Принципы построения средств измерений

Средство измерений (СИ) является обобщенным понятием, объединяющим самые разнообразные, конструктивно законченные устройства, которые реализуют одну из двух функций:

−    воспроизводят величину заданного (известного) размера (например, гиря - заданную массу, магазин сопротивлений - ряд дискретных значений сопротивления);

−    вырабатывают сигнал (показание), несущий информацию о значении измеряемой величины. Показания СИ либо непосредственно воспринимаются органами чувств человека (например, пока­зания стрелочного или цифрового приборов), либо используются для преобразования другими СИ.

Последняя функция, являющаяся основной, может быть реализована посредством измерения. СИ должны содержать устройства, которые выполняют операции. В их число входят измерительные преоб­разователи, меры и устройства сравнения (компараторы) [12, 35].

Обобщенная структурная схема СИ показана на рис. 2.1. Сигнал с выхода измерительного преобразователя (ИП) поступает на первый вход устройства сравнения, на второй вход которого подается известный сигнал с выхода многозначной меры. Сравнение измеряемой и известной величин осуществляется при помощи устройства сравнения. Роль последнего в простейших СИ выполняет человек. Процесс изменения прекращается при достижении равенства между величинами   и   с точностью до кванта  .

 

Рис. 2.1. Обобщенная структурная схема средства измерения

 

Структурная схема, показанная на рис.2.1, описывает три возможных результата:

−         СИ включает все блоки и вырабатывает цифровой сигнал  , доступный восприятию органами чувств человека. Возможно формирование выходных сигналов   и  , предназначенных только для преобразования другими СИ;

−         СИ состоит только из измерительного преобразователя, выходной сигнал которого равен   ;

−         СИ содержит только меру, выходной сигнал которого равен аналоговому  .

Работать СИ могут в двух режимах: статическом и динамическом. Статический режим — это такой режим работы СИ, при котором изменением измеряемой величины за время, требуемое для проведений одного измерения, можно пренебречь. В динамическом режиме такое пренебрежение недопусти­мо, поскольку указанное изменение превышает допустимую погрешность.

2.2 Классификация средств измерений

По уровню автоматизации все СИ делятся на три группы:

−     неавтоматические;

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

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

По уровню стандартизации средства измерений подразделяются на:

−         стандартизированные, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта;

−         нестандартизованные (уникальные), предназначенные для решения специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которым нет необходимости.

По отношению к измеряемой ФВ средства измерений делятся на:

−         основные – это СИ той ФВ, значение которого необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;

−         вспомогательные – это СИ той ФВ, влияние которой на основное средство измерений или объект измерения необходимо учесть для получения результатов измерений требуемой точности.

Классификация средств измерений по их роли в процессе измерения и выполняемым функциям показана на рис.2.2.