1.8 Средства измерений

1.8.1 Классификация си

Технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики, называют средствами измерений.

В зависимости от назначения и конструктивного исполнения СИ подразделяются на несколько классов.

1.Меры.Если мера воспроизводит величину только одного размера, то ее называютоднозначной(гиря, концевая мера длинны, кварцевый генератор – мера частоты и т.д.).Многозначнаямера воспроизводит физическую величину разных размеров (миллиметровая линейка, конденсатор переменной емкости).

Для удобства использования однозначные меры часто объединяют в магазины и наборы. Набор мер– это, по сути дела, комплект мер разного размера одной и той же величины, применяемых на практике, как в отдельности, так и различных сочетаниях (набор гирь – разновесов, набор концевых мер длинны).

Магазин мер– это набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеется приспособление для соединения мер в различных комбинациях (магазины сопротивлений, емкостей, индуктивностей).

К мерам можно отнести стандартные образцыиобразцовые вещества. Это образцы материалов определенного и строго регламентированного состава, одно из свойств которых является величиной с известным значением.

Применяются для воспроизведения единиц измерения или постоянных точек шкалы (образцы твердости шкалы Мооса, образцы шероховатости, чистые металлы).

Указанное на мере значение величины является номинальным. При точных измерениях определяетсядействительноезначение меры. Погрешность определения действительного значения называетсяпогрешностью аттестации меры. По значению погрешности аттестации меры делятся на разряды.

2.Измерительные преобразователи.Это технические средства, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейшего преобразования или передачи, и имеющие нормированные метрологические характеристики.

Обычно преобразователи входят в состав, какого либо СИ или используются совместно с ними. Преобразователи различаются по месту, занимаемому в измерительной цепи (первичные и промежуточные); по функциональному назначению (аналоговые, АЦП, ЦАП, масштабные, передающие).

Преобразователь, воспринимающий измеряемую величину (стоит первым в измерительной цепи), называется первичным, последующие –промежуточными(термопара и усилитель в вольтметре).

Преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину в другую, называют аналоговым (термопара, потенциометр и др.)

АЦПпредназначен для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код.ЦАПвыполняет обратное преобразование.

Часто возникает необходимость в передаче измерительной информации на расстояние, преобразователь, служащий для этой цели, называется передающим.

Широко распространены масштабные преобразователи, предназначенные для изменения размера величины в заданное число раз (усилители, делители напряжения, измерительные трансформаторы).

3.Измерительные приборы.Это СИ, предназначенные для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне.

Как правило, измерительный прибор содержит устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индикации в форме, наиболее доступной для восприятия. Устройство индикации может иметь вид шкалы с указанием, цифрового отсчетного устройства, диаграммы с пером, дисплея и т.д.

4.Измерительные установки.Это совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств.

5.Измерительные системы.Это совокупность средств измерения и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, оснащенные средствами автоматической обработки измерительной информации.

Измерительные системы делятся на ИИС и ИВК (информационно-измерительные системы и измерительно-вычислительные комплексы). Особенностью ИВК является наличие ЭВМ, позволяющей обрабатывать результаты измерений и подавать управляющие сигналы на объект измерения.

6.Индикаторы.Это технические средства, предназначенные для установления наличия какой-либо величины.

По методу положенному в основу измерения, приборы делятся на следующие виды приборов:прямого действия– измеряемая величина подвергается ряду последовательных преобразований;приборы сравнения– (метод сравнения с мерой) компенсационные, мостовые и др.

По способу отсчета значений измеряемой величины, приборы делятся на:показывающие, то есть допускающие только отсчет показаний прибора;регистрирующие, то есть, допускающие регистрацию показаний (запись их на какой-либо носитель информации).

Показывающие приборы могут быть аналоговыми и цифровыми. В первом случае показания прибора являются непрерывной величиной (положение стрелки), во втором – показания представляются в цифровой форме.

Если в регистрирующем приборе предусмотрена запись показаний в форме диаграммы, то он называется самопишущим (самопишущий вольтметр). Показания записываются на координатной бумаге, фотобумаге или фотопленке, магнитной пленке и т.д.

При сопряжении прибора с ЭВМ его показания могут быть распечатаны в цифровой форме. Такие приборы называются печатающими.

Отсчетные устройствааналоговых приборов состоят, в основном из двух элементов: шкалы и указателя, причем один из них связан с подвижной системой прибора, а другой с неподвижной (с корпусом).

Шкалой СИназывают упорядоченный ряд отметок, соответствующих последовательному ряду значений измеряемой величины, вместе со связанной с ними нумерацией.

Отметки шкалы(черточки, зубцы, точки и др.) могут наноситься как равномерно, так и не равномерно. В связи с этим шкалы называют равномерными или неравномерными. У некоторых отметок обычно проставляют числа, в этом случае шкалу называют оцифрованной.

Указатель– это часть отсчетного устройства, положение которого относительно отметок шкалы определяет показание СИ.

В цифровых приборах отсчет осуществляется непосредственно в цифровой форме с помощью специальных отсчетных устройств.