4. Одиниці виміру У 1960 р на XI Генеральної конференції з мір та ваг була затверджена Міжнародна система одиниць (СІ) .В основі Міжнародної системи одиниць лежать сім одиниць, що охоплюють такі галузі науки: механіку, електрику, теплоту, оптику,

9. Класифікація засобів розміщення Засоби розміщення туристів - будь-який об'єкт, призначений для проживання туристів (готель, готель, туристична база і т. П.) Засоби розміщення, згідно з Постановою Держстандарту Російської Федерації від 9 липня 1998 року,

9.Классіфікація засобів вимірювання Засіб вимірювання (СІ) - це технічний засіб або сукупність засобів, що застосовується для здійснення вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики. За допомогою засобів вимірювання фізична величина

42. Класифікація засобів розміщення Засоби розміщення туристів - будь-який об'єкт, призначений для проживання туристів (готель, готель, туристична база і т. П.) Засоби розміщення, згідно з Постановою Держстандарту Російської Федерації від 9 липня 1998 року,

1. Одиниці виміру СІ Основні едініциЗакони Фізики висловлюють фундаментальні взаємозв'язки між певними фізичними велічінамі.В Фізики багато різних величин. Щоб спростити вимірювання і побудувати фізичні теорії, деякі з цих величин приймаються за

Конкретні вимірювання Електричні вимірювання: напруга, струм, опір, потужність Вимірювати в побуті електричні параметри доводиться не часто, а деяким - і нікогда.Напряженіе в мережі або є, або його немає, і визначають це просто підключивши навантаження - простіше

Медичні вимірювання В медицині вимірюють безліч різних величин, наприклад концентрації будь-яких речовин в будь-яких середовищах, механічні величини (вага, лінійні розміри, переміщення, тиск, силу, обсяг повітря, що видихається), частоти (пульсу, дихання),

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://allbest.ru

Вступ

Засоби вимірювання:технічний засіб, призначений для вимірювань (визначення по 102-ФЗ від 26.06.2008г.); технічний засіб, призначений для вимірювань, має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює і (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймають незмінним (в межах встановленої похибки) протягом відомого інтервалу часу (визначення по РМГ 29-99).

метрологічний фізичний вимірювальний похибка

1. Класифікація засобів вимірювань

За технічним призначенням:

· міра фізичної величини - засіб вимірювань, призначений для відтворення і (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів, значення яких виражені у встановлених одиницях і відомі з необхідною точністю;

· вимірювальний пристрій - засіб вимірювань, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні;

· вимірювальний перетворювач - технічний засіб з нормативними метрологічними характеристиками, що служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації або передачі;

· вимірювальна установка (вимірювальна машина) - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначена для вимірів однієї або декількох фізичних величин і розташована в одному місці;

· вимірювальна система - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених в різних точках контрольованого об'єкта і т.п. з метою вимірювань однієї або декількох фізичних величин, властивих цьому об'єкту, і вироблення вимірювальних сигналів в різних цілях;

· вимірювально-обчислювальний комплекс - функціонально об'єднана сукупність засобів вимірювальної техніки, ЕОМ і допоміжних пристроїв, призначена для виконання в складі вимірювальної системи конкретної вимірювальної задачі.

За ступенем автоматизації:

· Автоматичні;

· Автоматизовані;

· Ручні.

За стандартизації засобів вимірювань:

· Стандартизовані;

· Нестандартизо.

Відповідно до положення в перевірочній схемі:

· Еталони;

· Робочі засоби вимірювань.

За значущістю вимірюваної фізичної величини:

· Основні засоби вимірювань тієї фізичної величини, значення якої необхідно отримати відповідно до вимірювальної завданням;

· Допоміжні засоби вимірювань тієї фізичної величини, вплив якої на основний засіб вимірювань або об'єкт вимірювань необхідно враховувати для отримання результатів вимірювань необхідної точності.

2. метрологічні характеристики засобів вимірювань

метрологічними характеристиками, Згідно з ГОСТ 8.009-84, називаються технічні характеристики, що описують ці властивості і впливають на результати і на похибки вимірювань, призначені для оцінки технічного рівня і якості засобу вимірювань, для визначення результатів вимірювань і розрахункової оцінки характеристик інструментальної складової похибки вимірювань.

Характеристики, що встановлюються нормативно-технічними документами, називаються нормованими, а визначаються експериментально - дійсними.

Нижче наведена номенклатура метрологічних характеристик:

· Характеристики, призначені для визначення результатів вимірювань (без введення поправок):

Функція перетворення вимірювального перетворювача, а також вимірювального приладу з неіменованого шкалою;

Значення однозначною заходи;

Ціна поділки шкали вимірювального приладу або багатозначної міри;

Вид вихідного коду для цифрових засобів вимірювань;

· Характеристики похибок засобів вимірювань;

· Характеристики чутливості засобів вимірювань до впливає величинам;

· Динамічні похибки засобів вимірювальної техніки (перехідна характеристика, АЧХ, АФХ і т.д.).

3 . Метрологічні властивості засобів вимірювань

Метрологічні властивості СІ- це властивості, що впливають на результат вимірювань і його погрішність. Показники метрологічних властивостей є їх кількісною характеристикою і називаються метрологічними характеристиками. Метрологічні характеристики, що встановлюються НД, називають нормованими метрологічними характеристиками. Всі метрологічні властивості СІ можна розділити на дві групи:

· Властивості, що визначають область застосування СІ;

· Властивості, що визначають точність (правильність і прецизійність) результатів вимірювання.

До основних метрологічних характеристик, що визначає область застосування СІ, відносяться діапазон вимірювань і поріг чутливості. Діапазон вимірювань- область значень величини, в межах яких нормовані допустимі межі похибки. Значення величини, що обмежують діапазон вимірювань знизу або зверху (зліва і справа), називають відповідно нижньою або верхньою межею вимірювань. поріг чутливості- найменша зміна вимірюваної величини, яке викликає помітну зміну вихідного сигналу. Наприклад, якщо поріг чутливості ваг дорівнює 10 мг, то це означає, що помітне переміщення стрілки ваг досягається при такому малому зміні маси, як 10 мг. До метрологічним властивостям другої групи відносяться два головних властивості точності: правильність і прецизійність результатів. Точність вимірювань СІ визначається їх погрішністю. Похибка засоби вимірювань- це різниця між показаннями СІ і дійсним (дійсним) значенням вимірюваної величини. Оскільки істинне значення фізичної величини невідомо, то на практиці користуються її дійсним значенням. Для робочого СІ за дійсне значення приймають свідчення робочого еталону нижчого розряду (допустимо, 4-го), для еталону 4-го розряду, в свою чергу, - значення величини, отримане за допомогою робочого еталону 3-го розряду. Таким чином, за базу для порівняння приймають значення СІ, яке є в перевірочній схемі вищестоящим по відношенню до підлеглого СІ, що підлягає перевірці.

Похибки СІ можуть бути класифіковані по ряду ознак, зокрема:

· За способом вираження - абсолютні, відносні;

· За характером прояву - систематичні, випадкові;

· По відношенню до умов застосування - основні, додаткові.

Найбільшого поширення набули метрологічні властивості, пов'язані з абсолютними і відносними похибками. систематична похибка- складова похибки результату вимірювання, залишається постійною (або ж закономірно змінюється) при повторних вимірах однієї і тієї ж величини. Її прикладом може бути погрішність градуювання, зокрема погрішність показань приладу з круговою шкалою і стрілкою, якщо вісь останньою зміщена на деяку величину щодо центру шкали. Якщо ця похибка відома, то її виключають з результатів різними способами, зокрема введенням поправок. При хімічному аналізі систематична похибка проявляється у випадках, коли метод вимірів не дозволяє повністю виділити елемент або коли наявність одного елемента заважає визначенню іншого. Величина систематичної погрішності визначає таку метрологічне властивість, як правильність вимірювань СІ.

Випадкова похибка- складова похибки результату вимірювання, змінюється випадковим чином (по знаку і значенням) в серії повторних вимірювань одного і того ж розміру величини з однаковою ретельністю. У появі цього виду погрішності не спостерігається будь-якої закономірності. Вони неминучі і непереборні, завжди присутні в результатах вимірювання. При багаторазовому і досить точному вимірі вони породжують розсіяння результатів.

характеристиками розсіюванняє середня арифметична похибка, середня квадратична похибка, розмах результатів вимірювань. Оскільки розсіювання носить імовірнісний характер, то при вказівці на значення випадкової похибки задають ймовірність.

Оцінка похибки вимірювань СІ, Використовуваних для визначення показників якості товарів, визначається специфікою застосування останніх. Наприклад, похибка вимірювання колірного тону керамічних плиток для внутрішнього оздоблення житла повинна бути принаймні на порядок нижче, ніж похибка вимірювання аналогічного показника серійно випускаються картин, зроблених кольоровим фотодруком. Справа в тому, що разнотонность двох наклеєних поряд на стіну кахельних плиток буде кидатися в очі, тоді як разнотонность окремих екземплярів однієї картини помітно не проявиться, так як вони використовуються розрізнено.

Номенклатура нормованих метрологічних характеристик СІвизначається призначенням, умовами експлуатації і багатьма іншими факторами. У СІ, що застосовуються для високоточних вимірювань, нормується до десятка і більш метрологічних характеристик в стандартах технічних вимог (технічних умов) і ТУ. Норми на основні метрологічні характеристики наводяться в експлуатаційній документації на СІ. Облік всіх нормованих характеристик необхідний при вимірах високої точності і в метрологічній практиці. У повсякденному виробничій практиці широко користуються узагальненою характеристикою - класом точності.

Клас точності СІ- узагальнена характеристика, що виражається межами допустимих (основної та додаткової) похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на точність. Класи точності конкретного типу СІ встановлюють в НД. При цьому для кожного класу точності встановлюють конкретні вимоги до метрологічних характеристик, в сукупності відображає рівень точності СІ даного класу. Класи точності присвоюються засобам вимірювань при їх розробці (за результатами приймальних випробувань). У зв'язку з тим що при експлуатації їх метрологічні характеристики зазвичай погіршуються, допускається знижувати клас точності за результатами повірки (калібрування). Таким чином, клас точності дозволяє судити про те, в яких межах знаходиться погрішність вимірювань цього класу. Це важливо знати при виборі СІ залежно від заданої точності вимірювань.

4 . Класи точності засобів вимірювань

Єдині правила встановлення меж допустимих похибок показань по класах точності засобів вимірювань регламентує ГОСТ 8.401-80.

Клас точності засобів вимірювань- узагальнена характеристика засобів вимірювань, яка визначається межами допустимих основної та додаткової похибок, а також іншими властивостями засобів вимірювань, що впливають на їх точність, значення яких встановлюються в стандартах на окремі види засобів вимірювань. Класи точності присвоюються засобам вимірювань при їх розробці з урахуванням результатів державних приймальних випробувань. Клас точності хоча і характеризує сукупність метрологічних властивостей даного засобу вимірювань, однак не визначає однозначно точність вимірювань, так як остання залежить від методу вимірювань і умов їх виконання.

Засобам вимірювань з двома або більше діапазонами вимірювань однієї і тієї ж фізичної величини допускається присвоювати два або більше класу точності. Засобам вимірювань, призначеним для вимірювань двох або більше фізичних величин, допускається привласнювати різні класи точності для кожної вимірюваної величини. З метою обмеження номенклатури средтсва вимірювань по точності для СІ конкретного виду встановлюють обмежене число класів точності, визначається техніко-економічними обґрунтуваннями.

Класи точності цифрових вимірювальних приладів з вбудованими обчислювальними пристроями для додаткової обробки результатів вимірювань встановлюють без урахування режиму обробки.

5 . Способи нормування і форми вираження метрологічних характеристик

Межі допустимих основної та додаткових похибок слід висловлювати у формі наведених, відносних або абсолютних похибок в залежності від характеру зміни похибок в межах діапазону вимірювань, а також від умов застосування і призначення засобів вимірювань конкретного виду. Межі додаткової похибки допускається висловлювати у формі, відмінній від форми вираження меж допустимої основної похибки.

Межі основної похибки встановлюють в послідовності, наведеній нижче:

· Встановлюються межі допустимої абсолютної похибки за формулою:

Д = ± (а + b · x)

де Д - межі допустимої абсолютної основної похибки (в одиницях вимірюваної величини або умовно в поділках шкали) х - значення вимірюваної величини, а, b - позитивні числа, не залежні від х.

· Встановлюються межі допустимої зведеної основної похибки за формулою:

г = Д / Хn = ± p

де г - межі допустимої зведеної основної похибки в%, Д - межі допустимої абсолютної похибки, p - позитивне число, вибирається з ряду 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 і т.д.) не встановлюється для тих, що розробляються засобів вимірювань, для засобів вимірювань конкретного типу допускається встановлювати не більше п'яти різних меж допустимої основної похибки при одному і тому ж значенні ступеня n.

· Встановлюється норміруещее занчение Хn

· Для засобів вимірювань з рівномірною, практично рівномірною або статечної шкалою, а також для вимірювальних перетворювачів, якщо нульове значення вимірюваного параметра знаходиться на краю або поза діапазону вимірювань нормирующее значення встановлюється рівним більшому за межі вимірювань. Для засобів вимірювань, нульове значення вимірюваного параметра яких знаходиться всередині діапазону вимірювань, нормирующее значення встановлюється ранимий більшому із модулів меж вимірювань.

· Для приладів з рівномірною, практично рівномірною або статечної шкалою і нульовою відміткою всередині діапазону вимірювань нормирующее значення допускається встановлювати рівним сумі модулів меж вимірювань.

· Для засобів вимірювань фізичної величини, для яких прийнята шкала з умовним нулем, нормирующее значення встановлюють рівним модулю різниці меж ізмереінй.

· Для засобів вимірювань з встановленим номінальним значенням нормирующее значення встановлюють рівним цьому номінального значення.

· Для вимірювальних приладів з суттєво нерівномірною шкалою нормирующее значення встановлюють рівним всій довжині шкали або її частини, що відповідає діапазону вимірювань. В цьому випадку межі абсолюно похибки виражають, як і довжину шкали, в одиницях довжини.

· Встановлюються межі допустимої відносної основної похибки за формулою:

д = Д / г = ± =< ± q

d = a / | х до |

д - межі допустимої відносної основної похибки в%, Д - межі допустимої абсолютної основної похибки (в одиницях вимірюваної величини або умовно в поділках шкали) х - значення вимірюваної величини, х к - найбільший (по модулю) з меж вимірювань, а, b - позитивні числа, не залежні від х. q, c, d - позитивне число, вибирається з ряду 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 і т.д.) не встановлюється для тих, що розробляються засобів вимірювань, для засобів вимірювань конкретного типу допускається встановлювати не більше п'яти різних меж допустимої основної похибки при одному і тому ж значенні ступеня n. В обґрунтованих випадках межі допустимої відносної оснвоной похибки встановлюють за більш складною формулою або у вигляді графіка або таблиці. У стандартах або технічних умовах на средтсва вимірювань повинно бути встановлено мінімальне значення х, починаючи від якого застосуємо прийнятий спосіб вираження меж відносної похибки. Співвідношення між числами з і d встановлюються в стандартах на засоби вимірювань конкретного виду.

· Межі допустимих додаткових похибок встановлюють одним із таких способів:

· У вигляді постійного значення для всієї робочої області впливає величини або у вигляді постійних значень по інтервалах робочої області впливає величини;

· Шляхом вказівки відносини межі допустимої додаткової похибки, відповідного регламентованому інтервалу впливає величини, до цього інтервалу;

· Шляхом вказівки залежно межі допустимої додаткової похибки від впливає величини (граничної функції впливу);

· Шляхом вказівки функціональної залежності меж допустимих відхилень від номінальної функції впливу.

· Для різних умов експлуатації засобів вимірювань в рамках одного і того ж класу точності допускається встановлювати різні робочі області впливають величин. Межа варіації вихідного сигналу слід встановлювати у вигляді дольного (кратного) значення межі допустимої основної похибки або в поділках шкали. Межі нестабільності, як правило, встановлюють у вигляді частки межі допустимої основної похибки. Межі допустимих похибок повинні бути виражені не більше ніж двома значущими цифрами, причому похибка округлення при обчисленні меж повинна бути не більше 5%.

Позначення класів точності засобів вимірювань в документації

· Для засобів вимірювань межі допустимої основної похибки яких прийнято виражати у формі абсолютних похибок або відносних похибок, причому останні встановлені у вигляді графіка, таблиці або формули, класи точності в документації позначаються прописними буквами латинського алфавіту або римськими цифрами.

· У необхідних випадках до позначення класу точності літерами латинського алфавіту додають індекси у вигляді арабської цифри. Класами точності, яким відповідають менші межі допустимих похибок, відповідають літери, що знаходяться ближче до початку алфавіту, або цифри, що означають менші числа.

· Для засобів вимірювань, межі допустимої основної похибки яких прийнято виражати у формі зведеної похибки або відносної похибки відповідно до формули д = Д / г = ± q, класи точності в документації слід позначаються числами, які дорівнюють цим межам похибки, вираженими у відсотках. Позначення класу точності таким чином, дає безпосередню вказівку на межа допустимої основної похибки.

· Для засобів вимірювань, межі допустимої основної похибки яких прийнято виражати у формі відносних похибок відповідно до формули д = ±, класи точності в документації позначаються числами з і d, розділених косою рисою.

В документації на засоби вимірювань допускається позначати класи точності так само, як на средтсва вимірювань. В експлуатаційній документації на засіб вимірювань конкретного виду, що містить позначення класу точності, міститься посилання на стандарт чи технічні умови, в яких встановлено клас точності цього кошти вимірів.

6 . Позначення класів точності на засобах вимірювань

Умовні позначення класів точності наносяться на циферблати, щитки і корпусу засобів вимірювань. При вказівці класів точності на вимірювальних приладах з істотно нерівномірною шкалою, для інформації, додатково вказуються межі допустимої основної відносної похибки для частини шкали, що лежить в межах, зазначених спеціальними знаками (наприклад точками або трикутниками). До значенням межі допустимої відносної похибки в цьому випадку додають знак відсотка і поміщають в гурток. Звертаємо вашу увагу на те, що цей знак не є позначенням класу точності. Позначення класу точності допускається не наносити на високоточні заходи, а також на засоби вимірювань, для яких діючими стандартами встановлені особливі зовнішні ознаки, що залежать від класу точності, наприклад параллелепіпедная і шестигранна форма гир загального призначення. За винятком технічно обгрунтованих випадків, разом з умовним позначенням класу точності на циферблат, щиток або корпус засобів вимірювань наноситься позначення стандарту або технічних умов, що встановлюють технічні вимоги до цих засобів вимірювань. На кошти вимірів, для одного і того ж класу точності яких в залежності від умов експлуатації встановлені різні робочі області впливають величин, наносяться позначення умов їх експлуатації, передбачені в стандартах або технічних умовах на ці засоби вимірювань.

Затвердження типу засоби вимірювання - рішення, що виноситься органом державної метрологічної служби, що свідчить про відповідність засобів вимірювальної техніки встановленим вимогам і про придатність його застосування в сферах поширення державного метрологічного контролю і нагляду .

Затвердження типу СІ є видом державного метрологічного контролю і проводиться з метою забезпечення єдності вимірювань в країні. Всі засоби вимірювань, що застосовуються у сфері державного регулювання забезпечення єдності вимірювань, підлягають обов'язковому затвердженню. При затвердженні типу засобів вимірювальної техніки, встановлюються показники точності, а так же інтервал і методика проведення повірки засобів вимірювальної техніки даного типу. Рішення про затвердження типу приймає Федеральне агентство з технічного регулювання і метрології (Ростехрегулювання) на підставі позитивних результатів випробувань з метою затвердження типу.

Державні центри випробувань засобів вимірювальної техніки (ДЦВ СІ) -державні наукові метрологічні центри, акредитовані Держстандартом Росії з визнанням їх повноважень в області проведення робіт, пов'язаних з випробуваннями засобів вимірювань.

Державний реєстр засобів вимірювальної техніки(Держреєстр СІ) призначений для реєстрації засобів вимірювань, типи яких затверджені Ростехрегулюванням (колишній Держстандарт Росії) і які можуть застосовуватися в сферах державного метрологічного контролю і нагляду РФ.

Державний реєстр СІ складається з наступних розділів:

· Засоби вимірювань, типи яких затверджені Ростехрегулюванням;

· Сертифікати про затвердження типу засобів вимірювальної техніки;

· Засоби вимірювань військового призначення, типи яких затверджені Ростехрегулюванням;

· Одиничні екземпляри кошти вимірів, типи яких затверджені Ростехрегулюванням;

· Державні центри випробувань засобів вимірювальної техніки, акредитовані Ростехрегулюванням.

Цілі ведення Держреєстру СІ:

· Облік засобів вимірювальної техніки затверджених типів і створення централізованих фондів інформаційних даних про засоби вимірювань, допущених до виробництва, випуску в обіг і застосування в Російській Федерації;

· Реєстрація акредитованих державних центрів випробувань засобів вимірювань;

· Облік виданих сертифікатів про затвердження типу засобів вимірювальної техніки та атестатів акредитованих державних центрів випробувань засобів вимірювань;

· Облік типових програм випробувань засобів вимірювальної техніки з метою затвердження типу;

· Організація інформаційного обслуговування заінтересованих юридичних і фізичних осіб, в тому числі національних метрологічних служб країн, які беруть участь у співпраці з взаємного визнання результатів випробувань і затвердження типу засобів вимірювальної техніки.

Розміщено на Allbest.ru

подібні документи

Засоби вимірювання і їх види, класифікація можливих похибок. Метрологічні характеристики засобів вимірювань і способи їх нормування. Порядок і результати проведення повірки омметром, а також амперметрів, вольтметрів, ватметрів, варметрів.

курсова робота, доданий 26.02.2014


Прямі та непрямі види вимірювання фізичних величин. Абсолютна, відносна, систематична, випадкова і середня арифметична похибки, середньоквадратичне відхилення результату. Оцінка похибки при обчисленнях, вироблених штангенциркулем.

контрольна робота, доданий 25.12.2010


Суть фізичної величини, класифікація і характеристики її вимірів. Статичні і динамічні вимірювання фізичних величин. Обробка результатів прямих, непрямих і спільних вимірів, нормування форми їх подання та оцінка невизначеності.

курсова робота, доданий 12.03.2013


Метрологічні характеристики засобів вимірювань. Термопари: поняття і принцип дії, конструкція, переваги і недоліки, умови і можливості застосування. Методи поліпшення метрологічних характеристик і виключення похибок термопари.

контрольна робота, доданий 29.10.2014


Кількісна характеристика навколишнього світу. Система одиниць фізичних величин. Характеристики якості вимірювань. Відхилення величини виміряного значення величини від істинного. Похибки за формою числового виразу і по закономірності прояви.

курсова робота, доданий 25.01.2011


Визначення похибок засобу вимірювання, реалізація приладу в програмному середовищі National Instruments, Labview. Перелік основних метрологічних характеристик засобу вимірювань. Мультиметр Ц4360, його зовнішній вигляд. Реалізація віртуального приладу.

курсова робота, доданий 09.04.2015


Структурно-класифікаційна модель одиниць, видів і засобів вимірювань. Види похибок, їх оцінка і обробка в Microsoft Excel. Визначення класу точності маршрутизатора, магнітоелектричного приладу, інфрачервоного термометра, портативних ваг.

курсова робота, доданий 06.04.2015


Класифікація засобів вимірювань. Поняття про структуру мер-еталонів. Єдина загальноприйнята система одиниць. Вивчення фізичних основ електричних вимірювань. Класифікація електровимірювальної апаратури. Цифрові і аналогові вимірювальні прилади.

реферат, доданий 28.12.2011


Поняття і сутність фізичних величин, їх якісне і кількісне вираження. Характеристика основних типів шкал вимірювань: найменувань, порядку, різниць (інтервалів) і відносин, їх ознаки. Особливості логарифмічних і біофізичних шкал.

реферат, доданий 13.11.2013


Положення метрологічного забезпечення. Повноваження Комітету по стандартизації, метрології та сертифікації при Раді Міністрів РБ (Держстандарту). Класифікація СІ і їх характеристики. Основні характеристики засобів вимірювання електричних величин.

засіб вимірюваньявляє собою технічний засіб, призначений для знаходження досвідченим шляхом з оціненої точністю значення заздалегідь обраної вимірюваної фізичної величини.

Засіб вимірювань має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює і (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним в межах встановленої похибки і протягом відомого інтервалу часу.

Залежно від ступеня стандартизації виділяють:

• 1) стандартизовані засоби вимірювань,виготовлені відповідно до вимог національного стандарту;
• 2) нестандартизованого засоби вимірювання- унікальні засоби вимірювань, призначені для спеціальної вимірювальної завдання, в стандартизації вимог до якого немає необхідності. Нестандартизованого засоби вимірів не піддаються державних випробувань (повірки), а підлягають метрологічним атестацій.

За ступенем автоматизації кошти вимірів ділять:

• 1) на автоматичні засоби вимірювань, Що виробляють в автоматичному режимі всі операції, пов'язані з обробкою результатів вимірювань, їх реєстрацією, передачею даних або виробленням керуючого сигналу;
• 2) автоматизовані засоби вимірювань,виробляють в автоматичному режимі одну або частина вимірювальних операцій;
• 3) неавтоматичні кошти вимірів,які мають пристроїв для автоматичного виконання вимірювань і обробки їх результатів (рулетка, теодоліт і т.д.).

За конструктивним виконанням засоби вимірювання поділяються на: заходи; вимірювальні перетворювачі; вимірювальні прилади; вимірювальні установки; ізмерітельно- інформаційні системи (рис. 4.4).

Мал. 4.4.

міра- засіб вимірювань, призначений для відтворення і (або) зберігання фізичної величини заданого розміру. Міра виступає в якості носія одиниці фізичної величини і служить основою для вимірювань. До заходів відносяться гирі, кінцеві міри довжини, нормальні елементи (заходи ЕРС); кварцовий резонатор (міра частоти електричних коливань). Заходи, які відтворюють фізичну величину одного розміру, називають однозначними. Заходи, які відтворюють фізичну величину різних розмірів, називають багатозначними. Прикладом багатозначної міри є міліметрова лінійка, яка відтворює не тільки міліметрові, але і сантиметрові розміри довжини.

Заходи можуть становити набори або магазини заходів. Набір заходів являє собою комплект однорідних заходів різного розміру, призначених для застосування в різних поєднаннях. Наприклад, набір важків.

Магазин заходів - це набір заходів, в якому заходи конструктивно об'єднані в єдиний пристрій. З'єднання заходів може здійснюватися автоматично або вручну. Прикладом магазину заходів може служити магазин електричних опорів.

вимірювальний перетворювачпризначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки і (або) зберігання, але не піддається безпосередньому спостереженню людиною (оператором).

Вимірюється (перетворюються) величина, яка надходить на вимірювальний перетворювач, називається вхідною величиною, перетворена величина - вихідний. Співвідношення між вхідний і вихідний величинами, яке може бути представлено формулою, таблицею, графіком, називається функцією преобра: Ювані є для вимірювального перетворювача основний метрологічної характеристикою.

Найпоширенішим засобом вимірювань є первинний вимірювальний перетворювач.Наприклад, первинний перетворювач неелектричної величини в електричну. Первинні вимірювальні перетворювачі не змінюють роду фізичної величини, а служать лише для зміни розміру вимірюваної величини (наприклад, подільники або підсилювачі напруги). Часто вимірювальні перетворювачі вбудовуються в вимірювальний прилад.

Частина первинного перетворювача, яка сприймає вимірювальний сигнал на його вході, називається чутливим елементом, або сенсором.

Первинний вимірювальний перетворювач, конструктивно оформлений як відокремлений засіб вимірювань (без відлікового пристрою) з нормованою функцією перетворення, називається датчиком.Наприклад, датчик тиску, датчик температури, датчик швидкості і т.д.

Вторинними (проміжними) вимірювальними перетворювачаминазиваються перетворювачі, розташовані в вимірювальної ланцюга після первинного перетворювача і зазвичай по вимірюваної (перетворюваної) величиною однорідні з ним.

За характером перетворення вимірювальні перетворювачі поділяються на аналогові, аналого-цифрові, цифрово-аналогові, цифрові. Цифрові перетворювачі служать для зміни формату цифрового сигналу.

Вимірювальний пристрій- засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття людиною (оператором).

Конструктивно вимірювальні прилади являють собою сукупність первинних і проміжних перетворювачів.

Особливе місце займають прилади прямої дії.Вони перетворять вимірювану величину, як правило, без зміни її роду і відображають її на показує пристрої, який в одиницях цієї величини. Наприклад, амперметр, вольтметр і ін.

Більш точними є прилади порівняння,які призначені для порівняння вимірюваних величин з величинами, значення яких відомі. Порівняння здійснюється за допомогою компенсаційних ланцюгів приладу. Наприклад, вимірювання маси здійснюється через установку еталонних гир на равноплечних вагах.

Вимірювальні прилади поділяються на аналогові і цифрові. Відповідно до рівняння вимірювань (4.1) значення величини дорівнює добутку її числового значення на розмір одиниці вимірювання. Інформація про числовому значенні фізичної величини, яка називається вимірювальної інформацією, в процесі вимірювань передається за допомогою тих чи інших сигналів.

В аналогових приладах встановлюється прямий зв'язок між значенням вимірюваної величини і значенням сигналу фізичної величини. Наприклад, в ртутному термометрі висота стовпчика ртуті відповідає конкретному значенню температури. При цьому, очевидно, використовується не саме числове значення, а аналогова величина.

У цифрових вимірювальних приладах сигнали вимірювальної інформації піддаються дискретизації і передаються для відображення у вигляді окремих короткочасних імпульсів, які є носіями вимірювальної інформації.

За способом запису вимірюваної величини реєструють вимірювальні прилади діляться на самописні і друкують. У самописних приладах запис свідчень представляється в графічному вигляді (наприклад, осцилограф), в друкуючих - в числовій формі.

вимірювальна установка- сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього спостереження людиною і розташована в одному місці.

Вимірювальна установка може включати в себе заходи, вимірювальні прилади і перетворювачів, а також різні допоміжні пристрої.

Вимірювально-інформаційна система -сукупність засобів вимірювальної техніки, з'єднаних між собою каналами зв'язку і призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі і (або) використання в автоматичних системах управління.

за метрологічного призначеннямзасоби вимірювань поділяються на два види: робочі засоби вимірювань і еталони.

Робочі засоби вимірювань(Далі РСІ) призначені для вимірювань параметрів і характеристик об'єктів контролю і вимірювань. РСІ є найчисленнішими і широко застосовуваним. Так, до РСІ відносять електролічильник, застосовуваний для виміру електричної енергії; теодоліт - для вимірювання плоских кутів; нутромер - для вимірювання малих довжин (діаметрів отворів); термометр - для вимірювання температури; вимірювальна система теплоелектростанції, що дозволяє отримати вимірювальну інформацію про ряд фізичних величин в різних енергоблоках.

еталонипризначені для відтворення і зберігання одиниці величини (кратних або часткових значень одиниці) з метою передачі її розміру іншим засобом вимірювання.

За загальним призначенням кошти вимірів можуть використовуватися для проведення перевірочних заходів, калібрування або для здійснення технічних вимірювань.

Класифікація видів і методів вимірювань

Велика розмаїтість вимірюваних величин, умов проведення вимірювань, способів отримання результату призводить до надзвичайно великої різноманітності вимірювань. У той же час багато конкретні вимірювання, незважаючи на їх зовнішню відмінність, мають багато спільного і часто виконуються за однаковою схемою. Звідси виникає необхідність і можливість їх систематизації, виявлення загальних закономірностей, що дозволяє значно полегшити вивчення всього різноманіття вимірів.

Вимірювання класифікують:

за загальними прийомам отримання результатів вимірювань - прямі, непрямі, спільні, сукупні;

за висловом результату вимірювань - абсолютні, відносні;

по характеристики точності - равноточние, неравноточних;

по числу вимірювань в серії - одноразові, багаторазові;

по відношенню до зміни вимірюваної величини - статичні, динамічні;

з метрологічного призначенням - технічні, метрологічні.

Блок-схема класифікації вимірювань представлена ​​на рис. 1.2.

пряме вимірювання- вимір, при якому шукане значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. Наприклад, вимірювання температури повітря термометром, сили струму - амперметром, діаметра вала - мікрометром і т.п.

непряме вимір- це вимір, при якому шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірам. При цьому числове значення шуканої величини визначається за формулою:

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

де: z- значення шуканої величини; a 1, a 2, ..., a m- значення безпосередньо вимірюваних величин.

Мал. 1.2. Блок-схема класифікації вимірювань

Наведемо кілька прикладів непрямих вимірювань.

1. Визначення значення активного опору Rрезистора (рис. 1.3, а) на основі прямих вимірювань сили струму I, Проходящегочерез резистор, і падіння напруги Uна ньому за формулою:

R = U / I. (1.4)

2. Визначення щільності pтіла циліндричної форми (рис. 1.3, б) на підставі прямих вимірювань його маси m, діаметра dі висоти hциліндра за формулою:

p = 4m / (p ∙ d 2 ∙ h). (1.5)

3. Визначення довжини окружності Lна підставі прямого виміру діаметра dза формулою:

L = p ∙ d. (1.6)

Мал. 1.3. Приклади непрямих вимірювань

Непрямі вимірювання складніше прямих, проте, вони широко застосовуються на практиці у випадках, коли прямі вимірювання практично нездійсненні, або коли непряме вимірювання дозволяє отримати більш точний результат у порівнянні з прямим вимірюванням.

У деяких приладах обчислення функцій, згаданих у визначенні непрямих вимірювань, можуть здійснюватися як одна з операцій перетворень "всередині" приладу. Вимірювання, проведені з застосуванням подібних вимірювальних приладів, відносяться до прямих. До непрямих відносяться тільки такі виміри, при яких розрахунок здійснюється вручну або автоматично, але після отримання результатів прямих вимірювань.

У багатьох випадках замість терміна "непряме вимірювання" застосовують термін "метод непрямих вимірювань". Це закріплено міжнародними словниками в галузі метрології і стандартами ряду країн і обумовлено тим, що вимір розглядається як акт порівняння величини з одиницею. Отже, непрямий вимір, строго кажучи, - це не вимір, а метод вимірювання.

До сукупним вимірамвідносяться вироблені одночасно вимірювання кількох однойменнихвеличин, при яких шукані значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних сполучень цих величин. До сукупним відносяться, наприклад, вимірювання, при яких маси окремих гир набору знаходять при відомій масі однієї з них і за результатами прямих вимірювань (порівнянь) мас різних сполучень гир.

спільні вимірювання- це вироблені одночасно вимірювання двох або декількох НЕ однойменнихвеличин для знаходження залежності між ними.

Наприклад, на підставі одночасних вимірювань збільшень Δlдовжини деталі в залежності від змін Δ tйого температури (НЕ однойменних величин) визначають коефіцієнт Долінійного розширення матеріалу зразка:

К = Δl / (l * Δt). (1.7)

Числові значення шуканих величин при спільних вимірах, як і при сукупних, можуть визначатися з системи рівнянь, що зв'язують значення шуканих величин зі значеннями величин, виміряних прямим (або непрямим) способом.

Щоб отримати числові значення шуканих величин, необхідно отримати принаймні стільки рівнянь, скільки є цих величин.

Як приклад розглянемо задачу експериментального визначення залежності опору резистора від температури. Припустимо, що ця залежність має вигляд:

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

де: R oі R t- значення опорів резистора при нульовій температурі і температурі tвідповідно; aі b- постійні температурні коефіцієнти.

Потрібно визначити значення величин R o, aі b.

Очевидно, ні прямими, ні непрямими вимірами тут завдання не вирішити. Поступимо таким чином. При різних (відомих) значеннях температури t 1,t 2і t 3(Вона може бути виміряна прямо або побічно) вимірюємо (прямо чи опосередковано) значення R t 1, R t 2і R t 3і записуємо систему рівнянь:

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 + b * t 3 2).

Вирішуючи цю систему відносно R 0, aі b,отримуємо значення шуканих величин.

абсолютна вимір- вимір, що приводить до значення вимірюваної величини, вираженого в її одиницях. Наприклад, при вимірюванні сили електричного струму амперметром або довжини деталі мікрометром результат вимірювання виражається в одиницях вимірюваних величин (в амперах і міліметрах).

У ГОСТ 16263 приведено інше визначення: "абсолютний вимір - вимір, засноване на прямих вимірюваннях однієї або декількох величин і використанні значень фізичних констант". У такому розумінні це поняття практично не застосовується. Воно відповідає поняттю «фундаментальне вимір», наведеним в міжнародному словнику. Термін «абсолютний вимір» слід уникати, т. К. Абсолютне, т. Е. Повністю безпомилкове, вимір неможливо. Замість нього можна використовувати термін «безпосереднє вимір».

відносне вимірювання- вимір відношення величини до однойменної величини, що відіграє роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, прийнятої за вихідну. Відносне вимірювання засновано на порівняння вимірюваної величини з відомим значенням міри. Вихідну величину при цьому знаходять алгебраїчним підсумовуванням розміру заходи і показань приладу. Наприклад, контроль калібру пробки на вертикальному оптіметре.

равноточние вимірювання- ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірювань в одних і тих же умовах. Наприклад, вимір діаметра вала гладким мікрометром і індикаторної скобою.

неравноточних вимірювання- ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних різними по точності засобами вимірювань і (або) в різних умовах.

одноразове вимір- вимір, виконане один раз. Наприклад, вимір конкретного моменту часу по годинах. У ряді випадків, коли потрібна велика впевненість в одержуваному результаті, одного виміру виявляється недостатньо. Тоді виконується два, три і більше вимірів однієї і тієї ж конкретної величини. У таких випадках допускається вираз: "дворазове вимірювання", "триразове вимір" і т.д.

багаторазове вимірювання- вимір однієї і тієї ж фізичної величини, коли результат отримують з декількох наступних один за одним вимірювань, тобто вимір, що складається з ряду одноразових вимірювань.

З якого числа вимірів можна вважати вимір багаторазовим? Суворого відповіді на це питання немає. Однак відомо, що при числі окремих вимірювань n> 4, ряд вимірювань може бути оброблений відповідно до вимог математичної статистики. Отже, при чотирьох вимірах і більш вимір можна вважати багаторазовим. За результат багаторазового вимірювання зазвичай приймають середньоарифметичне значення з результатів одноразових вимірювань, що входять в ряд.

статична вимір- вимір фізичної величини, прийнятої відповідно до конкретної вимірювальної завданням за незмінну протягом часу вимірювання. Наприклад, вимірювання довжини деталі при нормальній температурі, вимір розмірів земельної ділянки.

динамічні вимірювання- вимірювання фізичної величини, розмір якої змінюється з плином часу. Швидка зміна розмірів вимірюваної величини вимагає її вимірювання з точною фіксацією моментів часу. Наприклад, вимір відстані до рівня землі з снижающегося літака.

Технічні вимірювання- вимірювання за допомогою робочих засобів вимірювань. Технічні вимірювання виконуються з метою контролю та управління науковими експериментами, контролю параметрів виробів, технологічних процесів, управління рухом різних видів транспорту, діагностики захворювань, контролю забруднення навколишнього середовища і т.п. Наприклад, вимірювання тиску пара в казані за допомогою манометра, вимір ряду фізичних величин, що характеризують технологічний процес.

метрологічні вимірювання- вимірювання за допомогою еталонів і зразкових засобів вимірювань з метою відтворення одиниць фізичних величин при передачі їх розміру робочим засобам вимірювань. Наприклад, при перевірці зразкових мір магнітної індукції 3-го розряду на повірочної установки здійснюються вимірювання зразковим Тесламетр 2-го розряду розміру величини, відтвореної мірою. Ці виміри проводяться з метрологічної метою, тобто є метрологічними.

Будь-які вимірювання є фізичний експеримент, виконання якого заснована на використанні тих чи інших фізичних явищ. Сукупність фізичних явищ, на яких засновані вимірювання, називаються принципом вимірювання.

Сукупність прийомів використання принципів і засобів вимірювання складає метод вимірювання.

Вибір того чи іншого методу вимірювань залежить від вимірювальної завдання, яку слід вирішувати (точність результату вимірів, швидкість його отримання і ін.). При вирішенні будь-вимірювальної завдання важливо мати такі засоби вимірювань, в яких реалізовані обрані принципи вимірювань. Наприклад, температуру можна виміряти платиновим термометром опору (реалізований принцип вимірювання - залежність опору платини від температури) і термоелектричним термометром (реалізований принцип - залежність термо е.р.с. від різниці температур). Безумовно, при розробці того чи іншого методу вимірювань принцип вимірювань впливає на вибір засобів вимірювань. Але це не означає, що принцип вимірювання слід вважати одним з компонентів при визначенні методу вимірювань. Таким чином, можна сказати, що метод вимірювання- це спосіб вирішення вимірювальної завдання, що характеризується його теоретичним обґрунтуванням і розробкою основних прийомів застосування засобів вимірювання.

Різні методи вимірювань відрізняються, перш за все, організацією порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання. З цієї точки зору всі методи вимірювань відповідно до ГОСТ 16263 підрозділяються на дві групи (рис. 1.4): методи безпосередньої оцінки і методи порівняння.

Мал. 1.4. Схема класифікації методів вимірювань

Методи порівняння в свою чергу включають в себе метод протиставлення, диференційований метод, метод заміщення, нульовий метод і метод збігу.

при методі безпосередньої оцінкизначення вимірюваної величини визначають безпосередньо по відліковому пристрою вимірювального приладу прямої дії (вимірювальний прилад, в якому передбачено одне або декілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто без зворотного зв'язку). На цьому методі засновані всі показують (стрілочні) прилади (вольтметри, амперметри, індикатори, манометри, термометри, тахометри і т.п.). Слід зазначити, що при використанні даного методу вимірювань міра як речовий відтворення одиниці вимірювання, як правило, безпосередньо в процесі вимірювання не бере. Порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання здійснюється побічно шляхом попередньої градуювання вимірювального приладу за допомогою зразкових мір або зразкових вимірювальних приладів.

Точність вимірювань за методом безпосередньої оцінки в більшості випадків невелика і обмежується точністю застосовуваних вимірювальних приладів.

Метод порівняння з мірою- це такий метод вимірювань, в якому вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою. Приклади цього методу: вимірювання маси на важільних вагах з уравновешиванием гирями; вимір напруги постійного струму на компенсаторі порівнянням з е.р.с. нормального елемента; вимір діаметра вала індикатором при налаштуванні його на нуль по кінцевих мір довжини.

ГОСТ 16263 передбачає п'ять методів вимірювань, заснованих на порівнянні з заходом.

метод протиставлення- це метод порівняння з мірою, в якому вимірювана величина і величина відтворена з мірою, одночасно впливають на прилад порівняння, за допомогою якого встановлюється співвідношення між цими величинами. Наприклад, вимірювання маси на рівноплечого вагах за допомогою вимірюваної маси і врівноважують її гир на двох чашках ваг (рис. 1.5, а).

Диференціальний метод- це метод порівняння з мірою, в якому на вимірювальний прилад діє різниця вимірюваної величини і відомої величини, що відтворюється мірою. Наприклад, вимірювання, що виконуються при перевірці мір довжини порівнянням з зразковою мірою на компараторе, або вимірювання деталей при налаштуванні індикатора по кінцевих мір довжини (рис. 1.5, б).

Мал. 1.5. Приклади вимірювань методом протиставлення

і диференційованим методом

Широко поширений на практиці нульовий методвимірювань - це метод порівняння з мірою, в якому результуючий ефект впливу величин на прилад порівняння доводять до нуля. Наприклад, вимірювання електричного опору мостом з повним його уравновешиванием. Нульовий метод дозволяє отримати високу точність вимірювання.

методом заміщенняназивається метод порівняння з мірою, в якому вимірювану величину заміщують відомою величиною, що відтворюється мірою. Це, наприклад, зважування почерговим приміщенням маси і гир на одну і ту ж чашку ваг. Метод заміщення можна розглядати як різновид диференціального і нульового методу, що відрізняються тим, що порівняння вимірюваної величини з мірою проводиться разновремённо.

метод збігів- це метод порівняння з мірою, в якому різниця між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою вимірюють, використовуючи збіги відміток шкал або періодичних сигналів. Прикладами цього методу є вимірювання довжин за допомогою штангенциркуля, або вимірювання частоти обертання стробоскопом, де спостерігають збіги положення будь-якої мітки на обертовому об'єкті в момент спалахів відомої частоти.

Всі методи вимірювань можуть здійснюватися контактним способом, При якому вимірювальні поверхні приладу взаємодіють з перевіряється виробом, або безконтактним способом, При якому взаємодії немає. Наприклад, вимір діаметра вала штангенциркулем здійснюється контактним способом, а вимірювання параметрів різьби на інструментальному мікроскопі - безконтактним способом.

При контактному способі вимірювань необхідно правильно вибирати форму вимірювального наконечника в залежності від форми вимірюваної поверхні. Рекомендації по вибору форми вимірювального наконечника наведені в табл. 1.1.

Описані вище відмінності в методах порівняння вимірюваної величини з мірою знаходять своє відображення і в принципах побудови вимірювальних приладів.

З цієї точки зору розрізняють вимірювальні прилади прямої дії і прилади порівняння. У вимірювальному приладі прямої дії передбачено одне або декілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто без зворотного зв'язку. Так, наприклад, на рис. 1.6. приведена структурна схема електронного вольтметра змінного і постійного струму, яка містить випрямляч В, підсилювач постійного струму ППС і вимірювальний механізм ІМ. У цьому приладі перетворення сигналу вимірювальної інформації йде тільки в одному напрямку.

Характерною особливістю приладів прямої дії є споживання енергії від об'єкта вимірювання. Однак це не виключає можливості застосування приладів прямої дії для вимірювання, наприклад, електричного опору або ємності, але для цього необхідно використовувати допоміжне джерело енергії.

Вимірювальний прилад порівняння призначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною, значення якої відомо.

Мал. 1.6. Структурна схема електронного вольтметра

На рис. 1.7. приведена структурна схема автоматичного приладу порівняння, що містить пристрій порівняння УС, пристрій управління УУ і змінну (регульовану) міру М з відліковим пристроєм.

Мал. 1.7. Структурна схема автоматичного приладу порівняння

Вимірюється величина Х і однорідна з ним величина Х 0 потрапляють на входи пристрою порівняння УС. Величина Х 0 виходить від регульованої міри М. Залежно від результату порівняння Х і Х 0 пристрій управління УУ впливає на міру М таким чином, щоб величина / Х-Х 0 / зменшувалася. Процес управління закінчується, коли Х = Х 0. При цьому значення вимірюваної величини відраховується за шкалою регульованої міри. Якщо в пристрої порівняння відбувається віднімання величин Х з Х 0, то в даному приладі реалізується порівняння вимірюваної величини з мірою нульовим методом.

Слід зазначити, що порівняння вимірюваної величини з мірою в приладах порівняння може здійснюватися або одночасно (нульовий метод), або різночасно (метод заміщення).

Таким чином, наведена класифікація видів і методів вимірювань дозволяє не тільки систематизувати різноманітні вимірювання всіляких фізичних величин і тим самим полегшити підхід до вирішення конкретної вимірювальної задачі, але і з загальних позицій підійти до розгляду структур і принципів дії різних вимірювальних приладів.

Поняття і термін "засіб вимірювань" набули широкого поширення в метрологічній практиці з початку 70-х років. До цього часу стала зрозумілою необхідність, особливо для технічних вимірювань, розробки єдиної метрологічної методології, яка охоплює всі області вимірів і вимірювані величини. У зв'язку з цим було визнано зручним ввести деякий термін, який охоплював би будь-який технічний пристрій, призначений для вироблення, переробки, перетворення, відображення інформації про розміри вимірюваних величин.

За ГОСТ 16263 засіб вимірювань- це технічний засіб, що використовується при вимірах і має нормовані метрологічні властивості. Це визначення відповідає ISO та ІЕС, згідно з якими засіб вимірювань - це пристрій, призначений для виконання вимірювань "саме по собі" або із застосуванням іншого обладнання.

Класифікація видів засобів вимірювань наведена на рис. 1.8.

міра- засіб вимірювань, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Наприклад, гиря - міра маси; вимірювальний резистор - міра електричного опору; температурна лампа - міра яскравості або колірної температури; кварцовий генератор - міра частоти електричних коливань. Розрізняють однозначні заходи, багатозначні міри і набори заходів.

Мал. 1.8. Класифікація видів засобів вимірювань

однозначна міра- це міра, яка відтворює фізичну величину одного розміру. Наприклад, гиря, плоскопаралельна кінцева міра довжини, вимірювальний резистор, конденсатор постійної ємності і т.п.

багатозначна міра- міра, яка відтворює ряд однойменних величин різного розміру. Наприклад, штрихова міра довжини, конденсатор змінної ємності і т.п.

набір заходів- спеціально підібраний комплект заходів, що застосовуються не тільки окремо, але і в різних поєднаннях з метою відтворення ряду однойменних величин різного розміру. Наприклад, набір гир, набір плоскопаралельних кінцевих мір довжини, набір кутових заходів, набір вимірювальних конденсаторів і т.п.

Вимірювальний пристрій- засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Як правило, вимірювальний прилад має пристрої для перетворення вимірюваної величини в сигнал вимірювальної інформації і його індикації в формі, найбільш доступною для сприйняття. Пристрої для індикації часто містять шкалу зі стрілкою або іншим покажчиком, діаграму з пером або цифровий покажчик, завдяки чому можна відраховувати показання або реєструвати значення фізичної величини. У разі сполучення приладу з ЕОМ відлік виробляють за допомогою монітора.

Розрізняють такі типи вимірювальних приладів.

Аналоговий вимірювальний прилад- це прилад, показання якого є безперервною функцією змін вимірюваної величини. Ці прилади мають ряд переваг: відносну простоту, низьку вартість, високу інформативність аналогового сигналу. Разом з тим до недоліків аналогових вимірювальних приладів слід віднести наявність у більшості з них інерційних рухомих частин, що знижують їх швидкодія і стійкість перед перешкодами.

Структурна схема аналогового вимірювального приладу прямої дії представлена ​​на рис. 1.9.

Мал. 1.9. Структурна схема аналогового вимірювального приладу

прямої дії

У цих установок перетворення вимірювальної інформації здійснюється тільки в одному напрямку від входу до виходу. Вимірюється величина Х за допомогою вимірювального перетворювача ІП перетворюється в напругу або струм, який впливає на електромеханічний вимірювальний механізм ЇМ, викликаючи переміщення його рухомої частини і пов'язаного з нею покажчика відлікового пристрою ОУ. Відліковий пристрій містить оцифрований шкалу, за допомогою якої оператор ОП отримує кількісний результат вимірювання. Позначки на шкалі приладу виробляється шляхом подачі на вхід ряду відомих значень вимірюваної величини, що реалізуються зразковою багатозначною мірою М. Таким чином, порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання в даному випадку здійснюється побічно, а міра М в процесі вимірювання безпосередньої участі не приймає.

Цифровий вимірювальний прилад- це вимірювальний прилад, автоматично виробляє дискретні сигнали вимірювальної інформації, показання якого представлені в цифровій формі. Наприклад, Кругломіри, профілограф-профілометр і т.п.

На відміну від аналогових приладів в цифрових вимірювальних приладах обов'язково автоматично виконуються наступні операції: квантування вимірюваної величини за рівнем; дискретизація її за часом; кодування інформації.

Подання вимірювальної інформації у вигляді коду забезпечує зручність її реєстрації та обробки, можливість тривалого зберігання в запам'ятовуючих пристроях, передачу на значні відстані без спотворень практично по будь-яких каналах зв'язку, безпосереднє введення в ЕОМ для обробки, а також виключає вносяться оператором при відліку суб'єктивні похибки.

Перевагами цифрових вимірювальних приладів перед аналоговими є:

зручність і об'єктивність відліку;

висока точність результатів вимірювання;

широкий динамічний діапазон при високій роздільній здатності;

високу швидкодію за рахунок відсутності рухомих електромеханічних елементів;

можливість автоматизації процесу вимірювання;

висока стійкість до зовнішніх механічних і кліматичних впливів.

До недоліків цифрових вимірювальних приладів слід віднести їх схемну складність і відносно високу вартість.

В даний час елементної базою цифрових вимірювальних приладів є мікросхеми, що дозволяє досягти високої швидкодії і малих габаритних розмірів приладів.

Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального приладу наведена на рис. 1.10.

Вона містить вхідний аналоговий перетворювач АП, аналого-цифровий перетворювач АЦП, зразкову міру М, цифрове засіб відображення інформації ЦСОІ і пристрій управління УУ. Аналоговий перетворювач перетворює вимірювану величину x (t) у функціонально з нею пов'язану аналогову величину y (t), більш зручну для перетворення в цифровий код. Як АП використовують підсилювачі, дільники, фільтри і т.п.

Аналого-цифровий перетворювач виконує операції квантування за рівнем і за часом аналогової величини, порівнюючи її з мірою, і кодування результатів. При цьому на виході виробляється дискретний сигнал ДС, який перетворюється цифровим засобом відображення інформації ЦСОІ в цифровий відлік N або у вигляді коду вводиться в ЕОМ.

Показує вимірювальний прилад- це вимірювальний прилад, що допускає тільки відлік показань. До них можна віднести мікрометр, цифровий вольтметр і т.п.

Реєструючий вимірювальний прилад- це вимірювальний прилад, в якому передбачена реєстрація свідчень. У свою чергу, реєструють вимірювальні прилади діляться на самописні, в яких передбачена запис свідчень у формі діаграм (самописний вольтметр, барограф, термограф, профілограф і т.п ..), і на які друкують, в яких передбачено друкування показань в цифровій формі.

Мал. 1.10. Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального

Вимірювальний прилад прямої дії- вимірювальний прилад, в якому передбачено одне або декілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто без застосування зворотного зв'язку. Наприклад, амперметр, манометр, ртутний скляний термометр.

Вимірювальний прилад порівнянняпризначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною, значення якої відомо. Наприклад, равноплечіе ваги, електровимірювальні потенціометр, компаратор для лінійних заходів і ін.

Інтегруючий вимірювальний прилад- це прилад, в якому підводиться величина піддається інтегруванню за часом або за іншою незалежною змінною. Наприклад, електричний лічильник, профілограф-профілометр і т.п.

вимірювальний перетворювач- засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки і (або) зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем.

Зазвичай вимірювальні перетворювачі входять до складу вимірювальних приладів, настановних систем і ін. В якості найважливішого пристрої, від якого залежать точності характеристики.

За характером перетворення виділяють аналогові, аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі.За місцем в вимірювальної ланцюга - первинні і проміжні перетворювачі. Крім того, є масштабні перетворювачі. Наприклад, вимірювальний трансформатор струму є масштабним перетворювачем, термопара в термоелектричному термометрі - аналоговим перетворювачем, перетворювач цифрового вольтметра - аналого-цифровим вимірювальним перетворювачем.

Допоміжний засіб вимірювань- це засіб вимірювань величин, що впливають на метрологічні властивості іншого засобу вимірювань при його застосуванні або повірці. Наприклад, термометр для вимірювання температури газу в процесі вимірювань об'ємної витрати цього газу.

вимірювальна установка- це сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) і допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем і розташована в одному місці. Наприклад, установка для вимірювань питомої опору електротехнічних матеріалів, установка для випробувань магнітних матеріалів і т.п ..

Вимірювальну установку з включеними в неї зразковими засобами вимірювань називають повірочної установкою, Вимірювальну установку, що входить до складу еталона - еталонної,установку, призначену для випробувань будь-яких виробів, іноді називають випробувальним стендом. Деякі види вимірювальних установок отримали назву вимірювальних машин.Наприклад, координатно-вимірювальна машина для вимірювання параметрів складних виробів в двомірному або тривимірному просторах.

вимірювальна система- сукупність засобів вимірювання (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) і допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв'язку, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі і (або) використання в автоматичних системах управління. Наприклад, вимірювальна система теплоелектростанції дозволяє отримувати вимірювальну інформацію про ряд фізичних величин в різних енергоблоках. Або за допомогою радіонавігаційної системи, що складається з ряду функціонально об'єднаних вимірювальних комплексів, рознесених в просторі на значну відстань, визначають місце розташування судів.

Залежно від призначення вимірювальні системи поділяють на вимірювальні інформаційні, вимірювальні контролюючі, вимірювальні керуючіта ін.

Вимірювальну систему, забезпечену засобами автоматичного отримання і обробки вимірювальної інформації, називають автоматичної вимірювальної системою.В автоматизованих виробництвах вимірювальні контролюючі системи працюють автоматично, і їх зазвичай називають системами автоматичного контролю.

Залежно від числа вимірювальних каналів розрізняють одно-, дво-, трьохканальнийі т.д. вимірювальні системи.

І змерітельно-обчислювальний комплекс- функціонально об'єднана сукупність засобів вимірювальної техніки, ЕОМ і допоміжних пристроїв, призначених для виконання в складі конкретної вимірювальної задачі.

За призначенням прилади діляться на універсальні, Призначені для вимірювання однакових фізичних величин різних об'єктів, і спеціалізовані, Використовувані для вимірювання параметрів однотипних виробів (наприклад, розмірів різьблення або зубчастих коліс) або одного параметра різних виробів (наприклад, шорсткості або твердості).

За принципом дії, який покладено в основу вимірювальної системи, прилади підрозділяють на механічні, оптичні, оптико-механічні, пневматичні, електричні, рентгенівські, лазерні та ін.

засіб вимірювань - технічний засіб, призначений для вимірювань, має нормовані метрологічні характеристики, які відтворюють або зберігають одиницю величини, розмір якої приймається незмінним протягом певного часу.

Метрологічні характеристики засобів вимірювань - характеристики властивостей засобів вимірювань.

Засоби вимірювання класифікуються за їх ролі в процесі вимірювань і виконуваних функцій [ПЛАКАТ- Класифікація СІ по їх ролі в процесі вимірювання і виконуваних функцій].

СІ можна класифікувати за двома ознаками: конструктивне виконання і метрологічне призначення.

за конструкторському виконаннюзасоби вимірювань поділяються:

1 заходи (наприклад, гиря);

2 вимірювальні перетворювачі (термопара);

3 вимірювальні прилади (вольтметр);

4 вимірювальні установки і системи (розривна машина).

за метрологічного призначеннямзасоби вимірювань поділяються:

1 робочі засоби вимірювань;

2 еталони.

за рівнем стандартизаціїзасоби вимірювань поділяються:

Стандартизовані, виготовлені відповідно до вимоги стандартів;

Чи не стандартизовані, призначені для вирішення спеціальної вимірювальної завдання.

До нестандартних засобів вимірювання відносяться вязкозіметри ВЗ-4, ВЗ-246, маятниковий прилад, шкала гнучкості, клин і т.д. До засобів випробувань: камера вологості Г-4, камера сольового туману КСТ, камера сірчистого газу і т.д.

вимірювальні перетворювачі- СІ, службовці для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або сигнал вимірювальної інформації зручний для обробки зберігання подальших перетворень. За характером перетворення розрізняють аналогові (АП), цифроаналогові (ЦАП), аналого-цифрові (АЦП) перетворювачі. За місцем в вимірювальної ланцюга розрізняють первинні і проміжні перетворювачі.

Вимірювальний пристрій- СІ, призначене для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні.

вимірювальна установка- сукупність функціонально об'єднаних елементів - мер, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, призначених для вимірювання однієї або декількох фізичних величин і розташованих в одному місці. Вимірювальну установку, призначену для випробувань будь-яких виробів іноді називають випробувальним стендом.

вимірювальна система- сукупність функціонально об'єднаних елементів, розміщених в різних точках контрольованого простору з метою вимірювань однієї або декількох фізичних величин властивих цьому простору.

Технічні системи та пристроїз вимірювальними функціями є технічні системи та пристрої, які поряд з основними виконують і вимірювальні функції. Вони мають один або кілька вимірювальних каналів. Прикладом таких систем є діагностичне обладнання.

Робочі СІ призначені для проведення технічних вимірювань. По застосуванню розділяють:

Лабораторні (підвищена точність і чутливість);

Виробничі (підвищена стійкість до ударно-вібраційних навантажень високих і низьких температур);

Польові (підвищена стабільність в умовах різкого перепаду температур високої вологості).

До засобів вимірювань відноситься і еталон.

Еталони є високоточними СІ, саме тому використовуються для проведення метрологічних вимірювань в якості засобів передачі інформації про розмір одиниці.

Еталон - високоточна міра, призначена для відтворення і зберігання одиниці величини з метою передачі її розміру іншим засобам вимірювання. Від еталона одиниця величини передається розрядним еталонам, а від них робочим засобам вимірювання.

Еталони класифікуються як:

первинні

вторинні

Робочі (розрядні).

Первинний еталон може бути міжнародним та національним. Первинний еталон - еталон відтворює одиницю величини з найвищою точністю можливої ​​в даній галузі вимірювань на сучасному рівні науково - технічних досягнень.

Міжнародний еталон зберігає і підтримує міжнародне бюро мір і ваг (МБМВ).

вторинні еталони - зразки свідки, призначені для перевірки схоронності держ. еталонів і його заміни в разі псування або втрати.

Еталони копії - для передачі розмірів одиниць робочим еталонам.

Еталони порівняння - призначені для звірення еталонів.

відтворення одиниці величини - сукупність операцій по матеріалізації величини з найвищою точністю за допомогою державних еталонів або зразкового засобу вимірювання. Розрізняють відтворення основних і похідних одиниць.

Для деяких одиниць величин еталони відсутні або немає необхідності їх створення. Наприклад, немає еталона площі.

Для деяких одиниць величин немає необхідності в створенні еталонів для відтворення і зберігання, тому що достатня наявність зразкових засобів вимірювання.