اصطلاحات ابزار دقیق

ابزار دقیق علم اندازه گیری و کنترل خودکار و اتوماتیکی است. کاربردهای این علم در تحقیقات ، صنعت و زندگی روزمره فراوان است. از سیستم های کنترل موتور خودرو گرفته تا ترموستات‌های کنترل دمای خانگی گرفته تا خلبانان خودکار هواپیما، اتوماسیون در همه جا در اطراف ما وجود دارد. این بخش بر اصل اساسی اندازه‌گیری تمرکز می کند. هدف هر اندازه گیری این است که بتواند یک متغیر فرایند معین را اندازه گیری کند تا بتواند آن را کنترل کند. بنابراین آنچه را که نمی توانید اندازه بگیرید، نمی توانید کنترل کنید.

از تجهیزات ابزاردقیق برای اندازه‌گیری و کنترل وضعیت جریان‌های فرآیندی هنگام عبور از یک سیستم استفاده می شود. همچنین از تجهیزات ابزاردقیق برای اندازه گیری و کنترل متغیرهای فرآیندی مانند: دما، جریان، سطح، فشار و کیفیت مواد استفاده می‌شود. در صورت وجود انحراف از مقدار فرایند مورد نیاز، سیستم های کنترل ابزار خودکار بیشتر برای نظارت مداوم بر این شرایط فرآیند و اصلاح آنها بدون دخالت اپراتور استفاده می شوند. دلیل اصلی استفاده از کنترل های اتوماتیک این است که تولید از نظر اقتصادی و ایمن تر انجام می شود. در حقیقت، برخی از فرایندهای ما بدون وجود سیستم های کنترل خودکار در شرایط پایدار قابل کنترل نیستند.

سنسورهای ابزار دقیق اغلب در برنامه های صنعتی برای نظارت بر وضعیت، نظارت بر جریان، نظارت بر سطح، جمع آوری داده های فشار و دما برای کنترل فرایند استفاده می شوند. تجهیزات ابزار دقیق به گونه ای طراحی شده اند که در مدت زمان طولانی به طور مداوم کار کنند. این داده ها در کنترل و بهینه سازی سیستم های جدا شده یا کل منحصر به فرد برای جلوگیری از ایجاد خرابی در سایت های تولید بسیار مهم است. این دستگاهها طوری طراحی شده اند که در بازه های زمانی طولانی به طور مداوم در محیط های تهاجمی مانند کارخانه های سیمان ، مخازن ذخیره سازی، نیروگاه های تولید برق، تجهیزات چرخشی، کوره های عملیات حرارتی، تولید فولاد، نیروگاه های هسته ای و غیره کار کنند. در نتیجه مواد مورد استفاده در ساخت محفظه و روکش تجهیزات ابزاردقیق به طور کلی برای مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا، استحکام، مقاومت در برابر مواد اسیدی و خورنده و خواص پارگی خزشی انتخاب می شوند.

متریال اغلب سنسورهای ابزار دقیق قابل شخصی سازی است که این آلیازها عبارتند از: NeoNickel Alloy 625 ،Alloy 601 ،Alloy 22 ،Alloy C276 ،ZERON و Alloy 600 اینها گزینه های ایده آلی برای تولید روکش یا محفظه برای حسگرها (سنسورها) و دستگاه‌های ابزار دقیق هستند.

ابزارهای دقیق و اصطلاحات اندازه‌گیری در مهندسی و علوم دقیق مفاهیم بسیار مهمی هستند. در ادامه، به مبانی ابزارهای دقیق و اصطلاحات مرتبط با اندازه‌گیری اشاره خواهیم کرد:

اصطلاحات ابزار دقیق:
ابزار دقیق: ابزارهایی که برای اندازه‌گیری و نمایش مقادیر فیزیکی یا شیمیایی با دقت و صحت بالا استفاده می‌شوند. این ابزارها معمولاً دارای خطاهای کمتری هستند.
اندازه‌گیری: عملی است که به کمک ابزارهای دقیق انجام می‌شود و مقدار یک ویژگی فیزیکی را به دست می‌آورد. این مقادیر می‌توانند طول، جرم، دما، فشار، سرعت و … باشند.
واحد اندازه‌گیری: واحدی که برای نمایش مقدار اندازه‌گیری شده استفاده می‌شود. به عنوان مثال، واحد‌های متر برای طول، کیلوگرم برای جرم و سلسیوس برای دما از واحدهای اندازه‌گیری هستند.
دقت: توانایی ابزار دقیق در تفکیک مقادیر کوچک و تطابق نتایج مشاهده شده با مقادیر واقعی. دقت بیشتر به معنای تفکیک بهتر و امکان نمایش مقادیر کوچکتر است.
صحت: میزان تطابق نتایج اندازه‌گیری با مقدار واقعی یک ویژگی. صحت ابزار دقیق معمولاً به صورت درصدی اعلام می‌شود.
خطای اندازه‌گیری: اختلاف بین مقدار واقعی و مقدار اندازه‌گیری شده توسط ابزار دقیق. این خطا می‌تواند خطاهای سیستمی و تصادفی داشته باشد.
برآورد: اندازه‌گیری مقداری که به دست نمی‌آید ولی بر اساس داده‌های اندازه‌گیری شده و مدل‌های ریاضی تخمین زده می‌شود.
انحراف معیار: میزان پراکندگی داده‌های اندازه‌گیری از مقدار میانگین. انحراف معیار بزرگتر به معنای پراکندگی بیشتر داده‌ها است.
کالیبراسیون: روشی برای تنظیم یا تصحیح ابزارهای دقیق تا اندازه‌گیری‌های آن‌ها با مقادیر واقعی تطابق داشته باشد.
اندازه‌گیری مستمر و گسسته: در اندازه‌گیری مستمر، مقادیر به طور مداوم و بدون وقفه اندازه‌گیری می‌شوند، در حالی که در اندازه‌گیری گسسته، مقادیر تنها در زمان‌های معینی اندازه‌گیری می‌شوند.
متغیر اندازه گیری شده: به مقدار یا شرایط فیزیکی که باید اندازه گیری شود گفته می شود. متغیرها عبارتند از: دما ، فشار ، میزان جریان ، سطح ، سرعت و غیره
سیگنال اندازه گیری شده: آیا متغیر الکتریکی ، مکانیکی ، پنوماتیک یا سایر موارد به ورودی یک دستگاه اعمال می شود. در ترموکوپل ، سیگنال اندازه گیری شده یک EMF (محرکه) است که سیگنال آنالوگ الکتریکی دمای اعمال شده روی ترموکوپل است. یک سیگنال اندازه گیری شده معمولاً توسط عنصر اصلی (عنصر حس) یک ابزار تولید می شود.
خطای مطلق: تفاوت جبری بین نشانگر و مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده را خطای مطلق نامیده می‌شود. که فرمول آن بشرح زیر است: خطای مطلق = نشانگر – مقدار واقعی.
حساسیت: نسبت تغییر خروجی مبدل به تغییر متناظر در مقدار اندازه گیری شده را حساسیت می‌گوییم و رابطه آن از فرمول زیر بدست می آید. (حساسیت) = (تغییر سیگنال خروجی) / (تغییر سیگنال ورودی). به عنوان مثال: یک مبدل فشار به جریان می تواند حساسیت 0.1 میلی آمپر / مگابایت داشته باشد.
فرستنده یا ترانسمیتر: دستگاهی که سیگنال تولید شده توسط یک عنصر سنجش اولیه (PSE) را به یک سیگنال ابزار استاندارد مانند فشار هوا 3-15 PSI ، جریان الکتریکی 4-20 میلی آمپر DC ، بسته سیگنال دیجیتال Fieldbus و غیره تبدیل می کند ، که ممکن است سپس به یک دستگاه نشانگر ویا یک کنترل کننده منتقل می شود
مقادیر محدوده پایین و بالا (LRV و URV): مقادیر اندازه گیری فرآیند 0٪ و 100٪ محدوده کالیبره شده فرستنده در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال ، اگر یک فرستنده دما برای اندازه گیری محدوده دما از 300 درجه سانتیگراد شروع و تا 500 درجه سانتیگراد کالیبره شود ، LRV آن 300 درجه سانتی گراد و URV آن 500 درجه سانتی گراد خواهد بود.
Zero and Span: توصیف های جایگزین برای LRV و URV برای نقاط 0 and و 100 of محدوده کالیبره شده یک ساز. “صفر” به نقطه شروع محدوده ابزار (معادل LRV) اشاره می کند ، در حالی که “دهانه” به عرض محدوده آن (URV-LRV) اشاره دارد. به عنوان مثال ، اگر یک فرستنده دما برای اندازه گیری محدوده دما از 300 درجه سانتیگراد شروع و تا 500 درجه سانتیگراد کالیبره شود ، صفر آن 300 درجه سانتی گراد و دهانه آن 200 درجه سانتی گراد است.
Hysteresis: هیسترزیس تفاوت در خروجی و ورودی داده شده در هنگام افزایش ورودی و خروجی ورودی یکسان در هنگام کاهش ورودی است. Hysteresis باعث می شود که یک دستگاه مقادیر درست را از نادرست تشخیص دهد.

منبع