1.1.3 Средства измерений и их классификация

Средство измерений (СИ) - техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в течение известного интервала времени.

Измерять с приемлемой точностью можно при условии, что средство измерений обеспечивает хранение (или воспроизведение) единицы измеряемой величины практически неизменной как во времени, так и под воздействием факторов окружающей среды. Причем эту неизменность размера единицы во времени и подверженность ее изменениям под воздействием влияющих факторов необходимо контролировать. В зависимости от требований к качеству измерений этот контроль осуществляют с помощью различных средств измерений.

Для средств измерений можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем средствам измерений независимо от области применения.

По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, различают следующие средства измерений:

• метрологические, предназначенные для метрологических целей - воспроизведения единицы и (или) ее хранения или передачи размера единицы рабочим средствам измерений;

• рабочие, применяемые для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

Метрологические средства измерений весьма немногочисленны. Их разрабатывают, производят и эксплуатируют в специализированных научно-исследовательских центрах. Поэтому подавляющее большинство используемых на практике средства измерений принадлежат ко второй группе.

По уровню автоматизации все средства измерений делят на:

• неавтоматические;

• автоматизированные, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительной операции;

• автоматические, производящие в автоматическом режиме измерения все операции, связанные с обработкой их результатов, регистрацией, передачей данных или выработкой управляющих сигналов.

По отношению к измеряемой физической величине различают следующие средства измерений:

• основные - средства измерений той физической величины, значение которой надо получить в соответствии с измерительной задачей;

• вспомогательные - средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерения необходимо учесть для получения результатов измерения требуемой точности.

По реализации процедуры измерения средства измерений бывают элементарными и комплексными.

Средства измерений разделяют на меры, устройства сравнения (компараторы), измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

1.1.4 Элементарные средства измерений

Элементарные средства измерений предназначены для реализации отдельных операций прямого измерения. К ним относят меры, устройства сравнения и измерительные преобразователи. Каждое из них, взятое по отдельности, не может осуществить операцию измерения.

Мера - средство измерения, воспроизводящее физическую величину заданного размера (значения). В качестве меры в радиоизмерениях используют измерительный резистор (мера электрического сопротивления) и т.д. Меры бывают однозначными и многозначными:

• Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера;

• Многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин различного размера, например, потенциометр, конденсатор переменной емкости.

Кроме этого, различают наборы мер, магазины мер, установочные и встроенные меры. Набор мер - специально подобранный комплект однотипных элементов, применяемых не только по отдельности, но и в различных сочетаниях для воспроизведения ряда одноименных величин разного размера, например, набор измерительных резисторов, или конденсаторов.

Устройство сравнения (компаратор) - это средство измерений, позволяющее сравнивать друг с другом меры однородных величин или же показания измерительных приборов. Примером может служить фотореле, включающее (выключающее) уличное электрическое освещение.

Измерительный преобразователь - средство измерений, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, удобной для передачи, преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию исследователя.

По виду входных и выходных величин измерительные преобразователи делятся на:

• аналоговые, преобразующие одну аналоговую величину в другую аналоговую величину;

• аналого-цифровые (АЦП), предназначенные для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

• цифро-аналоговые (ЦАП), предназначенные для преобразования цифрового кода в аналоговую величину.