13.Средства измерений.Классификация, назначение, структурные схемы
Средства измерений классифицируют по виду, принципу действия и метрологическому назначению. Различают следующие виды СИ:
Мера– СИ, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
Измерительный прибор– СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Измерительный преобразователь – СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации вформе, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительный преобразователь, на который действует измеряемая величина, называется первичным.
Измерительная установка– совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте. Измерительные установки обычно используются в научных исследованиях, при контроле качества и в метрологических службах для определения метрологических свойств СИ.
Измерительная система– совокупность СИ и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенных для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.
В зависимости от принципа действия различают: термоэлектрический термометр, деформационный манометр, электромагнитный расходомер.
По метрологическому назначениюразличают:
РабочееСИ– СИ, применяемое для измерений, не связанных с передачей размера единиц.
Образцовое СИ– СИ (мера, измерительный прибор, измерительный преобразователь), служащее для поверки по нему других (как рабочих, так и образцовых меньшей точности) средств измерений и утвержденное в качестве образцового.
В зависимости от метода преобразования сигнала измерительной информации различают СИ прямого и компенсационного преобразования.
В СИ прямого преобразования сигнал передается в одном направлении – с входа на выход. Отличительной особенностью компенсационных приборов является наличие отрицательной обратной связи.
Структурные схемы измерительных устройств
Для удобства анализа различных соединений СИ между собой и со средствами автоматического управления любое измерительное устройство принято рассматривать как некоторый преобразователь, служащий для преобразования входного сигнала Xв выходной Y.
Среди входных и выходных сигналов различают информативные и неинформативные.
СИ состоят из некоторого числа элементов (составных частей), предназначенных для выполнения определенных функций:
преобразование поступающего сигнала по форме или виду энергии,
успокоение колебаний,
защита от помехонесущих полей,
коммутация цепей,
представление информации и т.п.
Основные составные части измерительных устройств:
преобразовательный элемент– элемент средства измерений, в котором происходит одно из ряда последовательных преобразований величины;
чувствительный элемент– первый в измерительной цепи преобразовательный элемент, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины;
измерительный механизм– часть конструкции СИ, состоящая из элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение;
отсчетное устройство– часть конструкции средства измерений, предназначенная для отсчитывания значений измеряемой величины;
р
егистрирующее
устройство–
часть регистрирующего измерительного
прибора, предназначенная для регистрации
показаний. Регистрация моежт производиться
путем записи на бумажный носитель или
в энергонезависимую память прибора.
1– чувствительный элемент, 2 – промежуточный преобразовательный элемент, который обычно либо усиливает поступающий сигнал, либо преобразует его по форме, 3 - измерительный механизм, 4 – отсчетное устройство, 7 – оконечный преобразовательный элемент
Отличительной особенностью СИ уравновешивающего преобразования является наличие отрицательной обратной связи. Здесь сигнал Z, возникающий на выходе чувствительного элемента, поступает на преобразовательный элемент 5, который способен осуществлять сравнение двух величин (элемент сравнения, компарирующий элемент), поступающих на его вход. Кроме величины Z на выход элемента 5 подается с противоположным знаком величина Zyp (уравновешивающий сигнал), которая формируется на выходе обратного преобразовательного элемента 6.
Различают приборы со статической и астатической компенсацией.