1.4.3. Средства измерений

Измерения выполняются с помощью специальных технических средств, имеющих нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и хранящие единицу измеряемой величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.

Такие технические средства являются средствами измерений. Данное определение раскрывает метрологическую сущность средства измерения, заключающуюся,

- во-первых, в "умении" хранить (или воспроизводить) единицу измеряемой величины и,

- во-вторых, в неизменности размера хранимой единицы.

К средствам измерений относятся меры, компараторы, измерительные преобразователи и приборы, измерительные установки, измерительные системы и комплексы.

Средства измерений подразделяются по разным признакам.

Например, по видам измерений они могут предназначаться для измерения давления, геометрических, механических величин, времени и частоты, параметров потока, расхода, уровня, объема, магнитных акустических измерений и др.

По метрологическому назначению все средства измерений подразделяются на два вида - рабочие средства измерений и эталоны.

Меры предназначены для воспроизведения и (или) хранения величины одного или нескольких заданных размеров.

К мерам, например, относятся гири, концевые меры длины, нормальные элементы.

Меры, воспроизводящие измеряемую величину одного размера, называются однозначными.

Меры, воспроизводящие измеряемую величину разных размеров, называются многозначными.

Примером многозначной меры является миллиметровая линейка, воспроизводящая, наряду с миллиметровыми, также и сантиметровые размеры длины.

Применяются также меры в виде наборов и магазинов мер.

Набор мер представляет собой комплект однородных мер разного размера, предназначенных для применения в различных сочетаниях, например, набор концевых мер длины.

Магазин мер - это набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором предусмотрено ручное или автоматизированное соединение мер в необходимых комбинациях, например, магазин электрических сопротивлений.

Часто к однозначным мерам относят стандартные образцы и стандартные вещества.

Указанное на мере значение величины является номинальным значением меры.

В специальном свидетельстве, придаваемом мере, указывается действительное значение, определенное при высокоточных измерениях с помощью соответствующего эталона.

Разность между номинальным и действительным значениями называется погрешностью меры.

Величина, обратная погрешности меры по знаку, представляет поправку к номинальному значению меры.

Измерительные преобразователи предназначены для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал с целью представления измеряемой величины в форме, удобной для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

Данные преобразователи входят в состав измерительных приборов, установок, систем или применяются вместе с каким-либо средством измерений.

Самым распространенным по количеству видом средств измерений являются первичные измерительные преобразователи, которые служат для непосредственного восприятия измеряемой величины, как правило, неэлектрической, и преобразования ее в другую величину - электрическую.

Часть первичного преобразователя, воспринимающая измерительный сигнал на его входе, называется чувствительным элементом или сенсором, например, термопара.

Первичный измерительный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы, конструктивно оформленный как обособленное средство измерений (без отсчетного устройства), называется датчиком.

В подавляющем большинстве случаев датчик предназначен для преобразования неэлектрической величины в электрический ток, электрическое напряжение.

Промежуточными измерительными преобразователями называются преобразователи, расположенные в измерительной цепи после первичного преобразователя и обычно по измеряемой (преобразуемой) величине однородные с ним.

По характеру преобразования измерительные преобразователи разделяются на аналоговые, аналого-цифровые (АЦП), цифро-аналоговые (ЦАП).

Указанные преобразователи почти всегда являются промежуточными.

Измерительные приборы предназначены для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне.

Измерительные приборы представляют собой конструктивно объединенную совокупность первичных и промежуточных преобразователей.

Измерительные приборы прямого действия преобразуют измеряемую величину, как правило, без изменения ее рода и отображают ее на показывающем устройстве, проградуированном в единицах этой величины (амперметры, вольтметры и др.).

Более точными являются приборы сравнения, предназначенные для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны.

Например, измерение массы с помощью эталонных гирь на равноплечих весах.

По способу отчета значений измеряемых величин приборы подразделяются на показывающие, в том числе на аналоговые и цифровые, и регистрирующие.

Регистрирующие приборы по способу записи делятся на самопишущие и печатающие.

В самопишущих приборах запись показаний представляется в графическом виде, в печатающих - в числовой форме.

Измерительные установки и системы представляют собой совокупность функционально объединенных средств измерений, мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств с целью измерений одной или нескольких величин объекта измерений.

В настоящее время большинство измерительных систем являются автоматизированными. Несмотря на различные наименования (АИС - автоматизированная измерительная система, ИИС - информационно-измерительная система, ИВК - измерительно-вычислительный комплекс), все они по существу обеспечивают автоматизацию процессов измерений, обработки и отображения результатов измерений.

Измерительные системы и комплексы широко используются для автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности.