7. Основные понятия, связанные со средствами измерений (си)

Средства технического измерения делятся на три большие группы – это люди, калибры, универсальные средства измерения, к которым относятся измерительные приборы и системы.

Мера – это средство измерений, которая предназначается для воспроизведения физической величины положенного размера.

Калибры – устройства, предназначенные для контролирования и поиска в нужных границах размеров, взаимоположения поверхностей и формы деталей.

Измерительный прибор – устройство вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, понятной для восприятия наблюдателей.

Измерительная система – совокупность средств измерений и неких вспомогательных устройств, которые соединяются между собой каналами связи и предназначена для производства сигналов измерительной информации для автоматической обработки.

Универсальные средства измерения – для определения действительных размеров величин.

Средство измерения (СИ) – это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными или метрологическими характеристиками.

По способам конструктивной реализации СИ 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 используемое для измерения. Они подразделяются на однозначные меры, многозначные меры, наборы мер. Некоторое количество мер, технически представляющее собой единое устройство, в рамках которого возможно по-разному комбинировать имеющиеся меры называют магазином мер. Объект измерения сравнивается с мерой посредством компараторов.

К однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО)

Стандартный образец состава или материала – это образец с фиксированными значениями величин, отражающих свойства вещества или материала.

Каждый стандартный образец проходит метрологическую аттестацию в органах метрологической службы, и могут быть межгосударственными, государственными, отраслевыми и организации (предприятия).

Измерительные преобразователи (ИП) – это средство измерения, выражающие измерительную 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. цифро-аналоговые (ЦАП)

3. аналого-цифровые (АЦП)

Выделяют:

- первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения (датчики)

- промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных.

Измерительный прибор – это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину в удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации используется шкала со стрелкой или цифроуказатель. Различают:

Измерительные приборы прямого действия – посредством которого значения измеряемой величины получают на отсчетном устройстве.

Измерительный прибор сравнения – посредством которого значения измеряемой величины получаются при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере.

Выделяют:

- показывающие измерительные приборы

- регистрирующие измерительные приборы.

При помощи показывающего ИП можно только считывать значения измеряемой величины, а регистрирующий позволяет фиксировать результаты измерения на какой-нибудь носитель.

Отсчетное устройство – контруктивно обособленная часть средства измерений, которая предназначена для отсчета показаний (шкала, указатель, дисплей). Они делятся на: шкальные, цифровые и регистрирующие отсчетные устройства.

Шкальные отсчетные устройства включают в себя шкалу и указатель.

Шкала – это система отметок и соответствующих им последовательных числовых значений измеряемой величины.

Характеристики шкалы.

Деление шкалы – это расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.

Длина деления – это расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.

Цена деления шкалы – это разность между значениями двух соседних значений на данной шкале.

Диапазон показаний шкалы – это область значений шкалы, нижней границей которой является начальное значение данной шкалы, а верхней – конечное значение данной шкалы.

Диапазон измерений – это область значений величин в пределах которой установлена нормированная предельно допускаемая погрешность.

Пределы измерений – это минимальное и максимальное значение диапазона измерений.

Практически равномерная шкала – это шкала, у которой цены деления разняться не более чем на 13% и которая обладает фиксированной ценой деления.

Существенно равномерная шкала – это шкала, у которой деления сужаются и для делений которой значение выходного сигнала является половиной суммы пределов диапазона измерений.

Выделяют следующие виды шкал измерительных приборов:

Односторонняя шкала – ноль располагается в начале.

Двусторонняя шкала – ноль располагается не в начале шкалы.

Симметричная шкала – ноль располагается в центре.

Измерительная установка – средство измерения, представляющее собой комплекс мер, измерительных преобразователей, измерительных приборов собранных в одном месте и используемых для измерения фиксированного количества физических величин. Если она используется для испытаний изделий, то будет являться испытательным стендом.

Измерительная система – средство измерения, представляющее собой объединение мер, измерительных преобразователей, измерительных приборов и прочее, находящихся в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве.

По метрологическому предназначению средства измерения делятся на:

1. Рабочие средства измерения

2. Эталоны

Рабочие средства измерений (РСИ) – это средства используемые для осуществления технических измерений. Выделяют:

- лабораторные СИ – для проведения научных исследований (высокая степень точности и чувствительности)

- производственные СИ – для осуществления контроля над протеканием различных технологических процессов и качеством продукции ( высокая степень устойчивости и исправная работа в различных температурных условиях и к высокому уровню влажности).

Метрологические свойства средств измерений – свойства оказывающие непосредственное влияние на результаты проводимых этими СИ и на погрешность этих измерений. Количественно метрологические свойства характеризуются показателями метрологических свойств, которые являются их метрологическими характеристиками.

Свойства, устанавливающие сферу применения СИ.

Диапазон измерений – это диапазон значений величины, в котором нормированы предельные значения погрешностей. Нижнюю и верхнюю (правую и левую) границы измерений называют нижним и верхним пределом измерений.

Порог чувствительности – это минимальное значение измеряемой величины, способное стать причиной заметного изменения показаний прибора.

Свойства, определяющие правильность полученных результатов измерения.

Прецизионность – степень близости друг к другу независимых результатов измерений полученных в конкретных регламентированных условиях.

Точность результатов – полученных некими средствами измерения, определяются их погрешностью.

Погрешность средств измерений – то разность между результатом измерения величины и настоящим (действительным) значением этой величины.

Для рабочего средства измерения настоящим значением измеряемой величины считается показание рабочего эталона более низкого разряда. Базой сравнения является значение показанное СИ стоящим выше в поверочной схеме, чем поверяемое СИ.

Нормирование метрологических характеристик – это регламентирование пределов отклонений значений реальных метрологических характеристик СИ от их номинальных значений.

Главная цель нормирования – это обеспечение их взаимозаменяемости и единства измерений.

Значения метрологических характеристик регламентируются соответствующими стандартами СИ раздельно для нормальных и рабочих условий применения.

Нормальные условия применения – это условия, в которых изменениями метрологических характеристик, обусловленными воздействием внешних факторов (внешние магнитные поля, влажность, температура) можно пренебречь.

Рабочие условия – это условия, в которых изменение влияющих величин имеет более широкий диапазон.