Лекции по "Метрологии"

Лекция 10

Средства измерительной техники. Средство измерений.

Классификация средств измерений

 

Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений.

 

Вид средства измерений – совокупность средств измерений, предназначенных для измерений одних и тех же физических величин. Например, вид средства измерений, предназначенных для измерения силы электрического тока - амперметры или же вид средств измерений, предназначенных для измерения массы - весы.

Тип средств измерений - совокупность средств измерений, предназначенных для измерений одних и тех же величин, выраженных в одних и тех же единицах величин, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации. Например, тип весов ВЛР – 200.

К средствам измерений относятся: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Мерой называются средство измерения, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Например, мерой массы является гиря, мерой электрического сопротивления – измерительный резистор, мерой емкостью – конденсатор и т. д.

Различают однозначные и многозначные меры, а также наборы мер.

Однозначной называется мера, воспроизводящая физическую величину одного размера. Примером однозначной меры являются: гиря, плоскопараллельная концевая мера длины, измерительная колба, нормальный элемент, измерительный резистор, конденсатор постоянной емкости.

Многозначной называется мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров. Например, штриховая мера длины (линейка), конденсатор переменной емкости, вариометр индуктивности.

Набор мер – комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике, как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Например, наборы гирь, плоскопараллельных концевых мер длины, измерительных конденсаторов.

Сравнение с мерой осуществляют с помощью специальных технических средств – компараторов. Компараторами служат весы, измерительный мост. В качестве компаратора может выступать и человек.

Измерительный преобразователь – техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

К ним относятся термопары, измерительные усилители, преобразователи давления и т. д. По месту занимаемой в измерительной цепи преобразователи делятся на первичные и промежуточные.

Первичный измерительный преобразователь – это измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая величина, т. е. первый преобразователь в измерительной цепи измерительного прибора (установки, системы). Например, термопара в цепи термоэлектрического термометра, сужающие устройства расходомера.

Также различают передающий и масштабный измерительные преобразователи.

Передающий измерительный преобразователь –  измерительный преобразователь предназначенной дистанционной передачи сигнала измерительной информации, например, индуктивный, пневматический передающие преобразователи.

Масштабный измерительный преобразователь – измерительный преобразователь, предназначенный для изменения измеряемой величины в n раз, например, измерительный трансформатор тока, делитель напряжения, измерительный усилитель.

Конструктивно преобразователи являются либо отдельными блоками, либо составной частью СИ. Если преобразователи не входят в измерительную цепь и их метрологические характеристики не нормированы, то они не относятся к измерительным.   Конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы, называется датчиком.

Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

В отличие от меры измерительный прибор не воспроизводит значение физической величины. Измеряемая величина подводится к нему и воздействует на его первичный преобразователь.

По способу индикации значений измеряемой величины измерительные приборы подразделяются на показывающие и регистрирующие.

Показывающий измерительный прибор – измерительный прибор, допускающий только отсчитывания показаний.

Регистрирующий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний.

По действию измерительные приборы подразделяются на интегрирующие и суммирующие.

Интегрирующий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором подводимая величина подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной, например, электрический счетчик, планиметр.

Суммирующий измерительный прибор – измерительный прибор, показания которого связаны суммой двух или нескольких величин, подводимых к нему по разным каналам.     

Также различают приборы прямого действия и приборы сравнения, аналоговые и цифровые приборы, самопишущие и печатающие приборы.

Измерительный прибор прямого действия – измерительный прибор, в котором предусмотрено одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении, т. е. без применения обратной связи, например, амперметр, манометр, ртутный термометр.

Измерительный прибор сравнения – измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно, например, равноплечие весы, электроизмерительный потенциометр, фотометрическая скамья с фотометром, компаратор для линейных мер.

Аналоговый измерительный прибор – измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины.

Цифровой измерительный прибор – это измерительный прибор, автоматически вырабатывающий дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме.

Самопишущий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором предусмотрена запись показаний в форме диаграммы.

Печатающий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором предусмотрена распечатка показаний.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте.

В частности к измерительным установкам относятся измерительные машины.

Измерительной машиной называется измерительная установка крупных размеров, предназначенная для точных измерений физических величин, характеризующих изделие. Например, силоизмерительная машина, координатно-измерительная машина и т.п.

Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ 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.

Выработка измерительных сигналов может быть произведена для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие  системы.

Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС).

В состав измерительной системы входят измерительно-вычислительные комплексы. Измерительно-вычислительный комплекс – функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

Средства измерений по степени стандартизации подразделяются на стандартизованные и нестандартизованные. Стандартизованным называется средство измерения, изготовленное в соответствии с требованиями государственных стандартов. Нестандартизованныи называется средство измерений, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной. К нестандартизованным средствам измерений относятся средства измерений, изготовленные в единичном экземпляре или закупленные за рубежом.

Средства измерений по степени автоматизации подразделяются на автоматические и автоматизированные.

Автоматическим называется средство измерений, производящее измерение и все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала , без участия человека

Автоматизированным называется средство измерений, производящее в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций.

По назначению средства измерений подразделяются на:

- рабочее;

- основное;

- вспомогательное;

-средство поверки.

Рабочим называется средство измерений предназначение для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений.

Основным называется средство измерений, предназначенное для измерения физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей.

Вспомогательным называется средство измерений, предназначенное для измерения влияющей физической величины на основное средство измерения или на объект измерения. В частности к вспомогательным техническим средствам относятся измерительные принадлежности. Измерительные принадлежности - вспомогательные технические средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью.

Средством поверки называются эталоны, поверочные установки и другие средства измерений, применяемые при поверке в соответствии с установленными правилами.

К средствам измерительной техники кроме средств измерений относятся:

- технические системы и устройства с измерительными функциями;

- средство сравнения;

- стандартные образцы;

- индикаторы.

Технические системы и устройства с измерительными функциями - технические системы и устройства, которые наряду с их основными функциями выполняют измерительные функции.

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

Компаратор – средство сравнения, предназначенное для сличения однородных величин.

Стандартный образец - образец вещества (материала) с установленными по результатам испытаний значениями одной и более величин, характеризующих состав или свойство этого вещества (материала).

Тип стандартных образцов - совокупность стандартных образцов одного и того же назначения, изготавливаемых из одного и того же вещества (материала) по одной и той же технической документации.

Индикатором называется техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения.