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Introducción

Instrumentos de medición: medios técnicos destinados a la medición (definición según 102-ФЗ del 26 de junio de 2008); Medios técnicos destinados a las mediciones, que tienen características metrológicas normalizadas, que reproducen y (o) almacenan una unidad de cantidad física, cuyo tamaño se supone que no ha cambiado (dentro del error especificado) durante un intervalo de tiempo conocido (definición de acuerdo con RMG 29- 99).

error de medición física metrológica

1. Clasificación de instrumentos de medida

Por finalidad técnica:

· medida fisica - un instrumento de medida diseñado para reproducir y (o) almacenar una cantidad física de una o más dimensiones especificadas, cuyos valores se expresan en unidades establecidas y se conocen con la precisión requerida;

· dispositivo de medición - un instrumento de medida diseñado para obtener los valores de la magnitud física medida en el rango especificado;

· transductor de medida - medios técnicos con características metrológicas normativas, que sirven para convertir el valor medido en otro valor o una señal de medición conveniente para su procesamiento, almacenamiento, transformaciones posteriores, indicación o transmisión;

· dispositivo de medición (máquina de medición) - un conjunto de medidas, instrumentos de medida, transductores de medida y otros dispositivos funcionalmente combinados diseñados para medir una o más magnitudes físicas y ubicados en un solo lugar;

· sistema de medición - un conjunto de medidas, instrumentos de medida, transductores de medida, ordenadores y otros medios técnicos funcionalmente combinados ubicados en diferentes puntos del objeto controlado, etc. con el propósito de medir una o más magnitudes físicas inherentes a este objeto, y generar señales de medición para diferentes propósitos;

· complejo de medición e informática - un conjunto funcionalmente combinado de instrumentos de medida, ordenadores y dispositivos auxiliares, diseñado para realizar una tarea de medida específica como parte de un sistema de medida.

Por el grado de automatización:

· Automático;

· Automatizado;

· Manual.

Para la estandarización de instrumentos de medición:

· Estandarizado;

· No estandarizado.

Por posición en el diagrama de verificación:

· Estándares;

· Instrumentos de medida de trabajo.

Según el significado de la magnitud física medida:

· Los principales instrumentos de medición de la magnitud física, cuyo valor debe obtenerse de acuerdo con la tarea de medición;

· Instrumentos auxiliares de medida de la magnitud física, cuya influencia sobre el instrumento de medida principal o el objeto de medida debe tenerse en cuenta para obtener los resultados de medida con la precisión requerida.

2. Ha metrológicocaracterísticas de los instrumentos de medición

Características metrológicas De acuerdo con GOST 8.009-84, se denominan características técnicas que describen estas propiedades y afectan los resultados y errores de medición, destinadas a evaluar el nivel técnico y la calidad de un instrumento de medición, determinar los resultados de medición y estimar las características del componente instrumental. del error de medición.

Las características que establecen los documentos reglamentarios y técnicos se denominan estandarizadas y las determinadas experimentalmente se denominan válidas.

A continuación se muestra la nomenclatura de las características metrológicas:

Características para determinar los resultados de la medición (sin correcciones):

Función de conversión de un transductor de medición así como un dispositivo de medición con una escala sin nombre;

El valor de una medida inequívoca;

La división de escala de un dispositivo de medición o medida de varios valores;

Tipo de código de salida para instrumentos de medición digitales;

· Características de los errores de los instrumentos de medida;

· Características de la sensibilidad de los instrumentos de medida a las magnitudes influyentes;

· Errores dinámicos de los instrumentos de medida (respuesta transitoria, AFC, AFC, etc.).

3 . Propiedades metrológicas de los instrumentos de medición.

Propiedades metrológicas del SI son propiedades que afectan el resultado de la medición y su error. Los indicadores de propiedades metrológicas son sus características cuantitativas y se denominan características metrológicas. Las características metrológicas establecidas por ND se denominan características metrológicas estandarizadas. Todas las propiedades metrológicas de los instrumentos de medición se pueden dividir en dos grupos:

· Propiedades que determinan el campo de aplicación del SI;

· Propiedades que determinan la exactitud (corrección y precisión) de los resultados de la medición.

Las principales características metrológicas que determinan el campo de aplicación del SI son el rango de medida y el umbral de sensibilidad. Rango de medición- el rango de valores de la cantidad, dentro del cual se normalizan los límites de error permisibles. Los valores de la cantidad que limitan el rango de medición desde abajo o desde arriba (izquierda y derecha) se denominan, respectivamente, límite de medición inferior o superior. Umbral de sensibilidad- el cambio más pequeño en el valor medido que causa un cambio notable en la señal de salida. Por ejemplo, si el umbral de sensibilidad de la balanza es de 10 mg, esto significa que se logra un movimiento notable de la flecha de la balanza con un cambio de masa tan pequeño como 10 mg. Las propiedades metrológicas del segundo grupo incluyen dos propiedades principales de precisión: corrección y precisión de los resultados. La precisión de las mediciones del SI está determinada por su error. Error del instrumento de medición es la diferencia entre las lecturas del SI y el valor verdadero (real) del valor medido. Dado que se desconoce el valor real de una cantidad física, en la práctica se utiliza su valor real. Para el SI de trabajo, las lecturas del estándar de trabajo de la categoría más baja (digamos, la 4ta) se toman como el valor real, para el estándar de la 4ta categoría, a su vez, el valor de la cantidad obtenida usando el estándar de trabajo de la tercera categoría. Así, el valor de SI, que es superior en relación al SI subordinado sujeto a verificación, se toma como base de comparación.

Los errores SI pueden clasificarse según una serie de características, en particular:

· A modo de expresión: absoluto, relativo;

· Por la naturaleza de la manifestación: sistemática, aleatoria;

· En relación a las condiciones de uso - básico, adicional.

Las más extendidas son las propiedades metrológicas asociadas a errores absolutos y relativos. Error sistematico- el componente del error del resultado de la medición, que permanece constante (o cambia regularmente) con mediciones repetidas del mismo valor. Un ejemplo de esto puede ser un error de calibración, en particular, un error en las lecturas de un dispositivo con un cuadrante y una flecha, si el eje de este último se desplaza una cierta cantidad con respecto al centro de la escala. Si se conoce este error, se excluye de los resultados de varias formas, en particular, mediante la introducción de correcciones. En el análisis químico, se manifiesta un error sistemático en los casos en que el método de medición no permite aislar completamente un elemento o cuando la presencia de un elemento interfiere con la determinación de otro. La magnitud del error sistemático determina una propiedad metrológica como la exactitud de las mediciones del SI.

Error al azar- el componente del error del resultado de la medición, cambiando aleatoriamente (en signo y valor) en una serie de mediciones repetidas del mismo tamaño de la cantidad con el mismo cuidado. No hay regularidad en la aparición de este tipo de error. Son inevitables e irreparables, siempre presentes en los resultados de la medición. Con mediciones repetidas y suficientemente precisas, generan resultados dispersos.

Características de dispersión son el error medio aritmético, el error cuadrático medio, el rango de resultados de medición. Dado que la dispersión es de naturaleza probabilística, al indicar los valores del error aleatorio, se establece la probabilidad.

Evaluación del error de medición SI utilizado para determinar los indicadores de calidad de los productos está determinado por las características específicas de la aplicación de este último. Por ejemplo, el error al medir el tono de color de las baldosas cerámicas para la decoración de interiores de una vivienda debe ser al menos un orden de magnitud menor que el error al medir un indicador similar de pinturas disponibles comercialmente hechas con impresión fotográfica en color. El hecho es que la variación de dos baldosas pegadas una al lado de la otra en la pared será sorprendente, mientras que la variación de las copias individuales de una imagen no se manifestará notablemente, ya que se usan por separado.

Nomenclatura de características metrológicas estandarizadas de SI está determinada por el propósito, las condiciones de operación y muchos otros factores. Para los instrumentos de medición utilizados para mediciones de alta precisión, hasta una docena o más de características metrológicas están estandarizadas en los estándares de requisitos técnicos (condiciones técnicas) y TU. Los estándares para las principales características metrológicas se dan en la documentación operativa de los instrumentos de medición. Tener en cuenta todas las características estandarizadas es necesario para mediciones de alta precisión y en la práctica metrológica. En la práctica de producción diaria, se usa ampliamente una característica generalizada: la clase de precisión.

Clase de precisión SI- una característica generalizada, expresada por los límites de errores permisibles (básicos y adicionales), así como otras características que afectan la precisión. Las clases de precisión de un tipo específico de SI se establecen en ND. Al mismo tiempo, para cada clase de precisión, se establecen requisitos específicos para las características metrológicas, en conjunto, que reflejan el nivel de precisión del instrumento de medición de esta clase. Las clases de precisión se asignan a los instrumentos de medición durante su desarrollo (según los resultados de las pruebas de aceptación). Debido al hecho de que durante la operación sus características metrológicas generalmente se deterioran, se permite bajar la clase de precisión en función de los resultados de la verificación (calibración). Por tanto, la clase de precisión permite juzgar los límites del error de medición de esta clase. Es importante saber esto al elegir un instrumento de medición, dependiendo de la precisión de medición especificada.

4 . Clases de precisión de instrumentos de medición

Las reglas unificadas para establecer los límites de los errores permitidos de las indicaciones por clases de precisión de los instrumentos de medición están reguladas por GOST 8.401-80.

Clase de precisión de los instrumentos de medición- una característica generalizada de los instrumentos de medición, determinada por los límites de los errores básicos y adicionales permitidos, así como otras propiedades de los instrumentos de medición que afectan su precisión, cuyos valores se establecen en las normas para ciertos tipos de instrumentos de medición. Las clases de precisión se asignan a los instrumentos de medición durante su desarrollo, teniendo en cuenta los resultados de las pruebas de aceptación estatales. Aunque la clase de precisión caracteriza la totalidad de las propiedades metrológicas de un instrumento de medición dado, no determina de manera inequívoca la precisión de la medición, ya que esta última depende del método de medición y las condiciones para su implementación.

A los instrumentos de medición con dos o más rangos de medición de la misma magnitud física se les pueden asignar dos o más clases de precisión. A los instrumentos de medición diseñados para medir dos o más cantidades físicas se les pueden asignar diferentes clases de precisión para cada cantidad medida. Para limitar la nomenclatura de los instrumentos de medición en términos de precisión, se establece un número limitado de clases de precisión para un tipo específico de instrumento de medición, determinado por estudios de viabilidad.

Las clases de precisión de los dispositivos de medición digitales con dispositivos informáticos integrados para el procesamiento adicional de los resultados de la medición se establecen sin tener en cuenta el modo de procesamiento.

5 . Métodos de estandarización y formas de expresión de características metrológicas.

Los límites de los errores básicos y adicionales permitidos deben expresarse en forma de errores reducidos, relativos o absolutos, dependiendo de la naturaleza del cambio en los errores dentro del rango de medición, así como de las condiciones de uso y propósito de los instrumentos de medición. de un tipo particular. Se permite que los límites del error adicional permisible se expresen en una forma diferente de la forma de expresar los límites del error básico permisible.

Los límites del error básico admisible se establecen en la secuencia que se indica a continuación:

Los límites del error absoluto permitido se establecen de acuerdo con la fórmula:

D = ± (a + bx)

donde D son los límites del error básico absoluto permisible (en unidades del valor medido o convencionalmente en divisiones de escala) x es el valor del valor medido, a, b son números positivos que no dependen de x.

Los límites del error básico reducido permitido se establecen de acuerdo con la fórmula:

r = D / Xn = ± p

donde g son los límites del error básico reducido permisible en%, D son los límites del error absoluto permisible, p es un número positivo seleccionado de la serie 1 10 n, 1.5 10 n, (1.6 10 n), 2 10 n , 2.5 10 n, (3 10 n), 4 10 n, 5 10 n, 6 10 n (n = 1, 0, -1, -2, etc.) no instalado para instrumentos de medición de nuevo desarrollo, para instrumentos de medición de un tipo particular, se permite establecer no más de cinco límites diferentes del error básico permisible en el mismo valor del grado n.

Se establece el valor de normalización Xn

· Para instrumentos de medición con una escala uniforme, prácticamente uniforme o de ley de potencia, así como para transductores de medición, si el valor cero del parámetro medido está en el borde o fuera del rango de medición, el valor de normalización se establece igual al mayor de los límites de medición. Para los instrumentos de medición, cuyo valor cero del parámetro medido está dentro del rango de medición, el valor de normalización se establece antes al mayor de los módulos del rango de medición.

· Para instrumentos de medida eléctricos con una escala uniforme, prácticamente uniforme o de ley de potencia y una marca cero dentro del rango de medida, el valor de normalización puede establecerse igual a la suma de los módulos de los límites de medida.

· Para los instrumentos de medida de una magnitud física, para los que se adopta una escala con un cero condicional, el valor de normalización se fija igual al módulo de la diferencia de los límites de medida.

· Para instrumentos de medición con un valor nominal especificado, el valor de normalización se establece igual a este valor nominal.

· Para instrumentos de medición con una escala sustancialmente desigual, el valor de normalización se establece igual a la longitud total de la escala o su parte correspondiente al rango de medición. En este caso, los límites del error absoluto se expresan, como la longitud de la escala, en unidades de longitud.

Los límites del error básico relativo permitido se establecen de acuerdo con la fórmula:

d = D / x = ± =< ± q

d = a / | x k |

d - los límites del error básico relativo permisible en%, D - los límites del error básico absoluto permisible (en unidades del valor medido o convencionalmente en divisiones de escala) x - el valor del valor medido, xk - el mayor ( en valor absoluto) de los límites de medición, a, b - números positivos independientes de x. q, c, d es un número positivo seleccionado de la serie 1 10 n, 1,5 10 n, (1,6 10 n), 2 10 n, 2,5 10 n, (3 10 n), 4 10 n, 5 10 n, 6 10 n (n = 1, 0, -1, -2, etc.) no está configurado para instrumentos de medición desarrollados recientemente, para instrumentos de medición de un tipo particular se permite establecer no más de cinco límites diferentes del error básico permisible al mismo valor del grado n. En casos justificados, los límites del error básico relativo permisible se establecen de acuerdo con una fórmula más compleja o en forma de gráfico o tabla. En las normas o especificaciones técnicas para instrumentos de medida se debe establecer el valor mínimo de x, a partir del cual es aplicable el método aceptado de expresar los límites del error relativo permisible. La relación entre los números cyd se establece en las normas para instrumentos de medida de un tipo particular.

Los límites de errores adicionales permitidos se establecen de una de las siguientes formas:

· En forma de valor constante para toda el área de trabajo de la magnitud de influencia o en forma de valores constantes en los intervalos del área de trabajo de la magnitud de influencia;

· Indicando la relación del límite del error adicional admisible correspondiente al intervalo regulado de la magnitud de influencia a este intervalo;

· Indicando la dependencia del límite del error adicional admisible de la magnitud de influencia (función de influencia límite);

· Indicando la dependencia funcional de los límites de desviaciones admisibles de la función de influencia nominal.

· Para diferentes condiciones de funcionamiento de instrumentos de medición dentro de la misma clase de precisión, se permite establecer diferentes áreas de trabajo de magnitudes de influencia. El límite de variación permisible de la señal de salida debe establecerse en forma de un valor fraccionario (múltiple) del límite del error básico permisible o en divisiones de escala. Los límites de inestabilidad permisible, por regla general, se establecen como una fracción del límite del error básico permisible. Los límites de los errores permitidos deben expresarse en no más de dos cifras significativas, y el error de redondeo al calcular los límites no debe ser superior al 5%.

Designación de clases de precisión de instrumentos de medición en la documentación.

Para los instrumentos de medición, cuyos límites del error básico permisible generalmente se expresan en forma de errores absolutos o errores relativos, y estos últimos se establecen en forma de gráfico, tabla o fórmula, las clases de precisión en la documentación se indican mediante letras mayúsculas del alfabeto latino o números romanos.

· Si es necesario, se agregan índices en forma de números arábigos a la designación de la clase de precisión con las letras del alfabeto latino. Las clases de precisión, que corresponden a límites más pequeños de errores permitidos, corresponden a letras ubicadas más cerca del comienzo del alfabeto, o números, es decir, números más pequeños.

Para los instrumentos de medición, cuyos límites del error básico permisible generalmente se expresan en forma de error reducido o error relativo de acuerdo con la fórmula q = D / x = ± q, las clases de precisión en la documentación deben indicarse por números que son iguales a estos límites de error, expresados ​​como porcentaje. La designación de la clase de precisión de esta manera da una indicación directa del límite del error básico permisible.

Para los instrumentos de medición, cuyos límites del error básico permisible generalmente se expresan en forma de errores relativos de acuerdo con la fórmula d = ±, las clases de precisión en la documentación se indican con los números cyd, separados por una barra.

En la documentación para instrumentos de medición, se permite designar clases de precisión de la misma manera que en los instrumentos de medición. La documentación operativa para un tipo específico de instrumento de medición, que contiene la designación de la clase de precisión, contiene una referencia a las condiciones estándar o técnicas en las que se establece la clase de precisión de este instrumento de medición.

6 . Designación de clases de precisión en instrumentos de medición

Los símbolos de clases de precisión se aplican a diales, escudos y estuches de instrumentos de medición. Al especificar clases de precisión en instrumentos de medición con una escala sustancialmente desigual, a título informativo, los límites del error relativo básico permitido también se indican para la parte de la escala que se encuentra dentro de los límites marcados con signos especiales (por ejemplo, puntos o triángulos). En este caso, el signo de porcentaje se suma al valor del límite del error relativo permisible y se coloca en un círculo. Tenga en cuenta que esta marca no representa una clase de precisión. Se permite que la designación de la clase de precisión no se aplique a medidas de alta precisión, así como a instrumentos de medición para los cuales los estándares actuales establecen señales externas especiales, según la clase de precisión, por ejemplo, el paralelepípedo y el hexagonal. forma de pesas de uso general. Salvo casos técnicamente justificados, junto con el símbolo de la clase de precisión, la designación de la norma o condiciones técnicas que establecen los requisitos técnicos para estos instrumentos de medida se aplica a la esfera, pantalla o caja de los instrumentos de medida. En los instrumentos de medición, para la misma clase de precisión de los cuales, dependiendo de las condiciones de operación, se establecen diferentes áreas de trabajo de magnitudes de influencia, se aplican las designaciones de sus condiciones de operación previstas en las normas o condiciones técnicas para estos instrumentos de medición.

Homologación de tipo de instrumento de medida - una decisión tomada por el organismo del servicio metrológico estatal, indicando el cumplimiento de los instrumentos de medición con los requisitos establecidos y la idoneidad de su aplicación en las áreas de distribución del control y supervisión metrológica estatal .

La homologación de los instrumentos de medida es un tipo de control metrológico estatal y se lleva a cabo para garantizar la uniformidad de las medidas en el país. Todos los instrumentos de medición utilizados en el campo de la regulación estatal para garantizar la uniformidad de las mediciones están sujetos a aprobación obligatoria. Al aprobar el tipo de instrumentos de medición, se establecen los indicadores de precisión, así como el intervalo y procedimiento para verificar los instrumentos de medición de este tipo. La decisión sobre la aprobación de tipo la toma la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología (Rostekhregulirovanie) sobre la base de los resultados positivos de las pruebas para fines de aprobación de tipo.

Centros estatales de pruebas para instrumentos de medida (GTSI SI) - Centros estatales de metrología científica acreditados por el Gosstandart de Rusia con el reconocimiento de su autoridad en el campo de trabajo relacionado con la prueba de instrumentos de medición.

Registro estatal de instrumentos de medida(Registro estatal de SI) está destinado al registro de instrumentos de medición, cuyos tipos están aprobados por Rostekhregulirovanie (anteriormente Gosstandart de Rusia) y que se pueden utilizar en las áreas de control y supervisión metrológicos estatales de la Federación de Rusia.

El registro estatal de SI consta de las siguientes secciones:

· Instrumentos de medición, cuyos tipos están aprobados por Rostekhregulirovanie;

· Certificados de homologación de instrumentos de medida;

· Instrumentos de medición con fines militares, cuyos tipos están aprobados por Rostekhregulirovanie;

· Copias individuales de instrumentos de medición, cuyos tipos están aprobados por Rostekhregulirovanie;

· Centros estatales para probar instrumentos de medición, acreditados por Rostekhregulirovanie.

Los objetivos de mantener el Registro Estatal de SI:

· Contabilización de tipos aprobados de instrumentos de medición y creación de fondos centralizados de datos de información sobre instrumentos de medición aprobados para producción, puesta en circulación y uso en la Federación de Rusia;

· Registro de centros estatales acreditados para probar instrumentos de medición;

· Contabilización de certificados emitidos de aprobación del tipo de instrumentos de medición y certificados de centros estatales acreditados para probar instrumentos de medición;

· Contabilidad de programas de prueba estándar para instrumentos de medición a efectos de homologación;

· Organización de servicios de información para personas jurídicas y personas interesadas, incluidos los servicios metrológicos nacionales de los países que participan en la cooperación sobre el reconocimiento mutuo de los resultados de las pruebas y la homologación de los instrumentos de medición.

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Instrumento de medición es un medio técnico diseñado para encontrar empíricamente con una precisión estimada el valor de una magnitud física medida preseleccionada.

Un instrumento de medición tiene características metrológicas normalizadas, reproduciendo y (o) almacenando una unidad de una cantidad física, cuyo tamaño se supone que no cambia dentro de un error especificado y durante un intervalo de tiempo conocido.

Según el grado de estandarización, existen:

• 1) instrumentos de medida estandarizados, fabricado de acuerdo con los requisitos de la norma nacional;
• 2) instrumentos de medida no estandarizados- instrumentos de medición únicos diseñados para una tarea de medición especial, para la que no es necesario estandarizar los requisitos. Los instrumentos de medición no estandarizados no están sujetos a pruebas estatales (verificaciones), pero están sujetos a certificación metrológica.

Según el grado de automatización, los instrumentos de medición se dividen:

• 1) en instrumentos de medida automáticos realizar en modo automático todas las operaciones relacionadas con el procesamiento de los resultados de las mediciones, su registro, transmisión de datos o generación de una señal de control;
• 2) instrumentos de medida automatizados, realizar en modo automático una o parte de las operaciones de medición;
• 3) instrumentos de medida no automáticos, no tener dispositivos para la medición y procesamiento automático de sus resultados (cinta métrica, teodolito, etc.).

Por diseño, los instrumentos de medición se dividen en: medidas; transductores de medida; instrumentos de medición; instalaciones de medición; sistemas de medición e información (Fig. 4.4).

Arroz. 4.4.

La medida- un instrumento de medida diseñado para reproducir y (o) almacenar una cantidad física de un tamaño determinado. La medida actúa como portadora de una unidad de una cantidad física y sirve como base para las medidas. Las medidas incluyen pesos, bloques patrón, elementos normales (medidas EMF); resonador de cuarzo (una medida de la frecuencia de vibraciones eléctricas). Las medidas que reproducen una cantidad física del mismo tamaño se denominan inequívocas. Las medidas que reproducen una cantidad física de diferentes tamaños se denominan multivalor. Un ejemplo de una medida de varios valores es la regla milimétrica, que reproduce no solo las dimensiones en milímetros, sino también en centímetros.

Las medidas pueden constituir conjuntos o almacenes de medidas. Un conjunto de medidas es un conjunto de medidas homogéneas de diferentes tamaños, destinadas a ser utilizadas en diferentes combinaciones. Por ejemplo, un juego de pesas.

Un almacén de medidas es una colección de medidas en las que las medidas se combinan estructuralmente en una sola unidad. Las medidas se pueden vincular automática o manualmente. Un ejemplo de una tienda de medidas es una tienda de resistencia eléctrica.

Transductor de medida está diseñado para generar una señal de información de medición en una forma conveniente para la transmisión, transformación posterior, procesamiento y (o) almacenamiento, pero no susceptible de observación directa por una persona (operador).

El valor medido (convertido) que ingresa al transductor de medición se llama valor de entrada, el valor convertido es la salida. La relación entre las cantidades de entrada y salida, que se puede representar mediante una fórmula, tabla, gráfico, se llama función de conversión: y es la principal característica metrológica del transductor de medida.

El instrumento de medición más común es transductor de medida primario. Por ejemplo, un convertidor primario de una cantidad no eléctrica en una eléctrica. Los transductores de medida primarios no cambian el tipo de magnitud física, solo sirven para cambiar el tamaño de la magnitud medida (por ejemplo, divisores de voltaje o amplificadores). Los transductores de medida suelen estar integrados en un dispositivo de medida.

La parte del transductor primario que percibe la señal de medición en su entrada se denomina elemento sensible o sensor.

El transductor de medida primario, diseñado estructuralmente como un instrumento de medida independiente (sin un dispositivo de lectura) con una función de conversión normalizada, se denomina sensor. Por ejemplo: sensor de presión, sensor de temperatura, sensor de velocidad, etc.

Secundario (intermedio) transductores de medida se denominan transductores ubicados en el circuito de medición después del transductor primario y, por lo general, en términos del valor medido (convertido), son homogéneos con él.

Por la naturaleza de la conversión, los convertidores de medida se dividen en analógico, analógico a digital, digital a analógico y digital. Los convertidores digitales se utilizan para cambiar el formato de una señal digital.

Dispositivo de medición- un instrumento de medición diseñado para generar una señal de información de medición en una forma accesible para la percepción directa de una persona (operador).

Estructuralmente, los instrumentos de medición son un conjunto de convertidores primarios e intermedios.

Los dispositivos ocupan un lugar especial acción directa. Transforman el valor medido, por regla general, sin cambiar su tipo y lo muestran en un dispositivo indicador, que está graduado en las unidades de este valor. Por ejemplo, un amperímetro, voltímetro, etc.

Más precisos son dispositivos de comparación, que están diseñados para comparar valores medidos con valores cuyos valores se conocen. La comparación se realiza utilizando los circuitos de compensación del dispositivo. Por ejemplo, la medición de masa se lleva a cabo mediante la instalación de pesos de referencia en una balanza de hombros iguales.

Los instrumentos de medición se clasifican en analógicos y digitales. De acuerdo con la ecuación de medidas (4.1), el valor de una cantidad es igual al producto de su valor numérico por el tamaño de la unidad de medida. La información sobre el valor numérico de una magnitud física, llamada información de medición, se transmite durante el proceso de medición utilizando ciertas señales.

En dispositivos analógicos, se establece una relación directa entre el valor de la magnitud medida y el valor de la señal de la magnitud física. Por ejemplo, en un termómetro de mercurio, la altura de una columna de mercurio corresponde a un valor de temperatura específico. En este caso, obviamente, no se utiliza el valor numérico en sí, sino el valor analógico.

En los dispositivos de medición digitales, las señales de la información de medición se muestrean y transmiten para su visualización en forma de pulsos cortos separados, que son portadores de la información de medición.

De acuerdo con el método de registro del valor medido, los dispositivos de medición de registro se dividen en autograbación e impresión. En los registradores, el registro de lecturas se presenta en forma gráfica (por ejemplo, un osciloscopio), en dispositivos de impresión, en forma numérica.

Configuración de medición- un conjunto de instrumentos de medición combinados funcionalmente diseñados para generar señales de información de medición en una forma conveniente para la observación directa de una persona y ubicados en un solo lugar.

Una configuración de medición puede incluir medidas, instrumentos de medición y transductores, así como varios dispositivos auxiliares.

Sistema de medición e información - un conjunto de instrumentos de medición interconectados por canales de comunicación y diseñados para generar señales de información de medición en una forma conveniente para el procesamiento automático, transmisión y (o) uso en sistemas de control automático.

Por propósito metrológico Los instrumentos de medición se dividen en dos tipos: instrumentos de medición de trabajo y estándares.

Instrumentos de medición de trabajo(en adelante, RSI) están destinados a la medición de parámetros y características de objetos de control y medición. Los RCI son los más numerosos y más utilizados. Entonces, RSI incluye un medidor eléctrico que se usa para medir la energía eléctrica; teodolito - para medir ángulos planos; calibre de orificios: para medir longitudes pequeñas (diámetros de orificios); termómetro - para medir la temperatura; sistema de medición de una central térmica, que permite obtener información de medición sobre una serie de magnitudes físicas en diferentes unidades de potencia.

Estándares están destinados a reproducir y almacenar una unidad de magnitud (múltiplos o submúltiplos de una unidad) para transferir su tamaño a otro instrumento de medida.

Para fines generales, los instrumentos de medición se pueden utilizar para realizar actividades de verificación, calibración o para realizar mediciones técnicas.

Clasificación de tipos y métodos de medición.

Una amplia variedad de valores medidos, condiciones de medición, métodos para obtener un resultado conduce a una gran variedad de mediciones. Al mismo tiempo, muchas mediciones específicas, a pesar de sus diferencias externas, tienen mucho en común y, a menudo, se realizan de acuerdo con el mismo esquema. De ahí la necesidad y posibilidad de su sistematización, identificación de patrones generales, lo que posibilita facilitar significativamente el estudio de toda la variedad de medidas.

Las medidas se clasifican:

sobre métodos generales de obtención de resultados de medición: directo, indirecto, conjunto, agregado;

por la expresión del resultado de la medición: absoluto, relativo;

de acuerdo con las características de precisión: igual, desigual;

por el número de mediciones en una serie: única, múltiple;

en relación con el cambio en el valor medido - estático, dinámico;

para fines metrológicos: técnicos, metrológicos.

Un diagrama de bloques de la clasificación de medidas se muestra en la Fig. 1.2.

Medida directa- medición, en la que el valor deseado de la cantidad se encuentra directamente a partir de los datos experimentales. Por ejemplo, medición de la temperatura del aire con un termómetro, intensidad de la corriente - con un amperímetro, diámetro del eje - con un micrómetro, etc.

Medida indirecta- Se trata de una medida en la que el valor deseado de una cantidad se encuentra sobre la base de una relación conocida entre esta cantidad y las cantidades sometidas a medidas directas. En este caso, el valor numérico del valor deseado se determina mediante la fórmula:

z = f (una 1, una 2, ..., una m),(1.3)

dónde: z- el valor del valor requerido; a 1, a 2,…, a m- el valor de las cantidades medidas directamente.

Arroz. 1.2. Diagrama de flujo de clasificación de medidas

A continuación se muestran algunos ejemplos de medidas indirectas.

1. Determinación del valor de la resistencia activa R resistor (Fig. 1.3, a) basado en mediciones de corriente continua I pasando a través de la resistencia y la caída de voltaje U sobre él de acuerdo con la fórmula:

R = U / I. (1.4)

2. Determinación de densidad pag un cuerpo cilíndrico (Fig. 1.3, b) basado en mediciones directas de su masa metro, diámetro D y alturas h cilindro según la fórmula:

p = 4m / (p ∙ d 2 ∙ h). (1.5)

3. Determinación de la circunferencia L basado en la medición directa del diámetro D según la fórmula:

L = p ∙ d. (1.6)

Arroz. 1.3. Ejemplos de medidas indirectas

Las mediciones indirectas son más complicadas que las directas, sin embargo, se utilizan ampliamente en la práctica en los casos en que las mediciones directas son prácticamente impracticables o cuando una medición indirecta permite obtener un resultado más preciso que la medición directa.

En algunos instrumentos, el cálculo de las funciones mencionadas en la definición de medidas indirectas se puede realizar como una de las operaciones de transformación “dentro” del instrumento. Las mediciones realizadas con dichos instrumentos de medición son directas. Las mediciones indirectas incluyen solo aquellas mediciones en las que el cálculo se realiza de forma manual o automática, pero después de recibir los resultados de las mediciones directas.

En muchos casos, se utiliza el término "método de medición indirecta" en lugar del término "medición indirecta". Esto está consagrado en diccionarios internacionales en el campo de la metrología y los estándares de varios países y se debe al hecho de que la medición se considera como un acto de comparar una cantidad con una unidad. Por tanto, la medición indirecta, estrictamente hablando, no es una medición, sino un método de medición.

PARA medidas agregadas medidas de varios del mismo nombre cantidades a las que se encuentran los valores buscados de cantidades resolviendo un sistema de ecuaciones obtenidas mediante mediciones directas de varias combinaciones de estas cantidades. El agregado incluye, por ejemplo, medidas en las que las masas de pesos individuales de un conjunto se encuentran con una masa conocida de uno de ellos y a partir de los resultados de medidas directas (comparaciones) de las masas de varias combinaciones de pesos.

Medidas conjuntas¿Se toman simultáneamente medidas de dos o más no del mismo nombre cantidades para encontrar la relación entre ellas.

Por ejemplo, basado en mediciones simultáneas de los incrementos ∆l longitud de la pieza dependiendo de los cambios en ∆ t sus temperaturas (no del mismo nombre) determinan el coeficiente PARA expansión lineal del material de muestra:

K = ∆l / (l * ∆t). (1.7)

Los valores numéricos de las cantidades requeridas en las mediciones conjuntas, así como en las agregadas, se pueden determinar a partir de un sistema de ecuaciones que conecta los valores de las cantidades buscadas con los valores de las cantidades medidas por un método directo. método (o indirecto).

Para obtener los valores numéricos de las cantidades deseadas, es necesario obtener al menos tantas ecuaciones como cantidades existan.

Como ejemplo, considere el problema de determinar experimentalmente la dependencia de la resistencia de una resistencia de la temperatura. Supongamos que esta dependencia se parece a:

R t = R o * (1 + a * t + b * t 2) , (1.8)

dónde: R o y R t- los valores de las resistencias de la resistencia a temperatura y temperatura cero t respectivamente; a y B- coeficientes de temperatura constante.

Se requiere determinar los valores de las cantidades. Ro, a y B.

Obviamente, ni las mediciones directas ni indirectas pueden resolver el problema aquí. Procedamos de la siguiente manera. A diferentes temperaturas (conocidas) t 1,t 2 y t 3(se puede medir directa o indirectamente) medimos (directa o indirectamente) los valores R t 1, R t 2 y R t 3 y escribe el sistema de ecuaciones:

R t1 = R 0 * (1 + a * t 1 + b * t 1 2);

R t2 = R 0 * (1 + a * t 2 + b * t 2 2); (1,9)

R t 3 = R 0 * (1 + a * t 3 + segundo * t 3 2).

Resolviendo este sistema con respecto a R 0, a y B, obtenemos los valores de las cantidades requeridas.

Medida absoluta- medición que conduce al valor de la cantidad medida, expresada en sus unidades. Por ejemplo, al medir la fuerza de una corriente eléctrica con un amperímetro o la longitud de una pieza con un micrómetro, el resultado de la medición se expresa en unidades de valores medidos (en amperios y milímetros).

En GOST 16263 se da otra definición: “la medición absoluta es una medición basada en mediciones directas de una o más cantidades y el uso de los valores de constantes físicas”. En este sentido, este concepto prácticamente no se aplica. Corresponde al concepto de "dimensión fundamental" dado en el diccionario internacional. Debe evitarse el término "medición absoluta", ya que es imposible una medición absoluta, es decir, completamente libre de errores. En su lugar, se puede utilizar el término "medición directa".

Dimensión relativa- medir la relación entre una cantidad y una cantidad del mismo nombre, desempeñar el papel de una unidad o medir una cantidad en relación con una cantidad del mismo nombre, tomada como inicial. La medición relativa se basa en la comparación de un mensurando con un valor de medición conocido. En este caso, el valor inicial se encuentra mediante la suma algebraica del tamaño de la medida y las lecturas del dispositivo. Por ejemplo, control del calibre de la bujía en un optimómetro vertical.

Igual medida- una serie de mediciones de cualquier magnitud, realizadas con instrumentos de medición de la misma precisión en las mismas condiciones. Por ejemplo, midiendo el diámetro de un eje con un micrómetro liso y un clip indicador.

Medidas desiguales- una serie de mediciones de cualquier magnitud, realizadas por instrumentos de medición de diferente precisión y (o) en diferentes condiciones.

Medida única- medición realizada una vez. Por ejemplo, midiendo un punto específico en el tiempo por el reloj. En algunos casos, cuando se necesita una mayor confianza en el resultado, una sola medición no es suficiente. Luego se realizan dos, tres o más mediciones de la misma cantidad específica. En tales casos, se permite la siguiente expresión: “doble dimensión”, “triple dimensión”, etc.

Medición múltiple- medición de la misma cantidad física, cuando el resultado se obtiene de varias mediciones consecutivas, es decir, medición que consta de una serie de mediciones individuales.

¿A partir de qué número de mediciones se puede considerar una medición múltiple? No hay una respuesta estricta a esta pregunta. Sin embargo, se sabe que cuando el número de mediciones individuales n> 4, se pueden procesar varias mediciones de acuerdo con los requisitos de la estadística matemática. Por lo tanto, con cuatro dimensiones o más, la medida puede considerarse múltiple. La media aritmética de los resultados de mediciones individuales incluidas en la serie se suele tomar como resultado de mediciones múltiples.

Medida estática- medición de una magnitud física, tomada de acuerdo con una tarea de medición específica como sin cambios durante el tiempo de medición. Por ejemplo, midiendo la longitud de una pieza a temperatura normal, midiendo el tamaño de un terreno.

Medidas dinámicas- medición de una cantidad física, cuyo tamaño cambia con el tiempo. Un cambio rápido en el tamaño del valor medido requiere su medición con una fijación precisa del momento en el tiempo. Por ejemplo, midiendo la distancia al nivel del suelo desde un plano descendente.

Medidas tecnicas- mediciones con instrumentos de medición de trabajo. Las mediciones técnicas se realizan con el propósito de monitorear y gestionar experimentos científicos, controlar los parámetros de los productos, procesos tecnológicos, controlar el movimiento de diversos tipos de transporte, diagnosticar enfermedades, monitorear la contaminación ambiental, etc. Por ejemplo, midiendo la presión del vapor en una caldera mediante un manómetro, midiendo una serie de magnitudes físicas que caracterizan el proceso tecnológico.

Medidas metrologicas- mediciones utilizando patrones e instrumentos de medición ejemplares para reproducir unidades de cantidades físicas al transferir su tamaño a instrumentos de medición de trabajo. Por ejemplo, al verificar medidas ejemplares de inducción magnética de la 3ª categoría en una instalación de calibración, las mediciones se llevan a cabo con un teslametro ejemplar de 2ª categoría del tamaño del valor reproducido por la medida. Estas mediciones se realizan con fines metrológicos, es decir, son metrológicos.

Cualquier medida representa un experimento físico, cuya implementación se basa en el uso de ciertos fenómenos físicos. El conjunto de fenómenos físicos en los que se basan las mediciones se denomina Principio de medición.

El conjunto de técnicas para utilizar principios e instrumentos de medida es Método de medición.

La elección de este o aquel método de medición depende del problema de medición a resolver (la precisión del resultado de la medición, la velocidad de su recepción, etc.). Al resolver cualquier problema de medición, es importante contar con instrumentos de medición en los que se implementen los principios de medición seleccionados. Por ejemplo, la temperatura se puede medir con un termómetro de resistencia de platino (el principio de medición implementado es la dependencia de la resistencia del platino de la temperatura) y un termómetro termoeléctrico (el principio implementado es la dependencia de la potencia termoeléctrica de la diferencia de temperatura). Por supuesto, al desarrollar un método de medición particular, el principio de medición influye en la elección de los instrumentos de medición. Sin embargo, esto no significa que el principio de medición deba considerarse uno de los componentes al determinar el método de medición. Por tanto, se puede decir que Método de medición Es un método para la resolución de un problema de medida, caracterizado por su justificación teórica y el desarrollo de técnicas básicas para el uso de instrumentos de medida.

Los diferentes métodos de medición difieren, en primer lugar, en la organización de la comparación del valor medido con la unidad de medida. Desde este punto de vista, todos los métodos de medición de acuerdo con GOST 16263 se dividen en dos grupos (Fig. 1.4): métodos de evaluación directa y métodos de comparación.

Arroz. 1.4. Esquema de clasificación del método de medición

Los métodos de comparación, a su vez, incluyen el método de contraste, el método diferenciado, el método de sustitución, el método nulo y el método de emparejamiento.

A método de evaluación directa el valor de la cantidad medida se determina directamente a partir del dispositivo de lectura del dispositivo de medición de acción directa (dispositivo de medición en el que se proporcionan una o más conversiones de la señal de información de medición en una dirección, es decir, sin retroalimentación). Todos los dispositivos indicadores (dial) (voltímetros, amperímetros, indicadores, manómetros, termómetros, tacómetros, etc.) se basan en este método. Cabe señalar que cuando se utiliza este método de medición, la medida como reproducción real de la unidad de medida, por regla general, no participa directamente en el proceso de medición. La comparación del valor medido con la unidad de medida se lleva a cabo indirectamente mediante la calibración preliminar del dispositivo de medición utilizando medidas estándar o dispositivos de medición estándar.

En la mayoría de los casos, la precisión de las mediciones mediante el método de evaluación directa es baja y está limitada por la precisión de los instrumentos de medición utilizados.

Método de comparación con medida Es un método de medición en el que la cantidad medida se compara con la cantidad reproducida por la medida. Ejemplos de este método: medir la masa en una balanza de vigas con equilibrado de pesos; medición de la tensión continua en el compensador en comparación con la fem elemento normal; midiendo el diámetro del eje por el indicador al ponerlo a cero usando bloques patrón.

GOST 16263 proporciona cinco métodos de medición basados ​​en la comparación con una medida.

Método de contraste Es un método de comparación con una medida, en el que el valor medido y el valor reproducido con la medida, afectan simultáneamente al dispositivo de comparación, con la ayuda del cual se establece la relación entre estos valores. Por ejemplo, midiendo la masa en una balanza de brazos iguales utilizando la masa medida y los pesos equilibrándola en dos escalas (Fig. 1.5, a).

Método diferencial Es un método de comparación con una medida en la que un dispositivo de medición se ve afectado por la diferencia entre la cantidad medida y la cantidad conocida reproducida por la medida. Por ejemplo, mediciones realizadas al verificar medidas de longitud en comparación con un estándar de referencia en un comparador, o mediciones de piezas al ajustar el indicador por medidas de calibre (Fig. 1.5, B).

Arroz. 1.5. Ejemplos de medidas por el método de oposición.

y un método diferenciado

Generalizado en la práctica método nulo La medición es un método de comparación con una medida en la que el efecto resultante de las cantidades en el comparador se reduce a cero. Por ejemplo, medidas de resistencia eléctrica con un puente en su completo equilibrio. El método cero permite una alta precisión de medición.

Método de sustitución se denomina método de comparación con una medida, en el que el valor medido se reemplaza por un valor conocido reproducido por la medida. Esto es, por ejemplo, pesando colocando alternativamente la masa y los pesos en el mismo plato. El método de sustitución puede considerarse como una especie de método diferencial y cero, diferenciándose en que la comparación del valor medido con la medida se realiza en diferentes momentos.

Método de coincidencia Es un método de comparación con una medida, en el que la diferencia entre el valor medido y el valor reproducido por la medida se mide mediante la coincidencia de las marcas de escala o señales periódicas. Ejemplos de este método son medir longitudes con un calibre o medir la velocidad de rotación con un estroboscopio, donde se observa la coincidencia de la posición de cualquier marca en un objeto en rotación en el momento de destellos de una frecuencia conocida.

Se pueden realizar todos los métodos de medición por contacto en el que las superficies de medición del instrumento interactúan con el elemento bajo prueba, o forma sin contacto, en el que no hay interacción. Por ejemplo, la medición del diámetro del eje con un pie de rey se lleva a cabo mediante el método de contacto, y la medición de los parámetros de la rosca en un microscopio instrumental se realiza sin contacto.

Con el método de medición de contacto, es necesario seleccionar correctamente la forma de la punta de medición, dependiendo de la forma de la superficie medida. Las recomendaciones para elegir la forma de la punta de medición se dan en la tabla. 1.1.

Las diferencias descritas anteriormente en los métodos de comparación del valor medido con la medida se reflejan en los principios de construcción de instrumentos de medición.

Desde este punto de vista, se distinguen los dispositivos de medición directa y los dispositivos de comparación. Un dispositivo de medición de acción directa proporciona una o más conversiones de la señal de información de medición en una dirección, es decir, sin comentarios. Así, por ejemplo, en la fig. 1.6. Se muestra el diagrama de bloques de un voltímetro electrónico de corriente alterna y continua, que contiene un rectificador B, un amplificador de corriente continua UPT y un mecanismo de medida del IM. En este dispositivo, la conversión de la señal de información de medición va en una sola dirección.

Un rasgo característico de los dispositivos de acción directa es el consumo de energía del objeto de medición. Sin embargo, esto no excluye la posibilidad de utilizar instrumentos de acción directa para medir, por ejemplo, resistencia eléctrica o capacitancia, pero para ello es necesario utilizar una fuente de alimentación auxiliar.

El dispositivo de medición de comparación está destinado a la comparación directa del valor medido con el valor del que se conoce.

Arroz. 1.6. Diagrama de bloques de un voltímetro electrónico

En la Fig. 1.7. se muestra el diagrama de bloques de un comparador automático, que contiene un dispositivo de comparación US, una unidad de control CU y una medida variable (ajustable) M con un dispositivo de lectura.

Arroz. 1.7. Diagrama de bloques de un comparador automático

El valor medido X y el valor homogéneo X 0 recaen en las entradas del dispositivo de comparación US. El valor X 0 se obtiene de la medida ajustable M. Dependiendo del resultado de la comparación de X y X 0, el dispositivo de control CU actúa sobre la medida M de tal manera que el valor / X-X 0 / disminuye. El proceso de control finaliza cuando X = X 0. En este caso, el valor del valor medido se lee en la escala de la medida controlada. Si el dispositivo de comparación resta los valores X de X 0, entonces en este dispositivo se realiza la comparación del valor medido con la medida por el método cero.

Cabe señalar que la comparación del valor medido con la medida en los dispositivos de comparación se puede realizar simultáneamente (método cero) o en momentos diferentes (método de sustitución).

Por lo tanto, la clasificación anterior de tipos y métodos de medición permite no solo sistematizar varias mediciones de todo tipo de cantidades físicas y, por lo tanto, facilitar el enfoque para resolver un problema de medición específico, sino también desde un punto de vista general para abordar la consideración de los estructuras y principios de funcionamiento de varios instrumentos de medida.

El concepto y el término "instrumento de medida" se han generalizado en la práctica metrológica desde principios de los años 70. En ese momento, quedó claro que, especialmente para las mediciones técnicas, el desarrollo de una metodología metrológica unificada que cubra todas las áreas de mediciones y cantidades medidas. En este sentido, se consideró conveniente introducir un término que cubriera cualquier dispositivo técnico destinado a la generación, procesamiento, conversión, visualización de información sobre las dimensiones de los valores medidos.

Según GOST 16263 instrumento de medición Es un medio técnico utilizado en mediciones y que tiene propiedades metrológicas normalizadas. Esta definición es consistente con ISO e IEC, según la cual un instrumento de medición es un dispositivo diseñado para tomar medidas “por sí solo” o con el uso de otros equipos.

La clasificación de tipos de instrumentos de medición se muestra en la Fig. 1.8.

La medida- un instrumento de medida diseñado para reproducir una cantidad física de un tamaño determinado. Por ejemplo, un peso es una medida de masa; resistencia de medición - una medida de resistencia eléctrica; lámpara de temperatura: una medida de brillo o temperatura de color; oscilador de cristal - una medida de la frecuencia de vibraciones eléctricas. Se hace una distinción entre medidas de valor único, medidas de valores múltiples y conjuntos de medidas.

Arroz. 1.8. Clasificación de tipos de instrumentos de medida.

Medida inequívoca Es una medida que reproduce una cantidad física del mismo tamaño. Por ejemplo, una pesa, un bloque de calibre finito plano-paralelo, una resistencia de medición, un condensador fijo, etc.

Medida de varios valores- una medida que reproduce una serie de valores del mismo nombre de varios tamaños. Por ejemplo, una medida de longitud discontinua, un condensador variable, etc.

Conjunto de medidas- un conjunto de medidas especialmente seleccionadas que se utilizan no solo individualmente, sino también en varias combinaciones para reproducir una serie de valores del mismo nombre de varios tamaños. Por ejemplo, un conjunto de pesos, un conjunto de bloques patrón plano-paralelo, un conjunto de medidas angulares, un conjunto de condensadores de medida, etc.

Dispositivo de medición- un instrumento de medición diseñado para generar una señal de información de medición en una forma accesible para la percepción directa por parte de un observador. Como regla general, un dispositivo de medición tiene dispositivos para convertir un valor medido en una señal de información de medición y mostrarla en una forma más accesible a la percepción. Los dispositivos indicadores a menudo contienen una escala con una flecha u otro puntero, un gráfico de lápiz o un puntero digital, para que pueda leer o registrar los valores de una cantidad física. En el caso de emparejar el dispositivo con un ordenador, el recuento se realiza mediante un monitor.

Se hace una distinción entre los siguientes tipos de dispositivos de medición.

Medidor analógico Es un dispositivo cuyas lecturas son una función continua de cambios en el valor medido. Estos dispositivos tienen una serie de ventajas: relativa simplicidad, bajo costo, alto contenido de información de la señal analógica. Al mismo tiempo, las desventajas de los instrumentos de medición analógicos incluyen la presencia de partes móviles inerciales en la mayoría de ellos, lo que reduce su velocidad e inmunidad al ruido.

El diagrama de bloques de un dispositivo de medición analógico de acción directa se muestra en la Fig. 1.9.

Arroz. 1.9. Diagrama de bloques de un dispositivo de medición analógico

acción directa

En estos dispositivos, la conversión de la información de medición se realiza solo en una dirección de entrada a salida. El valor medido X con la ayuda del transductor de medida MT se convierte en una tensión o corriente, que actúa sobre el mecanismo de medida electromecánico del MI, provocando el movimiento de su parte móvil y el indicador del dispositivo de lectura OA asociado a él. El dispositivo de lectura contiene una escala digitalizada, con la ayuda de la cual el operador OP recibe un resultado de medición cuantitativo. La escala del instrumento se calibra suministrando una serie de valores conocidos de la cantidad medida a la entrada, que se realizan mediante la medida multivalor M ejemplar. Por lo tanto, la comparación de la cantidad medida con la unidad de medida en este caso se lleva a cabo. indirectamente, y la medida M no participa directamente en el proceso de medición.

Instrumento de medida digital Es un dispositivo de medición que genera automáticamente señales discretas de información de medición, cuyas lecturas se presentan en forma digital. Por ejemplo, un calibre circular, un perfilógrafo-perfilómetro, etc.

A diferencia de los dispositivos analógicos, los dispositivos de medición digitales realizan automáticamente las siguientes operaciones: cuantificación del valor medido por nivel; su discretización en el tiempo; codificación de información.

La presentación de la información de medición en forma de código brinda la conveniencia de su registro y procesamiento, la posibilidad de almacenamiento a largo plazo en dispositivos de memoria, transmisión a largas distancias sin distorsión a través de prácticamente cualquier canal de comunicación, entrada directa a una computadora para procesamiento, y también elimina errores subjetivos introducidos por el operador durante el conteo.

Las ventajas de los dispositivos de medición digitales sobre los analógicos son:

conveniencia y objetividad de contar;

alta precisión de los resultados de la medición;

amplio rango dinámico a alta resolución;

alto rendimiento debido a la ausencia de elementos electromecánicos móviles;

la capacidad de automatizar el proceso de medición;

alta resistencia a las influencias mecánicas y climáticas externas.

Las desventajas de los instrumentos de medición digitales incluyen la complejidad de sus circuitos y su costo relativamente alto.

En la actualidad, los microcircuitos son el elemento base de los dispositivos de medición digitales, lo que permite lograr un alto rendimiento y pequeñas dimensiones generales de los dispositivos.

Un diagrama de bloques generalizado de un dispositivo de medición digital se muestra en la Fig. 1.10.

Contiene un convertidor analógico de entrada AP, convertidor analógico a digital ADC, medida ejemplar M, medios digitales para visualizar información, DSOI y unidad de control CU. El convertidor analógico convierte el valor medido x (t) en un valor analógico funcionalmente relacionado y (t), que es más conveniente para convertir en un código digital. Los amplificadores, divisores, filtros, etc. se utilizan como AM.

Un convertidor de analógico a digital realiza la cuantificación de nivel y tiempo de un valor analógico, lo compara con una medida y codifica los resultados. Al mismo tiempo, se genera una señal DS discreta en la salida, que se convierte mediante un medio digital de visualización de información del DSOI en un recuento digital N o se ingresa en una computadora en forma de código.

Indicador de calibre Es un dispositivo de medición que solo permite la lectura de indicaciones. Estos incluyen un micrómetro, voltímetro digital, etc.

Dispositivo de medición de registro Es un dispositivo de medición en el que se registran las lecturas. A su vez, los dispositivos de medición registradores se dividen en dispositivos de registro automático, que permiten el registro de lecturas en forma de diagramas (voltímetro de registro automático, barógrafo, termógrafo, perfilador, etc.), y dispositivos de impresión, en los que el Se proporciona impresión de lecturas en forma digital.

Arroz. 1.10. Diagrama de bloques generalizado de una medición digital

Instrumento de medición directa- un dispositivo de medición en el que se proporcionan una o más conversiones de la señal de información de medición en una dirección, es decir, sin aplicar comentarios. Por ejemplo, amperímetro, manómetro, termómetro de vidrio de mercurio.

Instrumento de medición comparativo está destinado a la comparación directa del valor medido con el valor del que se conoce. Por ejemplo, una balanza de brazos iguales, un potenciómetro eléctrico, un comparador de medidas lineales, etc.

Medidor de integración Es un instrumento en el que el valor de entrada se integra en el tiempo o sobre otra variable independiente. Por ejemplo, un contador eléctrico, un perfilador-perfilador, etc.

Transductor de medida- un instrumento de medición diseñado para generar una señal de información de medición en una forma conveniente para la transmisión, transformación posterior, procesamiento y (o) almacenamiento, pero no susceptible de ser percibida directamente por un observador.

Normalmente, los transductores de medida se incluyen en instrumentos de medida, sistemas de instalación, etc. como el dispositivo más importante del que dependen las características de precisión.

Por la naturaleza de la transformación, hay convertidores analógicos, analógicos a digitales y digitales a analógicos. En su lugar en la cadena de medición - convertidores primarios e intermedios... Además, hay convertidores de escala... Por ejemplo, un transformador de corriente de medición es un convertidor de escala, un termopar en un termómetro termoeléctrico es un convertidor analógico y un convertidor de voltímetro digital es un convertidor de medición de analógico a digital.

Instrumento de medida auxiliar Es un medio de medir cantidades que afectan las propiedades metrológicas de otro instrumento de medida durante su aplicación o verificación. Por ejemplo, un termómetro para medir la temperatura de un gas mientras se mide el caudal volumétrico de ese gas.

Configuración de medición Es un conjunto de instrumentos de medida funcionalmente combinados (medidas, instrumentos de medida, transductores de medida) y dispositivos auxiliares, diseñados para generar señales de información de medida en una forma conveniente para la percepción directa por un observador y ubicados en un solo lugar. Por ejemplo, una instalación para medir la resistividad de materiales eléctricos, una instalación para probar materiales magnéticos, etc.

Una instalación de medición con instrumentos de medición ejemplares incluidos en ella se llama plataforma de calibración, la instalación de medición incluida en la norma - referencia, una instalación diseñada para probar cualquier producto a veces se denomina Banco de pruebas... Algunos tipos de instalaciones de medición se denominan máquinas de medición. Por ejemplo, una máquina de medición de coordenadas para medir los parámetros de productos complejos en espacios bidimensionales o tridimensionales.

Sistema de medición- un conjunto de instrumentos de medición (medidas, instrumentos de medición, transductores de medición) y dispositivos auxiliares, interconectados por canales de comunicación, diseñados para generar señales de información de medición en una forma conveniente para el procesamiento automático, transmisión y (o) uso en sistemas de control automático. Por ejemplo, el sistema de medición de una central térmica permite obtener información de medición sobre una serie de magnitudes físicas en diferentes unidades de potencia. O, con la ayuda de un sistema de navegación por radio, que consta de varios complejos de medición funcionalmente unidos, espaciados a una distancia considerable, determinan la posición de los barcos.

Dependiendo del propósito, los sistemas de medición se dividen en medición de información, control de medición, control de medición y etc.

Un sistema de medición equipado con medios para recibir y procesar automáticamente la información de medición se denomina sistema de medición automático. En la producción automatizada, los sistemas de control de medición operan automáticamente, y generalmente se les conoce como sistemas de control automático.

Dependiendo del número de canales de medición, se hace una distinción entre uno, dos, tres canales etc. sistemas de medición.

Y complejo de medición e informática- un conjunto funcionalmente combinado de instrumentos de medida, ordenadores y dispositivos auxiliares diseñados para ser ejecutados como parte de una tarea de medida específica.

Por propósito, los dispositivos se dividen en universal diseñado para medir las mismas cantidades físicas de varios objetos, y especializado se utiliza para medir los parámetros de un mismo tipo de productos (por ejemplo, las dimensiones de roscas o engranajes) o un parámetro de diferentes productos (por ejemplo, rugosidad o dureza).

Según el principio de funcionamiento, que es la base del sistema de medición, los dispositivos se dividen en mecánicos, ópticos, óptico-mecánicos, neumáticos, eléctricos, rayos X, láser, etc.

Instrumento de medición - medios técnicos destinados a la medición, que tienen características metrológicas normalizadas, que reproducen o almacenan una unidad de cantidad, cuyo tamaño se supone que no se modifica durante un tiempo determinado.

Características metrológicas de los instrumentos de medición: características de las propiedades de los instrumentos de medición.

Los instrumentos de medición se clasifican según su papel en el proceso de medición y las funciones que realizan. [CARTEL - Clasificación de instrumentos de medida según su rol en el proceso de medida y funciones desempeñadas].

El SI se puede clasificar de acuerdo con dos criterios: diseño y propósito metrológico.

Por rendimiento del diseño Los instrumentos de medición se dividen:

1 medidas (por ejemplo, una pesa rusa);

2 transductores de medida (termopar);

3 instrumentos de medida (voltímetro);

4 instalaciones y sistemas de medida (máquina de ensayo de tracción).

Por propósito metrológico Los instrumentos de medición se dividen:

1 instrumentos de medición de trabajo;

2 estándares.

Por nivel de estandarización Los instrumentos de medición se dividen:

Estandarizado, fabricado de acuerdo con los requisitos de las normas;

No estandarizado, destinado a un problema de medición específico.

Los instrumentos de medición no estándar incluyen viscosímetros VZ-4, VZ-246, un dispositivo de péndulo, una escala de flexibilidad, una cuña, etc. Instalaciones de prueba: cámara de humedad G-4, cámara de niebla salina KST, cámara de dióxido de azufre, etc.

Transductores de medida- SI, utilizado para convertir el valor medido en otro valor o una señal de información de medición, conveniente para procesar y almacenar transformaciones posteriores. Por la naturaleza de la conversión, existen convertidores analógicos (AD), digitales a analógicos (DAC) y analógicos a digitales (ADC). Los convertidores primarios e intermedios se distinguen según su lugar en el circuito de medición.

Dispositivo de medición- SI, diseñado para obtener los valores de la magnitud física medida en el rango especificado.

Configuración de medición- un conjunto de elementos funcionalmente combinados - medidas, instrumentos de medida, transductores de medida diseñados para medir una o más magnitudes físicas y ubicados en un solo lugar. Un dispositivo de medición diseñado para probar un producto a veces se denomina banco de pruebas.

Sistema de medición- un conjunto de elementos funcionalmente combinados ubicados en diferentes puntos del espacio controlado con el fin de medir una o más magnitudes físicas inherentes a este espacio.

Sistemas y dispositivos técnicos con funciones de medida representa sistemas y dispositivos técnicos que, junto con los básicos, también realizan funciones de medida. Tienen uno o más canales de medición. El equipo de diagnóstico es un ejemplo de tales sistemas.

Los instrumentos de medición de trabajo están destinados a realizar mediciones técnicas. Por aplicación, se dividen:

Laboratorio (mayor precisión y sensibilidad);

Producción (mayor resistencia a cargas de choque y vibración, altas y bajas temperaturas);

Campo (mayor estabilidad en condiciones de caídas bruscas de temperatura y alta humedad).

El estándar también pertenece a los instrumentos de medición.

Los estándares son SI de alta precisión, por lo que se utilizan para mediciones metrológicas como un medio para transmitir información sobre el tamaño de una unidad.

Referencia - una medida de alta precisión diseñada para reproducir y almacenar una unidad de magnitud con el fin de transferir su tamaño a otros instrumentos de medida. Desde el estándar, la unidad de valor se transfiere a los estándares de bits y de ellos a los instrumentos de medición de trabajo.

Los estándares se clasifican en:

Primario

Secundario

Trabajadores (bit).

Primario el estándar puede ser internacional y nacional. El estándar primario es un estándar que reproduce una unidad de magnitud con la mayor precisión posible en un campo dado de medidas al nivel moderno de logros científicos y técnicos.

internacional el estándar es almacenado y mantenido por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM).

Secundario estándares - testigos de estándares diseñados para verificar la seguridad del estado. estándares y su reemplazo en caso de daño o pérdida.

Copiar estándares: para transferir tamaños de unidades a estándares de trabajo.

Estándares de comparación: destinados a la comparación de estándares de medición.

Reproducción unidades de cantidad - un conjunto de operaciones para materializar una cantidad con la mayor precisión por medio de estándares estatales o un instrumento de medición ejemplar. Distinguir entre reproducción de unidades básicas y derivadas.

Para algunas unidades de cantidades, los estándares están ausentes o no es necesario crearlos. Por ejemplo, no existe un estándar de área.

Para algunas unidades de cantidades, no es necesario crear estándares para la reproducción y el almacenamiento, ya que la disponibilidad de instrumentos de medición ejemplares es suficiente.