Общие сведения о средствах измерений

Средства измерений - технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики.

Метрологические характеристики - такие свойства средств измерений, которые позволяют судить об их пригодности для измерений определённой физической величины в заданном диапазоне её значений и с заданной точностью.

Принципиальное отличие средств измерений от других технических средств, используемых при измерениях, состоит в том, что погрешность, с которой они выполняют свои функции, лимитирована.

Средства измерений подразделяются по разным признакам.

По видам измерений они могут предназначаться для измерения давления, геометрических, механических величин, времени и частоты, параметров потока, расхода, уровня, объема, магнитных, акустических измерений и др.

По метрологическому назначению все средства измерений подразделяются на два вида - рабочие средства измерений и эталоны.

По характеру участия в процессе измерения все средства измерений можно разделить на пять групп:

- меры;

- измерительные преобразователи;

- измерительные приборы;

- измерительные установки;

- измерительные системы (информационно-измерительные системы).

Меры предназначены для воспроизведения и (или) хранения величины одного или нескольких заданных размеров.

К мерам, например, относятся гири, концевые меры длины, нормальные элементы.

Меры, воспроизводящие измеряемую величину одного размера, называются однозначными.

Меры, воспроизводящие измеряемую величину разных размеров, называются многозначными.

Примером многозначной меры является миллиметровая линейка, воспроизводящая, наряду с миллиметровыми, также и сантиметровые размеры длины; измерительный конденсатор переменной емкости, проволочный реохорд и т.д.

Применяются также меры в виде наборов и магазинов мер.

Набор мер представляет собой комплект однородных мер разного размера, предназначенных для применения в различных сочетаниях.

Например, набор концевых мер длины, набор гирь.

Магазин мер - это набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором предусмотрено ручное или автоматизированное соединение мер в необходимых комбинациях.

Например, магазин электрических сопротивлений, индуктивностей, емкостей и т.д.

Часто к однозначным мерам относят стандартные образцы и стандартные вещества.

Указанное на мере значение величины является номинальным значением меры.

В специальном свидетельстве, придаваемом мере, указывается действительное значение, определенное при высокоточных измерениях с помощью соответствующего эталона.

Разность между номинальным и действительным значениями называется погрешностью меры.

Величина, обратная погрешности меры по знаку, представляет поправку к номинальному значению меры.

Меры подразделяют на рабочие и образцовые.

Измерительный преобразователь (ИП) - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и/или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Измерительный преобразователь не позволяет непосредственно получить результат измерений, а осуществляет преобразование одной физической величины (входной) в другую (выходную).

Измерительные преобразователи являются основой для построения более сложных средств измерений: измерительных приборов, измерительных установок, измерительных систем.

Сложные средства измерений обычно включают в себя целый ряд взаимосвязанных измерительных преобразователей, обеспечивающих получение численного результата измерений.

Самым распространенным по количеству видом средств измерений являются первичные измерительные преобразователи (ПИП), которые служат для непосредственного восприятия измеряемой величины, как правило, неэлектрической, и преобразования ее в другую величину - электрическую.

Часть первичного преобразователя, воспринимающая измерительный сигнал на его входе, называется чувствительным элементом или сенсором, например, термопара.

При измерениях неэлектрических величин ПИП иногда называют датчиком, хотя под датчиком в общем случае следует понимать конструктивную совокупность ряда измерительных преобразователей, размещаемых непосредственно у объекта исследований.

В подавляющем большинстве случаев датчик предназначен для преобразования неэлектрической величины в электрический ток, электрическое напряжение.

Измерительные преобразователи отличаются большим разнообразием.

Промежуточными измерительными преобразователями называются преобразователи, расположенные в измерительной цепипосле первичного преобразователя и обычно по измеряемой (преобразуемой) величине однородные с ним.

По характеру преобразования измерительные преобразователи разделяются на аналоговые, аналого-цифровые (АЦП), цифро-аналоговые (ЦАП).

Указанные преобразователи почти всегда являются промежуточными.

Измерительный прибор - это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

В отличие от измерительного преобразователя, измерительный прибор всегда имеет устройство, позволяющее человеку воспринимать информацию о числовом значении измеряемой величины.

Измерительные приборы представляют собой конструктивно объединенную совокупность первичных и промежуточных преобразователей.

Измерительные приборы прямого действия преобразуют измеряемую величину, как правило, без изменения ее рода и отображают ее на показывающем устройстве, проградуированном в единицах этой величины (амперметры, вольтметры и др.).

Более точными являются приборы сравнения, предназначенные для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны.

Например, измерение массы с помощью эталонных гирь на равноплечих весах.

По способу отчета значений измеряемых величин измерительные приборы подразделяются на показывающие, в том числе на аналоговые и цифровые, и регистрирующие.

Регистрирующие приборы по способу записи делятся на самопишущие и печатающие.

В самопишущих приборах запись показаний представляется в графическом виде, в печатающих - в числовой форме.

Измерительная установка - совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.

Например, поверочные установки, установки для испытаний электротехнических, магнитных и других материалов, лабораторные установки для ис­следования характеристик электродвигателей, стенды для поверки электрических счётчиков и т.п.

Измерительная установка позволяет предусмотреть определённый метод измерения и заранее оценить погрешность измерения.

Отличие измерительной установ­ки от измерительной системы заключается в её локальности, ком­пактности размещения.

Измерительная система (ИС) - совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединённых между собой каналами связи, предназна­ченная для выработки сигналов измерительной информации в фор­ме, удобной для автоматической обработки, хранения, передачи и (или) ис­пользования в автоматических системах управления.

Например, мно­гоканальный пространственно распределённый информационно-измерительный комплекс в составе системы управления произ­водством.

Частными случаями измерительных систем являются измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) и информационно-измерительные системы (ИИС). К последним относятся системы автоматического контроля, системы технической диагностики, системы распознавания образов и др.

Измерительные системы - это наиболее современные и сложные средства измерений.

Очевидно, что различные типы средств измерений и их конкретные экземпляры отличаются друг от друга по свойствам. В связи с этим возможности и качество средств измерений определяются совокупностью ряда характеристик.

Рассмотрим наиболее важные и употребительные характеристики средств измерений.

Дата добавления: 2014-01-07