой величины измерительные приборы бывают:

Измеряющие температуру. Это всевозможные термометры и термопары.
Показатели давления или вакуума (разряжения).
Проверяющие уровень жидкости или сыпучих веществ.
Контролирующие количество и расход различных элементов. Это могут быть как и жидкости, так и пары, газы или твёрдые предметы.
Проводящие качественные замеры. Например, плотности, состава смеси или влажности.

Читайте также: Как паять медные трубы

Принципы действия у измерительных приборов практически одинаковы. Измеряемый элемент воздействует на первичный преобразователь, после чего сигнал переходит на измерительный элемент, который преобразует воздействие в движение отсчетного узла и показания переносятся на шкалу прибора.

Наглядно простейшее измерение демонстрируется работой манометра. Давление измеряемой среды воздействует на медную изогнутую трубку через специальный штуцер. Трубка пытается распрямиться на некоторую величину. Это действие передаётся на ось с указательной стрелкой. Сама ось подпружинена и стремиться вернуться к нулевой отметке, но под действием разгибающейся трубки, отклоняется и показывает текущее давление.

Способы отсчёта

Данные устройства обязательно имеют блок индикации результата. По способу отсчёта приборы делятся несколько типов:

Устройства с ручной наводкой.
Показывающие приборы.
Самописцы.
Суммирующие сигналы.
Сигнализирующие приборы.

Компарирущими или устройствами с ручной наводкой называются приборы, которые при измерении величин требуют помощи человека. Это могут быть гиревые весы или оптический пирометр.

Показывающие приборы имеют указатель в виде стрелки, которая перемещается по шкале значений. Иногда указатель может быть неподвижным, а циферблат перемещается или вращается вокруг стрелки. Такие приборы по конструкции бывают переносные или стационарные. Стационарные устройства, обычно, ведут непрерывное измерение динамических величин. Когда нужно производить замеры время от времени или эпизодически контролировать стационарные измерители, то используют переносные ИП.

Самопишущие устройства самостоятельно записывают результаты непрерывных измерений на носитель. Носителем может выступать диск, флеш-карта или «бесконечное» бумажное полотно. Запись представляет собой диаграмму, показывающую изменение в исследуемом объекте за определённое время. Такая запись может предотвратить аварию на производстве, указав на сбой в работе определённого узла.

Счётчики или суммирующие устройства отражают показатели счётного механизма и выводят на экран сумму измеряемой величины. Подобные интеграторы подсчитывают расход воды, газа, энергии.

Сигнализирующие приборы издают различные сигналы: световые или звуковые, как только измеряемая величина принимает заранее заданное значение. Они также извещают при возникновении определённого события. К таким приборам относят различные устройства сигнализации: охранные, пожарные и т. п.

Разделение по назначению

По назначению измерительные элементы бывают эксплуатационными (или техническими), лабораторными, образцовыми, контрольными и эталонными.

Эксплуатационные приборы широко применяют в промышленности, на производстве. Это рабочие экземпляры, контролирующие весь производственный цикл. Обычно просты в управлении, надёжны с интуитивно понятной шкалой и крупными цифровыми обозначениями.

Лабораторные и контрольные устройства предназначены для тестирования и проверок других приборов или при проведении отладочных работ на производстве. Отличаются повышенным классом точности. Лабораторными приборами пользуются, главным образом в лабораториях, а технические используют на местах других проверяемых устройств.

Основной задачей эталонных и образцовых устройств является хранение и воспроизведение эталонных данных, по которым сверяют показатели других измерительных устройств. Если эталонные приборы только хранят данные, то задача образцовых передать максимально точно данные с эталонных устройств к другим измерительным приборам.

Точность измерений

Каждый прибор обладает своей точностью замера величин или диапазоном погрешности. Ошибиться может любое устройство, даже эталонное. Точность может быть определена числом от нуля до единицы. Чем больше число точности устройства, тем хуже его показания.

Чувствительность измерительного устройства — это важный показатель, влияющий на правильную интерпретацию полученных данных. Чувствительность равна отношению значения перемещения указателя прибора (стрелки или пера) к величине изменения измеряемых данных, которые спровоцировали это перемещение.

Чувствительность, чаще всего, отражается в цене деления прибора. Например, если термометр имеет шкалу в 100 делений и рассчитан на максимальную измеряемую температуру в 50 градусов по Цельсию, то средняя чувствительность равна отношению 100 к 50. То есть, чувствительность прибора (цена одного деления) соответствует двум градусам по Цельсию.

Погрешности при работе

Обычно различают следующие виды погрешностей:

Абсолютная. Это величина равная разнице между показаниями эталонного прибора и используемого при одинаковых условиях замеров.
Относительная или косвенная. Величина отношения абсолютной погрешности к текущему измеренному значению.
Относительная приведённая. Отношение абсолютного значения и разницы между максимальным и минимальным пределами шкалы измерительного устройства.

Обслуживание измерительных устройств

От качества работы КИП иногда зависит очень многое, поэтому эти устройства должны обладать такими характеристиками, как надёжностью, долговечностью, безотказностью и быть доступными в ремонте.

Для избежания ошибок при измерениях КИП нуждаются в своевременных профилактических работах и регулярных проверках на достоверность показателей. Мастер обязательно должен следить за состоянием и условиями хранения измерительных устройств, протирать сухой тряпкой циферблаты, шкалы и гнёзда сигнальных датчиков.

Перед началом работы надо убедиться в герметичности соединений и желательно сделать контрольное измерение. Неисправные приборы необходимо вовремя заменять новыми или своевременно ремонтировать.

На крупных предприятиях существуют целые бригады и отделы инженеров и слесарей КИП, которые следят за состоянием и исправностью приборов и автоматики.

На бытовом уровне приходится часто сталкиваться с различными измерительными устройствами. Они стали привычны и обыденны, но тоже требуют правильного обращения и соблюдения правил техники безопасности. Простейший датчик в стиральной машине при неисправности может принести множество неприятностей. Датчик температуры на бытовых утюгах расположен на нагреваемой поверхности и при обычном загрязнении выдаст недостоверные данные.

При правильном уходе и хранении контрольно-измерительных устройств любой быт, ремонт, отдых становится легче и приятнее.

Контрольно-измерительные приборы

Контрольно-измерительные приборы предназначены для контроля за работой и состоянием отдельных систем, агрегатов и автомобиля в целом. Такой контроль дает возможность своевременно принимать меры по поддержанию работоспособности автомобиля и его безаварийной эксплуатации.

Контрольно-измерительные приборы разделяются на указывающие и сигнализирующие.

Указывающие приборы имеют шкалу и стрелку. Чтобы оценить передаваемую информацию водитель должен посмотреть на шкалу и осознать показания.

Сигнализирующие приборы реагируют на одно значение измеряемого параметра и информируют об этом световым или звуковым сигналом.

Контрольно-измерительный прибор состоит из датчика и указателя, Датчик устанавливается в месте контроля, а указатель в месте наблюдения (в кабине). В сигнализирующих приборах указателем является сигнальная лампа.

По назначению все контрольно-измерительные приборы разделяются на группы: измерения температуры (термометры), измерения уровня топлива, контроля зарядного режима аккумуляторных батарей, измерения скорости автомобиля и пройденного пути (спидометры), измерения частоты вращения (тахометры).

Приборы для контроля температуры. Датчик такого прибора (см. рис. 80.) представляет собой латунный баллон, в наружной части которого имеется шестигранник под ключ и резьба для крепления. Внутри баллона размещены терморезистор 5 и пружина 3. Между стенкой баллона и пружиной находится изолирующая втулка 4. Терморезистор обладает свойством уменьшать сопротивление при увеличении температуры.

Рис. 80. Приборы для контроля температуры: а – датчик указателя температуры; б – поперечный разрез указателя; в – электрическая схема указателя; г – датчик сигнализатора аварийной температуры; 1 – винт; 2 – латунный баллон; 3- пружина

Основными частями указателя (рис. 80б) является каркас 6, три катушки 10, ось 9 с постоянным магнитом 11, экранирующий цилиндр 7. Каркас пластмассовый, состоит из двух частей, стянутых винтами. Одна катушка разметена под углом 90° к двум другим катушкам, имевшим обмотки встречного направления.

При включении датчика и указателя в сеть питания ток проходит по двум параллельным цепям (рис.80в): первая – катушки 17 и 16, термокомпенсационный резистор 18, вторая – катушка 15 и терморезистор 14 датчика. Магнитные потоки катушек 16 и 17 остаются постоянными, а магнитный поток катушки 15 зависит от сопротивления терморезистора 14. С увеличением температуры сопротивление этого резистора снижается, так в катушке 15 увеличивается, магнитное поле этой катушки также возрастает и суммарный поток всех трех катушек поворачивает магнит 11 со стрелкой, которая указывает соответствующую температуру. Термокомпенсационный и добавочные резисторы размещены в корпусе указателя.

Датчик сигнализатора (рис.80г) аварийной температуры имеет массивный латунный корпус, на дне которого под шайбой 24 находится термобиметаллическая пластина 19 с контактом 22. В выводном зажиме 21 может перемешаться по резьбе тарельчатый контакт 22. При нагреве корпуса пластина 19 прогибается и контакты замыкаются.

Приборы контроля давления. По конструкции манометры могут быть непосредственного действия и электрические. Приборы непосредственного действия имеют совмещенный чувствительный элемент и указатель, а давление контролируемой среды подводится к чувствительному элементу по трубопроводу. Так устроены манометры для контроля давления воздуха.

Рис. 81 Приборы для контроля давления: а – манометр с трубчатой пружиной; б – датчик электрического манометра; в – электрическая схема указателя; г – датчик аварийного давления; 1 – циферблат; 2 -стрелка; 3 – крестовина; 4, 15, 30 – пружины; 5 – трубка; б – сектор; 7 – тяга; 8 – штуцер; 9, 11 – основание; 10 – мембрана; 12, 26 – реостат; 13 – ползунок; 14 -ось; 16 – качалка; 17 – регулировочный винт; 18, 31 – толкатели; 19 – штуцер; 20, 21, 22 – катушки; 23 – зажим питания; 24, 25 – резисторы; 27 – штекер; 28 – фильтр; 29 – изолятор; 32, 33 -контакты; 34 – диафрагма; 35 – корпус.

Основной деталью манометра непосредственного действия является трубчатая пружина 5 (рис.81 а), изогнутая в виде дуги и состоящая из одного неполного витка. К одному концу трубки через штуцер 8 подводится воздух (или жидкость), второй конец трубки соединен с тягой 7, которая через передаточные детали приводит в движение стрелку 2.

Под действием давления сжатого воздуха трубка разгибается, и ее свободный конец устанавливает стрелку в положение, соответствующее подведенному давлению.

В одном корпусе можно разместить два механизма и тогда получится один двух стрелочный манометр, контролирующий давление в разных местах системы.

Электрические манометры применяют для: контроля давления масла в смазочной системе двигателя. Датчик давления состоит из штуцера 19 (рис.816), основания 11, мембраны 10 с толкателем 18 и качалкой 16, реостата 12 с ползунком 13, возвратной пружины 13. Мембрана под давлением масла выгибается вверх и через качалку сдвигает ползун по реостату, уменьшая его сопротивление. При снижении давления мембрана под действием собственной упругости опускается, а возвратная пружина сдвигает ползун реостата в исходное положение.

Указатель давления имеет такую же конструкцию и принцип действия, как и указатель температуры. Датчик аварийного давления (рис.81 г) состоит из корпуса 35, диафрагмы 34 с толкателем 31 и пружиной 30, подвижного 32 и неподвижного 33 контактов. Сверху корпус закрыт изолятором 29 со штекером 27, под которым установлен специальный фильтр 28 уравновешивающий давление в полости под мембраной с атмосферным. Давление замыкания контактов обеспечивается тарировкой пружины.

Приборы контроля уровня топлива. Датчик указателя уровня топлива представляет собой проволочный реостат, ползун которого перемещается через рычаг поплавком топливного бака. Датчики устанавливаются в каждом баке, их сигнал передается на общий указатель через переключатель.

Датчик может иметь специальный контакт, который замыкается при снижении уровня топлива до минимального размера (на 50. 100 км пути).

Указатель уровня топлива аналогичен по конструкции указателя температуры и давления, отличается от них обмоточными данными, схемой соединения катушек, и резисторов. Шкалу указателя градуируют в долях объема бака, поэтому на ней имеются отметки 0,-1/4, 1/2, 3/4, П (полный).

Контроль зарядного режима аккумуляторных батарей производится с помощью амперметра, устанавливаемого последовательно в зарядную цепь. На шкале амперметра нуль отсчета показаний находится посредине, а знаки «+» с одной стороны и «-» с другой стороны. Отклонение стрелки в сторону знака. “+” указывает на заряд аккумуляторов батарей, а в сторону «-» – ее разряд.

По амперметру можно судить также о исправности генератора и степени заряженности аккумуляторных батарей.

Приборы для измерения скорости движения автомобиля и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Такими приборами являются спидометр и тахометр. Спидометр состоит из скоростного узла, показывающего скорость в данный момент, и счетного узла, отсчитывающего пройденный путь. Оба узла имеют общее основание и работают от одного общего валика.

По приводу спидометра разделяются на приборы с приводом от гибкого вала И с электроприводом. Гибкие валы применяют, если его длина не превышает 3,5 м. При большей длине, а также на автомобилях с откидывающейся кабиной применяют спидометры с электроприводом.

Рис. 82 Схема спидометра с гибким приводом: 1 – валик; 2 – фитиль; 3 – заглушка; 4 – магнит; 5 – диск; 6 – картушка; 7 – магнит; 8 – пружина; 9 – стрелка; 10 – рычаг; 11,12 – привод счетного узла

Основными частями спидометра с гибким приводом (рис.82) являются валик 1 с магнитом 4, картушка 6, спиральная пружина 8, экран 7, валы 11, 12. привода счетного узла. Картушка выполнена из алюминия, установлена на своей оси и охватывает магнит. Экран защищает магнит и картушку от влияния посторонних магнитных полей и концентрирует магнитное поле прибора в рабочем направлении.

При вращении валика поле магнита наводит в картушке вихревые токи, создающие свое магнитное поле. Взаимодействие полей магнита и картушки создает крутящий момент, стремящийся повернуть картушку в направлении вращения магнита.

При повороте картушка перемещает стрелку и растягивает пружину 8. Взаимодействие момента, поворачивающего картушку, и усилие пружины устанавливают стрелку в положение, пропорциональное частоте вращения валика 4 и, следовательно, скорости движения автомобиля.

Вращение к спидометру передается от раздаточной коробки гибким валом. Гибкий вал состоит из троса с наконечниками и гибкой оболочки с ниппелями и гайками. Трос состоит из нескольких винтовых многозаходных пружин, навитых одна на другую в несколько слоев, и внутреннего сердечника из проволоки. В оболочку троса закладывается смазка.

Спидометр с электроприводом состоит из датчика и приемника с указателем, соединенных экранированным проводом.

Рис. 83 Электрический спидометр СП – 170: а – датчик; б – приемник с указателем; в – электрическая схема; 1 -втулка крепления провода; 2,4 -обмотки; 3 -вал ротора; 5, 8 – постоянные магниты; 6 -электродвигатель; 7 -болт крепления; 9 – кожух; 10 – корпус; 11 – печатная плата; 12 – провод; 13 -зажим; 1 – датчик; П – указатель.

Датчик (рис.83) представляет собой электрический трехфазный генератор с ротором в виде постоянного магнита; датчик установлен на раздаточной коробке.

Приемник и указатель объединены в один механизм. Скоростной и счетные узлы спидометра приводятся в действие трехфазным синхронным электродвигателем 6, который имеет три полюса с обмотками 4 и якорь в виде постоянного магнита.

На оси якоря установлен магнит 8 скоростного узла спидометра. При движении автомобиля якорь датчика вращается и создает в каждой катушке импульсы напряжения, которые по отдельному проводу подаются на базу одного из трех транзисторов электродвигателя. При открытии транзисторов от сети автомобиля в обмотки электродвигателя подается ток, что привозит к вращению якоря и магнита скоростного узла.

Тахометр имеет такую же конструкцию и принцип действия, как и спидометр, исключая счетный узел и градуировку шкалы.

Техническое обслуживание контрольно-измерительных приборов сводится к содержанию их в чистоте Проверке креплений и надежности контактных соединений.

Характерными неисправностями контрольно-измерительных приборов могут быть отказ в работе или неправильные показания.

Причиной отказа прибора является обрыв в цепи от включателя приборов и стартера до указателя. Неправильные показания прибора могут быть вызваны обрывом в одной из катушек указателя или в цепи датчика, а также из-за плохих контактов в соединениях. Обрыв в цепи можно проверить контрольной лампой. Неисправные указатели и датчики подлежат замене.

Назначение и классификация контрольно-измерительных приборов.

Измерительным прибором называется устройство, которое служит для сравнения измеряемой величины с единицей измерения. Измерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам: 1) роду измеряемой величины; 2) способу отсчета; 3) классу точности и 4) назначению.

По роду измеряемой величины контрольно-измерительные приборы разделяют на следующие основные группы:

а) для измерения температуры,

б) для измерения давления и разрежения (вакуума),

в) для измерения количества и расхода жидкостей, паров и газов,

г) для измерения уровней жидкостей и сыпучих тел,

д) для качественных измерений (плотности, влажности, состава газов и др.).

По способу отсчетаразличают приборы:

а) с ручной наводкой,

Кприборам с ручной наводкой (называемым также компарирующими) относятся такие, у которых при измерении сравнение измеряемой величины с образцами или мерами осуществляется при непосредственном участии человека (например, гиревые весы, оптический пирометр с исчезающей нитью).

Показывающие приборы в момент измерения указывают значение измеряемой величины, эти значения определяются визуально по шкалам — отсчетным приспособлениям прибора при помощи указателя (стрелки), передвигающегося вдоль шкалы (или при помощи вращающегося циферблата и неподвижного указателя). По конструкции показывающие приборы разделяются на стационарные (щитовые) и переносные.

Стационарныеприборыслужат для непрерывного контроля измеряемой величины.Переносныеприборы используются либо тогда, когда измерения производятся периодически или эпизодически со значительными промежутками времени между измерениями, либо для поверки стационарных приборов.

Самопишущие приборы автоматически записывают результаты измерения на движущейся бумажной ленте или диске. Эта запись обычно представляет собой линию, которая показывает, как изменялось значение измеряемой величины за истекшее время. По этой записи (диаграмме) можно вести учет расхода сырья или выпуска продукции, судить о том, правильно ли велся технологический процесс, установить причину аварии оборудования.

Суммирующие приборы (счетчики, интеграторы) показывают суммарное значение измеряемой величины, которое определяется обычно по счетному механизму. Счетчики позволяют учитывать количество израсходованной энергии, пара, воды, газа и др.

Сигнализирующие приборы при достижении измеряемой величиной заданных значений подают световой или звуковой сигнал.

По назначению изготовляют следующие приборы: технические (или эксплуатационные), контрольные, лабораторные, образцовые и эталонные.

Технические общепромышленные измерительные приборыявляются рабочими приборами, применяемыми на производстве. Они просты по конструкции, надежны в работе, снабжены четкими шкалами с крупной оцифровкой, изготовляются на классы точности от 0,5 до 4,0.

Контрольные и лабораторные приборы применяются для поверки технических приборов, а также при наладочных и научно-исследовательских работах. Обычно контрольными приборами поверяют технические приборы на месте их установки, а лабораторными приборами – в помещении лаборатории. Контрольные и лабораторные приборы изготовляются более высоких классов точности, чем технические приборы, а именно, 0,5 и 1.

1.1Контрольно-измерительные приборы можно классифицировать по следующим основным признакам: по роду измеряемой величины, способу получения информации, метрологическому назначению, расположению.

По роду измеряемой величины различают приборы для измерения температуры, давления, количества и расхода, уровня, состава, состояния вещества.

По способу получения информации приборы подразделяются на показывающие, регистрирующие, сигнализирующие, компари-рующие, регулирующие.

Показывающие приборы дают возможность наблюдателю получать значение измеряемой величины в момент измерения на отсчетном устройстве (шкале с цифровым указателем, пере с диаграммой). Значительное распространение получили шкаловые отсчетные устройства, основными элементами которых являются шкала и указатель. На шкалу наносятся вдоль прямой линии или по дуге окружности отметки с цифрами, соответствующими значениям измеряемой величины. Отметка наименьшего значения величины является началом шкалы, наибольшего – концом шкалы. Разность между началом и концом называется диапазоном шкалы. Расстояние между двумя отметками называется делением шкалы, а значение одного деления – ценой. Шкалы, у которых длина и цена деления не изменяются на всем диапазоне, называются равномерными, а шкалы с различными длиной и ценой делений – неравномерными.

Шкалы делятся на одно- и двусторонние. В первых нулевая отметка совпадает с началом или концом шкалы, во вторых отметки расположены по обе стороны от нуля.

Наряду со шкаловыми отсчетными устройствами применяются цифровые отсчетные устройства, позволяющие получать результат измерений в виде числового значения измеряемой величины. Они значительно снижают количество грубых ошибок при считывании и ускоряют отсчет показаний приборов.

Показывающие приборы составляют наиболее многочисленную группу приборов, получивших широкое распространение в технологических измерениях параметров процессов пищевых производств.

Регистрирующие приборы служат для автоматической записи результатов измерения на специальной бумажной ленте или диске (диаграммах). Запись на диаграмме производится пером в виде непрерывной линии или периодически печатающим механизмом и показывает изменение контролируемой величины во времени. По записи показаний можно провести последующий анализ результатов измерений за некоторый промежуток времени. Они позволяют контролировать работу персонала, управляющего технологическими процессами, помогают производить настройку регуляторов.2.2

Регистрирующие приборы имеют особо важное значение для таких измерений, где необходимо знать изменение контролируемого параметра в течение всего процесса, например температуру теплоносителя при дистилляции.

Сигнализирующие приборы имеют специальные устройства для включения звуковой или световой сигнализации, когда измеряемая величина достигает значения, вызывающего нарушение заданных технологических параметров.

Суммирующие приборы показывают суммарное значение величины за весь промежуток времени. В этих приборах счетчики встраиваются в один корпус с показывающим или самопишущим прибором и имеют с ним одну общую измерительную систему.

Компарирующие приборы служат для сравнения измеряемой величины с соответствующими мерами. Примером могут служить рычажные весы с гирями.

Регулирующие приборы снабжены устройствами для автоматического регулирования по значениям измеряемой величины.

По метрологическому назначению приборы делятся на рабочие, образцовые и эталонные.

Рабочие приборы подразделяются на технические и лабораторные. Первые предназначены для практических целей измерения, при этом определенная их точность гарантируется заводом-изготовителем. Поправки в их показания обычно не вносятся. Лабораторные отличаются большей точностью, так как в них учитываются ошибки измерения. Они более совершенны по конструкции. Лабораторные приборы используются для поверки технических приборов и контроля продукции.

Образцовые приборы служат для поверки рабочих приборов.

Эталонные приборы предназначены для воспроизведения единицы измерения с наивысшей достижимой точностью.

По расположению различают приборы местные и дистанционные.

Местные приборы устанавливаются непосредственно на объекте или вблизи него (например, стеклянные термометры, ареометры).

Дистанционные приборы служат для передачи измеряемого параметра на расстояние. Они состоят из первичного и вторичного приборов.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; Нарушение авторского права страницы