Структура измерительного устройства

Под измерительным прибором понимают средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме доступной для непосредственного восприятия. В связи с этим в любом приборе различают 4 основных узла:

1. воспринимающее устройство;

2. преобразующее устройств;

3. передающее устройство;

4. исполнительный механизм;

5. базирующие элементы.

Воспри-

нимающий

узел ( преобразова- тель)

Ис-

полнитель-

ный узел

Измеряемый параметр

Передаточный узел

Выходной параметр

Под воспринимающим узлом в механических приборах обычно понимают чувствительный элемент, который деформируется под действием изменения измеряемой величины. В электрических приборах чувствительным элементом преобразователем обычно является устройство, преобразующее изменение измеряемой величины в изменение того или иного электрического параметра.

Деформация чувствительного элемента ( пружины, мембраны, сильфоны ) или электрический сигнал от преобразователя должны быть значительно увеличены или усилены, чтобы обеспечить срабатывание исполнительного органа или повысить точность отсчета. В механических приборах эта операция производится передаточно-множительным механизмом, а в электрических эту функцию выполняет, как правило, усилитель.

Для отсчета или регистрации исследуемой величины служит исполнительный узел прибора, который в зависимости от вида измерительной системы может быть отсчетным устройством ( показывающие приборы ), регистрирующим устройством ( самопишущие приборы ), механизмом позиционного регулирования ( контактные приборы ).

Для создания определенности положения измеряемого изделия относительно воспринимающего узла или измерительного прибора относительно контролируемого изделия используется ряд элементов или деталей, обеспечивающих постоянство их взаимного расположения. Эти элементы или детали называются базирующими элементами.

При проектировании различных измерительных систем основной задачей является обеспечение требуемой точности прибора.

Точность прибора определяется соотношением между точностью измеряемого параметра и уровнем погрешностей, создаваемых самим прибором ( “белым шумом” ). Как указывалось выше, между этими величинами рекомендуется соотношение  1/10. Погрешность прибора является совокупностью систематических и случайных погрешностей, обеспечиваемых системами, узлами и деталями прибора,

.

Систематические погрешности _сист можно разделить на 4 группы:

1. постоянные ( погрешности эталонов для настройки, погрешности размеров звеньев механизмов, погрешности принятых схем измерения );

2. возрастающие с ростом измеряемого параметра ( от температуры, силы тока и т.п. );

3. периодические ( например эксцентриситет шкалы индикатора );

4. изменяющиеся по сложному закону, когда в основу оценки погрешностей положены упрощенные зависимости ( например U = J R ).

Наиболее целесообразно после изготовления прибора провести испытания и установить возможный разброс погрешностей. Это наиболее достоверная информация. Однако предварительно перед проектированием прибора на основе размерного анализа следует рассчитать уровень возможных погрешностей и на основе этого сделать заключение о годности предлагаемой конструкции.

Прочность и жесткость в измерительных приборах обеспечивается значительным коэффициентом перекрытия запаса прочности ( к_з >10 ). Это связано еще и с тем, что в большинстве контактных приборов рабочие усилия, передаваемые исполнительным механизмам в основном невелики ( например микрометр обеспечивает контактное усилие 900 г ), хотя для спец. конструкций, работающих под большой нагрузкой, обязательно необходимо производить жесткостные расчеты. Общепринятый показатель j = 100 кН/мм.

Согласно нормативных показателей измерительное усилие связано с величиной допуска Т измеряемого размера. Так если:

Т  0.002 мм то Р_з  250 г,

Т  0.01 мм то Р_з  400 г,

Т > 0.01 мм то Р_з  1 кг.

Надёжность – общее свойство систем обеспечивает выполнение заданных технических операций в установленном объёме и с необходимыми качественными характеристиками. Основу нажености работы приборов составляет безотказность.

Безотказностью называется - свойство системы сохранять свою работоспособность­ в течение заданного периода времени.

Отказом называют полную или частичную утрату работоспособности.

Отказы классифицируют:

1. По характеру проявления ( внезапный, постепенный ).

2. По связи с другими отказами ( независимый, зависимый ).

3. По возможности использования до устранения отказа ( нельзя, можно ).

4. По возможности устранения отказа ( самоустранение, ремонт, невозможность ремонта ).

5. По наличию внешних признаков ( есть, нет ).

6. По причине отказа ( конструкторские, технологические ).

7. По времени проявления ( при испытаниях, при работе, случайно, в после рабочий период ).