Средства измерений

Средство измерений (СИ) – это техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, позволяющее сопоставить измеряемую величину с его единицей.

Средства измерения позволяют обнаружить физическую величину и сопоставить ее размер с уже известным. Если физическая величина известного размера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения (измерение плоского угла транспортиром, массы – с помощью весов с гирями). Если же физической величины известного размера в наличии нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с зафиксированной ранее реакцией той же величины, но известного размера (измерение силы тока амперметром).

Для облегчения сравнения еще на стадии изготовления прибора отклик на известное воздействие фиксируют на шкале отсчетного устройства, после чего на шкалу наносятся деления в кратном и дольном отношении – производится градуировка шкалы.

Классификация средств измерений

Средства измерения можно классифицировать по двум признакам: по конструктивному исполнению и по метрологическому назначению.

1) По конструктивному исполнению системы измерения подразделяются на:

− меры;

− измерительные преобразователи;

− измерительные приборы;

− измерительные установки и системы;

− измерительные принадлежности.

Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного размера (напр. гири, концевые меры длины).

Различают однозначные (гири) и многозначные (линейки) меры. Наборы и магазины представляют собой объединение мер.

Измерительный преобразователь (ИП) – это средство измерений, которое служит для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки или хранения, а также передачи в показывающее устройство.

(По характеру преобразования различают аналоговые (АП), цифроаналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи. По месту в измерительной цепи различают первичные (ИП, на которые непосредственно воздействует измеряемая величина) и промежуточные ИП. Конструктивно обособленный ИП, от которого поступают сигналы измерительной информации, является датчиком, датчик может быть вынесен на значительное расстояние от системы измерения, принимающей его сигналы)

Измерительный прибор – это средство измерения, которое позволяет получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем.

По степени индикации значений измеряемой физической величины различают показывающие и регистрирующие измерительные приборы. Показывающие прибор допускает только отсчитывание показаний измеряемой величины, а в регистрирующем приборе предусмотрена регистрация показаний в виде диаграммы или путем печатания показаний.

Измерительные установки и системы – это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами.

Измерительные принадлежности – это вспомогательные средства измерений величин. Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности.

2) По метрологическому назначению системы измерения подразделяются на:

− рабочие системы измерения;

− эталоны.

Рабочие СИ (РСИ) – предназначены для проведения технических измерений. По условиям применения они могут быть:

− лабораторными, используемыми при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях;

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

− полевыми, используемыми непосредственно при эксплуатации таких устройств как самолеты, автомобили.

К каждому виду РСИ предъявляются соответствующие требования:

к лабораторным – повышенная точность и чувствительность;

к производственным – повышенная стойкость к ударно-вибрационным нагрузкам, высоким и низким температурам;

к полевым – повышенная стойкость в условиях резкого перепада температур, высокой влажности.

Эталон – это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений. От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них рабочим средствам измерений.

Эталоны делятся на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первый эталон может быть национальным и международным.

Вторичный эталон – (эталон-копия) могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами.

Рабочие эталоны – воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера рабочим средствам измерений.

Для обеспечения правильной передачи размера еди­ниц ФВ во всех звеньях метрологической цепи принят определенный порядок, который устанавливается в виде поверочных схем.

Поверка – это установление органом ГМС пригодности СИ к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждение их соответствия установленным обязательным требованиям.

Поверочная схема – нормативный до­кумент, устанавливающий соподчинение средств изме­рения, участвующих в передаче размера единицы от эта­лона к рабочим СИ с указанием методов и погрешности.

Поверочные схемы делятся на государственные и локальные.

Государственная поверочная схема распространя­ется на все средства измерения данной ФВ, имеющиеся в стране. Она разрабатывается в виде государственного стандарта.

Локальная поверочная схема распространяется на средства измерения данной ФВ, применяемые в ре­гионе, отрасли, ведомстве или на отдельном предпри­ятии. Они не должны противоречить государственным схемам для СИ одних и тех же величин. Они могут быть составлены при отсутствии государственной поверочной схемы. В них допускается указывать конкретные типы (экземпляры) средств измерений.

Результатом поверки является:

– подтверждение пригодности СИ к применению. В этом случае на него и техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и выдается «Свидетельство о поверке». Поверительное клеймо – знак установленной формы, наносимый на СИ, признанные в результате их поверки годными к применению.

– признание СИ непригодным к использованию. В этом случае оттиск поверительного клейма и «Свидетельство и поверке» аннулируются и выписывается «Свидетельство о непригодности».

В тех сферах деятельности, где государственный метрологический надзор и контроль не являются обязательными, для обеспечения метрологической исправности СИ применяется калибровка.

Калибровка – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.