Средства предназначенные для измерения величин. Средства измерений

Постараемся в этой статье компактно разобрать целый свод тем: метрологию, связанную с ней стандартизацию, государственные российские метрологические центры, а также средства измерения - их характеристики, виды, классификацию и использование. Начнем с самой общей вводной темы - науки, называемой метрологией.

Метрология: определения, цели, законы

Взаимосвязанные между собой понятия. Метрология (др.-греч. μέτρον + λόγος - "мера" + "наука") - наука о мерах и весах, а именно об измерении, его методах и средствах, помогающих обеспечить единство и точность измерений.

Основы метрологии предполагают следующие цели и задачи:

• разработка единой теории измерений;
• образование ряда ;
• разработка и последующая стандартизация средств и их точности, стремление к единообразию и унификации;
• выработка четких систем эталонов, образцов измерений, основой которых являются физические константы;
• изучение системы мер и весов в исторической ретроспективе.

Основных законов метрологии выделяют три:

1. Любое измерение - это сравнение.
2. Никакое измерение без априорных данных получить невозможно.
3. Итоги любого измерения без округления значений - всего лишь случайная величина.

Разделы метрологии

Наука подразделяется на несколько составляющих:

• Теоретическая. Основы метрологии зиждутся на теории. Этот раздел изучает наиболее общие проблемы количественных измерений, а также непосредственно разрабатывает теоретические догматы.
• Законодательная. Общественная наука, определяющая обязательные юридические и технические условия использования единиц, методов и средств измерения.
• Прикладная. Экспериментальный, практический раздел метрологии, вводящий разработки теоретической составляющей в жизнь, а также занимающийся метрологическим обеспечением.
• Историческая. Изучает единицы измерений прошлого, их прогрессию во времени, определяет их названия, а также соотношения с эталонами мер и весов современности.
• Специализированные направления. Сюда относят "специальную" метрологию - медицинскую, химическую, авиационную, биологическую (биометрию).

Стандартизация в метрологии

Метрология и стандартизация тесно связаны между собой. Стандартизация в этом аспекте - общие и частные правила метрологического обеспечения, сопровождающего производственный процесс. Объектами дисциплины будет все относящееся к изделию: нормативные документы с требованиями по качеству, нормами допусков, а также методами достижения эталонного результата. При этом выработанные стандарты могут применятся не только на конкретном предприятии, но и стать общеполезными.

Цели стандартизации в метрологии следующие:

• Определение основных характеристик качественной эталонной продукции, первым делом для этого стандартизируют комплектующие и исходный материал.
• Разработка определенных критериев к качеству получаемого изделия, при этом определяются средства метрологического контроля.
• Стремление к однородности выпускаемой продукции.
• Создание системы эталонов, обеспечение единства всех измерений на предприятии.

Метрология и стандартизация оперируют двумя основными документами:

• Стандарт - нормативно-технологический акт с определенными нормами, правилами и требованиями к производству и готовому продукту. Действующий стандарт - это утвержденный уполномоченной организацией.
• ТУ (технические условия) - ряд правил, норм и требований к конкретной разновидности изделия.

Масштаб стандартизации в метрологии:

• Международный. Международные центры стандартизации и метрологии создаются силами нескольких государств, объединенных торговлей, общими научными разработками, выстраиванием совместной обороны и пр.
• Государственный. Стандартизация в метрологии, осуществляемая государственными властями, которые также строят перспективы ее развития.
• Национальный. Опять же государственный масштаб, но без прямого вмешательства властных структур.

Главный российский центр стандартизации и метрологии - это ГСС (госсистема стандартизации). Этот комплекс объединяет все разработанные требования в одно целое, помогает стандартизировать производство и продукцию всех отечественных заводов и комбинатов.

Государственные центры метрологии и сертификации

Согласно ФЗ "Об обеспечении единства измерений" на государственном уровне управляет деятельностью по обеспечению унификации измерений Госстандарт РФ. В его ведении находится и ГМС - государственная метрологическая служба. Она включает в себя следующие составляющие:

• Отделения центрального аппарата Госстандарта РФ отвечают за планирование, управление и контроль за единством измерений на государственном межотраслевом уровне.
• ГНМЦ (государственные научные метрологические центры) - ответственны за разработку, хранение и применение стандартов-эталонов, а также за составление нормативной документации, обеспечивающей единство измерений.
• Подразделения ГМС масштаба субъектов РФ - осуществление метрологического контроля на конкретных территориях.

Центры эталонов в РФ

Главнейшим центром государственной метрологии считается ВНИИМС - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы. Он осуществляет научное и методическое руководство всеми метрологическими службами, координирует их деятельность, а также занимается разработкой самых разнообразных (экономических, организационных, научных) основ метрологического обеспечения.

Помимо ВНИИМС важными центрами эталонов в РФ также будут:

• ВНИИМ. Здесь созданы и хранятся почти все эталоны Всемирной системы мер и весов, исключая образцы единиц частоты и времени. В институте сосредоточено более 50 % всех российских государственных эталонов.
• ВНИИФТРИ. Помимо эталона времени в этом институте находится образец магнитных, радиотехнических величин, единицы частоты, твердости, давления, ионизирующего излучения, низких температур и др.
• ВНИИОФИ. Измерения различных параметров лазеров, медицинские показатели, спектрометрия, оптические величины и др.
• СНИИМ. Эталоны электрических, магнитных, радиотехнических величин и др.

Деятельность центров метрологии

Основной вектор деятельности ГМС - обеспечение единства всех измерений в государстве. Также на ее доле ответственность за метрологическое сопровождение измерений в России, госконтроль в сфере метрологии. Направления работы ГМС - это еще:

• создание эталонов, государственных и вторичных;
• формирование систем транслирования или передачи параметров единиц ФБ рабочим СИ;
• госнадзор за изготовлением/применением/состоянием/ремонтом систем измерения;
• метрологическая экспертиза различных изделий;
• методическое сопровождение нижестоящих метрологических служб.

Функции Росстандарта

Росстандарт и метрология - это выполнение данным учреждением таковых функций:

• Координация работы по обеспечению единства измерений.
• Разработка правил создания, хранения, утверждения и эксплуатации эталонов величин.
• Метрологический госнадзор.
• Руководство ГМС и иными службами, ответственными за единство измерений.
• Утверждение эталонов и нормативных актов, обеспечивающих единство измерений.
• Признание технических устройств средствами измерения.
• Разработка и утверждение методов проведения измерений.
• Аккредитация центров, испытывающих СИ.
• Утверждение типов СИ.
• Ведение Госреестра СИ.
• Утверждение списков СИ, подлежащих поверке.
• Разработка процесса лицензирования физических и юридических лиц, изготавливающих, ремонтирующих, продающих или сдающих в прокат СИ.
• Планирование и организация различной метрологической деятельности и пр.

СИ - это...

Перейдем плотнее к метрологии и измерениям. - которыми проводятся измерения. Его характеризует то, что оно воспроизводит или хранит в себе единицу измерения какой-либо физической величины.

ФЗ РФ № 102 определяет СИ как средство, одно из предназначений которого - измерения. Отнести какое-либо устройство к средствам измерения в нашей стране может только Федеральное агентство по техрегулированию и метрологии.

Классификация СИ

Приведем самые распространенные классификации средств измерения в метрологии и измерениях:

• По измерительным параметрам для определения:
  • давления;
  • температуры;
  • количества;
  • уровня;
  • концентрации раствора и пр.
• По значимости измеряемого:
  • основные средства;
  • вспомогательные средства.
• По стандартизации СИ:
  • стандартизированные;
  • не относящиеся к стандартизированным.
• По положению в поверочной схеме:
  • эталоны;
  • рабочие СИ.
• По уровню автоматизации:
  • ручные;
  • автоматизированные;
  • автоматические.
• По техназначению:
  • мера физической величины - СИ, воспроизводящее или хранящее величину одного/нескольких размеров;
  • измерительный прибор - СИ, с помощью которого можно узнать значение измеряемого в определенном диапазоне;
  • - СИ, которое преобразует одну измеряемую величину в другую;
  • измерительная установка - комплекс, объединяющий в себе несколько измерительных преобразователей, приборов или мер, который располагается в определенной локации;
  • измерительная система - комплекс, который объединяет в себе несколько мер, приборов, установок и преобразователей, способный снимать измерения в разных частях объекта;
  • измерительно-вычислительный комплекс - система, объединяющая несколько СИ, ЭВМ, предназначенная для решения одной или нескольких измерительных комплексных задач.

Измерения: виды и методы

Измерением называется нахождение значения искомой величины опытным путем посредством СИ. Основных его методов два - непосредственной оценки и сравнения с мерой. Последний дополнительно подразделяется на дифференциальный, нулевой, метод совпадений и противопоставления. Относительно применяемых СИ различают органолептический, эвристический, экспертный и инструментальный метод.

Говоря о метрологии и измерениях, представим классификацию видов последних:

• По характеристике точности: равноточные и неравноточные. Или максимальной точности, контрольно-поверочные и технические.
• По способу получения данных: контактные и бесконтактные.
• По числу измерений: однократные и многократные.
• По типу изменения измеряемой величины: статические и динамические.
• По предназначению: метрологические и технические.
• По разновидности представления результата: относительные и абсолютные.
• По методам получения результативных данных: прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Области применения СИ

В заключение темы "Метрология, измерения, средства измерений" обозначим области применения СИ, продиктованные ФЗ № 102:

• охрана окружающей среды;
• охрана труда;
• госконтроль;
• области деятельности в оборонном комплексе;
• гидрометеорология;
• финансовые, налоговые, таможенные, банковские операции;
• спорт;
• безопасность дорожного движения;
• ветеринария;
• судебная система;
• электросвязь, почта;
• оценка соответствий;
• медицина;
• контроль на производстве;
• география, геодезия;
• расфасовка продукции;
• торговля;
• области атомной энергетики.

Стандарты и метрология имеют важнейшее значение как для научной, экспериментальной деятельности, так и для всех сфер жизни общества. Если без стандартизации в метрологии трудно представить производство, то средства измерений тем более стали неотъемлемой частью жизни человечества.

1 Средства измерений и виды средств измерений Измерение - это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств 2. Средства измерений Средства измерений - это технические средства, которые имеют нормированные метрологические характеристики. При этом значение физической величины, отсчитываемое по отсчетному устройству средства измерения, строго соответствует определенному количеству физических единиц, принятых в качестве единиц измерения. К средствам измерения относятся: - мера, - измерительные приборы, - измерительные преобразователи, - измерительные системы, - установки, комплексы. Мера - это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры бывают однозначные и многозначные. К однозначным мерам относятся катушки сопротивления, катушки индуктивности, нормальные элементы и др.; к многозначным - магазины сопротивлений, конденсаторы переменной емкости, калибраторы напряжения и тока и др. Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выдачи количественной информации об измеряемой величине в доступной для восприятия форме. По способу отсчета значений измеряемой величины измерительные приборы делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых измерительных приборах значение измеряемой величины определяется непосредственно по шкале со стрелкой или другими указателями. В цифровых измерительных приборах значение измеряемой величины определяется по цифровому индикатору прибора. Измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие. Показывающие измерительные приборы предназначены для отсчитывания результата измерений в аналоговой или цифровой форме, регистрирующие - для регистрации результата измерения. Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но неподдающейся непосредственному восприятию. К измерительным преобразователям относится делители напряжения, усилители, измерительные трансформаторы и др 3. Виды средств измерений По метрологическому назначению средства измерений делятся на: - эталоны, - образцовые, - рабочие. Рабочие средства измерений применяются для измерений, не связанных с передачей размера единиц. В свою очередь рабочие средства измерений можно разделить на: - технические - контрольные - лабораторные Технические средства измерений предназначены для работы в производственных условиях. Поэтому они должны быть недорогими и надежными в эксплуатации. В показания таких приборов не вводят поправки на погрешность измерения. Контрольные средства измерений - служат для контроля исправности промышленных средств измерений на месте их установки. Лабораторные средства измерений - применяют для точных измерений в лабораторных условиях. Для повышения точности измерений в их показания вводят поправки, учитывающие внешние условия, в которых проводились измерения. Кроме того лабораторные средства измерений служат для поверки контрольных средств измерений. Образцовые средства измерений предназначены для передачи размера единиц от эталонов к рабочим средствам измерения, то есть служат для их поверки. Эталон - средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера средствам измерения, нижестоящим по поверочной схеме.

Аналоговый измерительный прибор - измерительный прибор, показания которого или выходной сигнал являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины

Аналоговые измерительные приборы, как правило, обеспечивают выполнение прямых измерений, отсчет результата измерений производится по шкале. Режим измерений, выполняемых аналоговыми средствами измерений - статический. Большинство аналоговых измерительных приборов - стрелочные с неподвижной шкалой и подвижной стрелкой, перемещение которой (поворот или линейное перемещение) относительно шкалы функционально взаимнооднозначно связано со значением измеряемой величины. Другие разновидности аналоговых измерительных приборов: - с неподвижной стрелкой или иным указателем и подвижной шкалой, - с линейным индикатором в виде совмещенной со шкалой полосы, длина которой функционально взаимно однозначно связана со значением измеряемой величины (например, ртутный термометр).

Одна из возможных классификационных схем аналоговых измерительных приборов показана на рис.1.2.

Электромеханические приборы – это такие приборы, в устройствах преобразования которых нет электронных, транзисторных или ионных узлов.

Электронные приборы – такие приборы, в устройстве преобразования которых есть электронные, транзисторные или ионные узлы.

Показывающие приборы это такие приборы, которые допускают только считывание показаний.

Регистрирующие приборы – такие, в которых предусмотрена регистрация показаний.

В аналоговых приборах прямого преобразования (действия) (рис. 1.3) входной сигнал Х преобразуется одним или несколькими преобразователями П1, П2, П3, … в дном направлении т входа к выходу.

В аналоговых приборах (рис. 1.4) входная величина Х компенсируется величиной ХК, представляющей собой выходную величину Y, преобразованную цепью обратного преобразования (обратные преобразователи β 1 , β 2 , β 3 , …, β n).

Схемы аналоговых приборов уравновешивающего преобразования могут включать в себя узлы, охваченные местной обратной связью β 1 (рис. 1.5), однако определяющим является наличие общей с выхода на вход отрицательной обратной связи β 2 .

К приборам смешанного преобразования (рис. 1.6 а, б) относятся приборы, в структуру которых введена отрицательная обратная связь, охватывающая не все звенья прямого преобразования.

По назначению различают приборы для измерения тока, напряжения, частоты, приборы для измерения параметров электрических цепей, для анализа характеристик сигналов и др.

Приборы предназначенные для измерения нескольких величин называют комбинированными.

Приборы, работающие как на постоянном, так и на переменном токе называют универсальными.

цифрово́й измери́тельный прибо́р

измерительный прибор , в котором результаты измерения непрерывной величины (напряжения, силы тока, электрического сопротивления, давления, температуры и др.) автоматически преобразуются в дискретные сигналы, отображаемые в виде чисел на цифровом индикаторе. В состав цифровых измерительных приборов обязательно входитаналого-цифровой преобразователь , преобразующий аналоговый сигнал , полученный чувствительным элементом (датчиком), в цифровой код. Для цифровых измерительных приборов характерна значительно более высокая точность измерения по сравнению с аналоговыми измерительными приборами, удобство и объективность отсчёта. Точность отсчёта при этом зависит от числа разрядов на цифровом индикаторе. Выпускаются многочисленные цифровые измерительные приборы: часы , термометры, весы, тонометры (измерители артериального кровяного давления) и др.

ЦИП состоит из двух обязательных узлов; аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифрового отсчетного устройства (ОУ). АЦП выдает код в соответствии со значением измеряемой величины. ОУ отражает это значение в цифровой форме. АЦП применяются также в измерительных, информационных управляющих и других системах и выпус­каются промышленностью в качестве самостоятельных средств измерения.

Метрологические и другие технические характеристики ЦИП определяются методом преобразования в код. В ЦИП, предназначенных для измерения электрических величин, применяются метод последовательного счета и метод поразрядного уравновешивания. Соответственно, различают ЦИП последовательного счета и ЦИП поразрядного уравновеши­вания (кодоимпульсные). В зависимости от того, какое зна­чение величины измеряется, ЦИП делятся на приборы для измерения мгновенного значения и приборы для измерения среднего значения за определенный промежуток времени (интегрирующие).

По роду измеряемой величины ЦИП подразделяются на вольтметры, омметры, частотомеры, фазометры, мультиметры (комбинированные), в которых предусматривается возможность измерения нескольких электрических величин и ряда параметров электрических цепей.

По области применения выделяются ЦИП лабораторные, системные и щитовые.

ЦИП устроены сложно, их функциональные части выполняются на основе элементов электронной техники, в основном это интегральные микросхемы. В современных ЦИП функциональные узлы, преобразующие аналоговые сигналы, обычно выполняются на основе микроэлектронных операционных усилителей.

Рассмотрим упрощенно наиболее часто применяемые узлы.

Триггеры состоят из устройства с двумя состояниями устойчивого равновесия, способными скачкообразно переходить из одного состояния в другое с помощью внешнего сиг­нала. После такого перехода новое устойчивое состояние сохраняется до тех пор, пока другой внешний сигнал не из­менит его.

Пересчетные устройства (ПУ) применяются для выполнения различных задач, например, для деления частоты импульсов, для преобразования число-импульсного кода в двоичный и т.д.

Если ПУ снабдить ОУ для отображения номера состояния схемы, то можно вести счет поступающих на вход ПУ импульсов, т.е. в этом случае можно получить счетчик импульсов.

Знаковые индикаторы применяются для получения показаний в цифровой форме в виде специальных газоразряд­ных ламп или сегментных знаковых индикаторов (в качестве светящихся элементов используют жидкие кристаллы, светодиоды, полоски электролюминафора и т.п.),

Ключи - это устройства, выполняющие функции выключателей и переключателей. В основном применяются электронные ключи на диодах, транзисторах, и др. элементах электронных схем.

Логические элементы реализуют логические функции. Входными и выходными величинами этих элементов являются переменные, принимающие только два значения -1 и 0. Рассмотрим основные логические элементы, дающие возможность путем их соединения реализовать любую логическую функцию.

Логический элемент ИЛИ - функция сложения, имеет несколько входов и один выход, который принимает значение 1, если хотя бы одна входная величина равна 1 и принимает значение 0, если все входы равны 0;

Логический элемент НЕ - функция отрицания (если вход имеет значение равное 0, то на выходе получим 1 и наоборот) служит для инвертирования;

Логическая функция И - функция умножения, имеет несколько входов и один выход, который принимает значение 1, если все входы равны 1 и принимает значение 0, если хотя бы один вход равен 0. Элемент И носит название схемы совпадения и может применяться как логический ключ, один из входных сигналов которого служит управляющим.

Логические элементы выполняют как на дискретных устройствах (диодах, транзисторах, резисторах), так и в виде интегральных микросхем.

Дешифраторы - это устройства, для преобразования кодов одного вида в другие.

3 Калибровка и поверка средств измерений

Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений. Определение аналогично поверке, от которой калибровку отличает то, что она распространяется на средства измерений, которые не подлежат государственному метрологическому контролю и надзору, т.е. поверке. Калибровка объединяет функции, выполнявшиеся ранее при метрологической аттестации и ведомственной поверке средств измерений.

Калибровке могут подвергаться средства измерения, не входящие в сферу распространения государственного контроля и надзора (либо применяемые вне сферы ГМКиН), но при этом необходимо проконтролировать их метрологические характерстики, например при выпуске СИ из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже. Калибровку средств измерения выполняют калибровочные лаборатории или в соответствии с принятой в России терминологией «метрологические службы юридических лиц» с использованием эталонов, соподчиненных с государственными эталонами единиц величин. Средства калибровки (эталоны) подлежат обязательной поверке и при проведении калибровочных работ должны иметь действующие свидетельства о поверке.

Результаты калибровки позволяют определять:

действительные значения измеряемой величины; поправки к показаниям средств измерений;

погрешность средств измерений.

Основное принципиальное отличие калибровки от поверки , заключается в том, что калибровка не относится к процедуре подтверждения соответствия. Подтверждением соответствия является только поверка , при калибровке же, определяются действительные значения метрологических характеристик и она скорее является исследовательской работой. Как правило, ввиду отсутствия специальных методик, калибровка проводится по методикам поверки на калибруемые либо аналогичные им средства измерений. Однако калибровка может отличаться от поверки как в сторону упрощения, так и в сторону усложнения процедуры. При калибровке вполне правомерна постановка задачи определения характеристик погрешности средства измерений только в одной точке диапазона измерений и в условиях, отличающихся от нормальных.

Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком , наносимым на средства измерений или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах.

В отличие от поверки, калибровка СИ является добровольной процедурой и может выполняться любой метрологической службой. Аккредитация на право калибровки так же является добровольной (не обязательной) процедурой и нужна в большей степени для признания результатов калибровки сторонними учреждениями и для поднятия имиджа предприятия.

3 3Поверка средств измерения

совокупность операций, выполняемых органами метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) в целях определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям.

Эксплуатация средств измерения, не прошедших своевременную поверку, может приводить к получению ложной информации о ходе технологического процесса. В этом случае отличие полученных измерений от действительных значений не предсказуемо. Возможные результаты такой ситуации: нарушение работы систем безопасности, выход бракованной продукции, аварии технологического оборудования. Устранение последствий связано со значительными временными и экономическими потерями.

Проверка средств измерений возложена на аккредитованные в этой области лица. На лица, использующие средства измерения, возложена обязанность своевременного предоставления средств на поверку.

1.4.1 Виды средств измерений

По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие.

Образцовые предназначены для поверки по ним других средств измерений как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.

Рабочие средства измерений предназначены для измерения размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека.

Сущность разделения средств измерений на образцовые и рабочие состоит не в конструкции и не в точности, а в их назначении.

К средствам измерения относятся:

Меры, предназначенные дли воспроизведения физической величины заданно го размера. Различают однозначные и многозначные меры, а также наборы мер (гири, кварцевые генераторы и т. п.). Меры, воспроизводящие физические величины одного размера, называются однозначными . Многозначные меры могут воспроизводить ряд размеров физической величины, часто даже непрерывно заполняющих некоторый промежуток между определенными границами. Наиболее распространенными многозначными мерами являются миллиметровая линейка, вариометр и конденсатор переменной емкости.

В наборах и магазинах отдельные меры могут объединяться в различных сочетаниях для воспроизведения некоторых промежуточных или суммарных, но обязательно дискретных размеров величин. В магазинах объединены в одно механическое целое, снабженное специальными переключателями, которые связаны с отсчетными устройствами. В противоположность этому набор состоит обычно из нескольких мер, которые могут выполнять свои функции как в отдельности, так и в различных сочетаниях друг с другом (набор концевых мер длины, набор гирь, набор мер добротности и индуктивности и т. д.).

Сравнение с мерой выполняют с помощью специальных технических средств — компараторов (равноплечие весы, измерительный мост и т. п.).

К однозначным мерам относятся также образцы и образцовые вещества. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов представляют собой специально оформленные тела или пробы вещества определенного и строго регламентированного содержания, одно из свойств которых при определенных условиях является величиной с известным значением. К ним относятся образцы твердости, шероховатости, белой поверхности, а также стандартные образцы, используемые при поверке приборов для определения механических свойств материалов. Образцовые вещества играют большую роль в создании реперных точек при осуществлении шкал. Например, чистый цинк служит для воспроизведения температуры 419,58°С, золото — 1064,43°С.

В зависимости от погрешности аттестации меры подразделяются на разряды (меры 1-го, 2-го и т. д. разрядов), а погрешность мер является основой их деления на классы. Меры, которым присвоен тот или иной разряд, применяются для поверки измерительных средств и называются образцовыми.

Измерительные преобразователи — это средства измерений, перерабатывающие измерительную информацию в форму, удобную для дальнейшего преобразования, передачи, хранения и обработки, но, как правило, не доступную для непосредственного восприятия наблюдателем (термопары, измерительные усилители и др.).

Преобразуемая величина называется входной , а результат преобразования — выходной величиной. Соотношение между ними задается функцией преобразования (статической характеристикой). Если в результате преобразования физическая природа величины не изменяется, а функция преобразования является линейной, то преобразователь называется масштабным , или усилителем (усилители напряжения, измерительные микроскопы, электронные усилители). Слово «усилитель» обычно употребляется с определением, которое приписывается ему в зависимости от рода преобразуемой величины (усилитель напряжения, гидравлический усилитель) пли от вида единичных преобразований, происходящих и нем (ламповый усилитель, струйный усилитель).

В тех случаях, когда в преобразователе входная величина превращается в другую по физической природе величину,.он получает название по видам этих величин (электромеханический, пневмоемкостный и так далее).

По месту, занимаемому в приборе, преобразователи (рис. 3.1) подразделяются на: первичные , к которым подводится непосредственно измеряемая физическая величина; передающие , на выходе которых образуются величины, удобные для их регистрации и передачи на расстояние; промежуточные , занимающие в измерительной цепи место после первичных.

Рис. 3.1. Преобразование измерительной информации: 1 — чувствительный элемент;
2 — первичный преобразователь; 3 — промежуточные преобразователи;
4 — передающий преобразователь

Измерительные приборы относятся к средствам измерений, предназначенным для получения измерительной информации о величине, подлежащей измерению, в форме, удобной для восприятия наблюдателем.

Наибольшее распространение получили приборы прямого действия , при использовании которых измеряемая величина подвергается ряду последовательных преобразований в одном направлении, то есть без возвращения к исходной величине. К приборам прямого действия относится большинство манометров, термометров, амперметров, вольтметров и т. д.

Значительно большими точностными возможностями обладают приборы сравнения , предназначенные для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Сравнение осуществляется с помощью компенсационных или мостовых цепей. Компенсационные цепи применяются для сравнения активных величии, то есть несущих в себе некоторый запас энергии (сил, давлений и моментов сил, электрических напряжений и токов, яркости источников излучения и т. д.). Сравнение проводится путем встречного включения этих величин в единый контур и наблюдения их разностного эффекта. По этому принципу работают такие приборы, как равноплечие и пе-равноплечие весы (сравнение на рычаге силовых эффектов действия масс), грузопоршневые и грузонружинные манометрические в вакуумметрические приборы (сравнение на поршне силовых эффектов измеряемого давления и мер массы) и др.

Для сравнения пассивных величии (электрические, гидравлические, пневма-тические и другие сопротивления) применяются мостовые цепи типа электрических уравновешенных или неуравновешенных мостов.

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

Наибольшее распространение получили аналоговые приборы, отсчётные устройства которых состоят из двух элементов — шкалы и указателя, причем один из них связан с подвижной системой прибора, а другой — с корпусом. В цифровых приборах отсчет осуществляется с помощью механических, электронных или друшх цифровым отсчётных устройств.

По способу записи измеряемой величины регистрирующие приборы делятся на самопишущие и печатающие . В самопишущих приборах (например, барограф или шлейфовый осциллограф) запись показаний представляет собой график или диаграмму. В печатающих приборах информация о значении измеряемой величины выдается в числовой форме на бумажной ленте.

Автоматические приборы сравнения выпускаются чаще всего в виде комбинированных приборов, в которых шкальный или цифровой отсчет сочетается с записью на диаграмме или с печатанием результатов измерений.

1. Вспомогательные средства измерений. К этой группе относятся средства измерений величин, влияющих на метрологические свойства другого средства измерений при его применении или поверке. Показания вспомогательных средств измерений используются для вычисления поправок к результатам измерений (например, термометров для измерения температуры окружающей среды при работе с грузопоршневыми манометрами) или для контроля за поддержанием значений влияющих величин в заданных пределах (например, психрометров для измерения влажности при точных интерференционных измерениях длин).
2. Измерительные установки. Для измерения какой-либо величины или одновременно нескольких величин иногда бывает недостаточно одного измерительного прибора. В этих случаях создают целые комплексы расположенных в одном месте и функционально объединенных друг с другом средств измерений (мер, преобразователей, измерительных приборов и вспомогательных средств), предназначенных для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем.
3. Измерительные системы — это средства и устройства, территориально разобщенные и соединенные каналами связи. Информация может быть представлена в форме, удобной как для непосредственного восприятия, так и для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированных системах управления.

Технические устройства, предназначенные для обнаружения (индикации) физических свойств, называются индикаторами (стрелка компаса, лакмусовая бумага). С помощью индикаторов устанавливается только наличие измеряемой физической величины интересующего нас свойства материи. В качестве примера индикатора можно привести указатель количества бензина в бензобаке автомобиля.

1. Учебная программа для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей Согласована с Учебно-методическим управл

   Программа

   С.В. Ляльков, доцент кафедры метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»,

2. Грамм для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 метрологическое обеспечение информационных систем и сетей специальные дисциплины в 3-х частях часть 1 Минск 2006

   Документ

   В сборник включены типовые программы по специальным дисциплинам: «Введение в специальность», «Метрологическое обеспечение», «Преобразование и преобразователи измерительной информации», «Измерительные сигналы и функциональные устройства

3. Рабочая программа По дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» По специальности 220501. 65

   Рабочая программа

   Выработка практических навыков в применении методов и средств измерения, испытания и контроля для реализации системы управления качеством производства печатной продукции.

4. Конспект лекций 2010 г. Содержание 1 Средства измерений технологических параметров 4 1Средства измерения давления 12

   Конспект

   Все средства измерений определяются как технологические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Под характеристиками будем понимать такие свойства средств измерений, которые позволяют

5. Содержание общие вопросы метрологического обеспечения измерительных систем 9 Брюханов В. А. 9

   Доклад

   Метрологическое обеспечение измерительных систем. / Сборник докладов международной научно-технической конференции. Под ред. А.А. Данилова. – Пенза, 2005.

Средство измерений

Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины , размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» средство измерений определено как техническое средство, предназначенное для измерений. Формальное решение об отнесении технического средства к средствам измерений принимает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии .

Классификация средств измерений

По техническому назначению:

• мера физической величины - cредство 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;
• измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;
• 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;
• измерительная установка (измерительная машина) - совокупность функционально объединенных мер , измерительных приборов , и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и 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 и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;
• измерительно-вычислительный комплекс - функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

• автоматические;
• автоматизированные;
• ручные.

• рабочие средства измерений.

По значимости измеряемой физической величины:

• основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;
• вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.

По измерительным физико- химическим параметрам:

• для измерения температуры;
• давления;
• расхода и количества;
• концентрации раствора;
• для измерения уровня и др.

Метрологические характеристики средств измерений

На средство измерений утверждённого типа оформляется свидетельство (ранее - сертификат) об утверждении типа средств измерений.

Поверке подлежат только средства измерений, внесенные в государственный реестр средств измерений, допущенных к использованию в Российской Федерации. После процедуры поверки оформляется свидетельство о поверке. Остальные технические устройства подлежат калибровке. После процедуры калибровки оформляется сертификат калибровки.