Różnego rodzaju mierniki to podstawowe narzędzia wykorzystywane przez służby UR. Do najczęściej użytkowanych na pewno należą multimetry i mierniki cęgowe, ale obecnie coraz łatwiej i dokładniej można mierzyć również inne wielkości fizyczne. Jeśli przyrząd jest uniwersalny, ma szerokie możliwości pomiarowe i niewielkie rozmiary, a przy tym jest odporny na warunki, w których jest użytkowany, na pewno sprawdzi się w przemyśle. W miernictwie pojawiają się zarówno nowe technologie, jak i nowe zastosowania mierników.
W przypadku tak dużej różnorodności trudno byłoby dokładnie opisać każdy rodzaj mierników i zasady ich wykorzystania. Na naszym rynku obecni są zarówno wyspecjalizowani dystrybutorzy światowych producentów mierników, jak i działający od lat krajowi producenci, wykorzystujący również własne technologie. Zawsze powinniśmy zadać sobie pytanie, co chcemy mierzyć i w jakich warunkach będą się odbywały pomiary. To podstawa wyboru właściwego sprzętu. Chodzi tu nie tylko o możliwość wpływu zakłóceń zewnętrznych na wyniki pomiarów i ich dokładność, ale też o wygodę użytkowania i trwałość sprzętu.
W niektórych zastosowaniach trwałość obudowy może mieć większe znaczenie niż parametry techniczne. Pod względem marketingowym producentom bardziej opłaca się stawiać na parametry techniczne, a nie na solidność wykonania, która podnosi koszty produkcji. Rozwój elektroniki i zastosowanych w czujnikach technologii zapewnia dodawanie wielu nowych funkcji, praktycznie nie podnosząc kosztów po stronie producenta. Uniwersalność jednak wcale nie musi być równoznaczna z wygodą użytkowania. Jak mówi Mateusz Wądzyński, inżynier wsparcia technicznego w gdańskiej firmie Simex, rynek aparatury kontrolno-pomiarowej jest obecnie niezwykle zróżnicowany, a gama dostępnych produktów powinna zadowolić najbardziej wymagających użytkowników. W czołówce najlepiej sprzedających się urządzeń niezmiennie od lat plasują się mierniki tablicowe, które do niedawna wykorzystywane były głównie przez producentów maszyn, jako narzędzie wizualizacji wartości mierzonych zarówno elektrycznych, jak i nieelektrycznych. Jak podkreśla Mateusz Wądzyński, obecnie umożliwiają one również sterowanie procesami oraz rejestrowanie mierzonych wartości.
Z kolei Marcin Świetliński z firmy SEM, produkującej dla przemysłu mierniki, wyświetlacze wielkoformatowe i tablice LED, zwraca uwagę na indywidualnie projektowane tablice wyświetlające stan realizacji zadań produkcyjnych. Kompletna instalacja zapewnia zbieranie danych z maszyn/stanowisk pracy, przetwarzanie i wizualizację wyników na tablicy, komputerach, ewentualnie urządzeniach przenośnych (tabletach).
Adrian Wieczorkowski z firmy Biall uważa, że za nowość możemy uznać wprowadzenie funkcji łączności bezprzewodowej w analizatorach oraz miernikach. Jako przykład podaje miernik mocy KEW 6305 oraz cęgowy miernik rezystancji uziemienia KEW 4202. Połączenie miernika oraz urządzeń z systemem Android (tablet, smartfon) jest możliwe przez łączność radiową Bluetooth, co pozwala nie tylko na rejestrację wyników pomiarów, ale również na identyfikację miejsca pomiarów dzięki wbudowanemu czujnikowi GPS. Ma to szczególne znaczenie, gdy pomiary wykonuje się w rozproszonych lokalizacjach (np. pomiary obiektów w terenie). Jak mówi Wieczorkowski, obecnie przyrządy pomiarowe głównych producentów są bardzo zbliżone pod względem specyfikacji technicznej. Według niego można wysnuć tezę, że użytkownicy kupując sprzęt pomiarowy, zwracają uwagę na łatwość konfiguracji oraz prostotę obsługi. Zapewnia to skrócenie czasu przygotowań do pomiarów, jak również ogranicza błędy wynikające z niewłaściwej konfiguracji.
Podobnie uważa Mateusz Wądzyński. Jego zdaniem oprócz takich cech jak dokładność pomiarowa oraz łatwość obsługi użytkownicy coraz częściej biorą pod uwagę możliwości komunikacyjne, wbudowaną pamięć czy dotykowy wyświetlacz. Standardem jest co najmniej jedno wyjście komunikacyjne. Najczęściej są to RS-485, RS-232 lub Ethernet, dzięki, którym dane są przekazywane do systemów nadrzędnych. Również wbudowana pamięć o pojemności liczonej w GB umożliwia nieprzerwaną rejestrację pomiarów nawet przez kilka lat. To oczywiście zależy od liczby obsługiwanych wejść, lecz tu również nie napotkamy trudności. Współczesne mikrokontrolery umożliwiają mierzenie sygnałów nawet z kilkudziesięciu torów pomiarowych. W zależności od potrzeb sygnały wejściowe mogą być swobodnie linearyzowane i skalowane. Dostępne są również funkcje matematyczne i logiczne. Jak podkreśla Wądzyński, całą tak zaawansowaną elektronikę otrzymujemy w kompaktowych, niewielkich obudowach o wysokim stopniu ochrony IP, co jest istotne w systemach automatyki. Jego zdaniem swoją pozycję na rynku umacniają wielokanałowe regulatory-rejestratory. Wyposażone w ułatwiające obsługę dotykowe wyświetlacze TFT, optymalizują najbardziej wymagające procesy technologiczne. Dziś nie wystarczy jedynie mierzyć z określoną dokładnością, równie istotna jest rejestracja oraz możliwie przyjazna wizualizacja danych pomiarowych.
Przedstawiciele firmy Fluke zwracają uwagę na dwa trendy, jakie można dziś zaobserwować w przyrządach pomiarowych. Chodzi o takie cechy jak bezprzewodowość i modułowość. Przykładem może być rodzina przyrządów Fluke CNX. System oparty jest na multimetrze cyfrowym i zapewnia użytkownikowi dowolną konfigurację przez dobranie potrzebnych mu w pracy modułów: prądu, napięcia i temperatury. Moduły łączą się bezprzewodowo z centralnym multimetrem lub komputerem. Pozwala to na prowadzenie równocześnie nawet 20 pomiarów w różnych częściach zakładu. Technologia bezprzewodowa uwalnia użytkowników od konieczności bycia na miejscu pomiaru. Moduły można rozmieścić w różnych częściach badanego systemu, uruchomić go, a następnie zbierać i analizować dane, zachowując pełne bezpieczeństwo. Mamy tu produkt, który nie tylko można konfigurować indywidualnie według potrzeb, ale też znacznie przyspiesza pracę i poprawia jej bezpieczeństwo. W dodatku w czerwcu bieżącego roku Fluke rozszerzył system CNX o kamery termowizyjne z serii
Fluke Ti1XX. Kamera może być obecnie wykorzystana w roli głównego urządzenia zbierającego wyniki pomiarów z modułów (zamiast multimetru czy komputera). Odczyty mogą być łączone z obrazem termicznym, co pozwala na jeszcze dokładniejsze dokumentowanie i raportowanie prac.
Własne rozwiązania
Jak mówi dr inż. Bolesław Tync z firmy Tybo (producent mierników do pomiaru temperatury, różnicy ciśnień, wilgotności, przepływu, małych rezystancji, ilorazu rezystancji), we wszystkich miernikach istotny jest precyzyjny pomiar rezystancji. Na przykład w termometrze są mierzone zmiany rezystancji termorezystora platynowego podłączonego 4-przewodowo, natomiast w mikromanometrach trzeba mierzyć bardzo małe względne zmiany rezystancji tensometrów. Firma ma oryginalną technologię, która jest stosowana we wszystkich miernikach. Dzięki temu mierniki wyróżniają się dokładnością pomiaru, odpornością na oddziaływanie zaburzeń i niezawodnością. Mają parametry metrologiczne urządzeń laboratoryjnych, a przy tym są małe, z zasilaniem bateryjnym oraz w przystępnej cenie. Inżynier Tync zwraca uwagę na analogowo-cyfrowe mostki zrównoważone (technologia Tybo) – nową klasę układów pomiarowych, która umożliwia wykorzystywanie właściwości metrologicznych mostków zrównoważonych we współczesnych cyfrowych technikach pomiarowych. Najdokładniejsze pomiary rezystancji (oraz relacji między nimi) od dawna realizowano w mostkach zrównoważonych (np. Wheatstone’a lub Thompsona). Niestety te klasyczne układy w cyfrowych technikach pomiarowych stały się bezużyteczne ze względu na brak sygnału, który można by podłączać do wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego.
Analogowo-cyfrowe mostki zrównoważone zachowują właściwości mostków zrównoważonych, a jednocześnie podają wynik w postaci cyfrowej (bez dodatkowego przetwornika a/c). Ponadto mają wiele nowych korzystnych właściwości, np. równoważą z zasady niezrównoważony mostek tensometryczny, a w mierniku ilorazu rezystancji – iloraz rezystancji jest porównywany ze wzorcem w postaci ilorazu czasów, który można łatwo stworzyć z dowolną dokładnością. Jako przykład Bolesław Tync podaje najnowszy produkt firmy – wielofunkcyjny miernik Tybo BB-01, który poza zaletami wynikającymi z zastosowania analogowo-cyfrowych mostków zrównoważonych wprowadza nową jakość na polskim rynku przyrządów pomiarowych. Jest to miernik przenośny wyposażony w sondy do pomiaru wielu różnych wielkości, takich jak: temperatura, ciśnienie (różnice ciśnień, różne zakresy), wilgotność, przepływ, małe rezystancje, rezystancje, iloraz rezystancji. Miernik umożliwia równoczesny pomiar dwiema dowolnymi sondami (tej samej wielkości lub różnymi). Ma wbudowaną pamięć (4000 wyników), zegar, alarmy przekroczenia zadanych wartości min/max, umożliwia rejestrację serii wyników oraz współpracę z komputerem przez łącze USB.
Wszystko można mierzyć
Dogłębna analiza widmowa sygnału drganiowego wymaga szerszej wiedzy i doświadczenia we wnioskowaniu o przyczynach pogorszenia stanu maszyny na podstawie zaobserwowanych symptomów. Natomiast proste pomiary wartości ogólnej drgań i stanu łożysk może wykonać każdy, szczególnie mechanik czy osoba z działu utrzymania ruchu. Hansford Sensors oferuje przeznaczony dla takich osób miernik drgań HS-620/HS-630, który ma kilka unikatowych cech. Szczególnie ważny jest dostarczany w komplecie czujnik drgań montowany na mocnym, neodymowym magnesie, który zapewnia stały docisk czujnika do maszyny podczas pomiarów. Wśród standardowych pomiarów wielkości drganiowych dostępna jest wartość skuteczna prędkości drgań Vrms, dająca ogólną informację o pogorszeniu stanu maszyny. Dodatkową istotną zaletą miernika jest uruchamiana jednym przyciskiem kontrola stanu łożysk tocznych, czyli pomiar przyspieszenia drgań w wyższym paśmie częstotliwości. Służy ona przede wszystkim do wczesnego wykrywania uszkodzeń łożysk tocznych i prawidłowego smarowania. W niektórych zakładach przemysłowych znalazło zastosowanie innowacyjne wykorzystanie tej funkcji. Osoba odpowiedzialna za smarowanie umieszcza czujnik drgań na oprawie łożyska i dosmarowuje je, kontrolując na bieżąco wskazania miernika. Dzięki temu zapobiega nadmiernemu nasmarowaniu łożyska, a co za tym idzie nie doprowadza do niepotrzebnego wzrostu jego temperatury oraz przyczynia się do optymalnej gospodarki smarowniczej. Dzięki szybkiemu pomiarowi smarownik skupia się wyłącznie na maszynach wymagających interwencji.
Paweł Głuszek, kierownik Działu Marketingu w firmie Introl, zwraca uwagę na cieszący się zainteresowaniem, a wprowadzony na nasz rynek w marcu tego roku, miernik ultradźwięków i wibracji SDT-270. Jest to urządzenie wielozadaniowe, łączące pomiary i rejestrację ultradźwięków oraz drgań. Miernik umożliwia wykrywanie przecieków sprężonego powietrza, próżni oraz kontrolę i analizę warunków pracy odwadniaczy, zaworów, przekładni i łożysk. Zapewnia też inspekcję urządzeń elektrycznych o napięciu powyżej 2 kV w kierunku występowania wyładowań niezupełnych. Miernik może wykonywać pomiary statyczne i dynamiczne. Wyposażony jest w pamięć wewnętrzną i współpracuje z oprogramowaniem DataDump do kopiowania danych lub z oprogramowaniem Ultranalysis (UAS) do analizy i zarządzania inspekcjami.
Ciekawymi urządzeniami są skanery 3D, takie jak ATOS Triple Scan (z oferty poznańskiej firmy ITA) wykorzystujący specjalne techniki pomiarowe i projekcyjne rozwinięte przez firmę GOM. Urządzenie wykonuje bardzo dokładne pomiary błyszczących powierzchni, zbiera kompletne dane skomplikowanych komponentów z głębokimi otworami i cienkimi krawędziami, takimi jak w łopatkach do turbin, wszystko to ze zredukowaną liczbą pojedynczych skanów. ATOS Triple Scan wyposażony jest w technologię niebieskiego światła, co pozwala na precyzyjne pomiary prowadzone niezależnie od zewnętrznych warunków świetlnych.
Niektóre wartości fizyczne mierzymy dziś również pod kątem ich wpływu na człowieka. Jak mówi Paweł Polak z Unitor (firmy zajmującej się sprzedażą przyrządów pomiarowych od 1990 r.), jego firma rozszerzyła asortyment o mierniki pola elektromagnetycznego. Zagrożenia związane z oddziaływaniem pola elektromagnetycznego dotyczą zarówno środowiska naturalnego, jak i środowiska pracy. Sposób przeprowadzania badań, wymagania metrologiczne, dopuszczalne poziomy pól dla różnych środowisk, dobór przyrządów pomiarowych to zagadnienia dość trudne. Paweł Polak zwraca też uwagę na termometry cyfrowe i higrometry z rejestracją wyników w pamięci wewnętrznej mierników. Umożliwiają one kontrolę środowiska, procesów technologicznych w sposób ciągły, praktycznie bez udziału człowieka. Przenośne przyrządy często wyposażone są w kilka sond pomiarowych, co pozwala rejestrować dużą liczbę wyników oraz przedstawiać je w wersji graficznej lub przenieść do Excela.
Jeśli zapytać użytkowników np. multimetrów i mierników cęgowych (najczęściej używanych w działach utrzymania ruchu przyrządów pomiarowych), jakie cechy uważają za najważniejsze, to większość wskaże czytelny i funkcjonalny wyświetlacz. Dopiero na kolejnym miejscu znajdzie się zakres pomiarowy, czyli uniwersalność przyrządu. W wielu przypadkach wcale nie zależy nam na dużej dokładności pomiarów, ale na ich powtarzalności. Dla użytkowników z działów UR duże znaczenie ma też zabezpieczenie przed uszkodzeniem. Na rynku konkurują – szczególnie ceną – mierniki producentów z Dalekiego Wschodu. Lepiej jednak wystrzegać się zakupu, w którym dominującym atutem będzie niska cena sprzętu, nawet jeśli podane przez producenta parametry techniczne są dobre. Zakupu profesjonalnych (drogich) urządzeń nie należy robić też w firmach, które nie mają stabilnej, ugruntowanej pozycji na rynku. Trzeba sprawdzić dostępność pomocy technicznej i czas naprawy serwisowej. Jeśli chodzi o mierniki elektryczne to użytkownicy najczęściej wymieniają takich dostawców, jak Tomtronix, Merazet, Sonel i Biall.
UR
Autor: Bohdan Szafrański
