2014-01-31
2369
Средство измерений (СИ) — это средство, предназначенное для измерений, вырабатывающее сигнал (показание), несущий информацию о значении измеряемой величины, или воспроизводящее величину заданного (известного) размера. СИ представляет собой конструктивно законченные изделия (мера, измерительный прибор, измерительная установка) предназначенные для измерений и осуществляющие одну из двух основных функций:
воспроизведение физической величины заданного размера или преобразование измерительного сигнала одного вида (размера) в другой, например, в форму, позволяющую наблюдателю воспринимать значение измеряемой величины. Система воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем без исключения СИ в стране составляет техническую базу обеспечения единства измерений.
Полиграфия. В настоящее время вопросам качества полиграфической продукции уделяется большое внимание в профессиональных печатных изданиях, как в России, так и за рубежом. Использование различных технологий и большого числа различных моделей оборудования повышает требования к процессу репродуцирования. Результат должен в наибольшей степени соответствовать оригиналу, при этом не важно, использовался ли вещественный оригинал или созданное цифровым способом изображение. Для достижения такого соответствия необходимо осуществлять контроль на ключевых стадиях этого процесса, и предназначенными для этого средствами.
|
|
|
Контроль качества изображения, получаемого на фотоформе, осуществляется с помощью денситометров проходящего света, принцип работы которых достаточно прост, подобными устройствами оснащаются, например, фотолаборатории, работающие с цветными фотопленками. В последнее время денситометры на пропускание используются в основном для контроля или калибровки фотонаборных автоматов (ФНА). Процедура калибровки отработана уже давно, и все без исключения фирмы-производители фотонаборных автоматов и программного обеспечения к ним включают в свои изделия специальные полутоновые тестовые шкалы. Чем сложнее конструкция ФНА, тем большее количество тестов в ней заложено. Используя эти тестовые шкалы и денситометрическое оборудование, пользователь может контролировать и регулировать, например, мощность источника излучения при использовании различных фотоматериалов или подстраивать оптическую систему для работы с различными значениями разрешающей способности.
В некоторых случаях в условиях печатного производства необходимо контролировать оптическую плотность краски непосредственно на самом оттиске. Это можно сделать, используя другой тип денситометров, — денситометров на отражение.
|
|
|
Применение подобных денситометров предусматривает возможность контроля не только печатного оттиска, но и непосредственно печатной формы. Денситометры на отражение могут производить измерения большего количества величин, нежели денситометры, работающие с прозрачными материалами, а именно: оптическую плотность краски; растискивание; размер растровых точек на оттиске и печатной форме; относительный контраст печати; треппинг (переход краски); ошибку цветового тона; баланс «по серому».
Для практического измерения единицы величины применяются технические средства, которые имеют нормированные погрешности и называются средствами измерений. К средствам измерений относятся: меры, измерительные приборы, измерительные установки и системы.
Мера - это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера: гири, концевые меры длины. На практике используют однозначные и многозначные меры. Однозначные меры воспроизводят величины только одного размера (гиря). Многозначные меры воспроизводят несколько размеров физической величины (например миллиметровая линейка дает возможность выразить длину предмета в сантиметрах и в миллиметрах.
При пользовании мерами следует учитывать номинальное и действительное значение мер, а также погрешность меры и ее разряд. Номинальным называют значение меры, указанное на ней. Действительное значение меры должно быть указано в специальном свидетельстве как результат высокоточного измерения с использованием официального эталона. Разность между номинальным и действительным значениями называют погрешностью меры.
Измерительные приборы — это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем. Различают измерительные приборы прямого действия — отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины (амперметры, вольтметры, термометры) и приборы сравнения — для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны (измерение яркости источников излучения, давления сжатого воздуха).
Измерительные приборы предназначены для получения измерительной информации от измеряемой физической величины, ее преобразования и выдачи в форме, поддающейся непосредственному восприятию оператором. По виду выходного сигнала приборы принято делить на аналоговые, у которых выходной сигнал является непрерывной функцией измеряемой величины, и "цифровые" (числовые), имеющие дискретный выходной сигнал, обычно выдаваемый в числовой форме. Различают приборы показывающие и регистрирующие (самопишущие и печатающие). Измерительные приборы состоят из цепочки преобразователей (первичного и промежуточных) и устройства отображения измерительной информации (шкала-указатель, цифровое табло, самопишущее, цифропечатающее или другое регистрирующее устройство).
Индикаторы – особый вид средств измерений в виде технического устройства или вещества, предназначенного для установления наличия (отсутствия) какой-либо физической величины или определения ее порогового значения (индикатор фазового провода электропроводки, индикатор контакта измерительного наконечника прибора для линейных измерений с поверхностью детали, лакмусовая бумага). В некоторых случаях в качестве индикаторов могут использоваться измерительные приборы (часы-будильник, омметр при проверке обрыва в электрической цепи).
Средства измерений принято различать по принципам действия, то есть по физическим принципам, используемым для преобразования измеряемой величины или сигнала измерительной информации. Например, измерительный микроскоп относится к оптико-механическим приборам, индуктивный или резистивный преобразователь – к электрическим средствам измерений и т.д. Сложные приборы с длинной измерительной цепью обычно характеризуют одним (или двумя) наиболее важными принципами преобразования (лазерный интерферометр, фотоэлектрический угломер).
|
|
|
Измерительная цепь средства измерений – совокупность преобразовательных элементов, осуществляющих все преобразования измерительной информации в данном устройстве. Измерительная цепь средства измерений начинается с чувствительного элемента, который представляет собой часть первого в измерительной цепи преобразовательного элемента (первичного измерительного преобразователя), непосредственно воспринимающую сигнал измерительной информации от измеряемого объекта, т.е. находящуюся под непосредственным воздействием измеряемой физической величины (резервуар жидкостного термометра, крюк динамометра, губки штангенциркуля).
Измерительный прибор обязательно имеет устройство отображения (выдачи) измерительной информации. У приборов с визуальными устройствами это чаще всего отсчетные устройства типа шкала-указатель или цифровое табло. В приборах и индикаторах применяют и другие устройства визуальной индикации (нуль-указатели, табло светофорного типа), а также акустические устройства (звонок, зуммер таймера) и тактильные устройства (вибратор наручного будильника для слабо слышащих). В качестве устройств выдачи информации могут использоваться также любые регистрирующие самопишущие или печатающие устройства.
Шкала средства измерений – часть отсчетного устройства, представляющая собой совокупность отметок и поставленных у некоторых из них чисел отсчета или других символов, соответствующих ряду последовательных значений величины. Отметки могут быть в виде штриха, точки, другой геометрической фигуры. Промежуток между двумя соседними отметками шкалы называется делением шкалы. Длина деления шкалы – расстояние между осями или центрами двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы. Шкалы могут быть равномерными (с делениями постоянной длины и с постоянной ценой деления), либо неравномерными (с делениями непостоянной длины, а в некоторых случаях и с переменной ценой деления). Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.
|
|
|
Измерительные установки и системы — это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин объекта измерений. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса измерения, обработку и отображение результатов измерений для восприятия их пользователем. Такие установки (системы) используют для контроля производственных процессов в управлении качеством.
ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ. Под методом измерений понимают специальный прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств (ГОСТ 16263 -70). Стандарт определяет методы измерений (метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой). Кроме того, можно предложить укрупненное деление измерений по различным основаниям классификации: виды измерений.
К видам измерений (если не разделять их по видам измеряемых физических величин на линейные, оптические, электрические и др.) можно отнести измерения:
· прямые и косвенные,
· совокупные и совместные,
· абсолютные и относительные,
· однократные и многократные,
· технические и метрологические,
· равноточные и неравноточные,
· равнорассеянные и неравнорассеянные,
· статические и динамические.
По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения классифицируются на два основных вида: прямые и косвенные. Прямые и косвенные измерения различают в зависимости от способа получения результата измерений. Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на весах, температуры — термометром, длины — с помощью линейных мер). При прямых измерениях искомое значение величины определяют непосредственно по устройству отображения измерительной информации применяемого средства измерений. Формально без учета погрешности измерения они могут быть описаны выражением
Q = X,
где Q – измеряемая величина,
X – результат измерения.
Прямые измерения величин можно производить следующими методами:
I. метод непосредственной оценки — значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора; измерение массы — циферблатными весами, силы электрического тока — амперметром.
II. метод сравнения с мерой - измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение массы рычажными весами с уравновешиванием гирями.
III. нулевой метод — метод сравнения с мерой, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля, например, измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
IV. дифференциальный метод — основан на измерении разности между искомой величиной и величиной, значение которой известно с высокой точностью
Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Косвенными называются измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, которые подвергаются прямым измерениям (например, определение электрического сопротивления по результатам измерения падения напряжения и силы тока; измерение температуры по яркости нагретого тела).
Формальная запись такого измерения
Q = F (X, Y, Z,…),
где X, Y, Z,… – результаты прямых измерений.
Примерами косвенных измерений можно считать нахождение значения угла треугольника по измеренным длинам сторон, определение площади треугольника или другой геометрической фигуры и т.п. Измерение некоторого множества физических величин классифицируется в соответствии с однородностью (или неоднородностью) измеряемых величин.
Иногда прямыми измерениями одной из величин не удается установить интересующие нас данные о предмете. В этом случае можно говорить об измерениях, которые по метрологическому признаку можно выделить в группы совокупных и совместных.
Совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.
Совместные измерения — это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.
Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.
При совокупных измерениях осуществляется измерение нескольких одноименных величин.
Совместные измерения подразумевают измерение нескольких неодноименных величин, например, для нахождения зависимости между ними.
При измерениях для отображения результатов могут быть использованы разные оценочные шкалы, в том числе градуированные либо в единицах измеряемой физической величины, либо в различных относительных единицах, включая и безразмерные. В соответствии с этим принято различать абсолютные и относительные измерения.
По числу повторных измерений одной и той же величины различают однократные и многократные измерения, причем многократные неявно подразумевают последующую математическую обработку результатов.
В зависимости от точности измерения делят на технические и метрологические, а также на равноточные и неравноточные, равнорассеянные и неравнорассеянные.
Технические измерения выполняют с заранее установленной точностью, иными словами, погрешность технических измерений не должна превышать заранее заданного значения.
Метрологические измерения выполняют с максимально достижимой точностью, добиваясь минимальной погрешности измерения.
Оценка равноточности и неравноточности, равнорассеянности и неравнорассеянности результатов нескольких серий измерений зависит от выбранной предельной меры различия погрешностей или их случайных составляющих, конкретное значение которой определяют в зависимости от задачи измерения.
Статические и динамические измерения правильнее характеризовать в зависимости от соизмеримости режима восприятия входного сигнала измерительной информации и его преобразования. При измерении в статическом (квазистатическом) режиме скорость изменения входного сигнала несоизмеримо ниже скорости его преобразования в измерительной цепи и все изменения фиксируются без дополнительных динамических искажений. При измерении в динамическом режиме появляются дополнительные (динамические) погрешности, связанные со слишком быстрым изменением самой измеряемой физической величины или входного сигнала измерительной информации от постоянной измеряемой величины.
Различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. При использовании метода непосредственной оценки значение измеряемой физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия. Прибор осуществляет преобразование входного сигнала измерительной информации, соответствующего всей измеряемой величине, после чего и происходит оценка ее значения.
Метод сравнения с мерой характеризуется тем, что прибор (компаратор) сравнивает измеряемую величину с аналогичной известной величиной, воспроизводимой мерой. Овеществленную меру, воспроизводящую с выбранной точностью физическую величину определенного (близкого к измеряемой) размера используют в явном виде. Примерами используемых мер являются гири, концевые меры длины или угла и т.д.
Метод сравнения с мерой реализуется в нескольких разновидностях:
- дифференциальный и нулевой методы,
- метод совпадений,
