3.3. Засоби вимірювання і їх класифікація

Процес вимірювань реалізується за допомогою засобів вимірювань різного призначення і ступеня складності.

В метрології засіб вимірювань (далі ЗВ) - цей технічний засіб, який використовується в процесі вимірювань і має нормовані метрологічні властивості. В Законі України "Про метрологію і метрологічну діяльність" застосовується термін "засоби вимірювальної техніки", але істота визначення залишається такою ж.

По функціональному призначенню ЗВ розділяють на засоби , вимірювальні прилади, вимірювальні установки і вимірювальні системи.

До ЗВ не слід відносити так звані вимірювальне обладнання, яке лише створює необхідні умови вимірювань, але в той же час може виявитися джерелами відчутних погрішностей. До них відносяться різні регулюючі пристрої, реостати, барокамери, термостати, підсилювачі, перетворювачі і т.д.

Найпростішими ЗВ є засоби, які призначаються для відтворення фізичної величини заданого розміру. Прикладом таких ЗВ можуть служити кінцеві засоби довжин, гирі, колби, вимірювальні резистори і т.д. До засобів також відносяться стандартні зразки і зразкові речовини.

Найпоширенішим ЗВ є вимірювальний прилад.

Вимірювальний прилад - це ЗВ, призначене для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.

По характеру виводу вимірювальної інформації до спостерігача (оператору) прилади діляться на показуючі і реєструючі. У свою чергу показуючі прилади можуть бути шкальними або з цифровим відліком. Реєструючі прилади видають звіт за допомогою самописних пристроїв або друкарських механізмів.

За способом отримання значення величини, що виміряється, вимірювальні прилади підрозділяються на прилади прямої дії і прилади порівняння.

Прилади, що забезпечують перетворення інформаційного сигналу тільки в одному напрямі (тобто без зворотного зв'язку) називають приладами прямої дії. Ці прилади або показують миттєве значення величини, що виміряється, або інтегрують її по заданому математичному алгоритму (суматори, лічильники і т.д.). До числа приладів прямої дії може бути віднесений більшість термометрів, амперметрів, вольтметрів та інше.

Прилади порівняння призначені для порівняння величин, що виміряються, з величинами, значення яких достатньо точно визначені або явно відомі. До таких приладів відносяться терези, потенціометри, мости, компаратори і т.д.

Вимірювальною установкою називають сукупність функціонально з'єднаних ЗВ і допоміжних пристроїв, розташованих компактно в одному місці і призначених для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.

Вимірювальна система є сукупністю функціонально з'єднаних ЗВ всіх видів (включаючи вимірювальні установки) і допоміжних пристроїв, призначених для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматизованої обробки, передачі і використовування в системах управління. ЗВ можуть бути розділені просторово і об'єднуються спеціальними каналами звязку. У вимірювальних системах, крім самих ЗВ, істотну роль грають канали зв'язку (електропровідні, оптичні, безпроводні і т.д.), переходники, адаптери, декодери та інше.

Застосування комп'ютерної і мікропроцесорної техніки істотно розширює метрологічні можливості ЗВ. Наявність у вимірювальному тракті вбудованої ЕОМ фактично будь-який , навіть найпростіший прилад підвищує до функціонального рівня вимірювальної установки або системи. Фахівці всього світу не без підстав говорять про початок епохи конвергенції (злиття) інформатики, електроніки і метрології.

Сучасний період характеризується також все зростаючим проникненням в метрологію датчиків і сенсорів.

Датчик – це первинний перетворювач, елемент вимірювального (сигнального, регулюючого, керівника) пристрою (системи), що перетворює контрольовану величину в сигнал, зручний для вимірювання, передачі, перетворення, зберігання і реєстрації, а також для дії ним на керовані процеси.

До складу датчика входить сприймаючий (чутливий) орган, який звичайно називають сенсором, а також один або декілька проміжних перетворювачів інформаційного сигналу.

Часто ці два поняття, датчик і сенсор, неправомірно ототожнюються. Слід пам'ятати, що сенсор – це джерело інформаційного сигналу, складова частина датчика, хоча часто датчик складається з одного цього органу (наприклад, термопара, тензодатчик, термометр опору).

Останніми роками особливо зріс інтерес до датчиків, вживаних в біології і медицині. Вони є технічними вимірювальними пристроями для реєстрації біологічних процесів, функціонально (контактно або дистанційно) пов'язані з об'єктом (людина, тварина, рослина, біоструктура і т.д.), які перетворять досліджувану біофізичну або біохімічну величину в який-небудь контрольований сигнал.

Проте, зараз все частіше під биодатчиками розуміють штучно відтворені чутливі елементи або перетворювачі, які засновані на тих же принципах, що і біологічні сенсори, створені самою природою.