Средства измерений и их виды

Классификация видов измерений.

Измерения классифицируются по значительному количеству критериев.

· Однократные измерения – это когда одно измерение соответствует одной величине, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Этот метод имеет большие погрешности, поэтому рекомендуется проводить не менее 3-х однократных измерений, а конечный результат определять как среднеарифметическое.

· Многократные измерения – это когда число измерений превышает число измеряемых величин (минимальное число больше трёх). Это значительно снижает влияние случайных факторов на погрешность (иногда эти измерения называют статистическими).

· Необходимые – это то количество (та номенклатура) измерений, которое определяется нормативным документом или программой.

· Избыточные – это когда число измерений превышает число необходимых (например, для обеспечения более высокого качества и надёжности работы изделий в сложных режимах эксплуатации).

· Неравноточные – это такие измерения, при которых измерение одной и той же физической величины выполняется различными операторами, разными приборами, с различной точностью.

· Бесконтактные – без механического воздействия прибора с объектом измерения (в частности, неразрушающий контроль состава вещества спектральным способом).

· Абсолютные – это такие, при которых используют прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и (или) значение физической константы (например:

)

· Относительные – это измерения, при которых устанавливается, как относится измеряемая величина к одноименной величине, используемой в качестве единицы (базовой, опорной) (коэффициент трансформации, передачи, отражения).

· Допусковые (пороговые) – это такие, при которых измеряется поле допуска между двумя или более величинами (можно рассматривать как частный случай относительныхизмерений).

· Прямыеизмерения – непосредственное сравнение физической величины с её единицей (сравнение искомой величины с мерой при измерении длины предмета линейкой).

Различают шесть методов прямых измерений:

1) Метод непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (электрический ток – амперметром, масса – на пружинных весах, освещенность – на фотоэкспонометре).

Этот метод самый распространённый в современной технике благодаря своей простоте и малым затратам времени.

2) Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение массы с помощью рычажных весов уравновешиванием гарей).

3) Метод дополнения (противопоставление) – значение измеряемой величины дополняют мерой этой же величины таким образом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению (в рычажных весах на измеряемую массу добавляют гири, пока весы не придут в равновесие).

4) Дифференциальный метод (дифференциация) – измерение разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой (рост человека сравнивается с отметкой на стене с фиксированным значением высоты). Метод достаточно высокой точности даже при использовании примитивных средств.

5) Нулевой метод (согласование) – аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю (в дифференциальном усилителе измеряемое напряжение и регулируемое опорное напряжение уравновешиваются с помощью гирь весов, мостовых схем и т.д.).

6) Метод замещения – сравнение с мерой, в котором замеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой (при измерении сопротивления используют магазины сопротивлений, которые обеспечивают в цепи один и тот же ток).

2-5 – это методы сравнения. Они обеспечивают большую точность измерений, требуют операторов более высокой квалификации, более трудоёмки. Чаще применяются при проведении НИР.

· Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определённой функциональной зависимостью (, где U измеряют вольтметром, а I - амперметром). Применяется, когда значение измеряемой величины невозможно или очень трудно определить непосредственно или когда можно определить более достоверный результат.

· Совокупные измерения основываются на решении системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких одноименных величин. Число уравнений не должно быть меньше числа величин (метод контурных токов – количество токов должно быть равно количеству измерений токов в контурах).

Оба метода связаны с выполнением прямых измерений.

· Совместные измерения – это одновременное измерение двух или нескольких неодноименных физических величин для определения зависимости между ними (градуировка фотоэкспонометра – измеряют силу света и фототок фотодиода)

Совокупные и совместные измерения часто применяют в электротехнике для определения различных параметров и характеристик.

· Динамические измерения – измеряемые величины изменяют свой размер во времени (например, измерение мгновенного значения переменного напряжения или тока).

Для измерения физической величины применяют технические средства, которые называются средствами измерений.

Средство измерения - техническое средство, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера с нормированной погрешностью.

Средства измерения основаны на использовании различных физических эффектов: пьеза- и термоэлектрические, эффекты Холла, Фарадея, фотоэлектрические и др.

К средствам измерений относятся: эталоны (первичные, вторичные, рабочие), измерительные преобразователи, измерительные приборы.

Эталон – это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы физической величины для передачи её размера другим средствам измерения.

Первичный эталон – воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью.

Вторичныйэталон – «эталон-копия».

Рабочийэталон – передаёт размер от вторичного эталона рабочим средствам измерения, инструменту.

Измерительныйпреобразователь – это техническое средство, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но недоступной для непосредственного восприятия операторам (термопары, всевозможные датчики, усилители и т.д.; но это не преобразовательные элементы, как простой трансформатор, не имеющий метрических характеристик). Существуют первичные, передающие, промежуточные.

Измерительные приборы – средства измерений, предназначенные для переработки сигнала измерительной информации другие формы, доступные для непосредственного восприятия наблюдателем.

Дата добавления: 2013-12-13