Главная > Документ

1. Учебная программа для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей Согласована с Учебно-методическим управл

   Программа

   С.В. Ляльков, доцент кафедры метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»,

2. Грамм для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 метрологическое обеспечение информационных систем и сетей специальные дисциплины в 3-х частях часть 1 Минск 2006

   Документ

   В сборник включены типовые программы по специальным дисциплинам: «Введение в специальность», «Метрологическое обеспечение», «Преобразование и преобразователи измерительной информации», «Измерительные сигналы и функциональные устройства

3. Рабочая программа По дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» По специальности 220501. 65

   Рабочая программа

   Выработка практических навыков в применении методов и средств измерения, испытания и контроля для реализации системы управления качеством производства печатной продукции.

4. Конспект лекций 2010 г. Содержание 1 Средства измерений технологических параметров 4 1Средства измерения давления 12

   Конспект

   Все средства измерений определяются как технологические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Под характеристиками будем понимать такие свойства средств измерений, которые позволяют

5. Содержание общие вопросы метрологического обеспечения измерительных систем 9 Брюханов В. А. 9

   Доклад

   Метрологическое обеспечение измерительных систем. / Сборник докладов международной научно-технической конференции. Под ред. А.А. Данилова. – Пенза, 2005.

Технические средства измерений – это совокупность технических средств, предназначенных для измерений, воспроизводящих и (или) хранящих единицу или шкалу физической величины и имеющих нормированные метрологические характеристики, позволяющие судить о точности результатов измерений. По назначению средства измерений разделяют на:

2) измерительные преобразователи;

3) измерительные приборы;

4) измерительные устройства;

5) измерительные комплексы.

Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения одной физической величины (параметра). При использовании меры пользуются понятием номинального и действительного значения мер. Номинальное значение меры указывается на ней, а действительное значение указывается в паспорте как результат использования высокоточного средства измерения. Разность между ними – погрешность меры .

Меры разделяют на:

а) однозначные меры , например, гиря;

б) многозначные меры. Они воспроизводят ряд одноименных величин различного размера. Это измерительный инструмент: линейка, угольник;

в) набор мер – комплект мер, применяемых как в отдельности, так и в различных сочетаниях с целью воспроизведения одноименных физических величин различного размера, например, набор разновесов;

г) магазин мер – это комплекс одноименных мер, конструктивно объединенных в единое устройство, имеющего возможность для их соединения в различных сочетаниях, например, магазин сопротивлений;

Особую группу технических средств измерений представляют специальные меры . К ним относят бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для сравнения с ними размеров и формы поверхностей детали или соединений и определения их соответствия (несоответствия) допустимым значениям. Специальные меры разделяют на калибры (скобы и пробки), шаблоны, щупы. Калибры разделяют на нормальные (воспроизводят номинальные размеры и форму) и предельные (воспроизводят размеры, соответствующие верхнему и нижнему пределам допуска на контролируемый параметр). Скобы используются для контроля размеров валов, пробки для контроля размеров отверстий, шаблоны для контроля изделий сложной формы, щупы для контроля зазоров. Специальные меры просты по конструкции, экономичны и характеризуются высокой производительностью измерений в массовом производстве.

Измерительные преобразователи – средства измерений, предназначенные для преобразования измеряемой величины, неподдающейся непосредственному восприятию в форму, удобную для регистрации, передачи и обработки. По назначению и функциям преобразователи разделяют на:

а) первичный преобразователь – это преобразователь, стоящий первым в измерительный цепи, например, термопарный преобразователь (термопара);

б) промежуточный преобразователь – это преобразователь, занимающий место после первичного и использующийся как усилитель, например, трансформатор напряжения;

в) передающий преобразователь – это преобразователь, предназначеный для дистанционной передачи сигнала на расстояние (например, видикон, использующийся как преобразователь светового изображения объекта в электронное);

г) масштабный преобразователь – это преобразователь, изменяющий измеряемую физическую величину в заданное число раз, например, шунт в цепях постоянного тока.

Современные электрические методы измерений дают возможность измерить практически любую физическую величину, преобразовав ее в электрический сигнал. Такие измерительные преобразователи называют датчиками (датчики температуры, перемещений, давлений и др.). Датчики по способу передачи сигнала разделяют на контактные , например, термопара, и бесконтактные , например, пирометр. Датчики используют для регистрации, передачи, обработки сигнала, а также для воздействия на управляемые процессы.

Измерительные приборы – средства измерений, предназначенные для получения измерительной информации в форме, удобной для восприятия ее оператором. Приборы классифицируют по различным признакам.

1) По принципу получения результата измерения приборы разделяют на:

а) приборы прямого действия ;

б) приборы сравнения .

Измерительные приборы прямого действия состоят из чувствительного элемента (например, подвижной рамки амперметра магнитоэлектрического типа), находящегося под непосредственным воздействием измеряемой величины и измерительного механизма преобразующего измеряемую величину в угловое перемещение указателя (стрелки) отсчетного устройства , имеющего соответствующую шкалу. Шкалы приборов прямого действия разделяют на прямолинейные, угловые, односторонние и двусторонние.

Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемой величины с величинами, значения которых известны, например, оптические пирометры.

2) По назначению измерительные приборы разделяют на:

- универсальные ;

- специализированные .

Универсальные приборы используют для измерения различных физических величин, например, тестер. Специализированные приборы предназначены для измерения одноименных параметров.

3) По характеру показаний измерительные приборы разделяют на:

- показывающие (аналоговые и цифровые приборы);

- регистрирующие (самопишущие и печатные приборы).

В аналоговых приборах выходной сигнал является физическим аналогом измеряемой величины. Например, в амперметре магнитоэлектрического типа, перемещение подвижной рамки соответствует изменению силы тока в электрической цепи. Показания приборов этого типа являются непрерывной функцией измерения физической величины. Принцип действия прибора (тип прибора)

В цифровом приборе выходной сигнал содержит информацию о значении измеряемой величины в цифровой форме. Показания приборов этого типа являются дискретной функцией измерения физической величины.

В самопишущих приборах запись параметров осуществляется в виде диаграммы. В печатающих приборах запись показаний выполняется путем печати в цифровой форме.

Совокупность измерительных преобразователей и измерительных приборов, соединенных друг с другом, называют измерительными устройствами , а совокупность средств измерений, предназначенных для измерения нескольких физических величин и используемых в системах автоматизированного контроля и обработки информации по заданному алгоритму, называют измерительными комплексами (системами).

Технические средства измерений имеют определенные метрологические характеристики. Под метрологическими характеристиками понимают характеристики средств измерений, которые дают возможность определить их пригодность для измерения в определенном диапазоне и с определенной точностью. К ним относятся:

1) длина деления шкалы – расстояние между двумя соседними отметками шкалы (мм);

2) диапазон измерения – область значений между начальным и конечным значением шкалы;

3) цена деления шкалы – разность значений физической величины между двумя соседними отметками шкалы;

4) чувствительность – способность измерять малые сигналы источника. Она определяется отношением размерностей выходной и входной физических величин:

Где a – длина деления шкалы; с – цена деления шкалы.

К значимым метрологическим характеристикам относят погрешности средств измерения , разделяющиеся на абсолютные, относительные и приведенные. Эти погрешности определяются при поверке приборов с использованием более точных средств измерения. При этом сравниваются (сличаются) показания поверяемого рабочего средства измерений х раб с более точным средством измерения х действ. Погрешности определяются по следующим формулам:

- абсолютная погрешность средства измерения.

- относительная погрешность средства измерения.

Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению х N , в качестве которого условно принимают конечное значение шкалы прибора, если начальное значение равно 0:

Где х N = х max , Δх – абсолютная погрешность средства измерения.

Зная абсолютную погрешность средства измерения можно определить ошибку метода измерения S(х) в соответствии с правилом «трех сигм».

Абсолютная и относительная погрешность имеют пределы , под которыми понимают наибольшую погрешность средства измерения. Если рабочее средство измерений имеет погрешности в установленных пределах, то оно будет признано пригодными к эксплуатации. Пределы погрешностей указываются в техническом паспорте средства измерения.

Под пределом приведенной погрешности понимают класс точности прибора, который устанавливается стандартами и является обобщенной характеристикой средства измерения. Класс точности выбирают из следующего ряда: (1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6) ·10 n , где n = 1; 0; -1; -2 и т.д. Класс точности позволяет определить предельную абсолютную погрешность средства измерения: .

Класс точности указывают в паспортных данных на средство измерения или в виде символа обозначают на циферблате, например, электроизмерительного прибора.

Используя приборы с более высоким классом точности и с наименьшим конечным значением шкалы, обеспечивают меньшую абсолютную погрешность средства измерения. При выборе средства измерения параметров процесса или изделия метрология устанавливает правило, в соответствии с которым предельная абсолютная погрешность средства измерения не должна превышать 30% допуска на измеряемый параметр. Например, при допуске напряжения ±5 В предельная абсолютная погрешность вольтметра не должна превышать ±1,5 В.

Контрольные вопросы. Темы 3 – 4

1. Что такое погрешность измерений? Что такое абсолютная и относительная погрешности? Что такое грубая погрешность? Приведите причины появления грубой погрешности. Что такое сомнительный результат? Как обнаруживают грубую погрешность?

2. Что такое систематическая погрешность? Приведите и объясните виды систематической погрешности. Почему систематические погрешности являются наиболее опасными? Как обнаруживают и исключают систематические погрешности? Приведите примеры этих погрешностей. Что такое поправка? Приведите пример поправки. Что такое неисключенные остатки систематической погрешности?

3. Что такое случайная погрешность? Можно ли исключить случайную погрешность? Как представляют результаты измерений с многократными наблюдениями? Что такое гистограмма? Как строят гистограмму? Что такое плотность вероятности?

4. Нарисуйте и объясните закон, которым описывается распределение случайной величины при большом числе наблюдений? Приведите его основные характеристики. Что такое доверительный интервал, доверительная вероятность и уровень значимости?

5. Нарисуйте график распределения случайной погрешности. Объясните его особенности. Приведите функцию Лапласа. Что она позволяет определить? Приведите примеры.

6. Нарисуйте и объясните особенности и характеристики закона, которым описывается распределение случайной погрешности при ограниченном числе наблюдений.

7. Приведите формулы и объясните два метода определения случайной погрешности. Как уменьшить случайную погрешность результата измерения при ограниченном числе наблюдений? Как определить необходимое число наблюдений, чтобы абсолютная погрешность результата измерения не превышала установленного значения?

8. Что такое относительная погрешность результата измерения? Как поступить, если систематическая и случайная погрешности близки? Что такое методика измерений? Что такое качество измерений? Объясните характеристики качества измерений. Как записывают результат измерения и границы доверительного интервала

9. Что такое технические средства измерений? Как разделяют технические средства измерений по назначению? Что такое мера? Какими значениями характеризуется мера? Что такое погрешность меры? Как разделяют меры? Приведите примеры

10. Что такое специальные меры? Приведите примеры и объясните их назначение

11. Что такое измерительный преобразователь? Как их классифицируют? Приведите примеры и объясните их назначение. Приведите рисунок и объясните, во сколько раз расширяются пределы измерения амперметра магнитоэлектрического типа при подключении шунта? Что такое датчик? Приведите примеры датчиков. Как классифицируют датчики?

12. Что такое измерительный прибор? Что такое приборы прямого действия и сравнения? Из каких элементов состоят измерительные приборы? Какие бывают шкалы приборов? Что такое универсальные и специализированные приборы? Приведите примеры

13. Что такое показывающий и регистрирующий приборы? Приведите рисунки электроизмерительных приборов магнитоэлектрического и электромагнитного типов. Что такое измерительные устройства и комплексы?

14. Что такое метрологические характеристики технических средств измерений? Приведите и объясните их

15. Что такое абсолютная, относительная и приведенная погрешности средств измерения? Что такое пределы абсолютной и относительной погрешности? Как определяют пригодность средства измерения к эксплуатации? Где указывают пределы погрешностей?

16. Что такое класс точности технического средства измерения? Приведите ряд классов точности. Что дает знание класса точности средства измерения? Как выбирают класс точности средства измерения? Приведите пример выбора технического средства измерения

Похожая информация.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра: Автоматизация и Управления

Контрольная работа по дисциплине

«Технические измерения и приборы»

Выполнил: студент гр. 05А1з: Сысоев М.А.

Проверил: Шакурский А.В.

Пенза 2009 г.

1 Понятие и классификация средств измерений

1.1 Метрологические характеристики СИ

1.2 Использование СИ

1.3 Нормирование погрешностей СИ

1.4 Класс точности СИ и его обозначение

1.5 Эталоны и их использование

2. Вихретоковые преобразователи

3. Си геометрических и механических величин

3.1 Единицы Си геометрических величин

3.2 Единицы Си механических величин

Список литературы

1 Понятие и классификация средств измерений

Средство измерений (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее или хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной в течение известного интервала времени.

Приведенное определение выражает суть средства измерений, которое, во-первых, хранит или воспроизводит единицу, во-вторых, эта единица неизменна. Эти важнейшие факторы и обуславливают возможность проведения измерений, т.е. делают техническое средство именно средством измерений. Этим средства измерений отличаются от других технических устройств. К средствам измерений относятся меры, измерительные: преобразователи, приборы, установки и системы.

Мера физической величины – 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. Примеры мер: гири, измерительные резисторы, концевые меры длины, радионуклидные источники и др. Меры, воспроизводящие физические величины лишь одного размера, называются однозначными (гиря), нескольких размеров – многозначные (миллиметровая линейка – позволяет выражать длину как в мм, так и в см). Кроме того, существуют наборы и магазины мер, например, магазин емкостей или индуктивностей. При измерениях с использованием мер сравнивают измеряемые величины с известными величинами, воспроизво-димыми мерами. Сравнение осуществляется разными путями, наиболее распространенным средством сравнения является компаратор , предназначенный для сличения мер однородных величин. Примером компаратора являются рычажные весы. К мерам относятся стандартные образцы и образцовое вещество , которые представляют собой специально оформленные тела или пробы вещества определенного и строго регламентированного содержания, одно из свойств которых является величиной с известным значением. Например, образцы твердости, шероховатости.

Измерительный преобразователь (ИП) - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи. Измерительная информация на выходе ИП, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя ИП являются конструктивно обособленными элементами, они чаще всего входят в качестве составных частей в более сложные измерительные приборы или установки и самостоятельного значения при проведении измерений не имеют.

Преобразуемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной , а результат преобразования – выходной величиной. Соотношение между ними задается функцией преобразования , которая является его основной метрологической характеристикой. Для непосредственного воспроизведения измеряемой величины служат первичные преобразователи , на которые непосредственно воздействует измеряемая величина и в которых происходит трансформация измеряемой величины для ее дальнейшего преобразования или индикации. Примером первичного преобразователя является термопара в цепи термоэлектрического термометра. Одним из видов первичного преобразователя является датчик – конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он «дает» информацию). Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы. Например, датчик метеорологического зонда. В области измерений ионизирующих излучений датчиком часто называют детектор.

По характеру преобразования ИП могут быть аналоговыми, аналого-цифровыми (АЦП), цифро-аналоговыми (ЦАП) , то есть, преобразующими цифровой сигнал в аналоговый или наоборот. При аналоговой форме представления сигнал может принимать непрерывное множество значений, то есть, он является непрерывной функцией измеряемой величины. В цифровой (дискретной) форме он представляется в виде цифровых групп или чисел. Приме-рами ИП являются измерительный трансформатор тока, термометры сопротивлений.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор представляет измерительную информацию в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

По способу индикации различают показывающие и регистрирующие приборы . Регистрация может осуществляться в виде непрерывной записи измеряемой величины или путем печатания показаний прибора в цифровой форме.

Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем градуировку в единицах этой величины. Например, амперметры, термометры.

Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы используются для измерений с большей точностью.

По действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие, аналоговые и цифровые, самопишущие и печатающие .
Измерительная установка и система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких величин и расположенная в одном месте (установка ) или в разных местах объекта измерений (система ). Измерительные системы, как правило, являются автоматизированными и по существу они обеспечивают автоматизацию процессов измерения, обработки и представления результатов измерений. Примером измерительных систем являются автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК) на различных ядерно-физических установках, таких, например, как ядерные реакторы или ускорители заряженных частиц.

По метрологическому назначению средства измерений делятся на рабочие и эталоны.

Рабочее СИ - средство измерений, предназначенное для измерений, не связанное с передачей размера единицы другим средствам измерений. Рабочее средство измерений может использоваться и в качестве индикатора. Индикатор – техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения. Индикатор не имеет нормированных метрологических характеристик. Примерами индикаторов являются осциллограф, лакмусовая бумага и т.д.

Эталон - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера другим средствам измерений. Среди них можно выделить рабочие эталоны разных разрядов, которые ранее назывались образцовыми средствами измерений .

Классификация средств измерений проводится и по другим различным признакам. Например, по видам измеряемых величин , по виду шкалы (с равномерной или неравномерной шкалой), по связи с объектом измерения (контактные или бесконтактные).

1.1 Метрологические характеристики СИ

Оценка пригодности средств измерений для решения тех или иных измерительных задач проводится путем рассмотрения их метрологических характеристик .

Метрологическая характеристика (МХ) – характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и его погрешность. Метрологические характеристики позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативными документами на средства измерений, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально – действительными .

Для каждого типа СИ устанавливаются свои метрологические характеристики. Ниже рассматриваются наиболее распространенные на практике метрологические характеристики.

Диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы его допускаемые пределы погрешности. Для мер это их номинальное значение, для преобразователей - диапазон преобразования. Различают нижний и верхний пределы измерений , которые выражаются значениями величины, ограничивающими диапазон измерений снизу и сверху.

Погрешность СИ - разность между показанием средства измерений – Хп и истинным (действительным) значением измеряемой величины – Хд .

Существует распространенная классификация погрешностей средств измерений. Ниже приводятся примеры их наиболее часто используемых видов.

Абсолютная погрешность СИ – погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой величины: ∆Х = Хп – Хд . Абсолютная погрешность удобна для практического применения, т.к. дает значение погрешности в единицах измеряемой величины. Но при ее использовании трудно сравнивать по точности приборы с разными диапазонами измерений. Эта проблема снимается при использовании относительных погрешностей.

Средствами измерений называют применяемые при измерениях технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства. В этом определении основную смысловую нагрузку, вскрывающую метрологическую суть средств измерений (СИ), несут слова «нормированные метрологические свойства». Наличие нормированных метрологических свойств означает, вопервых, что средство измерений способно хранить или воспроизводить единицу (или шкалу) измеряемой величины, и, во-вторых, размер этой единицы остается неизменным в течение определенного времени.

Если бы размер единицы был нестабильным, нельзя было бы гарантировать требуемую точность результата измерений.

Отсюда следуют три вывода:

Измерять можно лишь тогда, когда техническое средство, предназначенное для этой цели, способно хранить единицу, достаточно стабильную (неизменную во времени) по размеру;

Техническое средство непосредственно после изготовления еще не является средством измерения; оно становится таковым только после передачи ему единицы от другого, более точного средства измерений (эта операция называется калибровкой);

Необходимо периодически контролировать размер единицы, хранимый средством измерения, и при необходимости восстанавливать его прежнее значение путем проведения новой калибровки.

По назначению различают рабочие средства измерений , применяемые для проведения технических измерений, и метрологические, предназначенные для проведения метрологических измерений.

Метрологические средства измерений называются эталонами.

Так как измеряются свойства, общие в качественном отношении многим объектам или явлениям, то эти свойства в чем-то должны проявляться, как-то должны обнаруживаться. Технические устройства, предназначенные для обнаружения (индикации) физических свойств, называются индикаторами . Стрелка магнитного компаса, например, — индикатор напряженности магнитного поля; осветительная электрическая лампочка — индикатор электрического напряжения в сети; лакмусовая бумага — индикатор активности ионов водорода в растворах.

С помощью индикаторов устанавливается наличие измеряемой физической величины и может регистрироваться изменение ее размера. В этом отношении индикаторы играют ту же роль, что и органы чувств человека, но значительно расширяют их возможности. Человек, например, слышит в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц, в то время как техническими средствами обнаруживаются звуковые колебания в диапазоне от инфранизких (доли герца) до ультравысоких (десятки и сотни килогерц) частот. Видят люди в узком оптическом диапазоне электромапштных волн, а инструментально регистрируются электромагнитные колебания от сверхнизкочастотных радиоволн с частотой, составляющей доли герца, до жесткого гамма-излучения с частотой порядка 1022 Гц. В то же время не создано еще технических устройств, которые могли бы соперничать с обонянием человека или животных.

Так как индикаторы должны обнаруживать проявление свойств окружающего мира, важнейшей их технической характеристикой является порог обнаружения (иногда его называют порогом чувствительности). Чем меньше порог обнаружения, тем более слабое проявление свойства регистрируется индикатором. Современные индикаторы обладают очень низкими порогами обнаружения, лежащими на уровне фоновых помех и собственных шумов аппаратуры. Последние имеют тепловую природу, поэтому для их снижения чувствительные элементы и электронные узлы особо чувствительных индикаторов охлаждают до температуры, близкой к абсолютному нулю. Селекцию (выделение) сигналов на фоне помех осуществляют с помощью специальных фильтров и накопителей. За счет этих и некоторых других мер порог чувствительности радиотелескопов, например, в сантиметровом диапазоне радиоволн доведен до 10-18 Вт.

Индикаторы являются средствами измерений по шкале порядка. Для измерения по шкале отношений необходимо сравнить неизвестный размер с известным и выразить первый через второй в кратном или дольном отношении. Если физическая величина известного размера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения. Так, длину измеряют линейкой, плоский угол — транспортиром, массу с помощью гирь и весов, электрическое сопротивление — с помощью магазина сопротивлений. Если же физической величины известного размера в наличии нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с проявившейся ранее реакцией на воздействие той же величины, но известного размера. Так измеряют: силу электрического тока — амперметром, электрическое напряжение — вольтметром, скорость — спидометром, давление — манометром, термодинамическую температуру — термометром и т. д. При этом предполагается, что соотношение между откликами такое же, как и между сравниваемыми размерами. Для облегчения сравнения отклик на известное воздействие еще на стадии изготовления прибора фиксируют на шкале отсчетного устройства в выбранных единицах измерений, после чего разбивают шкалу на деления в кратном и дольном отношении. Эта процедура называется градуировкой. При измерениях она позволяет по положению указателя получать результат сравнения непосредственно на шкале отношений.

Все технические средства, предназначенные для измерений, называются средствами измерений .

Кроме индикаторов к ним относятся вещественные меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы, технические системы и устройства с измерительными функциями, стандартные образцы.

Вещественные меры предназначены для воспроизведения физической величины заданного размера, который характеризуется так называемым номинальным значением. При условии что указывается точность, с которой воспроизводится номинальное значение физической величины, гиря является мерой массы, конденсатор — мерой емкости, кварцевый генератор — мерой частоты электрических колебаний и т. д. Различают однозначные и многозначные меры, а также наборы мер. Например, гиря и измерительный конденсатор постоянной емкости — это однозначные меры, измерительная линейка и конденсатор переменной емкости — многозначные меры, а набор гирь и набор измерительных конденсаторов являются наборами мер. Измерения методом сравнения с мерой выполняют с помощью специальных технических устройств — компараторов. Компараторами служат равноплечие весы, измерительный мост и т. д. Иногда в качестве компаратора выступает человек.

Измерительные преобразователи — это средства измерений, перерабатывающие измерительную информацию в форму, удобную для дальнейшего преобразования, передачи, хранения, обработки, но, как правило, недоступную для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные преобразователи получили очень широкое распространение. К ним относятся термопары, измерительные усилители, преобразователи давления и многие другие виды измерительных устройств. По месту, занимаемому в измерительной цепи, они делятся на первичные и промежуточные.

Конструктивно преобразователи являются либо отдельными блоками, либо составными частями средств измерений. Если преобразователи не входят в измерительную цепь, то они не относятся к измерительным. Таковы, например, операционный усилитель, делитель напряжения в цепи электропитания, силовой трансформатор и т. п.

Измерительный прибор представляет собой совокупность измерительных преобразователей, образующих измерительную цепь, и отсчетного устройства. В отличие от вещественной меры, прибор не воспроизводит известное значение физической величины. Измеряемая величина должна подводиться к нему и воздействовать на его первичный измерительный преобразователь.

Измерительные установки состоят из функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, собранных в одном месте. В измерительных системах эти средства и устройства территориально разобщены и соединены каналами связи. Область науки и техники, включающая вопросы получения измерительной информации и передачи ее по каналам связи, называется телеметрией. И в установках, и в системах измерительная информация может быть представлена в форме, удобной как для непосредственного восприятия, так и для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированных системах управления. Технические системы и устройства с измерительными функциями наряду с их основными функциями, не имеющими отношения к измерениям, выполняют еще и измерительные функции.

По метрологическому назначению все средства измерений (СИ) подразделяют на следующие виды:

- рабочие СИ, предназначенные для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений (самые многочисленные);

- метрологические СИ, предназначенные для обеспечения единства измерений в стране.

Классификация рабочих средств измерений осуществляется по следующим признакам:

1) по конструктивному исполнению: меры; измерительные приборы; измерительные установки; измерительные системы; измерительные комплексы;

2) по уровню автоматизации: автоматизированные СИ; автоматические СИ;

3) по уровню стандартизации: стандартизованные СИ; нестандартизованные СИ;

4) по отношению к измеряемой физической величине : основные СИ; вспомогательные СИ.

Мера – это СИ, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Мера может быть однозначная , т.е. воспроизводящая физическую величину одного размера (например, плоско-параллельная мера длины 10 мм, гиря 1 кг), и многозначная , т.е. воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, линейка, лимб).

Измерительный прибор – СИ, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

Классификация измерительных приборов:

По способу индикации значений измеряемой величины измерительные приборы подразделяются на показывающие и регистрирующие;

По действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие; приборы прямого действия и приборы сравнения; аналоговые и цифровые приборы; самопишущие и печатающие приборы.

По назначению – на универсальные и специальные;

По принципу преобразующего устройства – на механические, оптические, электрические, пневматические и другие или основанные на сочетании указанных принципов, например, оптико-механические;

По числу параметров, проверяемых при одной установке, – на одномерные и многомерные.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин, расположенная в одном месте.

Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта 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. Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС). Например,

измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках, она может содержать сотни измерительных каналов.

Измерительно–вычислительный комплекс (ИВК) – это функционально объединенная совокупность СИ, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

Метрологические средства измерений – это эталоны.

Эталон единицы физической величины – это средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками (по М.Ф. Маликову) – неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Эталоны делят на первичные, вторичные, рабочие.

Если эталон воспроизводит единицу физической величины с наивысшей в стране точностью (по сравнению с другими эталонами той же единицы), то он называется первичным, государственным эталоном.

Эталоны, получающие размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы, называют вторичными . Они создаются и утверждаются для организации поверочных работ и для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного первичного эталона.

Вторичные эталоны по своему метрологическому назначению делятся на эталон копию, эталон сравнения, эталон свидетель.

Эталон копия предназначен для хранения единицы физической величины и передачи её размера рабочим эталонам.

Эталон сравнения применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Эталон свидетель применяется для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Рабочий эталон – это эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной. При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, …, n -й), как это было принято для ОСИ. Рабочие эталоны 1-го разряда обладают более высокой точностью. В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений.

Схема передачи размеров единиц от первичного эталона рабочим мерам и измерительным приборам представлена на рис. 5.1.

Задания к разделу 5 : Ответить на вопросы по своему варианту (номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки).

Номер варианта	Вопрос
	1.Назовите виды средств измерений по метрологическому назначению. 2.Что такое измерительный прибор? 3.Какой эталон называется первичным?
	1.Какие средства измерения называют рабочими? 2.Какие бывают измерительные приборы по способу индикации значений измеряемой величины? 3.Для чего предназначены вторичные эталоны?
	1.Какие средства измерения называют метрологическими? 2.Какие бывают измерительные приборы по назначению? 3.Какие эталоны называют вторичными?
	1.Назовите признаки классификации рабочих средств измерений. 2.Какие бывают измерительные приборы по принципу преобразующего устройства? 3.На какие виды делят эталоны?
	1.Какие бывают средства измерения по конструктивному исполнению? 2.Что такое измерительная установка? 3.Какие бывают виды вторичных эталонов?
	1.Какие бывают средства измерения по уровню автоматизации? 2.Что такое измерительная система? 3.Для чего предназначен эталон копия?
	1.Какие бывают средства измерения по уровню стандартизации? 2.Какие бывают измерительные системы? 3.Для чего предназначен эталон свидетель?
	1.Какие бывают средства измерения по отношению к измеряемой физической величине? 2.Что такое измерительно-вычислительный комплекс? 3.Для чего предназначен эталон сравнения?
	1.Что такое мера? 2.Что такое эталон физической величины? 3.Какой эталон называется рабочим?
	1.Какие бывают меры? 2.Какими признаками должен обладать эталон? 3.Как разделяются по точности рабочие эталоны?