Средства измерений

Средство измерения (measuring instrument) – это техническое средство, предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер, которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Все средства измерения можно классифицировать по двум основным признакам (рис. 8):

- по конструктивному исполнению;

- по метрологическому назначению.

По конструктивному исполнению, а также форме представления измерительной информации средства измерений подразделяются следующим образом:

- мера физической величины,

- измерительные преобразователи;

- измерительные приборы,

- измерительные установки,

- измерительные системы,

¨ мера физической величины (material measure) – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Различают меры однозначные (гиря, калибр, конденсатор постоянной емкости); многозначные (масштабная линейка) и наборы мер (наборы гирь, наборы калибров, наборы концевых мер). К однозначным мерам можно отнести стандартные образцы. Стандартный образец – это образец вещества (материала) с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной и более величин, характеризующих свойство или состав этого вещества. Различают стандартные образцы свойства и состава. Пример стандартного образца свойства – диэлектрическая проницаемость, пример стандартного образца состава – состав углеродистой стали;

¨ измерительный преобразователь (measuring transducer) – техническое средство с нормативными метрологическими характеристикам, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

По характеру преобразования различают аналоговые, цифроаналоговые, аналого-цифровые преобразователи. К измерительным преобразователям относятся термопары, тензодатчики, измерительные трансформаторы тока и напряжения и др.;

¨ измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины и ее индикации в форме, наиболее доступной для восприятия (шкала, диаграмма с указателем, дисплей мини-ЭВМ). Структурная схема измерительного прибора приведена на рис. 9.

Рис. 9. Структурная схема измерительного прибора

По степени индикации измеряемой величины измерительные приборы подразделяются на показывающие и регистрирующие. Показывающий прибор допускает только отсчитывание измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр). В регистрирующем приборе предусмотрена регистрация показаний – в форме диаграммы, путем печатания показаний (профилограф, разрывная машина);

¨ измерительная установка (measuring innstallation) – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, предназначенная для измерения одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. Примером является установка для испытания магнитных материалов. Некоторые большие измерительные установки называют измерительными машинами. Испытательную установку, предназначенную для каких-либо испытаний, иногда называют испытательным стендом;

¨ измерительная система (measuring system) – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерения одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях. Примером может служить радионавигационная система для определения местоположения судов, состоящая из ряда измерительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительном расстоянии друг от друга, или измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках и соединенная может быть сотням измерительных каналов.

Другим признакам деления средств измерений является метрологическое назначение. По метрологическому назначению все средства измерений подразделяются на два вида: рабочие средства измерений и эталоны (см. рис. 8).

¨ рабочее средство измерения (ordinary measuring instrument) – средство измерения, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. Рабочие средства измеренийпредназначены для проведения технических измерений. По условия применения они могут быть:

- лабораторными, используемыми для научных исследований, проектирования технических устройств, медицинских измерений;

- производственными, используемыми для контроля характеристик технологических процессов, контроля качества готовой продукции, контроля отпуска товаров;

- полевыми,используемыми при эксплуатации таких технических устройств, как самолеты, автомобили, речные и морские суда и др.;

¨ эталон (measurement standard) – это средство измерения (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы физической величины и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Эталоныявляются высокоточными средствами измерений, апоэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы физической величины. Размер единицы передается «сверху вниз», от более точных средств измерения к менее точным: первичный эталон – вторичный эталон – рабочий

эталон 0-го порядка – рабочий эталон 1-го порядка … – рабочее

Эталоны 1-го разряда

Эталоны 2-го разряда

Эталоны 3-го разряда

сред

Первичный эталон величины

ство измерения (рис. 10).

Рабочие средства измерений

Рис. 10. Пирамида эталонов

Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяется природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками– неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Первичный эталон (primary standard) – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. Первичный эталон может быть национальным и международным.

Международный эталон (international standart) – эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

Национальный (государственный первичный) эталон (national standart) – служит в качестве исходного для страны.

Вторичный эталон (secondary standard) – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.

Рабочий эталон (working standard) – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерения.