Виды и методы измерений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одновременно улучшается контроль за материальными потоками, повышается оперативность, детальность и дистанционность этого контроля, уменьшаются затраты на оформление, переименование, сертификацию.

В результате, весь бизнес в целом лучше защищается от недружественных действий партнеров в торговле и от третьих (посреднических) сторон. Руководители лесопромышленных предприятий могут оперативно получать и более эффективно использовать объективную, детальную информацию о непосредственном переделе лесопродукции. Все вместе взятое, безусловно, положительно влияет на качество принимаемых решений руководства всех уровней.

Электронные средства измерений и учета лесоматериалов становятся все более востребованными в силу огромных лесных ресурсов России, увеличения масштабов производства и степени передела лесной продукции. Однако в России пока не выпускают серийно электронных лесных измерительных вилок. На всероссийской выставке "Российский Лес - 2002" вологодскими разработчиками был представлен лишь образец измерительного калибра, тогда как производители этой продукции за рубежом постоянно совершенствуют свои модели, предлагая пользователям новые возможности. В частности, в последних моделях уже используются системы спутниковой связи GPS, на основе развертываемых самими производителями спутниковых группировок на орбите Земли. Идея спутниковой привязки результатов измерений (таксация леса в приложении к предаукционной актуализации лесного фонда ценных пород деревьев) открывает новые возможности в различных переделах.

Электронные лесные измерительные вилки могут сегодня использоваться при проведении таксации (материально-денежной оценке) лесосек, товарного учета лесоматериалов, поставляемых на внутренний и внешний рынок, проведении профилактических работ хорвестерных головок и др. Например, шведская фирма Haglof предлагает целый ряд лесоизмерительного оборудования. Это электронные измерители дальности, высоты, угломеры, измерительные вилки (калибры) с возможностью сохранять данные по сортиментам и передавать их по каналам связи для последующей обработки на компьютере или непосредственной распечатки поштучной спецификации бревен прямо на месте проведения измерений, например в лесу, отгрузочной площадке и т.д.

Программно можно легко учесть особенности, например, вычисления объема бревен, того или иного ГОСТа, ОСТа, ТУ. Причем, точность измерений и расчетов не превышает одного процента. Совместное использование скан-терминалов сбора и передачи данных, систем штрихового кодирования позволяют значительно унифицировать, упростить и открыть учет лесоматериалов в различных переделах. Лесоизмерительное оборудование Haglof отличается конструктивной оригинальностью, простотой, взаимосвязанностью протоколов отдельных устройств, возможностью дальнейшего развития функционального ряда электронных лесоизмерительных приборов.

Глава 1

1.1 Виды измерений

1. Измерения различают по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам.

По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения -- это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т.е. линейкой.

Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью, Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех названных величин можно рассчитать мощность электрической цепи.

Совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.

Совместные измерения -- это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.

По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, динамические и статические измерения.

Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д.

Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.

Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения.

Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения -- это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных измерений -- в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

По отношению к основным единицам измерения делят на абсолютные и относительные.

Абсолютными измерениями называют такие, при которых используются прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и физическая константа.

Относительные измерения базируются на установлении отношения измеряемой величины к однородной, применяемой в качестве единицы. Естественно, что искомое значение зависит от используемой единицы измерений.

1.2 Методы измерений

измерение прибор преобразователь цифровой

1. Для точных измерений величин в метрологии разработаны приемы использования принципов и средств измерений, применение которых позволяет исключить из результатов измерений ряд систематических погрешностей и тем самым освобождает экспериментатора от необходимости определять многочисленные поправки для их компенсации, а в некоторых случаях вообще является предпосылкой получения сколько-нибудь достоверных результатов. Многие из этих приемов используют при измерении только определенных величин, однако существуют и некоторые общие приемы, названные методами измерения .

В соответствии с РМГ 29-99, к числу основных методов измерений относят метод непосредственной оценки и методы сравнения: дифференциальный, нулевой, замещения и совпадений.

Метод непосредственной оценки - метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например измерения вала микрометром и силы - механическим динамометром.

Методы сравнения с мерой - методы, при которых измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой:

дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером дифференциального метода может служить измерение вольтметром разности двух напряжений, из которых одно известно с большой точностью, а другое представляет собой искомую величину;

- нулевой метод - при котором разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины, например взвешивание на весах, когда на одном плече находится взвешиваемый груз, а на другом - набор эталонных грузов;

- метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором измеренную величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод замещения применяется при взвешивании с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту де чашу весов;

- метод совпадений - метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Примером использования данного метода может служить измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом.

Наиболее просто реализуется метод непосредственной оценки, заключающийся в определении величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например взвешивание на циферблатных весах, определение размера детали с помощью микрометра или измерение давления пружинным манометром.

Вообще следует заметить, что многие из приведенных методов и приемов исключения систематических погрешностей в настоящее время все в большей степени реализуются схемами самих измерительных средств. В результате разработка методологии измерений приобретает все большее значение непосредственно для проектирования измерительной аппаратуры.

1.3 Виды средств измерений

1. Средство измерений (СИ) - техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормативные метрологические характеристики. Все СИ (в соответствии с РМГ 29-99.ГСИ. "Метрология. Основные термины и определения") делятся на пять видов:

- меры;

- измерительные преобразователи;

- измерительные приборы;

- измерительные установки;

- измерительные системы.

Измерительный преобразователь - СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для дальнейшего преобразования, передачи, обработки, хранения, но не предназначенной для непосредственного восприятия наблюдателем.Пример: измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители, делители напряжения, шунты, добавочные резисторы, цифровые измерители регистраторы (логгеры) и т.п. Измерительный преобразователь не имеет отсчётного устройства и поэтому результат преобразования не может быть воспринят человеком.

Измерительный прибор - это СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, т.е. имеет отчётное устройство или индикатор.Пример: электромагнитный щитовой вольтметр, самопишущий прибор, осциллограф, аналоговый тестер, цифровой мультиметр. Измерительный прибор, пожалуй, наиболее распространённый вид СИ.

Измерительная установка - совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенная в одном месте.Пример: лабораторная установка для исследования характеристик электродвигателей, стенд для поверки электрических счётчиков и т.п.. Отличие измерительной установки от измерительной системы заключается в её локальности, компактности размещения.

Измерительная система - совокупность СИ и вспомогательных устройств, соединённых между собой каналами связи, предназначенная для выработки синглов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и/или использования в автоматических системах управления. Пример: многоканальный пространственный распределительный информационно-измерительный комплекс в составе системы управления технологическим процессом.

1.4 Погрешность измерения

1. Погрешность измерения -- оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Измерительные преобразователи (ИП) - это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Измерительные преобразователи могут преобразовывать измеряемую величину по--разному. Выделяют:

1) аналоговые преобразователи (АП);

2) цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);

3) аналого--цифровые преобразователи (АЦП). Измерительные преобразователи могут занимать различные позиции в цепи измерения. Выделяют:

1) первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;

2) промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных преобразователей. Первичный измерительный преобразователь технически обособлен, от него поступают в измерительную цепь сигналы, содержащие измерительную информацию. Первичный измерительный преобразователь является датчиком. Конструктивно датчик может быть расположен довольно далеко от следующего промежуточного средства измерения, которое должно принимать его сигналы.

Обязательными свойствами измерительного преобразователя являются нормированные метрологические свойства и вхождение в цепь измерения.

Измерительный прибор - это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации в конструкции прибора используется, например, шкала со стрелкой или цифроуказатель, посредством которых и осуществляется регистрация значения измеряемой величины. В некоторых случаях измерительный прибор синхронизируют с компьютером, и тогда вывод измерительной информации производится на дисплей.

В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:

1) измерительные приборы прямого действия;

2) измерительные приборы сравнения.

1.5 Основные принципы выбора средств измерений

1. Выбор средств измерений должен производиться с учётом погрешностей, допускаемых при измерении и заданных в соответствующих нормативных документах.

При выборе средств измерений объёмного или массового расхода, частоты вращения и в связи с тем, что отсутствует нормативная документация регламентирующая определение погрешности измерения этих величин в зависимости от допуска на контролируемый параметр, необходимо задавать предельно допустимую погрешность измерений данных параметров в конструкторской документации на изделие.

Выбор средств измерений по точности должен осуществляться с учётом:

- допустимых отклонений на параметры (если не оговорено иначе);

- выбранной методики выполнения измерений и достоверности контроля;

- требуемой группы исполнения, определяемой условиями их использования в процессе производства, производственного контроля и эксплуатации изделия.

Выбор и назначение средств измерений должен удовлетворять требованиям получения действительных значений измеряемых величин с оптимальной точностью при наименьших затратах времени и материальных средств.

Основными исходными данными для выбора средств измерений являются:

- номинальное значение и разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями (поле допуска) измеряемой величины, указанные в нормативной, конструкторской или технологической документации;

- условия выполнения измерений.

При наличии в конструкторской документации только максимального или минимального значения измеряемой величины должно быть указано значение погрешности, допускаемой при выборе средств измерений.

При выборе по точности измерительных систем погрешность их следует определять путем суммирования погрешностей всех входящих в систему мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей по определенному для каждой системы закону.

Выбор средств измерений производится по стандартам и техническим условиям на конкретные средства измерений для нормальных условий их применения отражённых в ГОСТ 8.050, ГОСТ 8.395, ГОСТ 15150 и технических условиях на средства измерений.

Нормальными условиями измерений принято считать условия измерений, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

Глава 2

2.1 Цифровые измерительные приборы. Принцип построения. Свойства. Область применения

Цифровыми измерительными приборами (ЦИП) называют такие, которые в соответствии со значением измеряемой величины образуют код, а затем в соответствии с кодами измеряемую величину представляют на отсчетном устройстве в цифровой форме. Код может подаваться в цифровое регистрирующее устройство, вычислительную машину или другие автоматические устройства, что обусловило широкое практическое применение этих приборов в технике. Например, такие электронные аналоговые приборы, как частотомеры и фазометры, вытесняются цифровыми приборами, которые обладают относительной простотой преобразования этих параметров в кодовый сигнал.

ЦИП обладает рядом преимуществ: объективность и удобством отсчета результата измерения; возможностью измерений с высокой точностью при полной автоматизации процесса измерения; высокой быстротой действия и чувствительностью; возможностью дистанционной передачи результатов в виде кода без потерь точности; сочетанием ЦИП с вычислительными и различными автоматическими устройствами.

К недостаткам ЦИП относятся сложность, (следовательно, малая надежность, и высокая стоимость), Развитие микроэлектроники устраняют эти недостатки.

Особенно плодотворные результаты дает использование микропроцессоров, которые позволяют осуществлять, например, такие функции, как автоматическая коррекция систематических погрешностей, диагностика неисправностей, обработка полученных данных, управление отдельными узлами ЦИП и т.д.

2.2 Принцип работы ЦИП

Принцип работы ЦИП основан на дискретном представлении непрерывных величин.

ЦИП состоит из двух обязательных узлов; аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифрового отсчетного устройства (ОУ). АЦП выдает код в соответствии со значением измеряемой величины. ОУ отражает это значение в цифровой форме. АЦП применяются также в измерительных, информационных управляющих и других системах и выпускаются промышленностью в качестве самостоятельных средств измерения. Обычно они имеют на выходе двоичный код и могут быть значительно быстрее действовать по сравнению с АЦП, применяемыми в ЦИП. Быстродействие же ЦИП ограничивается инерционностью зрительного восприятия. Многие ЦИП содержат предварительные аналоговые преобразователи (АП). Их используют для изменения масштаба входной величины Х или ее преобразования в другую величину y=f(x), более удобную для выбранного метода кодирования.

Метрологические и другие технические характеристики ЦИП определяются методом преобразования в код. В ЦИП, предназначенных для измерения электрических величин, применяются метод последовательного счета и метод поразрядного уравновешивания. Соответственно, различают ЦИП последовательного счета и ЦИП поразрядного уравновешивания (кодоимпульсные). В зависимости от того, какое значение величины измеряется, ЦИП делятся на приборы для измерения мгновенного значения и приборы для измерения среднего значения за определенный промежуток времени (интегрирующие).

По роду измеряемой величины ЦИП подразделяются на вольтметры, омметры, частотомеры, фазометры, мультиметры (комбинированные), в которых предусматривается возможность измерения нескольких электрических величин и ряда параметров электрических цепей.

По области применения выделяются ЦИП лабораторные, системные и щитовые.

ЦИП устроены сложно, их функциональные части выполняются на основе элементов электронной техники, в основном это интегральные микросхемы. В современных ЦИП функциональные узлы, преобразующие аналоговые сигналы, обычно выполняются на основе микроэлектронных операционных усилителей.

2.3 Упрощенно наиболее часто применяемые узлы

Триггеры состоят из устройства с двумя состояниями устойчивого равновесия, способными скачкообразно переходить из одного состояния в другое с помощью внешнего сигнала. После такого перехода новое устойчивое состояние сохраняется до тех пор, пока другой внешний сигнал не изменит его.

Пересчетные устройства (ПУ) применяются для выполнения различных задач, например, для деления частоты импульсов, для преобразования число-импульсного кода в двоичный и т.д.

Если ПУ снабдить ОУ для отображения номера состояния схемы, то можно вести счет поступающих на вход ПУ импульсов, т.е. в этом случае можно получить счетчик импульсов.

Знаковые индикаторы применяются для получения показаний в цифровой форме в виде специальных газоразрядных ламп или сегментных знаковых индикаторов (в качестве светящихся элементов используют жидкие кристаллы, светодиоды, полоски электролюминафора и т.п.),

Ключи - это устройства, выполняющие функции выключателей и переключателей. В основном применяются электронные ключи на диодах, транзисторах, и др. элементах электронных схем.

Логические элементы реализуют логические функции. Входными и выходными величинами этих элементов являются переменные, принимающие только два значения -1 и 0. Рассмотрим основные логические элементы, дающие возможность путем их соединения реализовать любую логическую функцию.

Логический элемент или функция сложения, имеет несколько входов и один выход, который принимает значение 1, если хотя бы одна входная величина равна 1 и принимает значение 0, если все входы равны 0;

Логический элемент не функция отрицания (если вход имеет значение равное 0, то на выходе получим 1 и наоборот) служит для инвертирования;

Логические элементы выполняют как на дискретных устройствах (диодах, транзисторах, резисторах), так и в виде интегральных микросхем.

2.4 Дешифраторы

Дешифраторы - это устройства, для преобразования кодов одного вида в другие.

Сравнивающие устройства (СУ) - предназначены для сравнения известной (X1) и неизвестной (Х2) величин и формирования выходного сигнала (у, у1, у2) в зависимости от результатов сравнения. Выходной сигнал реальных СУ изменяет свое значение не в момент равенства неизвестных (х1=х2), а практически при некоторой разности (xср=x1-x2), называемой порогом чувствительности, или порогом срабатывания СУ. Входное сопротивление и быстродействие СУ обычно определяют входное сопротивление и быстродействие ЦИП. Реализуются СУ с применением элементов электроники.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования кода в квантованную величину (напряжения, сопротивление и т.д.).

Ознакомимся с принципом действия некоторых приборов.

2.5 Хронометры

Хронометры - приборы для измерения интервала времени. Упрощенная структурная схема прибора приведена на рисунке

Структурная схема хронометра

В начале цикла измерения импульсом "Установка нуля" одновременно устанавливаются в исходное состояние все элементы, которые могут иметь неоднозначные состояния. При поступлении старт-импульса триггер Т опрокидывается и своим выходным сигналом открывает ключ К. Импульсы от генератора импульсов стабильной частоты (ГИСЧ) начинают поступать на вход ЦУ. В момент окончания интервала tx стоп-импульс возвращает Т в исходное состояние, ключ К закрывается, и на ОУ фиксируется число N=tX/T0=tXf0. Погрешности таких приборов состоят из погрешности квантования (чем меньше отношение To/tx, тем меньше погрешность); погрешности, зависящей от нестабильности частоты fo; погрешности получаемой от неточности передачи временного интервала на ключ, например, у милисекундомера типа Ф209, основная погрешность которого составит ±[0,005+0,005 (tx/tx-l)] %.

Рассмотренная структурная схема лежит в основе ЦИП, предназначенных для измерения фазы, частоты, напряжения.

Угол фазового сдвига между напряжениями фазометра легко преобразуется во временный интервал. Поэтому схема фазометра отличается от хронометра формирователями Ф, формирующими старт и стоп-импульсы в моменты перехода кривых напряжений через нуль, и блоком выделения временного интервала, который из серии выделяет два импульса. Промежуток между двумя импульсами измеряется временным интервалом tx, тогда прибор покажет

Н=tX/T0=tXfоYхТоfo/(2л)=Yхfо/(2лfХ),

где tХ=l/fХ - период изменения напряжения. Составляющие погрешности у фазометров те же, что и у хронометров.

2.6 Частотомеры

Частотомеры. Принцип действия прибора (рис. 3.14) основан на подсчете импульсов частотой fx за интервал времени tин.

Генератор импульсов заданной длительности ГИЗД через триггер Т открывает ключ К на время tин. За это время импульсы частотой fx, сформированные формирователем Ф, пройдут на вход пересчетного устройства ПУ в количестве N=tин/Tx=tинfx. Погрешности прибора состоят из погрешности квантования, зависящей от Тх/tин; погрешности, полученной от неточности формирования tин. Например, частотомер типа Ф5041, предназначен для измерения частоты от 0,1 Гц до 10 МГц, периодов в диапазоне частот от 0,1 Гц до 1 МГц, длительности электрических импульсов от 1 мкс до 1с, интервалов времени от 10 мкс до 104 с, отношения частот от 1:1 до 10б:1 для счета электрических импульсов. Погрешность измерения частоты д=±[107+1/tх/tин]·100 %.



Принцип действия частотомера

2.7 Вольтметры

Вольтметры. Характеристики цифровых вольтметров (ЦВ) зависят от метода преобразования (изменения), реализации по схеме параметров элементной базы, конструкции, технологии изготовления и других факторов. Эти факторы являются зависимыми величинами и в совокупности и взаимосвязи определяют свойства конкретных приборов. В основу принципа работы положен компенсационный метод измерения, при котором неизвестное напряжение сравни­вается с известным - компенсирующим. Момент равенства этих напряжений выявляется сравнивающей схемой, а цифровое отсчетное устройство регистрирует напряжение для этого момента времени. Таким образом, основным узлом любого ЦВ является устройство для преобразования измеряемого напряжения в соответствующие цифровые отсчеты. Способов выполнения подобной, операции в настоящее время известно очень много. Например, во время - импульсных вольтметрах (рис.3.15) измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется во временной интервал tx путем сравнения Ux с линейно-изменяющимся напряжением Uk.

При запуске прибора посредством старт-импульса в момент t1 срабатывает триггер Т, который открывает ключ K и запускает генератор линейно-измеряющегося напряжения ГЛИН. Напряжение UK, на выходе ГЛИН начинает изменяться по линейному закону, а на вход ПУ подаются квантующие импульсы. В момент t2 при uK=uX сравнивающее устройство СУ при помощи стоп-импульса через Т и К прекращает подачу импульсов в ПУ. То есть за время tx=t2-t1=Ux/k (к - коэффициент, характеризующий скорость изменения напряжения uK) на вход ПУ пройдет число импульсов

N=txTo=Uxfo/k

ЦВ широко распространены, их отличают высокая точность и быстрота действия, а также возможность получения результата измерения непосредственно в виде числа и полного отсутствия субъективных погрешностей.

Глава 3

3.1 Контрольно-измерительные приборы и оборудование в процессе производства плит

Организация современного производства древесных плит невозможна без постоянного контроля множества параметров производственного оборудования и конечной продукции. Важность того или другого параметра определяется в зависимости от особенностей технологического процесса, однако существуют такие характеристики, которые важны для любого производства. Для обеспечения высокого качества конечной продукции необходимо постоянно контролировать ее параметры. Лабораторный контроль, безусловно, сохранит свое значение и в будущем. Но у этого метода есть большой минус - он не оперативен. Лабораторный анализ дает оценку тем событиям, которые уже произошли в ходе технологического процесса, и быстро внести изменения в этот процесс невозможно. Поэтому на современном предприятии предпочтение отдается методам оперативного получения данных непосредственно во время технологического процесса, то есть в режиме онлайн, с помощью контрольно-измерительных приборов и установок. Оператор контролирует весь процесс с помощью компьютера, подключенного к оборудованию. Кроме того, есть возможность подключения всех установок, задействованных на предприятии в процессе производства продукции, посредством модемной связи с ПК отдела обслуживания фирмы в Германии.

Коротко расскажем об установках, позволяющих контролировать качество плит после горячего пресса, которые выпускает фирма GreCon (Германия).

3.2 Контроль толщины

Выход за пределы допусков, регламентирующих размеры изделия, особенно толщину, снижает качество и увеличивает выход брака, а значит, негативно влияет на общие экономические показатели предприятия. При отклонениях от заданных параметров толщины можно сразу принять необходимые меры, если располагать текущими данными. Для этого предназначены установки измерения толщины - толщиномеры. Когда высокочувствительные прецизионные ролики установки DMR 5000 касаются поверхности плиты, любое изменение толщины материала вызывает вертикальное перемещение устройства записи пути. Измерительные головки бесконтактным способом определяют величину пути и фиксируют ее. Чаще всего применяется парное (сверху и снизу плиты) размещение измерительных головок, позволяющее компенсировать прогиб материала. Наиболее распространена комбинация из трех пар измерительных головок, что позволяет получать информацию о толщине плиты по краям и в центре. Точность измерений - 0,014 мм.

3.3 Контроль качества склеивания

Установки контроля качества склеивания UPU 5000 помогают своевременно обнаружить и зафиксировать ошибки производства, что позволяет избежать выпуска бракованной продукции. Одна из больших проблем в производстве плитных материалов - скрытые отклонения от стандартов качества. Они распознаются только на стадии раскроя плиты или уже на предприятии, где ведется обработка плит. В установках GreCon ультразвуковые волны пронизывают плиту и воспринимаются приемником. В зоне, которая не пропитана клеем, звуковые волны ослабевают, что служит сигналом для создания сообщения о дефекте. К системе можно подключить до 22 контрольных каналов, в результате достигается высокая плотность контроля и можно устанавливать размеры дефектных зон. Если количество обнаруженных в плите небольших дефектов достигнет определенного процента, интегратор дефектов подает сигнал. Места расположения дефектов могут быть отмечены маркером на боковой стороне плиты.

С помощью установки можно не только распознавать воздушные включения, такие как пузыри, расслоения, места непроклея, но и оптимизировать параметры последующих технологических процессов, например, продолжительность периода сушки, количество клея, продолжительность операции прессования, таким образом, чтобы обеспечить выпуск качественного плитного материала с наименьшими сырьевыми и энергетическими затратами.

Установка оснащена устройством автоматического калибрования каждого канала, устройством автоматического контроля загрязнения канала. Как только уровень загрязнения достигает предельной величины, оператор автоматически получает указание провести чистку. Таким образом, результаты контроля всегда остаются достоверны.

Распределение объемной плотности также является важной характеристикой древесных плит. Колебания распределения объемной плотности материала и веса плиты ведут к снижению качества продукции и увеличению издержек производства.

Установка StenOgraph, в которой в качестве источника излучения используется рентгеновская трубка, позволяет в режиме реального времени получить информацию о распределении объемной плотности в плите сразу после выхода из пресса. Скорость измерения 0,3-1,0 мм/с.

3.4 Взвешивание

Гравиметрические весы типа GS 5000 используются в основном тогда, когда взвешиваемый материал находится в состоянии покоя. Каждая плита должна находиться на столе весов в состоянии покоя некоторое время, для того чтобы обеспечить точность взвешивания. Такие весы могут применяться в тактовых прессах. Причем надо учитывать, что на весах может находиться только одна плита, а несколько одновременно - лишь в определенных случаях. Полотно весов должно быть такой длины, чтобы обеспечить необходимые условия взвешивания. Кроме того, между плитами должен быть определенный разрыв.

Весы проходного типа CS 5000, работающие в режиме онлайн, обеспечивают автоматизацию контроля распределения материала, а также веса плиты. Они идеально подходят для линий с очень высокой скоростью конвейера, в условиях недостатка производственных площадей или при неблагоприятном соотношении веса стола и веса плиты. Установка CS 5000 обеспечивает получение информации о распределении веса в поперечном направлении в пределах измеряемой плиты. Компьютер, обрабатывающий данные измерений, выводит их результаты на монитор и позволяет без труда выбирать параметры установки. В комбинации с установкой измерения толщины DMR 5000 можно определять объемную плотность плит, а также ее распределение в плите и использовать эти данные в целях оптимизации технологического процесса. Для фиксирования результата измеряемый материал просвечивается слабым рентгеновским излучением. В зависимости от количества материала и его удельного веса изменяется воспринимаемая приемником сила излучения. Она и является мерилом веса на единицу площади (кг/м2). Диапазон измерений - от 2 до 40 кг/м2 при толщине плиты до 50 мм и скорости конвейера до 120 м/мин.

В основе работы новой рентгеновской системы HPS 5000 бесконтактный способ измерения с покрытием всей площади плиты. Система невосприимчива к действию пыли, пара и высокой температуры материала. Плиты взвешиваются в процессе прохождения через весы. Система компактная - для ее размещения требуется всего около 1,5 м. Весы HPS 5000 позволяют определить точный вес плиты и распределения материала в ней. Результаты измерений остаются в архиве базы данных. Ими можно воспользоваться для настройки и оптимизации процесса с целью сокращения расхода материала. Диапазон измерений - от 1 до 40 кг/м2 при толщине плиты до 50 мм и скорости конвейера до 240 м/мин. Погрешность измерений ±0,5?%.

3.5 Контроль качества поверхности

Устройства для сканирования поверхности плит SuperScan «специализируются» на мебельной плите (SPM), ламинате (SPL), волокне (SPF) и белой плите (SPR). При превышении заложенных в память системы пороговых значений для различных типов дефектов (клеевых пятен, крупных кусков щепы, царапин и мест сошлифовки) устройство выдает сообщение об ошибке. Устройство можно установить после КТ-пресса или после шлифовального станка.

3.6 Измерение длины в лесном дорожном инжиниринге

Изготовление проектов лесных дорог производится на трех уровнях: генеральный, идейный и главный проект. Изготовление главных проектов лесных дорог производится так называемым прямым методом, путем прокладки трасс, определенных в генеральном и идейном проектах, напрямую на участке. В этом случае, измерение расстояний между стационарными точками чаще всего производится с помощью ленты, с точностью до 1 см. Азимуты направлений трассы измеряются с вершины кривой, чаще всего с помощью буссольных приборов типа SUNNTO с точностью до 0,5о.

В связи с замеченными недостатками измерений с помощью ленты, появилась инновационная идея конструировать прибор с целью рационализации измерения длины при заданном условии точности, достигаемом при измерении лентой, то есть от 1 см. Тогда конструирован и запатентован прибор с названием - измеритель длины. Его основной характеристикой является то, что он решает проблему измерения длины путем превращения кругового движения колеса объемом в 1 м катанием по местности в измерительную длину, которая регистрируется на дисплее калькулятора в виде количества метров, в то время как дециметры и сантиметры считываются на колесе. Этот прибор обеспечивает, чтобы все вычислительные действия на калькуляторе задержали свои функции, но в то же время, делением, нанесенным на колесо, достигается сантиметричная точность считыванидлины. Использование данного прибора вызывает введение нового метода измерения длины в лесном инжиниринге, что требует проверку основной цели его конструирования: достижение рационализации измерения при устойчивости искомой точности, то есть, оправданность его употребления.

Вывод

Санкт-Петербургская Государственная Лесотехническая академия оценивает потребность только лесоустроительных предприятий в лесоизмерительных инструментах в России количеством не менее 20000 штук. Если добавить потребности лесозаготовителей, предприятий-потребителей, а особенно, экспортеров леса, то эти цифры должны как минимум удвоиться. Наряду с этим в России пока нет государственной программы количественного учета лесных ресурсов. Оценочные характеристики лесосек в отдельных регионах проводились более 10 лет назад. Многообразие различных методов измерений объема древесины, величины погрешности измерений (до 10 процентов по ГОСТу) приводят к многогранным количественным спорам. К тому же учет древесины по трем существующим категориям (деловая, полу-деловая и дровяная) при незначительной разнице в стоимостных показателях на корню позволяет предприятиям-экспортерам легко получать сверхприбыли в обход государственной казны в виде таможенных платежей за высококачественный российский лес. Как правило, лес экспортируется без сортировки, общим валом, как баланс.

В России пока только появляются первые заказы на разработку программного обеспечения, использующего данные электронных средств измерений, учитывающего особенности российского лесоустройства, лесоэкспортеров, что позволит навести порядок, повысит эффективность сделок с лесом, а следовательно, увеличит товарооборот продукции лесопромышленного комплекса. Увеличит отчисления налоговых платежей в государственную казну, укрепит позиции государств на дальнейшее перспективное сотрудничество.

Список использованных источников и литературы

1. Библиотека обучающей и информационной литературы. [Электронный ресурс] : http://www.k2x2.info/tehnicheskie_nauki/metrologija_standartizacija_i_sertifikacija_konspekt_lekcii/p1.php#metkadoc4

2. Лесные измерительные электронные инструменты [Электронный ресурс] : http://www.promwood.com/lesovodstvo/lesnoe_hozjajstvo/4805.html

3. Применение прибора «измеритель длины» в лесном инжиниринге [Электронный ресурс] : http://science-bsea.narod.ru/2004/les_2004/stefanovich_primenenie.htm

4. Леспром- информ [Электронный ресурс] : http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/3061

5. Электротехнический-портал.РФ[Электронный ресурс] : http://электротехнический-портал.рф/electro-izmerenya/279-cifrovye-izmeritelnye-pribory.html

6. Книги, инструменты[Электронный ресурс] : http://malishev.info/exams/metrologia/sem4/31/

Размещено на Allbest.ru

...