2.1.1. Классификация компонентов измерительных устройств
Измерительные устройства состоят из составных частей, предназначенных для выполнения определенных функций: преобразование сигнала по форме или виду энергии; успокоение колебаний; защита от помех; коммутация цепей; представление информации.
Основные составные части измерительных устройств:
преобразовательный элемент – элемент, в котором происходит одно из ряда последовательных преобразований измеряемой величины;
чувствительный элемент – первый в измерительной цепи преобразовательный элемент, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины;
измерительная цепь – совокупность преобразовательных элементов, обеспечивает осуществление всех преобразований сигнала измерительной информации;
измерительный механизм – состоит из совокупности элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение;
отсчетное устройство – предназначено для представления значения измеряемой величины наблюдателю;
регистрирующее устройство – предназначено для записи показаний.
Отсчетное устройство представляет собой цифровое табло или шкалу со стрелочным или оптическим указателем. Внешний вид одного из вариантов шкальных отсчетных стрелочных устройств, приведен на рис. 2.2
Числовые или оцифрованные отметки шкалы – отметки шкалы, у которых проставлено числовое значение.
Деление шкалы – промежуток между двумя соседними отметками шкалы.
Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.
Равномерная шкала – шкала с постоянными делениями и постоянной ценой деления.
Показания измерительного прибора – значения измеряемой величины, определяемые по отсчетному устройству и выраженные в принятых единицах измеряемой величины.
Рис.
2.2. Стрелочное отсчетное устройство
Начальное и конечное значение шкалы – наименьшее и наибольшее значение измеряемой величины, указанное на шкале, соответственно.
Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.
Диапазон измерения прибора или преобразователя – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений. Применительно к измерительным устройствам вообще диапазон измерений часто называют рабочим диапазоном преобразования.
Пределы измерений – наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений.
Шкалы приборов бывают односторонними, двусторонними и безнулевыми. В односторонних шкалах один из пределов измерения прибора равен нулю, например шкала 0…100 °C. В двусторонних шкалах нулевое значение расположено внутри шкалы, например шкала минус 50…0…100 °C. В безнулевых шкалах на шкале нет нулевого значения, например шкала 200…600 °С.
При оценке значения физической величины по шкале измерительного прибора необходимо учитывать, что число делений шкалы согласовано с классом точности измерительного прибора в первом приближении в соответствии с формулой
, (2.1)
где n – число делений, – класс точности.
Поэтому не следует пытаться на глаз оценить доли деления и приводить их в результате измерения. Известно, что при определении долей деления на глаз операторы допускают систематическую ошибку, доходящую до 0,2 деления. По указанным причинам значение измеряемой величины должно быть считано по шкале с погрешностью в половину деления. При этом необходимо пользоваться правилами округления:
если указатель располагается в середине деления (рис. 2.3, а), слева (рис. 2.3, б) или справа (рис. 2.3, в) от нее, то в значении измеряемой величины указывается половина деления;
если указатель располагается вблизи отметки шкалы справа (рис. 2.3, г) или слева (рис. 2.3, д) от нее, то результат округляется до значения, соответствующего этой отметке.
Рис. 2.3. Типичные случаи определения показаний измерительных приборов