Лекція 1. Засоби вимірювання і їх властивості План
Класифікація засобів вимірювальної техніки
Державна система промислових приладів і засобів автоматизації
Класифікація вимірювальних приладів за узагальненими ознаками
Структура і параметри засобів вимірювальної техніки
Класифікація засобів вимірювальної техніки
Засоби вимірювальної техніки – технічні засоби, що викорис-товуються при вимірюваннях і характеризуються нормованими метрологічними властивостями.
За призначенням засоби вимірювальної техніки (ЗВТ) поділяються на міри, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні прилади, вимірювальні установки і вимірювальні системи (рис.1.1).
Міри – засоби вимірювання призначені для відображення фізичної величини заданого розміру. Розрізняють однозначні і багатозначні міри.
Однозначні міри – відображають одне значення фізичної величини (наприклад нормальний елемент – значення ЕРС).
Багатозначні міри – відображають (плавно або дискретно) ряд значень однієї і тієї ж фізичної величини.
Міра необхідна для виконання порівняння з нею вимірюваної величини.
Вимірювальні перетворювачі – засоби вимірювань призначені для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки і (або) подальшого збереження, але яка не сприймається безпосередньо спостерігачем.
Принцип їх дії заснований на різних фізичних явищах. Вимірювальні перетворювачі перетворюють будь які фізичні величини х (електричні, неелектричні, магнітні) у вихідний електричний сигнал:
Y=f(x). (1.1)
Розрізняють перетворювачі безперервної величини у дискретну; первинні перетворювачі (датчики), до яких підводиться величина, що вимірюється; проміжні, що включені у вимірювальне коло після первинних;
Рис.1.1. Засоби вимірювань
– масштабні, що призначені для вимірювання значення величини у декілька разів;
– обернені, що включені у коло зворотного зв’язку;
– передаючі;
– порівняння, що призначені для порівняння величини, що вимірюється з мірою;
– вихідні;
До вимірювальних перетворювачів можна віднести перетворювачі змінної напруги у постійну, подільники струму, напруги, вимірювальні трансформатори напруги і струму, підсилювачі, компаратори, аналогово-цифрові перетворювачі, цифро-аналогові перетворювачі та інші.
Вимірювальні прилади – засоби вимірювань призначені для обробки сигналу вимірювальної інформації у формі доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Наприклад, у вигляді цифрового відрахунку на відрахунковому пристрої.
Вимірювальний прилад, показ якого являється безперервною функцією змін величини, що вимірюється, називається аналоговим вимірювальним приладом. Наприклад, електровимірювальний прилад з відрахунковим пристроєм у вигляді стрілки і шкали – аналоговий прилад.
Вимірювальний прилад, що автоматично виробляє дискретний (кодований) сигнал інформації, що вимірюється і подає покази у цифровій формі називається цифровим вимірювальним приладом.
У залежності від того, чи допускають вимірювальні прилади тільки зчитування показів, чи допускають зчитування і реєстрацію, або тільки реєстрацію показів, вони відносяться до показувальних, або до реєструючих вимірюваль-них приладів.
Використовуються регулюючі вимірювальні прилади, тобто прилади, що мають засоби для управління технологічним процесом.
Вимірювальні прилади, які виконують одне або декілька перетворень сигналу інформації, що вимірюється в одному напрямку у колі перетворень називаються приладами прямого перетворення.
Вимірювальні прилади, які мають коло зворотного перетворення сигналу, що вимірюється, називаються приладами зрівноважуючого перетворення, або приладами порівняння.
У залежності від використовуваних вузлів серед електровимірю-вальних аналогових приладів прямого перетворення виділяють групи приладів: електромеханічні, електромеханічні з перетворювачами і електронні.
За родом величини, що вимірюється електровимірювальні прилади ділять на наступні групи: амперметри (І), вольтметри (U), омметри (R) i т.д.
У залежності від степені усереднення величини, що вимірюється виділяють прилади: що дають покази миттєвих значень вимірювальної величини і прилади інтегруючі, покази яких визначаються інтегралом за часом, або іншої незалежної змінної від вимірювальної величини.
За характером установки на місці прилади бувають: стаціонарними, що призначені для жорсткого кріплення і переносними, що не призначені для жорсткого кріплення.
У залежності від степені захищеності від кліматичних дій прилади виконуються звичайними, пиле-, водо-, бризкозахищеними, герметик-ними, вібро-, ударостійкими та іншими.
Для виконання масових технологічних вимірювань використо-вуються вимірювальні установки.
Вимірювальною установкою називається сукупність функціо-нально і конструкційно об'єднаних засобів вимірювання і допоміжних пристроїв, що призначені для раціональної організації вимірювань.
Електровимірювальні установки використовують наприклад, для градуювання і повірки електровимірювальних приладів, вимірювання потужності у трифазних колах і ін.
Вимірювальна система – сукупність засобів вимірювання і допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв’язку і призначена для видачі сигналів вимірювальної інформації у формі зручній для автоматичної обробки, передачі і використання в автоматичних системах керування.
Вимірювальну систему, в якій передбачена можливість представлення інформації оператору, називають інформаційно-вимірювальною системою (ІВС).
Всі засоби вимірювання за виконуваними метрологічними функціями поділяють на зразкові і робочі.
Зразкові ЗВ призначені для повірки з їх допомогою інших робочих 3В.
Робочі ЗВ - використовують для виконання всіх вимірювань, крім вимірювань, що пов'язані з повіркою і з передачею розміру одиниць величин.
Міри електричних величин. Міри електрорушійної сили є зразкові і робочі. Вони є насиченими та ненасиченими і мають класи точності:
– насичені кл. 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005 ЕРС при t=20 C від 1,018590-1,018700.
– ненасичені кл. 0,002; 0,005; 0,01; 0,02 ЕРС при t=20 C від 1,019000-1,019600.
Високі метрологічні показники нормальних елементів забезпечуються технологією їх виготовлення. Нормальні елементи використовуються як робочі міри ЕРС при компенсаційних методах вимірювання.
Міри електричного опору. Зразковими і робочими мірами електричного опору в колах постійного і змінного струму є вимірювальні котушки і магазини опорів.
Міри індуктивності і взаємоіндуктивності. Існують вимірювальні котушки, варіометри і магазини, що мають класи точності: 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.5.
Мірами ємності служать вимірювальні конденсатори і магазини ємності, які є набором вимірювальних конденсаторів, що конструктивно об'єднані з перемикаючими пристроями. Магазини ємності виготовляються таких класів: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0.