«Товарознавство»

7.4.2. Види та основні характеристики засобів вимірювань

Засобами вимірювань називають технічні засоби, що вико ристовуються при вимірюваннях і мають нормовані метро логічні властивості.

Розрізняють декілька видів засобів вимірювань: міра; вимі рювальний перетворювач; вимірювальний прилад; вимірюваль на установка; вимірювальна інформаційна система (ВІС), вимірювальний комплекс.

Мірою називають засіб вимірювань, призначений для відтво рення фізичної величини заданого розміру. Розрізняють одно значні, багатозначні міри і набори мір.

Однозначна міра відтворює фізичну величину одного роз міру, наприклад вимірювальна котушка опору. Багатозначна міра відтворює ряд однойменних розмірів різного розміру, на приклад конденсатор змінної ємності.

Набір мір являє собою спеціально підібраний комплект мір, застосовуваних не тільки окремо, але й у різних сполученнях із метою відтворення ряду однойменних розмірів різної вели чини, наприклад магазин індуктивності.

Вимірювальний перетворювач — засіб вимірювань, призна чений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, оброб ки або збереження, але не доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. В області електричних вимірювань найбільше поширення одержали масштабні перетворювачі, тобто такі, у яких значення вихідної величини в задане чис ло раз відрізняється від значення вхідної. До них відносяться вимірювальні трансформатори, дільники напруги, шунти, до даткові резистори, вимірювальні підсилювачі. Ці перетворю вачі дозволяють розширити межі вимірювання приладів, ство рити багатограничні засоби вимірювань, підвищити безпеку вимірювальних робіт.

Вимірювальний прилад – засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.

256

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Сполучення вимірювального приладу і вимірювальних пе ретворювачів, що мають самостійне застосування, часто нази вають вимірювальним пристроєм.

Вимірювальна установка – сукупність функціонально об’єдна них засобів вимірювань (мір, вимірювальних перетворювачів, вимірювальних приладів) і допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем, і роз міщена в одному місці, наприклад установка для перевірки вимірювальних трансформаторів струму, установка для випро бування магнітних матеріалів та ін.

Вимірювальна інформаційна система – сукупність засобів вимірювань (мір, вимірювальних перетворювачів, вимірюваль них приладів) і допоміжних пристроїв, з’єднаних між собою каналами зв’язку, призначена для вироблення сигналу вимірю вальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі і використання в автоматичних системах управління.

Вимірювальні комплекси служать для одержання й обробки ви мірювальної інформації від складного об’єкта, необхідної для управ ління об’єктом. Вони дозволяють не тільки здійснити звичайні кон трольно вимірювальні функції, але і вирішувати принципово нові завдання, пов’язані з діагностикою і прогнозуванням стана об’єкта досліджень, статистичною обробкою результатів експериментів. З цією метою сучасні засоби вимірювань усе ширше використовують у своїй структурі елементи обчислювальної техніки.

Залежно від метрологічного призначення всі засоби вимі рювань діляться на еталонні, зразкові і робочі.

Еталонні – засоби вимірювань (комплекс засобів вимірів), що забезпечують відтворення і збереження одиниць фізичних величин із метою передачі їх розміру зразковим і робочим за собам вимірювань.

Зразкові засоби вимірювань призначені для передачі величи ни одиниць від еталонів до робочих засобів вимірювань, на приклад зразкова міра електричного опору, зразковий прилад для вимірювання температури та ін. До зразкових засобів вим ірювань відносяться зразкова речовина і стандартний зразок.

257

«Товарознавство»

Зразкова речовина – зразкова міра у вигляді речовини з визначеними властивостями, що відтворюються при дотри манні умов виготовлення, затверджених у специфікації на цю міру, наприклад чисті гази (водень, кисень), чисті метали (срібло, платина й ін.); неметали, з’єднання.

Стандартний зразок – міра для відтворення одиниць розмірів, що характеризують властивості або склад речовин і матеріалів, наприклад стандартний зразок властивостей лего ваної сталі, феромагнітного матеріалу визначеної марки.

Робочі засоби вимірювань призначені для вимірювань, не зв’язаних із передачею величини одиниць фізичних величин. У цій групі виділяють більш точні засоби вимірювань – лабо раторні і менш точні – технічні.

Технічні засоби вимірювань служать для безпосередніх практичних вимірювань.

Кожний вид засобів вимірювань може бути класифікований за низкою ознак. Для прикладу розглянемо класифікацію вим ірювальних приладів за такими ознаками:

за видом вихідного розміру: аналогові – вихідна вели чина яких (лінійне або кутове переміщення рухомої ча стини вимірювального механізму, тобто відлік ведеть ся за шкалою) є безперервною за часом функцією зміни вимірюваної величини; цифрові – вихідна величина яких – цифровий код – є дискретна функція вимірю ваної величини;

за елементною базою – електромеханічні; електронні;

за формою представлення інформації – показуючі, що допускають тільки відлік показань; реєструючі, у яких пе редбачена реєстрація показань. Крім того, показання мо жуть бути записані на діаграмі (самописні прилади) або друкуватися в процесі вимірювання в цифровій формі (друкуючі прилади ).

за методом вимірювального перетворення – прямої дії, у яких передбачено одне або декілька перетворень сигналу вимірюваної інформації в одному напрямку (без зворот ного зв’язку); прилади порівняння, призначені для безпо

258

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

середнього порівняння вимірюваної величини із величи ною, значення якої відомо;

за вимірюваною величиною – засоби вимірювань темпера тури, тиску, витрати речовин, електричних величин та ін;

за призначенням – термометри, амперметри, вольтметри, частотоміри, омметри;

за принципом дії засобу вимірювання, тобто фізичним законом або явищем, використовуваним для одержання результату вимірювання. Цей принцип часто відбиваєть ся в найменуванні засобу вимірювання, наприклад термо метр рідинний, або манометр пружинний, або ватметр електродинамічний.

Єй інші класифікаційні ознаки, наприклад габарити при ладів, відношення до вібрацій та ін.

Важливою характеристикою засобів вимірювання є повірка – визначення погрішностей засобів вимірювань і встановлення їх придатності до застосування.

Погрішність засобу вимірювання – це відхилення його пока

зань від справжнього значення вимірюваної величини. Не відповідність показань справжнім значенням обумовлена недоско налістю засобів і методів вимірювань, впливом навколишнього середовища й інших причин. При перевірці порівнюють показан ня засобу вимірювання, зокрема вимірювального приладу, із по казаннями більш точного (зразкового) приладу. Показання зраз кового приладу вважають дійсним значенням вимірюваної величини, воно відрізняється від справжнього, тому що зразковим приладам також властиві деякі погрішності.

Погрішності приладу характеризують точність його пока зань – чим вони менші, тим вище точність. Залежно від зна чень найбільших (граничних) допустимих погрішностей, ха рактерних для даного приладу, йому привласнюється визначений клас точності. Клас точності є основною характе ристикою якості вимірювального приладу і будь якого іншого засобу виміру. Знаючи клас точності засобу виміру, можна визначити його найбільші погрішності і внести відповідні виправлення в показання.

259

«Товарознавство»

Клас точності вказують у документації і на самому засобі вимірювання (на циферблаті, щитках або корпусі) у вигляді чисел або літер, причому ці умовні позначення залежать від того, яка погрішність була покладена в основу присвоєння да ному засобу класу точності. Справа в тому, що погрішності можуть бути описані різними математичними способами. За способом вираження розрізняють абсолютну, відносну і приве дену погрішність.

Абсолютна погрішність (Ап) вимірювального приладу – це різниця між показанням приладу і справжнім (на практиці – дійсним) значенням вимірюваної величини. Вона виражається в одиницях вимірюваної величини або в діленнях шкали засо бу виміру. Якщо приладу привласнюють клас точності за зна ченням абсолютної погрішності, то він умовно позначається літерами, наприклад, К або М, іноді з додаванням цифр (К 1, К П, К 1П), причому дальша від початку алфавіту літера, але менша цифра означають більш високий клас точності. Іноді зустрічаються і такі позначення: Кл1, Кл2, Кл3 або просто 1, 2, 3, що означає 1,2 і 3 й класи точності відповідно.

У ряді випадків клас точності встановлюють за відносною погрішністю, що представляє собою відношення абсолютної погрішності приладу до справжнього значення вимірюваної величини.

Тоді клас точності умовно позначають або дробом, або од ним числом, або літерою, наприклад 0,5; 0,02/0,01. Це залежить від того, яким чином визначають відносну погрішність прила ду. Крім класів точності важливими характеристиками при ладів, які вказують в паспорті та іншій документації, є діапазон вимірів, ціна ділення шкали, варіація, швидкодія та ін.

Зразкові засоби вимірів за точністю поділяють на засоби 1, 2 і 3 го розрядів і еталони. Еталони мають найвищу, досяжну при даному рівні техніки, точність і служать для відтворення одиниць розмірів.

260