Основні визначення

ЗАСОБИ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

РОЗДІЛ 4

Питання для самоперевірки

1. Підготовка до проведення експерименту.

2. Основні етапи проведення фізичного експерименту.

3. Види та методи вимірювання.

4. Причини, що зумовлюють похибки вимірювань.

5. Види похибок та їх відмінність.

6. Етапи обробки результатів вимірювань.

7. Дійсне та істинне значення вимірюваної величини.

8. Усереднене значення вимірюваної величини та усереднена похибка.

9. Розподіл результатів вимірювання та довірчий інтервал.

10. Методика виявлення систематичної складової похибки.

Вимірювання фізичних величин зазвичай здійснюється шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів. Залежно від виду вимірюваних величин, їхньої необхідної точності, умов проведення експерименту та виду потрібної інформації використовуються різноманітні засоби вимірювальної техніки, що видають відповідні сигнали вимірювальної інформації. Будь-яка вимірювана фізична величина завдяки засобам вимірювання перетворюється на відповідний сигнал, який сприймається спостерігачем безпосередньо на шкалі приладу, або ж після перетворення й опрацювання передається через канали зв’язку на інші засоби вимірювання у вигляді сигналу зовсім іншої фізичної величини.

Засоби вимірювальної техніки (ЗВТ) – це технічні засоби, які застосовуються під час вимірювань і мають нормовані метрологічні характеристики. Згідно з ДСТУ 2681-2006 до засобів вимірювальної техніки належать засоби вимірювань та вимірювальні пристрої.

Засоби вимірювань – це засоби вимірювальної техніки, які реалізують процедуру вимірювання. До них відносяться: вимірювальні прилади, реєструвальні прилади, вимірювальні канали, вимірювальні установки, вимірювальні системи, кодові засоби вимірювань.

Вимірювальний прилад – це засіб вимірювань, в якому створюється візуальний сигнал інформації, а реєструвальний прилад – це засіб вимірювань, в якому реєструється сигнал вимірювальної інформації.

Вимірювальна установка – це сукупність функціонально об’єднаних засобів вимі­рювальної техніки та допоміжних технічних засобів (стабілізуючих, перемикальних, регулювальних), призначена для одержання вимірювальних сигналів, придатних для безпосереднього сприймання вимірювальної інформації спостерігачем. Це, наприклад, установка для досліджень феромагнітних матеріалів, установка для перевірки амперметрів тощо.

Вимірювальний канал є сукупністю засобів вимірювальної техніки, засобів зв’язку та інших технічних засобів, призначеною для створення сигналу вимірювальної інфор­мації про одну вимірювану фізичну величину.

Під вимірювальною системою розуміють сукупність вимірювальних каналів та ви­мірювальних пристроїв, об’єднаних для створення сигналів вимірювальної інформації про декілька вимірюваних фізичних величин.

Вимірювальна інформаційна система(ВІС) – це сукупність засобів вимірювальної техніки, засобів контролю, діагностування та інших технічних засобів, об’єднаних для створення сигналів вимірювальної інформації та інших видів інформації.

Засіб вимірювань, в якому створюється кодовий сигнал вимірювальної інформації, називають кодовим засобом вимірювань, або аналого-цифровим перетворювачем.

Вимірювальні пристрої – це засоби вимірювальної техніки, в яких виконується лише одна зі складових частин процедури вимірювань (перетворення, порівняння тощо). До них відносяться: міри (фізичних величин), компаратори, вимірювальні перетворювачі, обчислювальні компоненти.

Міра – це вимірювальний пристрій, призначений для відтворення та (або) збереження фізичної величини заданого розміру (наприклад, гирі – міри маси).

Компаратор – це вимірювальний пристрій, що реалізує порівняння однорідних фізичних величин.

Вимірювальним перетворювачем називають вимірювальний пристрій, що реалізує вимірювальне перетворення, тобто перетворення вхідної фізичної величини у функціонально пов'язану з нею вихідну величину. Особливістю вихідних сигналів вимірювальних перетворюва-чів має бути зручність їх передавання, подальшого перетворення, оброблення та збе­рігання.

Вимірювальний пристрій, що є сукупністю засобів обчислювальної техніки та програмного забезпечення і виконує обчислювальні операції під час вимірювань, нази­вають обчислювальним компонентом (компонентом засобу вимірювань) або числовим вимірювальним перетворювачем.

У практиці вимірювань найчастіше застосовуються такі вимірювальні пристрої, як міри фізичних величин. Міри бувають чотирьох видів:

а) з постійним значенням або однозначні – відтворюють одиницю вимірювання або її кратне значення (набір гир);

б) зі змінним значенням або багатозначні – відтворюють у певних межах будь-яке кратне або дробове значення одиниці вимірювання (конденсатор змінної ємності);

в) еталон – міра у вигляді тіла, одна з властивостей якого відтворює при відомих умовах одиницю вимірювання або її дробове значення;

г) калібр – використовується для перевірки правильності розмірів, включаючи форму або взаємне розташування частин.

Для забезпечення єдності вимірювань необхідна чітка тотожність одиниць, в яких були б проградуйовані всі засоби технічних вимірювань однієї й тієї самої фізичної величини. Це досягається шляхом точного відтворення та збереження прийнятих на Міжнародній конференції з мір і ваг одиниць фізичних величин і передавання їх розмірів засобам вимірювань.

Відтворення, збереження та передавання розмірів одиниць здійснюється за допомогою еталонів та зразкових засобів вимірювань. Вищою ланкою в метрологічному колі передавання розмірів одиниць вимірювання фізичних величин є еталони.

Еталон одиниці фізичної величини – це засіб вимірювальної техніки, який забезпечує відтворення й зберігання одиниці фізичної величини та передавання її розміру відповідним засобам, що стоять нижче за повірною схемою, офіційно затверджений як еталон.

Усі основні одиниці фізичних величин відтворюються з найвищою точністю за допомогою міжнародних еталонів відповідних одиниць і зберігаються в Міжнародному бюро мір і ваг в спеціальних лабораторіях у м. Севр поблизу Парижа. Програмою діяльності Міжнародного бюро мір та ваг передбачені систематичні міжнародні зіставлення національних еталонів великих метрологічних лабораторій різних держав з міжнародними еталонами та між собою.

Основне призначення еталонів – бути матеріальною базою для відтворення та зберігання одиниць фізичних величин.

Міжнародні та національні еталони поділяються на первинні та вторинні еталони. Первинним називається еталон, за допомогою якого відтворюється одиниця фізичної величини з найвищою точністю відповідно у світі й державі. За точністю відтворення одиниці він є найточнішим.

Для відтворення одиниць в особливих умовах, в яких пряме передавання розміру одиниці від еталонів із заданою точністю технічно неможливе (високий тиск, температура, частота та ін.), розробляються й затверджуються спеціальні еталони. Первинні та спеціальні еталони офіційно затверджуються для держави як первинні і називаються державними еталонами. Державні еталони затверджуються Держспоживстандартом, і на кожний з них ухвалюється державний стандарт. Державні еталони зберігаються в метрологічних інститутах або центрах держави, а для проведення робіт з ними призначаються відповідальні вчені, зберігачі еталонів.

У метрологічній практиці широко використовують вторинні еталони, значення яких встановлюється за найточнішими первинними еталонами.

За своїм метрологічним призначенням вторинні еталони поділяються на еталони-копії, еталони передавання, еталони-свідки та робочі еталони.

Еталон-копія є вторинним еталоном, призначеним для збереження одиниці та передавання її розміру робочим еталонам. Він не завжди може бути фізичною копією державного еталона.

Еталон передавання – це вторинний еталон, призначений для звіряння еталонів, які не можуть безпосередньо звірятися один з одним. Прикладом еталона передавання може бути група нормальних елементів, яка використовується для звіряння державного еталона вольта з еталоном вольта Міжнародного бюро мір і ваг.

Еталон-свідок – це вторинний еталон, призначений для перевірки збережності державного еталона та для заміни його в разі псування або втрати. Еталон-свідок має найвищу серед вторинних еталонів точність і використовується лише тоді, коли державний еталон не можна відтворити.

Робочий еталон – це вторинний еталон, призначений для зберігання одиниці й передавання її розміру зразковим засобам вимірювальної техніки, а в окремих випадках – робочим засобам вимірювальної техніки найвищої точності.

Державні еталони завжди являють собою комплекс засобів вимірювань та допоміжних пристроїв, які забезпечують відтворення одиниці фізичної величини, а в разі потреби – її зберігання та передавання розміру одиниці вторинним еталонам.

Вторинні еталони можуть мати вигляд комплексу засобів вимірювань, одиночних і групових еталонів та еталонних приладів.

Одиночний еталон складається з одного вимірювального засобу (міри, приладу), який забезпечує відтворення та збереження одиниці самостійно, без участі інших засобів вимірювання того самого типу. Прикладом одиночного еталона є вторинний еталон одиниці маси –кілограм у вигляді платино-іридієвої та сталевої гирі.

Груповий еталон складається із сукупності однотипних засобів вимірювань, що використовуються як одне ціле для підвищення надійності збереження одиниці. Прикладом групового еталона є еталон-копія вольта у вигляді 20 нормальних елементів.

Вторинні еталони використовуються в метрологічних інститутах, метрологічних територіальних органах Держспоживстандарту України, а з дозволу Держспоживстандарту України допускається їх зберігання та використання в органах відомчої метрологічної служби.

Дата добавления: 2014-11-29