Вимірювання класифікуються за такими ознаками:

1. За фізичної сутності вимірюваної величини.

2. За характеристикою точності:

А) равноточних вимірювання - це ряд вимірювань будь-якої фізичної величини виконаних при однакових умовах (один і той же засіб вимірювання, параметри середовища, один і той же оператор і т.д.);

Б) неравноточних вимірювання - це ряд вимірювань будь-якої фізичної величини виконаних або різними за точністю приладами, або при різних умовах вимірювання.

3. За кількістю вимірів:

А) Одноразові вимірювання;

Б) Багаторазові вимірювання - вимірювання однієї і тієї ж фізичної величини результат, якого отримано з кількох наступних один за одним вимірювань.

4, За зміною вимірюваної величини в часі:

А) Статичні

Б) Динамічні (при яких вимірювана величина змінюється в часі).

5. По метрологічному призначенню:

А) Технічні Б) Метрологічні

6. За висловом результатів вимірювання:

А) Абсолютні - вимірювані в кг., М., Н і т.д.

Б) Відносні - вимірювані в частках або відсотках.

7. За способом отримання числового значення фізичної величини:

А) Прямі - це вимірювання, при яких шукане значення фізичної величини отримують безпосередньо.

Б) Непрямі - це вимірювання, при яких шукане значення фізичної величини отримують на підставі прямих вимірювань інших фізичних величин.

В) Спільні вимірювання - одночасне вимірювання двох або кількох які однойменних ФВ для визначення залежності між ними.

Г) Сукупні - це одночасне вимірювання кількох однойменних фізичних величин, а шукане значення величин знаходять вирішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних сполучень цих величин.

§3.2 Методи вимірювання фізичних величин.

Метод вимірювань - це прийом або сукупність прийомів порівняння вимірюваної фізичної величини з її одиницею у відповідність з реалізованим принципом вимірювань. Методи вимірювань визначаються видом вимірюваних величин, їх розмірами, необхідною точністю результату, необхідною швидкістю процесу вимірювання та іншими даними. У попередній темі перераховувалися види вимірювань за способом отримання числового значення. Найбільшого поширення, на практиці, отримали прямі вимірювання через їх простоти і швидкості виконання. Прямі вимірювання можна робити в такий методами, які можна розділити на дві основні групи:

1. Метод безпосередньої оцінки - значення величини визначають безпосередньо по відліковому пристрою вимірювального приладу (силу струму по амперметру, маси - по циферблатним ваг і т.д.).

2. Метод порівняння з мірою - вимірювану величину порівнюють з величиною відтворюється мірою (вимірювання маси важільними вагами з уравновешиванием гирями)

А) Диференціальний метод - метод порівняння з мірою, при якому на вимірювальний прилад діє різниця вимірюваної величини і відомої величини, що відтворюється мірою (вимірювання, що виконуються при перевірці мір довжини порівнянням з зразковою мірою на компараторе).

Б) нульовий метод - метод порівняння з мірою, коли результуючий ефект впливу на прилад порівняння доводять до нуля (вимірювання електричного опору мостом з повним його уравновешиванием)

Засоби вимірювання класифікуються за досить різноманітним ознаками, які в більшості випадків є взаємно незалежними і в кожному засобі вимірювань можуть перебувати майже в будь-яких поєднаннях.

До числа цих ознак належать: тип і вид контрольованих фізичних величин; призначення; число перевіряються параметрів при одній установці об'єкта вимірювання; принцип дії; спосіб утворення показань; спосіб отримання числового значення вимірюваної величини; точність; умови застосування; ступінь захищеності від зовнішніх магнітних і електричних полів; міцність і стійкість проти механічних впливів і перевантажень; стабільність; чутливість; межі і діапазони вимірювань; роль, що виконується в системі забезпечення єдності вимірювань; рівень автоматизації; рівень стандартизації; відношенню до вимірюваної фізичної величини.

Класифікація СІ за типом контрольованих величин

Класифікація засобів вимірювання і контролю за типом контрольованих фізичних величин представлена \u200b\u200bна рис. 7.8.

Мал. 7.7. Класифікація засобів вимірювання і контролю за типом фізичних величин

У разі розширення автоматизації технологічних процесів обробки деталей і складання вузлів і агрегатів машин, підвищення вимог до продуктивності, точності і якості обробки при масовому виробництві машин все більшого значення набувають автоматичні засоби контролю. Вони класифікуються за кількістю перевіряються параметрів, ступеня автоматизації, способу перетворення вимірювального імпульсу, місця установки в технологічному процесі, впливу на технологічний процес (рис. 7.8).

Віднесення контрольних операцій до ручних, напівавтоматичним або автоматичним можна виконувати по відношенню часу, що витрачається на ручні операції, до загального (сумарному) часу контролю tx. Якщо tp / tz< 0,5, то контроль считается ручным (например, контроль ручными калибрами или шкальными средствами измерения). Если 0,02 < tv/tz< 0,5, то контроль считается полуавтоматическим (например, установка объекта контроля на стол контрольного приспособления выполняется вручную, а последующий процесс контроля показаний - автоматически). Если tp/tz < 0,02, то контроль считается автоматическим (установка объекта контроля, его измерение, оценка результатов и снятие объекта контроля выполняются без участия оператора).

за призначенням

за призначеннямСІ діляться на універсальні і спеціальні;

за числу перевіряються параметрів

за числу перевіряються параметрів при одній установці об'єкта вимірювання - одномірні і багатовимірні;

Ту чи іншу величину можна вимірювати за допомогою засобів вимірювань, що відрізняються одне від іншого принципом дії. Відмінності цих принципів пов'язані з використанням різних фізичних явищ. Наприклад, для вимірювання довжини застосовують механічні, оптичні, пневматичні і електричні пристрої. Крім того, можуть бути різними способи використання одного і того ж фізичного явища. Так, відмінність принципу дії електровимірювальних приладів, в яких використовується взаємодія електричного струму і магнітного потоку, полягає в способі отримання, форму і характер магнітного потоку.

за способом освіти показань

за способом освіти показань вимірювальні прилади можна розділити на три основні групи: що показують, самописні та прилади з наведенням.

Мал. 7.8. Класифікація автоматичних засобів контролю

Показують вимірювальні прилади, якщо на них впливає вимірювана величина, дають показання, не вимагаючи від спостерігача будь-яких додаткових операцій. Покажчик відлікового пристрою переміщується без впливу людини і спостерігається візуально. Самописні вимірювальні прилади, крім шкали і покажчика, містять механізм, який записує показання приладу і вимірювання змінюється величини у вигляді діаграми. Вимірювальні прилади з наведенням вимагають обов'язкового втручання людини, який переміщенням тих чи інших талей або підбором заходів домагається досягнення певного ефекту-зазвичай приведення до нуля свідчення нульового індикатора. Після досягнення цього положення починається відлік показань по отсчетному пристосуванню або за сумою підібраних заходів.

За способом отримання значення вимірюваної величини прилади можна розділити на дві групи: прилади безпосередньої оцінки і компарірующіе прилади (прилади порівняння).

Для кожного засобу вимірювання встановлюють кордони умов їх застосування, Маючи на увазі, что.іменно в межах цих кордонів нормуються і забезпечуються ті їх властивості, які визначають рівень точності їх показань.

Постійно діючої, що впливає на засоби вимірювань, величиною є магнітне тюлі Землі. У кожній точці поверхні Землі воно приблизно постійно. Магнітне поле Землі та інші магнітні поля впливають на показання ряду засобів вимірювань, принцип дії яких заснований на використанні магнітних і електромагнітних явищ. Магнітні поля, що виникають в сучасних технічних пристроївах, у багато разів сильніше магнітного поля Землі, тому від них необхідно захищати навіть не дуже чутливі засоби вимірювань. Так як захист від впливу магнітних полів завжди ускладнює і здорожує кошти вимірів, то застосовують не тільки при наявності таких магнітних полів, які можуть вплинути на нього. Залежно від напруженості магнітних полів використовують засоби вимірювань, відповідним чином захищені від них. Для приладів розроблена класифікація за ступенем захищеності їх від впливу магнітних полів. Введено дві категорії захищеності: I і II. Категорії I відповідає велика ступінь захищеності (ГОСТ 1845-59).

На показання вимірювальних приладів, заснованих на використанні електростатистичне явищ, впливають електричні поля. На ступеня захищеності від впливу електричних полів також введені категорії.

Класифікація по міцності і стійкості проти механічних впливів і перевантажень

Існують зовнішні явища, вплив яких не виражається в безпосередньому впливі на показання засобів вимірювань, але вони можуть стати причиною псування і порушення дій механізму. На кошти вимірів можуть впливати вода, інші рідини і гази, пил і т. Д. Від впливу цих факторів засоби вимірювань захищають кожухами або виконують їх в корпусах з особливих матеріалів із застосуванням захисних покриттів. За ступенем захисту від зовнішніх впливів розрізняють засоби вимірювань звичайні, пилозахищені, бриз-гозащіщенние, водозахищені, герметичні, газозащіщенние, вибухобезпечні.

Класифікація по стабільності показань засобів вимірювань. Значення заходів або показання вимірювальних приладів змінюються нерідко і без впливу зовнішніх чинників після закінчення більш-менш тривалого часу. Причиною таких змін в більшості випадків є внутрішні структурні зміни матеріалів, із.которих виготовлені основні деталі засоби вимірювання. Таким змінам, званим старінням, більшою мірою схильні до сплави металів і органічні матеріали.

За ролі, виконуваної в системі забезпечення єдності вимірювань

За ролі, виконуваної в системі забезпечення єдності вимірювань, СІ діляться на:

• метрологічні, призначені для метрологічних цілей - відтворення одиниці і (або) її зберігання або передачі розміру одиниці робочим СІ;
• робочі, які застосовуються для вимірювань, не пов'язаних з передачею розміру одиниць.

Переважна більшість використовуваних на практиці СІ належать до другої групи. Метрологічні засоби вимірювань досить нечисленні. Вони розробляються, виробляються і експлуатуються в спеціалізованих науково-дослідних центрах.

За рівнем стандартизації

За рівнем стандартизації кошти вимірів підрозділяються на:

• стандартизовані, виготовлені відповідно до вимог державного або галузевого стандарту;
• нестандартизованого (унікальні), призначені для вирішення спеціальної вимірювальної завдання, в стандартизації вимог до яких немає необхідності.

Основна маса СІ є стандартизованими. Вони серійно випускаються промисловими підприємствами і в обов'язковому порядку піддаються державних випробувань. Нестандартизованого засоби вимірювання розробляються спеціалізованими науково-дослідними організаціями і випускаються одиничними екземплярами. Вони не проходять державних випробувань, їх характеристики визначаються при метрологічної атестації.

По відношенню до вимірюваної фізичної величини

По відношенню до вимірюваної фізичної величиною кошти вимірів поділяються на:

• основні - це СІ тієї фізичної величини, значення якої необхідно отримати відповідно до вимірювальної завданням
• допоміжні - це СІ тієї фізичної величини, вплив якої на основний засіб вимірювань або об'єкт вимірювання необхідно врахувати для отримання результатів вимірювання необхідної точності.

засіб вимірювання

Вимірювання виконуються за допомогою технічних засобів, Які називаються засобами вимірювань (СІ). Розробка СІ є завданням приладобудування. В метрології СІ розглядаються з точки зору їх єдиної класифікації і виявлення параметрів, які забезпечують отримання результату вимірів із заданою точністю. Тут же розглядаються методи і засоби передачі розмірів одиниць від еталонів до робочих засобів вимірювань.

Поняття і класифікація засобів вимірювань

Засіб вимірювань (СІ) - технічний засіб, призначений для вимірювань, має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює або зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймають незмінною протягом відомого інтервалу часу.

Наведене визначення висловлює суть засоби вимірювань, яке, по-перше, зберігає або відтворює одиницю, по-друге, ця одиниця незмінна. Ці найважливіші фактори і обумовлюють можливість проведення вимірювань, тобто роблять технічний засіб саме засобом вимірювань. Цим кошти вимірів відрізняються від інших технічних пристроїв.

До засобів вимірювань відносяться заходи, вимірювальні: перетворювачі, прилади, установки і системи.

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. Приклади заходів: гирі, вимірювальні резистори, кінцеві міри довжини, радіонуклідні джерела та ін.

Заходи, які відтворюють фізичні величини лише одного розміру, називаються однозначними (гиря), кількох розмірів - багатозначні (міліметрова лінійка - дозволяє висловлювати довжину, як в мм, так і в см). Крім того, існують набори і магазини заходів, наприклад, магазин ємностей або індуктивностей.

При вимірах з використанням заходів порівнюють вимірювані величини з відомими величинами, відтвореними заходами. Порівняння здійснюється різними шляхами, найбільш поширеним засобом порівняння є компаратор, призначений для звірення заходів однорідних величин. Прикладом компаратора є ваги важелів.

До заходів відносяться стандартні зразки і зразкове речовина, які представляють собою спеціально оформлені тіла або проби речовини певного і строго регламентованого змісту, одна з властивостей яких є величиною з відомим значенням. Наприклад, зразки твердості, шорсткості.

Вимірювальний перетворювач (ІП) технічний засіб з нормативними метрологічними характеристиками, що служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, індикації або передачі. Вимірювальна інформація на виході ІП, як правило, недоступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Хоча ІП є конструктивно відокремленими елементами, вони найчастіше входять в якості складових частин в більш складні вимірювальні прилади або установки і самостійного значення при проведенні вимірювань не мають.

Преутворена величина, яка надходить на вимірювальний перетворювач, називається вхідний, а результат перетворення - вихідний величиною. Співвідношення між ними задається функцією перетворення, яка є його основною метрологічної характеристикою.

Для безпосереднього відтворення вимірюваної величини служать первинні перетворювачі, на які безпосередньо впливає вимірювана величина і в яких відбувається трансформація вимірюваної величини для її подальшого перетворення або індикації. Прикладом первинного перетворювача є термопара в ланцюзі термоелектричного термометра. Одним з видів первинного перетворювача є датчик - конструктивно відокремлений первинний перетворювач, Від якого надходять вимірювальні сигнали (він «дає» інформацію). Датчик може бути винесено на значну відстань від засобу вимірювань, що приймає його сигнали. Наприклад, датчик метеорологічного зонда. В області вимірювань іонізуючих випромінювань датчиком часто називають детектор.

За характером перетворення ІП можуть бути аналоговими, аналого-цифровими (АЦП), цифро-аналоговими (ЦАП), тобто, перетворюють цифровий сигнал в аналоговий або навпаки. При аналогової формі уявлення сигнал може приймати безперервне безліч значень, тобто, він є безперервною функцією вимірюваної величини. У цифровій (дискретної) формі він представляється у вигляді цифрових груп або чисел. Прикладами ІП є вимірювальний трансформатор струму, термометри опорів.

Вимірювальний прилад - засіб вимірювань, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні. Вимірювальний прилад являє вимірювальну інформацію в формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.

За способом індикації розрізняють показують і реєструють прилади. Реєстрація може здійснюватися у вигляді безперервного запису вимірюваної величини або шляхом друкування показань приладу в цифровій формі.

Прилади прямої дії відображають вимірювану величину на показує пристрої, що має градуювання в одиницях цієї величини. Наприклад, амперметри, термометри.

Прилади порівняння призначені для порівняння вимірюваних величин з величинами, значення яких відомі. Такі прилади використовуються для вимірювань з більшою точністю.

По дії вимірювальні прилади поділяють на інтегрують і підсумовують, аналогові і цифрові, самописні та друкують.

Вимірювальна установка і система - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів та інших пристроїв, призначених для вимірювань однієї або декількох величин і розташована в одному місці (установка) або в різних місцях об'єкта вимірювань (система). Вимірювальні системи, як правило, є автоматизованими і по суті вони забезпечують автоматизацію процесів вимірювання, обробки і представлення результатів вимірювань. Прикладом вимірювальних систем є автоматизовані системи радіаційного контролю (АСРК) на різних ядерно-фізичних установках, таких, наприклад, як ядерні реактори або прискорювачі заряджених частинок.

По метрологічному призначенню кошти вимірів поділяються на робочі і еталони.

Робоча СІ засіб вимірювань, призначений для вимірювань, не пов'язане з передачею розміру одиниці іншим засобам вимірювань. Робоча засіб вимірювань може використовуватися і в якості індикатора. Індикатор - технічний засіб або речовина, призначене для встановлення наявності будь-якої фізичної величини або перевищення рівня її порогового значення. Індикатор не має нормованих метрологічних характеристик. Прикладами індикаторів є осцилограф, лакмусовий папір і т.д.

Еталон засіб вимірювань, призначений для відтворення і (або) зберігання одиниці та передачі її розміру іншим засобам вимірювань.

Серед них можна виділити робочі еталони різних розрядів, які раніше називалися зразковими засобами вимірювань. Більш докладно еталони будуть розглянуті нижче.

Класифікація засобів вимірювань проводиться і по іншим різними ознаками. Наприклад, за видами вимірюваних величин, про що було сказано вище в розділі 1.7., З вигляду шкали (з рівномірною або нерівномірною шкалою), по зв'язку з об'єктом вимірювання (контактні або безконтактні).

Під засобом вимірювань розуміється технічний засіб (або їх комплекс), призначене для вимірювань, має нормовані метрологічні характеристики, які відтворюють і (або) зберігають одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним (в межах встановленої похибки) протягом відомого інтервалу часу.

Класифікація засобів вимірювань

Засоби вимірювання можна класифікувати за такими основними ознаками: тип, вид і метрологічне призначення.

Тип - це сукупність засобів вимірювальної техніки, що мають принципову однакову схему, конструкцію і виготовляються за одним і тим же технічним умовам.

Вид - це сукупність типів засобів вимірювальної техніки, призначених для вимірювань якої-небудь однієї фізичної величини.

По метрологічному призначенню кошти вимірів підрозділяються на робочі засоби вимірювань, призначені для вимірювань фізичних величин; метрологічні засоби вимірювань, призначені для забезпечення єдності вимірювань.

За конструктивним виконанням кошти вимірів підрозділяються на: заходи; вимірювальні прилади; вимірювальні установки; вимірювальні системи; вимірювальні комплекси.

За рівнем автоматизації - на неавтоматизовані кошти вимірів; автоматизовані засоби вимірювань; автоматичні засоби вимірювань.

За рівнем стандартизації: стандартизовані засоби вимірювань; нестандартизованого засоби вимірювань.

По відношенню до вимірюваної фізичної величини: основні засоби вимірювань; допоміжні засоби вимірювань.

Міра - засіб вимірювань, призначений для відтворення заданого розміру фізичної величини. Наприклад, набір плоскопаралельних кінцевих мір довжини.

Розрізняють заходи однозначні і багатозначні.

Однозначна міра відтворює фізичну величину одного розміру (наприклад, кінцеві міри довжини, калібри і т. П.).

Багатозначна міра - міра, яка відтворює фізичну величину різних розмірів. Наприклад, лінійка.

комплект заходів різного розміру однієї і тієї ж фізичної величини, необхідний для застосування на практиці, як в окремо, так і в різних поєднаннях називається набором заходів.

Вимірювальний прилад - засіб вимірювань, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні. Вимірювальний прилад, як правило, містить пристрій для перетворення вимірюваної величини в сигнал вимірювальної інформації і його індикації в формі, найбільш доступною для сприйняття. Наприклад, в якості пристрою для індикації використовуються шкала і стрілка і т. П.

Розрізняють такі вимірювальні прилади: показує, аналоговий, цифровий, реєструючий, самописний, що друкує, суммирующий, інтегруючий, порівняння.

Показує вимірювальний прилад допускає тільки відлік показань вимірюваної величини (штангенциркуль, мікрометр, вольтметр і т. П.). В аналоговому вимірювальному приладі показання або вихідний сигнал є безперервною функцією вимірюваної величини (ртутний термометр).

Цифровий вимірювальний прилад - вимірювальний прилад, показання якого представлені в цифровій формі (штангенциркуль з числовим відліком).

Реєструючий вимірювальний прилад - вимірювальний прилад, в якому передбачена реєстрація свідчень. Реєстрація може бути як в аналоговій, так і числовій формі. Діляться на самописні і друкують вимірювальні прилади.

Самописний вимірювальний прилад - прилад, що реєструє, в якому передбачена запис свідчень у формі діаграми.

Друкує прилад - прилад, в якому передбачено друкування показань в цифровій формі.

Суммирующий вимірювальний прилад - вимірювальний прилад, показання якого функціонально пов'язані з сумою двох або декількох величин, що підводяться до нього по різних каналах (наприклад, ватметр).

Інтегруючий вимірювальний прилад - вимірювальний прилад, в якому значення вимірюваної величини визначається шляхом її інтегрування за іншою величиною (лічильник електроенергії).

Вимірювальний прилад порівняння - вимірювальний прилад, призначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною, значення якої відомо (равноплечіе ваги, потенціометр і т. П.).

Вимірювальна установка - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів та інших пристроїв, призначених для вимірювань однієї або декількох фізичних величин і розташована в одному місці.

Вимірювальною системою називається сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, ЕОМ та інших технічних засобів, розмішені в різних точках контрольованого простору (об'єкта) з метою вимірювань однієї або декількох фізичних величин, властивих цьому простору (об'єкту).

Всі засоби вимірювань поділяються на універсальні засоби і засоби спеціального призначення.

Універсальним називається засіб вимірювань, призначений для вимірювань довжин, кутів в певному діапазоні розмірів виробів з різноманітною конфігурацією. Наприклад, один і той же прилад з додатковими пристосуваннями (стійки, штативи і т. П.) Може бути використаний для вимірювання різних розмірів. Ця особливість універсальних засобів вимірювань сприяє їх широкому застосуванню.

Спеціальним називається засіб вимірювань, призначений для вимірювань спеціальних елементів у деталей певної форми (наприклад, калібри, прилади для вимірювання кутів, параметрів зубчастих коліс і т. П.) Або спеціальних параметрів у деталей незалежно від її геометричної форми (прилади для вимірювання шорсткості, відхилень форми і т. п.).

Засоби вимірювання довжин і кутів в залежності від фізичного принципу, Покладеного в основу побудови вимірювального перетворювача приладу, підрозділяють на наступні групи: штрихові (мають лінійну або кутову шкалу і ноніус - Штангенінструмент, кутоміри); мікрометричні (засновані на використанні гвинтової пари - мікрометри); важільно-механічні (індикатори годинникового типу, важільні скоби і т. п.); важільно-оптичні (оптіметри); оптико-механічні (проектори, інструментальні мікроскопи і т. п.); пневматичні (засновані на застосуванні стиснутого повітря); гідравлічні; електричні та електронні; комбіновані (засновані на використанні різних принципів) та ін.

Засоби вимірювання спеціального призначення підрозділяють на наступні групи: вимір форми і розташування поверхонь; вимірювання параметрів шорсткості поверхні; вимірювання параметрів різьби; вимірювання параметрів кутів і конусів; вимірювань параметрів зубчастих коліс.

засобом вимірюваньназивають технічний засіб (або їх комплекс), що використовується при вимірах і має нормовані метрологічні характеристики. На відміну від таких технічних засобів, як індикатори, призначених для виявлення фізичних властивостей (компас, лакмусовий папір, освітлювальна електрична лампочка), засоби вимірювань дозволяють не тільки виявити фізичну величину, а й виміряти її, тобто зіставити невідомий розмір з відомим.

Якщо фізична величина відомого розміру є в наявності, то вона безпосередньо використовується для порівняння (вимір плоского кута транспортиром, маси - за допомогою ваг з гирями). Якщо ж фізичної величини відомого розміру в наявності немає, то порівнюється реакція (відгук) приладу на вплив вимірюваної величини з проявилася раніше реакцією на вплив тієї ж величини, але відомого розміру (вимір сили струму амперметром).

Для полегшення порівняння ще на стадії виготовлення приладу відгук на відоме вплив фіксують на шкалі лічильного пристрою, після чого наносять на шкалу розподілу в кратних і часткових відношенні. Описана процедура називається градуировкой шкали.При вимірі вона дозволяє по положенню покажчика отримувати результат порівнянням безпосередньо за шкалою відносин. Отже, кошти вимірів (за винятком деяких заходів - гир, лінійок) в найпростішому випадку виробляють дві операції: виявлення фізичної величини, порівняння невідомого розміру з відомим або порівняння відгуків на вплив відомого і невідомого розмірів.

Іншими відмітними ознаками засобів вимірювань є, по-перше, «вміння» зберігати (або відтворювати) одиницю фізичної величини; по-друге, незмінність розміру збереженої одиниці. Якщо ж розмір одиниці в процесі вимірювань змінюється більш ніж встановлено нормами, то за допомогою такого засобу неможливо отримати результат з необхідною точністю. Звідси випливає, що вимірювати можна тільки тоді, коли технічний засіб, призначений для цієї мети, може зберігати одиницю, досить незмінну за розміром (в часі).

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

За конструктивним виконаннямзасоби вимірювань поділяють на заходи, вимірювальні перетворювачі; вимірювальні прилади, вимірювальні установки, вимірювальні системи (рис. 6.4).

Мал. 6.4.

Заходи фізичної величини - засоби вимірювань, призначені для відтворення і (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів. Розрізняють заходи: однозначні(Гиря 1 кг, калібр, конденсатор постійної ємності); багатозначні(Масштабна лінійка, конденсатор змінної ємності); набори заходів(Набір гир, набір калібрів). Набір заходів, конструктивно об'єднаних в єдиний пристрій, в якому є пристосування для їх з'єднання в різних комбінаціях, називається магазином заходів.Прикладом такого набору може бути магазин електричних опорів, Магазин індуктивностей.

Порівняння з мірою виконують за допомогою спеціальних технічних засобів - компараторов (ваги важелів, вимірювальний міст і т.д.). До однозначним заходам можна віднести стандартні зразки. Існують стандартні зразки складу та стандартні зразки властивостей. Стандартний зразок складу речовини (Матеріалу) - стандартний зразок з встановленими значеннями величин, що характеризують зміст певних компонентів в речовині (матеріалі). Стандартний зразок властивостей речовин (Матеріалів) - стандартний зразок з встановленими значеннями величин, що характеризують фізичні, хімічні, біологічні та інші властивості.

Нові стандартні зразки допускаються до використання за умови проходження ними метрологічної атестації. Зазначена процедура - визнання цього заходу, узаконеної для застосування на підставі дослідження стандартного зразка. Метрологічна атестація проводиться органами метрологічної служби. Прикладом стандартного зразка складу є стандартний зразок складу вуглецевої сталі певної марки. Прикладом стандартного зразка властивостей виступає вже згадана раніше шкала твердості Мо- оса, яка представляє собою набір 10 еталонних мінералів для визначення числа твердості за умовною шкалою. Кожен наступний мінерал цієї шкали є більш твердим, ніж попередній. Цю шкалу використовують для оцінки відносної твердості скла і кераміки. Одна з головних функцій стандартних зразків складу та властивостей - контроль методики виконання вимірювань в порядку внутрішнього контролю випробувальних лабораторій і зовнішнього контролю. Наприклад, якщо аналітична лабораторія металургійного підприємства має атестованим стандартним зразком вуглецевої сталі конкретної марки, то вона на зазначеному стандартному зразку може перевірити надійність методики якісного і кількісного хімічного аналізу. Залежно від рівня визнання (затвердження) та сфери застосування розрізняють категорії стандартних зразків - міждержавні, державні, галузеві і стандартні зразки підприємства (організації).

У практиці метрологічними службами використовуються стандартні зразки різної категорії для виконання різних завдань. Так, створювані в Центральному інституті агрохімічного обслуговування сільського господарства державні та галузеві зразки складу грунтів атестовані на вміст макро- і мікроелементів (марганцю, кобальту, цинку, міді, молібдену, бору) та інші характеристики (величина PH і ін.). Ці стандартні зразки були атестовані в міжлабораторному експерименті і призначаються для градуювання приладів, повірки засобів вимірювальної техніки, для контролю правильності аналізів грунтів за атестованими в стандартних зразках показниками, для атестації стандартних зразків підприємств методом звірення.

вимірювальні перетворювачі - засоби вимірювань, що служать для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або сигнал вимірювальної інформації, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень. За характером перетворення розрізняють аналогові, цифроаналогові, аналого-цифрові вимірювальні перетворювачі. За місцем в вимірювальної ланцюга виділяють первинні (На які безпосередньо впливає вимірювана фізична величина) і проміжні (Що займають місце в вимірювальної ланцюга після первинного вимірювального перетворювача).

Конструктивно відокремлений первинний вимірювальний перетворювач, від якого надходять сигнали вимірювальної інформації, є датчиком. Датчик може бути винесено на значну відстань від засобу вимірювань, що приймає його сигнали. Наприклад, датчики запущеного метеорологічного радіозонда передають інформацію про температуру, тиск, вологості та інших параметрах атмосфери.

Якщо перетворювачі не входять до вимірювальний ланцюг і їх метрологічні властивості не нормовано, то вони не відносяться до вимірювальних. Такі, наприклад, силовий трансформатор в радіоапаратурі, термопара в термоелектричному холодильнику.

Вимірювальний пристрій - засіб вимірювання, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні. Прилад, як правило, містить пристрій для перетворення вимірюваної величини і її індикації в формі, найбільш доступною для сприйняття. У багатьох випадках пристрій для індикації має шкалу зі стрілкою, діаграму з пером або ціфроу- казатель, за допомогою яких можуть бути зроблені відлік або реєстрація значень фізичної величини. У разі сполучення приладу з міні-ЕОМ відлік може проводитися за допомогою дисплея.

По виду індикації значень вимірюваної величини вимірювальні прилади поділяють на що показують і реєструють. що складає прилад допускає тільки відлік показань вимірюваної величини (мікрометр, аналоговий або цифровий вольтметр). В реєструє приладі передбачена реєстрація свідчень - у формі діаграми, шляхом друкування показань (термограф, розривна машина з пишучим елементом, вимірювальний прилад, пов'язаний з ЕОМ, дисплеєм і пристроєм для друкування показань).

вимірювальна установка - це сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначених для вимірювань однієї або декількох фізичних величин і розташованих в одному місці. Прикладом є установка для вимірювання питомого опору електротехнічних матеріалів, установка для випробувань магнітних матеріалів. Вимірювальну установку, призначену для випробувань виробів, іноді називають випробувальним стендом.

вимірювальна система - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених в різних точках контрольованого простору з метою вимірювань однієї або декількох фізичних величин, властивих цьому простору. Прикладом може служити радіонавігаційна система для визначення місця розташування судів, що складається з ряду вимірювальних комплексів, рознесених в просторі на значній відстані один від одного.

«Обличчя» сучасної вимірювальної техніки визначається автоматизованими вимірювальними системами, інформаційно-вимірювальними системами, вимірювально-обчислювальними комплексами. Типова інформаційно-вимірювальна система містить в своєму складі ЕОМ і забезпечує збір, обробку та зберігання інформації, що надходить від численних датчиків, що характеризують стан об'єкта або процесу. При цьому результати вимірів видаються як по заздалегідь заданою програмою, Так і за запитом.

Застосування новітніх вимірювальних систем дозволяє не тільки прискорити процес вимірювання (що важливо для швидкопсувних товарів), а й дати більш об'єктивну характеристику якості конкретної партії товару.

По метрологічному призначеннювсі засоби вимірювань поділяють на два види: робочі засоби вимірювань і еталони.

Робочі засоби вимірювань призначені для проведення технічних вимірювань. За умовами застосування вони можуть бути:

• ? лабораторними, використовуваними при наукових дослідженнях, проектуванні технічних пристроїв, медичних вимірюваннях;
• ? виробничими, використовуваними для контролю характеристик технологічних процесів, контролю якості готової продукції, контролю відпуску товарів;
• ? польовими, використовуваними при експлуатації таких технічних пристроїв, як літаки, автомобілі, річкові та морські судна і ін.

До кожного виду робочих засобів вимірювань пред'являються специфічні вимоги: До лабораторних - підвищена точність і чутливість; до виробничих - стійкість до ударно-вібраційних навантажень, високих і низьких температур; до польових - підвищена стабільність в умовах різкого перепаду температур, високої вологості.

еталони є високоточними засобами вимірювань, а тому використовуються для проведення метрологічних вимірювань в якості засобів передачі інформації про розмір одиниці. Розмір одиниці передається «зверху вниз», від більш точних засобів вимірювань до менш точним «по ланцюжку»: первинний еталон - вторинний еталон - робочий еталон 0-го розряду - робочий еталон 1-го розряду ... - робоче засіб вимірювань.

Передача розміру здійснюється в процесі перевірки кошти вимірів. Метою перевірки є встановлення придатності кошти вимірів до застосування. Супідрядність засобів вимірювань, що беруть участь в передачі розміру одиниці від еталону до робочого засобу вимірювань, встановлюється в повірочних схемах кошти вимірів.

Держстандарт має найсучаснішою еталонною базою. Вона входить в трійку найдосконаліших поряд з базами США і Японії. Еталонна база надалі розвиватиметься в кількісному і, головним чином, в якісному відношенні. Перспективно створення багатофункціональних еталонів, тобто еталонів, що відтворюють на єдиної конструктивної та метрологічну основі не одну, а кілька одиниць фізичних величин або одну одиницю, але в широкому діапазоні вимірювань. Так, метрологічні інститути країни створюють єдиний еталон часу, частоти і довжини, який дозволить зменшити похибку відтворення одиниці довжини до 1? КГ 11.

Технічний рівень первинних еталонів в Росії завдяки успіхам науки можна оцінити як цілком задовільний, але стан парку засобів вимірювальної техніки, що перебувають в практичному обігу, перш за все робочих еталонів і засобів вимірювань, вселяє тривогу. У 1980-х рр. термін оновлення вітчизняної вимірювальної техніки, як правило, становив 5-6 років (для порівняння в США і Японії - не більше трьох років). Зараз стан вітчизняного приладобудування збільшило терміни поновлення робочих еталонів і робочих засобів вимірювань, що веде до значного старіння вимірювальної техніки.

Іншою проблемою вітчизняних виробників засобів вимірювальної техніки є висока вартість їх розробок в порівнянні з зарубіжними фірмами. Для подолання цього відставання необхідно в вітчизняних приладах передбачати: високий ступінь автоматизації на базі мікропроцесорної технології, швидкодію, високу надійність, знижені масу, габаритні розміри і енергоспоживання, високий рівень естетики і ергономіки.

Різноманіття засобів вимірювань обумовлює необхідність застосування спеціальних заходів щодо забезпечення єдності вимірювань. Одним з важливих умов дотримання єдності вимірювань є встановлення для засобів вимірювань певних (нормованих) метрологічних характеристик.