Принципы, методы и средства измерений

Принцип измерений – физическое явление, положенное в основу измерения. Например, использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием, оптический, электромагнитный, оптоэлектронный, фотоэлектронный, пневматический..

Метод измерений – совокупность принципов и приемов использования СИ.

прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Как правило, метод измерений обусловлен устройством средств измерений.

Средствами измерений (СИ) являются т ехнические средства, имеющие нормированные метрологические свойства в установленном диапазоне.

Классификация методов измерений:

1.По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют статические и динамические измерения. Статические - это измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени. Такими измерениями являются, например, измерения размеров изделия, величины постоянного давления, температуры и др. Динамические - это измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется во времени, например, измерение давления и температуры при сжатии газа в цилиндре двигателя.

2.По способу получения результатов, определяемому видом уравнения измерений, выделяют прямые, косвенные,совокупные и совместные измерения.

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой

Q ≈ X,!!!!! где Q - искомое значение измеряемой величины, а X - значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Примерами таких измерений являются: измерение длины линейкой или рулеткой, измерение диаметра штангенциркулем или микрометром, измерение угла угломером, измерение температуры термометром и т.п.

Косвенные - это измерения, при которых значение величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами, значения которых находят прямыми измерениями. Таким образом, значение измеряемой величины вычисляют по формуле , где Q - искомое значение измеряемой величины; f - известная функциональная зависимость, - значения величин, полученные прямыми измерениями. Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения, и т.д. Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить прямым измерением.

Совокупные – результат определяется решением системы уравнений

это такие измерения, при которых значения измеряемых величин определяют по результатам повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Значение искомой величины определяют решением системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора, т.е. проведение калибровки по известной массе одной из них и по результатам прямых измерений и сравнения масс различных сочетаний гирь.

Совместные - это измерения, производимые одновременно двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости (градуировка) между ними. Примерами совместных измерений являются определение длины стержня в зависимости от его температуры или зависимости электрического сопротивления проводника от давления и температуры.

3.По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

- м етод непосредственной оценки – метод, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений;

- дифференциальный метод – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами. Этот метод может дать очень точные результаты. Так, если разность составляет 0,1 % измеряемой величины и оценивается прибором с точностью до 1 %, то точность измерения искомой величины составит уже 0,001 %. Например, при сравнении одинаковых линейных мер, где разность между ними определяется окулярным микрометром, позволяющим ее оценить до десятых долей микрона:

- нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.

4.В зависимости от точности результатов различают такие методы измерений, как:

- эталонные (измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники, т.е. все высокоточные измерения (эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин; измерения физических констант);

- контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения (измерения, выполняемые лабораториями государственного контроля и надзора за соблюдением требований технических регламентов, а также состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями);

- технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений (измерения, выполняемые в процессе производства на промышленных предприятиях, в сфере услуг и др.).

5.В зависимости от способа выражения результатов измерений различают:

- абсолютные измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант;

- о тносительные измерения, при которых искомую величину сравнивают с одноименной величиной, играющей роль единицы или принятой за исходную.

6.В зависимости от взаимодействия измеряемого объекта со средством измерения, измерения могут быть контактными и бесконтактными (датчики и измерительные наконечники) ……

Классификация средств измерений.

1. По сложности:

- мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины (однозначные, многозначные);

- измерительный прибор - средство измерения, предназначенное для выработки измерительной информации, доступной для восприятия наблюдателем;

- измерительный преобразователь - средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем;

-измерительные преобразователи - технические средства с нормативными метрологическими характеристиками, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи. Измерительная информация на выходе измерительного преобразователя, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя измерительные преобразователи являются конструктивно обособленными элементами, они чаще всего входят в качестве составных частей в более сложные измерительные приборы или установки и самостоятельного значения при проведении измерений не имеют. Преобразуемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной, а результат преобразования – выходной величиной. Соотношение между ними задается функцией преобразования, которая является его основной метрологической характеристикой.

Измерительные преобразователи по характеру преобразования делят на определенные группы:

-аналоговые измерительные преобразователи — измерительные преобразователи, преобразующие одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал);

-аналого-цифровые измерительные преобразователи — измерительные преобразователи, предназначенные для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

-цифро-аналоговые измерительные преобразователи — измерительные преобразователи, предназначенные для преобразования числового кода в аналоговую величину.

В зависимости от места в измерительной цепи:

-первичный измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина, в нем происходит трансформация измеряемой величины для ее дальнейшего преобразования или индикации; примером является термопара в цепи термоэлектрического термометра;

-датчик — конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он «дает» информацию), может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы;

-промежуточный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.

По назначению измерительные преобразователи могут быть передающими, предназначенными для дистанционной передачи сигнала измерительной информации; масштабными, предназначенные для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.

По принципу действия измерительные преобразователи делятся на генераторные и параметрические.

- измерительная установка - совокупность однотипных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная на одном месте;

- информационно-измерительная система (ИИС) - совокупность средств измерений и вспомогательных устройств различного функционального назначения (вычислительные, воспроизводящие, хранящие, записывающие,преобразующие, передающие и др.), соединенных между собой каналами связи и реализующих единую задачу.

предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических сигналах управления, для непосредственного восприятия.

2. По области применения (по назначению):

- универсальные, предназначенные для измерения однотипных величин у различных объектов;
механические: измерительные линейки, щупы, образцы шероховатости поверхности; штангенинструменты - штангенциркуль, штангенглубиномер, штангенрейсмас, штангензубомер; микрометрические инструменты - Микрометр, микрометрический нутромер, микрометрический глубиномер;
- приборы с зубчатой передачей - индикаторы часового типа; Рычажно-механические - миниметры, рычажные скобы;

оптические:
- вертикальные и горизонтальные оптиметры, малый и большой инструментальные микроскопы, универсальный микроскоп, концевая машина, проекторы, интерференционные приборы;

пневматические: длинномеры (ротаметры);

электрические: электроконтактные измерительные головки, индуктивные приборы, профилографы, профилометры, кругломеры.

- специальные СИ, предназначенные для измерения либо комплекса параметров у однотипных объектов, либо для измерения узкоспециальных величин (например приборы для измерения (контроля) параметров коленчатого вала, распределительного вала, параметров зубчатых колес, диаметров глубоких отверстий).

Профилометр-профилограф

3. По способу представления результатов: показывающие, регистрирующие, аналоговые, цифровые и т.д.

4. По точности (эталоны -, образцовые средства, рабочие)

5. По алгоритму функционирования (НП, АИП,ИВК - VI)………..

Дата добавления: 2015-04-30