А.С. Яржемский

ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

И ПРИБОРЫ

Конспект лекций

По дисциплине

«Технические измерения и приборы»

Для специальности 210200

«Автоматизация технологических процессов и производств»

Владикавказ 2009

Введение

Различного рода измерения сопровождают человека на протяжении всей его жизни. Измерения осуществляются самостоятельно каждым индивидуально или путем наблюдения за измерениями. Достаточно вспомнить, как часто приходится использовать стеклянные термометры, линейки, весы т.п.

Всем известно понятие «мерить, измерять». В быту под этим понимают определенную операцию, которая легко выполняется с помощью названных приборов. Наряду с этим современные научные исследования, да и производства, требуют проведения сложнейшим измерений. Их производством занимаются высококвалифицированные специалисты, вооруженные новейшей измерительной аппаратурой.

Измерения осуществляются с помощью специальных технических средств, различных по сложности и принципу действия. Совокупность технических средств, служащих для выполнения измерений, методов и приемов проведения измерений принято называть измерительной техникой.

История развития измерительной техники тесно связана с развитием потребностей общества. Бурное развитие техники потребовало создания не только отдельных средств измерения, но и измерительных систем.

Основной потребитель измерительной техники - промышленность. Здесь измерительная техника используется для получения информации о ходе технологических процессов, величине параметров, характеризующих процесс. Многообразие технологических процессов определило и многообразие средств измерения. Вместе с тем, многие процессы имеют общие характеристики, измерение которых возможно однотипными средствами. Это позволило разделить средства измерения на группы, измеряющие одинаковые физические величины.

Измерения температуры, давления, расхода и уровня принято называть теплотехническими измерениями; измерения состава и физико-химических свойств вещества – физико-химическими измерениями, а измерения электрических величин – электрическими измерениями.

1. Государственная система приборов и средств автоматизации

В конце 50-х годов прошлого века в нашей стране с целью технически и экономически целесообразного решения проблемы обеспечения технологических процессов различных отраслей промышленности средствами контроля и автоматического регулирования были начаты разработки методов упорядочения и унификации средств автоматизации, которые положили начало созданию Государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСПиСА).

В настоящее время ГСП достаточно полно разработана и продолжает развиваться и совершенствоваться. Успехи в создании средств измерений позволили распространить ГСП не только на промышленность, но и на науку, медицину, сельское хозяйство и т.д. По существу, ГСПиСА охватывает всю номенклатуру отечественного приборостроения.

Создание ГСПиСА явились крупным событием в практике мирового приборостроения. В основу ГСП положены следующие принципы:

- выделение устройств по функциональным признакам;

- минимизация номенклатуры изделий;

- блочно-модульное построение технических средств;

- агрегатное построение систем управления;

- совместимость приборов и устройств.

По функциональному признаку все изделия ГСП делятся на четыре группы:

- устройства получения информации о состоянии процесса;

- устройства приема, преобразования и передачи информации по каналам связи;

- устройства преобразования, хранения, обработки информации и формирования команд управления;

- устройства использования командной информации для воздействия на объект управления.

Средства измерения входят в число устройств первой и второй групп и представляют собой первичные, промежуточные, масштабирующие (нормирующие) измерительные преобразователи, измерительные приборы и системы.

В зависимости от рода используемой энергии средства измерений и вспомогательные устройства ГСП подразделяются на четыре самостоятельные ветви:

- электрическую;

- пневматическую;

- гидравлическую;

- не использующую вспомогательную энергию.

Все средства измерения и устройства электрической, пневматической и гидравлической ветвей имеют унифицированные входные и выходные сигналы:

- электрические:

Постоянный ток: 0…5; 0…20; 4…20; -5…0…+5 мА;

Постоянное напряжение: 0…10; 0…20; -10…0…+10 мВ;

0…10; 0…1; -1…0…+1 В;

Переменное напряжение: 0…2; -1…0…+1 В;

Частота: 2…8; 2…4 кГц

- пневматические:

Давление: 0,02…0,1 МПа (0,2…1,0 кг/см²).

- гидравлические:

Давление: 0,1…6,4 МПа.

Связь между устройствами различных ветвей осуществляется с помощью соответствующих преобразователей сигналов. Промышленностью выпускаются электропневматические и пневмоэлектрические, электрогидравлические и гидроэлектрические преобразователи. Этим обеспечивается создание комбинированных средств автоматики. Средства ГСП строят из блоков и модулей.

Блочно-модульный принцип построения средств ГСП обеспечивает возможность создания различных функционально сложных устройств из ограниченного числа более простых блоков и модулей путем их наращивания и стыковки. Это позволяет создавать новые средства измерения и автоматизации из уже существующего набора узлов и блоков, что дает существенный экономический эффект.

Измерительные устройства и системы составляют самую многочисленную группу изделий ГСП, составляющую более половины номенклатуры промышленных изделий ГСП. Они обеспечивают получение измерительной информации о физических величинах, характеризующих технологические процессы, свойства и качество продукции.