تجهیزات اندازه گیری و ابزار دقیق

تجهیزات اندازه گیری و ابزار دقیق چیست؟

ابزار دقیق را می توان ابزار و وسایل اندازه گیری، ثبت و نمایشی تعریف کرد که در یک سیستم یا فرآیند به منظور کنترل و بهره‌وری حداکثری آن به کار برده می‌شود و شامل تجهیزاتی مانند دماسنج، فلومتر، سنسور فشار و... است. تجهیزات اندازه گیری و ابزار دقیق شامل توابع اندازه گیری و کنترل میباشد. سیستم کنترل ابزار دقیق اولیه، کوره ترموستاتیکی بود که توسط مخترع هلندی ، كورنلیوس دربل (1534-1634) طراحی و ساخته شد ، كه در آن یک دماسنج درجه حرارت كوره را توسط یك سیستم میله و اهرم كنترل می كرد. دستگاه هایی برای اندازه گیری و تنظیم فشار بخار درون دیگ بخار تقریباً در همان زمان ظاهر شدند. در سال 1788 فرماندار اسکاتلندی جیمز وات ، گریز از مرکز را اختراع کرد تا بتوان سرعت یک موتور بخار را با سرعت از پیش تعیین شده ای حفظ کرد.

تاریخچه ابزار دقیق

ابزار دقیق در انقلاب صنعتی قرن 18 و 19 ، به ویژه در زمینه های اندازه گیری ابعاد ، اندازه گیری الکتریکی و تجزیه و تحلیل فیزیکی ، با سرعت بالایی توسعه یافت تا جاییکه امروزه شاهد آن هستیم برای کلیه عملیات مربوط به فرآیند در زمان واقعی در صنایع ، به منظور دستیابی به عملکردهای اقتصادی ، کارآمد و قابل اعتماد ، کنترل سیستم باید به صورت بهینه و درست انجام شود. سیستم کنترل ابزار دقیق اولیه، کوره ترموستاتیکی بود که توسط مخترع هلندی، كورنلیوس دربل (1534-1634) طراحی و ساخته شد، كه در آن یك دماسنج درجه حرارت كوره را توسط یك سیستم میله و اهرم كنترل می‌كرد.

از این رو ، از برخی دستگاه ها برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی مانند دما ، فشار و غیره استفاده می شود ، که به عنوان ابزار نامیده می شوند. اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق صنعتی برای کنترل عملیات مختلف در صنایع مختلف امری اجتناب پذیر است اما ، اول از همه ، باید با مفهوم کاربردی Instrumentation در صنعت بیشتر آشنا شویم. فرآیند اندازه گیری و کنترل مقادیر مختلف در صنایع با استفاده از ابزارهای مختلف صنعتی به عنوان ابزار دقیق صنعتی نامیده می شود. برای کنترل هر کمیتی ، در درجه اول آن مقدار خاص باید اندازه گیری شود.

موارد مورد استفاده برای اندازه گیری

مقادیر متداول مورد استفاده در صنایع که برای اندازه گیری در نظر گرفته می شود شامل فشار سیال ، میزان جریان سیال ، دمای دستگاه ، حجم مایع ، حرکت یا موقعیت یا ابعاد فیزیکی یا شتاب دستگاه ، جریان الکتریکی ، ولتاژ الکتریکی و مقاومت الکتریکی است.  بنابراین ، پس از اندازه گیری مقدار مورد نظر ، مقادیر اندازه گیری شده برای نشانگر یا محاسبه یا هدف کنترل یا با کار دستی یا کار خودکار منتقل می شوند. در یک کار کنترل خودکار ، مقدار را می توان با استفاده از سیگنال کنترلی که کامپیوتر به دستگاه های کنترل ارسال می کند ، کنترل کرد. به طور کلی ، دستگاه های کنترل موتور الکتریکی ، شیر کنترل و بخاری برقی هستند. این دستگاه های کنترل و ابزار دقیق با استفاده از برخی سیستم های فیزیکی که به آنها "فرآیند" گفته می شود ، به دستگاه های اندازه گیری متصل می شوند. بیشتر صنایع برای سهولت کار برای این منظور خودکار هستند. میکروکنترلر و ریزپردازنده ها برای سوئیچینگ قابل برنامه ریزی مورد نیاز هستند. به عنوان مثال ، در بسیاری از صنایع ، برنامه قدرت صنعتی با استفاده از سیستم های جاسازی شده خودکار است.
 

در قرن 20 رشد صنعت مدرن ، مقدمه رایانه سازی و ظهور اکتشافات فضا باعث توسعه بیشتر ابزار دقیق ، به ویژه دستگاه های الکترونیکی شد. غالباً از مبدل ، ابزاری که انرژی را از شکلی به شکل دیگر تغییر می دهد (مانند فوتوسل ، ترموکوپل یا میکروفون) برای تبدیل نمونه ای از انرژی که با فشارهای الکتریکی اندازه گیری می شوند ، استفاده می شود که به راحتی قابل پردازش و ذخیره سازی نیز می باشند.

دسته بندی ابزار دقیق

تجهیزات ابزار دقیق به سه دسته ی کلی تقسیم بندی می‌شوند:

1. دسته‌ی اول شامل تجهیزاتی است که صرفا به عنوان اندازه‌گیر و سپس نمایشگر عمل می‌کند(سنسور)
2. دسته ی دوم تجهیزاتی هستند که علاوه بر اندازه گیری و نمایش، وظیفه‌ی انتقال آن را برعهده دارند
3. این دسته از تجهیزات علاوه بر عهده داشتن وظایف یاد شده ی در دو دسته فوق وظیفه‌ی کنترل را نیز بر عهده دارند.

روش های ابزار دقیق

معرفی رایانه الکترونیکی در دهه 1950، با ظرفیت فراوانی که برای پردازش و ذخیره اطلاعات داشت ، عملا انقلابی در روش های ابزار دقیق ایجاد کرد ، زیرا امکان مقایسه و تجزیه و تحلیل همزمان مقادیر زیادی از اطلاعات را فراهم می نمود. تقریباً در همان زمان ، سیستم های بازخورد، کامل شدند که در آن داده های ابزار نظارت بر مراحل یک فرآیند را بلافاصله مورد ارزیابی قرار می دادند که از این حیث، برای تنظیم پارامترهای موثر بر روند فرآیند کنترلی، گزینه ی مناسبی محسوب می شدند. سیستم های بازخورد برای عملکرد فرآیندهای خودکار بسیار مهم هستند. بیشتر فرآیندهای تولید برای نظارت بر خصوصیات شیمیایی ، فیزیکی و محیطی و همچنین عملکرد خطوط تولید به ابزار دقیق متکی هستند. به طور مثال میتوان ابزارهایی که برای کنترل خواص شیمیایی کارایی دارند از جمله انکسار سنج ، آنالیز کننده های مادون قرمز ، کروماتوگراف ها و حسگر pH نام برد.. انکسار سنج خمش یک پرتو نور را هنگام عبور از یک ماده به ماده دیگر اندازه گیری می کند.

کاربرد تجهیزات ابزار دقیق

کاربرد تجهیزات ابزار دقیق را در تعیین ترکیب محلول های قند یا غلظت رب گوجه فرنگی در سس گوجه فرنگی وجود دارد. آنالایزرهای مادون قرمز مواد را می توانند با طول موج و میزان تشعشع مادون قرمز که منتشر می شود ، شناسایی کنند. کروماتوگرافی ، یک روش حساس و سریع تجزیه و تحلیل شیمیایی است که در نمونه های بسیار ریز ماده استفاده می شود. اساس کار این تجهیز بدین صورت میباشد که به نرخ های مختلفی که یک ماده میتواند انواع مختلفی از مولکول ها را جذب کند ، متکی است. همچنین میزان اسیدیته یا قلیایی بودن محلول را می توان با حسگرهای pH اندازه گیری کرد.

• از ابزارها همچنین برای اندازه گیری خصوصیات فیزیکی یک ماده مانند کدورت آن ، یا میزان ذرات معلق در محلول استفاده می شود.
• فرآیندهای تصفیه آب و تصفیه روغن توسط یک توربیمتر کنترل می شود که اندازه گیری میزان جذب نور یک طول موج خاص توسط یک محلول است.
• چگالی یک ماده مایع به وسیله هیدرومتر تعیین می شود، که میزان شناوری یک شی با حجم معین غوطه ور در مایع را اندازه گیری می کند.
• فرآیندهای تصفیه آب و تصفیه روغن توسط یک توربیمتر کنترل می شود که کار آن اندازه گیری میزان جذب نور یک طول موج خاص توسط یک محلول است.
• چگالی یک مایع به وسیله هیدرومتر تعیین می‌شود که نحوه عملکرد آن به این صورت است که ماده جامدی در سیال غوطه ور شده که که نیروی وارده بر آن برابر با میزان جایه جایی سیالی است که به وسیله ی بخش غوطه ورِ مادۀ جامد انجام شده است پس هرچه چگالی سیال کمتر باشد ماده جامد بیشتر در آب فرو می‌رود.
• میزان جریان داخل یک سیال در توربین با استفاده از وسیله به نام توربین متر انجام می‌شود.

عملکرد آن به این صورت است که با استفاده از انرژی حاصل شده برای جریان یافتن یک سیال (مانند آب) در داخل توربین به منظور به حرکت درآوردن روتور در داخل آن سیالات عمل کرده که این روتورها حاوی تیغه هایی با زوایای خاص بوده تا بتوانند از این سیالات برای ایجاد چرخش در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت آن استفاده کنند.

هدف استفاده از ابزار دقیق

امروزه مهمترین خواسته هر مدیر و یا صاحب کارخانه ویا واحدهای تولیدی دستیابی به ایمنی و حداکثر بهره وری در تولید و استفاده از تجهیزات، ماشین‌آلات و سایر دستگاه های مربوطه است که مهمترین عامل درحصول این خواسته بهره‌مندی از تجهیزات و ابزار دقیق است. اگر گذرتان این روزها به یک کارخانه مدرن بخورد تجهیزات بسیاری مثل ترانسمیتر ها، گیج ها، ترموول ها، شیرآلات کنترلی، موتورها، شیرهای برقی و... را می‌بینیم که تمامی این‌ تجهیزات، زیر مجموعه هایی از ابزار دقیق می‌باشد. اما واقعیت این است که این تجهیزات به خودی خود نمی‌توانند کاری انجام دهند.

این تجهیزات برای عملکرد به کنترل کننده‌هایی نیاز دارند که بتوانند بطور پیوسته خوانش های ارائه شده توسط آنها را کنترل کرده و بر اساس برنامه ریزی و هدف تعیین شده با عناصر نهایی مثل عملگرها (Actuators) ارتباط برقرار کنند و در عین حال به منظور حصول سلامت و طول عمر حداکثری تجهیزات، آن ها را با استفاده از پارامترهای بهینه ای پشتیبانی کنند. به همین خاطر مفهوم کنترل بسیار حائز اهمیت است.

نتیجه گیری

استفاده از تجهیزات ابزار دقیق در سیستم های کاملا خودکار کنترلی، این ابزار را قادر می سازد که تولیدات شما را با حداکثر بهره‌وری، بازدهی و ایمنی، انجام دهد. این مقاله به کوشش کارشناسان مجموعه‌‌ی مهندسی برق و ابزار دقیق بازرگانی کالا‌صنعتی به منظور ارائه اطلاعات در زمینه‌ی مبحث ابزار دقیق، به رشته‌ی تحریر در آمده است. ما ایده ها، تجربیات و مشاهدات خود را با شما به اشتراک خواهیم گذاشت و از شما مشتریان عزیز دعوت کرده و خواهشمندیم با ما در به اشتراک گذاشتن  تجارب مربوط به مباحث ابزار دقیق و کنترل در سراسر جهان سهیم باشید.