Общие сведения. Автоматизация производственных процессов предусматривает внедрение целого комплекса систем, в число которых обязательно входит системе автоматического

Автоматизация производственных процессов предусматривает внедрение целого комплекса систем, в число которых обязательно входит системе автоматического контроля.

Системой автоматического контроля называют совокупность технических средств для автоматического получения и обработки информации о состоянии объекта. Основным типом устройств автоматического контроля в настоящее время являются контрольно-измерительные приборы. Они измеряют разнообразные параметры контролируемого процесса и представляют информацию о состоянии объекта и внешних условиях в виде, удобном для человека.

Измерение - это экспериментальное сравнение измеряемой физической величины с другой величиной, принятой за единицу измерения.

Устройство, применяемое для сравнения измеряемой величины с единицей измерения, называется контрольно-измерительным прибором.

По назначению контрольно-измерительные приборы делятся на следующие группы: технические, контрольные, лабораторные, образцовые, эталонные.

Технические приборы предназначены для проведения технических намерений в производственных условиях.

Контрольные и лабораторные приборы используются для наладочных, научно-исследовательских работ и для поверки технических приборов.

Образцовые приборы - это приборы высокой точности, предназначенные для передачи единиц измерения от эталонов к другим приборам путем поверки.

Эталонные приборы - приборы наивысшей точности, служащие для воспроизведения и хранения единиц измерения.

Поверкой называется сравнение показаний прибора с показаниями другого, более точного прибора для установления разности их значений, контрольными приборами обычно поверяют технические приборы на месте установки последних.

Физические величины не могут быть измерены с абсолютной точностью. Числовые ошибки результатов измерения называются погрешностями измерения.

Если результат измерения А, а действительное значение измеряемой величины А_д, то разница между ними DА=А-А_д называется абсолютной погрешностью измерения. Абсолютная погрешность выражается в тех, же единицах, что и измеряемая величина. Она может быть положительной или отрицательной.

Погрешность называется относительной - если она выражена в процентах от измеряемой величины:

= ·100% = · 100%,

В практике измерений принято пользоваться приведенной относительной погрешностью, выражаемой в процентах от диапазона измерений шкалы приборов:

= ·100% = ·100%,

где А_в, А_н - соответственно верхний и нижний пределы измерения шкалы прибора, (конечное и начальное значения диапазона измерений).

Все погрешности измерения по своему характеру делятся на систематические, случайные и грубые (промахи).

Систематические погрешности - это погрешности, постоянные или меняющиеся по определенному закону. Природа и характер этих погрешностей известны. Причинами их появления могут быть качество и состояние прибора, метод измерения, способ установки и неблагоприятные условия работы прибора. Систематические погрешности могут быть определены опытным или расчетным путем и учтены введением соответствующих поправок.

Случайные погрешности не подчиняются определенной закономерности и появляются вследствие различных случайных причин. Эти погрешности не остаются постоянными и не могут быть определены и учтены опытным или расчетным путем. Оценить влияние случайных погрешностей можно лишь при многократных измерениях одной и той же величины с помощью теории вероятностей и методов статистики.

Промахи - это погрешности, явно искажающие результат измерений. Причиной появления промахов может быть неверный отсчет показаний, неправильное включение прибора, отсчет по неисправному прибору и т.п. Измерения, содержащие промахи, необходимо исключать из рассмотрения.

Погрешности контрольно-измерительных приборов принято делить на основные и дополнительные.

Основной погрешностью прибора называют систематическую погрешность измерения, зависящую от свойств и состояния прибора при нормальных условиях его работы. Она обычно растет по мере увеличения срока службы прибора и обусловливается трением в опорах подвижной части, появлением остаточных деформаций пружин, загрязнением и износом механизма и т.д. Величина основной погрешности прибора определяется при его поверке.

Все остальные погрешности прибора называются дополнительными. Они вызываются в основном изменениями условий эксплуатации прибора, изменением температуры окружающей среды, внешними магнитными и электрическими полями, отклонением положения прибора от нормального и т.д., а также случайными причинами.

Качество контрольно-измерительного прибора определяют точностью, чувствительностью, вариацией и инерционностью. Под точностью прибора понимается степень приближения показаний прибора к действительному значению измеряемой величины.

Годность прибора оценивается его основной погрешностью. Для каждого типа прибора устанавливается величина предела допускаемой основной погрешности, т.е. максимально - допускаемого отклонения показания прибора от действительного значения измеряемой величины. Предел допускаемой погрешности может быть выражен в абсолютных или относительных величинах:

= ± (А – А_д) _max,

= ± ,

где , – предел допускаемой абсолютной и приведенной погрешности.

По величине предела допускаемой основной приведенной погрешности все приборы разбиваются на классы точности. Число, обозначающее класс точности прибора, равно его пределу допускаемой основной приведенной погрешности. Например, прибор, имеющий относительную допускаемую погрешность + 1 %, от диапазона измерения, имеет класс точности 1; прибор с допускаемой погрешность ± 2, 5% - класс точности 2, 5 и т.д. Класс точности указывается условным обозначением на шкале прибора (например, 1, 5 - класс точности 1, 5).

Измерительные приборы имеют следующие классы точности: технические - 0, 5; 1, 0; 1, 5; 2, 5; 4, 0; контрольные - 0, 5; 1, 0; образцовые - 0, 5; 0, 2; 0, 1; 0, 05.

Если основная приведенная погрешность прибора, определяемая при его поверке, больше допускаемого предела, прибор считается непригодных для использования и подлежит ремонту.

Чувствительностью прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины, вызвавшему это перемещение. Величина, обратная чувствительности, носит название цены деления прибора. Прибор тем чувствительнее, чем меньше цена деления его шкалы.

Вариацией называется наибольшая разница между повторными показаниями прибора при измерении одной и той же величины при неизменных внешних условиях.

Обычно вариация определяется при поверке прибора как разность двух показаний, полученных при возрастании и убывании показаний прибора (так называемом прямом и обратном ходе) при одном, и том же действительном значении измеряемой величины. Для технических контрольно-измерительных приборов вариация, выраженная в процентах от диапазона измерений шкалы прибора, не должна превышать величину основной допускаемой погрешности.

Инерционность контрольно - измерительного прибора проявляется в запаздывании показаний, т.е. отставании изменения показаний прибора от изменения измеряемой величины. Вследствие инерционности прибора появляется динамическая погрешность измерения.

Контрольные вопросы

1.Что такое измерение?

2.На какие группы делятся контрольно-измерительные приборы по назначению?

З.Что такое поверка контрольно-измерительных приборов?

4.Что такое абсолютная погрешность измерения?

5.Как определяются относительная и приведенная относительная погрешности?

6.Как классифицируются погрешности измерения?

7.На какие группы делятся погрешности контрольно-измерительных приборов?

8.Какими показателями определяется качество контрольно-измерительного прибора?

9.Как определяется класс точности прибора?

10.Что такое чувствительность прибора?

11.Как определяется вариация прибора?

12.Что такое инерционность прибора?