3.7. Классификация средств измерений

Средства измерения весьма разнообразны по назначению, прин­ципу действия, метрологическим характеристикам и другим пара­метрам. Рассмотрим наиболее общие из них.

По метрологическому назначению средства измерений делят на образцовые и рабочие.

Образцовыми называются средства измерений, служащие для поверки других средств измерений и официально утвержденные в качестве образцовых.

Рабочими называются средства измерений, используемые для выполнения различных измерений, но не служащие для поверки других средств измерений.

Образцовые и рабочие средства измерений аттестуют и поверяют с помощью других, более точных образцовых средств соответствующего разряда.

По функциональному назначению средства измерений подразде­ляют на измерительные приборы и измерительные преобразователи.

Соответственно форме представления измерительной информа­ции, содержащейся в выходных сигналах, измерительные приборы бывают аналоговые и цифровые.

Аналоговым называется прибор, информативный параметр вы­ходного сигнала которого является физическим аналогом измеряе­мой величины (информативного параметра входного сигнала). На­пример, перемещение подвижной рамки электромеханического вольтметра — аналог измеряемого напряжения.

Цифровым называется прибор, у которого выходной сигнал со­держит информацию об измеряемой величине, закодирован­ную в цифровой форме.

Аналоговые измерительные приборы по виду отсчетного устрой­ства делят на показывающие и регистрирующие, а в зависимости от вида информативного параметра — на интегрирующие и суммирую­щие.

Показывающим называется прибор, допускающий только считы­вание показаний (с помощью подвижного указателя и неподвижной шкалы или неподвижного указателя и подвижной шкалы).

Регистрирующим называется прибор, в котором предусмотрена автоматическая фиксация измерительной информации. В регистри­рующих приборах результат измерения представляется в форме записи на диаграмме (одноточечные самопишущие приборы) или пе­чатью в цифровой форме (печатающие аналоговые многоточечные приборы, одно-, многоточечные цифровые приборы).

Интегрирующим называется прибор, в котором входная величина интегрируется по времени или по другой независимой переменной (счетчик электрической энергии, например, интегрирует мощность по времени).

Суммирующим называется прибор, показания которого функ­ционально связаны с суммой двух и более величин, подводимых к нему по разным каналам связи.

Классификация средств измерения по измеряемой величине отра­жается в наименовании прибора (вольтметр, частотомер и т. п.).

Комбинированными (мультиметрами) называются измеритель­ные приборы, позволяющие измерять две (и более) разноименные величины, а приборы, работающие как на постоянном, так и пере­менном токе — универсальными.

3.8. Структура измерительных приборов

Каждое средство измерений представляет собой некоторое техническое устройство определенной структуры. Совокупность всех надлежаще соединенных элементов средства измерений называют его измерительной цепью.

Для графического изображения измерительных цепей средств измерений применяют структурные или принципиальные схемы.

Структурной схемой измерительной цепи средства измерении называется схема, отображающая ее основные функциональные части (структурные элементы), их назначение и взаимосвязи.

Принципиальной схемой называется схема, отображающая полный состав элементов измерительной цепи, их взаимосвязь и дающая представление о принципе действия средства измерений.

Структурные элементы схемы измерительной цепи могут быть соединены последовательно, параллельно, встречно-параллельно (охват элементов обратной связью) и смешанно. Способы соединения определяют метод измерительного преобразования: прямого, уравновешивающего и комбинированного.

Чувствительный элемент прибора — часть (первого в измерительной цепи) преобразовательного элемента, находящаяся под непосредственным воздействием измеряемой величины х.

Измерительный преобразователь служит для преобразования измеряемой электрической величины х в некоторую промежуточную величину x₁, функционально связанную с величиной х (делители, шунты и т.п.).

Измерительный механизм служит для преобразования электромагнитной энергии величины x₁ в механическую энергию, необходимую для перемещения его подвижной части на некоторый угол.

Отсчетное устройство служит для получения отсчета значений измеряемой величины и состоит из шкалы и указателя (стрелочного или светового).

В состав цифрового измерительного прибора входят: аналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь АЦП, вычислительное уст­ройство СР, устройство управления СО и устройство индикации.

Аналоговый преобразователь применяется для преобразования аналогового сигнала в другой аналоговый сигнал, удобный для пре­образования в аналого-цифровом преобразователе в цифровой код. Цифровой сигнал x₁ после обработки в вычислительном устройстве поступает в устройство индикации, где после дешифрации высвечива­ется в виде цифр десятичного кода. Управление работой всех эле­ментов цифрового измерительного прибора и задание алгоритма измерения осуществляется устрой­ством управления. В современных приборах функции устройства управ­ления выполняет микропроцессор.

Информация об измеряемой величине с устройства индикации мо­жет поступать к цифропечатающему устройству или ЭВМ.