1.5.3. Классификация измерительных средств

Все средства измерений классифицируются по нескольким признакам:

По типу измеряемой физической величины – общее разделение измерительных средств - приборы для измерения: механических, электрических, магнитных, тепловых и других физических величин.

По роду измеряемой физической величины - указывает, какую именно физическую величину измеряет прибор (давление Р, температуру Т, расход G, уровень Н, количество вещества Q и т.д.)

По физическому принципу (методу измерений), лежащему в основе восприятия измеряемой физической величины – емкостные, индуктивные, оптические, ультразвуковые и др. приборы.

По метрологическим характеристикам – классу точности, величине основной и дополнительной погрешности и др.

По статическими и динамическими характеристикам, т.е. по виду переходных характеристик и передаточных функций.

По типу и источнику энергии, которая необходима для работы первичного преобразователя, различают генераторные, параметрические и механические преобразователи:

• Генераторные преобразователи осуществляют преобразование раз­личных видов физических воздействий в электрический сигнал, то есть они сами генерируют электрическую энергию (термоэлектриче­ские, пьезоэлектрические, электрокинетические, гальванические и др. датчики).

• Параметрические преобразователи требуют для своего функциони­рования внешних источников энергии. К ним относятся реостатные, тензодатчики, емкостные и индуктивные датчики, тер­мосопротивления и т.п.

• Механические преобразователи действуют за счет энергии самого сигнала и осуществляют преобразование одного механического па­раметра в другой. Как правило, их выходным сигналом является пе­ремещение, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины, обычно усилия. Механические преобразова­тели могут выступать в роли самостоятельных измерительных при­боров (например, силоизмерители, мембранные манометры, рота­метры и др.), но в современных средствах измерений в основном ис­пользуются в составе датчиков последовательного преобразования.

Кроме указанных видов классификации средства измерений разделяются также по следующим признакам:

• по показателям надежности, безотказности и долговечности,

• по условиям эксплуатации и климатическому исполнению

• по конструктивному исполнению (переносные и стационарные приборы, приборы, устанавливаемые по месту и щитовые приборы)

По способам обработки и отображения информации средства измерений разделяются на аналоговые, цифровые и микропроцессорные.

Между аналоговыми и цифровыми (микропроцессорными) средствами существует глубокое различие, связанное со способами получения и обработки измерительной информации. В общем случае эта информация проходит цепь преобразований, которые представляют собой последовательность тех или иных математические операции, выполняемые над информационным сигналом. В аналоговых приборах эти операции выполняются с помощью специальных электронных устройств (электронных схем). В микропроцессорных устройствах преобразование сигналов в основном выполняется в цифровом виде.

Существует принципиальное различие между аналоговой и цифровой обработкой информации.

• Аналоговая обработка происходит в реальном времени, т.е. информация обрабатывается непрерывно по мере ее поступления на вход прибора и сигнал на выходе преобразователя появляется одновременно с сигналом на его входе. Возможности аналоговой обработки ограничиваются технической сложностью соответствующих электронных устройств, но время, необходимое для получения и обработки сигналов близко к нулю.

• Цифровая обработка практически не имеет ограничений по сложности используемых математических методов, но осуществляется над массивами данных, причем размер массивов N должен быть достаточно велик, 1/N  (X/X)², где Х/Х - требуемая относительная погрешность измерений. Для накопления и последующей обработки таких массивов требуется определенное время, которое зависит от (а) динамики сигнала и (б) скорости преобразования. Поэтому выходной сигнала в цифровых преобразователях всегда будет задерживаться относительно входного. Для низкочастотных сигналов задержка будет определяться прежде всего динамикой сигнала, для высокочастотных – свойствами преобразователя.

По этим причинам при создании измерительных средств стремятся совместить положительные свойства каждого из способов получения и обработки информации. Поэтому в любом цифровом или микропроцессорном приборе обязательного присутствуют предварительная аналоговая обработка измерительного сигнала.