Для контроля за правильностью работы электротехнических установок, испытания их, определения параметров электрических цепей, учета расходуемой электрической энергии и т. д. производят различные электрические измерения.
В технике связи, как и в технике сильных токов, электрические измерения имеют важное значение. Приборы, с помощью которых измеряются различные электрические величины: ток, напряжение, сопротивление, мощность и т. д.
, — называются электрическими измерительными приборами.
Щитовой амперметр:
Существуют большое количество различных электроизмерительных приборов.
Наиболее часто при производстве электрических измерений используются: амперметры, вольтметры, гальванометры, ваттметры, электросчетчики, фазометры, фазоуказатели, синхроноскопы, частотомеры, омметры, мегомметры, измерители сопротивления заземления, измерители емкости и индуктивности, осциллографы, измерительные мосты, комбинированные приборы и измерительные комплекты.
Осциллограф:
Электроизмерительный комплект К540 (в его состав входит вольтметр, амперметр и ваттметр):
Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия
По принципу действия электроизмерительные приборы подразделяются на следующие основные типы:
1. Приборы магнитоэлектрической системы, основанные на принципе взаимодействия катушки с током и внешнего магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом.
2. Приборы электродинамической системы, основанные на принципе электродинамического взаимодействия двух катушек с токами, из которых одна неподвижна, а другая подвижна.
3. Приборы электромагнитной системы, в которых используется принцип взаимодействия магнитного поля неподвижной катушки с током и подвижной железной пластинки, нaмагниченной этим полем.
4. Тепловые измерительные приборы, использующие тепловое действие электрического тока. Нагретая током проволока удлиняется, провисает, и вследствие этого подвижная часть прибора получает возможность повернуться под действием пружины, выбирающей образовавшуюся слабину проволоки.
5. Приборы индукционной системы, основанные нa принципе взаимодействия вращающегося магнитного поля с токами, индуктированными этим полем в подвижном металлическом цилиндре.
6. Приборы электростатической системы, основанные на принципе взаимодействия подвижных и неподвижных металлических пластин, заряженных разноименными электрическими зарядами.
7. Приборы термоэлектрической системы, представляющие собой совокупность термопары с каким-либо чувствительным прибором, например магнитоэлектрической системы. Измеряемый ток, проходя через термопару, способствует возникновению термотока, воздействующего на магнитоэлектрический прибор.
8. Приборы вибрационной системы, основанные нa принципе механического резонанса вибрирующих тел. При заданной частоте тока наиболее интенсивно вибрирует тот из якорьков электромагнита, период собственных колебаний которого совпадает с периодом навязанных колебаний.
9. Электронные измерительные приборы — приборы, измерительные цепи которых содержат электронные элементы. Они используется для измерений практически всех электрических величин, а также неэлектрических величин, предварительно преобразованных в электрические.
По типу отсчетного устройства различают аналоговые и цифровые приборы.
В аналоговых приборах измеряемая или пропорциональная ей величина непосредственно воздействует на положение подвижной части, на которой расположено отсчетное устройство.
В цифровых приборах подвижная часть отсутствует, а измеряемая или пропорциональная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, регистрируемый цифровым индикатором.
Индукционный счетчик электроэнергии:
Отклонение подвижной части у большинства электроизмерительных механизмов зависит от значений токов в их катушках.
Но в тех случаях, когда механизм должен служить для измерения величины, не являющейся прямой функцией тока (сопротивления, индуктивности, емкости, сдвига фаз, частоты и т. д.
), необходимо сделать результирующий вращающий момент зависящим от измеряемой величины и не зависящим от напряжения источника питания.
Для таких измерений применяют механизм, отклонение подвижной части которого определяется только отношением токов в двух его катушках и не зависит от их значений.
Приборы, построенные по этому общему принципу, называются логометрами.
Возможно построение логометрического механизма любой электроизмерительной системы с характерной особенностью — отсутствием механического противодействующего момента, создаваемого закручиванием пружин или растяжек.
Условные обозначения на вольтметре:
На рисунках ниже приведены условные обозначения электроизмерительных приборов по принципу их действия.
Обозначение принципа действия прибора
Обозначения рода тока
Обозначения класса точности, положения прибора, прочности изоляции, влияющих величин
Классификация электроизмерительных приборов по роду измеримой величины
Электроизмерительные приборы классифицируются и по роду измеряемой ими величины, так как приборы одного и того же принципа действия, но предназначенные для измерения разных величин могут значительно отличаться друг от друга по своей конструкции, не говоря уже о шкале прибора.
В таблице 1 приведен перечень условных обозначений наиболее употребительных электроизмерительных приборов.
Таблица 1. Примеры обозначения единиц измерения, их кратных и дольных значений
| Наименование | Обозначение | Наименование | Обозначение |
| Килоампер | kA | Коэффициент мощности | cos φ |
| Ампер | A | Коэффициент реактивной мощности | sin φ |
| Миллиампер | mA | Тераом | TΩ |
| Микроампер | μA | Мегаом | MΩ |
| Киловольт | kV | Килоом | kΩ |
| Вольт | V | Ом | Ω |
| Милливольт | mV | Миллиом | mΩ |
| Мегаватт | MW | Микром | μΩ |
| Киловатт | kW | Милливебер | mWb |
| Ватт | W | Микрофарада | mF |
| Мегавар | MVAR | Пикофарада | pF |
| Киловар | kVAR | Генри | H |
| Вар | VAR | Миллигенри | mH |
| Мегагерц | MHz | Микрогенри | μH |
| Килогерц | kHz | Градус стоградусной температурной шкалы | oC |
| Герц | Hz | ||
| Градусы угла сдвига фаз | φo |
Классификация электроизмерительных приборов по степени точности
Абсолютной погрешностью прибора называют разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины.
Например, абсолютная погрешность амперметра равна
δ = I — Iэ,
где δ (читать «дельта») — абсолютная погрешность в ампеpax, I — показание прибора в амперах, Iэ — истинное значение измеряемого тока в амперах.
Если I >Iэ, то абсолютная погрешность прибора положительна, а при I < Iэ, она отрицательна.
Поправкой прибора называют величину, которую надо прибавить к показаниям прибора, чтобы получить истинное значение измеряемой величины.
Iэ = I — δ = I + (-δ)
Следовательно, поправка прибора — величина равная абсолютной погрешности прибора, но противоположная ей по знаку. Например, если амперметр показал 1 = 5 А, а абсолютная погрешность прибора равна δ=0,1 а, то истинное значение измеряемой величины равно I = 5+ (—0,1) = 4,9 а.
Приведенной погрешностью прибора называется отношение абсолютной погрешности к наибольшему возможному отклонению показателя прибора (номинальному показанию прибора).
Например, для амперметра
β = (δ/In) · 100% = ((I — Iэ)/In) · 100%
где β — приведенная погрешность в процентах, In — номинальное показание прибора.
Точность прибора характеризуется величиной его максимальной приведенной погрешности. Согласно ГОСТ 8.401-80 приборы по степени их точности разделяются на 9 классов: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 и 4,0. Если, например, данный прибор имеет класс точности 1,5, то это значит, что его максимальная приведенная погрешность равна 1,5%.
Электроизмерительные приборы, имеющие классы точности 0,02, 0,05, 0,1 и 0,2, как наиболее точные, применяются там, где требуется весьма большая точность измерения. Если прибор имеет приведенную погрешность выше 4%, то он считается внеклассным.
Прибор для измерения угла сдвига фаз с классом точности 2,5:
Чувствительность и постоянная измерительного прибора
Чувствительностью прибора называют отношение углового или линейного перемещения указателя прибора, приходящееся на единицу измеряемой величины. Если шкала прибора равномерна, то чувствительность его по всей шкале одинакова.
Например, чувствительность амперметра, имеющего равномерную шкалу, определяется формулой
S = Δα/ΔI,
где S — чувствительность амперметра в делениях на ампер, ΔI — приращение тока в амперах или миллиамперах, Δα — приращение углового перемещения показателя прибора в градусах или миллиметрах.
Если шкала прибора неравномерна, то чувствительность прибора в различных областях шкалы различна, так как одному и тому же приращению (например, тока) будут соответствовать разные приращения углового или линейного перемещения показателя прибора.
Величина, обратная чувствительности прибора, называется постоянной прибора. Следовательно, постоянная прибора — это цена деления прибора, или, иначе, величина, на которую должен быть помножен отсчет по шкале в делениях, чтобы получить измеряемую величину.
Например, если постоянная прибора равна 10 мА/дел (десять миллиампер на деление), то при отклонении его указателя на α = 10 делений измеряемая величина тока равна I = 10 · 10 = 100 мА.
Ваттметр:
Схема подключения ваттметра и обозначения на приборе (ферродинамический прибор для измерения мощности постоянного и переменного тока с горизонтальным положением шкалы, измерительная цепь изолированна от корпуса и испытана напряжения 2 кВ, класс точности — 0,5):
Калибровка измерительных приборов — определение погрешностей или поправок для совокупности значений шкалы прибора путем сравнения в различных сочетаниях отдельных значений шкалы друг с другом. За основу сравнения берется одно из значений шкалы. Калибровка широко применяется в практике точной метрологической работы.
Простейший способ калибровкой — сравнение каждого размера с номинально равным ему (принимаемым за достаточно верный) размером.
Это понятие не следует смешивать (как это часто делают) с градуированием (градуировкой) измерительных приборов, представляющим собой метрологическую операцию, при помощи которой делениям шкалы измерительного прибора придаются значения, выраженные в установленных единицах измерения.
Мощность потерь энергии в приборах
Электроизмерительные приборы потребляют при работе энергию, которая в них преобразуется обычно в тепловую энергию. Мощность потерь зависит от режима в цепи, а также от системы и конструкции прибора.
Если измеряемая мощность относительно мала, а следовательно, относительно малы ток или напряжение в цепи, то мощность потерь энергии в самих приборах может заметно влиять на режим исследуемой цепи и показания приборов могут иметь довольно большую погрешность. При точных измерениях в цепях, где развиваемые мощности сравнительно малы, необходимо знать мощность потерь энергии в приборах.
В табл. 2 приведены средние величины мощности потерь энергии в различных системах электроизмерительных приборов.
| Система прибора | Вольтметры на 100 В, Вт | Амперметры на 5А, Вт |
| Магнитоэлектрическая | 0,1 — 1,0 | 0,2 — 0,4 |
| Электромагнитная | 2,0 — 5,0 | 2,0 — 8,0 |
| Индукционная | 2,0 — 5,0 | 1,0 — 4,0 |
| Электродинамическая | 3,0 — 6,0 | 3,5 — 10 |
| Тепловая | 8,0 — 20,0 | 2,0 — 3,0 |
Классы точности образцовых и рабочих приборов — Мастерок
Во время лабораторных измерений требуется знать точность измерительных средств, которые в свою очередь обладают определенными характеристиками и различаются по устройству.
Каждое из средств измерения (СИ) имеют определенные неточности, которые делится на основные и дополнительные. Зачастую возникают ситуации, когда нет возможности или просто не требуется производить подробный расчет.
Каждому средству измерения присвоен определенный класс точности, зная который, можно выяснить его диапазон отклонений.
Вовремя выяснить ошибки измерительного средства помогут нормированные величины погрешностей. Под этим определением стоит понимать предельные, для измерительного средства показатели.
Они могут быть разными по величине и зависеть от разных условий, но пренебрегать ими не стоит ни в коем случае, ведь это может привести к серьезной ошибке в дальнейшем. Нормированные значения должны быть меньше чем покажет прибор.
Границы допустимых величин ошибок и необходимые коэффициенты вносятся в паспорт каждого замеряющего размеры устройства. Узнать подробные значения нормирования для любого прибора можно воспользовавшись соответствующим ГОСТом.
Класс точности измерительного прибора
Обобщающая характеристика, которая определяется пределами погрешностей (как основных, так и дополнительных), а также другими влияющими на точные замеры свойствами и показатели которых стандартизированы, называется класс точности измерительного аппарата. Класс точности средств измерений дает информацию о возможной ошибке, но одновременно с этим не является показателем точности данного СИ.
Средство измерения – это такое устройство, которое имеет нормированные метрологические характеристики и позволяет делать замеры определенных величин. По своему назначению они бывают примерные и рабочие. Первые используются для контроля вторых или примерных, имеющих меньший ранг квалификации. Рабочие используются в различных отраслях. К ним относятся измерительные:
- приборы;
- преобразователи;
- установки;
- системы;
- принадлежности;
- меры.
На каждом средстве для измерений имеется шкала, на которой указываются классы точности этих средств измерений. Они указываются в виде чисел и обозначают процент погрешности.
Для тех, кто не знает, как определить класс точности, следует знать, что они давно стандартизованы и есть определенный ряд значений. Например, на устройстве может быть одна из следующих цифр: 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001.
Если это число находится в круге, то это погрешность чувствительности. Обычно ее указывают для масштабных преобразователей, таких как:
- делители напряжения;
- трансформаторы тока и напряжения;
- шунты.
Обозначение класса точности
Обязательно указывается граница диапазона работы этого прибора, в пределах которой значение класса точности будет верно.
Те измерительные устройства, которые имеют рядом со шкалой цифры: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5, именуются как прецизионные. Сфера их применения – это точные и особо точные замеры в лабораторных условиях. Приборы с маркировкой 1,0; 1,5; 2,5 или 4,0 называются технические и исходя из названия применяются в технических устройствах, станках, установках.
Возможен вариант, что на шкале такого аппарата не будет маркировки. В такой ситуации погрешность приведенную принято считать более 4%.
Если значение класса точности устройства не подчеркнуто снизу прямой линией, то это говорит о том, что такой прибор нормируется приведенной погрешностью нуля.
Грузопоршневой манометр, класс точности 0,05
Если шкала отображает положительные и отрицательные величины и отметка нуля находится посередине такой шкалы, то не стоит думать, что погрешность во всем диапазоне будет неизменной. Она будет меняться в зависимости от величины, которую измеряет устройство.
Если замеряющий агрегат имеет шкалу, на которой деления отображены неравномерно, то класс точности для такого устройства указывают в долях от длины шкалы.
Читать также: Оборотный плуг для мотоблока своими руками чертежи
Возможны варианты измерительных аппаратов со значениями шкалы в виде дробей. Числитель такой дроби укажет величину в конце шкалы, а число в знаменателе при нуле.
Нормирование
Классы точности средств измерений сообщают нам информацию о точности таких средств, но одновременно с этим он не показывает точность измерения, выполненного с помощью этого измерительного устройства. Для того, чтобы выявить заблаговременно ошибку показаний прибора, которую он укажет при измерении люди нормируют погрешности. Для этого пользуются уже известными нормированными значениями.й
Нормирование осуществляется по:
Формулы расчета абсолютной погрешности по ГОСТ 8.401
Каждый прибор из конкретной группы приспособлений для замера размеров имеет определенное значение неточностей.
Оно может незначительно отличаться от установленного нормированного показателя, но не превышать общие показатели.
Каждый такой агрегат имеет паспорт, в который записываются минимальные и максимальные величины ошибок, а также коэффициенты, оказывающие влияние в определенных ситуациях.
Все способы нормирования СИ и обозначения их классов точности устанавливаются в соответствующих ГОСТах.
Виды маркирования
Классы точности абсолютно всех измерительных приборов подлежат маркировке на шкале этих самых приборов в виде числа. Используются арабские цифры, которые обозначают процент нормированной погрешности. Обозначение класса точности в круге, например число 1,0, говорит о том, что ошибочность показаний стрелки аппарата будет равна 1%.
- Если в обозначении используется кроме цифры еще и галочка, то это значит, что длина шкалы применяется в роли нормирующего значения.
- Латинские буквы для обозначения применяются если он определяется пределами абсолютной погрешности.
Существуют аппараты, на шкалах которых нет информации о классе точности. В таких случаях абсолютную следует приравнивать к одной второй наименьшего деления.
Пределы
Как уже говорилось раньше, измерительный прибор, благодаря нормированию уже содержит случайную и систематические ошибки. Но стоит помнить, что они зависят от метода измерения, условий и других факторов.
Чтобы значение величины, подлежащей замеру, было на 99% точным, средство измерения должно иметь минимальную неточность. Относительная должна быть примерно на треть или четверть меньше погрешности измерений.
Базовый способ определения погрешности
При установке класса точности в первую очередь нормированию подлежат пределы допустимой основной погрешности, а пределы допускаемой дополнительной погрешности имеют кратное значение от основной. Их пределы выражают в форме абсолютной, относительной и приведенной.
Приведенная погрешность средства измерения – это относительная, выраженная отношением предельно-допустимой абсолютной погрешности к нормирующему показателю. Абсолютная может быть выражена в виде числа или двучлена.
Если класс точности СИ будет определяться через абсолютную, то его обозначают римскими цифрами или буквами латиницы. Чем ближе буква будет к началу алфавита, тем меньше допускаемая абсолютная погрешность такого аппарата.
Класс точности 2,5
Благодаря относительной погрешности можно назначить класс точности двумя способами. В первом случае на шкале будет изображена арабская цифра в кружке, во втором случае дробью, числитель и знаменатель которой сообщают диапазон неточностей.
Основная погрешность может быть только в идеальных лабораторных условиях. В жизни приходится умножать данные на ряд специальных коэффициентов.
Дополнительная случается в результате изменений величин, которые каким-либо образом влияют на измерения (например температура или влажность). Выход за установленные пределы можно выявить, если сложить все дополнительные погрешности.
Случайные ошибки имеют непредсказуемые значения в результате того, что факторы, оказывающие на них влияние постоянно меняются во времени. Для их учета пользуются теорией вероятности из высшей математики и ведут записи происходивших раньше случаев.
Читать также: Ремонт пластмассовых изделий своими руками
- Пример расчета погрешности
- Статистическая измерительного средства учитывается при измерении какой-либо константы или же редко подверженной изменениям величины.
- Динамическая учитывается при замерах величин, которые часто меняют свои значения за небольшой отрезок времени.
Классы точности болтов
Болты и другие крепежные изделия изготавливают нескольких классов:
Каждый из них имеет свои допуски измеряемой величины, отличные от остальных и применяется в различных сферах.
Крепеж С используют в отверстиях с диаметром немногим больше диаметра болта (до 3мм). Болты без труда устанавливаются, не отнимая много времени на работу. Из минусов стоит отметить то, что при физическом воздействии на такой крепеж, болтовое соединение может сместиться на несколько миллиметров.
Крепеж В подразумевает использование болтов, диаметр которых меньше отверстия в пределах 1-1,5 мм. Это позволяет конструкции меньше подвергаться смещениям и деформациям, но повышаются требования к изготовлению отверстий в креплениях.
Гайки шестигранные класса точности В
Крепеж А создается по проекту. Диаметр болта такого типа, меньше диаметра отверстия максимум на 0,3 мм и имеет допуск только со знаком минус. Это делает крепеж неподвижным, не позволяет происходить смещению узлов. Изготовление болтов А-класса стоит дороже и не всегда используется в производстве.
Класс точности присутствует в описании всех измерительных приборов и является одной из самых важных характеристик. Чем выше его значение, тем более дорогостоящий будет прибор, но в то же время он сможет предоставить более точную информацию.
Выбор стоить делать исходя из сложившейся ситуации и целей в которых будет использоваться такое средство.
Важно понимать, что в некоторых ситуациях экономически выгодно будет приобрести дорогостоящее сверхточное оборудование, чтобы в дальнейшем сберечь деньги.
Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?
- Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.
- В каких-то ситуациях достаточно просто определить значение, например, вольтаж батарейки, а в других необходимо выполнить многократное повторение измерений высокоточными приборами для получения максимально достоверного результата, так в чем отличие таких измерительных устройств, что означает класс точности, сколько их бывает, как его определить и многое другое читайте далее в нашей статье.
Что такое класс точности
Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».
Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.
Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.
Устаревание, несовершенство изготовления измерителей, внешние воздействия — это основной показатель отклонения погрешностей.
- Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.
- Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:
- ∆=±a или ∆=(a+bx)
- x – число делений, нормирующее значение величины
- a, b – положительные числа, не зависящие от х
- Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже
Какие классы точности бывают, как обозначаются
Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже
Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.
Приборы, способные выполнять множество различных замеров, могут быть одновременно более двух классов.
Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра ② означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.
- 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
- 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
- 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков
Каким ГОСТом регламентируется точность приборов?
ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений» общие требования. Нормативным документом устанавливаются общие положения классификации точностей измерительных приборов.
Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета
Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.
Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12
- Находим относительную погрешность:
- Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%
- (вывод: класс точности – 2,5).
- Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:
- Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12
- Предел абсолютной допустимой погрешности:
- Относительная погрешность одного деления:
Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.
Поверка приборов, для чего она нужна
Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.
- Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.
- Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.
- Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.
- Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.
Видео на тему относительная погрешность прибора
Заключение
Класс точности является важным показателем для каждого прибора, при выборе всегда обращайте внимание на него. Если вам нужен, например, электрический счетчик, важно чтобы он измерял потребление энергии с максимальной точностью, благодаря этому за весь период эксплуатации, вы сможете сэкономить приличную сумму средств.
Но, а если вам необходимо просто периодически проверять напряжение в розетке, для этого не стоит переплачивать за дорогостоящую покупку.
Классификация контрольно-измерительных приборов
Контрольно-измерительные приборы, или КИП, предназначены для приема информации во время измерения параметров среды. Полученные данные используются в дальнейшем оператором или АСУ для анализа состояния и динамики изменений характеристик объекта измерений. Самым простым и древним примером контрольно-измерительного прибора можно считать поплавок для удочки. Он представляет собой индикатор уровня, поднимаясь или опускаясь в воде. Колокольчик на леске служит сигнализатором, сообщающим о том, что на крючок попалась рыба. В настоящее время производится огромное разнообразие контрольно-измерительных приборов, предназначенных для использования в самых разных сферах. В российском сегменте этой отрасли выпуском КИПов занимаются компании ОВЕН, Festo, Danfoss и другие. Несмотря на различия сфер применения, характерные особенности и ценовой диапазон, все контрольно-измерительные приборы имеют общие конструктивные части:
- Первичный преобразователь (ПП). Это устройство служит для преобразования входного сигнала для дальнейшей работы с ним.
- Чувствительный элемент (ЧУ) – реагирует на отклонение величины измеряемого параметра и передает значение этого отклонения в виде сигнала определенной формы на ПП.
- Датчик – представляет собой первичный преобразователь, который реагирует на изменения чувствительного элемента и выдает эту реакцию в виде электрического сигнала.
- Вторичный преобразователь (ВП) – принимает сигнал от первичного преобразователя и выдает его оператору в заданном им виде. Может быть произведена фильтрация сигнала, его усиление, масштабирование и другие операции, призванные облегчить восприятие информации оператором.
Классификацию контрольно-измерительных приборов можно произвести по нескольким характеристикам.
По назначению:
- Рабочие, применяемые для практических измерений
- Образцовые, предназначенные для проверки и градуировки рабочих приборов
- Контрольные, при помощи которых проверяют рабочие приборы по месту
По способу функционирования:
- Показывающие, в которых значение измеряемого параметра отображается прямо на приборе
- Самопишущие, оснащенные функцией записи измеряемых величин
- Сигнализирующие, способные сигнализировать об отклонении измеряемого параметра
- Регулирующие, обладающие возможностью автоматического поддержания уровня измеряемой величины
По виду измеряемой величины:
- Измерение давления или разряжения (Р)
- Измерение концентрации жидкости или газа (Q)
- Контроль температуры (Т)
- Измерение уровня (L)
- Измерение количества вещества – расходомеры (G)
- Определение положения либо механического контакта с веществом (S)
По исполнению:
- Бытовые. Такие приборы пригодны для использования в домашних целях, быту
- Общепромышленные. Используются в сфере ЖКХ и промышленности. Больше половины всех КИП относятся к этому типу
- Специальные. Предназначены для работы в опасных или агрессивных условиях
- Морские
По типу выходного сигнала:
- Аналоговые. На выход таких приборов поступает физическая величина в виде сопротивления, напряжения или тока
- Дискретные. Выходной сигнал имеет релейную форму 1/0
- Интерфейсные. Протокол Modbus, HART, либо специально разработанный производителем
По типу подключения:
- Двухпроводная схема
- Трехпроводная схема. 2 провода питания и один сигнальный
- Четырехпроводная. Разнесенные питание и выход
- Подключение через клеммы
- Подключение через разъем
- Контакт при помощи пайки
По метрологическим характеристикам – классу точности, величинам основной и дополнительной погрешностей:
- Приборы высокой точности – 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,06
- Приборы средней точности – 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,6
- Приборы низкой точности – 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6
Питание КИП чаще всего осуществляется низким напряжением 24 В. Такое напряжение безопасно для человека и для самого КИП, кроме того, такой стандарт питания в большинстве случаев используют PLC. Типы контрольно-измерительных приборов различаются исполнением под конкретную задачу.
Датчики температуры
Датчик представляет собой измерительный элемент, который преобразует измеряемую величину в сигнал для дальнейшей работы с ним оператора или системы. Датчик, или сенсор, измеряет какое-либо свойство среды и передает результат в виде электрического сигнала.
Датчики температуры применяются в системах управления и диспетчеризации для определения температуры среды. Особенностью функционирования датчика температуры является его физический контакт с измеряемой средой. Классификация датчиков температуры производится по нескольким параметрам.
По типу первичного преобразователя:
- Термосопротивление – при изменении температуры меняется электрическое сопротивление ПП
- Термопара. Изготавливается из особого сплава, меняющего разность потенциалов при изменении температуры
- Полупроводниковый. Принцип работы датчиков основан на изменении характеристик p-n перехода под воздействием температуры
- Акустический
- Тепловизор
- Пьезоэлектрический
По способу монтажа:
- Наружные – настенный датчик температуры в комнате
- Погружные – чувствительный элемент затоплен
- Накладные – используются, когда невозможно установить прибор с непосредственным контактом со средой
Также датчики температуры могут различаться длиной погружной части, вариантом исполнения IP, типом резьбы, диаметром, типом сальниковых вводов. Датчик температуры подбирается под конкретные условия, стандартное исполнение устройства зачастую не предусмотрено.
Датчики давления
Автоматизация технологических процессов подразумевает контроль многих величин и показателей. Один из них – давление. Его контроль необходим для поддержания заданных величин в АСУ ТП и для обеспечения безопасности.
Датчики давления широко востребованы и применяются в энергетике, коммунальном хозяйстве, нефте- и пищевой промышленности, в газовых отраслях. Такой тип датчиков не имеет прямого контакта со средой, отделение от которой осуществляется мембраной.
Физические параметры датчика давления зависят от давления измеряемой среды и изменяются вместе с ним. Существует несколько типов давления:
- Абсолютное, отсчитываемое от абсолютного нуля
- Атмосферное – давление в открытом сосуде или в водоеме
- Избыточное – разность между абсолютным и атмосферным
- Дифференциальное, то есть разность двух величин, измеряемых одним прибором
Классификация датчиков давления производится по:
- Исполнению – бытовые, общепромышленные, специальные
- Типу выходного сигнала – ток, напряжение или протокол
- Способу подключения к измеряемой среде – фланец, штуцер
- Климатическому исполнению
- Наличию индикации
Подбирая датчик давления для системы автоматического регулирования, важно учитывать класс точности прибора. Высокая точность необходима для специальных задач. Ввиду специфики условий эксплуатации на предприятиях часто используют КИП во взрывозащищенном исполнении. По типу взрывозащиты бывают следующие варианты исполнения:
- d – взрывонепроницаемая оболочка
- e – повышенная безопасность
- ia, ib – искробезопасная электрическая цепь
- h – герметическая изоляция
- m – герметизация
- o – отсутствие искрообразования
- p – метод повышенного давления
- q – заполнение порошком
- s – спецзащита
Типы унифицированных сигналов
В крупных системах автоматизации может использоваться большое количество КИПов, что требует использования единых стандартов выходного сигнала для облегчения работы в системе. Принятые в промышленности стандарты унифицируют все КИП по типу выходных сигналов:
- Аналоговые. Такие КИП производят непрерывное измерение параметров среды и непрерывно передают информацию в виде электрических сигналов
- Дискретные. Могут быть в виде реле или бесконтактных приборов-сигнализаторов. Работают по принципу 1/0
- Интерфейсные. Оснащены унифицированным протоколом передачи данных
Аналоговый сигнал может быть в виде тока – 4…20 мА, или напряжения – 0…10 В.
Дискретный сигнал может классифицироваться по напряжению – постоянное или переменное, и по силе тока, который прибор способен пропустить через себя.
При подборе КИП нужно четко знать, какие задачи и в каких условиях он будет выполнять. Это поможет выбрать наиболее удачную конфигурацию, что положительно отразится на контроле функционировании системы в целом.
Приобрести контрольно-измерительные приборы вы можете в интернет-магазине «Промышленная Автоматизация». Инженеры отдела продаж помогут вам сделать правильный выбор и проконсультируют по вопросам эксплуатации оборудования и ухода за ним.
Загрузка...
