Poziomice elektroniczne – ich jakość, a wpływ na dokładność pomiarów

Dzisiaj będzie – po raz pierwszy na blogu – wpis gościnny. Otrzymaliśmy od inżyniera budowlanego, który zawodowo zajmuje się wzorcowaniem przyrządów pomiarowych, opis ciekawego problemu „gubienia” przez niektóre modele poziomic elektronicznych dokładności wraz ze wzrostem pochylenia. Autor zastanawia się, czy przyczyną jest jakość podzespołów, czy też problem leży gdzie indziej?

Witam serdecznie wszystkich czytelników bloga mierzymy.pl. Od pewnego czasu mam przyjemność zajmować się wzorcowaniem przyrządów pomiarowych. Jednym ze stanowisk w laboratorium, na którym pracuję, jest całkowicie zautomatyzowany wzorcowy stół pomiarowy służący do sprawdzania poprawności wskazań urządzeń rejestrujących pomiary parametrów drogi szynowej (np. przechyłki).

Stanowisko posiada oczywiście świadectwo odpowiedniego urzędu, tak więc z założenia powinno pokazywać wartości zgodne z rzeczywistymi. Symulacja przechyłki na stanowisku odbywa się za pomocą wymuszenia pochylenia płyty stołu, która mocowana jest na przegubie. Położenie płyty reguluje śruba umiejscowiona w bocznej części stanowiska napędzana silnikiem elektrycznym. Zakres uzyskiwanych wartości pochylenia wynosi ±300 mm. Załączone zdjęcia dokładnie przedstawiają specyfikę urządzenia.

Podstawową czynnością przeprowadzaną w celu kalibracji stanowiska, jest ustawienie stołu w poziomie. Stanowisko po dwukrotnym przejściu przez „zero” powinno samo się wypoziomować, jednak (prewencyjnie) potwierdzam wyniki dodatkowo dwiema poziomicami – libellową (klasa dokładności ±0,5 mm ) i elektroniczną. Obie pokazują również 0 mm w poziomie. Klasa dokładności badania przewidziana jest do jednego miejsca po przecinku.

I teraz rozpoczynam właściwe sprawdzenie poprawności działania wzorcowanych poziomic elektronicznych. Kiedy stół pomiarowy jest wypoziomowany, ustawiam na nim badany instrument. Gdy odczyt na poziomicy nie pokrywa się z odczytem stanowiska (jest różny od „0”), poddaję ją kalibracji.

Tak przygotowanej poziomicy elektronicznej zadaję cykl kilku przechyłek od 0 do 150 mm. Spora liczba instrumentów produkcji austriackiej, niemieckiej i polskiej wskazuje te same wartości pochyleń, które wygenerował stół pomiarowy. Zdarzają się błędy, ale mieszczą się one w granicach milimetra, a więc w tolerancji błędu.

Na zdjęciach poniżej widać poziomicę cyfrową, której wskazania pokrywają się z wartościami przechyłek stołu (pokazane są one na zrzutach ekranowych z aplikacji sterującej pracą stołu). W tym konkretnym przypadku wybrałem nastawę zerową oraz dwie zupełnie losowo wybrane nastawy o wartościach 92,7 i 141,9 mm.

Istnieje jednak na rynku pewna grupa poziomic elektronicznych, których wskazania pochyleń nieco odbiegają od wzorcowych nastaw stołu. Co ciekawsze, istnieje powtarzalność wskazań błędnej przechyłki – wszystkie poziomice pokazują w górnych zakresach wskazań inaczej niż stanowisko, ale wszystkie tak samo zaniżają wartości. Błędy w odczytach oscylują w granicach około 1,5 mm na 50 mm, czyli dla przykładu przy przechyłce o wartości 150 mm różnica wynosi około 4-5 mm względem stanowiska oraz opisanych wyżej przyrządów pierwszej grupy pokazujących prawidłowo.

Dla potwierdzenia w oczach czytelników mojej teorii wykonałem wzorcowanie dobrej jakości poziomicy elektronicznej z bazą pomiarową 1 mm na 1 m i z zastosowaniem przyrządu do pomiaru toru z bazą o szerokości  1435 mm. Po ustawieniu stanowiska w jedną z losowych wartości przechylenia postanowiłem położyć na przedłużającej łacie budowlanej badaną poziomicę elektroniczną. Uzyskaną wartość pochylenia przemnożyłem przez rozstaw 1435 mm. Wyniki z poziomnicy cyfrowej różniły się o ok. 4-5 mm od wskazań wzorcowego stołu pomiarowego

Zagadka rozbieżności wyników pomiarów przechyleń za pomocą niektórych poziomic elektronicznych wciąż pozostaje nierozwiązana. Trzeba w tym miejscu jednak zadać pytanie – czy poziomice elektroniczne stosują różne przeliczniki bądź techniki odczytu przechyłek, czy są to po prostu kiepskiej jakości instrumenty z małą dokładnością lub o zbyt małej czułości w pewnym zakresie pomiarowym?

Wyniki moich eksperymentów potwierdzają także zasadność poddawania poziomic elektronicznych wzorcowaniu w profesjonalnych laboratoriach metrologicznych. Kontrola poprawności wskazań instrumentu może uchronić niejednego użytkownika przed popełnieniem nieświadomego błędu pomiarowego wynikającego z niepoprawnego działania poziomicy.

Zapraszam serdecznie do dzielenia się swoimi doświadczeniami z użytkowania poziomic elektronicznych.

Podziel się z innymi!

8 thoughts on “Poziomice elektroniczne – ich jakość, a wpływ na dokładność pomiarów

  1. Darek says:

    Marku …dobre naprawde dobre …pozdrawiam

  2. MM says:

    Witam,
    przedstawiony problem według mnie wiąże się z jakością wykorzystywanych w poziomicach elektronicznych przetwornikach analogowo – cyfrowych (A/C). Idealna (teoretyczna) charakterystyka przetwornika powinna być liniowa, niemniej w rzeczywistości jest to funkcja nieliniowa m.in z uwagi na poniższe błędy:
    a) błąd skalowania – zmiana wielkości wzmocnienia wraz ze zmianą wielkości mierzonej – zależny od jakości wzmacniacza zastosowanego w przetworniku A/C – błąd ten będzie zwiększać się wraz ze wzrostem wielkości mierzonej,
    b) błąd nieliniowości (całkowy) – charakterystyka takiego przetwornika „zazwyczaj” w pewnym zakresie pomiarów rośnie a, następnie malej, a nawet zmienia się „kierunek/znak” błędu.
    Osobiście przyczyny w przedstawionej w artykule rozbieżności pomiarów upatrywałbym w powyżej omówionych błędach przetwornika A/C.
    PS. Ponieważ nie jestem elektronikiem – metrologiem, czekam na sprostowanie postawionych powyżej tez. 😉
    Pozdrawiam, MM.

  3. Marek Pudło says:

    O, a ja się nie wypowiem w tym temacie, bo ja laik elektroniczny 🙂

    Ale chętnie poznam inne opinie specjalistów z tej dziedziny.

  4. Krzysztof says:

    Witam.
    Niestety stałem się posiadaczem poziomicy z wyświetlaczem elektronicznym firmy Stanley. Po kalibracji, punkt zero utrzymuje się w czasie odchylania w poziomie +/- 2 mm na długości 1 m. Nie tego spodziewałem się po tej firmie, a szukałem dokładnej poziomicy.
    Pozdrawiam, Krzysiek

  5. Adam says:

    Jeśli pańska poziomica ma rozdzielczość odczytu jednego miejsca po przecinku to normalne że musi pan podnieść koniec więcej niż 2 mm albowiem z trygonometrii wynika że 2 mm /1 m daje kąt 0,11 stopnia.Do tego błąd urządzeń elektronicznych jest większy niż najmniejsza rozdzielczość i np. podaje się jak +/- 0,1 stopnia +1 cyfra . Czyli jak skok rozdzielczości jest 0,1 stopnia to nie można zakładać, że dokładność jest na tym samym poziomie lecz jest 2-3 razy gorsza.Na to nakłada się błąd kalibracji zera oraz nieliniowość przetwornika dlatego trudno wymagać od urządzeń bez certyfikatu czyli pomierzonych odchyleń w różnych przedziałach kąta aby miale dokładność 0,2 stopnia a może nawet 0.3 stopnia.Proszę kupić u Chińczyków inklinometr wskazujący 2 miejsca po przecinku i sprawdzić powtarzalność pomiarów wtedy można ewentualnie osiągnąć dokładność lepszą niż 0,1 st ale cudów bym się nie spodziewał.

  6. Kajot says:

    Witam
    Może pokusicie się o jakieś zestawienie polecanych modeli?
    Pozdrawiam, Kajot

  7. Tolek says:

    Jesli cyfrowa to tylko STABILA

  8. Piotr says:

    Chyba czegoś nie zrozumiałem.
    1. „przechyłka” – nie znałem tego terminu z metrologii. „internet” mówi, że to na przykład pochylenie jednego toru względem drugiego – czyli określenie branżowe.
    2. „potwierdzam … dwoma poziomicami … +/- 0,5mm”. Taka wartość nic nie mówi. Na jakiej długości? można kupić zwykła skalibrowaną poziomicę maszynową o dokładności 0,02 mm/m. jeśli więc dobrze interpretuję zamieszczone obrazki na długości 1,5 metra może Pan sprawdzić dokładność pochylenia do 0,03mm.
    pozdrawiam

Komentuj

Your email address will not be published. Required fields are marked *

10 − one =