Как найти диапазон шкалы

Описание параметра «Диапазон измерений»

По шкале прибора можно определить диапазон показаний и диапазон измерений используемого прибора.

Диапазон показаний прибора — это область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы [на рисунке в примере это 0 — 20 А].

Диапазон измерений прибора — это область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности прибора  [на рисунке в примере это 2 — 10 А].

При равномерной шкале диапазон измерений и диапазон показаний прибора обычно совпадают.

При неравномерной шкале диапазон измерений всегда меньше диапазона показаний  —  эти диапазоны не совпадают. Поэтому на шкале такого прибора выделяют диапазон измерений и ставят точку на шкале в начале диапазона измерений (●) и конце диапазона (●), если он не совпадает с конечным значением шкалы.

Наименьшее значение диапазона измерений называют  — нижний предел измерений  [в примере 2 A].

Наибольшее значение диапазона измерений называют — верхний предел измерений [в примере 10 A], а иногда просто — предел измерений.

Известное изречение гласит «все познается в сравнении».

Сравнение — познавательная операция, заключающаяся в нахождении сходства и различия между предметами, явлениями, событиями и лежащая в основе суждений о сходстве или различии объектов. (Под объектами здесь и далее подразумеваются материальные тела, вещества, процессы, явления, события и т.п., их свойства и состояния.)
Сравнение — один из главных способов познания окружающего мира. При сравнении устанавливают закономерности, присущие объектам, системам объектов и их характеристикам. Если один объект или его характеристика используются как основа для определения других объектов или характеристик, то его/еѐ рассматривают как меру сравнения (меру). А процедуру сравнения с мерой (определения мерой – Ожегов С.И. Словарь русского языка,1985 г.) называют измерением. При сравнении меры могут быть представлены в виде образцов продукции, описаний или изображений животных и растений, образцов состава или свойств веществ, графиков, формул, мер длины и т.д.

Для идентификации объектов и их характеристик во множестве их проявлений требуется большое количество и разнообразие мер. С учетом особенностей измеряемых объектов и задач измерений меры группируют и используют для построения шкал измерений.

Шкала измерений – упорядоченное множество проявлений количественных или качественных характеристик объектов, а также самих объектов. Указанное множество может быть образовано из наименований и обозначений (в том числе в цифровой форме) объектов и их характеристик, а также из значений и числовых значений (для количественных характеристик).

Согласно РМГ 83-2007 [7] «шкала измерений – отображение множества различных проявлений количественного или качественного свойства на принятое по соглашению упорядоченное множество чисел или другую систему логически связанных знаков (обозначений)». «Измерение – сравнение конкретного проявления измеряемого свойства (величины) со шкалой измерений этого свойства (величины) в целях получения результата измерений (оценки свойства или значения величины)».

На шкалах измерений меры могут присутствовать непосредственно — в вещественной форме или опосредствованно в виде меток (наименований, обозначений, графических символов, чисел и т.п.), в соответствие которым поставлены конкретные вещественные меры или их описания. Меткам устанавливают определенные позиции на шкале. Промежуточные позиции (отметки) шкалы могут быть получены путем разбиения еѐ на интервалы на основе выбранного принципа построения шкалы. В этом случае позиции, которым соответствуют меры, выступают в качестве опорных (реперных) точек.

Под качественной характеристикой в определении шкалы измерений и далее понимается описание объектов, их свойств и состояний, в словесной форме, в том числе с использованием наименований и обозначений.
Количественная характеристика – характеристика, которая может быть представлена числовым значением, равным отношению количественного содержания этой характеристики к еѐ базовой реализации, называемой единицей измерения.

В теории измерений различают пять основных типов шкал: наименований, порядка, разностей (интервалов), отношений и абсолютные. (Тип шкалы — набор признаков, классифицирующий данную шкалу измерений).

Шкала наименований – шкала, состоящая из множества наименований (обозначений) объектов или проявлений их характеристик, в соответствии которым поставлено описание объекта (конкретная реализация объекта, его графическое изображение, математическая формула, график и т.п.) или проявлений его характеристик.

Наименование (обозначение) в этом случае рассматривают как обобщенную характеристику объекта или его свойств и состояний. С помощью шкалы наименований устанавливают эквивалентность (равноценность) измеряемого объекта или его характеристик и описания, поставленному в соответствие тому или иному наименованию (обозначению). Это позволяет отнести объект к какой-либо группе или выделить его, путем присвоения индивидуального наименования (обозначения), после чего наименования (обозначения) применяются как идентификаторы объектов (характеристик объектов). При построении шкал наименований могут использоваться числа, но лишь как метки объектов. Примерами таких шкал являются: атласы цветов (до 1000 наименований), запахов (сырой, затхлый, кислый и т.д.), вкуса (чистый, полный, гармоничный и т.д.); множество номеров телефонов, автомашин, паспортов; разделение людей по полу, расе, национальности; классификаторы промышленной продукции, специальностей высшего образования; терминологические справочники и т.п.

Числа, знаки, обозначения, наименования, составляющие шкалу наименований, разрешается менять местами. Для результатов измерений, полученных с использованием этой шкалы, нет отношений типа «больше — меньше», не применимы понятия единица измерения, нуль, размерность. С ними могут проводиться только некоторые математические операции. Например, числа нельзя складывать и вычитать, но можно подсчитывать, сколько раз (как часто) встречается то или иное число.

Шкала порядка – шкала наименований (обозначений) объектов или проявлений их характеристик, расположенных в порядке возрастания или убывания по уровню проявления или значимости. Процедура расположения по порядку возрастания или убывания называется ранжированием (выстраиванием по рангу). Фиксированные точки на шкале порядка называют опорными или реперными. Отсюда происходит другое название шкал порядка — реперные шкалы. У реперных шкал может присутствовать нулевая отметка. Однако единица измерения для них отсутствует. Часто отметки шкал порядка и, соответственно, результаты измерений – это числовые метки (баллы, степени, уровни).
Недостаток реперных шкал — неопределѐнность интервалов между реперными точками.
Примеры шкал порядка: пятибалльная система оценок знаний учащихся, оценка уровня мастерства спортсменов на соревнованиях, шкала ветров по Бофорту («штиль», «слабый ветер», «умеренный ветер» и т.д.), шкала силы землетрясений. В минералогии используется шкала Мооса, по которому минералы классифицируются согласно критерию твердости. А именно: тальк имеет балл 1, гипс — 2, кальций — 3, флюорит — 4, апатит — 5, ортоклаз — 6, кварц — 7, топаз — 8, корунд — 9, алмаз — 10. Минерал с большим номером является более твердым, чем минерал с меньшим номером, при нажатии царапает его. Здесь же следует упомянуть шкалы твердости Бринеля, Виккерса, Роквелла. Номера домов также измерены в порядковой шкале — они показывают, в каком порядке стоят дома вдоль улицы. Номера томов в собрании сочинений писателя или номера дел в архиве предприятия обычно связаны с хронологическим порядком их создания.

Порядковые шкалы используют при оценке качества продукции и услуг в квалиметрии (буквальный перевод: измерение качества). Так единица продукции оценивается как годная или не годная. При более тщательном анализе используется шкала с тремя градациями: есть значительные дефекты — присутствуют только незначительные дефекты — нет дефектов. Иногда применяют четыре градации: имеются критические дефекты (делающие невозможным использование) — есть значительные дефекты — присутствуют только незначительные дефекты — нет дефектов. Аналогичный смысл имеет сортность продукции — высший сорт, первый сорт, второй сорт,…

Оценки экспертов часто осуществляются с использованием шкал порядка. Типичным примером являются задачи ранжирования и классификации промышленных объектов, подлежащих экологическому страхованию.
В отличие от шкалы наименований шкала порядка позволяет не только установить факт равенства или неравенства измеряемых объектов, но и определить характер неравенства в виде суждений: «больше — меньше», «лучше — хуже» и т.п. Однако нельзя утверждать, что землетрясение в 2 балла (лампа качнулась под потолком) ровно в 5 раз слабее, чем землетрясение в 10 баллов (полное разрушение всего на поверхности земли).
Шкалы наименований и порядка, для которых не определены единицы измерений, называют также условными шкалами или не метрическими шкалами.

Шкала разностей (интервалов) – шкала значений количественной характеристики, для которой существует условная (принятая по соглашению) единица измерения (масштаб) и условный нуль, устанавливаемый произвольно либо в соответствии с некоторыми традициями и договоренностью. Шкала интервалов — это шкала порядка, в которой числа не только упорядочены по рангам, но и разделены определенными интервалами. Это позволяет судить не только о том, что одна величина больше другой, но и на сколько больше. Для результатов измерений, полученных с использованием шкал интервалов, возможны такие математические действия, как сложение и вычитание, применимы процедуры определения математического ожидания, стандартного отклонения и др. Однако сказать во сколько раз одна величина больше другой невозможно, так как начало отсчета (нулевая точка) выбирается произвольно.
Примерами шкал интервалов являются шкалы времени и температуры (в градусах Цельсия или Фаренгейта). По шкале интервалов измеряют потенциальную энергию или координату точки, расположенной на прямой. В этих случаях на шкале нельзя отметить ни естественное начало отсчета, ни естественную единицу измерения. Исследователь должен сам задать точку отсчета и сам выбрать единицу измерения. Допустимыми преобразованиями в шкале интервалов являются линейные возрастающие преобразования, т.е. линейные функции. Температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта связаны именно такой зависимостью: 0С = 5/9 ( 0F — 32), где 0С — температура (в градусах) по шкале Цельсия, а 0F — температура по шкале Фаренгейта.

Шкала отношений – шкала значений количественной характеристики, для которой определена (по соглашению) единица измерения и существует естественный нуль, не зависящий от произвола наблюдателя (например, абсолютный нуль температурной шкалы). Шкалы отношений — это шкалы длин, термодинамической температуры, массы, силы света, уровня звука, жесткости воды и многих других количественных характеристик. Любое измерение по шкале отношений заключается в сравнении количественной характеристики с единицей измерения и выражении первой через вторую в кратном или дольном отношении.
Это наиболее совершенная и информативная шкала. Результаты измерений в ней можно вычитать, умножать и делить. В некоторых случаях возможна и операция суммирования. Допустимость тех или иных математических операций определяется природой количественной характеристики.

Абсолютная шкала – шкала числовых значений количественной характеристики. Отличительные признаки абсолютных шкал: наличие естественного нуля и отсутствие необходимости в единице измерений. С использованием абсолютных шкал измеряют коэффициенты усиления, ослабления, амплитудной модуляции, нелинейных искажений, отражения, коэффициент полезного действия и т. п. Результаты измерений в абсолютных шкалах при необходимости выражают в процентах, промилле, байтах, битах, децибелах.
Разновидностью абсолютных шкал являются дискретные (счетные) шкалы, в которых результат измерения выражается числом частиц, квантов, или других объектов, эквивалентных по проявлению измеряемого свойства. Например, шкалы для электрического заряда ядер атомов, числа квантов (в фотохимии), количества информации. Иногда за единицу измерений (со специальным названием) в таких шкалах принимают какое-то определенное число частиц (квантов), например один моль – число частиц, равное числу Авогадро.
Абсолютная шкала, диапазон значений которой находится в пределах от нуля до единицы (или некоторого предельного значения по спецификации шкалы) называют абсолютной ограниченной шкалой.

Шкалы разностей (интервалов), отношений и абсолютные классифицируют как метрические или физические шкалы. Эти шкалы допускают логарифмическое преобразование, часто применяемое на практике, что приводит к изменению типа шкал. Такие шкалы называют логарифмическими. Практическое распространение получили логарифмические шкалы на основе применения систем десятичных и натуральных логарифмов, а также логарифмов с основанием два.

Практически реализация шкал измерений достигается путем стандартизации как самих шкал и единиц измерений, так и, при необходимости, способов и условий (спецификаций) их однозначного воспроизведения.
Измерение с помощью шкал заключается в установлении соответствия объекта или его характеристики отметке на шкале измерений. После чего объекту измерений приписывают количественную или качественную определенность, соответствующую выявленной отметке шкалы.

Основные показатели шкал приборов.

Электромеханические
и электронные
аналоговые измерительные приборы

(АИП) и их шкалы
характеризуются рядом основных
показателей.

Деление
шкалы

это промежуток между двумя соседними
отмет­ками
шкалы.

Цена
деления шкалы
(постоянная
прибора) с
указывает
число единиц
измеряемой величины, приходящееся на
одно деление шкалы (рис. 1.4.2):

Рис. 1.4.2
Определение
цены деления шкалы

(1.4)

Где:
А1,
А2
соседние
оцифрованные деления;

п
— количество
делений между двумя цифрами

На примере (см.
рис. 1.3) цена деления шкалы составляет

В
неравномерной шкале цену деления находят
на участке шкалы (толь­ко
не в начале) между двумя соседними
оцифрованными делениями.

Чувствительность
s
прибора по
измеряемому параметру пока­зывает
число делений шкалы, приходящееся на
единицу измеряемой величины, т.е. является
величиной, обратной цене деления:



(1.5)

Чувствительность
многопредельного прибора определяют
на са­мом
малом пределе измерения.

Шаг
шкалы

это интервал
оцифрованных делений на шкале при­бора.
Например, если на шкале индикатора
нанесены оцифрованные деления
0—10—20—30—40—50, то шаг шкалы равен 10.

Рабочий
участок
шкалы
АИП — это участок, в пределах которого
погрешность
прибора не выходит за указанный класс
точности. Для шкалы
миллиамперметра, показанной на рис.
1.4.3, а, рабочим
участком является
участок от 10 до 50 мА (он же является
диапазоном измере­ния в однопредельном
приборе). Для шкалы вольтметра, показанной
на рис. 1.4.3 б,
рабочим
участком является участок от 3 до 10 В.

Рис.
1.4.3 Шкалы
аналоговых приборов с разными рабочими
частками: миллиамперметра (а), и
вольтметра (б)

На
ра­бочем
участке завод-изготовитель приборов
гарантирует заявленный класс точности
с первого оцифрованного деления шкалы
аналогового

Коэффициент
шкалы
Kш
для однопредельных
приборов
всегда
равен
единице
, а
в многопредельных приборах имеет свое
конкретное значение
на каждом пределе. Коэффициентом шкалы
называют от­ношение предельных
значений двух пределов измерений:
изначаль­ного,
на который градуирован прибор, и текущего,
включенного для конкретного
измерения. Например, в трёх предельном
миллиампер­метре
с пределами 5—20—100 мА шкала прибора
(рис. 1.4.4) градуи­рована
для одного предела — 5 мА. Для трех
пределов коэффициент шкалы
будет разным: 1—4—20 соответственно. В
результате при от­клонении
стрелки на показатель «3» (по шкале «5»)
прибор покажет: 3-12-60
мА.

Рис.
1.4.4 Шкала
трех предельного миллиамперметра
0…400 Гц

Номинальное
значение шкалы
Ан
определяется
по формуле



(1.6)

где
А mах
— верхний предел
шкалы;

А
min
— нижний предел шкалы.

В
приборах с односторонней шкалой (см.
рис. 1.4.2, а)
А
n
=
50 В.

В
приборах с двухсторонней шкалой (см.
рис. 1.4.2, е)
А
n
=
А mах
— А min
=
40 мА.

В
приборах с безнулевой шкалой (см. рис.
1.4.2,
ж) Аn
= А
mах
— А min
= 10 Гц.

Частотный
диапазон
прибора
необходимо знать для правильного его
использования и для получения наименьшей
погрешности изме­рения.
Частотный диапазон — это полоса частот,
в пределах которой погрешность
прибора, полученная при изменении
частоты сигнала, не
превышает допустимого предела. Различают
приборы для работы в цепях
постоянного тока, переменного тока и
универсальные (исполь­зуемые в цепях
постоянного и переменного тока).

Для
приборов, работающих в цепях постоянного
тока, частота равна нулю
;

для
приборов, работающих в цепях переменного
тока
, и
универ­сальных
приборов на
шкале индикатора и
обычно
указы­
вается
частотный диапазон.
Например,
для миллиамперметра, изобра­жение
шкалы которого было приведено ранее
(см. рис. 1.4.4), частотный диапазон
составляет 0…400 Гц.

Внутреннее
сопротивление прибора
(амперметра,
вольтметра) обычно
указывается в паспорте и на лицевой
панели (прямо или кос­венно). Для
амперметров характерно малое сопротивление
RА,
для вольтметров
— большое сопротивление RV.

Потребляемая
прибором мощность
определяется
по следующим

формулам:

для амперметра

а для вольтметров

РV
= U2 /
RV

Чем
потребляемая мощность меньше
,
тем точнее
измерение
.
Потребляемый
вольтметром ток
выражается
формулой

падение
напряжения
на
амперметре формулой

UA
=
IURA. (1.10)

Рабочее
положение прибора
может
быть разным:

  • горизонтальным
    (на шкале обозначается символами «П»
    или

    «—>>>);

  • вертикальным
    (на шкале обозначается символами «

    .» или «Т»);


  • наклонным
    (на шкале обозначается символом «
    » с указанием

    угла
    наклона).

Если
допускается любое рабочее положение,
то обозначение отсут­ствуют.

Род
тока,
для
работы на котором предназначен
прибор,
обознача­ется
на шкале:

  • постоянный ток —
    символом «—»;

  • переменный
    ток— символом «~»;

  • трехфазный
    ток — символом «
    ».

На шкалу универсального
прибора наносится символ «—».

Предел
измерений параметра

это
наибольшее значение диапа­зона
измерений.

Диапазон
измерений параметра

это область
значений измеряемой величины,
для которой нормированы допускаемые
погрешности АИП

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Показатели и характеристики приборов



Основные характеристики средств измерения

Приборы для линейных и угловых измерений характеризуются следующими метрологическими показателями: ценой деления или дискретностью цифрового отсчета, диапазоном измерения по шкале, пределом измерения прибора, измерительным (контактным) усилием и погрешностью.
Для полной характеристики прибора необходимо еще знать интервал деления шкалы, передаточное отношение, предельно допустимую погрешность, повторяемость показаний, гистерезис и др.

Некоторые метрологические показатели и термины определены стандартами. Другие применяются фирмами и на производстве. В обоих случаях следует знать, что они означают.
Одним из основных конструктивных элементов приборов является отсчетное устройство со шкалой или цифровым дисплеем. С помощью шкалы или цифрового дисплея передается информация об измеряемой величине в форме наиболее доступной для пользователя, называемая показания прибора.

Шкала

Шкалой называется совокупность ряда отметок (штрихов) и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих значениям или отклонениям измеряемой величины.

круговая шкала измерительного прибора

На рисунке 1 показан пример выполнения круговой шкалы. Расстояние между серединами двух соседних отметок (штрихов) шкалы или между двумя штрихами называется интервалом деления (или ценой деления). Цена деления выражается единицей измерения, указанной на шкале.

Для большинства приборов интервал деления шкалы — постоянная величина на всей длине шкалы. Такие шкалы называются равномерными.
Неравномерные шкалы в приборах для линейных измерений в настоящее время не применяются.
Интервал деления шкалы выбирают от 0,9 до 2,5 мм. При таких интервалах делений обеспечивается наилучший результат глазомерной оценки долей деления при расположении стрелки указателя прибора между штрихами шкалы.

Значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы, называется ценой деления (с). Цена деления, как правило, не должна быть меньше погрешности показаний прибора.

По ГОСТ 5365-83 цена деления шкалы прибора должна быть кратной цифрам 1, 2 или 5.
Ширина штрихов шкал выбирается в пределах 0,1…0,2 мм.
Разность ширин штрихов в пределах одной шкалы не должна быть больше 0,05 мм.
Длина коротких штрихов принимается равной 2-2,5 интервала деления, а длинных – 3…3,5 интервала.
Ширина конца стрелки, располагающегося над штрихами шкалы, не должна быть больше ширины штрихов. Конец стрелки должен перекрывать 0,3…0,8 длины коротких штрихов шкалы.

В настоящее время созданы электронные приборы и инструменты с непосредственным цифровым отсчетом результатов измерений. У этих приборов шкала заменена многоразрядным цифровым дисплеем, на котором цифрами отображается результат измерения. В каждом разряде обычно цифры от 0 до 9.
Наименьшая разница в младшем разряде называется дискретностью показаний.
Высота цифр у ручных инструментов и приборов (например, штангенциркуля) составляет 7,5…9 мм. У выносных электронных блоков высота цифр составляет 12…15 мм и более.

Особенность цифрового отсчета по сравнению со штриховыми шкалами состоит в том, что ее дискретность (наименьшее показание) меньше погрешности показаний прибора. Это объясняется десятичным характером цифрового отсчета. Это качество цифрового отсчета повышает точность настройки приборов при калибровке и настройке на нуль при относительных измерениях.

Диапазон измерения

Значение измеряемой величины, соответствующее всей шкале прибора с нормированной погрешностью, называют диапазоном измерения по шкале прибора. Диапазон измерения по шкале не всегда совпадает с пределом измерения прибора.

Пределом измерения прибора называется наибольшая и наименьшая величины, которые могут быть измерены прибором.
Например, микрометр с пределом измерения 50…75 мм имеет диапазон измерения по штриховой шкале 25 мм.
Для индикаторов, измерительных головок и других приборов, предназначенных для относительных измерений на стойках со столиками, пределы измерения высот определяются высотой стойки, а диаметров — вылетом кронштейна, в котором крепится индикатор. В таких случаях обычно указывают отдельно предел измерения диаметров и высот.

Чувствительность прибора

Перемещение измерительного стержня механического прибора передается стрелке через увеличивающий передаточный механизм (рычажный, зубчатый). У индуктивных и инкрементных преобразователей отсутствует механическая передача — перемещение измерительного стержня преобразуется в электрический сигнал. В обоих случаях свойство прибора реагировать на изменения измеряемой величины называется чувствительностью или разрешением прибора.
Чувствительность прибора очень важная характеристика и оценивается наименьшим изменением значения измеряемой величины, способным вызвать малейшее заметное изменение показаний прибора, и называется порогом чувствительности или разрешающей способностью прибора.

Отношение линейного или углового перемещения стрелки (указателя) или изменение цифрового показания прибора к изменению размера, вызвавшему это перемещение, называется передаточным отношением прибора.
Для штриховых шкал передаточное отношение определяется отношением интервала деления a к цене деления c:

і = a/c.

Если стрелка прибора при точных измерениях останавливается между штрихами шкалы, то отсчет производится глазомерной оценкой дробной части деления, пройденного стрелкой.

Точностью отсчета называется точность, достигаемая при отсчете по шкале прибора. Точность отсчета зависит от качества штрихов шкалы, толщины стрелки (указателя), расстояния между шкалой и стрелкой, освещенности шкалы и квалификации контролера.
Наиболее благоприятная для точного отсчета ширина штрихов шкалы равна 0,1 интервала деления.
У цифровых шкал точность отсчета зависит от дискретности шкалы, то есть последнего разряда показаний и не имеет субъективной ошибки отсчета.

***



Параллакс

погрешности измерительных инструментов и приборов

Параллаксом называется кажущееся смещение указателя относительно штрихов шкалы (рис. 2) при наблюдении в направлении, не перпендикулярном плоскости шкалы. Это явление связано с особенностями строения органов зрения человека и может приводить к значительным погрешностям при считывании показаний с измерительного прибора или инструмента.
Погрешности отсчета, вызываемые параллаксом, особенно ощутимо проявляются у штангенциркулей и часто превосходят величину отсчета по нониусу.
Погрешность параллакса, согласно обозначениям, принятым на рис. 2, будет равна δ = h tg φ.

Для уменьшения погрешности от параллакса расстояние между отсчетным индексом и шкалой должно быть минимальным, а отсчет следует производить при наблюдении перпендикулярно плоскости шкалы.

Воспроизводимость или повторяемость

При многократном измерении одного размера вследствие несовершенства механизма прибора (наличия в нем зазоров, трения, и деформаций) повторные показания прибора могут не совпадать.
Наибольшая разность между показаниями прибора при многократном измерении одной и той же величины в одном направлении при неизменных внешних условиях называется вариацией показаний, воспроизводимостью или повторяемостью.

Воспроизводимость измерений может характеризоваться стандартным отклонением или средней квадратической погрешностью сравниваемых рядов измерений. Воспроизводимость несёт важную информацию для оценки погрешности измерения.
Воспроизводимость свидетельствует о правильности измерения только в том случае, если прибор не имеет систематической ошибки или если систематическая ошибка мала и ей можно пренебречь.

***

Погрешность показаний

Погрешность показаний прибора — это разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины.
На погрешность влияют многие факторы — совершенство конструкции и техническое состояние средства измерения, способ использования прибора, человеческий фактор (острота зрения, дрожание рук, степень мастерства и профессионализма и т. п.), а также такие факторы, как измерительное усилие, температура приборов и температура помещения, в котором производится измерение.

Измерительное усилие

Измерительным (контактным) усилием называется сила, создаваемая механизмом прибора и действующая на измеряемую поверхность в направлении линии измерения.
Измерительное усилие обычно создается пружинами, деформации и усилия которых изменяются в зависимости от перемещения измерительного стержня прибора.

Разность между наибольшим и наименьшим значениями измерительного усилия при однонаправленном изменении значений измеряемой величины называется колебанием (перепадом) измерительного усилия.

Величина измерительного усилия и его перепад оказывают большое влияние на результат измерения, так как вызывают деформации измерительной оснастки, контролируемой поверхности и других элементов, что приводит к возникновению дополнительной поверхности.
По этой причине всегда стремятся к уменьшению измерительного усилия и его перепада, но в ограниченных пределах, поскольку слишком малое измерительное усилие может привести к отрыву наконечника от контролируемой поверхности, т.е. к ненадежности измерения, особенно при динамических измерениях на больших скоростях.

Нормальное значение температуры

Для измерительных инструментов, приборов и деталей машин ГОСТ 9249-59 установлено нормальное значение температуры, равное 20 ˚С. Именно при этой температуре действительны все размеры, меры, метрологические характеристики измерительных приборов, результаты измерении и т.п.

***

Степень защиты измерительных приборов

Все измерительные средства особенно их преобразователи и механизмы защищают от попадания мелких твердых частиц, пыли и воды.
Степень защиты измерительных приборов определена и нормируется российским национальным стандартом ГОСТ 14254-96 и международным стандартом DIN EN 60 529.
Для обозначения степени защиты приборов применяются две цифры: первая цифра определяет защиту от попадания твердых частиц и пыли, вторая — от влаги.
Пример обозначения степени защиты — IP54.
Классификация приборов по степени защиты от твердых частиц и влаги приведена в таблице ниже.

Примечание: точками обозначены недостающие цифры в обозначении степени защиты от другого вредного фактора.

Защита от твердых частиц и пыли

 Частицы более 1,0 мм

IP4…

 Несильное запыление, осадок пыли

IP5…

 Сильное запыление, проникновение пыли

IP6…

Защита от влаги

 Распыленная вода, мелкие брызги

IP…3

 Большие брызги

IP…4

 Напор воды

IP…5

 Обильное обливание водой

IP…6

 Временное погружение в воду

IP…7

Пример обозначения степени защиты измерительного прибора и ее пояснение:
IP67 означает, что прибор способен сохранять заданную функциональность в следующих условиях: «Проникновение пыли» и «Временное погружение в воду»

***

Концевые меры длины



Проектолог

***
Активный участник форумов

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


приветствую, коллеги.

вопрос может быть покажется банальным, но, тем не менее: по каким критериям выбирается шкала приборов систем автоматизации? в каких тнпа или других документах это оговаривается?


Инженер-проектировщик (Новополоцк, Беларусь)

Imp

***
Куратор

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


ПРАВИЛА
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ
246. Шкала манометра выбирается исходя из условия, что при рабочем давлении стрелка манометра должна находиться во второй трети шкалы.

ГОСТ 2405-88 Манометры, вакууметры, мановакууметры, напоромеры тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия.
Приложение 2

ГОСТ 16920-93  ТЕРМОМЕТРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ. Общие технические требования и методы испытаний
Таблица 6.


? (Минск, Беларусь)

Проектолог

***
Активный участник форумов

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


ПРАВИЛА
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ
246. Шкала манометра выбирается исходя из условия, что при рабочем давлении стрелка манометра должна находиться во второй трети шкалы.

ГОСТ 2405-88 Манометры, вакууметры, мановакууметры, напоромеры тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия.
Приложение 2

ГОСТ 16920-93  ТЕРМОМЕТРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ. Общие технические требования и методы испытаний
Таблица 6.

да, интересные ссылки, но, на мой взгляд, не совсем в тему. согласитесь, Imp.


Инженер-проектировщик (Новополоцк, Беларусь)

Станислав Михалев

**
Активный участник форумов

oilforum.ru

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


Первое. Если просто трактовать шкалу прибора как шкалу на примере показывающего манометра, то тот же ГОСТ 2405-88, но в данном случае Приложение 5 «Циферблаты и шкалы приборов» таблица 13, 14 и т.д, т.е. количество (число) делений на шкале для разных диапазонов показаний зависит от применяемого прибора с РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫМ классом точности.
Где класс точности прибора может напрямую зависеть от применения прибора в той или иной системе измерений различных технологических установок или систем, эксплуатация которых регламентирована требованиями нормативных документов на данные установки или системы, в части метрологических требований к применяемым средствам измерения системы автоматизации.
И где, если смотреть далее РЭ на прибор, разработанные на основе тех же Общих технических условий, параметры контролируемой среды не должны превышать диапазон показаний-измерений (шкала) прибора в целом или при определенных условиях в процентном соотношении.
И где диапазон рабочих значений параметров контролируемой среды должен вписываться в регламентируемый для прибора диапазон показаний-измерений, а диапазон показаний-измерений прибора должен еще и учитывать регламентируемый диапазон аварийных значений параметров контролируемой среды для данного технологического процесса, определяемый требованиями в т.ч. к технологическому оборудованию. Пример – предохранительные клапаны на емкостях где допустим номер пружины клапана  соответствует диапазону аварийного срабатывания на определенном технологами давлении, т.е. шкала прибора должна учитывать-отслеживать и этот процентный диапазон.
А верхние значения показаний-измерений у нас-у вас определены требованиями тех же ГОСТов.
Плюсом – ГОСТ 22520 «Датчики давления … Общие технические условия» с измами.

Второе. Если рассматривать требования к измерительным системам учета, в т.ч. на примере расходомеров. То чуть позже.


Главный специалист (Пермь, Россия)

Imp

***
Куратор

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


да, интересные ссылки, но, на мой взгляд, не совсем в тему. согласитесь, Imp.

Почему так считаете?
Это откуда берутся сами шкалы.
А вы уже по своим параметрам выбираете. При температуре 65 градусов вы же не быбираете шкалу 0…72 (вы выбираете из стандартного ряда).
Или уточните ваш вопрос.
Первая ссылка вас тоже не устраивает? Как вы выбираете шкалу показывающего манометра?


? (Минск, Беларусь)

Станислав Михалев

**
Активный участник форумов

oilforum.ru

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


Что касается нормативных документов в РФ, то Серия 08. Выпуск 19 «Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности»» (Приказ № 101 от 12.03.2013г.), в разделе XXIX «Общие требования к эксплуатации ОПО, технических устройств, резервуаров, промысловых трубопроводов» п.402 идет указание на шкалу для манометров и о второй трети шкалы для предела измерения рабочего давления. Но самое интересное дальше для тех, кто занимается разработкой Технологических регламентов для технологических установок, вот в п.402 приводится указание на наличие красной черты на циферблате, которая наносится через деление шкалы, соответствующее разрешенному рабочему давлению. Так вот об этом важном требовании при составлении Технологического регламента и заполнении Таблиц, в т.ч. Таблицы «Перечень блокировок и сигнализации», многие забывают. А именно опять же есть манометр, смотрим диапазон показаний-измерений, смотрим класс точности и … и разбираемся какая черта будет соответствовать разрешенному рабочему давлению и с какой черты начинаются технологические блокировки. А дальше по аналогии указываем конец-начало соответствующих диапазонов уже для датчиков с измерительными цепями, т.е. датчиков давления, которые участвуют в технологических блокировках. И получаем и на показывающем приборе и на приборе с измерительными цепями один и тот же диапазон, т.к. не может в одной точке быть разных диапазонов рабочих и аварийных.


Главный специалист (Пермь, Россия)

Imp

***
Куратор

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


т.к. не может в одной точке быть разных диапазонов рабочих и аварийных.

Что такое диапазон рабочий и аварийный?


? (Минск, Беларусь)

Проектолог

***
Активный участник форумов

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


я ничего не понимаю в том, что пишет уважаемый Станислав…


Инженер-проектировщик (Новополоцк, Беларусь)

Проектолог

***
Активный участник форумов

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


При температуре 65 градусов вы же не быбираете шкалу 0…72 (вы выбираете из стандартного ряда).

но ведь в электронных приборах диапазон измерения (шкалу) можно масштабировать.  а до каких значений это нужно делать?

Первая ссылка вас тоже не устраивает?

увы. эти правила распространяются на узкий перечень оборудования куда не входят, например технологические трубопроводы.


Инженер-проектировщик (Новополоцк, Беларусь)

Imp

***
Куратор

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


При температуре 65 градусов вы же не быбираете шкалу 0…72 (вы выбираете из стандартного ряда).

но ведь в электронных приборах диапазон измерения (шкалу) можно масштабировать.  а до каких значений это нужно делать?

Первая ссылка вас тоже не устраивает?

увы. эти правила распространяются на узкий перечень оборудования куда не входят, например технологические трубопроводы.

Я привела пример правил из той сферы в которой работаю. В вашей сфере наверное тоже есть, про показывающие манометры.

В электронных приборах есть широкий диапазон, который потом настраивается на более узкий. Более узкий мы выбираем из стандартных диапазонов.
Для чего я и дала ссылки, чтобы было понятно откуда эти стандартные диапазоны.
ГОСТы распространяются на все шкалы приборов.

А вы хотите использовать нестандартные шкалы?


? (Минск, Беларусь)

Станислав Михалев

**
Активный участник форумов

oilforum.ru

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


Раз уж заговорили про диапазон измерений-показаний (шкалу) прибора, то уместно будет вспомнить о соответствующих единицах величин. Есть интересный факт на эту тему. Понятно, что на данный момент (прим. – не забываем проверять статус документа и наличие изменений) существует ГОСТ 8.417-2002 «Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин» (дата введения 01.09.2003г). В РФ существует Постановление Правительства Российской Федерации от 31 октября 2009г. №879 «Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», в котором есть Приложение № 3 с позицией 8, касающееся величины давления и соответствующего обозначения единицы величины, с указанием в графе на наличие области применения и срока действия. Так вот для кгс/см2 было указано, что срок действия до 2016 года, из чего следовало, что шкала вместо кгс/см2 после 2016 года должна указываться в т.ч. в соотношение к Па, а точнее в МПа. Существенное изменение, которое повлекло за собой изменение требований в этой части во многие НТД и в исполнение приборов, а именно это коснулось больше манометров в РФ, производство было переориентировано с указания на циферблате прибора с кгс/см2 на МПа. И серийным типовым исполнением стало указание с МПа. Но тут вдруг к концу 2015 года за несколько месяцев до часа «ИКС» вспомнили, что существует еще и Программное обеспечение в системах, эксплуатируемых в РФ и с применяемым в них в т.ч. кгс/см2, которое так просто, в т.ч. в финансовом отношении, перевести не получится. В отличии от производителей, оперативно отработавшими перспективу перехода с кгс/см2 на Па, программисты тянули до последнего и «ПОБЕДИЛИ». И 15 августа 2015 года вышло Постановление № 847 «О внесении изменений в приложение № 3 к Положению о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», в котором слово и «срок действия» исключено и исключено указание на «действует до 2016 года». Фактически же где по инерции, а где и оперативно, что касается в нефтянке, перешли на Па, а точнее на МПа.
Постановление № 847 «О внесении изменений в приложение № 3 к Положению о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации» приведено в прилагаемом файле.

Постановление по Положению о единицах величин.jpg


Главный специалист (Пермь, Россия)

Антониони


Минутка лирики или мысли вслух.

На заводах любят выбирать шкалу местных приборов так, что бы рабочее давление было 50% шкалы. Мастер делает обход угодий и видит издалека, что стрелка манометра/термометра показывает вверх (плюс минус небольшой не считается) — значит все в порядке. Если только стрелка уходит на 3 часа/9 часов — это уже повод подойти ближе и разобраться что происходит. Так что для местных приборов вторая треть шкалы еще и с этой стороны предпочитаема.

По поводу стандартного ряда. Раньше, когда производителями приборов были конкретные заводы СССР и единые стандарты, можно было легко указывать стандартные шкалы из стандартных рядов шкал. Сейчас, когда много импортного оборудование, а отечественные заводы ориентируются на потребителя, варианты шкал сильно изменились. Если заказ идет по ОЛ, то в ОЛ можно писать вообще все что угодно (имеется в виду любую адекватную шкалу, а не 0…99999, 0…23.3256 и тому подобный бред). Поставщики все равно выберут шкалу своих приборов из СВОЕГО ряда шкал. Далее вы либо соглашаетесь с ней, либо требуете свою шкалу (если вам принципиально), либо ищете другого поставщика.

Ну и по поводу шкал местных/дистанционных приборов. На линии после насоса и регулятора стоят датчик давления и манометр. Рабочее давление например 2 кгс/см2, а насос выдает до 10 кгс/см2. Сейчас точно не вспомню ситуацию, но нечто подобное часто у нас бывало. Если мы берем манометр со шкалой 0…16, у нас рабочее давление стрелку еле отклонит. Это и не удобно и не попадает во вторую треть шкалы. Если возьмем шкалу 0…4, то при открытии регулирующего клапана больше чем надо у манометра будет зашкаливание. Может и вообще не выдержать. Как быть? Берем манометр со шкалой 0…4 для рабочего давления 2 кгс/см2, но в ОЛ указываем возможные перегрузки до 10кгс/см2.
Теперь датчик давления — у него шкалы нету, поэтому не привязываемся ко второй трети и берем шкалу 0…16, потому что шкала 0…10 не устраивает из-за возможных 10кгс/см2 от насоса. Датчик спокойно измерит и 2кгс/см2 и 10кгс/см2.

Вот так и получаем в одном месте два прибора с разными шкалами. Просто ситуация для размышления.


Проектировщик КИП (Самара, Россия)

Станислав Михалев

**
Активный участник форумов

oilforum.ru

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


Основным критерием – пресловутый «человеческий фактор». Измерительный преобразователь с регламентированным требованиями НТД стандартным диапазоном измерений (прим. – некоторые видимо называют диапазон шкалой) имеет выходной сигнал (прим. – выходной сигнал из стандартного ряда), допустим 4-20 мА, где 4 мА – нижнее значение диапазона, а 20 мА – верхнее значение диапазона. И этот измерительный преобразователь подключен к измерительной или вычислительной системе, где в системе программное обеспечение тоже должно быть настроено на соответствующий диапазон измерений опять же из стандартного ряда. Берем другие диапазоны – получаем другие значения. Несоответствие диапазонов преобразователя с системой – получаем «результат». Если вдруг и для преобразователя и для системы принят диапазон измерений несоответствующий установленному национальным стандартом (прим. – а это импортные СИ или произведенные по лицензии), это есть грубейшее нарушение всех Правил безопасности при эксплуатации, что может повлечь за собой необходимость перепрограммирования (перенастройки) диапазона преобразователя при его замене на другой от другого завода-изготовителя прибора, а это еще та волокита, а уж что говорить о внесении изменений в обеспечение ПО. А ведь на каком-то этапе это может и не сростись, кто-то что-то упустит или не проверит, тогда получим несоответствие диапазонов измерений преобразователя и системы в измерительных системах, в вычислительных системах, в технологических блокировках и защитах.


Главный специалист (Пермь, Россия)

Антониони


Диапазон измерения — то, что вообще может измерить прибор. Шкала — то, на что он настроен сейчас. Например 4мА соответствует 0 МПа, а 20мА — 10Мпа. Тут шкала 0…20МПа, а диапазон измерения прибора может быть от минус 10МПа до 60МПа.

Если вдруг и для преобразователя и для системы принят диапазон измерений несоответствующий установленному национальным стандартом (прим. – а это импортные СИ или произведенные по лицензии), это есть грубейшее нарушение всех Правил безопасности при эксплуатации, что может повлечь за собой необходимость перепрограммирования (перенастройки) диапазона преобразователя при его замене…

Я может вас удивлю, но у нас зачастую и системы импортные — Сименс, Хоневелл, Эмерсон, Йокогава и т.п. И весьма часто шкала прибора не соответствует стандартному ряду. Тут вопрос немного в другом. Важно, что бы шкала прибора и «шкала» в системе были одинаковы. Если 20мА у прибора это 1МПа, а в системе те же 20мА это 100МПа… сами понимаете.
А на счет того что не проверили и нужно стандартное… Стандартных шкал тоже ведь не одна и проверять надо ВСЕГДА. У нас разработчики АСУ ТП часто спрашивали шкалы приборов и мы их всегда посылали… к Заказчику, ибо только у Заказчика есть документация на ЗАКУПЛЕННЫЕ приборы. Мало ли что мы писали в ОЛ — прибор могли закупить не совсем тот, пусть и подходящий по параметрам. Поэтому шкалу прибора в систему забивают исходя из ОЛ, но перед пусконаладкой всегда проверяют все шкалы в системе на соответствие шкалам закупленных приборов.


Проектировщик КИП (Самара, Россия)

Станислав Михалев

**
Активный участник форумов

oilforum.ru

Сейчас отсутствует Сейчас отсутствует


Небольшая справка, касающаяся применения терминов и определений в понятии «шкала», «диапазон показаний», «диапазон измерений» и т.п. Сразу бы хотелось обратить внимание, что было бы не плохо, если бы куратор тема обеспокоился и подключил к теме представителя-специалиста метрологических служб, в т.ч. в качестве «толмача» и источника нормативной информации по сути данной темы. Мне тут при работе попалась на глаза Библиография к ГОСТ Р 8.563-2009 «ГСИ. Методики (методы) измерений» со ссылкой на РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» (Рекомендации по межгосударственной стандартизации, с изменениями 1, 2) (прим. — недействующие) и со ссылкой на РМГ 83-2007 «ГСИ. Шкалы измерений. Термины и определения» (Рекомендации по межгосударственной стандартизации) (прим. – пока вроде действующие, дополнял РМГ 29-99). Так вот в РМГ 83-2007, кроме всего прочего, в Приложении А (справочное) «Элементы теории шкал измерений» указывается следующее «Термин «шкала» в метрологической практике имеет по крайней мере два различных значения. … Во-вторых, шкалой называют отсчетное устройство аналоговых средств измерений. …» (прим. – в данных РМГ второе значение термина «шкала» не рассматривается). Ну а РМГ 29-99 заменил РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» (Рекомендации по межгосударственной стандартизации, введен в действие в РФ с 1 января 2015 г.), в которых смотрим уже приведенные значения по терминам о определениям. Всем творческих «мук» при неистребимому стремлении к самосадосовершенствованию. Кстати, я то «по старости» предполагал, что термин «шкала» по отношению к диапазону измерений является словом-паразитом, взятым из технического перевода формулировок и характеристик на зарубежные средства измерений на понятный русский, прижившееся от монтажников-наладчиков и тех служб кто эксплуатирует. В каком-то даже РЭ на электронный прибор встречал фразу-термин «шкальный индикатор».


Главный специалист (Пермь, Россия)


Сейчас Вы — Гость на форумах «Проектант». Гости не могут писать сообщения и создавать новые темы.
Преодолейте несложную формальность — зарегистрируйтесь! И у Вас появится много больше возможностей на форумах «Проектант».

Последние сообщения на форуме «Автоматизация, Связь, Сигнализация»

25 Апреля 2023 года, 15:50

18 Апреля 2023 года, 13:08

17 Апреля 2023 года, 18:10

11 Апреля 2023 года, 10:22

10 Апреля 2023 года, 21:10

07 Апреля 2023 года, 20:56

06 Апреля 2023 года, 08:03

05 Апреля 2023 года, 14:11

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти длину в действительности
  • Как составить протокол осмотра места происшествия образец заполненный
  • Видео как найти свое признание
  • Как найти t табличное эконометрика
  • Как найти охотников на нечисть