Меню

Средства измерения метрологического назначения



Классификация средств измерения по метрологическому назначению

Средства измерений — технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства.

По метрологическому назначению средства измерений делятся на рабочие и эталоны.

Рабочее средства измерений — 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).

По назначению средства измерений разделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы. По метрологическому назначению средства измерений делят на образцовые и рабочие.

Образцовые средства измерений предназначены для поверки по ним как рабочих, так и образцовых средств измерений менее высокой точности. Процесс передачи размера единиц от образцовых средств измерений высшей точности рабочим и образцовым средствам измерений более низкой точности представляет собой поверку средств измерений, поэтому все образцовые средства измерения являются средствами поверки.

Классификация средств измерения

Рабочие средства измерений применяются для измерений, не связанных с передачей размера единиц. Они предназначены для измерений размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека.

Каждое средство измерения должно применяться только по своему прямому назначению. Не разрешается применять рабочие средства измерений для проведения поверочных работ; точно так же запрещается использование образцовых средств для измерений, не связанных с поверкой.

Запрещение применять образцовые средства измерений для практических измерений — одно из важнейших требований метрологии. Однако им нередко пренебрегают или недооценивают его значение. Каким бы точным не было бы средство измерений, применяемое для практических измерений, его нельзя использовать для поверки других средств измерений. Само оно должно поверяться по образцовому средству измерений, имеющему более высокую точность

Источник

Средства измерений

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.

Читайте также:  Оценка правомочности результатов измерений

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.

Стандартные образцы — образцы веществ (материалов) с установленными по результатам испытаний значениями одной и более величин, характеризующих состав или свойство этого вещества (материала).

Человек не является техническим средством, но его тоже можно отнести к средствам измерений. Первичными измерительными преобразователями у него служат органы чувств зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса. Измерения, выполняемые с помощью органов чувств человека, называются органолептическими измерениями. Они относятся к обширному классу экспертных измерений, или измерений экспертными методами.

Источник

Средства измерений. По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие

По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие.

Образцовыепредназначены для поверки по ним других средств измерений как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.

Рабочиесредства измерений предназначены для измерения размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека (лабораторные, производственные и полевые).

Сущность разделения средств измерений на образцовые и рабочие состоит не в конструкции и не в точности, а в их назначении.

К средствам измерений относят:

Читайте также:  Система единиц измерения кратко

1. Меры, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. Различают однозначные и многозначные меры, а также наборы мер (гири, кварцевые генераторы). Меры, воспроизводящие физические величины одного размера, называются однозначными. Многозначные меры могут воспроизводить ряд размеров физической величины (миллиметровая линейка).

2. Измерительные преобразователи – средства измерений, перерабатывающие измерительную информацию в форму, удобную для дальнейшего преобразования, передачи, хранения и обработки, но, как правило, недоступные для непосредственного восприятия наблюдателем (термопары, усилители). Преобразователи подразделяют на: первичные, передающие и промежуточные.

3. Измерительные приборы относятся к средствам измерений, предназначенным для получения измерительной информации о величине, подлежащей измерению, в удобной для восприятия наблюдателем форме. Наибольшее распространение получили приборы прямого действия (манометры, термометры, вольтметры). Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Сравнение осуществляется с помощью компенсационных и мостовых цепей. По способу отсчета значений измеряемых величин приборы подразделяют на показывающие и регистрирующие. По способу записи измеряемой величины регистрирующие приборы делятся на самопишущие и печатающие.

4. Вспомогательные средства измерений.Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности. Например, термометр может быть вспомогательным средством, если показания прибора достоверны при строго регламентируемой температуре.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передача их размеров применяемым средствам измерения. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны.

Средства измерений классифицируются по весьма многообразным признакам, которые в большинстве случаев взаимно независимы и в каждом средстве измерений могут находиться в любых сочетаниях. К числу этих признаков относятся: принцип действия, способ образования показаний; точность; способ получения числового значения измеряемой величины; условия применения; степень защищенности от внешних магнитных и электрических полей; прочность и устойчивость против механических воздействий и перегрузок; пределы и диапазоны измерений.

5. Измерительные установки. Для измерения какой-либо величины или одновременно нескольких величин иногда бывает недостаточно одного измерительного прибора. В этих случаях создают целые комплексы расположенных в одном месте и функционально объединенных друг с другом средств измерений (мер, преобразователей, измерительных приборов и вспомогательных средств), предназначенных для выработки сигнала измерительной информации.

6. Измерительные системы – это средства и устройства, территориально разобщенные и соединенные каналами связи. Информация может быть представлена в форме, удобной как для непосредственного восприятия, так и для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированных системах управления.

Технические устройства, предназначенные для обнаружения (индикации) физических свойств, называются индикаторами (стрелка компаса, лакмусовая бумажка). С помощью индикаторов устанавливается только наличие измеряемой физической величины интересующего нас свойства материи. В качестве примера индикатора можно привести указатель количества бензина в бензобаке автомобиля.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Что такое средства измерения? Классификация средств измерения.

Сегодня познакомимся со средствами измерения. А именно, что такое средство измерения, какими бывают средства измерения, их классификация. Будет очень интересно и познавательно. НЕ переходим на другую страничку.

Средства измерений – технические устройства, предназначенные для измерений, имеющие нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

По ряду критериев различают следующие средства измерений.

1. По назначению: образцовые (метрологические) и рабочие.

— Образцовые (метрологические) средства измерений предназначены для воспроизведения единицы физической величины и (или) ее хранения или для передачи размера единицы другим (как образцовым, так и рабочим) средствам измерений, то есть для измерений, выполняемых в ходе поверок и калибровок. С их помощью обеспечивается единство измерений в стране. Образцовыми средствами измерений являются эталоны, образцовые приборы, поверочные установки, средства сравнения и др.

— Рабочие средства измерений предназначены для практических измерений, не связанных с передачей размера единицы величины другим средствам измерений. Они позволяют измерять реальные величины.

Пример: весы, рН-метры, манометры, вольтметры и т.д.

2. По уровню стандартизации: стандартизованные и не стандартизованные.

— Стандартизованные средства измерений изготавливают в рамках требований стандарта. Их технические характеристики соответствуют характеристикам средств измерений аналогичного типа, полученным на основании государственных испытаний, выполняемых при утверждении типа средства измерений. Средства измерений, внесенные в Федеральный информационный фонд по обеспечению средства измерений, чаще всего относятся к числу стандартизованных.

Пример: Вольтметры, весы, мерные колбы, стандарт-титры (фиксаналы).

— Нестандартизованные средства измерений предназначены для выполнения специальной измерительной задачи. Они часто являются уникальными, самостоятельно изготовленными. Для того чтобы проведенные с их помощью измерения являлись достоверными, их точность необходимо оценивать. Такие устройства также могут подвергаться государственными испытаниями и вноситься в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

3. По отношению к измеряемой величины: основные и вспомогательные.

Основные средства измерений производят измерения той величины, значение которой необходимо получить в рамках поставленной измерительной задачи.

Вспомогательные средства измерений измеряют ту величину, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учесть для получения результатов измерений требуемой точности.

Читайте также:  Нормативные документы по метрологической аттестации средств измерений

Пример: при пикнометрическом определении плотности раствора пикнометр является основным, в термометр для измерения температуры воды в термостате – вспомогательным средством измерения.

4. По конструктивному исполнению средства измерений делят на меры, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы, измерительные комплексы.

Мера как средство измерения предназначена для воспроизведения и (или) хранения величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Пример: Гиря; образцовое сопротивление; стандартный образец состава вещества и т.д.

Мера выступает в качестве носителя единицы величины и служит основой для измерений. При сравнении с ней размера измеряемой величины получают значение этой величины в тех же единицах.

Мера подразделяют на однозначные, многозначные, наборы мер, магазины мер, установочные. Мера, воспроизводящая величину одного размера, — однозначная мера.

Пример: гиря определенной массы и т.д.

Мера, воспроизводящая величину разных размеров, — многозначная мера.

Комплект мер разного размера одной и той же величины, необходимый для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях, есть набор мер.

Пример: наборы разновесов, калибров и т.д. Наборы мер обычно устанавливаются нормативно-техническими документами.

Набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях, называются магазином мер.

Пример: магазины электрических сопротивлений, емкостей и т.д.

Мера, предназначенная для приведения показания средства измерения в соответствие с ее известным значением или для контроля неизменности чувствительности средства измерений и приведения его показаний (выходных сигналов) к показаниям, соответствующим чувствительности средства измерений при первичной градуировке, называется установочной мерой.

Пример: радионуклидный источник, применимый для контроля стабильности чувствительности радиометрических и дозиметрических приборов.

Близки по назначению к мерам стандартные образцы, предназначенные для воспроизведения, хранения и передачи характеристик состава или свойства веществ (материалов), хотя последнее время их выделяют в самостоятельную группу метрологических средств.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне. Такой прибор имеет устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индикации в доступной для восприятия форме. Почти всегда устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой или другим приспособлением, диаграмму с пером или цифровой указатель, с помощью которых можно производить отсчет или регистрацию значений величины. В случае сопряжения прибора с компьютером отсчет может сниматься с дисплея или распечатки.

Важнейшим различием мер и измерительных приборов является число возможных результатов измерений. Если число результатов, которые можно получить данным средством измерений, один или несколько – это мера (однозначная или многозначная), если много – прибор.

Пример: Гиря – однозначная мера, линейка (число возможных результатов несколько десятков) – многозначная мера, а вольтметр (число возможных результатов измерений несколько тысяч) – измерительный прибор.

Имеется несколько классификаций измерительных приборов.

— по характеру индикации значений измеряемой величины измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие. Первые позволяют только считывать значения измеряемой величины, а вторые – также и регистрировать их. Регистрация показаний может проводиться в аналоговой или числовой форме. Существуют приборы, позволяющие регистрировать одновременно несколько значений одной или несколько величин.

Пример: микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр, часы.

— По действию (если такое производится) измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие. С помощью интегрирующих измерительных приборов значение измеряемой величины определяется путем ее интегрирования по другой величине (электрический счетчик электроэнергии и т.д). Суммирующие измерительные приборы дают показания, которые функционально связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых по различным измерительным каналам.

Измерительные преобразователи – средства измерений, служащие для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Это – конструктивно обособленные элементы, самостоятельного значения для проведения измерений они, как правило, не имеют. Обычно они являются составными частями более сложных измерительных комплексов и систем автоматического контроля. Управления и регулирования.

Измерительные системы – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, компьютеров и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства. В зависимости от назначения их разделяют на измерительные информационные системы (ИИС), измерительные контролирующие системы (ИКС), измерительные управляющие системы (ИУС) и др.

Измерительные комплексы – функционально объединенная совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе ИИС конкретной измерительной задачи.

5. По уровню автоматизации средства измерений делят на неавтоматические средства измерений, автоматизированные средства измерений, автоматические средства измерений.

Неавтоматические средство измерений не имеет устройств для автоматического выполнения измерений и обработки их результатов.

Пример: рулетка, индикаторная бумага, пирометр, теодолит.

Автоматизированное средство измерений производит в автоматическом режиме одну или несколько измерительных операций.

Пример: компьютеризированные атомно-абсорбционный спектрофотометр с автоматическим пробоотборником.

Автоматическое средство измерений производит в автоматическом режиме измерений и все операции, связанные с получением и обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала.

Пример: автоматический хроматограф, установленный на химическом реакторе и периодически передающей результаты измерений на пульт управления производством.

Источник