3.1. Нормирование характеристик средств измерения и автоматизации

Технические характеристики средств измерения (СИ), влияющие на результаты и погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками (ГОСТ 22261-82, ГОСТ 8.009-84 и т.д.). Они нормируются в определенных условиях эксплуатации.

Погрешность измерений обусловливается погрешностью метода измерений, несовершенством СИ, влиянием внешних условий, несогласованностью параметров СИ и объекта измерений и др.

По способу выражения погрешности делятся на абсолютные (в единицах измеряемой величины)

, (3.1)

где А_П – показание прибора; А_Д – действительное (истинное) значение измеряемой величины, и относительные, выражаемые отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины

. (3.2)

Кроме того, погрешности измерительных приборов бывают: систематическими, случайными, основными (при нормальных условиях работы) дополнительными (при изменении внешних условий и т.д.).

Обобщенной характеристикой пределов допускаемых погрешностей является класс точности прибора (погрешность в %). Важными характеристиками приборов являются: диапазон и пределы измерений, стабильность, чувствительность, быстродействие и др.

Стабильность – постоянство во времени метрологических характеристик.

Чувствительность – способность реагировать на изменение входного сигнала

, (3.3)

где - изменение сигнала на выходе; - изменение измеряемой величины, вызывающее .

Быстродействие СИ характеризуется интервалом времени, требуемым для реализации единичного измерения. АИП со стрелочным отсчетом позволяют осуществлять одно измерение за несколько секунд, а ЦИП могут обеспечить до нескольких сотен тысяч измерений в секунду.

В зависимости от вида вырабатываемых сигналов измерительной информации приборы (выходных сигналов - датчики) делятся на аналоговые и цифровые (АИП, ЦИП).

3.2. Аналоговые измерительные приборы

АИП характеризуются большой номенклатурой выпускаемых СИ для широкого диапазона значений и параметров. Однако уже достигнуты определенные пределы точности измерений, обеспечиваемые средствами аналоговой техники (самый высокий класс точности 0,05). Наиболее распространены АИП для измерения напряжения постоянного и переменного тока и силы постоянного и переменного тока (вольтметры, амперметры, ампервольтметры и т.д). Показания аналоговых измерительных приборов являются непрерывными функциями изменений измеряемых величин. Эти приборы характеризуются простотой конструкции, низкой стоимостью, удобством отсчета и информативностью (наглядностью) данных о направлении изменения измеряемого сигнала.

3.2.1. Устройство аналоговых измерительных приборов

Различают следующие принципы построения АИП: приборы прямого действия (преобразования) и приборы сравнения. Функциональные схемы изображены на рис.3.1.

У АИП прямого преобразования (рис.3.1, а) измерительная информация преобразуется только в одном направлении от входа к выходу. Измеряемая величина А_х измерительного преобразователя (ИП) преобразуется в напряжение или ток, которые воздействуют на электромеханический измерительный механизм (ЭИМ), вызывая поворот его подвижной части и указательного отсчетного устройства (УОУ), обеспечивающего получение количественного результата измерений.

АИП сравнения (рис.3.1, б) предназначены для непосредственного сравнения измеряемого значения с известным значением измеряемой величины. Устройство сравнения (УС) сравнивает значения величины, полученной от ИП, и образцовой величины, воспроизводимой многозначной мерой. Результат сравнения оценивается при достижении равенства значений величин на входах УС, которые определяются по индикатором И_н. Результат сравнения отображается на УОУ.

Автоматический АИП сравнения (рис.3.1, в) аналогичен предыдущему прибору с той лишь разницей, что многозначная мера управляется специальным устройством – устройством управления (УУ). АИП обеспечивают измерение напряжения, тока, мощности, сдвига фаз, частоты, параметров электрических цепей (R, L,C) и т.д., могут применяться для измерений как в цепях постоянного, так и переменного тока.