Классификация средств измерения. Виды измерений.

Средство измерения (СИ) — это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена.

Классификация средств измерения:

По техническому назначению:

• мера физической величины - cредство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;

• измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;

• измерительный преобразователь - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;

• измерительная установка (измерительная машина) - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте;

• измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;

• измерительно-вычислительный комплекс - функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

По степени автоматизации:

• автоматические;

• автоматизированные;

• ручные.

По стандартизации средств измерений:

• стандартизированные;

• нестандартизированные.

По положению в поверочной схеме:

• эталоны;

• рабочие средства измерений.

По значимости измеряемой физической величины:

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

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

Средства измерения классифицируются по следующим критериям:

1) по способам конструктивной реализации;

2) по метрологическому предназначению (мера длины, мера массы и т.д.).

По способам конструктивной реализации средстваизмерения делятся на:

1) меры величины;

2) измерительные преобразователи;

3) измерительные приборы;

4) измерительные установки;

5) измерительные системы.

Меры величины — это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения.

Меры, воспроизводящие ФВ одного размера, называются однозначные, к однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО).

Различают два вида стандартных образцов:

1) стандартные образцы состава;

2) стандартные образцы свойств.

Стандартный образец состава или материала – это образец с фиксированными значениями величин, количественно отражающих содержание в веществе или материале всех его составных частей.

Стандартный образец свойств вещества или материала — это образец с фиксированными значениями величин, отражающих свойствавещества или материала (физические, биологические и др.) Каждый стандартный образец в обязательном порядке должен пройти метрологическую аттестациюв органах метрологической службы, прежде чем начнет использоваться.

Меры, воспроизводимые ФВ разных размеров, называются многозначными. Применяются так же меры в виде наборов и магазинов мер. Набор мер представляет собой комплекс однородных мер разного размера, предназначенных для применения в различных сочетаниях. Магазин мер – набор мер, конструктивно объединенных в отдельное устройство, в котором предусмотрено ручное или автоматическое соединение мер в необходимые комбинации.

Измерительные преобразователи (ИП) – это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Выделяют:

1) аналоговые преобразователи (АП);

2) цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);

3) аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

Измерительные приборы предназначены для получения значений измеряемой ФВ в установленном диапазоне. Измерительные приборы представляют собой конструктивно объединенную совокупность первичных и промежуточных преобразователей.

Измерительные приборы прямого действия преобразуют измеряемую величину, как правило, без изменения её рода и отображают её на показывающем устройстве, проградуированном в единицах этой величины.

Более точными являются приборы сравнения, предназначенные для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны (например, измерение массы с помощью эталонных гирь на равноплечих весах) или с помощью мостовых цепей. По способу отчета значений измеряемых величин приборы подразделяются на показывающие и регистрирующие.

Измерительные установки и системы представляют собой совокупность фундаментально объединенных средств измерений, мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств с целью измерений одной или нескольких ФВ объекта измерений.

Измерение – это процесс сравнения величины с измеряемой величиной, принимаемой за единицу.

Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, требуемой точностью измерения, необходимой скоростью её изменения, условиями и режимами измерения и т.д.

Виды измерений:

-по способу получения информации.

-по характеру изменения измеряемой величины в процессе измерения.

-по количеству измерительной информации.

-по отношению к основным единицам.

-по связи с объектом(бесконтактные, контактные).

По способу получения информации различают:

-прямые измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (измерения массы на весах, температуры термометром, длины с помощью линейных мер).

-косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями (определение плотности однородного тела по его массе и объему, удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения).

-совокупные измерения – измерения нескольких однородных величин, при которых искомое значение величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (измерения, при которых масса отдельных гирь набора находится по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

-совместные измерения – одновременные (прямые и косевенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними

По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерения различают:

-статистические измерения – это такие измерения, когда ФВ принимается за неизменную на протяжении времени измерения.

-динамические измерения – это измерения, изменяющиеся по размеру ФВ.

По количеству измерительной информации различают:

-однократные – это такие измерения, которые выполняются один раз. Один раз подразумевает собой измерение, сделанное не менее трёх раз.

-многократные измерения позволяют получить результат из нескольких следующих друг за другом измерений одного и того же объекта.

По отношению к основным единицам разделяют:

-абсолютные измерения основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.

-относительные измерения – это измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Например, относительная влажность определяется как отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщенного пара при той же температуре и выражается в процентах.