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:
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:
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:
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.
Что такое КИП и А и чем занимаются специалисты службы: слесарь и инженер КИП и А
Большое количество современного технологического оборудования автоматизировано. Это насосные станции, котельные, системы электроснабжения, технологическое оборудование. Автоматизация процессов часто выполняется на микроконтроллерных схемах управления. Но сбором данных для них занимаются приборы, измерительные датчики. Обслуживанием, ремонтом, монтажом и наладкой этих приборов занимается высококвалифицированные специалисты.
Как расшифровывается аббревиатура КИП и А и что это такое
Контрольно-измерительные приборы — это устройства для получения информации о состоянии технологических процессов путем измерения и контроля их физических параметров. Сокращенно будет КИП. А буква «А» означает автоматика. КИП и А — контрольно-измерительные приборы и автоматика.
Классификация контрольно-измерительных приборов
Под аббревиатурой КИП подразумевают приборы, используемые не только в производстве, но и в других видах деятельности человека — в науке, здравоохранении и в быту. Все контрольно-измерительные приборы можно разделить:
Рассмотрим некоторые приборы, которые подразделяются в зависимости от измеряемых параметров:
Элементы автоматики
В автоматизированных системах управления технологическим процессом (АСУТП), для управления технологическим процесом применяются различные исполнительные устройства.
Исполнительные устройства — элемент автоматической системы, который воздействует на объект управления для совершения какого-нибудь действия. Обычно исполнительные устройства состоят из двух частей — исполнительный механизм и регулирующий орган. Основное назначение исполнительных устройств — это преобразования какого-либо сигнала (электрического, механического, оптического, пневматического) в сигналы для воздействия на элементы управления (включения, отключения, переключения режимов работы механизмов, систем или устройств).
Самые распространенные исполнительные устройства — реле переключения, приводы движущихся частей, поворотные устройства, манипуляторы, электромагнитные вентили (соленоиды), устройства для открытия или закрытия регулирующих и отсечных клапанов и заслонок, включение вариаторов и переключение редукторов.
Функции и задачи специалистов КИП и А
Функции специалистов отдела КИП и А обеспечивать работоспособность и точность показаний всех контрольно-измерительных приборов и автоматизированных систем предприятия. В задачи этого отдела входит контроль за эксплуатацией, наладка и обслуживание, ремонт и восстановление приборов.
При отказе оборудования, киповец должен своевременно среагировать и заменить вышедший из строя узел. Слесарь должен провести осмотр и по возможности отремонтировать силами отдела или в специализированной обслуживающей организации. Для этого в отделе КИП и А должны быть запасные части, приборы и инструменты. Специалисты этого подразделения должны проводить метрологический надзор за средствами измерений, чтобы обеспечивать работу всего оборудования. Отдел КИП и А относятся к технической службе предприятия и функционально подчиняются главному инженеру.
Основные специалисты отдела КИП и А
На производственных предприятиях существуют цеха или отделы КИП и А. Руководит этой службой начальник отдела или цеха, иногда эти обязанности возлагаются на главного метролога предприятия. В составе отделов КИП и А часто входят контрольно-измерительные лаборатории (КИЛ). В зависимости от вида производственной деятельности предприятия, зависит и штат сотрудников подразделения КИП и А. Но есть минимальный набор необходимых специалистов, это:
Слесарь КИП и А — кто он и чем занимается
Слесарь по КИП и А должен иметь среднее техническое образование, опыт работы с оборудованием и квалификацию слесаря 5 разряда. Слесарь по ремонту и наладке контрольно-измерительных приборов и автоматики должен знать:
Обязанности слесаря КИП и А:
В зависимости от эксплуатируемого оборудования на предприятии, слесарь проводит техническое обслуживание и отвечает за работу таких узлов как шкафы КИП и А, щиты управления, консоли, исполнительные устройства и измерительные приборы.
Плюсы и минусы профессии слесаря КИП и А.
Слесарь киповец производит ремонт, наладку контрольно-измерительной аппаратуры и сложных автоматизированных систем.
Плюсы данной профессии:
Обязанности инженера КИП и А
Инженер КИП и А — специалист отдела, должен иметь высшее техническое образование и опыт работы в инженерных должностях. В некоторых случаях необходимо пройти аттестацию по промышленной безопасности в Ростехнадзоре по эксплуатации установок.
Инженер КИП и А должен знать следующее:
В обязанности инженера отдела КИП и А входит следующее:
От слаженной и грамотной работы специалистов КИП и А во многом зависит работоспособность не только самого оборудования, но и всего предприятия.
Что такое контрольно измерительные приборы
Сегодня нет такой сферы деятельности, где бы ни использовались измерительные и контрольные приборы. Современные приборы КИП не только постоянно усовершенствуются, но и развиваются.
Современный человек преобразовывает окружающий его мир, и по этой причине ему постоянно надо что-то взвешивать, измерять и отмерять. Для того чтобы упростить все эти процессы, были созданы приборы Кип, которые позволяют делать нужные измерения быстро и легко.
Что такое КИП?
КИП – это контрольно измерительные приборы, которые используются для измерений, на базе которых человек получает нужную информацию. Эта информация может содержать определенные диапазоны, а так же единицы.
Классификация КИП
Все контрольно-измерительные приборы имеют большой спектр механизмов, приборов и приспособлений. С некоторыми такими приборами человек впервые знакомится в школе, например, линейкой, циркулем, транспортиром, угольником. КИП охватывает обширную область, поэтому назвать конкретные приборы невозможно, так как для каждой деятельности они будут особенными.
Но, несмотря на все это, КИП можно будет разделить их на два основных класса:
Сферы использования контрольно-измерительных приборов
Так как контрольно-измерительные приборы созданы не только для промышленности, то все их показания должны быть точными. Например, если вы делаете дома ремонт, то вам нужно знать площадь комнаты для того чтобы купить обои или же сделать подвеской потолок. В этом случае можно будет воспользоваться рулеткой. А вот для того чтобы проверить, насколько ровные стены в комнате, достаточно будет использовать строительный уровень.
В сельском хозяйстве приборы КИП так же нужны, например, для того чтобы определять влажность воздуха, а так же знать атмосферное давление. Еще такие приборы позволяют производить разметку земли во время посева.
В пищевой промышленности такие приборы часто используются для определения веса продукции. Кроме того, с помощью таких приборов можно будет узнать, не содержится ли в продуктах вредных веществ и если они есть, то в каком количестве.
Измерительные приборы в видео:
Контрольно измерительные приборы КИПиА
Классификация контрольно измерительных приборов КИПиА
Датчики температуры, термометры
Манометры, датчики давления
Датчики расхода, Расходомеры
Уровнемеры
Газоанализаторы
СИ Ионизирующего излучения
СИ Геометрических величин
СИ Массы,силы, твердости
СИ физико-химического состава и свойств
СИ Акустических величин
СИ электрических и магнитных величин
Жидкостные
Расширения
Термопреобразователи сопротивления
Термоэлектрические преобразователи
Пирометры
Тепловизоры
Термометры цифровые
Датчики перепада давления
Датчики избыточного давления
Датчики давления
Манометры электроконтактные
Датчики абсолютного давления
Манометры
Тягонапоромеры
Реле давления
Вихревые
Переменного перепада давления
Переменного уровня
Обтекания
Тахометрические
Кориолисовые
Тепловые
Электромагнитные
Ультразвуковые
Корреляционные
Микроволновые
Ультразвуковые
Гидростатического давления
Сигнализаторы уровня
Поплавковые
Наряду с ними также в автоматизации процессов и производств используются и другие приборы и датчики КИПиАтакие как:
Газоанализаторы
СИ Ионизирующего излучения
СИ Геометрических величин
СИ Массы,силы, твердости
СИ физико-химического состава и свойств
СИ Акустических величин
СИ электрических и магнитных величин
Контрольно-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.
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.
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.
Основные характеристики контрольно-измерительных приборов
Для оценки рационального использования приборов важно знать их характеристики и качественные показатели: погрешность (класс точности), вариацию, чувствительность, инерционность, надежность.
Любое измерение неизбежно сопровождается некоторыми ошибками. Ошибки, возникающие при измерениях, называются погрешностью. Они обусловлены несовершенством методов и средств измерения. Различают абсолютную, относительную и относительную приведенную погрешности.
Относительной приведенной погрешностью Ь’ называется отношение абсолютной погрешности к разности верхнего QMaKc и нижнего QMHH пределов шкалы прибора, выраженное в %: Ь’ = [а: (QMaKC-Qmhh)] 100 %.
В зависимости от характера погрешности делятся на систематические, промахи и случайные.
Систематическими называются такие погрешности, которые изменяются по определенному закону. Появление систематических погрешностей вызывают свойство и состояние применяемого прибора, способы его установки, условия работы измерительного устройства, метод измерения, индивидуальные особенности наблюдателя.
Систематические погрешности выражаются в виде разности результатов измерения рабочим и образцовым прибором. Эти разности, взятые с обратным знаком, составляют таблицу поправок к показаниям прибора.
Промахами называются погрешности, резко искажающие Результат измерения. Они возникают при неправильном отсчете по шкале, неправильном включении прибора, неправильной за-
писи показаний. Промахи устраняются при сопоставлении ряда измерений.
Погрешность, соответствующая нормальным условиям работы прибора, называется основной. За нормальные условия принимают температуру 293 К (20 °С), давление 101325 Па, относительную влажность до 80 %, отсутствие вибрации, электрических и магнитных полей. При нарушении нормальных условий возникает дополнительная погрешность прибора. Обобщенной характеристикой прибора является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основных и дополнительных погрешностей.
Раньше под классом точности приборов понималось отношение абсолютной погрешности к диапазону шкалы, выраженное в процентах. Например, манометр класса 2,5 с предельными значениями шкалы 100 кгс/см2 (10 МПа), имеет дополнительную погрешность 2,5 кгс/см2 (0,25 МПа). Наиболее распространенные технические приборы имеют классы точности 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5. Этими цифрами обозначают класс точности на шкалах.
В настоящее время класс точности устанавливается по абсолютной погрешности (порядковые номера классов).
Наряду с классом точности существуют и другие качественные характеристики приборов: вариация, чувствительность, инерционность и надежность.
Вариацией показаний прибора называется наибольшая разность между повторными показаниями прибора и действительным значением измеряемой величины в одинаковых условиях. Вариацию обнаруживают при прямом и обратном ходе указателя шкалы до какого-либо определенного значения, когда указатель не доходит до этого значения с той или другой стороны. Это возникает вследствие трения в опорах подвижных частей, наличия зазоров, остаточной деформации измерительных пружин.
Величина, обратная чувствительности, является ценой деления шкалы прибора: C = AQ:AN или C = AQ:Acp. Практически чувствительность приборов часто определяют по цене деления шкалы.
Наименьшее значение измеряемой величины, способное вызвать заметное изменение показания измерительного прибора, называется порогом чувствительности.
Наибольшее изменение измеряемой величины, не вызывающее отклонения указателя прибора, называется зоной нечувствительности.
Инерционностью прибора называется отставание во времени его показаний от изменения измеряемой величины. Так, при измерении температуры манометрическим термометром требуется определенное время для нагрева газа в термобаллоне и передачи повышения давления на чувствительный элемент, перемещающий стрелку прибора. Инерционность приборов особенно важно учитывать при контроле быстропротекающих процессов, где запаздывание показаний может привести к значительным погрешностям.
Надежность прибора характеризует сохранение его качественных характеристик, обеспечивающих нормальную работу в течение заданного времени. Надежность прибора определяется его безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.
Свойство прибора непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени называется безотказностью. Вероятность безотказной работы в течение заданного времени, частота отказов, наработка на отказ (среднее время между двумя неисправностями) служат основными показателями надежности прибора и автоматических устройств.
Долговечностью называется свойство прибора длительно сохранять работоспособность в заданных режимах до значительного износа.
Под ремонтопригодностью понимается свойство прибора восстанавливать работоспособность путем предупреждения, обнаружения и устранения неисправностей. Для повышения ремонтопригодности современные приборы конструируют с учетом максимального удобства замены элементов, часто выходящих из строя (электронные лампы, переключатели, электромеханические реле).
Контроль измерительных приборов
Для обеспечения единообразия, верности и правильного применения мер и измерительных приборов установлен определенный порядок их контроля. Для этой цели организована Государственная служба мер и измерительных приборов во главе с Государственным комитетом СССР по стандартам. Контроль-
ные операции осуществляются при помощи образцовых и эталонных мер и приборов.
Основными операциями контроля прлборов являются испытание, градуировка и поверка.
При испытании вновь разработанные и предназначенные для производства меры и приборы проходят всестороннюю проверку для установления целесообразности их производства.
Градуировкой называется операция, при помощи которой делениям шкалы прибора придают значения, выраженные в единицах измерения. Эта операция осуществляется приборами более высокой точности. По нескольким точкам значений измеряемой величины строят градуировочные кривые, на основании которых на шкалу наносят значения, соответствующие определенным отметкам шкалы. Градуировка производится при изготовлении приборов или при изменении условий их применения.
Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП)
Большая разнотипность измерительных приборов и средств автоматизации затрудняет их эксплуатацию и ремонт. В целях рационального использования средств измерения проводятся работы по объединению отдельных систем приборов в рамках Государственной системы приборов (ГСП).
ГСП представляет собой совокупность приборов и средств автоматизации, предназначенных для получения, обработки и использования информации. ГСП включает ряд унифицированных блоков и устройств, имеющих единые параметры входных и выходных сигналов, нормализованные габаритные и присоединительные размеры.
Переход к разработке систем приборов, объединенных одним принципом действия, позволяет получать большое число разнообразных измерительных устройств из небольшого количества типовых блоков. Кроме того, значительно повышаются надежность и стабильность измерительных приборов, упрощается их эксплуатация.
По роду вспомогательной энергии сигналов, а также виду сигналов приборы и средства автоматизации делятся на 5 групп, которые называются ветвями: электрическую аналоговую, электрическую дискретную, пневматическую, гидравлическую, приборов и устройств без источников вспомогательной энергии.
Электрическая аналоговая ветвь является системой, в которой энергетическим сигналом информации служит непрерывный электрический сигнал. Система состоит из устройств для получения информации (преобразователей), приборов и устройств для преобразования, хранения и обработки информации, называемых центральной частью ветви. В центральной части значительное место занимают вторичные приборы: индикаторные, показывающие и регистрирующие, интеграторы, приборы системы «по вызову». Пределы изменения токовых сигналов постоянного тока выбираются из ряда значений 0-10 мВ. При использовании переменного тока изменение сигнала выбирается в пределах 0-1 и 0-2 В.
Электрическая дискретная (цифровая) ветвь является системой, в которой энергетическим носителем информации служит электрический дискретный сигнал в виде постоянного тока или направления. Дискретная ветвь состоит из различных приборов и средств автоматизации: преобразователей, блоков и устройств централизованного контроля; устройств представления информации; цифровых вычислительных устройств. Использование основных блоков этой ветви позволяет обрабатывать результаты измерений для непосредственного воздействия на объект управления. Устройства цифровой техники дают возможность решать ряд задач управления, которые не могут быть осуществлены в аналоговой ветви. Кроме того, цифровые устройства превосходят другие по надежности и простоте эксплуатации. Параметры сигналов унифицированы. Так, частотные диапазоны находятся в пределах 1500-2500 Гц.
Пневматическая ветвь является системой, в которой энергетическим носителем информации служит пневматический сигнал (давление сжатого воздуха). Благодаря высокой надежности пневматической аппаратуры, простоте обслуживания, невысокой стоимости, пожаро- и взрывобезопасности приборы этой ветви получили широкое распространение в пищевой промышленности. Они строятся из унифицированных универсальных пневмоэлементов. Рабочий диапазон изменения входных и выходных пневматических сигналов находится в пределах 19,6-98 кПа. Номинальное давление питания 140 кПа.
Гидравлическая ветвь представляет собой систему, в которой энергетическим носителем информации является гидравлический сигнал. В этой ветви мало приборов и устройств для приема и выдачи информации в каналы связи, а также для преобразования, хранения и обработки информации. Основным преобразователем и усилительным элементом служит струйный усилитель, преобразующий кинетическую энергию струи жидкости в потенциальную, которая используется в последующих усилителях.
Ветвь приборов и устройств, работающих без источников вспомогательной энергии, является системой, использующей для работы энергию той среды, параметры которой она измеряет и регулирует. Например, для измерения давления часто применяют трубчатые манометры, которые устанавливаются непосредственно на аппаратах. При изменении давления в аппарате трубка в манометре начинает изгибаться, механически связанная с трубкой стрелка манометра отклоняется и показывает действительное давление в аппарате. Структура ветви охватывает регуляторы температуры, давления, расхода, уровня и др.
По функциональным признакам каждая ветвь ГСП подразделяется на устройства, предназначенные для получения информации о состоянии процесса (преобразователи); для приема и выдачи информации в каналы связи; для преобразования, хранения и обработки информации; для использования информации в целях воздействия на процесс и связи с оператором; для одновременного выполнения нескольких из перечисленных функций.
Основные понятия о единицах измерения, способах и средствах измерений
Сравнение измеряемых величин с единицами измерения производится различными способами: прямыми, косвенными и совокупными. Прямыми измерениями называются такие, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на циферблатных весах, длины с помощью линейки). Прямые измерения могут осуществляться различными методами: непосредственной оценки, дифференциальным, нулевым компенсационным. Первый заключается в определении величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (например, измерение давления пружинным манометром, массы на циферблатных весах). Такой метод отличается простотой и быстротой, поэтому широко используется в приборах промышленного контроля. Недостатком метода является невысокая точность измерения.
Дифференциальный метод состоит в том, что на измеряемый прибор воздействует разность измеряемой величины и известной (образцовой), после чего искомая величина находится путем алгебраического сложения. Этот метод обеспечивает более высокую точность измерения и применяется в приборах автоматического анализа состава и свойств веществ.
Совокупными измерениями называются такие, при которых числовые значения измеряемой величины определяются путем решения ряда уравнений, получаемых в результате прямых измерений одной или нескольких однородных величин (например, определение температурного коэффициента линейного Расширения по результатам измерения длины при различных температурах). Совокупные измерения применяются в лабораторной и исследовательской практике.
Средства измерения физических величин состоят из мер и измерительных приборов.
Мерой называется физическое тело, вещество или устройство, предназначенное для конкретного воспроизведения единицы измерений, либо ее кратного или дольного значения (например, гири, измерительные колбы, калибры, измерительные линейки, образцовые сопротивления). В качестве мер могут быть использованы некоторые вещества, обладающие характерными физическими свойствами (например, постоянством температуры плавления, кипения). Однако с помощью мер можно измерять лишь незначительное число величин. Большинство же измерений выполняют измерительными приборами.
Прибором называется средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Любой прибор при централизованном контроле состоит из первичного преобразователя, канала связи и вторичного прибора.
Канал связи, представляющий собой комплекс технических средств, предназначен для передачи сигнала от первичного преобразователя ко вторичному прибору и выполняется в виде трубки для передачи пневматического и гидравлического сигналов или провода для передачи электрического сигнала. Каналы связи оказывают существенное влияние на качество работы приборов: большая длина пневматических трубок увеличивает запаздывание показаний прибора; сопротивление проводов, соединяющих термометр сопротивления с прибором, влияет на результат измерения, занижая его.
Вторичный прибор-устройство, воспринимающее сигнал от первичного преобразователя и преобразующее его в форму, удобную для установления результата измерения (показания стрелки на шкале, записи на диаграмме).