Автор: admin

Погрешность измерений

Неотъемлемой частью любого измерения является погрешность измерений. С развитием приборостроения и методик измерений человечество стремиться снизить влияние данного явления на конечный результат измерений. Предлагаю более детально разобраться в вопросе, что же это такое погрешность измерений.

Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность измерений представляет собой сумму погрешностей, каждая из которых имеет свою причину.

По форме числового выражения погрешности измерений подразделяются на абсолютные и относительные

Абсолютная погрешность – это погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины. Она определяется выражением.

(1.2), где X — результат измерения; Х₀ — истинное значение этой величины.

Поскольку истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, на практике пользуются лишь приближенной оценкой абсолютной погрешности измерения, определяемой выражением

(1.3), где Х_д — действительное значение этой измеряемой величины, которое с погрешностью ее определения принимают за истинное значение.

Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины:

(1.4)

По закономерности появления погрешности измерения подразделяются на систематические, прогрессирующие, и случайные.

Систематическая погрешность – это погрешность измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины.

Прогрессирующая погрешность – это непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени.

Систематические и прогрессирующие погрешности средств измерений вызываются:

первые — погрешностью градуировки шкалы или ее небольшим сдвигом;
вторые — старением элементов средства измерения.

Систематическая погрешность остается постоянной или закономерно изменяющейся при многократных измерениях одной и той же величины. Особенность систематической погрешности состоит в том, что она может быть полностью устранена введением поправок. Особенностью прогрессирующих погрешностей является то, что они могут быть скорректированы только в данный момент времени. Они требуют непрерывной коррекции.

Случайная погрешность – это погрешность измерения изменяется случайным образом. При повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности можно обнаружить только при многократных измерениях. В отличии от систематических погрешностей случайные нельзя устранить из результатов измерений.

По происхождению различают инструментальные и методические погрешности средств измерений.

Инструментальные погрешности — это погрешности, вызываемые особенностями свойств средств измерений. Они возникают вследствие недостаточно высокого качества элементов средств измерений. К данным погрешностям можно отнести изготовление и сборку элементов средств измерений; погрешности из-за трения в механизме прибора, недостаточной жесткости его элементов и деталей и др. Подчеркнем, что инструментальная погрешность индивидуальна для каждого средства измерений.

Методическая погрешность — это погрешность средства измерения, возникающая из-за несовершенства метода измерения, неточности соотношения, используемого для оценки измеряемой величины.

Погрешности средств измерений.

Абсолютная погрешность меры – это разность между номинальным ее значением и истинным (действительным) значением воспроизводимой ею величины:

(1.5), где X_н – номинальное значение меры; Х_д – действительное значение меры

Абсолютная погрешность измерительного прибора – это разность между показанием прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины:

(1.6), где X_п – показания прибора; Х_д – действительное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность меры или измерительного прибора – это отношение абсолютной погрешности меры или измерительного прибора к истинному

(действительному) значению воспроизводимой или измеряемой величины. Относительная погрешность меры или измерительного прибора может быть выражена в ( % ).

(1.7)

Приведенная погрешность измерительного прибора – отношение погрешности измерительного прибора к нормирующему значению. Нормирующие значение XN – это условно принятое значение, равное или верхнему пределу измерений, или диапазону измерений, или длине шкалы. Приведенная погрешность обычно выражается в ( % ).

(1.8)

Предел допускаемой погрешности средств измерений – наибольшая без учета знака погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано и допущено к применению. Данное определение применяют к основной и дополнительной погрешности, а также к вариации показаний. Поскольку свойства средств измерений зависят от внешних условий, их погрешности также зависят от этих условий, поэтому погрешности средств измерений принято делить на основные и дополнительные.

Основная – это погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях, которые обычно определены в нормативно-технических документах на данное средство измерений.

Дополнительная – это изменение погрешности средства измерений вследствии отклонения влияющих величин от нормальных значений.

Погрешности средств измерений подразделяются также на статические и динамические.

Статическая – это погрешность средства измерений, используемого для измерения постоянной величины. Если измеряемая величина является функцией времени, то вследствие инерционности средств измерений возникает составляющая общей погрешности, называется динамической погрешностью средств измерений.

Также существуют систематические и случайные погрешности средств измерений они аналогичны с такими же погрешностями измерений.

Факторы влияющие на погрешность измерений.

Погрешности возникают по разным причинам: это могут быть ошибки экспериментатора или ошибки из-за применения прибора не по назначению и т.д. Существует ряд понятий которые определяют факторы влияющие на погрешность измерений

Вариация показаний прибора – это наибольшая разность показаний полученных при прямом и обратном ходе при одном и том же действительном значении измеряемой величины и неизменных внешних условиях.

Класс точности прибора – это обобщенная характеристика средств измерений (прибора), определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющих на точность, значение которой устанавливаются на отдельные виды средств измерений.

Классы точности прибора устанавливают при выпуске, градуируя его по образцовому прибору в нормальных условиях.

Прецизионность — показывает, как точно или отчетливо можно произвести отсчет. Она определяется, тем насколько близки друг к другу результаты двух идентичных измерений.

Разрешение прибора — это наименьшее изменение измеряемого значения, на которое прибор будет реагировать.

Диапазон прибора — определяется минимальным и максимальным значением входного сигнала, для которого он предназначен.

Полоса пропускания прибора — это разность между минимальной и максимальной частотой, для которых он предназначен.

Чувствительность прибора — определяется, как отношение выходного сигнала или показания прибора к входному сигналу или измеряемой величине.

Шумы — любой сигнал не несущий полезной информации.

Метрология

Со времен глубокой древности у людей появилась потребность в измерении времени, расстояния, размеров и веса предметов. Развиваясь человечество создавала и совершенствовала измерительные приборы и методы измерений. На сегодняшний день ни одна сфера деятельности человека не обходится без разнообразных измерений. Важнейшую роль они играют в совершенствовании качества изделий, контроле технологических процессов, управлении производством, научных исследованиях. По сути любой научный эксперимент это измерение тех или иных величин. Недаром Д.И. Менделеев написал:

«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять».

Поэтому столь обширная область знаний не могла быть не систематизирован и сформирован как полноценное научное направление. Как раз для определения этого направления используется понятие «метрология».

Само слово «метрология» происходит от греческих слов «метрон» – мера и «логос» – учение. Первое время учение так и развивалось, как наука о мерах и соотношениях между различными величинами мер (применяемых в разных странах), и являлась описательной (эмпирической).

На сегодняшний день метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Данное определение дают все российские нормативно — правовые акты начиная от ГОСТ 16263 — 70 и до, принятых недавно, рекомендаций РМГ 29 — 2013.

Цели и задачи метрологии

Цели метрологии, как науки – обеспечение единства измерений (ОЕИ); извлечение количественной информации о свойствах объекта, окружающем мире, о процессах с заданной точностью и достоверностью.

Цели практической метрологии – метрологическое обеспечение производства, т.е. установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для ОЕИ и требуемой точности проводимых измерений.

Задачи метрологии:

реализация государственной политики в ОЕИ;
разработка новой и совершенствование действующей нормативно — правовой базы ОЕИ и метрологической деятельности;
образование единиц величин (ЕВ), систем единиц, их унификация и признание законности;
разработка, совершенствование, содержание, сличение и применение государственных первичных эталонов единиц величин;
усовершенствование способов (принципов измерений) передачи единиц измерения от эталона к измеряемому объекту;
разработка методов передачи размеров единиц величин от первичных и рабочих эталонов измерений рабочим СИ;
ведение Федерального информационного фонда по ОЕИ и предоставление содержащихся в нем документов и сведений;
оказание государственных услуг по ОЕИ в соответствии с областью аккредитации;
установление правил, регламентов для проведения поверок СИ;
разработка, совершенствование, стандартизация методов и СИ, методов определения и повышения их точности;
разработка методов оценки погрешностей, состояния СИ и контроля;
совершенствование общей теории измерений.

В соответствии с поставленными задачами, метрология подразделяется на теоретическую, прикладную, законодательную и историческую метрологию.

Теоретическая или фундаментальная метрология занимается разработкой теории, проблем измерений величин, их единиц, методов измерений. Теоретическая метрология работает над общими проблемами, возникающими при выполнении измерений в той или иной области техники, гуманитарных наук, а то и на стыке многих, иногда самых разноплановых областей знаний. Метрологи — теоретики могут заниматься, к примеру, вопросами измерения линейных размеров, объема и гравитации в n — мерном пространстве, разрабатывать методики инструментальной оценки интенсивности излучения космических тел применительно к условиям межпланетных полетов, либо создавать совершенно новые технологи, позволяющие повысить интенсивность процесса, уровень точности и другие его параметры, усовершенствовать технические средства, задействованные в нем и т.д. Так или иначе, практически любое начинание в какой — либо деятельности начинается с теории и лишь после такой проработки переходит в сферу конкретного применения.
Прикладная или практическая метрология занимается вопросами метрологического обеспечения, использования на практике разработок теоретической метрологии, внедрения положений законодательной метрологии. Её задача состоит в адаптации общих положений и теоретических выкладок предыдущего раздела к четко обозначенной, узкоспециальной производственной или научной проблеме. Так, если требуется провести оценку прочности вала двигателя, калибровку большого количества подшипниковых роликов, либо обеспечить, к примеру, комплексный метрологический контроль в процессе лабораторных исследований, специалисты — практики выберут соответствующую технологию из большого количества уже известных, переработают, а возможно и дополнят её применительно к данным условиям, определят необходимое оборудование и инструментарий, количество и квалификацию персонала, а также разберут и многие другие технические аспекты конкретного процесса.
Законодательная метрология устанавливает обязательные юридические и технические требования по применению эталонов, единиц величин, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства измерений (ОЕИ) и их требуемой точности. Данная наука родилась на стыке технического и общественного знания и призвана обеспечить единый подход к измерениям, выполняемых во всех без исключения областях. Законодательная метрология непосредственно граничит также со стандартизацией, обеспечивающей совместимость технологий, средств измерения и прочих атрибутов метрологического обеспечения как на внутреннем, так и на международном уровне. Область интересов законодательной метрологии включает и работу с эталонами величин измерения, и вопросы поверки мерительного инструмента и оборудования, и подготовку специалистов, а также многие другие вопросы. Основным правовым документом, регулирующим деятельность в этой сфере, является Закон Российской Федерации N 102 — ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26 июня 2008 года. Нормативно — правовая база также включает в себя ряд подзаконных актов, положений и технических регламентов, конкретизирующих законодательные требования по отдельным направлениям и видам деятельности юристов — метрологов.
Историческая метрология призвана изучать и систематизировать единицы и системы измерения, употреблявшиеся в прошлом, технологическое и инструментальное обеспечение контроля параметров физических объектов и процессов, исторические организационно — правовые аспекты, статистику и многое другое. В этом разделе исследуется также история и эволюция денежных единиц, отслеживается взаимосвязь между их системами, сформировавшимися в условиях различных обществ и культур. Историческая метрология параллельно с нумизматикой изучает денежные единицы уже потому, что в период зарождения измерений как таковых элементарные основы методов оценки стоимости и других, совершенно не относящихся к денежным расчетам параметров во многом повторяли друг друга.
С другой стороны, историческая метрология не является чисто общественным разделом науки, ибо зачастую с ее помощью восстанавливаются утраченные, но, тем не менее, актуальные на сегодняшний день измерительные технологии, отслеживаются на прошлом опыте пути развития и прогнозируются перспективные изменения в данной области, вырабатываются новые инженерные решения. Нередко прогрессивные методы оценки каких — либо параметров представляют собой развитие уже известных, переработанных с учетом новых возможностей современной науки и техники. Изучение истории необходимо для работы с измерительными стандартами в отношении их развития и совершенствования, обеспечения совместимости традиционных и перспективных методов, а также систематизации практических наработок с целью их использования в дальнейшем.

Немного об истории развития метрологии

История метрологии – это часть истории развития разума, производительных сил, государственности и торговли, она созревала и совершенствовалась вместе с ними. Так уже при великом князе Святославе Ярославовиче на Руси стала применяться «образцовая мера» – «золотой пояс» князя. Образцы хранились в церквях и монастырях. При новгородском князе Всеволоде предписывалось ежегодно сверять меры, за неисполнение применялось наказание – вплоть до смертной казни.

«Двинская грамота» 1560 г. Ивана Грозного регламентировала правила хранения и передачи размера сыпучих веществ – осьмины. Первые копии находились в приказах Московского государства, храмах и церквях. Работы по надзору за мерами и их поверку выполняли в то время под надзором Померной избы и Большой таможни.

Петр I допустил к обращению в России английские меры (футы и дюймы). Были разработаны таблицы мер и соотношений между русскими и иностранными мерами. Контролировалось употребление мер в торговле, на горных рудниках и заводах, на монетных дворах. Адмиралтейств — коллегия заботилась о правильном использовании мер угломерных приборов, компасов.

В 1736 году была образована Комиссия весов и мер. Исходной мерой длины являлись медный аршин и деревянная сажень. Фунтовая бронзовая золоченая гиря – первый узаконенный государственный эталон. Аршины железные были изготовлены по указу царицы Елизаветы Петровны в 1858 г.

8 мая 1790 года во Франции принят в качестве единицы длины метр – одна сорокамилионная часть земного меридиана. (Он официально введен во Франции декретом от 10 декабря 1799 г.)

В России в 1835 г. утверждены эталоны массы и длины – платиновый фунт и платиновая сажень (7 английских футов). 1841 г. – год открытия в России Депо образцовых мер и весов.

20 мая 1875 г. подписана Метрическая конвенция 17 государствами, включая Россию. Созданы международные и национальные прототипы килограмма и метра. (Именно 20 мая отмечается День метролога).

С 1892 Депо образцовых мер и весов возглавлял знаменитый русский ученый Д.И. Менделеев. Эпохой Менделеева в метрологии принято называть отрезок с 1892 по 1918 годы.

В 1893 на базе Депо была учреждена Главная палата мер и весов – метрологический институт, где проводились испытания и поверка различных измерительных приборов. (Менделеев возглавлял Палату до 1907 г.). В настоящее время это – Всероссийский научно — исследовательский институт метрологии имени Д.И.Менделеева.

На базе Положения о мерах и весах от 1899 года в разных городах России были открыты еще 10 поверочных палаток.

XX век с его открытиями в математике и физике превратил М в науку об измерениях. В наши дни состояние и формирование метрологического обеспечения в значительной степени определяет уровень промышленности, торговли, науки, медицины, обороны и развития государства в целом.

Метрическая система мер и весов введена декретом Совнаркома РСФСР от 14.09.1918 года (с него начался «нормативный этап» в российской метрологии). Присоединение к Международной метрической конвенции произошло в 1924 году, также как и создание в России комитета по стандартизации.

1960 г. – создана «Международной системы единиц». В СССР она начала применяться с 1981 г. (ГОСТ 8.417 — 81). 1973 г. – утверждена в СССР Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).

1993 г. приняты: первый закон РФ «Об обеспечении единства измерений», законы РФ «О стандартизации» и «О сертификации продукции и услуг». Установлена ответственность за нарушение правовых норм и обязательных требований стандартов в области единства измерений и метрологического обеспечения.

Метрологическое обеспечение предприятия

Хочу познакомить Вас со стандартом который устанавливает основные положения организации метрологического обеспечения на предприятии.

Содержание:

Область применения.
Нормативные ссылки.
Термины и сокращения.
Назначение и структура процесса.
Разграничение ответственности при метрологическом обеспечении.
Анализ состояния измерений, контроля и испытаний.
Выбор средств измерений и испытательного оборудования.
Технический учёт средств измерений и испытательного оборудования.
Ввод в эксплуатацию эталонов, средств измерений и испытательного оборудования.
Планирование проведения ремонта, техобслуживания, поверки (калибровки, аттестации).
Проведение ремонта и технического обслуживания.
Проведение поверки (калибровки) эталонов, средств измерений и аттестации испытательного оборудования.
Проведение метрологической экспертизы.
Разработка и аттестации методик (методов) измерений (испытаний).
Аккредитация организации в области обеспечения единства измерений.
Проведение метрологического надзора.

Приложение 1. Сферы распространения государственного регулирования обеспечения единства измерений.

1.Область применения.

1.1 Настоящий стандарт устанавливает основные положения организации метрологического обеспечения на предприятии.

1.2 Положения настоящего стандарта подлежат соблюдению на предприятии и ее структурных подразделениях.

2. Нормативные ссылки.

2.1 Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 26.06.2008 г.;

2.2 Приказ Минпромторга России от 15.12. 2015 г. № 4091 «Об утверждении Порядка аттестации первичных референтных методик (методов) измерений, референтных методик (методов) измерений и методик (методов) измерений и их применения».

3.Термины и сокращения.

В стандарте используются следующие термины и сокращения:

метрологическое обеспечение: установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, направленных для достижения единства и требуемой точности измерений.

метрологическая служба: структурное подразделение центрального аппарата федерального органа исполнительной власти и (или) его федерального органа, юридическое лицо или структурное подразделение юридического лица либо объединения юридических лиц, их должностные лица, индивидуальные предприниматели, организующие и (или) выполняющие работы по обеспечению единства измерений и (или) оказывающие услуги по обеспечению единства измерений.

метрологическая экспертиза технической документации: анализ и оценка технических решений в части метрологического обеспечения (технических решений по выбору измеряемых параметров, установлению требований к точности измерений, выбору методов и средств измерений, их метрологическому обслуживанию).

федеральный государственный метрологический надзор — контрольная деятельность в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, осуществляемая уполномоченными федеральными органами исполнительной власти и заключающаяся в систематической проверке соблюдения установленных законодательством Российской Федерации об обеспечении единства измерений обязательных требований, а также в применении установленных законодательством Российской Федерации мер за нарушения, выявленные во время надзорных действий;

метрологический надзор: контрольная деятельность, осуществляемая метрологической службой юридического лица, заключающаяся в систематической проверке соблюдения метрологических требований, как в сферах, так и вне сфер государственного регулирования, а также в принятии мер по устранению нарушений, выявленных во время надзорных действий;

единство измерений: состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

методика (метод) измерений или методика испытаний (далее – МИ): совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений (испытаний) с известной погрешностью.

аттестация методик (методов) измерений (испытаний): исследование и подтверждение соответствия методик (методов) измерений (испытаний) установленным метрологическим требованиям к измерениям.

средство измерений (далее — СИ): техническое устройство, предназначенное для измерений.

средство испытаний: техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний.

поверка средств измерений: совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

калибровка средств измерений: совокупность операций, выполняемых с целью определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.

техническое обслуживание (далее — ТО): комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.

ремонт: комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий или их составных частей.

эталон единицы величины: средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных, либо дольных значений единицы величины) с целью передачи её размера другим средствам измерений данной величины.

испытательное оборудование (далее — ИО): средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.

аттестация испытательного оборудования: определение нормированных точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствия требованиям нормативных документов и установление пригодности этого оборудования к эксплуатации.

4.Назначение и структура процесса.

4.1 Основной задачей метрологического обеспечения является обеспечения единства измерений как необходимого условия повышения эффективности производства, повышения качества продукции и безопасности труда, уменьшения экологического воздействия на окружающую среду, обеспечения достоверного учета материальных, сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, повышения эффективности управления.

4.2 Метрологическое обеспечение производства в основном включает:

выбор СИ и ИО для применения в организации;
анализ состояния СИ и ИО;
установление рациональной номенклатуры измеряемых величин и использование СИ (рабочих и эталонных) соответствующей точности;
проведение ремонта и технического обслуживания СИ и ИО;
проведение поверки и калибровки СИ;
проведение аттестации ИО;
разработку МИ для обеспечения установленных норм точности;
проведение метрологической экспертизы нормативной и технической документации;
внедрение необходимых нормативных документов;
аккредитацию на техническую компетентность, на право поверки (калибровки) СИ, на право аттестации МИ и проведения метрологической экспертизы документов;
проведение метрологического надзора.

4.3 Научной основой метрологического обеспечения в организации является метрология – наука об измерениях, методах и средства обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности измерений.

4.4 Техническую основу метрологического обеспечения составляет совокупность эталонов единиц величин, стандартных образцов, средств измерений, а также используемых при поверке (калибровке) и измерениях вспомогательных устройств, оборудования, помещений и лабораторий.

4.5 Правовую основу метрологического обеспечения составляет комплекс законов Российской Федерации, постановлений Правительства Российской Федерации, подзаконных актов, государственных нормативных документов по обеспечению единства измерений, нормативных документов организации.

4.6 Организационную основу метрологического обеспечения организации составляют метрологическая служба и должностные лица предприятия.

5. Разграничение ответственности при метрологическом обеспечении.

5.1 Ответственность за организацию и состояние метрологического обеспечения возлагается на метрологическую службу организации.

5.2 Ответственность за организацию и состояние метрологического обеспечения в организации в целом несёт главный метролог.

5.3 Ответственность за метрологическое обеспечение по областям применения СИ и ИО между подразделениями распределяется следующим образом:

СИ, относящиеся к КИПиА, АСУТП и поточные анализаторы качества – ответственный главный метролог;
СИ и ИО, относящиеся к лабораторному оборудованию для технического контроля качества продукции на всех этапах её производства — ответственный начальник ЛТК;
СИ и ИО, относящиеся к механическому оборудованию — ответственный заместитель генерального директора, главный механик;
СИ и ИО, относящихся к электрическому и электротехническому оборудованию – ответственный главный энергетик;
СИ и ИО, относящиеся к оборудованию для контроля технического состояния технологического оборудования – ответственный начальник отдела технического надзора.

5.4 В каждом подразделении, применяющем в своей деятельности средства измерений или испытательное оборудование, должен быть назначен ответственный за обеспечение единства измерений.

5.4.1 В лаборатории технического контроля, как аккредитованной испытательной лаборатории, обеспечение единства измерений на постоянной основе возложено на начальника отдела контроля за лабораторным оборудованием и методами испытаний.

5.5 Ответственность за состояние и правильность применения СИ и ИО при эксплуатации несёт их пользователь. Запрещается использовать неисправные, непригодные для использования СИ и ИО, СИ и ИО с просроченной датой поверки/калибровки или аттестации, а также с нарушенными знаками проведения поверки (калибровки) — пломбами, наклейками, оттисками клейм и др.

6. Анализ состояния измерений, контроля и испытаний.

6.1 Анализ состояния измерений (а также контроля и испытаний) в подразделении проводится в целях:

установления соответствия достигнутого уровня метрологического обеспечения требованиям производства и разработки на этой основе предложений по планированию его дальнейшего развития;
создания или внедрения методов и средств измерений, испытаний, контроля, необходимых для интенсификации производства, создания и внедрения новых видов техники и технологии;
улучшения качества продукции;
повышения достоверности результатов измерений при контроле условий труда, повышении безопасности;
снижения экологического воздействия на окружающую среду;
рационального использования материальных, энергетических и трудовых ресурсов;
при испытаниях продукции и услуг для целей сертификации.

6.2 Анализ проводится каждым подразделением при необходимости. В лаборатории технического контроля, как аккредитованной испытательной лаборатории, анализ проводится регулярно в соответствии с руководством по качеству ЛТК.

6.3 Анализ деятельности в части проведения поверки СИ, аттестации методик измерений, проведения метрологической экспертизы технической документации проводится регулярно в соответствии с руководством по качеству организации и проведения работ по обеспечению единства измерений.

7. Выбор средств измерений и испытательного оборудования.

7.1 В сфере распространения государственного регулирования ОЕИ разрешается применять только СИ, допущенные к применению в Российской Федерации. Сферы государственного регулирования согласно Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» указаны в Приложении 1.

7.2 Государственный реестр СИ, допущенных к применению в Российской Федерации, с описаниями типа СИ находится на сайте Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений по адресу http://www.fond-metrology.ru/typSI.aspx. Также описания к сертификатам (свидетельствам) об утверждении типа СИ, внесённых в гос.реестр.

7.3 Каждое подразделение из перечисленных в п. 5.3 осуществляет выбор СИ и ИО самостоятельно, исходя из потребности, специфики деятельности, опыта эксплуатации, экономической эффективности метода (средства) измерений, обеспеченности эталонами и вспомогательным оборудованием и т.д. Остальные подразделения обращаются к специалистам курирующих подразделений. Тип и марка СИ и ИО согласовываются с ответственным за обеспечение единства измерений в подразделении.

7.4 С целью правильного выбора средств и методов измерений, квалифицированными специалистами метрологической службы организации должна производиться метрологическая экспертиза нормативной и технической документации.

8. Технический учёт средств измерений и испытательного оборудования.

8.1 Организация технического учёта эталонов, СИ и ИО является исходным условием для обеспечения высоких эксплуатационных качеств парка Эталонов, СИ и ИО. Учёт Эталонов, СИ и ИО, находящихся в эксплуатации, производится каждым подразделением в сфере своей ответственности.

8.2 Должны находиться на учёте:

Эталоны, СИ и ИО, применяющиеся в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений;
средства для мониторинга и измерений, используемые для предоставления свидетельств соответствия продукции установленным требованиям; ключевых характеристик операций, которые могут оказывать существенное экологическое воздействие, а также мониторинга и измерений результативности OH&S для интегрированной системы менеджмента;
Эталоны, СИ и ИО, использующиеся для осуществления производственных процессов, внутренних учётных операций.

8.3 Учёт производится в форме карточек учета, паспортов на Эталоны, СИ и ИО, в журналах, а также в электронном виде – в электронных таблицах.

8.4 Каждая единица Эталонов, СИ и ИО, находящаяся на учёте, должна иметь идентификацию для определения статуса поверки (калибровки, аттестации).

9. Ввод в эксплуатацию эталонов, средств измерений и испытательного оборудования.

9.1 Эталоны, средства измерений перед началом эксплуатации должны быть поверены (откалиброваны), далее Эталоны должны пройти процедуру первичной аттестации. Испытательное оборудование так же должно быть аттестовано в установленном порядке.

9.2 Периодическая поверка СИ и периодическая аттестация Эталонов проводится в соответствии с установленным межповерочным интервалом времени. Периодическая аттестация ИО проводится в сроки, установленные в соответствующих методиках аттестации.

9.3 Документы фирмы-производителя на все оборудование — оригиналы или их копии в обязательном порядке передаются на хранение ответственным за обеспечение единства измерений в подразделении.

10. Планирование проведения ремонта, техобслуживания, поверки (калибровки, аттестации).

10.1 Каждое подразделение в сфере своей ответственности планирует проведение ремонта, ТО, поверки (калибровки, аттестации) Эталонов, СИ и ИО, исходя из:

периодичности поверки (калибровки) СИ;
периодичности аттестации ИО;
состояния средств измерений;
установленной периодичности проведения ТО и планово-предупредительного ремонта;
и др.

10.2 Эталоны, СИ, поверка (калибровка) которых производится в других городах, должны направляться для проведения поверки (калибровки) заранее, чтобы установленные сроки поверки (калибровки) были выполнены.

10.3 Графики проведения поверки, калибровки Эталонов, СИ и аттестации ИО ответственные за ОЕИ в подразделениях утверждают у своего руководителя и направляют их в отдел метрологии по электронной почте.

10.4 Для проведения федерального государственного метрологического надзора и заключения договора на поверку Эталонов, СИ, ответственные за ОЕИ в подразделении составляют в электронном виде «График поверки средств измерений».

10.5 Отдел метрологии составляет обобщённые формы «Перечня…», «Графика поверки СИ…». Форма «Перечня …» утверждается заместителем генерального директора, техническим директором. Форма «Графика поверки СИ …» утверждается главным метрологом.

11. Проведение ремонта и технического обслуживания.

11.1 Плановое проведение ремонта и ТО, как правило, совмещается с графиками поверки (калибровки) СИ и аттестации ИО.

Ремонт и ТО СИ и ИО производятся как собственными силами подразделений, так и с привлечением дочерних и сторонних организаций по договору.

11.2 После ремонта и ТО проводится поверка (калибровка) СИ и аттестация ИО, (в том числе, если ремонт или ТО могли повлиять на метрологические характеристики СИ и ИО, или если была нарушена целостность знаков проведения поверки (калибровки).

12. Проведение поверки (калибровки) эталонов, средств измерений и аттестации испытательного оборудования.

12.1 Поверка (калибровка) Эталонов, СИ и аттестация ИО производится на основании графиков поверки (калибровки, аттестации), разрабатываемых ответственным за обеспечение единства измерений в подразделении и утверждаемых руководителем подразделения.

12.2 Поверке подлежат СИ, применяемые в сферах государственного регулирования ОЕИ.

12.3 Поверка (калибровка) СИ и аттестация ИО производится как собственными силами подразделений, так и с привлечением дочерних и сторонних организаций.

12.4 Сторонние организации, оказывающие услуги по поверке (калибровке) СИ, должны быть аккредитованы на право поверки (на право выполнения работ по калибровке) СИ в установленном порядке.

12.5 Ежемесячно каждый ответственный за обеспечение единства измерений в подразделении проводит мониторинг своевременности проведения поверки (калибровки, аттестации) по карточкам учёта СИ и ИО, паспортам, и др.

12.6 Целевое значение мониторинга: количество СИ и ИО с просроченной датой поверки (калибровки, аттестации) относительно количества СИ и ИО, подлежащих поверке (калибровке, аттестации) за заданный период, должно быть меньше значения, указанного в карте процесса ИСМ «Метрологическое обеспечение».

12.7 В случае превышения целевого значения мониторинга, ответственный обращается к руководителю подразделения с предложениями по предупреждающим действиям (например, информирование подрядчика и владельца СИ и ИО).

12.8 Отдел метрологии осуществляет ежеквартальный мониторинг своевременности проведения поверки (калибровки, аттестации) по организации в целом. Для этого ежеквартально (не позднее 05 числа месяца нового квартала) каждый ответственный за обеспечение единства измерений в подразделении направляет главному метрологу в электронном виде сведения о проведённых работах (Ш-02.08.01.01-06), включающие следующие данные:

количество Эталонов, СИ и ИО, которые должны были пройти поверку (калибровку, аттестацию) по графику за прошедший квартал;
количество Эталонов, СИ и ИО, прошедших поверку (калибровку, аттестацию) по графику за прошедший квартал;
количество Эталонов, СИ и ИО с просроченной датой поверки (калибровки, аттестации);
общее количество СИ и ИО, прошедших поверку (калибровку, аттестации) за прошедший квартал по графику и вне графика;
причины невыполнения (перевыполнения) графика поверки (калибровки, аттестации);
предпринятые действия.
Направляемые главному метрологу служебные записки используются для анализа результативности предпринятых действий и для использования в качестве критерия переоценки при заключении договоров с подрядчиками.

12.9 Отдел метрологии проводит анализ ежеквартального мониторинга и направляет его результаты главному метрологу.

По результатам анализа главный метролог определяет причины невыполнения работ в установленные сроки или перенесения сроков работ по организации и планирует соответствующие мероприятия с дальнейшим мониторингом результативности предпринятых действий.

13. Проведение метрологической экспертизы.

13.1 Метрологическая экспертиза проводится с целью установления соответствия номенклатуры контролируемых параметров, норм точности, методов, средств, условий измерений требованиям нормативной документации на выпускаемую продукцию, а также с целью обеспечения достоверности и единства измерений.

Метрологической экспертизе подвергается нормативная и техническая документация, как разрабатываемая в организации, так и поступающая на него.

13.2 Метрологическая экспертиза проводится в соответствии с «Положением по организации и порядку проведения метрологической экспертизы нормативной и технической документации на предприятии».

14. Разработка и аттестации методик (методов) измерений (испытаний).

14.1 В случаях производственной необходимости разрабатываются и аттестуются в установленном порядке МИ.

14.2 Разработка и аттестация МИ силами организации производится в соответствии с «Положением о порядке разработки, аттестации, стандартизации и актуализации методик измерений (испытаний) на предприятии.

14.3 Разработка и аттестация МИ сторонними организациями производится на основании конкурса, проводимого в установленном в организации порядке.

14.3.1 Ежегодно подразделение- владелец МИ проводит проверку МИ, разработанных сторонней организацией, на соответствие требованиям действующих нормативных документов, установленным нормам точности, применяемым СИ и оборудованию и т.д. и при обнаружении несоответствия принимает решение о необходимости актуализации МИ.

14.3.2 Актуализация МИ, разработанных сторонней организацией, осуществляется следующим образом:

внесением изменения в существующую МИ в соответствии с п. 2.2;
вводом в действие новой МИ.

15. Аккредитация организации в области обеспечения единства измерений.

15.1 В необходимых случаях и (или) при наличии экономической целесообразности организация может быть аккредитована:

на право поверки СИ;
на право проведения калибровки СИ;
на проведение метрологической экспертизы нормативно-технической документации;
на право аттестации методик (методов) измерений;
и др.

16. Проведение метрологического надзора.

16.1 Метрологический надзор проводится в целях обеспечения единства измерений как необходимого условия повышения эффективности производства, повышения технического уровня и качества продукции, обеспечения достоверного учета материальных, сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, повышения эффективности управления.

16.2 Основной задачей метрологического надзора является метрологическое обеспечение работ, производимых в организации, укрепление производственной дисциплины и повышение ответственности руководства за своевременное внедрение и строгое соблюдение метрологических правил, установленных законодательством, стандартами, инструкциями, правилами, положениями и другими нормативно-техническими документами.

16.3 Метрологический надзор проводится в соответствии с СК-01.12.01. Объектами метрологического надзора являются:

соблюдение метрологических правил и норм, установленных нормативной документацией;
состояние и условия применения Эталонов, СИ и ИО, подлежащих поверке (калибровке, аттестации);
состояние методик измерений (испытаний);
результаты измерений (испытаний);
своевременность предоставления Эталонов, СИ на поверку и калибровку;
своевременность предоставления ИО на аттестацию;
порядок и правильность проведения поверки и калибровки СИ в дочерней организации;
расчёт технико-экономических показателей (ТЭП) технологических установок;
проверка градуировочных таблиц резервуаров.
и др.

16.4 При выполнении работ в области обеспечения единства измерений подрядными организациями, ответственное подразделение должно контролировать качество этих работ. Необходимые условия для осуществления контроля и требования к подрядчику указываются в договорах подряда.

Приложение 1

Сферы распространения государственного регулирования обеспечения единства измерений (из Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» N 102-ФЗ от 26.06.2008 г.).

Осуществление деятельности в области здравоохранения;
Осуществление ветеринарной деятельности;
Осуществление деятельности в области охраны окружающей среды;
Осуществление деятельности в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, обеспечения пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах;
Выполнение работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
Осуществление торговли, выполнение работ по расфасовке товаров;
Выполнение государственных учетных операций и учет количества энергетических ресурсов;
Оказание услуг почтовой связи, учет объема оказанных услуг электросвязи операторами связи и обеспечение целостности и устойчивости функционирования сети связи общего пользования;
Осуществление деятельности в области обороны и безопасности государства;
Осуществление геодезической и картографической деятельности;
Осуществление деятельности в области гидрометеорологии, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды;
Проведение банковских, налоговых, таможенных операций и таможенного контроля;
Выполнение работ по оценке соответствия продукции и иных объектов обязательным требованиям в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании;
Проведение официальных спортивных соревнований, обеспечении подготовки спортсменов высокого класса;
Выполнение поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти;
Осуществление мероприятий государственного контроля (надзора);
Осуществление деятельности в области использования атомной энергии;
Обеспечение безопасности дорожного движения.

К сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений относятся также измерения, предусмотренные законодательством Российской Федерации о техническом регулировании.

Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется также на единицы величин, эталоны единиц величин, стандартные образцы и средства измерений, к которым установлены обязательные требования.

Классификация средств измерений

Решил сделать небольшую заметку про классификацию средств измерений. В общем, в работе столкнулся с необходимостью классификации СИ, перерыл интернет в поисках готовых классификаторов либо методик, везде примерно одно и тоже, предлагают выбрать критерий и по отношению к нему разделить оборудование на группы.

Например:

По роли в процессе измерения и выполняемым функциям
По методу измерения
По способу отсчета
По виду шкалы
По роду измеряемой величины

В общем, масса вариантов…

Начал просматривать ОСТы ГОСТы и т.д., в какой-то момент даже подумывал отталкиваться от ОКП (общероссийский классификатор продукции), но в результате поиска был обнаружен документ Рекомендация государственная система обеспечения единства измерений кодификатор групп средств измерений МИ 2314-2006 (метрологический кодификатор). Данным классификатором охвачено порядка 3070 групп СИ, т.е при помощи данного документа можно без проблем классифицировать любое средство измерения даже самое экзотическое. Классификатор очень простой имеет удобную и понятную структуру (не являюсь метрологом, но вполне успешно пользуюсь данным классификатором).

Подводя итог, коллеги, возникла задача по классификации СИ, не тратьте время, не выдумывайте велосипед, используйте МИ 2314-2006 (актуальная версия на время публикации).

Друзья, ели Вы обладаете информацией о более свежей версии МИ 2314, прошу написать в комментариях к посту.

Программа для программирования контроллеров Ремиконт Р-130 и Р-131

Программа KROSGRAF — представляет собой программный пакет предназначенный для ускорения процесса написания и отладки программ для контроллеров типа Ремиконт Р-130, а также расширенных моделей контроллеров Ремиконт Р-131 при создании на их базе систем контроля и управления. Программа работает с различными версиями программного обеспечения Р-130, имеющими различные протоколы обмена информацией (включая 15 версию).

ПО не содержит в своем составе встроенной модели управляющей программы контроллера и рассчитана на использование при отладке реального логического или аналогового Р-130 или Р-131. При отсутствии Р-130 кросс-система может быть применена для создания ПРП для Р-130 на персональной ЭВМ, получения листинга и последующей загрузки ее в Р-130.

Ремиконт может быть подключен как в составе открытой сети ТРАНЗИТ (через шлюз при этом скорость обмена может быть установлена 4800 бод или 9600 бод), так и непосредственно к СОМ-порту персональной ЭВМ. В последнем случае вместо шлюза должен быть использован преобразователь сигналов интерфейса ИРПС <-> RS232.

KROSGRAF может работать на любых ПК из под ОС MS-DOS и имеющих в своем составе:

два последовательных канала связи (СОМ1 и СОМ2);
манипулятор Мышь;
монитор EGA или VGA.

Программное обеспечение содержит:

загрузочный (исполнимый) модуль — KROSGRAF.EXE
pуководство пользователя — KROSGRAF.DOC
драйвер манипулятора «Мышь» — SMOUSE.COM,GMOUSE.COM
русификатор — UNIVGA.COM

Для установки ПО на ПК следует создать на жестком диске отдельную директорию и скопировать в нее с дискеты все перечисленные модули. Для начала работы с кросс-системой достаточно иметь в директории файлы KROSGRAF.EXE, KROSGRAF.DOC.

Скачать KROSGRAF

Кондуктометры

Кондуктометрические методы анализа и назначение приборов

Кондуктометрические методы анализа основаны на измерении удельной электропроводности исследуемых растворов.

Электричество переносится через растворы электролитов находящимися в растворе ионами, несущими положительные и отрицательные заряды. Для предотвращения электролиза при измерении электропроводности растворов используют переменный ток.

Электропроводность зависит от многих факторов и, в частности, от природы вещества, растворителя и концентрации. Измеряя электропроводность, можно определить содержание различных веществ и их соединений в исследуемых растворах. Электропроводность растворов определяется с помощью кондуктометров различных конструкций, измеряя электрическое сопротивление слоя жидкости, находящейся между двумя электродами, опущенными в исследуемый раствор.

Однако возможно непрерывно измерять удельную электрическую проводимость электропроводящих растворов бесконтактным индуктивным способом.

Кроме того, можно наблюдать за изменением электропроводности раствора в процессе химического взаимодействия. В зависимости от принципа измерения методы классифицируют на:

прямая кондуктометрия, основанная на непосредственном измерении электропроводности исследуемого раствора индивидуального вещества;
кондуктометрическое титрование, основанное на измерении электропроводности, изменяющейся в процессе взаимодействия титранта с определяемым веществом во время титрования; при этом о содержании вещества судят по излому кривой титрования, которую строят в координатах: удельная электропроводность – количество добавленного электролита;
хронокондуктометрическое титрование, основанное на определении содержания вещества по времени титрования, автоматически регистрируемому на диаграммной бумаге регистратора кривой титрования.

В зависимости от методов и назначения существуют различные конструкции кондуктометров.

Кондуктометры позволяют решать многие практические задачи, в том числе для осуществления непрерывного контроля производством. Их используют для контроля очистки воды, оценки сточных вод, контроля солей в минеральной, морской речной воде. Определение электропроводности- один из методов контроля качества пищевых продуктов: молока, вин, напитков и т. д. Нередко при анализе смесей электролитов измерение электропроводности сочетают с измерением других величин (рефракции, вязкости, рН, плотности и т. д.).

В некоторых случаях определению электропроводности предшествует химическое взаимодействие. Именно так проводят кондуктометрическое определение различных газов: СО2, СО, О2, NH3, SO2, H2S и т. д. Например, при определении СО2 измеряют электропроводность раствора щелочи после поглощения им СО2 . Этот прием используют при кондуктометрическом определении С, N, О, S и Н в органических соединениях, металлах и сплавах.

Принцип действия и устройство кондуктометров

Электропроводность раствора электролита может быть найдена, если измерить активное сопротивление между погруженными в него электродами. Для измерения сопротивления пользуются переменным током, так как постоянный ток вызывает электролиз и поляризацию электродов. Источником тока обычно служат генераторы звуковой частоты.

Сопротивление раствора электролита определяют путем сравнения с эталонным сопротивлением. Для этого используют мостик Утстона (рис.1). Сопротивления R1, R2, R3, R4 можно подобрать так, чтобы ток в диагонали мостика отсутствовал, т. е. сопротивление его ветвей было пропорционально друг другу. Измеряемое сопротивление R4 можно найти по формуле:

R4=R3 R2/R1

Сопротивления R1 и R2 выбирают постоянными или сохраняют постоянными их соотношение; R3 может изменяться. Таким образом, при балансировке моста регулируют сопротивление R3 и находят сопротивление R4. В качестве нуль — индикатора применяют осциллографы, гальванометры переменного тока или (после выпрямления) постоянного тока, цифровые вольтметры.

Рис.1. Мостик Уитстона:

R1, R2, R3, R4- плечи моста; С- переменная емкость; 1- звуковой генератор; 2- индикатор нуля; 3- электролитическая ячейка.

Условия равновесия моста применимы к переменному току, если R1, R2, R3, R4 — активные сопротивления. Однако на мостике переменного тока силу тока в диагонали нельзя свести к нулю, так как к активному сопротивлению добавляется некоторое реактивное сопротивление, обусловленное емкостью электролитической ячейки и цепи.

В электрическую эквивалентную схему электролитической ячейки (рис.2) кроме истинного активного сопротивления раствора R, зависящего от концентрации ионов и их эквивалентной электропроводности, входят дополнительные активные и реактивные сопротивления, возникающие в ячейке при измерении сопротивления. Электрическую ячейку – сосуд той или иной формы, содержащий электролит с погруженными в него электродами, в принципе можно рассматривать как конденсатор с электродной поверхностью S, электродным расстоянием l, заполненный раствором с диэлектрической проницаемостью e. Сопротивление емкости Сr, шунтирующее истинное сопротивление электролита в водных растворах, обычно значительно выше истинного сопротивления раствора и поэтому не вызывает ошибок в измерении электропроводности. Однако при очень высоком истинном сопротивлении электролита эти величины могут быть соизмеримы. Возникающие ошибки уменьшаются с понижением частоты тока.

На границе металлический электрод – раствор электролита возникает двойной электрический слой. Емкость двойного слоя влияет на сдвиг фаз между током и напряжением, что приводит к ошибкам в измерении истинного сопротивления раствора.

Ошибки измерений могут быть связаны с электрохимическими процессами на электродах – разрядкой ионов, приводящей к изменению концентрации ионов у поверхности электрода. Вследствие медленной диффузии ионов к электроду наблюдается концентрационная поляризация, которая создает поляризационную емкость Сп и поляризационное сопротивление Rп. Ошибки, связанные с поляризационными явлениями, уменьшаются с повышением частоты тока и увеличением концентрации. При чистоте тока выше 1000 Гц влияние поляризации незначительно.

Рис.2. Электрическая эквивалентная схема ячейки:

R — истинное сопротивление раствора; Сr — геометрическая емкость ячейки; Сд — емкость двойного слоя; Сп и Rп – емкость и сопротивление поляризации; С1 и R1 – шунтирующие емкость и сопротивление, зависящие от конструкции ячейки; С2 – емкость проводов.

Шунтирование сопротивления R емкостью С1 и сопротивлением R1, возникающее при неудачной конструкции ячейки (близкое расположение проводов, идущих от электродов), также вызывает ошибки измерения. Емкость проводов С2 может стать причиной емкостных утечек тока.

Ячейки для кондуктометров должны отвечать следующим основным требованиям:

иметь оптимальные геометрические размеры межэлектродного пространства;
поляризационные явления на электродах должны быть минимальными;
утечка тока, обусловленная паразитными емкостными связями, должна быть минимальной.

Емкостное сопротивление компенсируется путем включения конденсатора параллельно сопротивлению R3.

Ошибки, связанные с поляризационным сопротивлением, уменьшаются при использовании платинированных электродов, так как увеличенная поверхность их уменьшает плотность тока. Платинированные электроды нельзя применять, если платиновая чернь оказывает влияние на проводимую реакцию или изменяет концентрацию вещества вследствие абсорбции. В некоторых случаях удобно применять платинированные электроды, прокаленные до красного каления (серое платинирование). Такие электроды значительно уменьшают поляризацию, но они обладают значительно меньшими абсорбционными свойствами.

Установка для кондуктометрического анализа состоит из электролитической ячейки, звукового генератора, мостика Уитстона и индикатора нуля. Для подачи стандартного раствора используют полумикробюретку.

Для питания системы переменным током используют генераторы ГЗ-1, ГЗ-2, ГЗ-10, ГЗ-33 и др. Для работы используют переменный ток частотой 1000 Гц.

В качестве нуль индикатора может использоваться осциллографический индикатор нуля. При полном балансе мостика эллипс на экране стягивается в горизонтальную линию.

Такого рода установки имеют высокую чувствительность.

Типы кондуктометров

Измерение электропроводности растворов может быть осуществлено при помощи уравновешенных мостов промышленного производства. К числу таких приборов относятся Р-38, Р-556, Р-577, Р-568 и др. Приведем краткие характеристики некоторых кондуктометров.

Реохордный мост Р-38. Р-38 широко используется в практике и представляет собой четырехплечевой уравновешенный мост со ступенчато-регулируемым плечем сравнения и плавно регулируемым отношением плеч. Прибор питается от сети переменного тока с частотой 50 – 500 Гц с напряжением 127 или 220 В через трансформатор, включенный в схему моста. Измеряемое сопротивление может изменяться 0,3-30000 Ом. Прибор содержит гальванометр типа М314, который служит нуль инструментом.

Кондуктометр ММЗЧ-64. Кондуктометр собран по схеме четырехплечевого уравновешенного моста. Питание — от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц через генератор, вмонтированный в установку. При этом частота повышается до 1150 Гц. Плечо сравнения имеет три декады сопротивлений. В каждую декаду включено по 9 сопротивлений, равных соответственно 1000, 100, 10. Сопротивление плеча сравнения можно изменять ступенями по 10 Ом в пределах от 10 до 10000 Ом. Кондуктометр позволяет измерять сопротивление от 0,01 Ом до 10 кОм. Блок конденсаторов используется для компенсации емкостной составляющей. Кондуктометр имеет электронно-оптический индикатор баланса моста. Погрешность измерений не превышает 1%.

Кондуктометр К-1-4. Кондуктометр собран по схеме четырехплечевого уравновешенного моста. Питание — от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц через генератор, вмонтированный в установку. При этом частота повышается до 1000 Гц. Область измеряемых сопротивлений составляет 100-90000 Ом. Плечи R1 и R2 представляют постоянные сопротивления в 100 Ом. Плечо сравнения является магазином сопротивлений типа Р-33. Предусмотрена балансировка моста по реактивной составляющей. При балансировке моста используется микроамперметр типа М-495, который включен через выпрямитель на выход усилителя. Погрешность измерений не выходит за пределы 0,5%.

Кондуктометр «Импульс» типа КЛ-1-2. Кондуктометр «Импульс» предназначен для измерения электропроводности растворов. К прибору приложены две ячейки, для которых отградуирована шкала прибора. Прибор собран по мостовой схеме с питанием импульсным током переменной полярности и интегрированием синхронного выпрямленного сигнала разбаланса. Погрешность измерений составляет 0,25%.

Принцип работы и устройство бесконтактных кондуктометров

Бесконтактные кондуктометрические анализаторы и концентратомеры предназначены для непрерывного измерения удельной электрической проводимости растворов. Бесконтактные кондуктометры выпускаются в различном исполнении: погружные, с различной глубиной погружения, и проточные. К таким кондуктометрам, используемым в производстве, относятся БКА-М, КНЧ-1М и другие.

В основу работы анализатора положен индуктивный метод измерения проводимости. Анализатор состоит из датчика и измерительного преобразователя. Датчик анализатора обычно выполнен с видами взрывозащиты: «искробезопасная электрическая цепь», «взрывонепроницаемая оболочка» и предназначен для преобразования удельной электропроводности в унифицированный сигнал постоянного тока.

Рис.3. Датчик

Рис.4. Измерительный преобразователь.

Измерительный преобразователь предназначен для преобразования удельной электропроводности в унифицированный сигнал постоянного тока, температурной компенсации и питания постоянным напряжением всех цепей датчика.

Рассмотрим устройство на примере проточного кондуктометра БКА-М.

Датчик состоит из первичного преобразователя с фланцами для установки на технологическом трубопроводе. В проточной части корпуса первичного преобразователя расположены чувствительный элемент и термометр сопротивления, которые опрессованы пластмассой. На наружной поверхности корпуса установлено основание для размещения электронного блока и блоков искрозащиты и устройство ввода.

Чувствительный элемент состоит из силовой (генераторной) ГК и измерительной ИК тороидальных катушек, помещенных в электростатический экран.

Электронный блок анализатора состоит из генератора переменного тока Г, усилителя Ус, детектора Д и преобразователей напряжение – ток ПНТ 1 и ПНТ 2.

Датчик работает следующим образом.

Переменное напряжение с генератора через блок искрозащиты 1 поступает на силовую катушку ГК первичного преобразователя и создает магнитный поток, который наводит ЭДС в жидкостном контуре связи, который является вторичной обмоткой для силовой катушки. Сила тока в контурах связи пропорциональна удельной электрической проводимости. Изменения силы тока в контуре связи изменяет наводимую им ЭДС в измерительной катушке ИК. Выходное напряжение первичного преобразователя через блок искрозащиты поступает на вход усилителя Ус. Усиленный сигнал детектируется, фильтруется, поступает на вход преобразователя напряжение – ток ПНТ-1 и по линии связи передается в измерительный преобразователь.

Напряжение с мостовой схемы измерителя температуры ИТ поступает на вход усилителей У. Усиленное напряжение постоянного тока, пропорциональное температуре анализируемой среды, поступает на вход преобразователя напряжение – ток ПНТ-2 и по линии связи передается в измерительный преобразователь.

Анализатор работает следующим образом.

С одного выхода датчика токовый сигнал, пропорциональный удельной электрической проводимости, поступает на вход преобразователя ток – напряжение ПТН-1, который подключен к одному из входов делителя Дел . С другого выхода датчика токовый сигнал, пропорциональный температуре анализируемой среды, поступает на вход преобразователя ток – напряжение ПТН-2, который подключен к входу сумматора Σ.

Зависимость удельной электрической проводимости имеет следующий вид:

Хt = Х0 [1 + αt (t — t0)], где

Хt — значение удельной электропроводности при текущей температуре, См/м;

Х0 — значение удельной электропроводности при начальной температуре, См/м;

αt — температурный коэффициент раствора, град-1;

t0 — начальная температура раствора, град;

t — текущая температура раствора, град.

Для электролитов (солей, кислот и щелочей) αt положителен и имеет значение от 0,019 до 0,025.

При повышении температуры раствора его удельная электропроводность увеличивается. Для компенсации этого увеличения необходимо уменьшить выходной сигнал. На входе сумматора устанавливается напряжение равное

αt (t — t0)

На выходе сумматора устанавливается напряжение

1 + αt (t — t0)

На выходе делителя устанавливается напряжение, пропорциональное

Х0 = Хt /[1 + αt (t — t0)]

Которое не будет зависеть от температуры анализируемой среды.

Рис.5

Датчик анализатора устанавливается на обводной линии технологического трубопровода с помощью фланцевых соединений в горизонтальном положении в помещениях и наружных установках, рекомендуемая схема обвязки датчика анализатора приведена на рис.5

Основные пневматические элементы КИПиА

Все многочисленные устройства пневматики состоят из небольшого числа элементов: пневматические дроссели, камеры, пневматические элементарные преобразователи, задатчики и выключающие реле.

Пневматические дроссели создают пневматическое сопротивление за счет сужения прохождения воздушного канала (рис.1)

Рис. 1 Постоянные дроссели
а — турбулентный, б — ламинарный

В зависимости от назначения дроссели разделяют на постоянные и переменные. Проходное сечение постоянных дросселей в процессе работы не изменяется. У переменных дросселей проходное сечение можно изменить в широких пределах. Пневматические дроссели применяют в схемах делителей давления. Простейший делитель давления состоит из двух последовательно соединенных дросселей с пневматическими сопротивлениями R1 и R2.

Рис. 2 Делитель давления

Перепады давления Р1-P2 и P2-P3 на дросселях делителя давления (рис. 2) пропорциональны их пневматическим сопротивлением R1 и R2.

(P1-P2)/(P2-P3) = R1/R2

из этой формулы находим промежуточное давление P2

P2=(R2/(R1+R2)*P1) + (R1/(R1+R2)*P3)

Если воздух после второго дросселя выходит в атмосферу то,

P3 = 0; P2=R2/(R1+R2)*P1

Мембрана — это зажатый между фланцами гофрированный диск, чаще всего из прорезиненной ткани с жестким диском в центре (рис.3)

Мембрана преобразует давление в силу. Так как сила F, согласно формуле F=S*Р пропорциональна приложенному давлению Р, то статическая характеристика мембраны, как преобразователя, линейная.

Рис. 3 Мембрана

Трубчатая пружина представляет собой согнутую в виде дуги трубку овального или эллиптического сечения (рис 4). Один конец трубки запаян, а в другой, укрепленный неподвижно, подают измеряемое давление. Под действием давления Р трубка стремится распрямиться в следствии чего, ее свободный запаянный конец перемещается. Это происходит из-за того, что малая ось эллипса стремится увеличиться, а большая уменьшиться, так как площадь вокруг малой оси значительно больше площади вокруг большой оси и следовательно сила F1 больше силы F2. Перемещение запаянного конца пропорционально измеряемому давлению Р.

L = K*Р,

где коэффициент пропорциональности К — коэффициент передачи трубчатой пружины.

Рис.4 Трубчатая пружина

Сильфон — это гофрированная трубка, один конец которой закрыт (дно сильфона), а к другому подводится давление Р (рис 5). Под действием давления сильфон растягивается. Зависимость перемещения дна сильфона, от измеряемого давления выражается формулой

L = K*Р.

Рис. 5 Сильфон

Преобразователь сопло — заслонка служит для преобразования линейного перемещения в давление сжатого воздуха и представляет собой переменный дроссель типа сопло-заслонка в сочетании с постоянным дросселем (рис 6).

Рис. 6 Преобразователь сопло — заслонка

Постоянный дроссель R1 вместе с переменным дросселем сопло — заслонка R2 образуют делитель давления. Давление питания Р1 подводиться к постоянному дросселю R1, а выходным сигналом делителя является промежуточное давление Р2. Это давление согласно формуле зависит от измеряемого сопротивления дросселя и следовательно от перемещения заслонки.

P2 = R2/(R1+R2)*P1

К числу наиболее распространенных функциональных элементов пневматических устройств относятся повторители, реле, сумматоры, усилители мощности, задатчикии выключающие реле. Конструктивно они представляют собой устройства состоящие из нескольких мембран, связанных одним штоком и дросселями типа сопло-заслонка. Заслонками для сопел служат жесткие центры мембран. Во всех этих элементах входные пневматические сигналы предварительно преобразуют в механические силу и перемещение, а после выполнения необходимых операций — снова в пневматические. Преобразование входного давления в силу и перемещение производится в основном мембранами. а перемещения в выходное давление — соплом с заслонкой.

Повторитель давления (рис.7) состоит из мембраны 1 и делителя давления, образованного постоянным дросселем типа соплозаслонка. Роль заслонки для сопла 2 выполняет жесткий центр мембраны.

Рис. 7 Повторитель давления

В таком повторителе входное давление преобразуется мембраной 1 в пропорциональное ему усилие, направленное вниз. Это усилие уравновешивается направленным вверх усилием, создаваемым выходным давлением. В состоянии равновесия эти силы равны. Поэтому по формуле F=S*Р будут равны и создающие их давления.

Любое изменение входного давления приводит к нарушению равновесия сил на мембране и к ее перемещению относительно сопла 2, что повлечет изменение выходного давления, которое будет изменяться до тех пор, пока снова не сравняется с входным. Таким образом выходное давление будет повторять любое изменения входного.

Усилитель мощности — представляет собой мощный повторитель давления (рис. 8)

Рис. 8 Усилители мощности

а — устройство, б — схема

В него входит двухмембранный блок 1, в котором роль штока выполняет толкатель, имеющий внутренний канал, сообщающийся с атмосферой. В нижней части усилителя находится шариковый клапан 2, прижимаемый к седлу пружиной 3.

Состояние равновесия мембранного блока наступает тогда, когда выходное давление равно входному. Если входное давление увеличивается, то мембранный блок переместится вниз и откроет нижнее сопло. При этом выходное давление быстро увеличивается до нового значения входного давления за счет большого притока питающего воздуха через седло. Если входное давление уменьшится, то мембранный блок переместится вверх и откроет верхнее седло. Выходное давление уменьшится до нового значения входного давления за счет стравливания воздуха в атмосферу, через канал в штоке.

Задатчик — предназначен для ручного изменения давления сжатого воздуха. Усилие действующее на мембрану 3 (рис.9) сверху создается при помощи пружины 2, сжимаемой винтом 1. При ввинчивании винта в корпус задатчика выходное давление увеличивается, а при вывинчивании — уменьшается за счет изменения усилия пружины.

Рис. 9 Задатчик

а — устройство, б — схема

Выключающее реле — выполняет операцию переключения сигналов в пневматических цепях. В состав выключающего реле (рис. 10) входят мембранный блок 1, подпираемый снизу пружиной 2 и два сопла, расположенные с внутренней стороны мембран.

10 Выключающее реле

Мембранный блок может занимать два крайних положения: верхнее (под действием пружины 2) и нижнее (под действием выключающего сигнала) При этом происходит перекрытие одного из двух сопел, к которым подводится входные давления. Выходное давление при этом будет совпадать с одним из входных давлений:

Pвых = Pвх1, при Рвых = 0

Рвых = Рвх2, при Рвыкл = Рпит

Двух и четырех входовые элементы. Функции выполняемые двух и четырех входовыми элементами, определяются характером пневматических связей между их камерами.

Двухвходовый элемент предназначен для выполнения различных операций с одним или двумя пневматическими сигналами (рис. 11) в зависимости от различных вариантов включения.

Рис.11 Схемы включения двухвходового элемента

а — реле с подпором, б — двухвходовое реле, в — повторитель давления

Двухвходовый элемент представляет собой устройство с мембранным блоком, состоящим из трех мембран и двух дросселей типа сопло-заслонка. Мембраны делят двухвходовый элемент на четыре камеры): две глухих и две проточные. Давления в этих камерах создают усилия, действующие вдоль оси штока.

В зависимости от различных вариантов включения двухвходовый элемент будет выполнять операции:

сравнение входного сигнала с постоянным давлением (рис. 11-а).

При таком включении давления в проточных камерах всегда одинаковы и поэтому положение мембранного блока зависит только от соотношения давлений Рвх и Рпод. Если входное давление Рвх меньше давления подпора Рпод, то их разность будет меньше 0 и мембранный блок окажется в верхнем положении. При этом верхнее сопло закроется, а нижнее откроется, и, следовательно, выходное давление Рвых станет равным атмосферному. Если же DР меньше 0, то мембранный блок закроет нижнее сопло и откроет верхнее. При этом Рвых = Рпит.

сравнение двух входных сигналов (рис.11-б).

В этом случае элемент работает как реле, на вход которого подается разность DР = Рвх1 — Рвх2 входных сигналов. Пока Рвх1 будет меньше Рвх2 выходное давление Рвых останется неизменным и равным 0. Как только Рвх1 превышает Рвх2, то выходное давление возрастет до Рпит.

Четырехвходовый элемент (рис. 12) состоит из пяти мембран, связанных одним штоком. При этом, также как и двухвходовом, соблюдается чередование мембран большой и малой площади. Эти мембраны образуют четыре глухих и две проточные камеры. В зависимости от вариантов включения четырехвходовой элемент может выполнять различные функции:

Рис. 12 Четырехвходовой элемент