Классификация измерительных приборов и список технических устройств
Измерительные приборы прочно вошли в жизнь человека. За счет обширной классификации измерительных приборов можно определить именно тот аппарат, который понадобится для конкретных операций. Это могут быть как простейшие, по типу рулетки или амперметра, так и мультифункциональные измерительные приборы. При выборе устройства следует ориентироваться на его предназначение и основные характеристики.
Общие сведения
Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.
В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.
Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.
Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.
Виды измерительных приборов
В зависимости от того, какие бывают измерительные инструменты, их названия могут отличаться в разных классификациях.
Обычно приборы могут быть следующего вида:
Вышеописанные приборы являются наиболее распространенными и применяются для измерения ряда физических величин. Сложность происходящих физических процессов требует применения нескольких приборов, причисляемых к разным классам.
Классификация устройств
В разных сферах применяется своя классификация устройств, предназначенных для измерения физических величин.
Приборы могут делиться по таким критериям:
Регистрирующие устройства делятся на самопишущие и печатающие разновидности. Наиболее прогрессивным вариантом являются самопишущие аппараты, поскольку у них выше точность предоставления информации и шире возможности для измерения заданных ранее параметров.
Аналоговые и цифровые
Контрольно-цифровые инструменты могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Первые считаются более удобными. В них показатели силы, напряжения или тока переводятся в числа, затем выводятся на экран.
Но при этом внутри каждого такого прибора находится аналоговый преобразователь. Зачастую он представляет собой датчик, снимающий и отправляющий показания с целью преобразования их в цифровой код.
Хотя аналоговые инструменты менее точны, они обладают простотой и лучшей надежностью. А также существуют разновидности аналоговых инструментов и приборов, имеющих в своем составе усилители и преобразователи величин. По ряду причин они предпочтительнее механических устройств.
Для давления и тока
Каждому еще со школы или университета знакомы такие названия измерительных приборов, как барометры и амперметры. Первые предназначены для того, чтобы измерять атмосферное давление. Встречаются жидкостные и механические барометры.
Жидкостные разновидности считаются профессиональными из-за сложности конструкции и особенностей работы с ними. Метеостанции применяют барометры, заполненные внутри ртутью. Они наиболее точные и надежные, позволяют работать при перепадах температур и иных обстоятельствах. Механические конструкции проще, но постепенно их вытесняют цифровые аналоги.
Амперметры используются для измерения электрического тока в амперах. Шкала амперметра может градуироваться как в стандартных амперах, так и микро-, милли- и килоамперах. Лучше всего такие приборы подключать последовательно. В таком случае снижается сопротивление, а точность снимаемых показателей возрастает.
Слесарные инструменты
Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.
Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.
Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.
Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.
Специальные устройства
Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.
Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:
Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.
Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.
Все приборы могут подразделяться по способу преобразования, выдачи информации и виду выходной информации, предназначения и другим критериям. Имея хорошую классификацию, можно отыскать конкретный инструмент для определенных задач и операций.
Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.
Классификация измерительных приборов
Измерительным прибором называется устройство, с помощью которого измеряемая величина сравнивается с единицей измерения. Измерительный прибор предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.
Образцовыми называются приборы, предназначенные для хранения и воспроизводства единиц измерения, а также для проверки и градуировки приборов.
Рабочими называются приборы, используемые для практических измерений. В свою очередь, рабочие измерительные приборы делятся на лабораторные и технические. Лабораторные приборы в промышленности не применяют и в связи с этим далее они не рассматриваются. Для автоматического контроля и регулирования в промышленности используют технические рабочие приборы.
Классификация контрольно-измерительных приборов по назначению
По назначению технические рабочие приборы делятся на показывающие, самопишущие, сигнализирующие, регулирующие и измерительные автоматы.
Показывающие — приборы, по которым только отсчитывают измеряемую величину в данный момент времени.
Самопишущие (регистрирующие) приборы снабжены устройством для автоматической регистрации (записи) значения измеряемой величины за все время работы прибора. Они дают возможность получить данные для последующего анализа работы объекта или хода технологического процесса путем обработки картограммы прибора. Самопищущие приборы могут иметь также показывающее устройство, в этом случае они одновременно являются показывающими и самопишущими.
Сигнализирующие приборы имеют специальные приспособления для включения световой или звуковой сигнализации при достижении измеряемой величиной заранее заданного значения.
Регулирующие приборы имеют специальное устройство, предназначенное для автоматического поддержания измеряемой величины на заданном значении или для изменения ее по заданному закону. Такие приборы могут иметь показывающее или регистрирующее устройство или одновременно и то и другое.
Измерительные автоматы — это приборы с устройством, выполняющим по результатам измерения определенную работу, согласно установленной для них программе. Их применяют при взвешивании и дозировке жидких и сыпучих веществ, управлении работой технологического оборудования, сортировке продукции и других операциях.
Классификация приборов по характеру передачи показаний
По характеру передачи показаний приборы делятся на местные и с дистанционной передачей. Местные приборы по своей конструкции могут быть использованы только непосредственно у места измерения.
У приборов с дистанционной передачей исполнительная часть находится на значительном расстоянии от места измерения. Приборы с дистанционной передачей комплектуют в измерительные установки, которые состоят из следующих основных, частей:
Классификация измерительных приборов по виду показаний
Классификация приборов по виду измеряемой величины
По виду измеряемой величины приборы выпускают для измерения температуры, давления, расхода и количества, концентрации растворов, уровня, влажности и плотности газов, электрических величин и определения состава (анализа) газов и жидкостей.
С какой бы тщательностью ни было сделано измерение, оно сопровождается погрешностями, в той или иной степени искажающими результат измерения. Погрешностью называется разность между показанием прибора и действительным значением изменяемой величины. Погрешности приборов не должны выходить, за пределы, установленные стандартами, нормалями и техническими условиями для данного метода измерения.
Классификация контрольно–измерительных приборов по точности измерения
По точности измерения приборы разделяются по классам, обозначаемым цифрами: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0. Обычно цифры, соответствующие классу точности прибора, наносят на шкалу и заключают в окружность. Класс точности выражается числом погрешности, соответствующей нормальным условиям работы прибора, т. е. нормальному положению прибора, нормальной температуре окружающей среды и др. Например, для прибора класса 1,5 со шкалой 0—1000° С допустимая погрешность будет равна ±15° С, для прибора того же класса, но со шкалой 0—500° С допустимая погрешность будет ±7,5° С, а для прибора того же класса с двусторонней шкалой от —50 до +100° С — ±2,25° С. Иначе говоря, допустимая погрешность вычисляется от алгебраической разности верхнего и нижнего пределов измерения.
Допустимая погрешность — наибольшая погрешность показания прибора, допускаемая нормами. Она характеризуется поставленными перед ней знаками плюс и минус или одним из этих знаков, если распространяется только на одни положительные или отрицательные значения допустимых нормами погрешностей.
В настоящее время на промышленных предприятиях применяют в основном приборы классов точности 0,4; 0,5; 0,6; 1; 1,5. Приборами класса 0,1; 0,15; 0,2 и 0,25 пользуются пока еще мало, а приборы классов 2,0; 2,5 и 4 применяют все реже, потому что их низкая точность не удовлетворяет возросшим требованиям промышленных технологических процессов.
Каминский М.Л. Монтаж приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования. Учебник для средних проф.-тех. училищ. «Высшая школа», 1978 г.
Как пользоваться пульсоксиметром
Пульсоксиметр — прибор, который помогает измерять концентрацию кислорода в артериальной крови, этот показатель называется сатурацией кислорода, или SpO2.
Пульсоксиметр используют при заболеваниях легких, чтобы не пропустить момент, когда уровень кислорода в крови станет опасно низким. От недостатка кислорода страдают все органы и ткани, в первую очередь — сердце и мозг.
Воспаление легких — частое осложнение тяжелой коронавирусной болезни. Однако это не значит, что пульсоксиметр необходим всем без исключения заразившимся людям. В этой статье мы расскажем, кому может пригодиться этот прибор, как им правильно пользоваться, чтобы получить точный результат, и как его правильно выбрать.
Зачем врачи используют пульсоксиметр при коронавирусной болезни
Пульсоксиметр — гаджет 2020 года. В клинической практике он позволяет врачу в спорных случаях своевременно направить пациента на госпитализацию. При госпитализации пульсоксиметрия в числе комплекса исследований помогает принять решение, куда направить пациента, — в обычное или реанимационное отделение, подобрать ему режим кислородотерапии и отслеживать ее эффективность. На этапе реабилитации пульсоксиметрия может быть использована, чтобы оценивать прогресс в переносимости физических нагрузок.
Отслеживать SpO2 крайне важно, так как при COVID-19 даже тяжелый дефицит кислорода очень часто субъективно переносится достаточно легко, иногда практически бессимптомно.
Кому нужно измерять кислород в крови при коронавирусной болезни
Существуют российские и международные клинические рекомендации — это постоянно обновляющиеся инструкции для врачей о том, как правильно лечить коронавирусную болезнь. В них подробно указано, кому нужно измерять кислород в крови. Клинические рекомендации разных стран могут различаться в деталях, но в ключевых моментах они похожи. Согласно им, людям, которые лечатся от коронавируса дома, смысла использовать пульсоксиметры нет.
Временные методические рекомендации МинздраваPDF, 11,2 МБ
Клиническое ведение COVID-19 — рекомендации ВОЗPDF, 2,1 МБ
Чтобы не пропустить момент, когда станет хуже, достаточно следить за этими тремя симптомами. Но некоторые специалисты считают, что пульсоксиметр может быть полезен в качестве дополнительного средства самоконтроля.
Кому действительно нужен пульсоксиметр
Четыре заболевших человека из пяти переносят коронавирусную болезнь в легкой форме, им измерять SpO2 в принципе не нужно. Многие будут неправильно пользоваться прибором. При этом, с врачебной точки зрения, нормальные значения SpO2, измеренные пациентом, не исключают необходимости его осмотра и опроса — как и сообщение о снижении сатурации. Будет ли пациенту психологически спокойнее иметь под рукой пульсоксиметр, или, наоборот, он станет поводом для дополнительных тревог, зависит от психологических особенностей человека.
Вероятно, домашний персональный пульсоксиметр мог бы быть действительно полезным, если:
Как разобраться с показаниями пульсоксиметра
Норма SpO2 — международный учебник для студентов-медиков
У пациентов в тяжелом состоянии SpO2 равен 93% или меньше.
В течение дня уровень кислорода в крови может колебаться, поэтому имеет смысл делать измерения как минимум дважды, утром и вечером.
Чтобы результаты можно было сравнить, измеряйте SpO2 в одной и той же позе, в одно и то же время и на одном и том же пальце одной и той же руки. По некоторым данным, SpO2 на указательном пальце чуть ниже, чем на среднем пальце той же руки. На пальцах разных рук результаты тоже отличаются.
На какие показатели пульсоксиметра нужно обращать внимание при коронавирусной болезни?
Пропустить сатурацию 93% легко. Пациенты не чувствуют одышки субъективно, зато имеют выраженную слабость, и она является аналогом одышки. Сатурация 93% может не сопровождаться возбуждением и тревогой. Часто при этом пациент просто не может встать и дойти до компьютера, телефона, туалета; испытывает повышенную сонливость.
Повод для повторного вызова врача у пациентов младше 60 лет:
Как работает пульсоксиметр
Принцип работы всех пульсоксиметров одинаковый. Во всех есть источники красного света — диоды, чувствительные к свету датчики и монитор с дисплеем, на который выводится результат.
Пульсоксиметр обычно похож на прищепку, которую нужно цеплять к пальцу. Диоды и датчики у прищепки находятся внутри, а дисплей — снаружи. Когда прищепку надевают на палец, луч света проходит сквозь него. А поскольку насыщенная кислородом артериальная кровь пропускает свет иначе, чем артериальная кровь, в которой кислорода мало, датчик фиксирует отклонение от нормы и выводит результат на экран.
Как правильно измерять сатурацию пульсоксиметром
Измерять сатурацию нужно примерно как давление — правила очень похожи:
У парализованных людей пульсоксиметр-прищепка занижает сатурацию. Для них нужен пульсоксиметр с клеящимися электродами.
Как выбрать пульсоксиметр
В интернет-магазинах можно встретить три типа приборов, которые называются пульсоксиметрами. Для самодиагностики при коронавирусной болезни подходят не все.
Пульсоксиметры-прищепки. Надеваются на палец, предназначены для однократного измерения SpO2. Работают такие устройства на двух батарейках типа AAA.
Производители обязаны регистрировать пульсоксиметры-прищепки как медицинские изделия и выдавать им регистрационные удостоверения — РУ. Поэтому перед покупкой имеет смысл проверить приглянувшееся устройство в государственном реестре медицинских изделий. Для этого достаточно зайти на сайт Росздравнадзора и ввести название пульсоксиметра в поисковую строку.
В 2016 году исследователи протестировали шесть пульсоксиметров такого типа и пришли к выводу, что в целом они не так точны, как анализы на газы крови, которые делают в больнице. Однако, если у пациента SpO2 в пределах 90—100%, эти устройства оказались почти такими же точными, как анализы крови. Это значит, что пульсоксиметры можно использовать для самопроверки при коронавирусной болезни.
Пульсоксиметры круглосуточного наблюдения. Эти устройства тоже крепятся на палец, при этом от них отходит шнур, который идет к браслету с монитором. Такие устройства предназначены для круглосуточного мониторинга SpO2 у лежачих пациентов, их носят не снимая. Питается такое устройство от сети, в среднем выдерживает 500 перезарядок. Пульсоксиметры для круглосуточного наблюдения зарегистрированы как медицинские изделия, у них должно быть РУ.
Эксперимент показал, что пульсоксиметры с браслетом, как правило, помогают получить достаточно надежные результаты даже у людей, которые занимаются домашними делами. Однако движение все-таки мешает определению SpO2, поэтому иногда прибор ошибается и выдает неправильный результат.
«Прищепки» и «браслеты» никто пока не сравнивал. Но пока кажется, что здоровым людям, которые постоянно двигаются и не лежат в кровати, для самоконтроля при коронавирусной болезни все-таки надежнее использовать пульсоксиметры-прищепки.
Как проверить качество пульсоксиметра
Пульсоксиметры бывают дорогими и дешевыми. Дорогие пульсоксиметры стоят более 20 000 Р и в целом устойчиво выдают точные показатели в условиях воздействия неблагоприятных факторов.
Дешевые пульсоксиметры стоят менее 10 000 Р и делятся на две категории: дешевые хорошие, которые в случае неблагоприятных условий измерения просто выключаются, и дешевые плохие, которые в неоптимальных условиях начинают выдавать ложные значения.
Отличить их друг от друга позволяет простой тест. Если поднять над головой палец с пульсоксиметром во время измерения, то в определенный момент хороший пульсоксиметр отключится. Плохой пульсоксиметр в этой ситуации станет занижать значение сатурации.
Подробнее всего о своем устройстве рассказала компания «Эпл». На задней поверхности часов есть и светодиоды, и датчики. Как и в пульсоксиметрах, светодиоды «просвечивают» артерии, однако свет не проходит насквозь, а отражается от кровеносных сосудов и попадает на датчики, которые передают его в приложение.
Компания «Эпл» планирует выяснить, можно ли использовать умные часы для диагностики и контроля за состоянием при коронавирусной болезни. Однако, пока результатов исследования нет, доверять этому гаджету преждевременно, потому что измерения могут быть неточными.
Предварительные результаты тестирования умных часов с функцией определения SpO2 пока неутешительны. Обозреватель новых технологий из газеты «Вашингтон-пост» протестировал Apple Watch Series 6 и очень похожие на них часы Fitbit Sense. При каждом тесте он получал разные результаты, которые не совпадали с данными от пульсоксиметра-прищепки.
Ни одни умные часы с функцией пульсоксиметрии, включая Apple Watch Series 6, не зарегистрированы в качестве медицинского изделия. Представители «Эпла» пишут, что умные часы не предназначены для использования в медицинских целях.
Словарь измерительных приборов
Измеритель солнечного излучения (люксметр)
В помощь техническим и научным сотрудникам разработано немало измерительных приборов, призванных обеспечить точность, удобство и эффективность работы. Вместе с тем, для большинства людей названия этих приборов, а тем более принцип их работы, зачастую незнакомы. В этой статье мы в краткой форме раскроем предназначение самых распространенных измерительных приборов. Информацией и изображениями приборов с нами поделился сайт одного из поставщиков измерительных приборов.
Анализатор спектра — это измерительный прибор, который служит для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.
Анемометр – прибор, предназначенный для измерения скорости, объема воздушного потока в помещении. Анемометр применяют для санитарно-гигиенического анализа территорий.
Балометр – измерительный прибор для прямого измерения объёмного расхода воздуха на крупных приточных и вытяжных вентиляционных решетках.
Вольтметр — это прибор, которым измеряют напряжение.
Газоанализатор — измерительный прибор для определения качественного и количественного состава смесей газов. Газоанализаторы бывают ручного действия или автоматические. Примеры газоанализаторов: течеискатель фреонов, течеискатель углеводородного топлива, анализатор сажевого числа, анализатор дымовых газов, кислородомер, водородомер.
Гигрометр – это измерительный прибор, который служит для измерения и контроля влажности воздуха.
Дальномер – прибор, измеряющий расстояние. Дальномер позволяет также вычислять площадь и объем объекта.
Дозиметр – прибор, предназначенный для обнаружения и измерения радиоактивных излучений.
Измеритель RLC – радиоизмерительный прибор, используемый для определения полной проводимости электрической цепи и параметров полного сопротивления. RLC в названии является абревиатурой схемных названий элементов, параметры которых могут измеряться этим прибором: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.
Измеритель мощности – прибор, который используется для измерения мощности электромагнитных колебаний генераторов, усилителей, радиопередатчиков и других устройств, работающих в высокочастотном, СВЧ и оптическом диапазонах. Виды измерителей: измерители поглощаемой мощности и измерители проходящей мощности.
Измеритель нелинейных искажений – прибор, предназначенный для измерения коэффициента нелинейных искажений (коэффициента гармоник) сигналов в радиотехнических устройствах.
Калибратор – специальная эталонная мера, которую используют для поверки, калибровки или градуировки измерительных приборов.
Омметр, или измеритель сопротивления – это прибор, используемый для измерения сопротивления электрическому току в омах. Разновидности омметров в зависимости от чувствительности: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры.
Токовые клещи – инструмент, который предназначен для измерения величины протекающего тока в проводнике. Токовые клещи позволяют проводить измерения без разрыва электрической цепи и без нарушения ее работы.
Толщиномер — это прибор, при помощи которого можно с высокой точностью и без нарушения целостности покрытия, измерить его толщину на металлической поверхности (например, слоя краски или лака, слоя ржавчины, грунтовки, или любого другого неметаллического покрытия, нанесенного на металлическую поверхность).
Люксметр – это прибор для измерения степени освещенности в видимой области спектра. Измерители освещения представляют собой цифровые, высокочувствительные приборы, такие как люксметр, яркомер, пульсметр, УФ-радиометр.
Манометр – прибор, измеряющий давление жидкостей и газов. Виды манометров: общетехнические, коррозионностойкие, напоромеры, электроконтактные.
Мультиметр – это портативный вольтметр, который выполняет одновременно несколько функций. Мультиметр предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения, силы тока, сопротивления, частоты, температуры, а также позволяет осуществлять прозвонку цепи и тестирование диодов.
Осциллограф – это измерительный прибор, позволяющий осуществлять наблюдение и запись, измерения амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. Виды осциллографов: аналоговые и цифровые, портативные и настольные
Пирометр — это прибор для бесконтактного измерения температуры объекта. Принцип действия пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения в диапазоне инфракрасного излучения и видимого света. От оптического разрешения зависит точность измерения температуры на расстоянии.
Тахометр – это прибор, позволяющий измерять скорость вращения и количество оборотов вращающихся механизмов. Виды тахометров: контактные и бесконтактные.
Тепловизор – это устройство, предназначенное для наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. Тепловизор позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые затем в свою очередь после усиления и автоматической обработки преобразуются в видимое изображение объектов.
Термогигрометр – это измерительный прибор, выполняющий одновременно функции измерения температуры и влажности.
Трассодефектоискатель – это универсальный измерительный прибор, который позволяет на местности определять местоположение и направление кабельных линий и металлических трубопроводов, а также определять место и характер их повреждения.
pH-метр – это измерительный прибор, предназначенный для измерения водородного показателя (показателя pH).
Частотомер – измерительный прибор для определения частоты периодического процесса или частот гармонических составляющих спектра сигнала.
Шумомер – прибор для измерения звуковых колебаний.
Таблица: Единицы измерения и обозначения некоторых физических величин.
