Общие сведения о средствах измерений Литература и задание на самостоятельную работу

Определения средств измерений

6.2 средство измерений: Техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

6.6 стандартизованное средство измерений: Средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта.

6.7 нестандартизованное средство измерений: Средство измерений, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной.

6.10 мера физической величины (мера): Средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Различают однозначные меры, воспроизводящие один размер и многозначные меры, воспроизводящие несколько размеров, а также наборы мер и магазины мер, в которых набор мер объединен в одно устройство.

6.11 измерительный прибор (прибор): Средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. По способу индикации измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие, а по действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие. Также различают приборы прямого действия и приборы сравнения, аналоговые и цифровые приборы, самопишущие и печатающие приборы.

6.14 измерительная система: Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях. В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др.

6.15 измерительно-вычислительный комплекс: Функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

6.17 измерительный преобразователь: Техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Измерительный преобразователь может входить в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.) или применяться вместе с каким-либо средством измерений. По характеру преобразования различают аналоговые, цифро-аналоговые, аналого-цифровые преобразователи. По месту в измерительной цепи различают первичные (датчики) и промежуточные преобразователи. Также выделяют масштабные и передающие преобразователи.

6.22 узаконенное средство измерений: Средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом.

6.26 индикатор: Техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения.

РМГ 29-99 Реком. по межгосудар. стандартизации. Метрология. Основные термины и определения

Погрешности средств измерений

6.42 метрологическая характеристика средства измерений (метрологическая характеристика): Характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность.

10.7 основная погрешность средства измерений (основная погрешность): Погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.

10.8 дополнительная погрешность средства измерений (дополнительная погрешность): Составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений

10.9 статическая погрешность средства измерений (статическая погрешность): Погрешность средства измерений, применяемого при измерении физической величины, принимаемой за неизменную.

10.10 динамическая погрешность средства измерений (динамическая погрешность): Погрешность средства измерений, возникающая при измерении изменяющейся (в процессе измерений) физической величины.

10.15 класс точности средств измерений (класс точности): Обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

РМГ 29-99 Реком. по межгосудар. стандартизации. Метрология. Основные термины и определения

Способы выражения пределов допускаемых погрешностей

2.2. Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей следует выражать в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей …

2.3.1. Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают по формуле

(1) или (2),

где Δ - пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; х - значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале; a, b - положительные числа, не зависящие от х …

2.3.2. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности следует устанавливать по формуле

(3),

где γ - пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;

Δ - пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (1);

X _N - нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Δ;

р - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда

1·10ⁿ; 1,5·10ⁿ; ... 2·10ⁿ; 2,5·10ⁿ; … 4·10ⁿ; 5·10ⁿ; 6·10ⁿ; (n =1, 0, -1, -2, и т. д.).

2.3.8. Пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают по формуле

(4), если Δ установлено по формуле (1), или по формуле (5),

где δ - пределы допускаемой относительной основной погрешности, %;

Δ, x - см. п. 2.3.1;

q - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда, приведенного в п. 2.3.2;

Х _K - больший (по модулю) из пределов измерений;

с, d - положительные числа, выбираемые из ряда, приведенного в п. 2.3.2.

; a, b - см. п. 2.3.1.

ГОСТ 8.401-80 Межгосударственный стандарт. Классы точности средств измерений

Обозначение классов точности

3.1.1. Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме абсолютных погрешностей (п. 2.3.1) … классы точности следует обозначать в документации прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами.

В необходимых случаях к обозначению класса точности буквами латинского алфавита допускается добавлять индексы в виде арабской цифры. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, должны соответствовать буквы, находящиеся ближе к началу алфавита, или цифры, означающие меньшие числа.

3.1.2. Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме приведенной погрешности или относительной погрешности в соответствии с формулой (4), классы точности в документации следует обозначать числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах …

3.1.3. Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительных погрешностей в соответствии с формулой (5), классы точности в документации следует, обозначать числами с и d, разделяя их косой чертой …

3.2.1. На циферблаты, щитки и корпуса средств измерений должны быть нанесены условные обозначения классов точности …

Примеры:

ГОСТ 8.401-80 Межгосударственный стандарт. Классы точности средств измерений

Измерительные приборы по типу преобразования

Измерительные приборы характеризуются функцией преобразования – зависимостью выходного сигнала y от входного x, т.е. в статическом режиме при неизменном во времени измерительном сигнале. В литературе функцию преобразования часто называют градуировочной характеристикой.

По принципу построения различают измерительные приборы прямого преобразования и средства сравнения (уравновешивающего преобразования). Приборы прямого преобразования реализуют метод непосредственной оценки измеряемой величины. Они состоят из последовательно соединенных измерительных преобразователей (см. рис.). Для описания линейных преобразователей удобно пользоваться коэффициентом передачи. Общий коэффициент передачи прибора прямого преобразования

где y и x – входной и выходной сигналы; K_П – коэффициент передачи последовательно включенных преобразователей; K_i (i = 1, 2, …, n) – коэффициенты передачи измерительных преобразователей.

Средства измерений сравнения реализуют метод сравнения измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Их строят по структурной схеме, показанной на рис. ниже. Цепь прямого преобразования (у них), состоящая из последовательно включенных измерительных преобразователей, охвачена отрицательной обратной связью. Обратную связь реализует преобразователь обратной связи, управляющий мерой. Сравнивающее устройство обычно производит вычитание сигнала обратной связи x о.с из входного сигнала x, так что выходной сигнал средства измерений

.

Сигнал обратной связи , где– коэффициент передачи цепи обратной связи.

Средства измерений сравнения могут быть реализованы с полным и неполным уравновешиванием. При полном уравновешивании и, следовательно, а коэффициент передачи.

Коэффициент передачи такого средства измерений полностью определяется коэффициентом обратной связи и не зависит от коэффициента передачи цепи прямого преобразования. Метод измерений, при котором, называют нулевым.

Если уравновешивание неполное, то реализуется дифференциальный (разностный) метод, при котором измеряется разность . При этом выходной сигнал получают из совместного решения уравнений _и : . Обычно, поэтому, и. Следовательно, коэффициент передачи прибора сравнения практически не зависит от коэффициента передачи цепи прямого преобразования, а определяется цепью обратного преобразования. Метод замещения основан на сравнении измеряемой величины с мерой известной величины.

Средства измерений чаще всего имеют комбинированную структуру и содержат несколько внутренних цепей обратной связи, а также преобразователи, не охваченные обратной связью.

(1 глава) Дворяшин Б.В. Метрология и радиоизмерения