Мерология. Основные понятия

   Принято различать также приборы прямого  действия и приборы сравнения. Под  прибором сравнения, по-видимому, подразумевается  компаратор. Компаратор – средство сравнения, предназначенное для  сличения мер однородных величин. Примерами являются рычажные весы, компаратор для сличения нормальных элементов.

   Средство  сравнения – техническое средство или специально создаваемая среда, посредством которых возможно выполнять  сравнения друг с другом мер однородных величин или показания измерительных  приборов.

   Примечание  – Иногда техническое средство снабжается средством измерений, обеспечивающим функцию сравнения.

   Примеры

   1 Рычажные весы, на одну чашку  которых устанавливается эталонная  гиря, а на другую поверяемая, — есть средство для их сравнения.

   2 Градуировочная жидкость для  сравнения показаний эталонного  и рабочего ареометров служит необходимой средой для градуирования рабочих ареометров.

   3 Температурное поле, создаваемое  термостатом для сравнения показаний  термометров, является необходимой  средой.

   4 Давление среды, создаваемое компрессором, может быть измерено поверяемым и эталонным манометрами одновременно. На основании показаний эталонного прибора градуируется поверяемый прибор.

   Если  «средство сравнения» предназначено  для реализации процедуры сравнения  значений физических величин, то не следует  путать его с такими объектами сравнения, как градуировочная жидкость, давление среды и другие.

   Индикатор – техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения. Индикатор близости к нулю сигнала называют нулевым или нуль-индикатором. При химических реакциях в качестве индикатора применяют лакмусовую бумагу и какие-либо вещества. В области измерений ионизирующих излучений индикатор часто дает световой и (или) звуковой сигнал о превышении уровнем радиации его порогового значения.

   Фактически  индикаторы – это особый вид средств измерений, которые предназначены для установления наличия какой-либо физической величины или определения ее порогового значения (индикатор фазового провода электропроводки, индикатор контакта измерительного наконечника прибора линейных измерений с поверхностью детали, лакмусовая бумага, индикатор пожара в помещении, индикаторы охранной сигнализации). В некоторых случаях в качестве индикаторов могут использоваться измерительные приборы (омметр при проверке обрыва в электрической цепи, часы - будильник, предельный электроконтактный измерительный преобразователь с визуальной или звуковой сигнализацией.

   Основные  и вспомогательные средства измерений  и дополнительные устройства могут быть объединены в измерительные установки или измерительные системы.

   Основное  средство измерений – средство измерений  той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей.

   Вспомогательное средство измерений – средство измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. Примером вспомогательного средства измерений является термометр для измерения температуры газа в процессе измерений объемного расхода этого газа.

   Измерительная установка – совокупность функционально  объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и  других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. В примечаниях сказано, что существуют эталонные и поверочные установки, а некоторые большие измерительные установки называют измерительными машинами. В качестве примеров приведены установка для измерений удельного сопротивления электротехнических материалов и установка для испытаний магнитных материалов.

   Измерительная система – совокупность функционально  объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

   В примечаниях упоминаются измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы, а также гибкие измерительные системы.

   В качестве примеров приведены измерительная  система теплоэлектростанции, позволяющая  получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках, которая может содержать сотни измерительных каналов; радионавигационная система для определения местоположения различных объектов, состоящая из ряда измерительно-вычислительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительное расстояние друг от друга.

   Измерительно-вычислительный комплекс – функционально объединенная совокупность средств измерений  и вспомогательных устройств, предназначенная  для выполнения в составе измерительной  системы конкретной измерительной задачи.

   Измерительная цепь – совокупность элементов средств  измерений, образующих непрерывный  путь прохождения измерительного сигнала  одной физической величины от входа  до выхода. Измерительную цепь измерительной  системы называют измерительным  каналом.

   Очевидно, что и простые и более сложные  средства измерений могут включать типовые элементы, к которым можно  отнести чувствительный элемент, измерительный  механизм, показывающее устройство, регистрирующее устройство, цифровое табло измерительного прибора.

   Чувствительный  элемент средства измерений –  часть измерительного преобразователя  в измерительной цепи, воспринимающая входной измерительный сигнал.

   Измерительный механизм средства измерений – совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают необходимое перемещение указателя (стрелки, светового пятна и т. д.).

   Определение не вполне соответствует термину, а  приведенный далее пример «измерительный механизм милливольтметра состоит  из постоянного магнита и подвижной  рамки» скорее относится к промежуточному измерительному преобразователю прибора.

   Показывающее  устройство средства измерений – совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин. Очевидно, показывающие устройства приборов чаще всего выполнены в виде системы шкала-указатель или числового табло.

   Шкала средства измерений – часть показывающего устройства средства измерений, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией. Отметки на шкалах могут быть нанесены равномерно или неравномерно.

   Отметка шкалы – знак на шкале средства измерений (черточка, зубец, точка и др.), соответствующий некоторому значению физической величины. Отметку шкалы средства измерений, у которой проставлено число, называют числовая отметка шкалы, а промежуток между двумя соседними отметками шкалы средства измерений называется делением шкалы.

   Различают начальное значение шкалы (наименьшее значение измеряемой величины, которое  может быть отсчитано по шкале средства измерений) и конечное значение шкалы (наибольшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений).

   Указатель средства измерений – часть показывающего  устройства, положение которой относительно отметок шкалы определяет показания средства измерений. Указателем может быть стрелка, штрих, кромка детали, перемещающейся относительно шкалы, световое пятно с маркой, край столбика жидкости и т.д. Изменение показаний в системе шкала-указатель, может осуществляться за счет перемещения любого из элементов относительно другого.

   Показывающее  устройство «цифрового» измерительного прибора называется табло цифрового  измерительного прибора.

   Кроме демонстрирующих в метрологии используют также и регистрирующие приборы. Регистрирующее устройство средства измерений – совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины. В качестве регистрирующего устройства могут использоваться самописцы, печатающие устройства (символьные, в частности цифропечатающие; матричные, формирующие изображение из точек), устройства с фоторегистрацией или магнитной регистрацией данных и другие.

   Сложное средство измерений можно представить  в виде схемы, взяв за основу его  измерительную цепь, которая включает первичный и промежуточные измерительные преобразователи и устройство отображения измерительной информации.

   В состав первичного измерительного преобразователя  обязательно включается чувствительный элемент. Любое средство измерений  обязательно имеет устройство выдачи измерительной информации. У приборов с визуальными выходом это чаще всего отсчетные устройства типа шкала-указатель или цифровое табло. Прибор может быть снабжен несколькими шкалами (индикатор часового типа, измерительные головки ИГМ) или одной шкалой с несколькими указателями (часы с циферблатом и центральными стрелками). В приборах и индикаторах применяют и другие устройства визуальной индикации (нуль-указатели, табло светофорного типа), а также акустические устройства (звонок, зуммер таймера) и тактильные устройства (вибратор наручного будильника для слабо слышащих). В качестве устройств выдачи информации могут использоваться также любые регистрирующие самопишущие или печатающие устройства. 

   Выделение измерительных преобразователей по кинематической схеме осуществляют на основе логического анализа выполняемых ими функций и конструктивной завершенности, автономности. Возможно укрупненное и более мелкое дробление элементов функциональной кинематической схемы на измерительные преобразователи, например: чашка с собственным шарнирным подвесом– шарнирная тяга – равноплечий рычаг. Шкала устройства отображения измерительной информации может иметь множество делений или только одно нулевое деление– вырожденная шкала, характерная для приборов типа нуль-компаратора, которые предназначены для измерения нулевым методом.  В зависимости от степени участия оператора в процессе, различают автоматические автоматизированные и неавтоматизированные средства измерений.

   Автоматическое  средство измерений – средство измерений, производящее без непосредственного участия человека измерения и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала. Автоматизированное средство измерений – средство измерений, производящее в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций. Например, барограф осуществляет автоматическое измерение и регистрацию давления, а счетчик электроэнергии измеряет и регистрирует данные о потреблении энергии с автоматическим накоплением результатов).

   Средства  измерений подразделяются на виды и  типы, причем вид средств измерений  может включать несколько их типов. Амперметры являются видами средств  измерений силы электрического тока, а вольтметры–  напряжения электрического тока.

   Вид средства измерений – совокупность средств измерений, предназначенных  для измерений данной физической величины.

   Тип средства измерений – совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанных на одном  и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации. Средства измерений одного типа могут иметь различные модификации.

   Кроме того, средства измерений принято  различать по принципам действия, то есть по физическим принципам, используемым для преобразования измеряемой величины или сигнала измерительной информации. Например, измерительный микроскоп относится к оптико-механическим приборам, индуктивный или резистивный преобразователь – к электрическим средствам измерений и т.д. Сложные приборы с длинной измерительной цепью обычно характеризуют одним (или двумя) наиболее важными принципами преобразования (лазерный интерферометр, фотоэлектрический угломер).

   Средства  измерений узаконивают уполномоченные органы, например, путем утверждения типа средства измерений. Узаконенное средство измерений – средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом. Одним из методов официального утверждения является стандартизация средств измерений. Средства измерений подвергают испытаниям и в случае положительных результатов стандартизуют и вносят в Госреестр. Стандартизованное средство измерений – средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. Одним из видов стандартизованных средств измерений является стандартный образец – образец вещества с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого материала. Различают стандартные образцы свойств и стандартные образцы состава. Стандартные образцы свойств веществ и материалов являются однозначными мерами и могут применяться в качестве рабочих эталонов, с присвоением разряда в соответствии с местом в государственной поверочной схеме. Примеры стандартных образцов свойства: относительной диэлектрической проницаемости, высокочистой бензойной кислоты. Стандартные образцы состава могут иметь аттестованные значения одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества, например стандартные образцы состава углеродистой стали.