2. Поняття про еталони

Для будь-яких вимірювань потрібні одиниці вимірювання фізичних величин. Для зберігання одиниці вимірювання в державному масштабі, а також для відтворення їх з найвищою можливою точністю виготовляються еталони одиниць вимірювання.

Існують еталони метра, кілограма, ампера, секунди тощо. Державний реєстр має більше ста первинних і спеціальних еталонів.

У науково-технічній літературі термін "еталон" часто використовується в широкому розумінні, як зразок для порівняння. Метрологія допускає тлумачення цього терміну тільки в такому розумінні:

Еталон - засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення і (чи) зберігання одиниці вимірювань одного чи декількох значень, а також передачу розміру цієї одиниці іншим засобам вимірювальної техніки.

Розрізняють еталони державні, робочі та вихідні. За підпорядкованістю розрізняють еталони первинні (вихідні) і вторинні (підрядні).

Державний еталон - офіційно затверджений еталон, який забезпечує відтворення одиниці вимірювань та передачу її розміру іншим еталонам з найвищою в країні точністю і зберігання одиниці фізичної величини в державному масштабі.

Робочий еталон - еталон, призначений для повірки чи калібрування засобів вимірювальної техніки.

Вихідний еталон - еталон, який має найвищі метрологічні властивості серед еталонів, що є на підприємстві чи в організації.

Первинні (вихідні) еталони - первинні еталони відтворюють і (або) зберігають одиниці фізичних величин і передають їх з найбільшою точністю, яку досягнуто в даній царині вимірювання. Первинні еталони розробляють, зберігають і застосовують у науково-дослідних установах Держстандарту України.

Вторинні (підрядні) еталони - виконують функції передавальної ланки між первинним еталоном і зразковим засобом вимірювання. Точність їхня завжди нижча точності первинного еталону.

3. Міра та вимірювальний прилад

Мірою називають засіб вимірювання, що призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру, наприклад, лінійка, зразок метра чи стрічка землемірна - міра довжини, гиря - міра маси, генератор стандартних сигналів - міра частоти тощо.

Є два види мір - однозначна і багатозначна. Однозначна міра відтворює фізичну величину одного розміру (гиря 1 кг). Багатозначна - ряд однойменних величин різного розміру (лінійка з міліметровими поділками, мірна посудина зі шкалою).

Міри мають номінальне і дійсне значення: номінальне - це значення величини вказане на мірі або приписане їй (наприклад, кілограмова гиря має номінальне значення 1 кг); дійсне - це те, яке відтворюється мірою або визначене в результаті атестації і в атестаті вказане.

Набір мір - це спеціально дібраний комплект мір, який застосовується в різних комбінаціях з метою відтворення ряду однойменних величин різного розміру (наприклад, набір щупів для перевірки зазорів між поверхнями).

Універсальні вимірювальні засоби - це вимірювальні пристрої, які оснащені шкалами і використовуються для визначення різних значень вимірюваної величини (наприклад, штангенциркуль ШЦ-1 може застосовуватись для вимірювання зовнішніх і внутрішніх розмірів, а також глибини, і все це з точністю до 0,1 мм).

Вимірювальний прилад - це пристрій, призначений для вироблення вимірювальної інформації в формі, яка доступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем (наприклад, термометр, амперметр, манометр тощо).

У сучасних вимірюваннях вимірювальні прилади використовуються значно ширше, ніж міри.

Якщо засіб вимірювань виробляє вимірювальну інформацію в недоступній для сприймання людиною формі, але придатний для подальшої передачі іншому приладу, або послідуючого перетворення, то такий засіб вимірювання називають вимірним перетворювачем (датчиком). Прикладом вимірного перетворювача є термопара.

Існуючі в теперішній час різні перетворювачі (датчики) можна поділити на дві основні групи: генераторні і параметричні.

Генераторні перетворювачі перетворюють різні види енергії в електричну.

Параметричні перетворювачі змінюють характеристики електричного ланцюга при його живленні від стороннього джерела електричної енергії.

До параметричних датчиків відносяться: реостатні, ємнісні, індуктивні; до генераторних відносяться: гальванічні, індукційні, фотоелектричні.

Найбільше поширення отримали параметричні датчики.

Засоби вимірювань можуть бути аналоговими і дискретними.

В аналогових засобах вимірювань покази є неперервною функцією зміни вимірювальної величини.

В дискретних засобах вимірювань покази є перервною функцією змін вимірювальної величини, тобто, при неперервній (плавній) зміні вимірюваного параметра показів, на індикаторі міняються кроком (дискретно) на певну величину, яка називається кроком дискретності (прилади з цифровим індикатором).

Звичайно, вимірний перетворювач (датчик) називають первинним приладом, оскільки він стоїть на першому місці у вимірювальному циклі і вся вхідна вимірювальна інформація іде від нього до приладу, який знаходиться на виході і називається через те вторинним приладом.

Первинний і вторинний прилади з’єднані каналом зв’язку, який по фізичному принципу дії може бути електричним (дротяний або радіо) і гідравлічним, або пневматичним. Серед датчиків найбільше поширення отримали перетворювачі неелектричний величин в електричні.

В залежності від призначення і виконуючих функцій, засіб вимірювань може містити всі, або деякі функціональні пристрої із слідуючого переліку: вимірний перетворювач, канал зв’язку, вимірний підсилювач, пристрій вимірювання, пристрій відображення вимірювальної інформації. Пристрій відображення вимірювальної інформації може бути показуючим (індикаторним), або пишучим (регіструючим) і називається вихідним пристроєм.

Показуючим називається прилад, з допомогою якого числове значення величини контролюється візуально.

Регіструючим називається прилад, який проводить запис вимірювального параметра, залишаючи тим самим документ, придатний для довгого зберігання.

По меті застосування засоби вимірювань можна поділити на зразкові і робочі.

Зразкові засоби вимірювань служать для періодичної метрологічної перевірки робочих приладів.

Робочі засоби вимірювань умовно ділять на технічні, контрольні і лабораторні.

Технічними приладами проводять регулярні вимірювання у виробничих умовах.

Контрольні і лабораторні прилади мають більший діапазон вимірювань і більш високий клас точності ніж технічні.

Контрольні прилади служать для періодичної перевірки технічних приладів.

Лабораторні застосовуються в лабораторіях для контролю якості продукції і для науково-дослідницької роботи.