3. Классификация измерительных приборов

Измерительные приборы можно разделить на несколько групп. Клас­сификация групп измерительных приборов представлена в таблице 2.4. Рассмотрим группы приборов по признакам классификаций.

По реализуемому методу измерения

Приборы прямого действия - приборы, в которых реализуется одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в од­ном направлении. С помощью прибора прямого действия значение ФВ измеряется методом непосредственной оценки. Структурная схема прибо­ра прямого действия представлена на рис. 2.5.

Приборы сравнения - приборы, в которых измеряемая ФВ сравнива­ется с известным значением ФВ, воспроизводимой мерой. С помощью прибора сравнения значение ФВ измеряется одним из видов метода срав­нения.

Таблица 2.

Классификация измерительных приборов

Признак классификации	Виды измерительных приборов
по реализуемому методу измерения	приборы прямого действия приборы сравнения
по типу показаний	аналоговые приборы цифровые приборы
по принципу действия	электромеханические приборы электронные приборы
по способу индикации значений измеряемой ФВ	показывающие приборы регистрирующие приборы
по функциональной зависимости показаний	приборы текущего значения суммирующие приборы интегрирующие приборы

Приборы часто имеют комбинированную структурную схему, т. е. объединяют приборы прямого преобразования и сравнения.

По типу показаний

Аналоговые приборы - приборы, показания которых или выходная ве­личина являются непрерывными функциями изменений измеряемых ве­личин. Соответственно, величины, являющиеся непрерывными функция­ми изменений измеряемых величин, называются аналоговыми или непре­рывными величинами.

Цифровые приборы - приборы, в которых вырабатываются дискрет­ные сигналы измерительной информации, а показания представляются в цифровой форме.

Как указывалось в п. 2.4 аналоговые и цифровые приборы внешне от­личаются видом ПУ.

По принципу действия

Электромеханические приборы - приборы прямого действия, в кото­рых электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части прибора относительно неподвижной. Дан­ное перемещение может быть линейным или угловым. В электромехани­ческих приборах измеряемый сигнал не усиливается.

Электронные приборы - приборы, в которых измеряемый сигнал сна­чала усиливается, а затем подается на измерительное устройство. Элек­тронные приборы включают в состав измерительные цепи, содержащие диоды, транзисторы и микросхемы. В составе электронных аналоговых приборов в качестве ПУ используются электромеханические приборы.

Пример 2.42. М265М является электромеханическим микроамперметром, B3-38 - аналоговым электронным вольтметром.

По способу индикации значений измеряемой ФВ

Показывающие приборы - приборы, которые допускают только от­счет показаний. В состав показывающего прибора не входит РУ.

Регистрирующие приборы - приборы, в которых предусмотрен отсчет и регистрация показаний. Регистрирующие приборы подразделяются на самопишущие и печатающие приборы.

Самопишущие приборы - регистрирующие приборы, в которых пока­зания регистрируются в форме диаграмм.

Печатающие приборы - регистрирующие приборы, в которых пока­зания регистрируются путем распечатки в цифровой форме.

Пример 2.43. Показывающими приборами являются электромеханические при­боры. Самопишущие приборы - барограф (Пример 2.23) и приборы, отображающие электрокардиограмму сердечной деятельности. Печатающий прибор - электронные весы, позволяющие распечатать чек для покупателя с указанием всех параметров приобретаемого товара.

Широкое внедрение автоматизации измерений привело к тому, что в настоящее время в основном выпускаются регистрирующие приборы, в которых показания фиксируются не виде распечатки, а запоминаются в цифровой форме и по специальной линии связи могут быть переданы в персональную или специализированную ЭВМ для дальнейшей обработки, хранения и передачи.

По функциональной зависимости показаний

Приборы текущего значения - приборы, показания которых функ­ционально связаны с одной измеряемой ФВ, воздействующей на его чув­ствительный элемент.

Суммирующие приборы - приборы, показания которых функциональ­но связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к прибо­рам по различным каналам.

Интегрирующие приборы - приборы, в которых значения измеряемой ФВ интегрируются по другой независимой величине.

Пример 2.44. Вольтметр B3-38 является прибором текущего значения. Сумми­рующим прибором является ваттметр, предназначенный для измерения суммарной мощности нескольких генераторов. Интегрирующим прибором является счетчик электроэнергии, так как в нем активная мощность интегрируется по времени.

Метрологические характеристики средств измерений

Для каждого типа средств измерений устанавливают свои MX. Стан­дартом РОСТ 8.009—84 устанавливаются номенклатура (перечень) MX, правила выбора комплексов нормируемых MX для конкретных типов средств измерений и способы нормирования MX в НТД на средства изме­рений. Предусмотрена следующая номенклатура MX:

• характеристики, предназначенные для определения результатов изме­рений (без введения поправки),

• характеристики погрешностей средств измерений,

• характеристики чувствительности средств измерений к влияющим ве­личинам,

• динамические характеристики средств измерений. Рассмотрим некоторые из них.

Показание СИ - значение величины или число на показывающем уст­ройстве СИ.

Диапазон показаний СИ - область значений шкалы прибора, ограни­ченная начальным и конечным значениями шкалы. Диапазон показаний вольтметра в Примере 3.40 составляет от 0 до 5 В.

Диапазон измерений СИ - область значений величины, в пределах ко­торой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ. Значения ве­личины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верх­ним пределом измерений. Диапазон измерений всегда уже диапазона пока­заний.

Пример 2.49. Диапазон показаний вольтметра ВЗ-Э8Б составляет от 0 до 300 В, диапазон измерений - от 0,1 мВ до 300 В.

Вариация показаний измерительного прибора - разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подхо­де к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой ве­личины.

Чувствительность СИ - свойство СИ, определяемое отношением из­менения выходного сигнала этого СИ к вызывающему его изменению из­меряемой величины. Данное определение чувствительности не распро­страняется на интегрирующие и цифровые приборы. Различают абсолют­ную и относительную чувствительности.

Смещение нуля - показание СИ, отличное от нуля, при входном сиг­нале, равном нулю. Различают смещение механического нуля, наблюдае­мое как отклонение указателя от нуля шкалы приборов с механическими указателями, и смещение электрического нуля, наблюдаемое как сущест­вование выходного сигнала при нулевом входном сигнале приборов со вспомогательным источником электрической энергии.

Дрейф показаний СИ - изменение показаний СИ во времени, обу­словленное изменением влияющих величин или других факторов. Если происходит дрейф показаний нуля, то применяют термин дрейф нуля.