11 Классификация средств измерений по конструции

Средство измерений  – техническое средство (или их комплекс) для измерений с нормированными метрологическими характеристиками, воспроизводящее и (или) хранящее единицу ФВ, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности и в течение известного интервала времени.

По конструкции средства измерений бывают: а) мера  – воспроизводит ФВ заданного размера.

Однозначная мера воспроизводит ФВ одного размера (гиря, измерительная колба). Многозначная мера (линейка) – ряд одноименных величин различного размера.  Из однозначных мер собирают набор мер – специально подобранный комплект мер, применяемых и по отдельности и в разных сочетаниях (набор гирь или концевых мер длины);

б) измерительный прибор – вырабатывает сигнал в форме, доступной для непосредственного восприятия человеком. Результат измерения отображается с помощью отсчетных устройств (шкалы, светового табло и др.);

в) измерительный преобразователь  – преобразует сигнал измерительной информации в форму, удобную для его передачи, преобразования, а затем обработки и хранения, но не предназначенный для непосредственного восприятия наблюдателем. Этот сигнал подается в показывающее устройство, с которого и происходит непосредственное восприятие. Поэтому преобразователь либо входит в конструкцию измерительного прибора, либо совместно с ним применяется. Преобразователь может использоваться, например, для передачи данных в память компьютера. Преобразуемая величина называется входной, а итог преобразования называется выходной величиной. Часто используют термин – датчик или первичный измерительный преобразователь. Электрический датчик – это один или несколько измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию. Он преобразует неэлектрическую величину в электрическую. Например: датчик давления, датчик температуры, датчик скорости и т. д.;

г) измерительная установка – совокупность СИ для выработки сигналов в форме, удобной для непосредственного наблюдения человеком, расположенная в одном месте. Измерительная установка может включать: меры, измерительные приборы и преобразователи, вспомогательные устройства;

д) измерительно-информационная система – совокупность СИ, соединенных между собой каналами связи, для выработки сигналов в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

12 Погрешности измерений

Истинное значение ФВ  – такое значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в количественном и качественном отношениях соответствующее свойство объекта.   Результат любого измерения отличается от истинного значения ФВ (на некоторое значение, зависящее от многих факторов).

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения ФВ.

Определить истинное значение ФВ в принципе невозможно, поэтому на практике вместо него применяют понятие действительного значения измеряемой ФВ, которое настолько точно близко к истинному значению, что может быть использовано вместо него. Это может быть, например, результат измерения ФВ образцовым СИ.

По способу выражения погрешности делят на:

абсолютную  – разность между результатом измерения и действительным значением ФВ; относительную – отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины (часто выраженное в %).

По причинам возникновения погрешности делят на:

- методические – происходят из-за несовершенства метода измерения, использования предположений и допущений в применяемых формулах и др.; - инструментальные – зависят от погрешностей применяемых СИ (неточность градуировки шкалы, конструктивное несовершенство, изменения характеристик прибора в процессе эксплуатации и т. д.);

- внешние – связаны с внешними условиями (Т, φ, вибрацией, шумом, радиацией и др.);

- субъективные – вызываются неправильными отсчетами показаний прибора человеком (оператором).

По закономерностям появления по грешности делят на:

- систематические – остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины. Они могут быть выявлены и устранены анализом возможных источников погрешностей;

- случайные – изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Влияние случайных погрешностей можно уменьшить путем многократных измерений и статистической обработки результатов;

- грубые - когда результат одного измерения резко отличается от результатов других измерений, выполненных при тех же условиях. Причиной могут быть ошибка оператора, сильная кратковременная помеха, толчок, нарушение электрического контакта и т. д. Такой результат необходимо выявить, исключить и не учитывать при дальнейшей статистической обработке результатов измерений.

Способы устранения погрешностей

1. До начала измерения – проводят теоретический анализ, поверку, регулировку и ремонт средств измерений, защищают средства измерений от внешних воздействий, обучают персонал.

2. Во время измерения – применяют разные методы, проводят многократные измерения.

3. После измерения – вводят поправки в результат.