Понятие и классификация средств измерений
Средство измерений (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее или хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной в течение известного интервала времени.
Приведенное определение выражает суть средства измерений, которое, во-первых, хранит или воспроизводит единицу, во-вторых, эта единица неизменна. Эти важнейшие факторы и обуславливают возможность проведения измерений, т.е. делают техническое средство именно средством измерений. Этим средства измерений отличаются от других технических устройств.
К средствам измерений относятся меры, измерительные: преобразователи, приборы, установки и системы.
Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Примеры мер: гири, измерительные резисторы, концевые меры длины, радионуклидные источники и др.
Меры, воспроизводящие физические величины лишь одного размера, называются однозначными (гиря), нескольких размеров – многозначные (миллиметровая линейка – позволяет выражать длину как в мм, так и в см). Кроме того, существуют наборы и магазины мер, например, магазин емкостей или индуктивностей.
При измерениях с использованием мер сравнивают измеряемые величины с известными величинами, воспроизво-димыми мерами. Сравнение осуществляется разными путями, наиболее распространенным средством сравнения является компаратор, предназначенный для сличения мер однородных величин. Примером компаратора являются рычажные весы.
К мерам относятся стандартные образцы и образцовое вещество, которые представляют собой специально оформленные тела или пробы вещества определенного и строго регламентированного содержания, одно из свойств которых является величиной с известным значением. Например, образцы твердости, шероховатости.
Измерительный преобразователь (ИП) —техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи.Измерительная информация на выходе ИП, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя ИП 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 функциейпреобразования, которая является его основной метрологической характеристикой.
Для непосредственного воспроизведения измеряемой величины служат первичные преобразователи, на которые непосредственно воздействует измеряемая величина и в которых происходит трансформация измеряемой величины для ее дальнейшего преобразования или индикации. Примером первичного преобразователя является термопара в цепи термоэлектрического термометра. Одним из видов первичного преобразователя является датчик– конструктивно обособленный первичный преобразова-тель, от которого поступают измерительные сигналы (он «дает» информацию). Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы. Например, датчик метеорологического зонда. В области измерений ионизирующих излучений датчиком часто называют детектор.
По характеру преобразования ИП могут быть аналоговыми, аналого-цифровыми (АЦП), цифро-аналоговыми (ЦАП), то есть, преобразующими цифровой сигнал в аналоговый или наоборот. При аналоговой форме представления сигнал может принимать непрерывное множество значений, то есть, он является непрерывной функцией измеряемой величины. В цифровой (дискретной) форме он представляется в виде цифровых групп или чисел. Приме-рами ИП являются измерительный трансформатор тока, термометры сопротивлений.
Измерительный прибор – средство измерений, предназна-ченное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор представляет измерительную информацию в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
По способу индикации различают показывающие и регистрирующие приборы. Регистрация может осуществляться в виде непрерывной записи измеряемой величины или путем печатания показаний прибора в цифровой форме.
Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем градуировку в единицах этой величины. Например, амперметры, термометры.
Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы используются для измерений с большей точностью.
По действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие, аналоговые и цифровые, самопишущие и печатающие.
Измерительная установка и система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких величин и расположенная в одном месте (установка) или в разных местах объекта измерений (система). Измерительные системы, как правило, являются автоматизированными и по существу они обеспечивают автоматизацию процессов измерения, обработки и представления результатов измерений. Примером измерительных систем являются автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК) на различных ядерно-физических установках, таких, например, как ядерные реакторы или ускорители заряженных частиц.
По метрологическому назначению средства измерений делятся на рабочие и эталоны.
Рабочее СИ — средство измерений, предназначенное для измерений, не связанное с передачей размера единицы другим средствам измерений. Рабочее средство измерений может использоваться и в качестве индикатора.Индикатор – техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения. Индикатор не имеет нормированных метрологических характеристик. Примерами индикаторов являются осциллограф, лакмусовая бумага и т.д.
Эталон — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера другим средствам измерений. Среди них можно выделить рабочие эталоны разных разрядов, которые ранее назывались образцовыми средствами измерений. Более подробно эталоны будут рассмот-рены ниже.
Классификация средств измерений проводится и по другим различным признакам. Например, по видам измеряемых величин, о чем было сказано выше в разделе 1.7., по виду шкалы (с равномерной или неравномерной шкалой), по связи с объктом измерения (контактные или бесконтактные).
Источник
Электронная библиотека
По метрологическому назначению все средства измерений (СИ) подразделяют на следующие виды:
— рабочие СИ, предназначенные для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений (самые многочисленные);
— метрологические СИ, предназначенные для обеспечения единства измерений в стране.
Классификация рабочих средств измерений осуществляется по следующим признакам:
1) по конструктивному исполнению: меры; измерительные приборы; измерительные установки; измерительные системы; измерительные комплексы;
2) по уровню автоматизации: автоматизированные СИ; автоматические СИ;
3) по уровню стандартизации: стандартизованные СИ; нестандартизованные СИ;
4) по отношению к измеряемой физической величине: основные СИ; вспомогательные СИ.
Мера – это СИ, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Мера может быть однозначная, т.е. воспроизводящая физическую величину одного размера (например, плоско-параллельная мера длины 10 мм, гиря 1 кг), и многозначная, т.е. воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, линейка, лимб).
Измерительный прибор – СИ, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.
Классификация измерительных приборов:
— по способу индикации значений измеряемой величины измерительные приборы подразделяются на показывающие и регистрирующие;
— по действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие; приборы прямого действия и приборы сравнения; аналоговые и цифровые приборы; самопишущие и печатающие приборы.
— по назначению – на универсальные и специальные;
— по принципу преобразующего устройства – на механические, оптические, электрические, пневматические и другие или основанные на сочетании указанных принципов, например, оптико-механические;
— по числу параметров, проверяемых при одной установке, – на одномерные и многомерные.
Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин, расположенная в одном месте.
Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.
В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др. Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС). Например,
измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках, она может содержать сотни измерительных каналов.
Измерительно–вычислительный комплекс (ИВК) – это функционально объединенная совокупность СИ, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.
Метрологические средства измерений – это эталоны.
Эталон единицы физической величины – это средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками (по М.Ф. Маликову) – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Эталоны делят на первичные, вторичные, рабочие.
Если эталон воспроизводит единицу физической величины с наивысшей в стране точностью (по сравнению с другими эталонами той же единицы), то он называется первичным, государственным эталоном.
Эталоны, получающие размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы, называют вторичными. Они создаются и утверждаются для организации поверочных работ и для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного первичного эталона.
Вторичные эталоны по своему метрологическому назначению делятся на эталон копию, эталон сравнения, эталон свидетель.
Эталон копия предназначен для хранения единицы физической величины и передачи её размера рабочим эталонам.
Эталон сравнения применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
Эталон свидетель применяется для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.
Рабочий эталон – это эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной. При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, …, n-й), как это было принято для ОСИ. Рабочие эталоны 1-го разряда обладают более высокой точностью. В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений.
Схема передачи размеров единиц от первичного эталона рабочим мерам и измерительным приборам представлена на рис. 5.1.
Задания к разделу 5: Ответить на вопросы по своему варианту (номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки).
1.Назовите виды средств измерений по метрологическому назначению.
2.Что такое измерительный прибор?
3.Какой эталон называется первичным?
1.Какие средства измерения называют рабочими?
2.Какие бывают измерительные приборы по способу индикации значений измеряемой величины?
3.Для чего предназначены вторичные эталоны?
1.Какие средства измерения называют метрологическими?
2.Какие бывают измерительные приборы по назначению?
3.Какие эталоны называют вторичными?
1.Назовите признаки классификации рабочих средств измерений.
2.Какие бывают измерительные приборы по принципу преобразующего устройства?
3.На какие виды делят эталоны?
1.Какие бывают средства измерения по конструктивному исполнению?
2.Что такое измерительная установка?
3.Какие бывают виды вторичных эталонов?
1.Какие бывают средства измерения по уровню автоматизации?
2.Что такое измерительная система?
3.Для чего предназначен эталон копия?
1.Какие бывают средства измерения по уровню стандартизации?
2.Какие бывают измерительные системы?
3.Для чего предназначен эталон свидетель?
1.Какие бывают средства измерения по отношению к измеряемой физической величине?
2.Что такое измерительно-вычислительный комплекс?
3.Для чего предназначен эталон сравнения?
1.Что такое мера?
2.Что такое эталон физической величины?
3.Какой эталон называется рабочим?
1.Какие бывают меры?
2.Какими признаками должен обладать эталон?
3.Как разделяются по точности рабочие эталоны?
Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
Источник
