Środki przeznaczone do pomiaru wielkości. Urządzenia pomiarowe

W tym artykule postaramy się zwięźle przeanalizować cały zestaw tematów: metrologię, powiązaną normalizację, rosyjskie państwowe centra metrologiczne, a także przyrządy pomiarowe - ich charakterystykę, rodzaje, klasyfikację i zastosowanie. Zacznijmy od najczęstszego tematu wprowadzającego - nauki zwanej metrologią.

Metrologia: definicje, cele, prawa

Powiązane ze sobą pojęcia. Metrologia (starożytna greka μέτρον + λόγος - „miara” + „nauka”) to nauka o miarach i wagach, a mianowicie pomiarze, jego metodach i środkach, które pomagają zapewnić jedność i dokładność pomiarów.

Podstawy metrologii obejmują następujące cele i zadania:

• opracowanie jednolitej teorii pomiaru;
• tworzenie rzędów;
• rozwój i późniejsza standaryzacja narzędzi i ich dokładności, dążenie do jednolitości i unifikacji;
• opracowanie przejrzystych systemów wzorców, próbek pomiarowych, których podstawą są stałe fizyczne;
• badanie systemu miar i wag w perspektywie historycznej.

Istnieją trzy podstawowe prawa metrologii:

1. Każdy pomiar jest porównaniem.
2. Bez danych apriorycznych nie da się dokonać żadnego pomiaru.
3. Sumy dowolnego pomiaru bez zaokrągleń są tylko zmienną losową.

Działy metrologii

Nauka jest podzielona na kilka komponentów:

• Teoretyczny. Podstawy metrologii opierają się na teorii. W tej części omówiono najbardziej ogólne problemy pomiarów ilościowych, a także bezpośrednio opracowano założenia teoretyczne.
• Ustawodawczy. Nauka społeczna określająca obowiązkowe warunki prawne i techniczne stosowania jednostek, metod i środków miar.
• Stosowany. Eksperymentalna, praktyczna część metrologii, wprowadzająca rozwój części teoretycznej w praktykę, a także zajmująca się wsparciem metrologicznym.
• Historyczny. Bada jednostki miar przeszłości, ich przebieg w czasie, ustala ich nazwy, a także związki ze standardami wag i miar naszych czasów.
• Specjalistyczne obszary. Obejmuje to metrologię „specjalną” - medyczną, chemiczną, lotniczą, biologiczną (biometrię).

Normalizacja w metrologii

Metrologia i normalizacja są ze sobą ściśle powiązane. Standaryzacja w tym aspekcie to ogólne i szczegółowe zasady wsparcia metrologicznego towarzyszące procesowi produkcyjnemu. Przedmiotem dyscypliny będzie wszystko, co dotyczy produktu: dokumenty regulacyjne zawierające wymagania jakościowe, standardy tolerancji, a także metody osiągania standardowego wyniku. Jednocześnie opracowane standardy mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w konkretnym przedsiębiorstwie, ale mogą stać się powszechnie przydatne.

Cele normalizacji w metrologii są następujące:

• Określając główne cechy wysokiej jakości produktów referencyjnych, pierwszym krokiem jest standaryzacja komponentów i materiału źródłowego.
• Opracowanie określonych kryteriów jakości powstałego produktu przy określeniu środków kontroli metrologicznej.
• Dążenie do jednolitości produktów.
• Stworzenie systemu standardów zapewniających jednolitość wszystkich pomiarów w przedsiębiorstwie.

Metrologia i normalizacja opierają się na dwóch głównych dokumentach:

• Norma to akt regulacyjny i technologiczny zawierający określone normy, zasady i wymagania dotyczące produkcji i gotowego produktu. Obecny standard to ten zatwierdzony przez upoważnioną organizację.
• TU (warunki techniczne) - szereg zasad, norm i wymagań dla określonego rodzaju produktu.

Skala normalizacji w metrologii:

• Międzynarodowy. Międzynarodowe centra normalizacji i metrologii tworzone są przez kilka państw zjednoczonych handlem, wspólnym rozwojem naukowym, budowaniem wspólnej obrony itp.
• Państwo. Normalizacja w metrologii prowadzona jest przez władze rządowe, które budują jednocześnie perspektywy jej rozwoju.
• Krajowy. Znów na skalę państwową, ale bez bezpośredniej interwencji agencji rządowych.

Głównym rosyjskim centrum normalizacji i metrologii jest GSS (państwowy system normalizacji). Kompleks ten łączy wszystkie opracowane wymagania w jedną całość, pomaga ujednolicić produkcję i produkty wszystkich krajowych fabryk i kombajnów.

Państwowe centra metrologii i certyfikacji

Zgodnie z ustawą federalną „O zapewnieniu jednolitości pomiarów” na szczeblu państwowym Gosstandart Federacji Rosyjskiej zarządza działaniami zapewniającymi ujednolicenie pomiarów. Podlega także Państwowej Służbie Metrologicznej. Zawiera następujące komponenty:

• Departamenty centrali Państwowego Standardu Federacji Rosyjskiej są odpowiedzialne za planowanie, zarządzanie i kontrolę jednolitości pomiarów na państwowym poziomie międzysektorowym.
• SSMC (państwowe naukowe ośrodki metrologiczne) odpowiadają za opracowywanie, przechowywanie i stosowanie wzorców odniesienia, a także za przygotowanie dokumentacji regulacyjnej zapewniającej jednolitość pomiarów.
• Oddziały HMS na skalę podmiotów Federacji Rosyjskiej – realizacja kontroli metrologicznej na określonych terytoriach.

Standardowe ośrodki w Federacji Rosyjskiej

Za główny ośrodek metrologii państwowej uważa się VNIIMS - Ogólnorosyjski Instytut Badań Naukowych Służby Metrologicznej. Prowadzi naukowe i metodologiczne zarządzanie wszystkimi służbami metrologicznymi, koordynuje ich działalność, a także rozwija różnorodne podstawy (ekonomiczne, organizacyjne, naukowe) wsparcia metrologicznego.

Oprócz VNIIMS ważnymi ośrodkami normalizacyjnymi w Federacji Rosyjskiej będą także:

• VNIIM. Tutaj stworzono i przechowywano prawie wszystkie standardy Światowego Systemu Miar i Wag, z wyjątkiem próbek jednostek częstotliwości i czasu. Instytut zawiera ponad 50% wszystkich rosyjskich standardów państwowych.
• VNIIFTRI. Oprócz wzorca czasu instytut ten zawiera próbkę wielkości magnetycznych, radiotechnicznych, jednostek częstotliwości, twardości, ciśnienia, promieniowania jonizującego, niskich temperatur itp.
• VNIIOFI. Pomiary różnych parametrów lasera, wskaźników medycznych, spektrometrii, wielkości optycznych itp.
• SNIIM. Normy wielkości elektrycznych, magnetycznych, radiotechnicznych itp.

Działalność ośrodków metrologicznych

Głównym kierunkiem działania Państwowej Służby Migracyjnej jest zapewnienie jedności wszystkich miar w państwie. Odpowiada także za metrologiczne wsparcie pomiarów w Rosji, kontrolę państwową w zakresie metrologii. Obszarami działania HMS są także:

• tworzenie standardów państwowych i wtórnych;
• tworzenie systemów nadawania lub przekazywania parametrów jednostek FB do pracującego SI;
• nadzór państwowy nad produkcją/użytkowaniem/stanem/naprawą systemów pomiarowych;
• badania metrologiczne różnych produktów;
• wsparcie metodyczne służb metrologicznych niższego szczebla.

Funkcje Rosstandartu

Rosstandart i metrologia to pełnienie przez tę instytucję następujących funkcji:

• Koordynacja prac w celu zapewnienia jednolitości pomiarów.
• Opracowanie zasad tworzenia, przechowywania, zatwierdzania i funkcjonowania wzorców pomiarowych.
• Nadzór stanu metrologicznego.
• Kierownictwo Państwowej Służby Migracyjnej i innych służb odpowiedzialnych za jednolitość pomiarów.
• Zatwierdzanie norm i przepisów zapewniających jednolitość pomiarów.
• Uznawanie urządzeń technicznych jako środków pomiarowych.
• Opracowywanie i zatwierdzanie metod pomiarowych.
• Akredytacja ośrodków badających SI.
• Zatwierdzenie typów SI.
• Prowadzenie Rejestru Państwowego SI.
• Zatwierdzanie wykazów przyrządów pomiarowych podlegających legalizacji.
• Opracowanie procesu licencyjnego dla osób fizycznych i prawnych zajmujących się produkcją, naprawą, sprzedażą lub wynajmem przyrządów pomiarowych.
• Planowanie i organizacja różnych działań metrologicznych itp.

SI jest...

Przejdźmy do metrologii i pomiarów. - według którego dokonywane są pomiary. Charakteryzuje się tym, że odtwarza lub przechowuje jednostkę miary dowolnej wielkości fizycznej.

Ustawa federalna Federacji Rosyjskiej nr 102 definiuje SI jako środek, którego jednym z celów jest pomiar. Tylko Federalna Agencja ds. Regulacji Technicznych i Metrologii może w naszym kraju zaklasyfikować dowolne urządzenie jako przyrząd pomiarowy.

Klasyfikacja SI

Oto najczęstsze klasyfikacje przyrządów pomiarowych w metrologii i pomiarach:

• Mierząc parametry w celu określenia:
  • ciśnienie;
  • temperatura;
  • wielkie ilości;
  • poziom;
  • stężenie roztworu itp.
• W zależności od znaczenia tego, co jest mierzone:
  • środki trwałe;
  • środki pomocnicze.
• Według standaryzacji SI:
  • standaryzowany;
  • niezwiązane ze standardowymi.
• Zgodnie z pozycją na schemacie weryfikacyjnym:
  • standardy;
  • Pracownicy SI.
• Według poziomu automatyzacji:
  • podręcznik;
  • zautomatyzowany;
  • automatyczny.
• Według celu technicznego:
  • miara wielkości fizycznej – SI, która odtwarza lub przechowuje wartość jednego/kilku wymiarów;
  • przyrząd pomiarowy - SI, za pomocą którego można poznać wartość tego, co jest mierzone w określonym zakresie;
  • - SI, który przelicza jedną zmierzoną wielkość na drugą;
  • instalacja pomiarowa – zespół składający się z kilku przetworników, przyrządów lub mierników pomiarowych, umiejscowiony w określonym miejscu;
  • system pomiarowy – zespół składający się z kilku mierników, przyrządów, instalacji i przetworników, zdolny do wykonywania pomiarów w różnych częściach obiektu;
  • kompleks pomiarowo-obliczeniowy - system łączący kilka przyrządów pomiarowych i komputerów, przeznaczony do rozwiązywania jednego lub większej liczby złożonych problemów pomiarowych.

Pomiary: rodzaje i metody

Pomiar polega na doświadczalnym wyznaczeniu wartości pożądanej wielkości za pomocą układu SI. Istnieją dwie główne metody - ocena bezpośrednia i porównanie z miarą. Te ostatnie dzielą się dalej na metody różniczkowe, zerowe, koincydencji i opozycji. Jeśli chodzi o stosowany SI, rozróżnia się metody organoleptyczne, heurystyczne, eksperckie i instrumentalne.

Mówiąc o metrologii i pomiarach, przedstawmy klasyfikację rodzajów tych ostatnich:

• Według cech dokładności: równe i nierówne. Lub maksymalna dokładność, kontrola, weryfikacja i techniczna.
• Według sposobu pozyskiwania danych: kontaktowy i bezkontaktowy.
• Według liczby pomiarów: pojedynczych i wielokrotnych.
• Według rodzaju zmiany wartości mierzonej: statyczna i dynamiczna.
• Przeznaczenie: metrologiczne i techniczne.
• Ze względu na sposób prezentacji wyniku: względny i bezwzględny.
• Metody pozyskiwania efektywnych danych: bezpośrednie, pośrednie, kumulacyjne i łączne.

Obszary zastosowania SI

Na zakończenie tematu „Metrologia, pomiary, przyrządy pomiarowe” nakreślimy obszary zastosowania SI podyktowane ustawą federalną nr 102:

• ochrona środowiska;
• bezpieczeństwo i higiena pracy;
• kontrola państwowa;
• obszary działania kompleksu obronnego;
• hydrometeorologia;
• operacje finansowe, podatkowe, celne, bankowe;
• sport;
• bezpieczeństwo na drodze;
• Medycyna weterynaryjna;
• system sądownictwa;
• telekomunikacja, poczta;
• ocena zgodności;
• medycyna;
• kontrola produkcji;
• geografia, geodezja;
• pakowanie produktów;
• handel;
• dziedzinie energii jądrowej.

Normy i metrologia mają ogromne znaczenie zarówno w działalności naukowej i eksperymentalnej, jak i we wszystkich sferach życia społecznego. Jeśli trudno sobie wyobrazić produkcję bez standaryzacji w metrologii, to przyrządy pomiarowe tym bardziej stały się integralną częścią życia ludzkiego.

1 Urządzenia pomiaroweIrodzaje przyrządów pomiarowych Pomiar polega na doświadczalnym wyznaczeniu wartości wielkości fizycznej za pomocą specjalnych środków technicznych 2. Przyrządy pomiarowe Przyrządy pomiarowe to środki techniczne posiadające znormalizowane właściwości metrologiczne. W tym przypadku wartość wielkości fizycznej, zliczona przez urządzenie odczytowe przyrządu pomiarowego, odpowiada ściśle określonej liczbie jednostek fizycznych przyjętych jako jednostki miary. Do przyrządów pomiarowych zalicza się:- miary, - przyrządy pomiarowe, - przetworniki pomiarowe, - systemy pomiarowe, - instalacje, zespoły. Mierzyć jest przyrządem pomiarowym przeznaczonym do odtworzenia wielkości fizycznej o danej wielkości. Miary mogą być jednowartościowe lub wielowartościowe. Jednoznaczne miary obejmują cewki oporowe, cewki indukcyjne, normalne elementy itp.; do wielowartościowych - zasobniki rezystancyjne, kondensatory zmienne, kalibratory napięcia i prądu itp. Pomiary urządzenie- przyrząd pomiarowy przeznaczony do dostarczania informacji ilościowych o mierzonej wartości w przystępnej dla percepcji formie. Zgodnie ze sposobem zliczania wartości mierzonej wielkości przyrządy pomiarowe dzielą się na analogowe i cyfrowe. W analogowych przyrządach pomiarowych wartość mierzonej wielkości określa się bezpośrednio na skali ze strzałką lub innymi wskaźnikami. W cyfrowych przyrządach pomiarowych wartość mierzonej wielkości określa cyfrowy wskaźnik urządzenia. Przyrządy pomiarowe dzielą się na wskazujące i rejestrujące. Przyrządy pomiarowe wskazujące przeznaczone są do odczytu wyniku pomiaru w postaci analogowej lub cyfrowej, natomiast przyrządy rejestrujące służą do rejestracji wyniku pomiaru. Transduktor- przyrząd pomiarowy przeznaczony do generowania sygnału informacji pomiarowej w formie dogodnej do przesłania, dalszego przetwarzania, przetwarzania i przechowywania, ale niepodlegającej bezpośredniej percepcji. Do przetworników pomiarowych zaliczają się dzielniki napięcia, wzmacniacze, przekładniki itp. 3. Rodzaje przyrządów pomiarowych Ze względu na przeznaczenie metrologiczne przyrządy pomiarowe dzielą się na: - wzorcowe, - wzorowe, - robocze. Działające przyrządy pomiarowe służą do pomiarów niezwiązanych z przenoszeniem rozmiarów jednostek. Z kolei działające przyrządy pomiarowe można podzielić na: - techniczne - kontrolne - laboratoryjne Techniczne przyrządy pomiarowe Zaprojektowane do użytku w środowiskach przemysłowych. Dlatego muszą być niedrogie i niezawodne w działaniu. Odczyty takich urządzeń nie są korygowane o błąd pomiaru. Kontrolne przyrządy pomiarowe- służą do monitorowania sprawności przemysłowych przyrządów pomiarowych w miejscu ich instalacji. Laboratoryjne przyrządy pomiarowe- służy do precyzyjnych pomiarów w warunkach laboratoryjnych. Aby zwiększyć dokładność pomiarów, do ich odczytów wprowadza się poprawki, biorąc pod uwagę warunki zewnętrzne, w jakich przeprowadzono pomiary. Ponadto laboratoryjne przyrządy pomiarowe służą do weryfikacji kontrolnych przyrządów pomiarowych. Przykładowe przyrządy pomiarowe służą do przenoszenia wielkości jednostek ze wzorców na działające przyrządy pomiarowe, czyli służą do ich weryfikacji. Odniesienie- przyrząd pomiarowy, który zapewnia odtworzenie i przechowywanie jednostki wielkości fizycznej w celu przekazania jej wielkości do przyrządów pomiarowych znajdujących się niżej w schemacie weryfikacji.

Analogowe urządzenie pomiarowe – urządzenie pomiarowe, którego odczyty lub sygnał wyjściowy są ciągłą funkcją zmian mierzonej wielkości

Analogowe przyrządy pomiarowe z reguły zapewniają bezpośrednie pomiary, a wynik pomiaru odczytuje się na skali. Tryb pomiarów wykonywanych przez analogowe przyrządy pomiarowe jest statyczny. Większość analogowych przyrządów pomiarowych to przyrządy wskaźnikowe ze stałą skalą i ruchomą strzałką, których ruch (obrót lub ruch liniowy) względem skali jest funkcjonalnie powiązany jeden do jednego z wartością mierzonej wielkości. Pozostałe typy analogowych przyrządów pomiarowych: - ze wskazówką stałą lub inną wskazówką i skalą ruchomą, - ze wskaźnikiem liniowym w postaci paska połączonego ze skalą, którego długość jest funkcjonalnie zależna od wartość mierzonej wielkości (na przykład termometr rtęciowy).

Jeden z możliwych schematów klasyfikacji analogowych przyrządów pomiarowych pokazano na rys. 1.2.

Elektromechaniczny urządzenia to urządzenia, których urządzenia przetwarzające nie zawierają jednostek elektronicznych, tranzystorowych ani jonowych.

Elektroniczny urządzenia to urządzenia, których urządzenie przetwarzające zawiera jednostki elektroniczne, tranzystorowe lub jonowe.

Seans przyrządy to urządzenia umożliwiające jedynie odczyt.

Rejestracyjny urządzenia – takie, które umożliwiają rejestrację odczytów.

W urządzeniach analogowych bezpośrednia konwersja(działania) (ryc. 1.3) sygnał wejściowy X jest przetwarzany przez jeden lub więcej konwerterów P1, P2, P3, ... w kierunku dolnym od wejścia do wyjścia.

W urządzeniach analogowych (Rys. 1.4) wartość wejściowa X jest kompensowana przez wartość XK, która jest wartością wyjściową Y przekształconą przez obwód konwersji odwrotnej (przetworniki odwrotne β 1, β 2, β 3, ..., β n).

Obwody urządzeń analogowych transformacja równoważąca może zawierać węzły objęte lokalnymi opiniamiβ 1 (ryc. 1.5), jednak czynnikiem decydującym jest obecność wspólnego ujemnego sprzężenia zwrotnego β 2 od wyjścia do wejścia.

Do urządzeń konwersja mieszana(Rys. 1.6 a, b) obejmują urządzenia, w których strukturze wprowadza się ujemne sprzężenie zwrotne, co nie obejmuje wszystkich ogniw bezpośredniej konwersji.

Celowo istnieją urządzenia do pomiaru prądu, napięcia, częstotliwości, urządzenia do pomiaru parametrów obwodów elektrycznych, do analizy charakterystyk sygnału itp.

Przyrządy przeznaczone do pomiaru kilku wielkości nazywane są łączny.

Nazywa się urządzenia działające zarówno na prąd stały, jak i przemienny uniwersalny.

cyfrowy przyrząd pomiarowy

zmierzenie urządzenie, w którym wyniki pomiaru wielkości ciągłej (napięcie, prąd, rezystancja elektryczna, ciśnienie, temperatura itp.) są automatycznie przekształcane na sygnały dyskretne wyświetlane w postaci liczb na wskaźniku cyfrowym. Cyfrowe przyrządy pomiarowe muszą obejmować Analogowy do cyfrowego konwertera, konwersja analogowa sygnał odebrany przez czuły element (czujnik) na kod cyfrowy. Cyfrowe przyrządy pomiarowe charakteryzują się znacznie większą dokładnością pomiaru w porównaniu do analogowych przyrządów pomiarowych, wygodą i obiektywnością odczytu. Dokładność zliczania zależy od liczby cyfr na wskaźniku cyfrowym. Dostępnych jest wiele cyfrowych przyrządów pomiarowych: oglądać, termometry, wagi, tonometry (ciśnieniomierze tętnicze) itp.

CIP składa się z dwóch obowiązkowych węzłów; przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) i cyfrowe urządzenie odczytowe (OA). ADC generuje kod zgodnie z wartością mierzonej wielkości. Wzmacniacz operacyjny odzwierciedla tę wartość w formie cyfrowej. Przetworniki ADC są również wykorzystywane w systemach pomiarowych, kontroli informacji i innych i są produkowane przez przemysł jako niezależne przyrządy pomiarowe.

Metrologiczne i inne parametry techniczne CIP są określane metodą konwersji na kod. W cyfrowych przyrządach pomiarowych przeznaczonych do pomiaru wielkości elektrycznych stosuje się metodę zliczania sekwencyjnego i metodę równoważenia bit po bicie. W związku z tym rozróżnia się CIP zliczające sekwencyjnie i CIP równoważące bit po bicie (kod impulsowy). W zależności od tego, jaka wartość wielkości jest mierzona, CIP dzieli się na urządzenia do pomiaru wartości chwilowych i urządzenia do pomiaru wartości średniej w określonym przedziale czasu (całkujące).

W zależności od rodzaju mierzonej wartości CIP dzielą się na woltomierze, omomierze, mierniki częstotliwości, mierniki fazy, multimetry (połączone), które umożliwiają pomiar kilku wielkości elektrycznych i szeregu parametrów obwodów elektrycznych.

W zależności od obszaru zastosowania wyróżnia się CIP laboratoryjne, systemowe i rozdzielcze.

CIP są złożone, ich części funkcjonalne wykonane są w oparciu o elementy elektroniczne, głównie układy scalone. We współczesnych cyfrowych centrach informacyjnych jednostki funkcjonalne przetwarzające sygnały analogowe oparte są najczęściej na mikroelektronicznych wzmacniaczach operacyjnych.

Przyjrzyjmy się w uproszczeniu najczęściej używanym węzłom.

Wyzwalacze składają się z urządzenia o dwóch stanach stabilnej równowagi, zdolnego do przeskakiwania z jednego stanu do drugiego za pomocą sygnału zewnętrznego. Po takim przejściu nowy stan stabilny utrzymuje się do czasu zmiany go przez inny sygnał zewnętrzny.

Ponowne obliczenie urządzenia (PU) służą do wykonywania różnych zadań, na przykład dzielenia częstotliwości impulsów, konwersji kodu liczbowo-impulsowego na binarny itp.

Jeżeli PU jest wyposażony we wzmacniacz operacyjny wyświetlający numer stanu obwodu, wówczas możliwe jest zliczenie impulsów docierających na wejście PU, tj. w tym przypadku możesz uzyskać licznik impulsów.

Wskaźniki znakowe służą do uzyskiwania odczytów w postaci cyfrowej w postaci specjalnych lamp wyładowczych lub wskaźników segmentowych (jako elementy świetlne stosowane są ciekłokrystaliczne, diody LED, paski elektroluminescencyjne itp.),

Klucze - Są to urządzenia pełniące funkcje przełączników i przełączników. Przełączniki elektroniczne stosowane są głównie na diodach, tranzystorach i innych elementach obwodów elektronicznych.

Elementy logiczne implementować funkcje logiczne. Wartościami wejściowymi i wyjściowymi tych elementów są zmienne, które przyjmują tylko dwie wartości -1 i 0. Rozważmy podstawowe elementy logiczne, które umożliwiają realizację dowolnej funkcji logicznej poprzez ich połączenie.

Bramka logiczna OR jest funkcją dodawania, ma kilka wejść i jedno wyjście, które przyjmuje wartość 1, jeśli przynajmniej jedna wartość wejściowa wynosi 1 i przyjmuje wartość 0, jeśli wszystkie wejścia mają wartość 0;

Element logiczny NOT jest funkcją negacji (jeśli wejście ma wartość 0, to na wyjściu będzie 1 i odwrotnie) służy do inwersji;

Funkcja logiczna AND to funkcja mnożenia, która ma kilka wejść i jedno wyjście, która przyjmuje wartość 1, jeśli wszystkie wejścia mają wartość 1 i przyjmuje wartość 0, jeśli co najmniej jedno wejście ma wartość 0. Element AND nazywany jest obwodem dopasowującym i można go stosowany jako przełącznik logiczny, którego jeden z sygnałów wejściowych służy jako sygnał sterujący.

Elementy logiczne wykonywane są zarówno na urządzeniach dyskretnych (diody, tranzystory, rezystory), jak i w postaci układów scalonych.

Dekodery - są to urządzenia służące do konwersji kodów jednego typu na inny.

3 Kalibracja i legalizacja przyrządów pomiarowych

Kalibracja przyrządów pomiarowych- zestaw operacji wykonywanych w celu ustalenia i potwierdzenia rzeczywistych wartości właściwości metrologicznych i (lub) przydatności do użycia przyrządu pomiarowego. Definicja jest zbliżona do legalizacji, od której wzorcowanie różni się tym, że dotyczy przyrządów pomiarowych niepodlegających państwowej kontroli i nadzorowi metrologicznemu, tj. W rzeczywistości. Kalibracja łączy w sobie funkcje realizowane dotychczas podczas certyfikacji metrologicznej i legalizacji wydziałowej przyrządów pomiarowych.

Przyrządy pomiarowe nie objęte kontrolą i nadzorem państwa (lub stosowane poza zakresem GMKiN) mogą podlegać wzorcowaniu, lecz konieczna jest kontrola ich właściwości metrologicznych np. przy wydawaniu przyrządów pomiarowych z produkcji lub naprawy, przy imporcie, podczas eksploatacji, wynajmu i sprzedaży. Wzorcowanie przyrządów pomiarowych przeprowadzają laboratoria wzorcujące lub zgodnie z przyjętą w Rosji terminologią „służby metrologiczne osób prawnych” przy użyciu norm podległych państwowym normom jednostek wielkości. Narzędzia kalibracyjne (wzorce) podlegają obowiązkowej weryfikacji i przy wykonywaniu prac kalibracyjnych muszą posiadać ważne świadectwa legalizacji.

Wyniki kalibracji pozwalają określić:

rzeczywiste wartości mierzonej wielkości; zmiany wskazań przyrządów pomiarowych;

błąd przyrządów pomiarowych.

Główna zasada różnica między kalibracją a weryfikacją, jest to, że kalibracja nie jest częścią procedury oceny zgodności. Jedynie potwierdzenie zgodności weryfikacja podczas wzorcowania wyznaczane są rzeczywiste wartości charakterystyk metrologicznych i jest to raczej praca badawcza. Z reguły, ze względu na brak specjalnych technik, wzorcowanie przeprowadza się według metod weryfikacji dla przyrządów pomiarowych wzorcowanych lub podobnych. Kalibracja może jednak różnić się od weryfikacji zarówno w kierunku uproszczenia, jak i skomplikowania procedury. Przy wzorcowaniu całkiem zasadne jest postawienie problemu wyznaczenia charakterystyki błędu przyrządu pomiarowego tylko w jednym punkcie zakresu pomiarowego i w warunkach odbiegających od normalnych.

Wyniki wzorcowania przyrządów pomiarowych są certyfikowane znak kalibracji, stosowanego do przyrządów pomiarowych lub świadectwa wzorcowania oraz wpisu do dokumentów eksploatacyjnych.

W odróżnieniu od weryfikacji kalibracja SI jest procedurą dobrowolną i może ją przeprowadzić każda służba metrologiczna. Akredytacja na uprawnienia do wzorcowania jest również procedurą dobrowolną (nie obowiązkową) i jest w większym stopniu potrzebna w celu uznawania wyników wzorcowania przez instytucje zewnętrzne oraz w celu poprawy wizerunku przedsiębiorstwa.

3 3Weryfikacja przyrządów pomiarowych

zespół czynności wykonywanych przez organy służby metrologicznej (inne uprawnione organy, organizacje) w celu ustalenia i potwierdzenia zgodności przyrządu pomiarowego z ustalonymi wymaganiami technicznymi.

Eksploatacja przyrządów pomiarowych, które nie zostały poddane terminowej weryfikacji, może prowadzić do otrzymania fałszywych informacji o postępie procesu technologicznego. W tym przypadku różnica pomiędzy uzyskanymi pomiarami a wartościami rzeczywistymi nie jest przewidywalna. Możliwe skutki tej sytuacji: zakłócenie systemów bezpieczeństwa, wydanie wadliwych produktów, awarie urządzeń technologicznych. Eliminacja skutków wiąże się ze znacznymi stratami czasowymi i ekonomicznymi.

Weryfikację przyrządów pomiarowych powierzamy osobom akredytowanym w tym zakresie. Osoby posługujące się przyrządami pomiarowymi są odpowiedzialne za terminowe udostępnienie środków do legalizacji.

1.4.1 Rodzaje przyrządów pomiarowych

Ze względu na cel metrologiczny przyrządy pomiarowe dzielą się na wzorowe i robocze.

Przykładowy przeznaczone są do sprawdzania innych przyrządów pomiarowych, zarówno sprawnych, jak i wzorowych, o mniejszej dokładności.

Pracownicy przyrządy pomiarowe przeznaczone są do pomiaru wielkości wielkości niezbędnych w różnych działaniach człowieka.

Istota podziału przyrządów pomiarowych na wzorowe i sprawne nie leży w konstrukcji czy dokładności, ale w ich przeznaczeniu.

Do przyrządów pomiarowych zalicza się:

Środki mające na celu odtworzenie wielkości fizycznej o zadanej wielkości. Istnieją miary jednowartościowe i wielowartościowe, a także zestawy miar (wagi, oscylatory kwarcowe itp.). Nazywa się miary odtwarzające wielkości fizyczne o tej samej wielkości niedwuznaczny. Miary wielowartościowe mogą odtwarzać wiele rozmiarów wielkości fizycznej, często nawet w sposób ciągły wypełniając pewną lukę pomiędzy pewnymi granicami. Najpopularniejszymi miarami wielowartościowymi są linijka milimetrowa, wariometr i kondensator zmienny.

W zestawach i sklepach poszczególne miary można łączyć w różne kombinacje, aby odtworzyć jakieś pośrednie lub całkowite, ale zawsze dyskretne wielkości ilości. Sklepy są połączone w jedną mechaniczną całość, wyposażoną w specjalne przełączniki, które podłączane są do urządzeń odczytujących. Natomiast zbiór zwykle składa się z kilku miar, które mogą spełniać swoje funkcje zarówno pojedynczo, jak i w różnych kombinacjach ze sobą (zestaw miar długości końca, zbiór wag, zbiór współczynników jakości i miar indukcyjności itp.).

Porównanie ze środkiem odbywa się za pomocą specjalnych środków technicznych - komparatory(wagi równoramienne, pomost pomiarowy itp.).

Jednoznaczne miary obejmują także próbki i substancje referencyjne. Standardowe próbki składu i właściwości substancji i materiałów to specjalnie zaprojektowane ciała lub próbki substancji o określonej i ściśle regulowanej zawartości, której jedną z właściwości jest, pod pewnymi warunkami, ilość o znanej wartości. Należą do nich próbki twardości, chropowatości, białej powierzchni, a także próbki standardowe stosowane przy wzorcowaniu przyrządów w celu określenia właściwości mechanicznych materiałów. Substancje próbki odgrywają dużą rolę w tworzeniu punktów odniesienia przy wdrażaniu skal. Na przykład czysty cynk służy do odtworzenia temperatury 419,58°C, złoto – 1064,43°C.

W zależności od błędu certyfikacyjnego miary dzielone są na kategorie (miary kategorii 1., 2. itd.), a błąd miar stanowi podstawę ich podziału na klasy. Miary przypisane do tej czy innej kategorii służą do weryfikacji przyrządów pomiarowych i nazywane są wzorowymi.

Przetworniki- są to przyrządy pomiarowe przetwarzające informacje pomiarowe do postaci wygodnej do dalszego przetwarzania, przesyłania, przechowywania i przetwarzania, ale z reguły niedostępnej dla bezpośredniego odbioru przez obserwatora (termopary, wzmacniacze pomiarowe itp.).

Ilość podlegającą konwersji nazywa się wejście, a wynikiem transformacji jest dzień wolny rozmiar. Zależność między nimi określa funkcja transformacji (charakterystyka statyczna). Jeżeli w wyniku transformacji nie zmienia się charakter fizyczny wielkości, a funkcja transformacji jest liniowa, wówczas nazywa się transformator na dużą skalę, Lub wzmacniacz(wzmacniacze napięcia, mikroskopy pomiarowe, wzmacniacze elektroniczne). Słowo „wzmacniacz” używane jest zwykle z definicją, która jest mu przypisana w zależności od rodzaju przetwarzanej wielkości (wzmacniacz napięciowy, wzmacniacz hydrauliczny) lub od rodzaju poszczególnych przemian w niej zachodzących (wzmacniacz lampowy, wzmacniacz strumieniowy). .

W przypadkach, gdy wielkość wejściowa w przetworniku jest przekształcana na wielkość o innym charakterze fizycznym, nazywa się ją od rodzajów tych wielkości (elektromechaniczne, pneumopojemnościowe itp.).

Ze względu na miejsce zajmowane w urządzeniu konwertery (rys. 3.1) dzielą się na: podstawowy, do którego dostarczana jest bezpośrednio mierzona wielkość fizyczna; transmitowanie, na wyjściu którego powstają ilości wygodne do ich rejestracji i przesyłania na odległość; mediator, zajmujące miejsce w obwodzie pomiarowym po pierwotnych.

Ryż. 3.1. Konwersja informacji pomiarowych: 1 - element wrażliwy;
2 - konwerter pierwotny; 3 - konwertery pośrednie;
4 - konwerter nadawczy

Urządzenia pomiarowe odnosi się do przyrządów pomiarowych przeznaczonych do uzyskiwania informacji pomiarowych o wielkości, która ma być zmierzona, w formie dogodnej do odbioru przez obserwatora.

Najbardziej rozpowszechniony urządzenia działające bezpośrednio przy zastosowaniu wartość mierzona poddawana jest szeregowi kolejnych przekształceń w jednym kierunku, czyli bez powrotu do wartości pierwotnej. Do przyrządów działających bezpośrednio zalicza się większość manometrów, termometrów, amperomierzy, woltomierzy itp.

Mają znacznie większe możliwości w zakresie dokładności urządzenia porównawcze, przeznaczone do porównania wielkości mierzonych z wielkościami, których wartości są znane. Porównanie przeprowadza się za pomocą obwodów kompensacyjnych lub mostkowych. Wyrównawczy obwody służą do porównywania wielkości aktywnych, czyli takich, które przenoszą określony dopływ energii (siły, ciśnienia i momenty obrotowe, napięcia i prądy elektryczne, jasność źródeł promieniowania itp.). Porównanie przeprowadza się poprzez włączenie tych wielkości obok siebie do jednego obwodu i obserwację ich efektu różnicowego. Przyrządy takie jak wagi równoramienne i półramienne (porównanie skutków siłowych działania masy na dźwignię), przyrządy manometryczne i wakuometryczne do ciężaru własnego i ciężaru własnego (porównanie skutków siłowych zmierzonego ciśnienia i pomiarów masy na tłok), itp. działają na tej zasadzie.

Aby porównać wielkości pasywne (oporności elektryczne, hydrauliczne, pneumatyczne i inne), stosuje się obwody mostkowe, takie jak mostki elektryczne zrównoważone lub niezrównoważone.

Zgodnie ze sposobem zliczania wartości mierzonych wielkości urządzenia dzielą się na seans, w tym analog I cyfrowy i dalej rejestracyjny.

Najpowszechniej stosowane są przyrządy analogowe, których urządzenia odczytujące składają się z dwóch elementów – skali i wskaźnika, z których jeden połączony jest z układem ruchomym urządzenia, a drugi z obudową. W instrumentach cyfrowych odczyt odbywa się za pomocą mechanicznych, elektronicznych lub innych cyfrowych urządzeń odczytujących.

Ze względu na sposób rejestracji wartości mierzonej przyrządy rejestrujące dzielą się na samodzielne pisanie I druk. W przyrządach rejestrujących (na przykład barografie lub oscyloskopie pętlowym) rejestracją odczytów jest wykres lub diagram. W urządzeniach drukujących informacja o wartości mierzonej wielkości podawana jest w formie numerycznej na taśmie papierowej.

Porównywarki automatyczne produkowane są najczęściej w formie przyrządów kombinowanych, w których skala lub odczyt cyfrowy łączy się z zapisem na wykresie lub wydrukiem wyników pomiarów.

1. Pomocnicze przyrządy pomiarowe. Do tej grupy zaliczają się przyrządy do pomiaru wielkości mających wpływ na właściwości metrologiczne innego przyrządu pomiarowego podczas jego użytkowania lub weryfikacji. Odczyty z pomocniczych przyrządów pomiarowych służą do wyliczania poprawek do wyników pomiarów (np. termometry do pomiaru temperatury otoczenia podczas pracy z testerami ciężaru własnego) lub do monitorowania utrzymania wartości wielkości wpływających w określonych granicach (np. psychrometry do pomiar wilgotności w celu precyzyjnych pomiarów długości interferencyjnej).
2. Instalacje pomiarowe. Aby zmierzyć dowolną wartość lub kilka wartości jednocześnie, czasami jedno urządzenie pomiarowe nie wystarczy. W takich przypadkach tworzone są całe zespoły przyrządów pomiarowych (miary, przetworniki, przyrządy pomiarowe i aparatura pomocnicza) zlokalizowane w jednym miejscu i funkcjonalnie ze sobą zintegrowane, mające na celu generowanie sygnału informacji pomiarowej w formie dogodnej do bezpośredniego odbioru przez człowieka. obserwator.
3. Systemy pomiarowe to środki i urządzenia oddzielone geograficznie i połączone kanałami komunikacyjnymi. Informacje mogą być prezentowane w formie dogodnej zarówno do bezpośredniego odbioru, jak i do automatycznego przetwarzania, przesyłania i wykorzystania w zautomatyzowanych systemach sterowania.

Urządzenia techniczne przeznaczone do wykrywania (wskazania) właściwości fizycznych nazywane są wskaźniki(igła kompasu, papierek lakmusowy). Za pomocą wskaźników ustala się jedynie obecność mierzalnej fizycznej wielkości interesującej nas właściwości materii. Przykładem wskaźnika jest wskaźnik ilości benzyny w zbiorniku samochodu.

1. Program nauczania dla uczelni wyższych na specjalności i-54 01 04 Wsparcie metrologiczne systemów i sieci informatycznych Koordynowany z Dyrekcją Edukacyjno-Metodologiczną

   Program

   S.V. Lyalkov, profesor nadzwyczajny Katedry Metrologii i Normalizacji Instytucji Oświatowej „Białoruskiego Państwowego Uniwersytetu Informatyki i Elektroniki Radiowej”,

2. Gram dla szkół wyższych w specjalności i-54 01 04 wsparcie metrologiczne systemów i sieci informatycznych dyscyplin specjalnych w 3 częściach część 1 Mińsk 2006

   Dokument

   W zbiorze znajdują się standardowe programy z dyscyplin specjalnych: „Wprowadzenie do specjalności”, „Wsparcie metrologiczne”, „Przetwarzanie i konwertery informacji pomiarowej”, „Sygnały pomiarowe i urządzenia funkcjonalne

3. Program prac Dla dyscypliny „Metody i środki pomiaru, badania i kontroli” Dla specjalności 220501. 65

   Program roboczy

   Kształcenie praktycznych umiejętności stosowania metod i środków pomiarowych, badawczych i kontrolnych w celu wdrożenia systemu zarządzania jakością w produkcji wyrobów poligraficznych.

4. Notatki z wykładów 2010 Spis treści 1 Przyrządy do pomiaru parametrów procesu 4 1Pomiary ciśnienia 12

   Abstrakcyjny

   Wszystkie przyrządy pomiarowe definiuje się jako środki technologiczne stosowane w pomiarach i posiadające znormalizowane właściwości metrologiczne. Przez cechy rozumiemy takie właściwości przyrządów pomiarowych, które na to pozwalają

5. Spis treści ogólne zagadnienia metrologicznego wsparcia systemów pomiarowych 9 Bryukhanov V. A. 9

   Raport

   Metrologiczna obsługa systemów pomiarowych. / Zbiór sprawozdań z międzynarodowej konferencji naukowo-technicznej. wyd. AA Daniłowa. – Penza, 2005.

Przyrząd pomiarowy

Przyrząd pomiarowy- urządzenie techniczne przeznaczone do pomiarów, posiadające znormalizowane właściwości metrologiczne, odtwarzające i (lub) przechowujące jednostkę wielkości fizycznej, której wielkość jest przyjmowana niezmieniona (w ramach ustalonego błędu) przez znany przedział czasu. Ustawa Federacji Rosyjskiej „O zapewnieniu jednolitości pomiarów” definiuje przyrząd pomiarowy jako środek techniczny przeznaczony do pomiarów. Formalną decyzję o zaklasyfikowaniu urządzenia technicznego jako przyrządu pomiarowego podejmuje Federalna Agencja ds. Regulacji Technicznych i Metrologii.

Klasyfikacja przyrządów pomiarowych

Według celu technicznego:

• miara wielkości fizycznej – przyrząd pomiarowy przeznaczony do odtwarzania i (lub) przechowywania wielkości fizycznej o jednym lub większej liczbie określonych rozmiarów, której wartości wyrażone są w ustalonych jednostkach i są znane z wymaganą dokładnością;
• urządzenie pomiarowe – przyrząd pomiarowy przeznaczony do uzyskiwania wartości mierzonej wielkości fizycznej w określonym zakresie;
• przetwornik pomiarowy – urządzenie techniczne o standardowych charakterystykach metrologicznych, służące do przekształcenia wartości mierzonej na inną wartość lub sygnał pomiarowy, wygodne do przetwarzania, przechowywania, dalszego przetwarzania, wskazywania lub przesyłania;
• instalacja pomiarowa (maszyna pomiarowa) – zespół funkcjonalnie połączonych miar, przyrządów pomiarowych i innych urządzeń, przeznaczonych do pomiaru jednej lub większej liczby wielkości fizycznych i umieszczony w jednym miejscu
• układ pomiarowy – zespół funkcjonalnie połączonych miar, przyrządów pomiarowych, przetworników pomiarowych, komputerów i innych środków technicznych, rozmieszczonych w różnych punktach kontrolowanego obiektu itp., służących do pomiaru jednej lub większej liczby wielkości fizycznych charakterystycznych dla tego obiektu i generowania sygnałów pomiarowych w różnych celach;
• kompleks pomiarowo-obliczeniowy – zintegrowany funkcjonalnie zespół przyrządów pomiarowych, komputerów i urządzeń pomocniczych, przeznaczony do wykonywania określonego zadania pomiarowego w ramach systemu pomiarowego.

• automatyczny;
• zautomatyzowany;
• podręcznik.

• działające przyrządy pomiarowe.

Według znaczenia mierzonej wielkości fizycznej:

• główny sposób pomiaru wielkości fizycznej, której wartość należy uzyskać zgodnie z zadaniem pomiarowym;
• pomocnicze przyrządy pomiarowe tej wielkości fizycznej, której wpływ na główny przyrząd pomiarowy lub przedmiot pomiaru należy uwzględnić, aby uzyskać wyniki pomiarów o wymaganej dokładności.

Według pomiaru parametrów fizycznych i chemicznych:

• do pomiaru temperatury;
• ciśnienie;
• zużycie i ilość;
• stężenie roztworu;
• do pomiaru poziomu itp.

Charakterystyki metrologiczne przyrządów pomiarowych

Na przyrząd pomiarowy uznanego typu wydawane jest świadectwo (dawniej świadectwo) uznania typu przyrządu pomiarowego.

Legalizacji podlegają wyłącznie przyrządy pomiarowe znajdujące się w państwowym rejestrze przyrządów pomiarowych dopuszczonych do użytku w Federacji Rosyjskiej. Po zakończeniu procedury weryfikacji wystawiany jest certyfikat weryfikacji. Kalibracji podlegają pozostałe urządzenia techniczne. Po zakończeniu procedury wzorcowania wydawane jest świadectwo wzorcowania.