Последние посты

Контрольно-измерительные приборы: назначение, классификация и применение

Контрольно-измерительные приборы (КИП) - это устройства, предназначенные для получения информации об изменениях параметров окружающей среды, таких как вода, воздух и другие. Полученные данные применяются затем оператором или автоматизированной системой управления для оценки состояния и динамики изменений характеристик объекта, параметры которого измеряются.

Основные компоненты и принцип работы КИП

Несмотря на различия сфер применения, характерные особенности и ценовой диапазон, все контрольно-измерительные приборы имеют общие конструктивные части:

Чувствительный элемент (ЧЭ) - регистрирует колебания измеряемых параметров среды и передает данные на первичный преобразователь.
Первичный преобразователь (ПП). Данная деталь преобразует входной сигнал.
Датчик - это первичный преобразователь, фиксирующий изменения чувствительного элемента и передает информацию в форме электрического сигнала.
Вторичный преобразователь (ВП) - принимает сигнал от первичного преобразователя и выдает его оператору в заданном им виде.

Одной из важнейших характеристик любых контрольно-измерительных приборов является их чувствительность. Приборы с высокой степенью чувствительности могут отобразить самые незначительные колебания измеряемых параметров.

Классификация контрольно-измерительных приборов

Сейчас выпускается огромное количество разновидностей подобных приборов для работы в самых разных сферах и условиях. Они отличаются назначением, исполнением и характеристиками, и классифицируются по ряду параметров.

По способу отображения информации:

Показывающие приборы отличаются простотой конструкции, но значение измеряемого параметра отображают только в момент измерения.
Самопишущие записывают измеряемые значения на бумажный, дисковый или ленточный носитель, для их сохранения и последующего анализа.
Сигнализирующие отображают сигнал при отклонении измеряемого параметра от заданных величин.
Регулирующие автоматически поддерживают заданный уровень измеряемого параметра.
Комбинированные одномоментно отображают и записывают значение измеряемого параметра. Они содержат дополнительные компоненты для регулировки, сигнализации, передачи показаний на расстояние.
Интегрирующие контрольно-измерительные приборы - измеряют суммарное значение какой-либо физической величины. Принцип работы интегрирующих контрольно-измерительных приборов основан на интегрировании измеряемой величины во времени или пространстве.

По сфере применения:

Бытовые устройства применяются в домашних целях и в быту.
Общепромышленные применяются в различных отраслях производства и ЖКХ.
Интерфейсные обеспечивают взаимодействие между компонентами системы автоматизации или между системой автоматизации и оператором.

По типу измеряемых параметров:

Приборы для измерения физических свойств, таких как температура, пламя, влажность, освещенность и т.д.
Приборы для измерения параметров жидкой или газообразной среды, таких как давление, уровень, расход, состав, плотность и т.д.
Электроизмерительные приборы, такие как вольтметры, амперметры, счетчики, омметры, мосты, магазины, высокочастотные измерители и т.д.
Химические измерители, такие как анализаторы, газоанализаторы, pH-метры, кондуктометры, спектрометры и т.д.
Радиационные приборы, такие как счетчики Гейгера, дозиметры, детекторы, радиометры и т.д.

По типу сигнала:

Аналоговые КИП - это приборы, которые выдают сигнал, пропорциональный измеряемому параметру. Например, термометр, манометр, вольтметр и т.д. Аналоговые КИП обычно имеют шкалу с указателем или циферблатом, на котором можно считать показания.
Цифровые КИП - это приборы, которые выдают сигнал в виде дискретных значений или кодов. Например, счетчик, таймер, датчик температуры с цифровым выходом и т.д. Цифровые КИП обычно имеют дисплей или индикатор, на котором отображаются показания в цифровом виде.

По сложности конструкции:

Простые КИП - это приборы, которые состоят из одного или нескольких элементов одного типа. Например, резистивный делитель напряжения, термисторный датчик температуры, электромагнитное реле и т.д.
Сложные КИП - это приборы, которые состоят из нескольких элементов разных типов, соединенных в определенную схему. Например, микроконтроллерный датчик температуры, программируемый логический контроллер, частотно-регулируемый привод и т.д.

По способу монтажа:

Примерами КИП с наружным монтажом являются термометры, манометры, расходомеры, уровнемеры, датчики давления и другие устройства. Они используются для сбора данных о параметрах процесса, таких как измерение температуры воды в системе отопления или контроль давления в трубопроводе.

Существует классификация КИП по принципу действия: выделяют механические, электромеханические и электронные контрольно-измерительные приборы.

Область применения КИП

Контрольно-измерительные приборы используются во многих отраслях промышленности, энергетики, транспорта, связи, медицины и науки. Они позволяют обеспечивать надежность, безопасность и эффективность работы различных технологических процессов и оборудования. КИП - это часть контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА).

КИП позволяют измерять и контролировать такие параметры, как температура, давление, расход, уровень, скорость, положение и т.д. КИП также позволяют регулировать эти параметры в соответствии с заданными алгоритмами и режимами работы. Без них невозможно контролировать сложные химические, нефтегазовые, металлургические, энергетические и другие процессы, которые требуют точного поддержания определенных параметров.

Обзор контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА)

Примеры КИП:

Термометр - КИП для измерения температуры. Датчиком является материал, который изменяет свои свойства (например, объем или сопротивление) при изменении температуры. Преобразователем является шкала или цифровой дисплей.
Манометр - КИП для измерения давления. Датчиком является упругий элемент (например, пружина или мембрана), который деформируется под действием давления. Преобразователем является механизм или электрическая цепь.
Счетчик воды - КИП для измерения расхода воды. Датчиком является турбина или другой элемент, который вращается под действием потока воды. Преобразователем является механизм или электрическая цепь.

КИП в металлообработке

Огромное значение для металлургии и металлообработки играют измерительные приспособления.

Примеры измерительных инструментов и приборов в металлообработке:

Линейки и угольники. Их применяют для проверки правильности геометрических соотношений, которые являются основополагающим для конкретных значений.
Микрометры. В основе их работы заложена контактная методика разграничения замеров линейного типа.
Нутрометры. Они широко применяются для проведения вычислений различных линий и углублений, которые должны соответствовать техническому заданию или чертежу.
Штангениструменты. Их широко используют для создания разметок шагом или замером конкретного типа путем замера шага по все той же методике описанной выше. К ним относят не только циркули, но и другие измерительные приборы и инструменты.
Также металлообработка, машиностроение, судостроение применяют в своей работе оборудование разъемоизмерительного типа, такие как, калибры, нормалемеры и остальные из этого ряда.

Для первоначальных стадий приготовления сплавов применяется коэрициметр. Его работа основана на существовании линейной связи между коэрцитивной силой и удельной поверхностью ферримагнитных порошков. Прибор дает возможность определить размеры зерен и контролировать процесс измельчения. Также используются низкочастотный пермеаметр с магнитным перешейком, карбоанализатор и электромагнитные весы.

Основные тенденции развития современных КИП связаны с технологическими инновациями, автоматизацией, цифровизацией, интеграцией и стандартизацией.

Сравнительная таблица типов КИП по принципу отображения информации
Тип КИП	Описание	Пример
Показывающие	Отображают значение параметра в момент измерения	Стрелочный вольтметр
Самопишущие	Записывают изменения параметра на носитель	Графопостроитель
Сигнализирующие	Отображают сигнал при отклонении параметра	Датчик уровня с сигнализацией
Регулирующие	Автоматически поддерживают заданный уровень параметра	Терморегулятор
Комбинированные	Сочетают отображение, запись и регулировку	Многофункциональный контроллер
Интегрирующие	Измеряют суммарное значение величины	Счетчик электроэнергии