2. 4. 2. Меры физических величин

Простейшее средство измерений - мера физической величины (кратко: мера величины или мера) - средство измерений, воспроизводящее и хранящее физическую величину одного или нескольких заданных размеров.

Применяются меры однозначные, когда воспроизводится физическая величина одного размера (концевая мера длины, гиря и т.п.) и многозначные,

например, измерительные линейки и лимбы (круговые шкалы), которые называются штриховыми мерами, конденсатор переменной емкости, вариометр индуктивности и т.п. Существуют наборы мер (наборы гирь, концевых мер

длины) и магазины мер (например, магазин электрических резисторов, магазины индуктивности, емкости).

Набор мер - совокупность мер, применяемых как отдельно, так и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда значений величины в определенных

пределах. Значения мер, входящих в набор, выбирают наиболее рациональные.

Магазин мер - набор мер, в котором меры объединены в одно конструктивное целое с устройством для соединения их в различных сочетаниях.

К мерам относятся также стандартные образцы (например, образцы шероховатости поверхности) и образцовые вещества.

Образцовое вещество - это вещество с известными свойствами,

воспроизводимыми при соблюдении указанных условий приготовления.

Например, "чистая " вода, "чистые" металлы. Такие вещества воспроизводят регламентированный состав и используются для количественных химических анализов, в создании реперных точек шкал. "Чистый" цинк, например, служит для воспроизведения температуры ∼ 420^С.

Калибры - это меры, имеющие форму поверхности, противоположную (обратную) контролируемому объекту и предназначенные для проверки соответствия размеров изделий или их конфигурации установленным допускам (скобы, пробки, кольца, щупы и т.д.). Они относятся к средствам измерений "пассивного" (допускового) контроля.

2. 4. 3. Измерительные приборы

Под приборами понимают устройства, служащие для выполнения функций измерения, контроля, регулирования, управления, вычисления и т.д. Поэтому различают измерительные, контрольные, регулирующие, управляющие, счетные и др. приборы.

Измерительный прибор представляет собой средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Результаты измерений приборами выдаются их отсчетными устройствами, которые бывают шкальными, цифровыми и регистрирующими.

Чувствительность измерительного прибора - отношение изменения сигнала

l на выходе прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины  A: S =  l   A. Чем меньше изменение величины, отмечаемое прибором, тем выше его чувствительность (и тем меньше может быть цена деления шкалы).

Цена деления шкалы - значение измеряемой величины, которое вызывает перемещение подвижного элемента отсчетного устройства на одно деление.

Диапазон измерений - часть диапазона показаний, для которой нормированы пределы допускаемых погрешностей средств измерений.

Пример. У электроизмерительного прибора равномерная шкала (шкала с делениями постоянной длины и с постоянной ценой деления), разделена на 100

интервалов. Нижний предел измерения U_H = −25мВ, верхний U_B = +25мВ. Здесь стрелка переместится с одной отметки шкалы на соседнюю при изменении входного напряжения на U = c_U = [25−(−25)] 100 = 0,5мВ. Поэтому цена деления c_U = 0,5мВ. Если за изменение выходной величины прибора принять перемещение стрелки на один интервал, то чувствительность S и цена деления c_U - обратные величины: S = 1c_U = 2мВ⁻¹.

По способу определения значения измеряемой величины приборы делятся на

приборы прямого действия и приборы сравнения.

Приборы прямого действия реализуют метод непосредственной оценки и позволяют получать значения измеряемой величины на отсчетном устройстве

(2.3). Результаты измерений не требуют сравнения с вещественными мерами или рабочими эталонами.

Приборы сравнения реализуют при измерении метод сравнения с мерой. Разновидности его и применения рассмотрены в 2.3. К таким приборам относят компараторы для сравнения линейных мер, фотоэлектрическую скамью с фотометром, электроизмерительный потенциометр, равноплечные весы и другие.

По способу образования показаний приборы подразделяют на показывающие

и регистрирующие.

Показывающие делят на аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы, как правило, стрелочные с отсчетными устройствами из двух элементов - шкалы и подвижного указателя. Их показания - непрерывная

функция измеряемой величины. Это устаревшие приборы, заменяются на цифровые. Из приборов механического типа такими являются почти все приборы линейных измерений (индикаторы, измерительные головки, микрометры и т.д.)

Цифровые измерительные приборы вырабатывают дискретные сигналы измерительной информации, которые представляют в цифровой форме. Достоинства этих приборов: нет погрешностей от ошибок оператора, малое

время измерения, результат легко фиксируется цифропечатающим устройством и удобен для ввода в ЭВМ. С цифровой индикацией уже созданы и приборы механического типа (индикаторы, микрометры, штангенциркули).

Регистрирующие приборы применяют при измерении физических величин - параметров процессов или свойств объектов в динамических режимах или когда меняются условия измерения (температура, давление и т.п.). Подразделяются на

самопишущие (термографы, барографы, шлейфные осциллографы и т.п.) с выдачей показания в форме диаграммы, и печатающие, с выдачей результата в цифровой форме, например, на бумажной ленте.