В метрологии измерительный прибор

Цели и задачи метрологииПравить

• создание общей теории измерений;
• образование единиц физических величин и систем единиц;
• разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);
• создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

Измерительной установкой называется совокупность функционально объединенных средств измерений (меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте. Измерительные установки широко применяются для поверки рабочих мер и измерительных приборов, для контроля технологических процессов, для испытаний различных материалов, для разбраковки изделий и т. д.

Измерительная система представляет собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. Создание измерительных (информационно-измерительных) систем связано с новым этапом развития измерительной техники — построением автоматизированных и испытательных систем для различных областей народного хозяйства на базе радиоизмерительных приборов общего применения.

Обобщенная структурная схема измерительной системы приведена на рис. 1-6. Внешние датчики предназначены для преобразования измеряемых физических величин в электрические сигналы, которые поступают на коммутирующее

устройство по каналам связи. Для низкочастотных сигналов используются трехпроводные незаземленные каналы связи, а для высокочастотных — однопроводные коаксиальные. Каналы связи подключены к коммутирующему устройству, которое принимает аналоговые сигналы от большого числа датчиков и передает их на радиоизмерительиые приборы. Применяются в основном цифровые приборы, на выходах которых появляются электрические коды, соответствующие измерительной информации.

Рис. 1-6. Обобщенная структурная схема измерительной системы

Устройство обработки преобразует полученную информацию в сигналы управления регистрирующими устройствами — перфоратором, цифропечатающей машиной, цифро-алфавитной машинкой. Часто применяются аналоговые самописцы, а для визуального наблюдения — осциллографы.

Управляющее устройство осуществляет программированный режим всех узлов системы. Наиболее удобным управляющим устройством является миниатюрная электронная цифровая вычислительная машина, которая одновременно может быть использована и для обработки измерительной информации.

Средства электро- и радиоизмерений, используемые для построения измерительных систем, характеризуются совместимостью, унификацией элементной базы и конструктивным единообразием.

Термины и определения основных понятий метрологии установлены ГОСТ.

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1. Единицы физических величин представляют собой вспомогательный аппарат, применяемый при изучении объектов природы. Принципиально можно использовать бесконечное множество единиц физических величин. Но практика выдвигает требование единства измерений, которое можно обеспечить при любой системе единиц. Однако для сопоставления результатов измерений без пересчетов (при переходе от одной системы единиц к другой) необходимо, чтобы результаты измерений выражались в узаконенных единицах.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Как,ясно из определения, это понятие включает в себя не только выполнение условия единства используемых единиц физических величин, но и знание погрешности измерения.

Средства измерений. Для проведения измерений требуются специальные технические средства. Под средствами измерений понимают технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. По техническому назначению средства измерений подразделяются на меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, вспомогательные средства измерений, измерительные установки и измерительные системы.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, кварцевый генератор может являться мерой частоты электрических колебаний. Мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера, называется многозначной. Конденсатор постоянной емкости может выполнять роль однозначной меры, а конденсатор переменной емкости – многозначной. Часто используется набор мер – специально подобранный комплект мер, применяемых не только отдельно, но и в различных сочетаниях для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы классифицируются по различным признакам. Например, измерительные приборы можно построить на основе аналоговой схемотехники или цифровой. Соответственно их делят на аналоговые и цифровые. Ряд приборов, выпускаемых промышленностью, допускают только отсчитывание показаний. Эти приборы называются показывающими. Измерительные приборы, в которых предусмотрена регистрация показаний, носят название регистрирующих.

Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичным называют преобразователь, являющийся первым в измерительной цепи, к нему непосредственно подводится измеряемая величина. Передающий измерительный преобразователь предназначен для дистанционной передачи сигнала измерительной информации, масштабный – для измерения величины в заданное число раз.

Вспомогательное средство измерений – средство измерения величин, влияющих на метрологические свойства другого средства измерения при его применении. Эти средства применяют для контроля за поддержанием значений влияющих величин в заданных пределах.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенная в одном месте.

Измерительная система – совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

Принято различать несколько видов измерений. Их классификация осуществляется на основе характера зависимости измеряемой величины от времени, условий, определяющих точность результата измерений, и способов выражения этих-результатов.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения делятся на статические и динамические. Статические измерения соответствуют случаю, когда измеряемая величина остается постоянной, динамические измерения – когда измеряемая величина изменяется.

По способам получения результатов различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямые измерения – искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. При этом измеряемую величину сравнивают с мерой измерительными приборами, градуированными в требуемых единицах. В качестве примера можно привести измерение напряжения вольтметром.

Косвенные измерения – искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно, или сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Например, затухание, вносимое четырехполюсником, обычно вычисляют по измеренным значениям входного и выходного напряжений.

При совокупных измерениях одновременно измеряют несколько одноименных величин и искомые значения величин находят, решая систему уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные измерения – производимые одновременно измерения двух, или нескольких одноименных величин для нахождения зависимости между ними.

По способу выражения результатов измерений принято различать абсолютные измерения и относительные измерения.

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких основных величия и (или) использовании значений физических констант. Примером абсолютного измерения является измерение силы тока в амперах.

Относительным измерением называют измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Примером относительного измерения является измерение коэффициента отражения в линии. Измерения классифицируются также по используемому методу измерения – совокупности приемов использования принципов и средств измерений. Различают следующие методы измерений.

Метод непосредственной оценки, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

Метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Этот метод имеет следующие модификации:

• метод противопоставления, когда измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами;
• дифференциальный метод, когда на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой;
• нулевой метод, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля;
• метод замещения, когда измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой;
• метод совпадений, когда разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой, мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность измерений.

Принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение мощности с использованием термоэлектрического эффекта.

Погрешность измерений – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Истинное значение физической величины идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства объекта, но оно остается неизвестным, поэтому с помощью измерений находят так называемое действительное значение, настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Точность измерения – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Классификация средств измеренийПравить

По техническому назначению:

• мера физической величины — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;
• измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;
• измерительный преобразователь — техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;
• измерительная установка (измерительная машина) — совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте;
• измерительная система — совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещённых в разных точках контролируемого объекта и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;
• измерительно-вычислительный комплекс — функционально объединённая совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

По степени автоматизации:

• автоматические;
• автоматизированные;
• ручные.

По стандартизации средств измерений:

• стандартизированные;
• нестандартизированные.

По положению в поверочной схеме:

• эталоны;
• рабочие средства измерений.

По значимости измеряемой физической величины:

• основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;
• вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.

По измерительным физико- химическим параметрам:

• для измерения температуры;
• давления;
• расхода и количества;
• концентрации раствора;
• для измерения уровня и др.

Шкала

Шкала – это система отметок и соответствующих им последовательных числовых значений измеряемой величины.

Главные характеристики шкалы:

• количество делений на шкале (Деление шкалы – это расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.);
• длина деления (Длина деления – это расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.);
• цена деления (Цена деления шкалы – это разность между значениями двух соседних значений на данной шкале.);
• диапазон показаний (Диапазон показаний шкалы – это область значений шкалы, нижней границей которой является начальное значение данной шкалы, а верхней – конечное значение данной шкалы.);
• диапазон измерений (Диапазон измерений – это область значений величин в пределах которой установлена нормированная предельно допустимая погрешность.);
• пределы измерений (Пределы измерений – это минимальное и максимальное значение диапазона измерений.).

Практически равномерная шкала – это шкала, у которой цены делений разнятся не больше чем на 13 % и которая обладает фиксированной ценой деления. Существенно неравномерная шкала – это шкала, у которой деления сужаются и для делений которой значение выходного сигнала является половиной суммы пределов диапазона измерений.

Выделяют следующие виды шкал измерительных приборов:

• односторонняя шкала (Односторонняя шкала – это шкала, у которой ноль располагается в начале.);
• двусторонняя шкала (Двусторонняя шкала – это шкала, у которой ноль располагается не в начале шкалы.);
• симметричная шкала (Симметричная шкала – это шкала, у которой ноль располагается в центре.);
• безнулевая шкала.

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.

Средство измерений

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 10 января 2023 года; проверки требуют 3 правки.

Сре́дство измере́ний — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 26 июня 2008 г. средство измерений определено как техническое средство, предназначенное для измерений.

Формальное решение об отнесении технического средства к средствам измерений принимает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

Измерительный прибор

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 мая 2021 года; проверки требуют 12 правок.

Эта статья описывает ситуацию применительно лишь к одному региону (Россия), возможно, нарушая при этом правило о взвешенности изложения.

Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов.

Измери́тельный прибо́р — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Часто измерительным прибором называют средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператором.

Школьный стрелочный вольтметр

Различают также измерительные приборы прямого действия и сравнения.

В измерительном приборе прямого действия результат измерений снимается непосредственно с его устройства индикации. Примерами таких приборов являются амперметр, манометр, ртутно-стеклянный термометр. Измерительные приборы прямого действия предназначены для измерений методом непосредственной оценки.

В отличие от них, измерения методом сравнения с мерой проводится с помощью измерительных приборов сравнения, называемых также компараторами,

а также барометрами

Измерительный прибор сравнения — измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно. Примерами компараторов являются: двухчашечные весы, интерференционный компаратор мер длины, мост электрического сопротивления, электроизмерительный потенциометр, фотометрическая скамья с фотометром. Компараторы для выполнения своих функций могут не хранить единицу измерения. Такие компараторы, строго говоря, нельзя считать средствами измерений, тем не менее, они должны обладать рядом важных метрологических свойств, прежде всего, обеспечивать небольшую случайную погрешность и высокую чувствительность измерений.

Связанные понятия: КИПиА — контрольно-измерительные приборы и аппаратура; также просто КИП. Профессия рабочего, который обслуживает, ремонтирует и эксплуатирует различное контрольно-измерительное оборудование и системы автоматического управления — слесарь КИПиА.

Метрология

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 апреля 2020 года; проверки требуют 24 правки.

Метрология состоит из трёх основных разделов:

• Прикладная — изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.
• Законодательная — устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Метро́лог — специалист метрологии.

История метрологииПравить

Новое значение метрология обрела в эпоху промышленной революции, она стала совершенно необходима для обеспечения массового производства.

Исторически важные этапы в развитии метрологии:

• XVIII век — установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);
• 1832 год — создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц;
• 1875 год — подписание международной Метрической конвенции;
• 1960 год — разработка и установление Международной системы единиц (СИ);
• XX век — метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями.

Вехи отечественной истории метрологии:

• присоединение к Метрической конвенции;
• 1893 год — создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»);

Всемирный день метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Праздник учрежден Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года, на 88 заседании МКМВ.

• Шабалин С. А. Ремонт электроизмерительных приборов: Справочная книга метролога. — М.: Издательство стандартов, 1989. — С. 130—133. — 296 с.
• Калиниченко А. В., Уваров Н. В., Дойников В. В. Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике. — М.: “Инфра-Инженерия”, 2008. — С. 40—44. — 576 с. — ISBN 978-5-9729-0017-6.
• Внесение в Государственный реестр средств измерений в обязательном порядке сопровождается утверждением методики поверки средства измерения на предмет соответствия заявленной в сертификате точности. Как правило, реальная точность прибора после калибровки существенно выше, чем сертифицированная точность. Это связано с тем, что измерительный прибор должен гарантировать паспортную точность не только сразу после калибровки, но в течение всего межповерочного интервала.
• ГОСТ 16263-70 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Метрология. Термины и определения. П. 7.22. Стабильность средства измерений. Дата обращения: 16 сентября 2018. Архивировано 20 сентября 2018 года.

Аксиомы метрологииПравить

• Любое измерение есть сравнение.
• Любое измерение без априорной информации невозможно.
• Результат любого измерения без округления значения является случайной величиной.

СсылкиПравить

Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального назначения. Согласно ГОСТ 8.009-84, метрологическими характеристиками называются технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества средства измерений, для определения результатов измерений и расчётной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений.

Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными. Ниже приведена номенклатура метрологических характеристик:

• Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправок):
  Функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с наименованной шкалой;Значение однозначной меры;Цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;Вид выходного кода для цифровых средств измерений;
• Функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с наименованной шкалой;
• Значение однозначной меры;
• Цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;
• Вид выходного кода для цифровых средств измерений;
• Характеристики погрешностей средств измерений;
• Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам;
• Динамические характеристики средств измерений

Характеристики погрешностей средств измерений

Приведённая погрешность — это отношение максимально возможной абсолютной погрешности к нормирующему значению:

Так же как и относительная, является безразмерной величиной; её численное значение может указываться, например, в процентах.

В технике применяют приборы с заранее определённой точностью — основной погрешностью, допускаемой в нормальных условиях для данного прибора. При работе в условиях, отличных от нормальных, возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора — например, температурная (вызванная отклонением температуры окружающей среды от нормальной), установочная (обусловленная отклонением положения прибора от нормального рабочего положения), и т. п.

Обобщённой характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими параметрами, влияющими на точность средств измерения; значение параметров установлено стандартами на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и условий их выполнения. Измерительным приборам, пределы допускаемой основной погрешности которых заданы в виде приведённых основных (относительных) погрешностей, присваивают классы точности, выбираемые из ряда следующих чисел: (1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)×10, где показатель степени = 1; 0; −1; −2 и т. д.

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Обусловлена она нарушениями статистической устойчивости.

Статическая — погрешность системы измерения, возникающая при измерении неизменной во времени физической величины.

Динамическая — погрешность системы измерения, возникающая при измерении переменной физической величины, обусловленная несоответствием реакции системы измерения на скорость изменения измеряемой физической величины.

Аддитивная — погрешность, независящая от чувствительности прибора и являющаяся постоянной для всех значений входящей величины в пределах диапазона измерений.

Мультипликативная — погрешность, зависящая от чувствительности прибора и меняющаяся пропорционально к текущему значению входной величины.

Отдельные направления метрологииПравить

• Химическая метрология
• Медицинская метрология
• Биометрия

Предмет и задачи метрологии

Предмет метрологии. Средства метрологии. Объекты метрологии. Основные задачи метрологии. Основные термины, применяемые в метрологии. Классификация измерений. Основные характеристики измерений

Предмет метрологии – извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Средства метрологии – это совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

• измеряемая (в том числе физическая) величина;
• единица физической величины;
• измерение;
• погрешность измерений;
• метод измерений;
• средство измерений.

Основные задачи метрологии. К задачам метрологии относятся:

• обеспечение единства измерений;
• унификация единиц величин и признание их законности;
• разработка путей измерений, а также методов установления точности и верности измерений;
• передача размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.
• Основные термины, применяемые в метрологии

Метрология это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Термин метрология произошел от греческих слов: μετρον – мера и λογοξ – учение, слово. В современном понимании метрология это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

К основным направлениям метрологии относятся: общая теория измерений; единицы физических величин и их системы; методы и средства измерений; методы определения точности измерений; основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений; эталоны и образцовые средства измерений; методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Часть из этих направлений имеет научный характер. Другая часть, посвященная комплексам взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требованиям и нормам, нуждающимся в регламентации и контроле со стороны государства и направленным на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений, относится к законодательной метрологии. Законодательный характер метрологии обусловливает стандартизацию ее терминов и определений.

• Метрология. Основные термины и определения. Архивная копия от 3 февраля 2014 на Wayback Machine — Рекомендации по межгосударственной стандартизации
• РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения, РМГ от 05 декабря 2013 года №29-2013. docs.cntd.ru. Дата обращения: 30 августа 2016. Архивировано 8 сентября 2016 года.
• Неверные весы — мерзость пред Господом, но правильный вес угоден Ему. (Прит. 11:1)

Средство измерения

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:

• по способам конструктивной реализации;
• по метрологическому предназначению.

По способам конструктивной реализации средства измерения делятся на:

• меры величины;
• измерительные преобразователи;
• измерительные приборы;
• измерительные установки;
• измерительные системы.

Меры величины – это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения. Выделяют:

• однозначные меры;
• многозначные меры;
• наборы мер.

Некоторое количество мер, технически представляющее собой единое устройство, в рамках которого возможно по—разному комбинировать имеющиеся меры, называют магазином мер. Объект измерения сравнивается с мерой посредством компараторов (технических приспособлений). Например, компаратором являются рычажные весы.
К однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО).

Различают два вида стандартных образцов:

• стандартные образцы состава;
• стандартные образцы свойств.

Стандартный образец состава или материала – это образец с фиксированными значениями величин, количественно отражающих содержание в веществе или материале всех его составных частей.

Стандартный образец свойств вещества или материала – это образец с фиксированными значениями величин, отражающих свойства вещества или материала (физические, биологические и др.).

Каждый стандартный образец в обязательном порядке должен пройти метрологическую аттестацию в органах метрологической службы, прежде чем начнет использоваться.
Стандартные образцы могут применяться на разных уровнях и в разных сферах.

• межгосударственные СО;
• государственные СО;
• отраслевые СО;
• СО  организации (предприятия).

Измерительные преобразователи (ИП) – это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Измерительные преобразователи могут преобразовывать измеряемую величину по—разному.

• аналоговые преобразователи (АП);
• цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
• аналого—цифровые преобразователи (АЦП).

Измерительные преобразователи могут занимать различные позиции в цепи измерения.

• первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;
• промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных преобразователей.

Первичный измерительный преобразователь технически обособлен, от него поступают в измерительную цепь сигналы, содержащие измерительную информацию. Первичный измерительный преобразователь является датчиком. Конструктивно датчик может быть расположен довольно далеко от следующего промежуточного средства измерения, которое должно принимать его сигналы.

Обязательными свойствами измерительного преобразователя являются нормированные метрологические свойства и вхождение в цепь измерения.
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:

• измерительные приборы прямого действия;
• 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.

• показывающие измерительные приборы;
• 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.
Отсчетное устройство – конструктивно обособленная часть средства измерений, которая предназначена для отсчета показаний. Отсчетное устройство может быть представлено шкалой, указателем, дисплеем и др.

Отсчетные устройства делятся на:

• шкальные отсчетные устройства;
• цифровые отсчетные устройства;
• регистрирующие отсчетные устройства. Шкальные отсчетные устройства включают в себя шкалу и указатель.

Согласно федеральному закону от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», сфера государственного регулирования в РФ распространяется на измерения, проводимые:

В Российской Федерации средства измерений используются для определения величин, единицы которых допущены в установленном порядке к применению в Российской Федерации и должны соответствовать условиям эксплуатации и установленным требованиям.

Решения об отнесении технического устройства к средствам измерений, внесении его в государственный реестр средств измерений, допущенных к использованию в Российской Федерации и об установлении интервалов между поверками принимает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

На средство измерений утверждённого типа оформляется свидетельство (ранее — сертификат) об утверждении типа средств измерений.

Поверке подлежат только средства измерений, внесенные в государственный реестр средств измерений, допущенных к использованию в Российской Федерации. После процедуры поверки оформляется свидетельство о поверке. Остальные технические устройства подлежат калибровке. После процедуры калибровки оформляется сертификат калибровки.

Средство измерений так же может быть выбрано участниками измерений произвольно в тех случаях, когда средства измерений утверждённого типа недоступны или в них нет необходимости.

ПараметрыПравить

Для измерительных приборов характерен следующий ряд параметров:

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, на которую рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения).

Порог чувствительности — некоторое минимальное или пороговое значение измеряемой величины, которое прибор может различить.

Чувствительность — связывает значение измеряемого параметра с соответствующим ему изменением показаний прибора.

Разрешающая способность — минимальная разность двух значений измеряемых однородных величин, которая может быть различима с помощью прибора.

• Музей измерительных приборов и устройств Архивная копия от 12 апреля 2013 на Wayback Machine
• Информационный ресурс по контрольно-измерительным приборам и автоматике. Архивная копия от 30 января 2010 на Wayback Machine
• Метрология и измерительные приборы.
• Электроизмерительные лаборатории Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine.

Термины и определения метрологииПравить

• Единство измерений — состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.
• Физическая величина — одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
• Измерение — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с её единицей и получения значения этой величины.
• Средство измерений — техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики воспроизводящие и (или) хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.
• Поверка  — совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.
• Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
• Погрешность средства измерения — разность между показанием средства измерений и действительным значением измеряемой физической величины.
• Точность средства измерений — характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.
• Лицензия — это разрешение, выдаваемое органом государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.
• Эталон единицы величины — техническое средство, предназначенное для передачи, хранения и воспроизведения единицы величины.

Эталоны

Эталоны – это средства измерения с высокой степенью точности, применяющиеся в метрологических исследованиях для передачи сведений о размере единицы. Более точные средства измерения передают сведения о размере единицы и так далее, таким образом образуется своеобразная цепочка, в каждом следующем звене которой точность этих сведений чуть меньше, чем в предыдущем.

Сведения о размере единицы предаются во время проверки средств измерения. Проверка средств измерения осуществляется с целью утверждения их пригодности.

• ФГАОУ ДПО АСМС — Академия стандартизации, метрологии и сертификации.
• ФГУП УНИИМ — Уральский научно-исследовательский институт метрологии.
• ФГУП ВНИИОФИ — Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений.
• Теоретические основы информационных и измерительных технологий
• Метрология. Метрологическое обеспечение производства.
• Кафедра метрологии при Национальном техническом университете «Харьковский политехнический институт».
• Полная версия фильма Роль метрологии в развитии общества на Vimeo

Некоторые измерительные приборыПравить

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.

По метрологическому предназначению средства измерения делятся на:

• рабочие средства измерения;
• эталоны.

Рабочие средства измерения (РСИ) – это средства измерения, используемые для осуществления технических измерений. Рабочие средства измерения могут использоваться в разных условиях.

• лабораторные средства измерения, которые применяются при проведении научных исследований;
• производственные средства измерения, которые применяются при осуществлении контроля над протеканием различных технологических процессов и качеством продукции;
• полевые средства измерения, которые применяются в процессе эксплуатации самолетов, автомобилей и других технических устройств.

К каждому отдельному виду рабочих средств измерения предъявляются определенные требования. Требования к лабораторным рабочим средствам измерения – это высокая степень точности и чувствительности, к производственным РСИ – высокая степень устойчивости к вибрациям, ударам, перепадам температуры, к полевым РСИ – устойчивость и исправная работа в различных температурных условиях, устойчивость к высокому уровню влажности.

КлассификацияПравить

• Методы и средства измерений, испытаний и контроля: Учебное пособие — 2-е изд. перераб. и доп.
• РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.
• ГОСТ 22261-82 (СТ СЭВ 3206-81) «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».
• Покровский Б. С. Основы слесарных и сборочных работ / по рец. Вереиной Л. И.. — М.: Академия, 2017. — 208 с. — ISBN 978-5-4468-3899-8.

ЛитератураПравить

• Боридько С. И., Дементьев Н. В., Тихонов Б. Н. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах. — М.: Горячая линия -Телеком, 2007. — 374 с. — ISBN 5-93517-338-7.
• Бурдун Г. Д., Марков Б. Н. Основы метрологии. — М.: Издательство стандартов, 1972. — 312 с.

• ФЗ РФ № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008
• РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения»
• ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений»