4.9 Особое место и роль электрических и электронных средств измерений

При современном уровне развития измерительной техники измерение физических величин любой природы, а не только электрических, можно выполнять с помощью электрических и, особенно, электронных средств измерений. Существует даже целый сектор в практической метрологии, который так и называется: «электрические измерения неэлектрических величин». Такие средства измерений в своём составе обязательно имеют преобразовательный элемент, который преобразует неэлектрическую величину в электрическую.

В качестве примеров таких преобразовательных элементов можно назвать такие как термопара, преобразующая температуру в электродвижущую силу (ЭДС); тензорезистор, преобразующий механическую деформацию твёрдого тела в изменение его электрического сопротивления; индуктивный преобразователь, преобразующий перемещение ферромагнитного сердечника в изменение индуктивности катушки; ёмкостный преобразователь, преобразующий изменение размеров самого конденсатора или размеров тела, помещенного внутрь конденсатора, в изменение ёмкости конденсатора; диэлькометрический преобразователь, преобразующий диэлектрическую проницаемость раствора, связанную с его концентрацией, в ёмкость конденсатора; индукционный преобразователь, преобразующий скорость перемещения проводника в ЭДС; фотодиодный преобразователь, преобразующий световой поток в ЭДС; гальваномагнитный преобразователь (преобразователь Холла), преобразующий магнитный поток (индукцию) или электрический ток в ЭДС.

В настоящее время нет такого физического явления, связывающего неэлектрическую и электрическую величины, которое не использовалось бы для создания преобразовательных элементов средств измерений. Находят применение также обратные преобразователи, преобразующие электрические величины в неэлектрические, чаще всего механические, тепловые, световые. Такие преобразователи, в частности, являются основой электромеханических измерительных приборов (измерительных механизмов), о которых было сказано выше. Они также находят применение в качестве звеньев обратной связи в средствах измерений компенсационного принципа действия.

Электрические средства измерений как электрических, так и неэлектрических величин в настоящее время нашли очень широкое распространение, даже в тех областях, где традиционно применяются чисто механические или оптические средства измерений (измерение длин и углов, температуры, световых величин), благодаря их достоинствам и преимуществам, таким как:

- широкий интервал значений измеряемых физических величин;

- высокое и сверхвысокое быстродействие;

- возможность обработки результатов измерений (измерительных сигналов) по самым сложным алгоритмам с использованием микропроцессоров;

- быстрая и на большие расстояния передача огромных объёмов измерительной информации;

- возможность качественной регистрации, долгого хранения и удобного воспроизведения больших объёмов измерительной информации;

- возможность создания на модульном принципе измерительных комплексов, систем и целых сетей.

В последнее время в связи с всё более широким проникновением в измерительную технику информационных технологий на основе микропроцессорных средств появилось такое понятие как «виртуальные» измерительные приборы (средства). Они подаются как некий новый, современный класс приборов (средств), идущих на смену старым, традиционным и создающим чуть ли не новую идеологию измерений. Однако применение в отношении к измерительным приборам (средствам) определения «виртуальные» следует признать как крайне неудачное, порождающее двусмысленность и неопределенность, могущие привести к понятийной и терминологической путанице и к принятию неверных решений при постановке и осуществлении измерительных задач, в обеспечении единства измерений. В современном русском языке слово «виртуальный» понимается как возможный, потенциальный, нереальный, воображаемый: виртуальный мир, виртуальная реальность, виртуальная игра и т.п. В действительности «виртуальные» приборы (средства) – это те же меры, измерительные генераторы, осциллографы, графопостроители и регистраторы, анализаторы спектра, измерители электрических величин (силы тока, напряжения, частоты, мощности, сопротивления, индуктивности, ёмкости), измерительно-вычислительные комплексы, только компьютеризованные, программно-управляемые и выполненные на базе современных электронных компонентов, обладающие такими бесспорными достоинствами как универсальность, гибкость, многофункциональность, комплексность, высокий уровень автоматизации, высокая надёжность, сравнительно низкие материалоёмкость и энергопотребление и рядом других.