Прибор для измерения воздуха: на что обратить внимание при выборе прибора, рейтинг и обзор популярных гигрометров, их плюсы и минусы

следим за окружающей атмосферой с помощью гаджетов / Комфортная жизнь / iXBT Live

Мониторы качества воздуха помогают нам следить за окружающим воздухом, контролируя допустимую концентрацию СО2 и других веществ в окружающем воздухе, в том числе детектируя частицы пыли. Встроенные газоанализаторы помогают вовремя распознать утечки или повышение содержания опасных веществ. Анализ всех показателей и сводный индекс помогают быстро оценить ситуацию и принять решение — проветривать, кондиционировать и т.п. Эти умные гаджеты сейчас на страже вашего здоровья. Особенно помогут они, если дома маленький ребенок или в офисе, где находится множество людей, и необходимо контролировать состояние воздуха в помещении.

Мониторов для анализа качества воздуха существует великое множество. Они отличаются функционалом — различными встроенным датчиками, а также дополнительными функциями (автономная работа, сбор статистики, подключение к смартфону и т.д.). Обзор на один из таких уже был на сайте — это портативный монитор качества воздуха Atmotube. Отличия моделей описаны в отдельной статье «Выбираем монитор-детектор качества воздуха (PM2.5, CO2, TVOC, HCHO)». Ну а сегодня речь пойдет про интересную и недорогую троицу — мониторы-анализаторы Dadget ATMO. 

Начну с общей информации. 

Монитор качества воздуха — это устройство, которое обеспечивает измерение взвешенных в воздухе частиц PM1.0, PM2.5 и PM10 с помощью лазерного датчика, а также производит газоанализ на частицы формальдегида (HCHO) и других органических летучих веществ (ЛОС/VOC). Практически все подобные мониторы имеют встроенные сенсоры газа СО2 (реже СО), и базовые измерения температуры и влажности. Совокупный параметр суммы всех показателей называется индексом качества воздуха. Чем чище воздух и чем температура и влажность приближены к  нормальным, тем комфортнее находиться в помещении.

Характеристики устройств
Модель	ATMO 3	ATMO 7	ATMO 8
Тип	настольный монитор качества воздуха	портативный монитор качества воздуха	настольный монитор качества воздуха
Количество датчиков:	T/H, CO2	PM2. 5, T/H, TVOC (ЛОС),  НСНО	PM2.5, T/H, TVOC (ЛОС), CO2,  НСНО
Дисплей	4,3″, LCD	5″, OLED	4,3″, LCD
Сводный индекс	Нет	Нет	Да
Встроенный аккумулятор:	3000 мАч	2000 мАч	3000 мАч
Калибровка	Нет	Да	Да

Что касается вообще такого класса устройств, как мониторы качества воздуха — то это приборы, которые стремительно вошли в нашу жизнь и стали незаменимыми в динамичном городе, офисе или просто дома. Монитор качества воздуха  помогает вам понять критичные рамки и допустимые изменения в окружающей атмосфере. Особенно актуальна проблема чистого воздуха для людей с аллергией, а также для детей. Если у вас имеется подобное устройство под рукой, то всегда есть возможность  выявить источники проблем с воздухом: редкое проветривание в офисе, курящий сосед по балкону, чадящие автомобили на проспекте рядом. Решать проблемы можно различными способами, например, в офисе просто почаще проветривать помещение. Кондиционер в такой ситуации спасет от жары, но не прибавит вам кислорода в помещении. В некоторых случаях выручает приточная вентиляция с фильтрацией и рекуперацией. Чистый и свежий воздух оказывает колоссальное влияние на производительность мозговой деятельности.

 Привожу цитату из предыдущего обзора про неплохой автономный монитор качества воздуха Honeywell HAQ — справка по типам обнаруживаемых проблем в воздухе:

1) Т/Н – индекс соотношения температуры и влажности, который рассчитывается по показаниям температуры и влажности соответственно. Для жилых и офисных помещений важно, чтобы этот показатель был в разумных пределах, иначе дискомфорт будет не только для человека, но и для животных, растений, даже банально, для мебели (излишняя сухость или избыток влаги). Низкая влажность крайне заметна зимой в помещениях с отоплением, а условия с переизбытком влажности благоприятны для развития плесени, что может иметь печальные последствия. Как минимум, нужно знать про состояние окружающего воздуха и понимать причины изменения его состава. В основном, большая часть таких проблем решается регулярным проветриванием или установкой увлажнителя. 

2) PM2.5 –показатель наличия в воздухе взвеси твердых частиц (пыль и т.п.), размером менее 2.5 микрон (0.0025 мм). Сюда относится уличная пыль, продукты горения (например, сажа  от старых дизельных автомобилей), частицы сигаретного дыма, и прочие проблемы. Решается фильтрацией воздуха с улицы, устранением внутренних причин (например, на производстве). Одна из самых актуальных проблем в крупных городах, в спальных районах, расположенных вблизи оживленных магистралей и так далее. Обилие летающих частиц вызывают аллергические приступы, раздражения, различные легочные неприятности. 

3) НСНО — сводный показатель частиц соединений формальдегида. Это важный параметр, так как превышение концентрации формальдегида вредно как для человека, так и для животных. Источником вредных соединений, банально, может стать дешевая корпусная мебель из ДСП. Берегите детей, формальдегид может вызывать раздражение слизистых оболочек, органов дыхания и вызывать аллергические реакции.

4) CO2 — индекс содержания углекислого газа в воздухе. Показательная величина для жилых и офисных помещений. Не забывайте регулярно проветривать, поддерживая оптимальное значение СО2, иначе может ухудшаться самочувствие, снижаться производительность деятельности. В маленьком помещении с большим количеством людей показатель СО2 растет на глазах. 

5) TVOC — данный показатель отражает индекс наличия ЛОС (Летучих органических соединений, VOC) в окружающем воздухе. Как правило, значение TVOC увеличивается, если рядом находится источник: причиной увеличения TVOC может стать, например, сигаретный дым, приготовление пищи на кухне, бытовые и строительные аэрозоли, краски, растворители, бытовой газ и прочая летучая «химия». Не стоит доводить этот показатель до критических значений — постарайтесь своевременно проветривать или обеспечивать вытяжную вентиляцию. Если речь идет про конкретные мероприятия, например, окраска помещений, то старайтесь использовать средства индивидуальной защиты, такие как респираторы. Превышение допустимых значений может привести к резкому ухудшению самочувствия.

6) Сводный показатель IQ – это метрика «пригодности» окружающего воздуха, по 100-балльной шкале. 

 Начну, пожалуй, с базовой модели ATMO — это компактный настольный монитор температуры ATMO 3, влажности, который, в том числе, показывает концентрацию СО2 в окружающем воздухе. Устройство достаточно простое, удобное для ежедневного применения. Из особенностей выделю большой яркий дисплей с отображением основной информации. Встроенный аккумулятор 3000мАч. 

В большой стильной коробке находится инструкция, а также зарядный кабель. 

Инструкция на русском языке, присутствуют основные понятия, базовая информация и руководство. Электронный вариант инструкции доступен по ссылке.

Фотографии внешнего вида монитора ATMO 3. Корпус выполнен в виде вертикальной стойки с большим вытянутым дисплеем. Сенсоры и слот для зарядки расположены на задней части корпуса.

 Дисплей большой, с приличным углами обзора. Отображается текущая дата и время, а также уровень заряда встроенной батареи. В центре дисплея расположен крупный индикатор уровня СО2 (ppm), чуть ниже в две строчки расположены данные текущей температуры и влажности. Рекомендуемые значения СО2: 400-800 нормально, 800-1200 повышенный уровень СО2, выше 1200 предельная концентрация. В качестве сенсора используется высокоточный NDIR элемент.

 На нижней стороне расположены антискользящие ножки, а также шильдик с моделью и артикулом устройства.

Далее следует интересная модель   ATMO 7  – портативный монитор температуры, влажности, газов и микрочастиц в воздухе, который выполнен в виде автономного компактного устройства с аккумулятором, белым овальным корпусом, и контрастным OLED дисплеем.Встроенный аккумулятор 2000мАч. 

 Комплектация аналогичная предыдущему гаджету — русскоязычная инструкция, а также зарядный кабель.

Электронный вариант инструкции доступен по ссылке.

Рекомендую ознакомиться с инструкцией, особенно с разделом про калибровку монитора.

 Внешний вид у гаджета неплохой и впишется в любой дизайн помещения. Задняя поверхность выполнена с перфорацией для прохождения воздуха (за панелью расположены сенсоры), в верхней части расположены кнопки. Работает автономно до 5 часов, можно подзаряжать или постоянно запитывать от USB источника.

 Дисплей высококонтрастный, выполнен в символьном дизайне. Группами расположена индикация сенсоров PM2.5, PM1.0, PM10, чуть выше показания TVOC/HCHO, справа блок — температура и влажность. Слева вверху — час и индикатор заряда батареи.

 На нижней части — ножки с силиконовым накладками, наклейка с параметрами и моделью прибора.

Если сравнивать ATMO 7 и ATMO 3, то ATMO 7 смотрится интереснее, особенно с учетом его стоимости. Правда в этом случае придется пожертвовать измерениями СО2.

Третья модель в линейке ATMO — это топовая модель ATMO 8. Дизайн этого монитора напоминает младшую версию (ATMO 3), но добавлены дополнительные сенсоры (PM2.5, HCHO, TVOC). В отличие от модели ATMO 7 здесь в наличии сенсор СО2, а также присутствуют сводные графики и общий индекс качества воздуха. 

 В комплекте также находится русскоязычная инструкция и кабель для зарядки.

Электронный вариант инструкции доступен по ссылке.

 В этом модели емкость аккумулятора составляет 2000, как и в ATMO 3. Гаджет способен работать несколько часов автономно, но обычно, в помещении, его устанавливают для питания стационарно от источника USB.

 Дизайн монитора интереснее чем у ATMO 3. В верхней части отображаются основные показания, которые можно менять (кнопками-стрелочками на обороте), в центре графически цветами приведен сводный индекс качества, чуть ниже — перечень показаний всех сенсоров монитора.

 На обратной стороне расположены кнопки управления, чуть ниже — решетка для протока воздуха для сенсоров. В подошве расположено гнездо MicroUSB.

 Углы обзора приличные, яркость экрана достаточная для того, чтобы расположить гаджет в удобном месте в помещении дома или в офисе.

 Для контроля СО2 используется высокоточный NDIR датчик. Для обнаружения РМ-частиц используется высокочастотный лазерный сенсор. Показания HCHO дает электрохимический датчик, а для TVOC — полупроводниковый датчик. 

 Подошва также имеет нескользящие ножки и наклейку с номером изделия.

Мониторы качества воздуха ATMO 7 и ATMO 8 — одни из самых продвинутых на сегодняшний день устройств для контроля воздуха, которым мы дышим. Зачастую эти мониторы сравнивают с похожим устройством от Xiaomi (Монитор Xiaomi h3.5). Основная проблема Xiaomi — отсутствие возможности замеров данных HCHP (Формальдегида), TVOC (Летучие соединения), а также отсутствие сводных индексов Т/Н и суммарного индекса качества воздуха. 

 На фотографии пример не сильно комфортных условий — повышенные влажность и температура. Требуется проветривание.

 Монитор ATMO 7 показывает некоторую запыленность (индикаторы мелких частиц РМ), а также повышенную влажность и наличие летучих органических соединений. Определенно требуется свежий воздух.

 А в этой ситуации нужно бить тревогу. На фотографиях примеры сильной загазованности. В этом случае необходимо сразу открыть окно,  и установить источник загрязнения воздуха. Выделять формальдегид может ДСП при нагреве или просто новая мебель. В качестве источника ЛОС может быть все, что угодно, в том числе различные аэрозоли. Не забывайте и про бытовые источники опасности — газовое оборудование (плита, варочная поверхность, духовой шкаф, колонка и т.д.). 

 Модель ATMO 8 отображает графики изменения показаний по времени. Достаточно удобно для мониторинга ситуации.

Модель ATMO 7 опять показывает, что пора проветривать помещение.   Установите подобный в офисе, и сразу отпадут различные споры. На основании объективный показаний прибора можно выбирать интервалы проветривания. На мой взгляд — крайне полезно.

А это уже интереснее. Для сравнения показаний я вынес мониторы на открытый чистый воздух — в Березовую рощу. Тут точно нет загрязнений HCHO и TVOC. Кстати, в режиме автономной работы (без подключенного источника питания) мониторы работают более 5 часов непрерывно от встроенного аккумулятора.

 Обратите внимание на нулевые значения частиц PM в воздухе, а также на отсутствие загрязнений HCHO и TVOC, температура и влажность в норме, а вот уровень СО2 — наиболее комфортный для дыхания.

Вот к таким показаниям и необходимо стремиться. Тем более, что базовый контроль качества воздуха сейчас доступен каждому! Модель ATMO 3 подойдет для нетребовательного пользователя, следящего за концентрацией углекислого газа в помещении, а вот модели ATMO 7 и ATMO 8 — это настоящие лаборатории в компактном корпусе. Они имеют множество встроенных сенсоров и обеспечивают непрерывный мониторинг атмосферы в помещении. ATMO 8 отображает сводный индекс качества воздуха, что дает возможность быстро оценивать ситуацию. Вся линейка доступна для заказа, а по промокоду АТМО сейчас действует скидка на 10%.

Предложение хорошее, но не забывайте, что все точные приборы требуют калибровки. При получении постарайтесь изучить инструкцию и сравнить показания в помещении и на чистом воздухе на улице. И тогда воздух в вашем помещении будет под контролем!

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА — Студопедия

Измерение температуры.Температуру воздуха, газов и жидкостей от -36 до +37.5⁰С измеряют ртутными термометрами, а от -65 до +65⁰С — спиртовыми термометрами. При измерении температуры выше +60⁰С применяют ртутные термометры с ценой деления 1⁰С. Для измерений, требующих повышенной точности, используют термометры с ценой деления 0.1-0.2⁰С.

Для измерения и автоматической записи температуры применяют термограф (рис. 1). Датчиком температуры служит биметаллическая пластинка 4, деформация которой при изменении температуры окружающего воздуха передается системой рычагов 3 на записывающее устройство и записывается на специальной ленте 1, на которой по горизонтали указано время, а по вертикали — температура. Лента закрепляется на барабане 2 с часовым механизмом, имеющим суточный или недельный завод.

Рис. 1 Термограф

Температуру поверхностей измеряют термопарами. Поверхности, температуру которых определяют, должны быть предварительно очищены от грязи, краски, ржавчины и т.д.

Измерение влажности.Влажность воздуха оценивается в абсолютных и относительных единицах. Абсолютная влажность — это количество водяных паров, содержащихся в некотором объеме воздуха. Относительная влажность — это отношение парциального давления водяных паров в воздухе к парциальному давлению насыщенных водяных паров при той же температуре.

Относительную влажность воздуха измеряют психрометрами, гигрометрами и гигрографами.

Аспирационный психрометр с вентилятором (рис.2) состоит из двух ртутных термометров 2, резервуар одного и низ обернут одним слоем батиста и смачивается перед работой с помощью пипетки 5. Воду в пипетке нажатием на грушу 3 доводят до черточк5и (не ближе 1 см от края) и удерживают с помощью зажима 4. Затем при вертикальном положении прибора пипетку до отказа вводят в трубку 1. Через 3-4 с разжимают зажим (излишняя вода вбирается в грушу) и вынимают пипетку.

Рис. 2 Аспирационный психрометр с вентилятором

Воздух с помощью вентилятора 7 поступает в трубки 1 и обтекает резервуары термометров 2 со скоростью не более 2 м/с. Пружина вентилятора заводится ключом 6.

Диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100% при температуре окружающей среды от 0 до +40⁰С [1]. Масса прибора — 1.1 кг, с футляром — 2.8 кг.

При отрицательной температуре относительную влажность воздуха рекомендуется измерять волосяным гигрометром (рис.3). Он состоит из металлической рамки 5, на которой с помощью винта 4, блока 1 и грузика 7 укреплен обезжиренный волос 3. На оси блока укреплена стрелка 2. Отсчет берется по шкале 6 в процентах. Принцип работы волосяного гигрометра основан на изменении длины обезжиренного волоса в зависимости от влажности воздуха.

Рис. 3 Волосяной гигрометр

Измерение давления.Абсолютное давление воздуха (атмосферы) измеряется барометрами — анероидами и барографами.

Барометр-анероид (рис.4) работает на принципе измерения изменяющейся высоты анероидных коробок в зависимости от колебаний атмосферного давления. Через систему рычагов деформация коробок передается стрелке. Шкала должна быть отградурирована в паскалях.

Рис. 4 Барометр-анероид

Барограф (рис.5) по принципу действия аналогичен барометру-анероиду. В барографе изменение высоты анероидных коробок 6 через систему рычагов 5 передается перу 2. Запись давления ведется на специальной ленте 1, укрепленной на барабане 3 с суточным или недельным заводом. Первоначальное давление устанавливается с помощью специального винта 4 по барометру-анероиду.

Рис. 5 Барограф

Измерение охлаждающего действия атмосферы.Влияние совокупного действия температуры, скорости и влажности воздуха на отдачу тепла телом человека оценивают кататермометром (рис.6). Он представляет собой спиртовый термометр со шкалой от 32 до 40⁰С. Прибор имеет верхний 1 и нижний 2, заполненный спиртом, резервуары. У каждого кататермометра есть свой фактор F , показывающий потерю тепла в милликалориях с 1 см² спиртового резервуара при охлаждении его от 38 до 35⁰С. Значение фактора определяют при изготовлении прибора и записывают на его обратной стороне.

Рис. 6 Кататермометр

Измерения производят как сухим, так и мокрым кататермометром, в последнем случае резервуар обвязывают смоченной в воде марлей или батистом. Сухой кататермометр реагирует на скорость и температуру, а мокрый — на скорость, температуру и влажность воздуха.

Измерение скорости движения воздуха. Скорость замеряют анемометрами, термоанемометрми, воздухомерными трубками, кататермометрами и другими приборами.

Основным прибором для измерения скорости движения воздуха является анемометр. Наибольшее распространение получили крыльчатый анемометр АСО-3 и чашечный МС-13.

Крыльчатый анемометр со струнной осью АСО-3 (рис.7) состоит из крыльчатки 3, размещенной в металлической обечайке 4, счетного механизма 2 и ручки 5. Крыльчатка сообщается со счетным механизмом при помощи трубчатой оси, вращающейся на натянутой стальной струне. Давление движущегося потока воздуха приводит крыльчатку во вращение. Трубчатая ось посредством червячной передачи передает вращение счетного механизма в работу и выключение его производится арретиром 1. Анемометр АСО-3 применяют для измерения скорости от 0.2 до 5 м/с; чашечный анемометр МС-13 (рис.8) — от 1 до 20 м/с.

Рис. 7 Крыльчатый анемометр со струнной осью АСО-3

Давление воздушного потока воспринимается четырьмя полусферическими чашечками 1, закрепленными на двух взаимно перпендикулярных стержнях, жестко соединенных с осью 2, на конце которой имеется червячная передача, связанная с редуктором счетного механизма 3. Счет имеет три стрелки, отсчитывающие единицы, сотни и тысячи оборотов. Для измерения средней скорости движения воздуха анемометром применяют метод «обвода» по сечению, при малых скоростях движения воздуха — «точечный» метод.

Рис. 8 Чашечный анемометр МС-13

Измеряя охлаждающее действие атмосферы сухим кататермометром, по эмпирическим формулам можно определить скорость движения воздуха: при скорости меньше 1 м/с используют формулу

при скорости более 1 м/с — формулу

где Н — охлаждающее действие атмосферы в катаградусах, определяется путем деления фактора F прибора на время охлаждения его резервуара от 38 до 35⁰С; Dt=36,5-t ; 36,5 — средняя температура тела человека, ⁰С; t — температура воздуха, ⁰С.

Приборы должны быть снабжены тарировочными удостоверениями, в которых приведены поправки: 1) шкалы; 2) температурная; 3) добавочная, учитывающая неточности, остающиеся после внесения двух первых поправок.

Как выбрать измеритель качества воздуха: victorborisov — LiveJournal

Представляю вашему вниманию обзор на 12 гаджетов, которые позволят узнать качество воздуха, которым вы дышите. В основном это устройства, которые позволяют измерять концентрацию углекислого газа и количество микрочастиц пыли PM2.5. Но некоторые из представленных в обзоре устройств также могут измерять концентрацию угарного газа, озона и уровень шума (а также температуру, влажность и давление).

Но обо всём по порядку. Поехали!

Итак, сегодня речь пойдёт о следующих устройствах:

• Мастеркит MT8057
• Awair
• ТИОН MagicAir
• AirVisual Node/Pro
• iCeeO2-500 (-700)
• AZ Instruments AZ-7798/7788/7787
• HT-2000
• NetAtmo Weather Station
• uHoo Air Sensor
• Специализированные CO2-реле
• CleanSpace Tag
• Xiaomi PM2.5 Detector
• WP-6910/6912

Из этого списка я пользуюсь всем, кроме: AZ-7798, NetAtmo Weather Station, uHoo Air Sensor и HT-2000. В большей степени потому, что эти устройства имеют меньший функционал, чем аналоги. Все обозреваемые устройства (кроме одного, но его нет в этом списке) имеют настоящий NDIR детектор концентрации углекислого газа CO2 и/или качественный сенсор PM2.5. Также мы рассмотрим специализированные СО2-реле, позволяющие автоматизировать управление приточной вентиляцией.

Я сделал таблицу, в которой собрал основые характеристики устройств:

<

	AirVisual Node/Pro	Мастеркит МТ8057	Awair	ТИОН MagicAir	iCeeO2-500 (-700)	AZ Instruments AZ-7798/7788/7787	HT-2000	NetAtmo Weather Station	uHoo Air Sensor	Xiaomi PM2.5 Detector	WP-6910/6912
Датчик СО2	Есть (SenseAir S8 Extended Range)	Есть (Zyaura ZG07)	Есть	Есть (SenseAir S8)	Есть (NDIR двухканальный)	Есть (SenseAir K30)	Есть (SenseAir S8 LP)	Есть	Есть	Нет	Нет
Детектор частиц PM2. 5	Есть (Лазер)	Нет	Есть (ИК)	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Есть (ИК)	Есть (Лазер)	Есть (Лазер)
Датчик летучей органики VOC	Нет	Нет	Есть	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Есть	Нет	Есть
Экран	5″ цветной	LCD + LED	LED матрица	LED матрица	LCD	LCD	LCD	LED	LED	OLED	LCD
Датчик температуры и влажности	Есть	Только температура	Есть	Есть	Есть (в модели -500 только температура)	Есть	Есть	Есть	Есть	Нет	Нет
Память измерений	Есть	Нет	Нет	Нет	Нет	Есть (в AZ-7798)	Есть	Нет	Нет	Нет	Нет
Встроенный аккумулятор	Есть	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	4хАА	Нет	Нет	Есть	Есть
Питание	USB 5V	USB 5V	12V DC	USB 5V	USB 5V	5V DC	6V DC

Пылемеры — принцип работы, сфера применения, выбор прибора для конкретной задачи.

Пылемеры — принцип работы, сфера применения, выбор прибора для конкретной задачи.

Что такое пылемер?


Пылемер — прибор, предназначенный для измерения массовой концентрации пыли в дымовых газах топливосжигающих установок, в рабочей и жилой зонах, в атмосферном воздухе. Для каждой задачи необходимо использовать определенный вид прибора.

Методы измерения пылемеров.


На сегодняшний день существует несколько методов измерения пыли: оптический (фотометрический), гравиметрический, пьезобалансный, трибоэлектрический, радиоизотопный. Рассмотрим каждый из них:

Оптический метод измерения пыли (фотометрический и нефелометрический метод).

Оптический принцип действия заключается в измерении ослабления интенсивности светового излучения при его прохождении через запыленную среду. Концентрация частиц пыли пропорциональна значению оптической плотности, которая определяется автоматически и представляет собой отрицательный десятичный логарифм коэффициента пропускания.

Недостатки фотометрического абсорбционного метода:


— низкая чувствительность при измерении малых концентраций аэрозольных частиц (менее 30 мг/м³), а также невозможность контроля высоких концентраций (более 10…12 г/м³) вследствие практически полного поглощения светового излучения.


— высокое влияние физико-химический свойств аэрозолей на результат измерения (размерность, состав и цвет аэрозоля). Для уменьшения погрешности измерений необходимо делать калибровку прибора по конкретному типу аэрозоля или ввода поправочного коэффициента


— необходимость периодической очистки оптических элементов (оптика, отражатели и т. д.)

При измерении малых концентраций аэрозольных частиц гораздо более эффективным оказывается нефелометрический метод, основанный на регистрации прямого, бокового и обратного рассеянного светового излучения. Такой метод реализован в приборах SICK, АЭРОКОН (ООО НПО «ЭКО-ИНТЕХ»), Cassela CEL 712, Kanomax 3443 и в моделях TM-data, TM-digital, TM-F и TM-M (HUND).

Недостаток нефелометрического метода


— недостатком нефелометрического метода прямого рассеяния при контроле весовой концентрации промышленных пылевых аэрозолей с широким дисперсным составом является резкая потеря чувствительности при измерении концентраций частиц диаметром более 8…10 мкм, что существенно снижает и даже исключает возможность их применения во многих отраслях. Поэтому эти приборы применяют в основном там где выбрасываются мелкодисперсные аэрозольные частицы и на выходе рукавных фильтров газоочистных установок для контроля их эффективности.

Гравиметрический метод измерения аэрозоля (ГОСТ 17.2.4.05-83) заключается в выделении частиц из пылегазового потока с последующим осаждением их на аналитическом фильтре и осушением. По величине привеса на фильтре с учетом объема пробы определяется массовая концентрация аэрозоля. Концентрацию пыли в этом случае рассчитывают по формуле.

Достоинства гравиметрического метода


+ достоинствами данного метода является точность измерения, так как происходит прямое измерение аэрозоля и нет влияния физико-химических свойств на результаты.

Недостаток гравиметрического метода


— трудоёмкость метода


— длительность процесса


— использование дополнительного оборудования

На смену трудоёмкому гравиметрическому методу пришел новый метод пьезобалансного взвешивания осажденной пробы пыли. Данный метод был впервые реализован в пылемерах компании KANOMAX в моделях 3521 и 3522 (различия моделей 3521 и 3522 в том, что в серии 3521 в комплект поставки входит импактор PM 2.5 и 10, а в 3522 — PM 2.5, 4 и 10). Позже этот метод измерений начали осваивать и российские компании, такие как ООО «НТМ-ЗАЩИТА», и реализовали его в приборе Атмас. В комплект поставки так же как в KANOMAX 3521 входят два импактора с размерностью PM 2.5 и 10 мкм.

Пьезобалансный метод измерения работы прибора заключается в периодическом отборе пробы аэрозольных частиц через импактор, который из общей массы частиц отделяет респираторные (до 10 мкм) фракции, в последующем их заряде на коронирующем электроде и затем осаждении на поверхности осадительного электрода. В качестве такого электрода используется пьезоэлемент (кварц). Отбор же пробы осуществляется внутренним насосом прибора. Кварцевый пьезоэлемент включен в цепь генератора электрических колебаний. При осаждении пыли на его поверхности изменяется вес пьезоэлемента и как следствие – частота его колебаний. Изменение частоты линейно зависит от массы осажденной на элемент пыли и является величиной измеряемой весовой концентрации аэрозоля.

Достоинства пьезобалансного метода измерения


+ быстрое выполнение измерений, нет необходимости использовать большой парк дополнительного оборудования


+ достоверность показаний прибора, физико-химические свойства не оказывают влияния на измерения


+ малые габариты измерительного инструмента (прибор, как правило, поставляется в переносном кейсе, общий вес прибора в кейсе не более 4 кг).

Недостатки пьезобалансного метода измерения


— измерение производится только в рабочей и жилой зонах


— дороговизна оборудования


— необходима бережная эксплуатация (чувствительный элемент прибора очень хрупкий, не допускаются падения, а так же профилактика прибора должна осуществляться строго по инструкции).

Трибоэлектрический метод измерения основан на измерении индуцированного заряда на изолированном измерительном электроде, располагаемом в металлическом газоходе, по которому движется пылегазовый поток. Индуцированный заряд возникает при взаимодействии движущихся аэрозольных частиц с поверхностью электрода, при этом его величина пропорциональна массовой концентрации аэрозоля в широком диапазоне измерений.

Эти приборы называют трибоэлектрическими. Их можно разделить на приборы, измеряющие постоянную составляющую трибоэлектрического сигнала, и на приборы, измеряющие переменную составляющую трибоэлектрического сигнала (электродинамический наведенный заряд). К первым относятся приборы фирм Auburn, FilterSense, Babbit и Bindicator (США), Dr. Foedich, ко вторым – электродинамические приборы серии S300 (S301/S303/S304/S305), прибор контроля рукавных фильтров Snifter фирмы Sintrol Oy (Финляндия), а также модели приборов DT, DS и DA фирмы PCME (Англия). Приборы фирмы Sintrol Oy могут выпускаться во взрывобезопасном исполнении Ex, а также при использовании возле мощных электрических агрегатов с камерой фарадея, чтобы гасить помехи, создаваемые этими установками.

Достоинства трибоэлектрического метода измерения


+ вибрация в месте установки не оказывает влияния на показания


+ не имеет узлов, которые могут загрязниться, что позволяет применять приборы длительное время в жестких условиях, а так как узлы, обрабатывающие сигналы, находятся за пределами жестких условий, делает оборудование надежным


+ в приборе нет узлов, которые вырабатывают свой ресурс с истечением времени. Приборы долговечные, за счет чего становятся простыми и дешевыми в обслуживании.

Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на свойстве радиоактивного излучения (обычно β-излучения) поглощаться частицами пыли. Массу уловленной пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении его через слой накопленной пыли.

Результаты измерения концентрации пыли радиоизотопным методом зависят в некоторой степени от химического и дисперсного состава, что обусловлено особенностью взаимодействия радиоактивного излучения с веществом и нелинейностью зависимости степени поглощения от толщины слоя поглотителя.

Сферы применения пылемеров.


Как показывает практика, сферы применения пылемеров различные и они делятся на две группы: первая это аттестация рабочих мест, вторая это промышленные выбросы производств.


Для аттестации рабочих мест используют приборы с меньшим диапазоном измерения для получения боле точных результатов. В данной сфере необходимо контролировать концентрацию пыли, так как большое количество пыли в рабочей зоне может негативно сказаться на здоровье сотрудников, работающих при таких условиях и влечет за собой ряд дыхательных заболеваний.

В последнее время все чаще большие производства начали задумываться об отходящих газах, которые они производят. Помимо экологического мониторинга с помощью стационарных газоаналитических станций, начинают контролировать и пылевые выбросы.


Самым большим источником выбросов аэрозолей в атмосферу являются компании, использующие коксовые печи. Металлургические комбинаты, заводы по производству цемента и кирпича устанавливают электрофильтры, а для отслеживания загрязнения этих фильтров используют сигнализаторы запыленности Snifter производства фирмы Sintrol Oy. Данные сигнализаторы информируют оператора о необходимости очистки или о неисправности фильтров.

Авторы: 
Коротков М. А., Сычев Д. В.

Приборы для измерения качества окружающей среды

02.10.2015

Дозиметрические приборы (дозиметры, радиометры) — приборы основным предназначением которых является измерение мощности дозы радиации (альфа-, бета- и гамма- с учетом рентгеновского) и проверка тем самым на радиоактивность подозрительных предметов.

Дозиметрические приборы используются для определения уровней радиации на местности, степени заражения одежды, кожных покровов человека, продуктов питания, воды, фуража, транспорта и других различных предметов и объектов, а также для измерения доз радиоактивного облучения людей при их нахождении на объектах и участках, зараженных радиоактивными веществами.

Приборы контроля воздуха — служат для химического анализа воздуха, что дает информацию о качественном и количественном составе загрязнителей и позволяет прогнозировать степень загрязнения. К основным внутренним загрязнителям относят предметы интерьера, мебель, напольные и потолочные покрытия, строительные и отделочные материалы. Химический анализ воздуха выявляет такие показатели, как пыль, диоксид серы, диоксид азота, оксид углерода, фенол, аммиак, хлорид водорода, формальдегид, бензол, толуол и т.д.

pH-метры — приборы для измерения водородного показателя (показателя pH). Исследуют активность ионов водорода в растворах, воде, пищевой продукции и сырье, объектах окружающей среды и производственных системах, в том числе в агрессивных средах.

TDS-метры (солемеры) — служат для оценки качества питьевой воды. Показывают количество взвешенных в воде неорганических примесей, в основном солей различных металлов. В быту применяются для определения качества воды из-под крана, бутилированной воды, а также для контроля эффективности водоочистных фильтров.

Измерители шума или Шумомеры — портативные приборы, предназначенные для измерения точного уровня звука. Шум называют загрязнителем окружающей среды. Он также вреден как табачный дым, как выхлопные газы, как радиационная активность. У шума может быть всего четыре типа источника. Поэтому его принято делить на: механический, гидромеханический, аэродинамический и электромагнитный. Современные приборы способны определить уровень шума любых механизмов: наземных, водных и даже линий электрических передач. Прибор позволит вам объективно измерить уровень громкости звука.

Измерители освещенности или Люксметры — портативные приборы, предназначенные для измерения точного уровня освещенности, создаваемого различными источниками света. Область применения люксметров широка, что объясняется, прежде всего, их высокой спектральной чувствительностью, которая приближается к чувствительности человеческого глаза. Следует помнить, что некоторые источники осветительных приборов, галогенные, люминесцентные и даже светодиодные лампы, по прошествии некоторого времени эксплуатации теряют существенную величину светового потока, общая освещенность в помещении может ухудшиться. Это не только снизит остроту зрения человека, но и будет влиять на его утомляемость. Контролировать освещенность следует постоянно.

Нитратомеры — приборы, предназначенные для экспресс-определения количества нитратов в овощах, фруктах, мясе и других продуктах питания. Еще не так давно для проведения подобных исследований, требовалась целая лаборатория, теперь это возможно осуществить при помощи одного компактного устройства.

Портативные нитратомеры приобрели широкую популярность благодаря своей компактности, невысокой стоимости и простоте в эксплуатации. Нитраты присутствуют во многих удобрениях, которые активно используют в сельском хозяйстве для повышения урожайности культур. По этой причине нитраты в овощах и фруктах часто содержатся в значительной концентрации. Попадая с пищей в организм человека, нитраты в больших количествах, способны вызывать отравления нитратами, различные расстройства и хронические заболевания.

Индикатор нитратов поможет вовремя распознать опасные продукты и защититься от отравления нитратами.

Приборы для наладки и регулирования систем вентиляции

Обзор 7 лучших мониторов качества воздуха в 2020 году [Плюсы и минусы]

Мы дышим примерно 19000 раз в день, когда находимся в нашем доме (значительное количество, не так ли?). Вот почему вы должны заботиться о качестве воздуха в помещении, поскольку он может быть более загрязненным, чем воздух снаружи. Индикатор качества воздуха в помещении (IAQ) отличается от индекса качества воздуха (AQI). Вы можете легко проверить AQI для своего города, но в помещении это невозможно узнать без измерителя качества воздуха.

Здесь мы рассмотрим 7 лучших мониторов качества воздуха, включая их плюсы и минусы.

Перейти на:

Если вы торопитесь, посмотрите наши лучшие предложения:

Монитор качества воздуха

Наш лучший выбор

Awair Element

Универсальный датчик

Датчик качества воздуха в помещении uHoo

Лучший дисплей

IQAir AirVisual Pro

Встроенный дисплей / индикатор

Плюсы и минусы

• Пять основных датчиков
• Интеграция умного дома

• Компактный дизайн
• Запись данных в приложении

• 5-дюймовый цветной дисплей
• точные датчики

Наш лучший выбор

Изображение

Встроенный дисплей / индикатор

Плюсы и минусы

• Пять основных датчиков
• Интеграция умного дома

Универсальный датчик

Монитор качества воздуха

Датчик качества воздуха в помещении uHoo

Изображение

Встроенный дисплей / индикатор

Плюсы и минусы

• Компактный дизайн
• Запись данных в приложении

Лучший дисплей

Изображение

Встроенный дисплей / индикатор

Плюсы и минусы

• 5-дюймовый цветной дисплей
• точные датчики

Монитор качества воздуха состоит из одного или нескольких датчиков для измерения качества воздуха. Большинство из них имеют дисплей или индикатор качества воздуха в реальном времени. Некоторые интеллектуальные мониторы качества воздуха могут подключаться через Wi-Fi, и вы также можете контролировать их с интеллектуальных устройств удаленно. Существует два типа загрязнителей воздуха внутри помещений:

• Твердые загрязнители: Твердые частицы PM1, PM2,5 и PM10.
• Газообразные загрязнители: ЛОС, формальдегид, диоксид углерода, диоксид азота, оксид углерода, радон и другие.

Узнайте больше о загрязнителях воздуха в помещениях, их источниках, влиянии на здоровье и способах их устранения.

Список 7 лучших мониторов качества воздуха:

1. Awair 2nd Edition

Awair 2nd Edition — прекрасная технология, сочетающая в себе винтажный и современный дизайн. Он использует лазерный датчик частиц для высокоточного вывода. Доступ к устройству осуществляется через мобильное приложение. Он также оснащен уникальным светодиодным матричным дисплеем для одновременной демонстрации индекса качества воздуха (AQI) в виде баллов и других факторов качества воздуха. С помощью цветного светового индикатора вы можете быстро увидеть общее качество воздуха.Он измеряет все основные ключевые элементы для определения качества воздуха. Вы можете настроить автоматизацию с помощью виртуального помощника, такого как Google Assistant, Amazon Alexa, IFTTT и других.

Технические характеристики:

Питание: Адаптер питания 5 В / 2 А
Беспроводная связь: Wi-Fi 802.11 b / g / n — 2,4 ГГц, Bluetooth 4.1
Платформа: iOs и мобильное приложение Android
Количество датчиков: 7

1. PM2,5
2. Двуокись углерода (CO2)
3. Общее количество летучих органических соединений (TVOC)
4. Температура
5. Влажность
6. Окружающий свет
7. Окружающий шум

Плюсы и минусы:

Плюсы

• Appleang design
• Лазерный PM2.5 сенсор
• Точные результаты
• Красивый дисплей
• Простая установка
• Автоматизация с помощью Google Assistant, Amazon Alexa, IFTTT и др.

Минусы

• Мобильное приложение требует некоторых улучшений
• A bit Дорого

Вердикт: Уникальный дизайн в стиле ретро с высокой точностью, это может быть ваш умный монитор качества воздуха. Благодаря такому количеству возможностей автоматизации, минималистичному отображению и синхронизации с мобильным приложением его легко использовать.

Awair 2nd Edition и Awair Element Awair Glow C:

Awair 2nd Edition и Awair Element — идентичные устройства. Единственное отличие — это материал корпуса. Awair 2nd Edition имеет деревянный корпус, а Awair Element — пластиковый корпус.

Монитор качества воздуха Awair

Датчики

PM2,5, TVOC, CO2, температуры и влажности

PM2,5, TVOC, CO2, температуры и влажности

TVOC, температуры и влажности

Обшивка

Древесина ореха Северной Америки

Монитор качества воздуха Awair

Изображение

Датчики

PM2. 5, TVOC, CO2, температура и влажность

Обшивка

Древесина ореха Северной Америки

Монитор качества воздуха Awair

Изображение

Датчики

PM2.5, TVOC, CO2, температуры и влажности

Монитор качества воздуха Awair

Изображение

Датчики

TVOC, температуры и влажности

Подробный обзор >>> Монитор качества воздуха Awair Element

2. Монитор качества воздуха Atmotube Pro на открытом воздухе и в помещении

Atmotube Pro — это элегантный, ультра-портативный прибор для контроля качества воздуха монитор, который можно использовать практически везде.Благодаря усовершенствованным датчикам он может обнаруживать частицы и летучие органические соединения (ЛОС) различного размера. Они варьируются от сверхмелкозернистых частиц (PM1) до частиц среднего размера (PM2,5) и более крупных частиц (PM10).

Имеет встроенный вентилятор, который забирает воздух для отбора проб, что обеспечивает наилучшие результаты. Встроенной литий-полимерной батареи хватает на 7 дней, которую вы можете быстро зарядить с помощью порта быстрой зарядки USB-C. Он также имеет мини-индикатор качества воздуха, который загорается только при нажатии кнопки по требованию.

Наряду со встроенным индикатором вы можете подключить его к смартфону благодаря функции Bluetooth 5.0. Из приложения вы можете отслеживать состояние твердых частиц и летучих органических соединений в реальном времени, которое обновляется каждые 10 и 2 секунды соответственно.

С помощью устройства вы также можете получать данные о температуре, влажности и атмосферном давлении.

Технические характеристики:

Питание: Перезаряжаемый встроенный Li-Po аккумулятор (срок службы батареи 7 дней)
Беспроводная связь: Bluetooth 5.0
Платформа: iOS и мобильное приложение для Android
Количество датчиков: 7

1. PM1
2. PM2,5
3. PM10
4. Летучие органические соединения (ЛОС)
5. Температура
6. Влажность
7. Давление воздуха

Плюсы и минусы:

Плюсы

• Обнаружение твердых частиц (PM) на всех уровнях
• Изящный и сверхпортативный
• Расчет AQI в реальном времени
• Встроенный аккумулятор
• Полезное мобильное приложение
• Порт USB-C для быстрой зарядки

Вердикт: Если вам нужен сверхпортативный измеритель твердых частиц и летучих органических соединений для использования как в помещении, так и на улице, вы можете выбрать Atmotube Pro.

3. IQAir AirVisual Pro

Air visual Pro — это первоклассный монитор качества воздуха с большим 5-дюймовым светодиодным экраном и возможностью подключения к Wi-Fi, предлагаемой IQAir. Его легко настроить и связать с собственным приложением AirVisual, которое вы можете найти как в магазине приложений Google, так и в магазине приложений для Apple. Самое прекрасное в этом мониторе качества воздуха — это то, что вы можете добавить свой город и одновременно наблюдать за качеством воздуха в помещении (IAQ) и качеством наружного воздуха (AQI) на большом ярком экране.Air visual Pro имеет некоторый искусственный интеллект (AI), который уведомляет вас, когда нужно закрыть окно или вам нужно включить очиститель воздуха в зависимости от качества воздуха в помещении. Отображение прогноза погоды на экране полезно.

Технические характеристики:

Аккумулятор: Литий-ионный аккумулятор емкостью 1900 мАч
Беспроводное соединение: Wi-Fi 802. 11 b / g / n — 2,4 ГГц
Количество датчиков: 4

1. PM2. 5 (0,3 — 2,5 микрона)
2. CO2 (диоксид углерода)
3. Температура
4. Влажность

Плюсы и минусы:

Плюсы

• Простая настройка устройства, сопряжение с приложением
• Отличное приложение и веб-сервис
• Высокоточные датчики
• Большой яркий и цветной светодиодный дисплей
• Поддержка IFTTT, позволяющая легко настроить автоматизацию
• Превосходное ощущение и дизайн

Минусы

• Бесплатная приборная панель AirVisual ( web & app) только для 3 мониторов
• Нет поддержки Google Assistant или Alexa
• Меньше датчиков

Вердикт: Air visual Pro красивая метеостанция, включающая все необходимые возможности измерения качества воздуха.Если вы увлечены мониторингом качества воздуха и являетесь энтузиастом IoT (Интернета вещей), то этот монитор качества воздуха вам нужен.

4. Temtop M2000C

Temtop M2000C — портативный монитор качества воздуха, в котором используется датчик частиц Temptops 3 ^rd для получения высокоточных результатов. Он дает более точные результаты, чем его предшественник M2000. Большой цветной TFT-дисплей очень удобен для контроля качества воздуха. Благодаря перезаряжаемой батарее большой емкости он работает до 6 часов при полной зарядке.Отображение данных в виде графика помогает проверять качество воздуха с течением времени. Temtop M2000C также отображает индекс качества воздуха (AQI). Он имеет встроенную настройку будильника, которую можно установить по заранее заданному значению.

Технические характеристики:

Батарея: Литий-ионная аккумуляторная емкость 2200 мАч
Дисплей: Цветной ЖК-экран TFT
Количество датчиков: 5

1. PM2.5
2. PM10
3. CO2
4. Температура
5. Влажность

Плюсы и минусы:

Плюсы

• Простота использования
• Отображение графических данных за последние 24 часа
• Все необходимые датчики для измерения качества воздуха
• Large дисплей для мониторинга качества воздуха

Cons

• Запись данных только за 24-часовой период
• Иногда требуется повторная калибровка вручную для получения точного результата

Вердикт: Чтобы исследовать качество воздуха для различных в вашем доме или других местах, монитор качества воздуха Temtop M2000C предоставит вам все необходимые показания для определения g качество воздуха.

5. Airthings Wave Plus

В отличие от большинства мониторов качества воздуха в помещении, Airthings Wave Plus имеет датчик радона, а также датчики ЛОС и CO2. Поставляется в компактном корпусе с батарейным питанием, он также измеряет давление, температуру и влажность воздуха.

Поставляется с монтажным кронштейном со встроенным магнитом для удобного размещения на потолке или стене. Используя собственное приложение (Android / iOS), вы можете легко подключить монитор к мобильному телефону.

В приложении вы можете легко проверить текущие или исторические данные датчиков.В качестве устройства IoT вы можете добавить его в Alexa, Google Home или IFTTT с помощью облака Airthings и произвести бесконечную автоматизацию.

Airthings Wave Plus также имеет встроенный световой индикатор для отображения качества воздуха в реальном времени. Световое кольцо становится зеленым, желтым и красным соответственно для хорошего, удовлетворительного и плохого качества воздуха.

Технические характеристики:

Питание: Две батареи типоразмера AA 1,5 В (срок службы батареи 1 год)
Беспроводная связь: Bluetooth
Платформа: iOS и мобильное приложение для Android
Количество датчиков: 6

1. Радон
2. Двуокись углерода (CO2)
3. Общее количество летучих органических соединений (TVOC)
4. Температура
5. Влажность
6. Давление воздуха

Плюсы и минусы:

Плюсы

• Шесть датчиков, включая Детектор радона и барометр
• Низкое энергопотребление, срок службы батарей до 1 года
• Световое кольцо индикатора качества воздуха, активируемое движением
• Простое подключение к мобильному приложению через Bluetooth
• Мониторинг исторических данных
• Alexa, Google Home, IFTTT поддерживается
• Монтажный кронштейн с магнитом

Вердикт: Когда вы h Если вы хотите контролировать радон в вашем доме, вам также понадобятся дополнительные датчики, тогда вы можете выбрать его. Но помните, что он не может обнаруживать твердые загрязнители (ТЧ).

Airthings Wave Mini против Wave против Wave Plus:

Монитор качества воздуха Airthings

Детектор радона и летучих органических соединений

Wave Plus

Датчики

ЛОС, температура и влажность

Радон, температура и влажность

Радон, CO2, летучие органические соединения, температура, влажность и давление воздуха

Детектор ЛОС

Монитор качества воздуха Airthings

Изображение

Датчики

TVOC, температура и влажность

Детектор радона

Монитор качества воздуха Airthings

Изображение

Датчики

Радон, температура и влажность

Радон и

Разработка платформы мониторинга качества воздуха в помещении на основе Интернета вещей

В этом документе платформа мониторинга качества воздуха в помещении на основе Интернета вещей, состоящая из устройства измерения качества воздуха под названием Демонстрируется «Smart-Air» и веб-сервер. Эта платформа использует Интернет вещей и технологию облачных вычислений для мониторинга качества воздуха в помещении в любом месте и в любое время. Smart-Air был разработан на основе технологии IoT для эффективного мониторинга качества воздуха и передачи данных на веб-сервер через LTE в режиме реального времени. Устройство состоит из микроконтроллера, датчиков обнаружения загрязняющих веществ и модема LTE. В ходе исследования прибор был разработан для измерения концентрации аэрозоля, ЛОС, CO, CO ₂ и температуры-влажности для контроля качества воздуха.Затем устройство было успешно протестировано на надежность в соответствии с процедурой, установленной Министерством окружающей среды Кореи. Кроме того, облачные вычисления были интегрированы в веб-сервер для анализа данных с устройства для классификации и визуализации качества воздуха в помещениях в соответствии со стандартами Министерства. Приложение было разработано, чтобы помочь в мониторинге качества воздуха. Таким образом, утвержденный персонал может контролировать качество воздуха в любое время и из любого места через веб-сервер или приложение. Веб-сервер хранит все данные в облаке, чтобы предоставить ресурсы для дальнейшего анализа качества воздуха в помещении. Кроме того, платформа была успешно внедрена в Корейском университете Ханян, чтобы продемонстрировать ее осуществимость.

1. Введение

Атмосферные условия продолжают ухудшаться каждый год из-за роста цивилизации и увеличения нечистых выбросов промышленных предприятий и автомобилей. Хотя воздух является незаменимым ресурсом для жизни, многие люди безразличны к серьезности загрязнения воздуха или только недавно осознали проблему [1–3].Среди различных типов загрязнителей, таких как вода, почва, тепло и шум, загрязнение воздуха является наиболее опасным и серьезным, вызывая изменение климата и опасные для жизни заболевания. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 90 процентов населения сейчас дышит загрязненным воздухом, и загрязнение воздуха является причиной смерти 7 миллионов человек ежегодно [4, 5]. Воздействие загрязнения на здоровье очень серьезное, вызывая инсульт, рак легких и болезни сердца. Кроме того, загрязнители воздуха оказывают негативное влияние на людей и экосистему Земли, как это наблюдается в недавних глобальных проблемах загрязнения воздуха, таких как истощение озонового слоя [6–8].Таким образом, мониторинг и управление качеством воздуха являются основными предметами озабоченности.

По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), воздух внутри помещений в 100 раз более загрязнен, чем воздух снаружи. Большинство современных людей проводят от 80 до 90 процентов своего времени в помещении; следовательно, воздух в помещении оказывает большее прямое влияние на здоровье человека, чем воздух снаружи [9–12]. Более того, в отличие от загрязнения атмосферы, загрязняющие вещества в помещениях примерно в 1000 раз чаще передаются в легкие, вызывая такие заболевания, как синдром больного здания, множественная химическая чувствительность и головокружение.Управление качеством воздуха в помещении очень важно, так как оно может предотвратить воздействие с помощью профилактических мер [9, 13–15]. Следовательно, эффективный и действенный мониторинг воздуха в помещении необходим для правильного управления качеством воздуха.

Для уменьшения воздействия загрязнения воздуха (особенно аэрозолей) были приняты новые меры, включая разработку устройств для измерения качества воздуха и очистителей воздуха. Министерство окружающей среды Кореи оценило эффективность 17 широко используемых устройств для измерения качества воздуха путем анализа их точность и надежность.Результат показал, что только два устройства обеспечивали точные показания качества воздуха в помещении. Другие устройства не обеспечивали точных измерений аэрозоля и общего количества летучих органических соединений, за исключением двуокиси углерода. Согласно отчету, министерство предполагает, что низкая надежность результатов измерения качества воздуха в помещении на большинстве устройств зависела от многих факторов, таких как методы измерения, структура устройства и передача данных. Таким образом, необходимо разработать технологически продвинутую платформу мониторинга качества воздуха, основанную на понимании потребности в более точных устройствах мониторинга [16].

В последние годы внедрение таких технологий, как Интернет вещей (IoT) и облачные вычисления, открыло новые возможности мониторинга в реальном времени в различных областях. Таким образом, многие ученые изучали возможность интеграции этих технологий в систему мониторинга качества воздуха в помещениях [17–21]. Однако эти исследования были сосредоточены только на интеграции архитектуры платформы IoT для мониторинга качества воздуха в режиме реального времени. Поскольку технологии включают беспроводную сенсорную сеть для автоматической передачи, обработки, анализа и визуализации данных, объединение этих новых технологий также может дать большие преимущества для улучшения качества воздуха в помещении [22–25].

Таким образом, в данном исследовании представлена ​​платформа мониторинга качества воздуха в помещениях на основе Интернета вещей, основанная на интеграции облачных вычислений и Интернета вещей. Кроме того, было разработано устройство под названием «Smart-Air» для точного мониторинга качества воздуха в помещении и эффективной передачи данных в реальном времени на веб-сервер на основе облачных вычислений с использованием сенсорной сети IoT. Веб-сервер на основе облачных вычислений, представленный на этой платформе, анализирует данные в режиме реального времени и добавляет визуальные эффекты для иллюстрации условий качества воздуха в помещении.Кроме того, веб-сервер был разработан для оповещения пользователей мобильных приложений или руководителей предприятий об умеренном или плохом качестве воздуха, чтобы ответственные стороны могли принять немедленные меры по исправлению положения. Мониторинг в реальном времени и система быстрого оповещения создают эффективную платформу для улучшения качества воздуха в помещении. Основные вклады предлагаемого исследования заключаются в следующем:
(i) Мы предлагаем использовать Smart-Air для точного мониторинга качества воздуха в помещении (ii) Мы предлагаем использовать IoT для эффективного мониторинга данных в реальном времени (iii) Мы предлагаем внедрение облачных вычислений для реального -временной анализ качества воздуха в помещении (iv) Изначально мы разработали мобильное приложение, чтобы сделать предлагаемую систему IoT с функциями в любое время и в любом месте (v) Устройство было протестировано на надежность данных, и платформа была внедрена в здании проверить его осуществимость

2. Smart-Air

Точное измерение качества воздуха в помещении является наиболее важным фактором для платформы. Таким образом, Smart-Air был разработан для сбора точных и надежных данных для мониторинга качества воздуха в помещениях. Поскольку область мониторинга непостоянна, устройство было разработано таким образом, чтобы его можно было легко адаптировать к среде с помощью расширяемого интерфейса. Таким образом, можно устанавливать или настраивать различные типы датчиков в зависимости от окружающей среды. Кроме того, в устройстве установлен модем Long-Term Evolution (LTE) для передачи обнаруженных данных непосредственно на веб-сервер для классификации и визуализации качества воздуха.Для большинства платформ IoT установлены шлюзы или регистраторы данных для сбора и беспроводной передачи данных на веб-сервер. Однако в этом исследовании в устройстве был установлен микроконтроллер для сбора данных с датчиков и передачи их на веб-сервер с помощью модема LTE, что устраняет необходимость в шлюзе и регистраторе данных.

Самая важная цель Smart-Air — точно определять качество воздуха на уровне восприятия платформы, как показано на рисунке 1 в виде примитивной концептуальной конструкции устройства.Это устройство имеет расширяемый интерфейс, так что несколько датчиков могут быть установлены одновременно или легко добавлены в соответствии с требованиями мониторинга. В настоящем исследовании устройство Smart-Air состоит из лазерного датчика пыли, датчика летучих органических соединений (ЛОС), датчика угарного газа (CO), датчика углекислого газа (CO ₂ ) и датчика температуры-влажности. датчик. Кроме того, в центре устройства была установлена ​​светодиодная лента для визуализации качества воздуха с помощью цветов. При изменении качества воздуха светодиод устройства меняет цвет и по беспроводной сети отправляет предупреждающее сообщение на веб-сервер через LTE.Таким образом, модем LTE передает и принимает данные, связываясь с веб-сервером для подробного мониторинга и определения качества воздуха в качестве уровня представления платформы.

2.1. Микроконтроллер

Микроконтроллер представляет собой компактную интегральную схему, используемую в качестве встроенной системы, получая входные данные от нескольких датчиков. В этой статье был выбран STM 32 F407IG от STMicroelectronics, поскольку он разработан для обеспечения высокой производительности и интеграции. Ядром микроконтроллера является 32-битный процессор ARM Coretex-M4, который включает высокоскоростную встроенную память.В таблице 1 приведены технические характеристики микроконтроллера STM 32 F4071G [26].

9088 9058 Спецификация Значение Набор инструкций ARM Coretex-M4 (32-битная версия) SRAM (система) 192 Кбайта SRAM (система) 4 Кбайта 12-битный АЦП количество каналов 24 12-битный DAC 9058 количество каналов 2 905 Максимальная частота процессора 168 МГц Рабочее напряжение 1. От 8 В до 3,6 В Диапазон рабочих температур от -40 до 125 по Цельсию

2.2. Laser Dust Sensor

Южнокорейское воздушное пространство содержит очень высокий уровень аэрозолей, особенно PM 2,5 и PM 10 [27–29]. В Smart-Air был установлен лазерный датчик пыли модели PM2007 от Wuhan Cubic Optoelectronics Co. для измерения и контроля концентрации аэрозоля. Этот датчик может обнаруживать и выводить в реальном времени массовые концентрации частиц для PM 2.5 и PM 10, которые определяются как фракция частиц с аэродинамическим диаметром менее 2,5 и 10 мкм м соответственно. Основными характеристиками датчика являются высокая чувствительность и точность в диапазоне от 0 до 10000 мкм м / м ³ для частиц размером от 0,3 до 10 мкм. Эта модель также имеет быстрое время отклика, что позволяет получать точную массовую концентрацию частиц в реальном времени. Основные характеристики датчика мелкой пыли представлены в таблице 2 [30].

м г / м 3 (без конденсации) Спецификация Значение Размер частиц измерения от 0,3 до 10 μ Время до первого чтения ≤8 с Рабочая температура от -10 до 50 Цельсия Рабочая влажность От 0 до 95% относительной влажности Выходной сигнал UART-TTL, PWM, IIC

2.3. Датчик летучих органических соединений

Летучие органические соединения (ЛОС) — это продукты на основе углеводородов, такие как нефтепродукты и органические растворители, которые легко испаряются в воздухе из-за высокого давления пара. Кроме того, органические материалы, такие как жидкое топливо, парафины, олефины и ароматические соединения, которые обычно используются в живой среде, определяются как ЛОС. Эти соединения могут вызвать повреждение нервной системы при контакте с кожей или при дыхании, что указывает на важность мониторинга [15, 31].Модуль датчика VOC GSBT11-P110 от Ogam Technology установлен в Smart-Air. Датчик обнаруживает многие типы ЛОС, такие как формальдегид, толуол, бензол, ксилол и органические растворители, и основные характеристики показаны в Таблице 3 [31].

9058 Температура эксплуатации 2 9058 мВт Спецификация Значение Входное напряжение датчика От 1 до 12 В Рабочая влажность Относительная влажность от 5 до 95% (без конденсации) Время реакции Менее 10 секунд Время восстановления Менее 30 секунд Потребляемая мощность Ниже Чувствительность ( β ) для толуола (концентрация: 1.0 ppm) Чувствительность ( β ) для H 2 (концентрация: 100 ppm) Чувствительность ( β ) для изобутана (концентрация: 100 ppm) Точность ± 7%

= сопротивление после впрыска газа / сопротивление в чистом состоянии.

2.4. Датчик угарного газа

Окись углерода является токсичным продуктом неполного сгорания углеродных соединений, таких как газ, нефть и уголь.Когда газ CO абсорбируется в организме человека, он связывается с гемоглобином вместо кислорода и вызывает гипоксию, препятствуя подаче кислорода. Газ CO может генерироваться из многих источников, в основном из-за деятельности человека, например из систем отопления, приготовления пищи или сжигания топлива для транспортных средств [8, 32]. Поэтому модуль датчика CO GSET11-P110 от Ogam Technology устанавливается в устройство для обнаружения и контроля CO. Этот датчик представляет собой датчик газа на основе полупроводника, который дешевле и проще в эксплуатации, чем недисперсный инфракрасный датчик.Кроме того, возможно обнаружение газа CO с высокой чувствительностью; Технические характеристики датчика CO приведены в таблице 4 [33].

9058 Температура эксплуатации 2 9058 Спецификация Значение Входное напряжение датчика От 1 до 12 В Рабочая влажность Относительная влажность от 5 до 90% (без конденсации) Время реакции Менее 10 секунд Время восстановления Менее 30 секунд Потребляемая мощность Ниже 380 мВт Чувствительность ( β ) для CO (концентрация: 100 ppm) Чувствительность ( β ) для табака (концентрация: 2000 ppm) Чувствительность ( β ) для паров этилового спирта (концентрация: 50 ppm) Погрешность ± 7%

2.5. Датчик углекислого газа

Хотя CO ₂ образуется как естественным путем, так и в результате деятельности человека, он не классифицируется как загрязнитель воздуха. Однако его считают загрязняющим веществом, поскольку количество кислорода, необходимого для дыхания, становится недостаточным при высоких концентрациях CO ₂ в помещении. CO ₂ — типичный парниковый газ, вызывающий глобальное потепление [22, 34]. Таким образом, модуль датчика газа CO ₂ CM1103 установлен для обнаружения и контроля концентраций CO ₂ .В датчике используется недисперсная инфракрасная технология (NDIR), преимущества которой заключаются в высокой точности, быстром отклике и заводской калибровке. Кроме того, он отличается превосходной долговременной стабильностью при низком энергопотреблении. Подробные характеристики перечислены в таблице 5 [35].

0-200058 млн-1 905 905 до 0-5 10 ppm : 70 мА, пиковое значение: 120 мА Спецификация Значение CO 2 диапазон измерения Точность показания Время отклика 30 сек Максимальный дрейф ± 2% FS Рабочее напряжение Рабочий ток Рабочая температура От 0 до 50 Цельсия Рабочая влажность От 0 до 90% относительной влажности (без конденсации)

88

88

6. Датчик температуры-влажности

По данным Министерства окружающей среды Кореи, комфорт в помещении в значительной степени зависит от температуры и влажности [36]. Так, в Smart-Air установлен датчик температуры-влажности модели DHT11 от OSEPP Electronics для измерения температуры и влажности. Датчик гарантирует высокую надежность и отличную долгосрочную стабильность благодаря использованию технологии цифрового сбора сигнала. Датчик строго калибруется в лаборатории, а калибровочные коэффициенты хранятся в виде программ в памяти для применения в процессе внутреннего обнаружения датчика.Технические характеристики датчика температуры-влажности приведены в таблице 6 [37].

Спецификация Значение Диапазон измерения от 0 до 50% Температура 9088 9058 9058 905 905 905 905 ± 2 Цельсия Точность влажности ± 5% относительной влажности Время отклика от 6 до 15 секунд

2.7. Сетевой модем

Поскольку сеть играет важную роль в технологии IoT для соединения Smart-Air с веб-серверами для мониторинга, определения и визуализации качества воздуха в помещении, в устройство был установлен модем RCU890L LTE от Woojin Networks. Модем LTE — это терминальное устройство мобильной связи с широким охватом сети, которое может передавать, принимать и выполнять данные в любом месте в реальном времени. Таким образом, модем обеспечивает соединение между устройством и веб-сервером. В модеме используется LG U + LTE B5 / B7 FDD Cat.4 как способ связи; остальные характеристики приведены в таблице 7 [38].

Индекс Спецификация Метод связи LG U + LTE B5 / B7 FDD cat. 4 Диапазон LTE FDD 850 МГц (B5) / 2,6 ГГц (B7) Интерфейс DB9 RS-232, RJ-45 ethernet, GPIO Скорость передачи данных 150 мбит / с DL / 50 мбит / с UL Входное напряжение 4.От 5 до 5,5 В Рабочая температура от -20 до 60 по Цельсию

2.8. Светодиодная лента

Предлагаемая платформа была разработана для оповещения пользователей и менеджеров через веб-сервер и мобильное приложение при обнаружении плохого качества воздуха. Однако платформа не может предупредить всех в этом районе. Поэтому светодиодная лента WS2812 от WorldSemi устанавливается в центре устройства для немедленного отображения цветов в зависимости от качества воздуха, определенного Министерством окружающей среды Кореи.

2.9. Тесты надежности

Поскольку точность датчиков, установленных в Smart-Air, является наиболее важным фактором при мониторинге качества воздуха, экспериментальные усилия были сосредоточены на проверке надежности датчиков. Датчики были проверены на надежность в соответствии с протоколами Корейской испытательной лаборатории, утвержденными Министерством окружающей среды Кореи [16].

Датчики ЛОС и СО требовали калибровки перед тестом на надежность Smart-Air и были откалиброваны в акриловой камере большого размера.Датчик CO ₂ и датчик температуры-влажности не нуждались в дополнительной калибровке, так как они были предварительно откалиброваны на заводе. Всего было протестировано пять датчиков на основе протоколов Министерства: лазерный датчик пыли, датчик ЛОС, датчик CO, датчик CO ₂ и датчик температуры-влажности. Для обеспечения постоянной среды для экспериментов использовались камеры двух типов. Для датчиков лазерной пыли и летучих органических соединений использовалась акриловая камера, поскольку на эксперимент не влияли температура или влажность.Использовалась камера температуры-влажности с точно установленной температурой и влажностью 19 ° C и 55%, соответственно, для датчика CO, датчика CO ₂ и датчика температуры-влажности. Обе камеры обеспечивали постоянную среду, подходящую для экспериментов. Затем данные наблюдались и извлекались из веб-сервера и приложения для оценки производительности платформы.

2.9.1. Лазерный датчик пыли

Лазерный датчик пыли был предварительно откалиброван на заводе, поэтому для проверки данных, полученных от Smart-Air, потребовался только тест на надежность.Для проверки точности установленного в приборе лазерного датчика пыли были проведены два типа экспериментов по концентрации аэрозоля. В первом методе использовался камерный эксперимент, и его сравнивали с гравиметрическим методом. Другим методом было полевое испытание, в ходе которого данные сенсора сравнивались с данными сертифицированного устройства измерения мелкой пыли для оценки надежности мониторинга в реальном времени. В этом исследовании было выполнено сочетание двух методов. Министерство рекомендовало и использовало светорассеивающий прибор для измерения мелкодисперсной пыли GRIMM, поскольку в нем для обнаружения использовался метод светорассеяния.Этот метод известен как наиболее надежный для обнаружения благодаря заводской калибровке. В ходе эксперимента измерялись данные трех устройств Smart-Air и сравнивались с данными, полученными от GRIMM 1109. Устройства помещались в акриловую камеру, и внешний воздух подавался в камеру со скоростью потока 1 л / мин или 2,5 л / мин. Данные были измерены через 1, 30 и 60 минут после установки устройства. Затем показания сравнивались с показаниями GRIMM 1109 для оценки точности и надежности.

Результаты проверки надежности лазерного датчика пыли, установленного в Smart-Air, показаны в таблице 8. Сравнение данных датчика GRIMM 1109, сертифицированного Министерством окружающей среды Кореи, с данными датчика. установленный в Smart-Air использовался для оценки точности датчиков. Тот же эксперимент был проведен с двумя разными потоками 1 л / мин и 2,5 л / мин. Для каждого эксперимента GRIMM 1109 и три устройства Smart-Air, представленные как Smart-Air (A), (B) и (C), измеряли концентрацию мелкой пыли.GRIMM 1109 представил свои РИ

Измерительные приборы

Измерительные приборы

---

Есть все виды измерительных приборов. Некоторые из них очень точны, а некоторые нет. Это не означает, что не очень точные измерения бесполезны, например, при измерении больших расстояний обычно не требуется точность вплоть до фута или даже до дюйма. Использование измерительного колеса может иметь точность только до 6 дюймов, но этого легко достаточно при измерении большой площади, чтобы оценить количество семян или удобрений, которые вам понадобятся.В других случаях, например, когда вы строите двигатель, вам потребуется точность до тысячных долей дюйма. На этой странице описаны многие типы измерительных устройств, которые могут вам понадобиться для выполнения различных задач.

Правила:
Правила (линейки, мерки …) обычно используются для довольно грубых измерений. Точность зависит от качества правила и шага маркировки. На двух правилах ниже вы можете видеть, что на одном из них есть отметки с шагом 1/8 дюйма и 1/16 дюйма. Другой имеет маркировку в 50 и 100 долях дюйма.Хотя можно использовать линейку для измерения до сотых долей дюйма, это обычно непрактично. Вы увидите другие измерительные устройства, которые лучше подходят для более важных измерений.

Ниже представлен комбинированный набор Starrett, который включает в себя 12-дюймовую линейку, квадрат 45/90, центральную головку и головку транспортира. Головка 45/90 представляет собой стандартный комбинированный квадрат. Центрирующая головка позволяет наносить метки точно по всему диаметр круглого предмета или от угла квадратного предмета.Головка транспортира может использоваться либо для измерения углов, либо может быть установлена ​​на точный угол, чтобы вы могли перенести этот угол на заготовку.

Рулетки:
Рулетки, вероятно, уступают только стандартным линейкам, когда дело доходит до широко используемых измерительных устройств. На изображении ниже показан типичный пример втягивающейся рулетки (самоввод с помощью внутренней пружины). Его длина составляет 16 футов, но в этом стиле вы можете получить обычную длину от 8 до 25 футов.

При покупке рулетки у вас, как правило, будет выбор ширины лезвия.Если вам не нужно, чтобы лезвие было самонесущим на больших расстояниях (до 5 или 6 футов), вы можете выбрать лезвие с довольно узким лезвием. Если вам нужно, чтобы он оставался жестким и самонесущим на больших расстояниях, вам понадобится более широкое лезвие. Может показаться, что это не повод выбирать рулетку с более узким лезвием, но рулетка с более широкими лезвиями тяжелее, громоздче и дороже. У большинства людей есть несколько, поэтому они могут выбрать тот, который лучше всего подходит для поставленной задачи.

Большинство рулеток имеют фиксирующий механизм, удерживающий лезвие в выдвинутом состоянии. Они могут быть в разных местах (спереди, снизу …). Вы должны выбрать тот, который лучше всего подходит для вас. Как правило, проще всего использовать рулетку с замком прямо над лезвием (например, выше).

Крючок на конце рулетки прикреплен таким образом, чтобы она могла двигаться внутрь на всю толщину крючка. Если бы крючок был надежно прикреплен, вы могли бы получить точные измерения только тогда, когда крючок находился бы за краем измеряемого / маркированного предмета.

Лазерные измерительные устройства:
Самые простые из них предназначены для измерения расстояния между двумя точками. Точка вдали от устройства должна иметь хотя бы некоторую отражающую способность, чтобы устройство могло считывать данные с лазера. Более продвинутые модели (например, Leica Disto_plus ниже) могут выполнять множество типов измерений и расчетов (щелкните ЗДЕСЬ, чтобы получить руководство пользователя). Точность зависит от качества устройства (что часто соответствует стоимости устройства). Этот был проверен рулеткой, и он был точно таким же.Они обычно используются риелторами для измерения комнат, имущества и т. Д., Потому что они позволяют быстро и точно измерять и не требуют, чтобы второй человек держал другой конец рулетки.

Суппорт:
Ниже представлены суппорты двух типов. Первый — это штангенциркуль. Этот штангенциркуль может измерять до тысячных долей дюйма (и, возможно, немного тоньше с опытным пользователем). Эти средства ухода очень просты в использовании и могут быть очень недорогими (китайские штангенциркули можно купить на eBay примерно за 15 долларов).Ниже приведен Starrett (точнее, Starrett 120), инструмент профессионального качества. Если вы никогда не использовали штангенциркуль, вы можете не заметить разницы между дешевым штангенциркулем и штангенциркулем хорошего качества (например, показанные здесь Starrett и Mitutoyo). Штангенциркуль хорошего качества работает плавно во всем диапазоне, а измерения очень стабильны. Дешевые суппорты можно сделать несколько последовательными, но для того, чтобы они были единообразными, вам часто приходится так сильно затягивать винты, что сложно перемещать суппорт вдоль его балки.

Когда вы используете штангенциркуль для критических измерений, вам нужно обнулить его. Это означает, что необходимо закрыть штангенциркуль и убедиться, что стрелка идеально совмещена с 0 на шкале. Если это не так, вам необходимо открыть суппорт и протереть каждую из губок, чтобы убедиться, что между губками нет ничего, препятствующего их полному закрытию. Если после очистки он не возвращается на «0» должным образом, вы можете повернуть диск, чтобы выровнять его с иглой. На суппорте выше есть две ручки / винта с накаткой (одна сверху и одна снизу).Верхний блокирует его, чтобы скользящая губка не двигалась по балке / штанге. Тот, что внизу, блокирует циферблат / безель, чтобы он не поворачивался после калибровки. Если / когда вам нужно обнулить суппорт, вам нужно будет немного ослабить нижнюю ручку, чтобы лицевая панель могла свободно вращаться. После калибровки вы снова затянете его, дважды проверив, чтобы убедиться, что ничего не двигалось, когда вы затягивали винт.

Ниже вы можете увидеть циферблат суппорта. Если вы просматриваете этот сайт в порядке каталога, вы уже знаете, как их читать.Это было описано на странице «Основы металлообработки».

Также доступны штангенциркули с циферблатом, которые читаются в мм. Для большинства штангенциркулей наименьший шаг на циферблате составляет 0,001 дюйма. Здесь они равны 0,02 мм.

Это «цифровой» штангенциркуль. Mitutoyo — это также бренд профессионального качества. Этот штангенциркуль имеет цифровой дисплей вместо циферблата, но функция в целом та же. Хотя я все еще предпочитаю работать со штангенциркулем, у этого есть несколько приятных функций. Он позволяет переключаться между метрическими и британскими показаниями.Это также позволяет вам обнулить его в любой момент. Если у вас есть два предмета, и вам нужно знать разницу между ними, вы можете измерить один, обнулить штангенциркуль, а затем измерить другой. Одним из преимуществ штангенциркуля перед ними является то, что … батареи никогда не разрядятся. Если у вас есть цифровой штангенциркуль, обязательно выключите его (не у всех есть функция автоматического отключения) и убедитесь, что у вас есть запасные батареи. В некоторых случаях кнопки включения / выключения могут быть нажаты пеной набивкой и включить ее в своем футляре.Для этих суппортов вам нужно будет вынуть батареи, когда суппорт будет храниться.

Циферблатные индикаторы:
К этому моменту большинство вышеперечисленных устройств использовалось для проведения абсолютных измерений (относительно самого низкого показания на устройстве). Циферблатные индикаторы немного другие. Обычно они используются для сравнения одной точки с другой. Например, штангенциркуль установлен на шпинделе сверлильного станка ниже (не смейтесь над моим сверлильным станком … за него заплатили). Вы устанавливаете индикатор напротив точки, а затем перемещаете индикатор или компонент, которого он касается.Для установки сверлильного станка вал поворачивают, чтобы определить, изогнут ли он, и если да, то насколько сильно. Практически нет ничего идеального, поэтому практически все будет заставлять индикатор входить и выходить. Вы смотрите на циферблат и видите, как далеко продвинулась стрелка от самого низкого до самого высокого. Вы можете обнулить его, если хотите (повернув циферблат), но это не обязательно.

Выше вы можете видеть, что циферблатный индикатор закреплен на стержнях и зажимах, которые удерживаются магнитным зажимом. Приспособление должно быть достаточно жестким, чтобы индикатор не двигался, когда тестируемый компонент толкает назад точку контакта индикатора и подпружиненную стойку.На изображении ниже показано, как он контактирует со шпинделем сверлильного станка. Вы должны быть осторожны при выполнении подобных тестов. Когда я изначально настраивал его для фотосъемки, он был установлен во внешнем воротнике патрона. Друг, который одолжил мне эту установку, сказал мне, что это не подходящее место для ее установки и что она должна быть на жесткой части патрона.

Циферблатный индикатор выше работает за счет того, что стойка перемещается внутрь и наружу. Есть и другой тип. Ниже показан циферблатный индикатор рычажного типа.В этом случае перемещение кончика рычага перемещает иглу. Это циферблатный индикатор «последнего слова» (производства Starrett). Есть как минимум две версии индикаторов последнего слова. У одного на циферблате шаг 1/1000 дюйма, у другого — 1/10 000.

На следующем изображении показан стандартный индикатор с круговой шкалой с адаптером, который позволяет использовать индикатор с круговой шкалой для проверки внутренних отверстий или для установки датчика на вал или муфту, где вы не можете установить индикатор на нем напрямую.

Ниже показано одно приложение для индикатора часового типа. Этот циферблатный индикатор имеет основание, которое плотно входит в пазы настольной пилы. Вы используете циферблатный индикатор, чтобы убедиться, что ограждение идеально совмещено с пазами в столе. В противном случае они могут вызвать проблемы с точностью или могут привести к заеданию лезвия о разрезаемый материал. Вы устанавливаете циферблатный индикатор на одном конце забора и обнуляете его. Затем вы перемещаете его на другой конец и видите, какая разница в двух показаниях.Вы хотите, чтобы забор был либо параллелен прорезям, либо слегка открывался (примерно на 5 тысячных дюйма от прорези на дальнем конце ограждения).

Вы также можете повернуть его и проверить, совмещено ли лезвие с прорезью. Большинству пил требуется хотя бы небольшая регулировка. В некоторых случаях регулировка двигателя / лезвия отсутствует, и вам необходимо просверлить монтажные отверстия, чтобы можно было подтолкнуть монтажный узел к выравниванию. Когда вы это сделаете, вам нужно будет коснуться циферблатного индикатора сбоку от одного из зубов.Затем, когда вы перемещаете индикатор на другую сторону лезвия, вы вращаете лезвие и используете тот же самый зуб. Вы также можете использовать выравнивающую пластину. Пластина представляет собой толстый кусок высокоточной стали, который вы устанавливаете вместо лезвия. Это действительно необходимо только тем, кто производит качественную мебель. Большинству из нас полезно пользоваться лезвием.

Микрометры:
Устройство ниже может выглядеть как С-образный зажим, но это не так. Это микрометр (точнее, микрометр «снаружи» 0–1 дюйма).Он имеет диапазон от 0 до 1 дюйма с шагом 1/1000 дюйма. Они обычно используются для измерения внешнего диаметра или толщины предметов. Этот диапазон может достигать 1 дюйма, но они составляют как минимум 18 дюймов. Шпиндель (деталь, которая перемещается внутрь и наружу, когда вы поворачиваете наперсток) обычно имеет диапазон только 1 дюйм. Это означает, что следующие более крупные микрометры (после 0-1 «) будут 1» -2 «, 2» -3 «. Обычно используются наборы микрометров с самыми большими микрометрами, равными 5» -6 «.

Есть два способа получить широкий диапазон микрометров.У вас может быть 6 различных микрометров или одна рама со сменными опорами. Изображение ниже представляет собой набор с одной большой рамой со сменными наковальнями. Обычно это дешевле, чем 6 полных микрометров, но всегда работать с большой рамой не так удобно, как иметь все отдельные микрометры.

На изображении выше есть несколько отрезков металла. Они называются «стандартами». Они производятся с очень точной длиной и используются для калибровки измерительных устройств, таких как микрометры.Ниже представлен 4-дюймовый «стандарт».

На следующем изображении показаны отметки на наконечнике микрометра. Вы используете их для точного чтения. Вы используете метки на корпусе микрометра, чтобы считывать большие приращения. За каждый полный оборот гильзы шпиндель перемещается на 0,025 дюйма (25 тысячных долей дюйма). Остальные метки представляют собой просто таблицу преобразования для обычно используемых дробных приращений. Они есть не на всех микрометрах.

Ниже вы можете увидеть одно незначительное приращение.Это означает, что микрометр открыт как минимум на 0,025 дюйма. Если вы посмотрите на маркировку на шпинделе, со ссылкой на линию на микрометре, вы увидите, что наперсток находится чуть более 14 тысячных долей во втором полном обороте. Если вы прибавите 14 к 25, вы получите 39 тысячных дюйма (на самом деле немного больше). Этот микрометр измерял толщину щупа 1,00 мм. Если вы конвертируете 1 мм в дюймы, вы получите 0,0394 дюйма. Этот микрометр показывает около 0,0391, так что это довольно близко. Трудно сказать, какой именно, но, скорее всего, это щуп.

Микрометры часто используются машинистами, когда им нужна максимальная точность. При создании двигателей у вас будет список спецификаций практически для каждой внутренней части. При сборке двигателя вам необходимо проверить все критически важные детали, чтобы убедиться, что все детали соответствуют спецификации. Термин «проектирование» применительно к сборке двигателя относится к созданию двигателя, максимально приближенного к проектным спецификациям. Одна вещь, которую вы должны проверить при сборке или восстановлении двигателя, — это диаметр и внутреннее отверстие таких компонентов, как пальцы на запястье и шейка коленчатого вала, а также отверстия на обоих концах шатуна.На фото ниже показана нижняя часть головки блока цилиндров и поршень мотоцикла Honda 70CC. Цилиндрическая часть, проходящая через поршень, представляет собой палец для запястья. Вынув штифт из цилиндра, вы должны проверить его диаметр в нескольких точках и по всему периметру, чтобы убедиться, что он соответствует спецификации. Его размер составляет чуть более 511 тысячных дюйма. В спецификации указано, что оно должно быть 13,0 мм. Если преобразовать 0,5113 в миллиметры, получится 12,987 мм, что достаточно близко для такого двигателя.

Раньше вы видели «внешний» микрометр.Ниже приведен микрометр «внутри». Они используются для проверки внутренних размеров отверстий или расстояния между двумя точками. Опять же, этот поставляется с несколькими аксессуарами, которые позволяют использовать его для нескольких диапазонов. Вы можете использовать что-то подобное для проверки отверстия в цилиндре двигателя. Вы устанавливаете его на диаметр, который должен считывать цилиндр, а затем вставляете его в отверстие цилиндра, чтобы проверить, соответствует ли цилиндр своим характеристикам. Если бы он был немного болтается в соответствии со спецификациями производителя, вы бы отрегулировали его, чтобы определить фактическое отверстие.Затем вы сравните фактические измерения с допусками, установленными производителем, чтобы определить, что необходимо сделать для ремонта двигателя. Иногда, если он слишком большой, вы расточите его до следующего большего размера и используете кольца и поршни большего размера. Если цилиндр действительно изношен, его можно расточить и установить втулку в отверстие.

Посмотрев на настройку микрометра ниже, вы увидите, что он на 2 деления превышает отметку 0,100 дюйма. Это означает, что он установлен на 2,102 дюйма. Микрометр и самое короткое удлинение составляют минимум 2 дюйма.Показание на корпусе микрометра составляет 0,102 дюйма.

Это еще один внутренний микрометр, но здесь вы должны увидеть повреждения, нанесенные защитной пеной по мере ее разрушения. Он прилип к металлу и атаковал его. Большинство черных пятен на самом деле являются ямами в металле. Если у вас есть чувствительные инструменты, хранящиеся в контейнерах с пеной, вы должны проверить их, чтобы убедиться, что это не происходит с вашими инструментами.

Комбинированный штангенциркуль / штангенциркуль Venier:
Следующий штангенциркуль не такой точный, как штангенциркуль, показанный ранее на этой странице, но он очень полезен.На циферблате этого штангенциркуля нанесены как десятичные, так и дробные дюймы. Это делает его очень удобным для быстрых измерений при заказе запчастей и т.п. Я часто использую подобный штангенциркуль при заказе таких компонентов, как конденсаторы и резисторы (при ремонте усилителей). Предыдущие измерители имели разрешение в 10 раз больше, чем этот. Метки на предыдущих суппортах находились на расстоянии 0,001 дюйма друг от друга. Они находятся на расстоянии 0,01 дюйма.

Этот штангенциркуль также дает показания в миллиметрах, но отметки находятся на корпусе штангенциркуля, а не на циферблате.Чтобы считать миллиметры, вам нужно взглянуть на два набора отметок. Маркировка слева от циферблата — целые миллиметры. Маркировка справа дает показания в 1/10 миллиметра. Если вы внимательно посмотрите на совмещение верхних меток 1/10 миллиметра с нижними метками, вы увидите, что на первой фотографии ни одна из них не совпадает. Первая отметка находится немного слева от линии под ним, а последняя отметка — немного справа от линии под ней. Это и тот факт, что отметка 5 мм, кажется, идеально совпадает с отметкой под ней, говорят вам, что штангенциркуль показывает ровно 5 мм.

На этой фотографии показан калибр 5,5 мм. Вы можете видеть, что левая метка находится на полпути между 5 и 6. Справа вы можете видеть, что единственная верхняя метка, которая идеально совмещена с меткой под ней, — это метка 0,5 мм. Если бы штангенциркуль был открыт на 0,1 мм, вы бы увидели, что метка справа от метки 0,5 мм будет идеально совмещена с линией под ним.

Примечание.
Некоторые пластиковые суппорты сделаны плохо. Калипер выше не может быть правильно обнулен, потому что челюсти не стыкуются должным образом.Чтобы показания циферблата были точными, их нужно отрегулировать на 25,4 мм, а затем повернуть шкалу так, чтобы стрелка точно совпала с 0 на циферблате. При такой настройке он достаточно точен. Я заказал их, потому что другой пластиковый суппорт, который у меня был, был старым и грязным (я хотел что-то получше для фотографий). Старый пластиковый суппорт по-прежнему очень точен и обнуляется, как обычный суппорт.

Следующий штангенциркуль — штангенциркуль. Он может составлять до 1/1000 дюйма (если у вас очень хорошее зрение).Нониусная шкала работает так же, как указанная выше штангенциркуль, но отметки позволяют ей читать более точно. Как и в случае с микрометром, шкала на луче разбита с шагом 25/1000. С микрометром вам нужно было повернуть его на 1 полный оборот, чтобы сдвинуть или выдвинуть шпиндель на 25 тысячных дюйма. Здесь расстояние между второстепенными отметками на балке составляет 25 / 1000ths.

Если вы посмотрите на метки для дюймов (верхние метки здесь — дюймы, а нижние — в миллиметрах), вы увидите, что между метками 1/10 дюйма есть 4 деления.Отметки, на которые вы смотрите для правильного совмещения с отметками под ними, имеют здесь 25 точек. Я попытался установить его точно на 0,025 дюйма, но это было нелегко. Если вы посмотрите на выравнивание меток, вы увидите, что трудно определить, совмещены ли 24 или 25 метки с меткой под ними. Вероятно, это ближе к 0,024, чем к 0,025.

Plastigage:
Не все измерительные приборы имеют маркировку или циферблат. Plastigage — это материал, который помещают в зазор, чтобы увидеть, какой зазор остается при соединении компонентов друг с другом.Одним из применений этого является определение зазора между шейкой коленчатого вала и шатуном или коренными подшипниками в блоке двигателя. Материал помещается в зазор, и крышка стержня затягивается согласно спецификации производителя. Затем колпачок снимается, и ширина сплющенного Plastigage сравнивается с маркировкой на рукаве для Plastigage. Plastigage ниже предназначен для относительно больших зазоров. Доступны другие размеры для более узких зазоров. Различные размеры имеют цветовую кодировку.Это синий. Остальные красные и зеленые.

У меня не было под рукой шатуна и кривошипа, поэтому я зажал отрезок Plastigage между губками суппорта циферблата примерно до 0,008 дюйма. Вы можете видеть, как он распространился примерно на такое же количество, которое указано в отметке 0,008 дюйма на рукав. Некоторые из них оторвались, но оставалось достаточно остатков, чтобы увидеть, насколько широким было сжатие.

Калибры сверла:
Ниже приведен пример калибра сверла. Это Starrett No.185. Их можно использовать для определения размеров сверл, если маркировка была стерта, но они также содержат другую информацию, такую ​​как диаметр в десятичных дюймах для каждого из пронумерованных мест расположения сверл. ЭТО большая версия, если вы не можете прочитать то, что ниже. При их использовании, если у биты прямой хвостовик (не с уменьшенным хвостовиком), вставьте не режущий конец биты, чтобы предотвратить повреждение / расширение отверстий. Обратите внимание, что калибр «провода» здесь не калибр электрического провода.

Вернуться к началу

---

---

AVT »HK Instruments — Удобные измерительные приборы

AVT» HK Instruments — Удобные измерительные приборыAVT »HK Instruments — Удобные измерительные приборы

AVT — это электронный датчик скорости и температуры воздуха и негорючих газов с дополнительным релейным выходом.

Датчики скорости воздуха серии

AVT разработаны для построения автоматики
в сфере HVAC / R. AVT измеряет скорость воздуха и температуру
с возможностью выбора диапазона поля и вариантов вывода в одном приборе
. Разработан с датчиком для монтажа в воздуховоде и регулируемым хомутом
, подходящим для круглых или прямоугольных воздуховодов.

Устройства серии AVT включают в себя:
• 3-полевые выбираемые диапазоны измерения скорости воздуха, выбираемые с помощью перемычки.
• Отдельные показания и выходы для скорости и температуры воздуха.
• Опции пропорционального выхода включают: напряжение (0–10 В) и ток (4–20 мА).

Предлагаемые варианты устройств серии AVT:
• Дисплей с подсветкой
• Реле с полевой регулировкой

Технические данные

Точность:	<0.2 м / с + 5% (диапазон 0 ... 2 м / с) <0,5 м / с + 5% (диапазон 0 ... 10 м / с) <1,0 м / с + 5% (диапазон 0 ... 20 м / с)
Единицы измерения:	м / с, ° С
Напряжение питания:	24 В постоянного тока ± 10% / 24 В переменного тока ± 10%
Потребляемая мощность:	35 мА (50 мА с реле) + 40 мА с мА-выходами
Выходной сигнал 1:	0..,10 В (линейно до ° C) или 4 … 20 мА (линейно до ° C)
Выходной сигнал 2:	0 … 10 В (линейно до м / с) или 4 … 20 мА (линейно до м / с)
Дополнительный релейный выход:	Беспотенциальный SPDT 250 В перем. Тока, 6 А / 30 В пост. Тока, 6 А с регулируемой точкой переключения и гистерезисом
Рабочая температура:	0… + 50 ° С
Зонд:	Регулируемая глубина погружения 50 … 190 мм, монтажный фланец в комплекте
Стандарт защиты:	IP54

АВТ

Модель

AVT

Датчик скорости воздуха, диапазоны измерения 0…2 / 0 … 10/0 … 20 м / с

АВТ

Другие датчики расхода и скорости воздуха:

3 совета по выбору наилучшей координатно-измерительной машины для вашего процесса качества> ИНЖИНИРИНГ.com

Дон отвечает за обеспечение качества в OEM-производителе автомобильных компонентов.

У Дона проблема: его компания недавно получила выгодный контракт на производство 30 000 распредвалов для нового двигателя, и Дон только что был проинформирован о том, что первая партия была отклонена из-за того, что не соответствовала техническим требованиям.

Компания Дона использовала комбинацию портативных измерительных инструментов для проверки деталей на производственной линии, которые до сих пор работали достаточно хорошо. К сожалению, кулачковые валы требовали большего количества измерений с более высокой степенью точности, чем могли бы обеспечить портативные инструменты.Операторы линий изо всех сил пытались успевать за темпами, поэтому они сокращали углы.

Ошибки, допущенные персоналом, использующим измерительные приборы, являются основным источником ошибок в метрологии, но координатно-измерительные машины (КИМ) могут значительно их уменьшить.

Внедрение КИМ сделало контроль качества более эффективным, точным и гибким. Все эти преимущества проистекают из их программируемости.

Машины можно настроить на автоматическое выполнение повторяющихся задач измерения без необходимости их каждый раз перепрограммировать.Они также могут избавить от необходимости иметь множество измерительных приборов для отдельных работ, поскольку одну КИМ можно запрограммировать для выполнения любого количества измерительных задач.

Все КИМ имеют три ортогональные оси (X, Y и Z), работающие в трехмерной системе координат. Каждая ось имеет шкалу, которая используется для обозначения положения системы в пространстве.

Машины считывают входные данные с сенсорного устройства, запрограммированного оператором или с помощью числового программного управления (ЧПУ).

Затем они используют эти данные для вычисления требуемых расстояний (размеров), геометрических форм (элементов) и относительного положения этих фигур (взаимосвязи элементов) на заготовке.

Интеграция КИМ в производственный процесс — будь то в лаборатории или в цехе — может существенно повлиять на качество продукции, но выбор подходящей КИМ для вашего приложения — непростая задача.

«Трудно выбрать подходящую машину для себя», — сказал Бенджамин Виринг, старший директор по маркетингу и бизнес-стратегии Carl Zeiss Industrial Metrology.«Вы можете в конечном итоге купить что-то, что не будет соответствовать вашим спецификациям, или потратите слишком много денег на машину, которая будет более точной, чем вам нужно».

Сегодня диапазон цен на КИМ колеблется от 30 тыс. До более 1 млн долларов в зависимости от технических характеристик производителя. Точно так же стоимость различных конфигураций зонда / сенсора составляет от нескольких тысяч долларов до десятков тысяч.

Вот почему перед принятием окончательного решения стоит обратиться за профессиональной консультацией, но все же есть несколько общих советов, которые могут помочь определить, какая CMM лучше всего подходит для вашего приложения.

1. Подумайте, что и где вы измеряете

Существует несколько способов классификации координатно-измерительных машин, но если вам интересно, какой тип лучше всего подходит для вашего приложения, задайте следующий вопрос:

Хочу ли я поднести свои детали к машине или я хочу принести измерительный прибор к своим деталям?

Сравнение размеров деталей, измеренных на КИМ. (Слева) Шестерня ветряной турбины. (Справа) Шестеренка для часов. (Изображение любезно предоставлено Carl Zeiss.)

Ответ на этот вопрос будет зависеть от того, что вы измеряете и где вы это измеряете. Если вы планируете подвести деталь к машине, вам понадобится стационарный КИМ. Если все наоборот, то вам понадобится переносное устройство (или стационарное и много мускулов). В этой статье мы сосредоточимся исключительно на стационарных КИМ.

Есть четыре основных типа стационарных КИМ:

• Мост
• Консоль
• Горизонтальный рычаг
• Портал

Мостовые КИМ являются наиболее распространенным типом координатно-измерительных машин.

В подвижном мосту измерительная головка определяет значения по оси Z, перемещаясь вверх и вниз по мосту, который охватывает основание машины. Головка определяет значения по оси X, перемещаясь вперед и назад по мосту. Значения по оси Y определяются путем перемещения всего моста по гранитному основанию.

Схема архитектуры КИМ с подвижным (слева) и фиксированным (справа) мостом. (Изображение любезно предоставлено Сандипом Я. Багулом)

Фиксированный или стационарный мост КИМ определяет значения по оси Y путем перемещения стола, а не моста.Дополнительная жесткость, связанная с неподвижностью моста, снижает погрешность измерения, но поскольку стол должен быть мобильным, его максимальная нагрузка более ограничена.

Когда-то мостовые КИМ было трудно загружать, потому что они требовали точной установки деталей на их гранитных опорных плитах. Однако в наши дни систему координат КИМ можно автоматически выровнять с системой координат заготовки, которая основана на ее модели CAD.

Это означает, что современным КИМ необходимо только выровнять свою систему координат с системой координат заготовки, чтобы обеспечить хорошую отправную точку, что значительно сокращает время, необходимое для загрузки.

Однако сам мост по-прежнему ограничивает доступность этих КИМ, поэтому в зависимости от ваших требований к доступности, КИМ с консольным или горизонтальным рычагом может быть лучшим вариантом.

Консольные КИМ КИМ отличаются от мостового типа тем, что измерительная головка крепится только на одной стороне жесткого основания. Следовательно, они ограничены меньшими диапазонами измерения, поскольку выступающая часть подвижной колонны должна быть относительно короткой, чтобы сохранять ее жесткость.

Схема консольной архитектуры КИМ. (Изображение любезно предоставлено Сандипом Я. Багулом)

Однако большая опорная база колонны в сочетании с ее малым весом позволяет консольным КИМ перемещаться очень быстро. Их высокий уровень точности и низкая неопределенность измерений являются причиной того, что консольные КИМ используются преимущественно для измерения манометров и эталонных деталей.

КИМ с горизонтальным плечом менее точны, чем другие типы, поскольку их конструкция делает их более подверженными деформации.Однако это также делает их полезными для измерения больших деталей или деталей с труднодоступными элементами.

КИМ ZEISS Pro с горизонтальным рычагом. (Изображение любезно предоставлено Carl Zeiss.)

Например, в автомобильной промышленности два рычага можно соединить в пару для одновременного измерения обеих сторон рамы автомобиля, когда он движется по сборочной линии. Это достигается путем синхронизации обеих машин в одной (автомобильной) системе координат. Благодаря своей конструкции, рычаги могут достигать элементов внутри транспортного средства, которые были бы недоступны для мостовой КИМ.

Несмотря на то, что рычаги находятся на противоположных сторонах рамы, их синхронизация с системой координат транспортного средства позволяет связать данные, которые они собирают, с единой системой координат. Более того, гибкость рычагов позволяет им проникать внутрь рамы транспортного средства для измерения характеристик, недоступных для КИМ мостового типа.

Портальная КИМ DEA DELTA SLANT. (Изображение любезно предоставлено Hexagon.)

Координатно-измерительные машины Gantry конструктивно аналогичны мостовым КИМ, но, как правило, намного больше.В портальном стиле мост устанавливается на приподнятых опорах, что увеличивает общий измерительный объем. Их конструктивное сходство с машинами мостового типа обеспечивает портальные КИМ столь же высокий уровень точности. Это, в сочетании с их большим измерительным объемом, является причиной того, что портальные КИМ особенно распространены в аэрокосмической промышленности, где компоненты могут быть большими, но при этом требовать высокой степени точности.

Подводя итоги:

• Консольные КИМ, как правило, самые точные, но наименее гибкие
• КИМ с горизонтальным плечом, как правило, наиболее гибкие, но наименее точные
• Мостовая и портальная КИМ находятся между этими двумя крайностями

Лаборатория качества vs.Цех

TIGO SF — это безвоздушная высокопроизводительная КИМ для цехов. (Изображение любезно предоставлено Hexagon.)

В последнее десятилетие или около того наблюдается тенденция миграции КИМ из лабораторий контроля качества в цеха для того, что по-разному называется измерением в процессе или на месте.

По словам Звонимира Котника, директора по бизнес-интеграции Hexagon Manufacturing Intelligence, «КИМ традиционно используются в лабораториях качества, потому что там поддерживается постоянная температура — обычно 20 ° C (68 ° F).В лаборатории качества вы можете измерить деталь в строго контролируемых условиях ».

К сожалению, измерения, сделанные в лаборатории качества, происходят в конце производственного процесса. Если продукт не соответствует спецификации, невозможно определить, где что-то пошло не так в работе.

«Вы хотите, чтобы ваша метрология была частью производственного процесса, чтобы вы предоставляли действенную информацию по мере ее поступления. Таким образом, вы можете настроить процесс практически в режиме реального времени, обеспечивая более согласованный процесс.Это сокращает время простоя и повышает общее качество продукта », — добавил Котник.

Кроме того, содержание лаборатории контроля качества со всеми необходимыми системами кондиционирования воздуха стоит дорого, поэтому, если ваши приложения не требуют очень точных измерений, оно может не окупиться.

«Если вам нужны действительно точные измерения, вам все равно нужна измерительная лаборатория, но даже в этом случае деталь должна иметь ту же температуру, что и лаборатория, поэтому вы не можете сразу снять деталь с производства — которая все еще может нагреваться — потому что это будет влияют на ваши измерения », — сказал Виринг.

В конечном итоге решение о том, какая стационарная КИМ лучше всего подходит для вашего приложения, зависит от того, что вы измеряете и где вы это измеряете. См. Таблицу ниже для краткого обзора вышеуказанной информации.

КИМ Тип	Точность	Гибкость	Лучшее для измерения
Мост	Высокая	Умеренная	Компоненты среднего размера, требующие высокой точности
Консоль	Наивысший	Самый низкий	Компоненты малого размера, требующие высочайшей точности
Горизонтальный рычаг	Самый низкий	Наивысший	Крупные компоненты, требующие низкой точности
Портал	Высокая	Умеренная	Крупные компоненты, требующие высокой точности

2.Выберите подходящий зонд для работы

Координатно-измерительная машина хороша ровно настолько, насколько хорош ее (и) датчик (и).

Как и КИМ, датчики бывают нескольких типов. Основное различие заключается между контактными датчиками, которые измеряют детали, фактически касаясь их, и бесконтактными датчиками, в которых используются лазеры или машинное зрение. Первые более точны, но вторые быстрее в использовании.

Существуют также мультисенсорные датчики, сочетающие сенсорное и оптическое сканирование.

Контактные щупы для КИМ

Наиболее распространенные контактные щупы делятся на две категории:

• Датчики срабатывания касания
• Аналоговые сканирующие зонды

Поперечный разрез триггерного датчика касания.(Изображение любезно предоставлено Heidenhain.)

щупы состоят из пера, прикрепленного к опорной пластине, подключенной к датчикам давления внутри корпуса зонда. Они генерируют электрический сигнал каждый раз, когда соприкасаются с точкой на заготовке.

Первый сенсорный датчик был изобретен основателем Renishaw сэром Дэвидом Макмерти для решения особых требований к проверке двигателей Olympus, используемых на Concorde.

Головка датчика устанавливается на конце одной из подвижных осей КИМ.Его можно вращать вручную или автоматически, и на нем можно установить различные насадки и насадки для стилусов. Измерительные щупы универсальны и гибки.

Использование пьезоэлектрических датчиков устранило эффект изгиба иглы, а усовершенствования в технологии тензодатчиков обеспечили срабатывание датчиков с постоянной силой независимо от угла контакта с заготовкой. Это устраняет чувствительность по направлению, что дает этим зондам субмикронный уровень точности.

Аналоговые сканирующие щупы также основаны на щупе и используются для измерения контурных поверхностей, например, узлов из листового металла.Вместо того, чтобы касаться отдельных точек, датчик остается в контакте с заготовкой, когда он протягивается по ней, обеспечивая аналоговые измерения.

Это предлагает значительно более высокий уровень сбора данных. Датчики непрерывного аналогового сканирования (CAS) основаны на непрерывном (а не на двухточечном) сборе данных. Они особенно полезны для обработки сложных форм, таких как коленчатые валы, кулачки, лопатки газотурбинных двигателей, протезы и автомобильные кузова.

Аналоговый сканирующий датчик Renishaw SP600.(Изображение любезно предоставлено компанией Renishaw.)

Существует два типа систем CAS:

• Системы с замкнутым контуром: датчик автоматически обнаруживает изменения в направлении поверхности заготовки и настраивается для поддержания контакта
  • Полезно при оцифровке неизвестных сложных форм
• Системы с открытым контуром: зонд перемещается по траектории с использованием информации о размерах из файла данных
  • Используется для высокоскоростного сбора данных о деталях, геометрия которых четко определяется точками и векторами поверхности или данными САПР

Одно из преимуществ аналоговых сканирующих датчиков перед датчиками с триггером касания состоит в том, что первые собирают в 10-50 раз больше данных, чем вторые, за то же время.Больше данных означает больше уверенности, которая может потребоваться, если есть большие промежутки между точками данных с использованием методов двухточечного зондирования.

Второе преимущество использования аналогового сканирующего щупа состоит в том, что его также можно использовать в качестве сенсорного пускового щупа, что дает пользователям большую гибкость. Операторы могут выбирать, к каким функциям нужно быстро прикоснуться, а к каким выделить больше времени, например, если конкретная функция является критической.

Бесконтактные датчики для КИМ

Бесконтактные датчики лучше всего подходят для более сложных, компактных, высокоточных или легко деформируемых деталей.Они либо на основе лазера, либо на основе зрения.

Лазерный сканер Nikon InSight L100 CMM. (Изображение любезно предоставлено компанией Nikon.)

Лазерные зонды работают как сенсорные триггерные зонды, но вместо стилуса используют концентрированный луч света. Луч действует как оптический переключатель, так что, когда он проецируется на деталь, положение может быть считано путем триангуляции через линзу в приемном устройстве зонда.

Это похоже на метод, используемый геодезистами для поиска положения или местоположения с пеленгами от двух фиксированных точек, находящихся на известном расстоянии друг от друга.

Пробники на основе технического зрения особенно полезны для очень мелких деталей, таких как микропроцессоры. Вместо того, чтобы измерять сами детали, архетип оцифровывается в электронном виде для определения точных размеров будущих деталей.

Измерительный зонд REVO от Renishaw. (Изображение любезно предоставлено компанией Renishaw.)

Затем камера высокого разрешения генерирует множество точек измерения в одном кадре, что позволяет измерять характеристики в сравнении с электронной моделью путем подсчета пикселей.В отличие от других датчиков, требующих повторной калибровки, линзу системы технического зрения необходимо калибровать только один раз.

Основное преимущество бесконтактных датчиков заключается в том, что они позволяют пользователям собирать данные с большей площади поверхности за более короткое время по сравнению с контактными датчиками. Однако компромисс в том, что они менее точны.

3. Учитывайте потребности программного обеспечения КИМ

Пригодность КИМ для применения зависит не только от ее конструкции и датчика; это также зависит от программного обеспечения.

Несмотря на то, что существует стандартный язык программирования КИМ, называемый стандартом интерфейса измерения размеров (DMIS), он не используется всеми производителями КИМ, хотя, по крайней мере, большинство его поддерживает.

DMIS не содержит всех функций, необходимых для всех измерительных задач. Его ограничения побудили производителей создавать свои собственные уникальные разновидности DMIS для программирования и выполнения CMM.

Программное обеспечение КИМ и погрешность измерений

Неопределенность измерения означает, что невозможно узнать истинную стоимость детали.Мы можем только приблизиться к истинному значению, и именно поэтому неопределенность измерения так важна в метрологии.

Есть несколько способов определить неопределенность измерений для КИМ. Его можно определить экспериментально, выполнив множество измерений на данной машине, теоретически путем моделирования машины или статистически, например, с помощью моделирования Монте-Карло.
Определение неопределенности измерения в КИМ с использованием моделирования Монте-Карло. (Изображение любезно предоставлено Zeiss.)

Чем больше точности требуется для процесса, тем больше имеет значение неопределенность измерения.Дело не только в размере ваших деталей, но и в размерах ваших деталей. Цилиндры двигателей и форсунки могут быть довольно большими, особенно в аэрокосмической отрасли, но они также имеют важные особенности, требующие высокой степени точности.

Как говорит Котник, «дело не только в том, как собираются данные или как быстро они собираются, но и в том, насколько вы уверены в данных, которые получаете. Для Hexagon скорость плюс уверенность. Если вы не уверены в своей измерительной системе, вы не можете быть уверены в своих продуктах.”

CMM CAD / CAM Совместимость

За последние 15 лет произошел значительный толчок к определению на основе моделей (MBD), иногда называемому определением цифрового продукта (DPD). Все больше и больше производителей обменивают эталонные детали на эталонные модели САПР со встроенными допусками, что делает совместимость между КИМ и программным обеспечением САПР важной проблемой.

Интеллектуальное извлечение данных САПР MODUS 2 компании Renishaw. (Изображение любезно предоставлено компанией Renishaw.)

Котник говорит об этом так: «Как инженер, я хочу убедиться, что каждая операция, использующая мою модель, использует одни и те же согласованные данные, в противном случае, как говорится, случайные процедуры создают случайные задания.”

«Программное обеспечение КИМ должно иметь возможность использовать исходную информацию о модели САПР, что означает, что если кто-то разрабатывает деталь в Unigraphics, Pro / ENGINEER или SOLIDWORKS, программное обеспечение КИМ должно иметь возможность считывать эти данные», — заключил он.

Если совместимость САПР является серьезной проблемой, ищите КИМ с прямым интерфейсом САПР (DCI), который дает операторам возможность использовать данные САПР без их перевода на другой язык программирования, например DMIS. Не все КИМ имеют DCI; это зависит от программного обеспечения.

Выбор подходящей КИМ для вашего приложения

В конце концов, не существует единственного фактора, который определит, какая CMM лучше всего подходит для вашего приложения.

Необходимо учитывать множество факторов, включая тип КИМ, тип датчика, программное обеспечение и, конечно же, стоимость.

Однако по этому последнему пункту Котник дает следующий совет:

«Не покупайте только по цене. К тому времени, когда вы начнете работать с недорогой системой, вы потратите столько же, сколько сэкономили (а может, и больше), чтобы заставить ее работать.Цена важна, но есть много других факторов, которые определяют лучший продукт для работы ».

К настоящему времени вы должны лучше понимать, что это за факторы, но повторим отправную точку этой статьи: перед покупкой КИМ всегда стоит обратиться за профессиональной консультацией.

---

Следуйте за Яном Райтом на Twitter

Измерительная техника SIKO — датчики и измерительные системы

5 линеек продукции — Широкий ассортимент продукции для самых разнообразных измерительных работ

Портфель продукции SIKO включает в общей сложности 5 линеек продукции: Они охватывают высококачественную измерительную технику ( измерительные устройства и , датчики для измерения длины, угла, скорости и измерения скорости вращения), а также системы позиционирования для промышленности и машиностроения.Мы предлагаем решения для широкого круга различных измерительных задач и приложений, уделяя постоянное внимание необходимой точности при регистрации значений измерений.

Работая от вашего имени или вместе с вами, мы разрабатываем сенсорные системы для регистрации значений измерений. Основное внимание здесь часто уделяется , сокращающему время наладки. и оптимизируя производство и производство.

OEM-клиенты, проекты и специальные решения или доставка запасных частей непосредственно конечному пользователю: все наши клиенты важны для нас!

• Цифровые индикаторы положения (индикаторы положения / дисплеи положения) ручки регулировки и маховики (PositionLine)
• Датчики вращения / энкодеры / инкрементальные энкодеры, потенциометры с редуктором и электронные дисплеи (RotoLine)
• Датчики с проводным управлением / датчики с проводным управлением / струнные горшки (LinearLine)
• Приводы / исполнительные механизмы (DriveLine)
• Магнитные измерительные системы — магнитная лента и датчики, абсолютные или инкрементальные (MagLine)

Филиалы

Использовалась измерительная техника SIKO в различных отраслях промышленности на протяжении десятилетий:

• Упаковочная промышленность: Системы позиционирования (приводы шпинделя, индикаторы положения, ручки регулировки) для регулировки формата шпинделей / осей
  • Упаковочные машины
  • Картонажные машины / монтаж складной картонной коробки машины
  • Этикетировочные машины
  • Final, упаковочные системы
  • Технология взвешивания
  • Системы контроля
  • Машины для упаковки в пленку
  • Машины для наполнения пакетов
  • …
    
• Деревообрабатывающая / мебельная промышленность: Позиционирование устройства и электронные дисплеи / дисплеи, предназначенные для оптимизации времени настройки
  • Машины для склеивания кромок
  • Прессы для склеивания кромок
  • Форматно-раскроечные станки
  • Строгальные станки
  • Штифтовые сверла
  • Формовочные станки
  • Торцовочные пилы
  • Горизонтальные панельные пилы
  • Высота регулировка пильных полотен
  • Регулировка стопорных систем
  • Обработка поверхности, включая дистанционный контроль в процессе нанесения покрытия (установки для нанесения ламината)
  • Решения для черновой распиловки древесины на лесопилках
  • …
• Металлообработка / формовка листового металла / станки: Позиционирующие устройства для регистрации измеренных значений
  • Управление регулировкой роликов листогибочных станков
  • Настройка роликовых полировальных станков и металлообрабатывающих станков
  • Настройки на прессах / штамповочные прессы
  • Регулировка упора и регулировка угла на пилах
  • Поворотные столы / фрезерные столы / токарные станки
  • Установка глубины упора
  • Ширина реза
  • Угловой зазор или зазор расточной головки
  • Измерение положения для шлифовальной техники
  • …
• Обработка камня :
  • Станки для гидроабразивной резки
  • Пилы по камню
  • Станки для сверления камня
  • Каменные мельницы
  • Станки для резки камня
  • …
• Обработка стекла
  • А наладка газового контроля на машинах для формования бутылок
  • Обработка плоского стекла
  • Станки гидроабразивной резки
  • Станки для растачивания стекла
  • Станки для шлифования стекла
  • Пилы по стеклу
  • Сверла по стеклу
  • Стеклорезы
  • Станки для обработки стекла
  • …
• Обработка пластмасс: Системы позиционирования и метрология
  • Технология формования
  • Установки для вытягивания пленки
  • Производство упаковочной пленки
  • Резаки пленки (установка режущих ножей)
  • Оборудование для литья под давлением
  • Сварочные машины (окно производство)
  • …
• Медицинская техника / Аналитическая технология / Лабораторная техника: Приборы для измерения длины и угла
  • Томографы
  • Рентгеновские аппараты
  • Вкладка «Обследование» les
  • Операционные столы
  • Производственные машины
  • Оборудование для дозирования
  • Мониторинг положения диска в отсасывающих камерах
  • Измерение скорости центрифуг
  • …
• Мобильная автоматизация: Датчики для сбора измеренных значений
  • Строительная техника
  • Коммунальная техника
  • Горные машины
  • Сельскохозяйственная техника
  • Краны (опоры кранов, стрелы / телескопические стрелы автокранов)
  • Экскаваторы, земснаряды, ковши
  • Вилочные погрузчики
  • AGV
  • Мобильные подъемные платформы
  • Машины для уборки дорог
  • Машины для вывоза мусора
  • Тракторы
  • Комбайны
  • Регулировка горизонтального / вертикального положения водяных пушек при пожаротушении
  • Промышленные тележки
  • Крановые агрегаты
  • Расточные агрегаты

  90 025…

• Sun Tracking: Измерительная техника для систем отслеживания солнца
  • Фотоэлектрические системы
  • Солнечные зеркала / CPV
  • Параболические модули
  • …
    
• Полиграфическая промышленность / бумага рабочая / пленочная продукция: Измерительные решения и устройства настройки
  • Печатные машины
  • Цифровые принтеры
  • Ролики
  • Регулировка давления вращающихся цилиндров
  • Настройка регистров и складных пакетов
  • Контроль скорости печати
  • Настройка форматов бумаги
  • Точная регулировка устройств подачи бумаги
  • Позиционирование перфорационных инструментов
  • Измерение расстояний на перематывающем и режущем оборудовании или машинах для укладки пленки
  • …
• Технологии / технологические процессы: 9 0010 Приборы для микроиндикации и регулировочная техника
  • Регулировка открытия игольчатых клапанов
  • Регулировка дозирующих клапанов
  • Регулировка расхода (регулятор расхода газов, жидкостей и гранул, дозирующие насосы)
  • Регулировка клапана
  • Контроль производительности насоса
  • Длина регулировки хода дозирующих насосов
  • Точная регулировка / измерение на дроссельных клапанах
  • Воспроизводимые настройки процесса
  • Регулировка расхода на дозирующих насосах
  • Регистрация измеренных значений на высокоточных регулирующих клапанах
  • Устройства для измерения настроек клапана на выдувном формовании машины
  • ….
• Химическая промышленность / Фармацевтическая промышленность:
  • Установка / измерение соотношений компонентов
  • Регулировка потока
  • Настройка таблеточных прессов / li>
  • …
• Пищевая промышленность: Регулировка соотношения компонентов смеси
  • При производстве напитков / пивоваренных заводах
  • Автоматическая регулировка формата
  • Регулировка расстояния или регулировка потока в установках розлива
  • Размещение линий нарезки при производстве колбас
  • Регулировка подачи на автоматических установках запайки
  • Установка тонкости помола измельчения на роликах
  • Измерительные приборы для установки сит на рисовых шлифовальных машинах и установках для сортировки урожая / li>
  • Измерение скорости на подающем механизме колбасно-фасовочных машин
  • …
• Elevator technol ogy: Измерение положения и скорости для позиционирования
  • Пассажирские лифты
  • Измерительная техника для грузовых лифтов
  • Сенсорные системы для подъемников материалов
  • …
    
• Склад / логистика / погрузочно-разгрузочные работы / конвейерная техника: Измерительная техника для определения положения или позиционирования, соотв.
  • Складские системы
  • Высокостеллажный склад
  • Подъемные платформы для тяжелых грузов
  • Краны Goliath
  • Регулировка ориентации оборудования конвейерных лент
  • Определение мер расстояний и длины пробега
  • …
• Дополнительные измерительные решения, реализованные SIKO:
  • Обратная связь двигателя в масляной ванне
  • Контроль прогиба ходовой части (авиастроение)
  • Задачи измерения в гидроцилиндрах
  • Запись данных измерений для позиционирования в дилижансе
  • Регулирование расстояния направляющей ролики (оборудование для лазерной сварки)
  • Измерительные решения для оборудования для балансировки шин
  • Измерительные приборы для автомоек / грузовых автомобилей
  • Измерительная техника для подъемников и устройств контроля доступа (пауков)
  • Запись измерения d значения высокодинамичных движений (промышленные роботы, линейные двигатели))
  • Решения для измерения на мостах
  • Обратная связь двигателя e.