Средства измерения, меры, измерительные приборы, установки и системы

Средства измерения, меры, измерительные приборы, установки и системы. Средство измерения (СИ)- это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена. Средства измерения классифицируются по следующим критериям: 1) по способам конструктивной реализации; 2) по метрологическому предназначению. По способам конструктивной реализации средства измерения делятся на: 1) меры величины; 2) измерительные преобразователи; 3) измерительные приборы; 4) измерительные установки; 5) измерительные системы. Меры величины — это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения. 1) однозначные меры; 2) многозначные меры; Измерительный прибор — это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации в конструкции прибора используется, например, шкала со стрелкой или цифроуказатель, посредством которых и осуществляется регистрация значения измеряемой величины. В некоторых случаях измерительный прибор синхронизируют с компьютером, и тогда вывод измерительной информации производится на дисплей. В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют: 1) измерительные приборы прямого действия; 2) измерительные приборы сравнения. Измерительные приборы прямого действия — это приборы, посредством которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно на отсчетном устройстве. Измерительный прибор сравнения — это прибор, посредством которого значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере. Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по-разному. Выделяют: 1) показывающие измерительные приборы; 2) регистрирующие измерительные приборы. Разница между ними в том, что с помощью показывающего измерительного прибора можно только считывать значения измеряемой величины, а конструкция регистрирующего измерительного прибора позволяет еще и фиксировать результаты измерения, например, посредством диаграммы или нанесения на какой-либо носитель информации. Измерительная установка — это средство измерения, представляющее собой комплекс мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, используемые для измерения фиксированного количества физических величин и собранные в одном месте. В случае, если измерительная установка используется для испытаний изделий, она является испытательным стендом. Измерительная система — это средство измерения, представляющее собой объединение мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, находящихся в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве. 39. Технические характеристики средств измерения: погрешность, точность, стабильность, чувствительность, диапазон измерений. Погрешность средства измерений – разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Погрешность может быть систематической, случайной, абсолютной, относительной, приведенной, основной, дополнительной, систематической, динамической. Точность средства измерений – характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю. Примечание. Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений. Стабильность средства измерений – качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических характеристик. Примечание. В качестве количественной оценки стабильности служит нестабильность средства измерений. Чувствительность измерительного прибора — отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. Для шкальных измерительных приборов абсолютная чувствительность численно равна передаточному отношению и с изменением цены деления шкалы чувствительность прибора остаётся неизменной. Однако на разных участках шкалы чувствительность может быть разной. Понятие чувствительности может определяться передаточной функцией , как функцией отношения сигналов на входе и на выходе преобразователя, В зависимости от вида функции чувствительность может быть либо постоянной величиной, либо величиной, зависящей от этой функции. Если функция линейная, то прибор имеет линейную шкалу, в противном случае — нелинейную. Линейность шкалы зависит не только от характеристик преобразователя, но и от выбора единиц физических величин. Диапазон измерений — область значений измеряемой величины с нормированными допускаемыми погрешностями средства измерений. Больше метрологии по ссылкам ниже, в т.ч. по видам погрешности: http://www.vniims.ru/inst/termin/pogreshnostsi.html. http://micromake.ru/old/msisbook/msismetrol5c.htm. 40. Классы точности измерительных приборов. Проверка приборов на точность, организация проверки. Неотъемлемой частью экспериментальных исследований являются средства измерений, т.е. совокупность технических средств (имеющих нормированные погрешности), которые дают необходимую информацию для эксперимента. В настоящее время приборостроением выпускается большое количество средств измерений и наблюдений. Среди них можно выделить такие основные группы приборов для измерения показателей: физических, механических, химических свойств, а также структуры материала и изделия. Наряду с этим можно выделить средства измерения, позволяющие непосредственно определить испытуемый показатель (например, пресс для определения прочности материалов), и измерения, которые дают возможность косвенно судить об исследуемом показателе (ультразвуковые дефектоскопы, что позволяют оценить прочность материала по скорости прохождения ультразвука). К средствам измерений относят измерительный инструмент, измерительные приборы и установки. Класс точности измерительного прибора — это обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых установлены в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых при помощи этих средств. Для того чтобы заранее оценить погрешность, которую внесет данное средство измерений в результат, пользуются нормированными значениями погрешности. Под ними понимают предельные для данного типа средства измерений погрешности. Погрешности отдельных измерительных приборов данного типа могут быть различными, иметь отличающиеся друг от друга систематические и случайные составляющие, но в целом погрешность данного измерительного прибора не должна превосходить нормированного значения. Границы основной погрешности и коэффициентов влияния заносят в паспорт каждого измерительного прибора. Основные способы нормирования допускаемых погрешностей и обозначения классов точности средств измерений установлены ГОСТ. Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей могут быть выражены в форме абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Это зависит от характера изменения погрешностей средства измерений в пределах диапазона измерений и условий его применения и назначения. Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности определяются в виде. где Dx – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; х – значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале; а, b – положительные числа, не зависящие от х. Пределы допускаемой относительной основной погрешности определяются по формуле. если Dx определяется по выражению (1) если Dx определяется по выражению (2). В формулах (3) и (4) δ – пределы допускаемой относительной основной погрешности выражаются в %; q – положительное число, выбираемое из ряда: 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; и т.д.); x – значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или числа делений, отсчитанных по шкале; x k – больший (по модулю) из пределов измерений; с,d – положительные числа, выбираемые из ряда: 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; и т. д.). Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяют по формуле. где γ – пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %; Dx – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (4); x N – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Dx; р — отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда: 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; и т. д.). Числа с, d, q и р определяют значение класса точности измерительного средства измерений. Классы точности средств измерений обозначаются условными знаками (буквами латинского алфавита, цифрами). Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме приведенной погрешности или относительной погрешности, классы точности обозначаются числами, равными этим пределам, выраженным в процентах. Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком, например . Значение приведенной погрешности кружком не обводят, например 2,5. Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставится знак Ú. Если погрешность нормирована в соответствии формулой (5), то класс точности обозначается как c/d, например 0,02/0,01.