 |
Средства измерений (СИ). Понятие и классификация СИ
|
|
|
|
Измерения выполняются с помощью технических средств, которые называются средствами измерений (СИ). Разработка СИ является задачей приборостроения.
В метрологии СИ рассматриваются с точки зрения их единой классификации и выявления параметров, которые обеспечивают получение результата измерений с заданной точностью. Здесь же рассматриваются методы и средства передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерений.
Средство измерений (СИ) - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее или хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной в течение известного интервала времени.
Приведенное определение выражает суть средства измерений, которое, во-первых, хранит или воспроизводит единицу, во-вторых, эта единица неизменна. Эти важнейшие факторы и обуславливают возможность проведения измерений, т.е. делают техническое средство именно средством измерений. Этим средства измерений отличаются от других технических устройств.
К средствам измерений относятся меры, измерительные: преобразователи, приборы, установки и системы.
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.
Примеры мер: гири, измерительные резисторы, концевые меры длины, радионуклидные источники и др. Меры, воспроизводящие физические величины лишь одного размера, называются однозначными (гиря), нескольких размеров - многозначные (миллиметровая линейка - позволяет выражать длину как в мм, так и в см). Кроме того, существуют наборы и магазины мер, например, магазин емкостей или индуктивностей.
|
|
|
При измерениях с использованием мер сравнивают измеряемые величины с известными величинами, воспроизводимыми мерами. Сравнение осуществляется разными путями, наиболее распространенным средством сравнения является компаратор, предназначенный для сличения мер однородных величин. Примером компаратора являются рычажные весы.
К мерам относятся стандартные образцы и образцовое вещество, которые представляют собой специально оформленные тела или пробы вещества определенного и строго регламентированного содержания, одно из свойств которых является величиной с известным значением. Например, образцы твердости, шероховатости.
Измерительный преобразователь (ИП) - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи. Измерительная информация на выходе ИП, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Хотя ИП являются конструктивно обособленными элементами, они чаще всего входят в качестве составных частей в более сложные измерительные приборы или установки и самостоятельного значения при проведении измерений не имеют. Преобразуемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной, а результат преобразования - выходной величиной. Соотношение между ними задается функцией преобразования, которая является его основной метрологической характеристикой. Для непосредственного воспроизведения измеряемой величины служат первичные преобразователи, на которые непосредственно воздействует измеряемая величина и в которых происходит трансформация измеряемой величины для ее дальнейшего преобразования или индикации. Примером первичного преобразователя является термопара в цепи термоэлектрического термометра. Одним из видов первичного преобразователя является датчик - конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он "дает" информацию). Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы. Например, датчик метеорологического зонда. В области измерений ионизирующих излучений датчиком часто называют детектор.
|
|
|
По характеру преобразования ИП могут быть аналоговыми, аналого-цифровыми (АЦП), цифро-аналоговыми (ЦАП), то есть, преобразующими цифровой сигнал в аналоговый или наоборот. При аналоговой форме представления сигнал может принимать непрерывное множество значений, то есть, он является непрерывной функцией измеряемой величины. В цифровой (дискретной) форме он представляется в виде цифровых групп или чисел. Примерами ИП являются измерительный трансформатор тока, термометры сопротивлений.
Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор представляет измерительную информацию в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
По способу индикации различают показывающие и регистрирующие приборы. Регистрация может осуществляться в виде непрерывной записи измеряемой величины или путем печатания показаний прибора в цифровой форме. Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем градуировку в единицах этой величины. Например, амперметры, термометры. Приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы используются для измерений с большей точностью.
метрология сертификация стандартизация регламент
По действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие, аналоговые и цифровые, самопишущие и печатающие. Измерительная установка и система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких величин и расположенная в одном месте (установка) или в разных местах объекта измерений (система). Измерительные системы, как правило, являются автоматизированными и по существу они обеспечивают автоматизацию процессов измерения, обработки и представления результатов измерений. Примером измерительных систем являются автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК) на различных ядерно-физических установках, таких, например, как ядерные реакторы или ускорители заряженных частиц.
|
|
|
По метрологическому назначению средства измерений делятся на рабочие и эталоны.
Рабочее СИ - 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).
С точки зрения применения в зависимости от решаемой измерительной задачи и дальнейшего использования результатов измерений средств измерений можно разделить на стандартизованные и не стандартизованные.
Стандартизованное СИ - средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. Стандартизованные средства измерений обычно подвергают испытаниям и вносят в Государственный реестр.
|
|
|
Нестандартизованное СИ - средства измерений, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной.
К не стандартизованным обычно относятся узко специализированные средства измерений, изготовленные в единичных экземплярах и не предназначенные для массового производства. Измерительные задачи, решаемые с помощью таких средств измерений, носят ограниченный и локальный характер. Как правило, такие средства измерений используются на одном или нескольких предприятиях для вспомогательных измерений. Часто они применяются в качестве индикаторов.
К понятию стандартизованного средства измерений примыкает понятие узаконенного средства измерений.
Узаконенное СИ - средство измерений, признанное годным и допущенное для применения уполномоченным на то органом. Примеры узаконенных средств измерений: государственные эталоны становятся таковыми в результате утверждения национальным органом по стандартизации, рабочие средства измерений, предназначенные для серийного выпуска, которые узакониваются путем утверждения тип.
Все многообразие средств измерений подразделяется на типы и виды.
Тип средств измерений - совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной технической документации. То есть, тип средств измерений - это абсолютно одинаковые приборы, различающиеся лишь заводскими номерами. В отличии от типа различают вид средств измерений, который включает в себя их более широкий круг.
Вид средства измерений - совокупность СИ, предназначенных для измерения данной физической величины. Вид средств измерений может включать в себя несколько их типов. Например, амперметр является видом средства измерений для измерения силы тока. Возможность или невозможность использования средства измерения для решения поставленной измерительной задачи характеризуется такими понятиями, как метрологическая исправность и метрологический отказ.
Метрологическая исправность СИ - состояние средств измерений, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям. Тогда они могут использоваться в соответствии с их назначением и метрологическими характеристиками.
Метрологический отказ СИ - выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы. Если метрологический отказ произошел из-за технических неполадок, то они должны быть устранены. Если же прибор технически исправен, то в случае метрологического отказа его класс точности должен быть понижен.
|
|
|
Установление рядов пределов допускаемых погрешностей позволяет упорядочить требования к средствам измерений по точности. Это упорядочивание осуществляется путем установления классов точности СИ.
Класс точности СИ - обобщенная характеристика данного типа СИ, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемой основной, а в некоторых случаях и дополнительных погрешностей (они рассмотрены выше), а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности применяется для средств измерений, используемых в технических измерениях, когда нет необходимости или возможности выделить отдельно систематические и случайные погрешности, оценить вклад влияющих величин с помощью дополнительных погрешностей. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность средств измерений одного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью каждого из этих средств. Класс точности СИ конкретного типа устанавливают в стандартах технических требований или других нормативных документах. При выражении предела допускаемой основной погрешности в форме абсолютной погрешности класс точности в документации и на средствах измерения обозначается прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. Чем дальше буква от начала алфавита, тем больше погрешность. Расшифровка соответствия букв значению абсолютной погрешности осуществляется в технической документации на средство измерения.
В настоящее время по отношению к современным средствам измерений понятие класс точности применяется довольно редко. В основном он чаще всего используется для описания характеристик электроизмерительных приборов, аналоговых стрелочных приборов всех типов, некоторых мер длины, весов, гирь общего назначения, манометров.
Подводя итог, классификация средств измерений производится:
По техническому назначению:
- мера физической величины - cредство 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 нормативными 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 объединенных 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 объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных 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 объединенная 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.
1) Общероссийские классификаторы
Классифика ́ тор - систематизированный перечень наименованных объектов, каждому из которых в соответствие дан уникальный код.
Классификация объектов производится согласно правилам распределения заданного множества объектов на подмножества (классификационные группировки) в соответствии с установленными признаками их различия или сходства. Применяется в Автоматизированных системах управления и обработке информации. Классификатор является стандартным кодовым языком документов, финансовых отчётов и автоматизированных систем.
Общероссийские классификаторы - это нормативные документы, распределяющие технико-экономическую и социальную информацию в соответствии с ее классификацией (классами, группами, видами и др.) и являющиеся обязательными для применения при создании государственных информационных систем и информационных ресурсов и при межведомственном обмене информацией.
Порядок разработки, принятия, введения в действие, ведения и применения общероссийских классификаторов в социально-экономической области (в том числе в сфере прогнозирования, статистического учета, банковской деятельности, налогообложения, при межведомственном информационном обмене, создании информационных систем и информационных ресурсов) устанавливается Правительством Российской Федерации.
Общероссийский классификатор технико-экономической и социальной информации (ОКТЭСИ) - официальный документ, представляющий собой систематизированный свод наименований и кодов классификационных группировок и (или) объектов классификации в области технико-экономической и социальной информации.
ОКТЭСИ - документы в области стандартизации, распределяющие технико-экономическую и социальную информацию в соответствии с ее классификационными признаками на классификационные группировки (классы, группы, виды) и являющиеся обязательными для применения при создании государственных информационных систем и информационных ресурсов и при межведомственном обмене информацией.
В настоящее время насчитывается более 30 общероссийских классификаторов, которые входят в состав Единой системы классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации (ЕСКК) Российской Федерации. Объектом классификации и кодирования в ЕСКК является информация в разных областях хозяйственной деятельности - статистика, финансовая и правоохранительная деятельность, банковское дело, бухгалтерский учет, стандартизация, таможенное дело, торговля и внешнеэкономическая деятельность.
В число общероссийских классификаторов технико-экономической и социальной информации входят, например:
Общероссийский классификатор органов государственной власти и управления (аббревиатура - ОКОГУ, обозначение - ОК 006-93, введен в действие 1 января 1996 г.);
Общероссийский классификатор предприятий и организаций (аббревиатура - ОКПО, обозначение - ОК 007-93, введен в действие 1 июля 1994 г.);
Общероссийский классификатор видов экономической деятельности (аббревиатура - ОКВЭД, обозначение - ОК 029-2001, введен в действие 1 января 2003 г.);
Общероссийский классификатор валют (аббревиатура - ОКВ, обозначение - OK (MK (ИСО 4217) 003-97) 014-2000, введен в действие 1 июля 2001 г.).
К общероссийским классификаторам, подпадающим под действие Федерального закона "О техническом регулировании" и распространяющимся на продукцию, товары и услуги, относятся, например:
Общероссийский классификатор стандартов (аббревиатура - ОКС, обозначение - OK (MK (ИСО/ИНКФО МКС) 001-2000, введен в действие 1 октября 2000 г.);
Общероссийский классификатор услуг населению (аббревиатура - ОКУН, обозначение - ОК 002-93, введен в действие 1 января 1996 г.);
Общероссийский классификатор видов экономической деятельности, продукции и услуг (аббревиатура - ОКДП, обозначение - ОК 004-93, введен в действие 1 января 1994 г.);
Общероссийский технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения (аббревиатура - ОТКД, обозначение - ОК 021-95, введен в действие 1 января 1997 г.);
Общероссийский технологический классификатор сборочных единиц машиностроения и приборостроения (аббревиатура - ОТКСЕ, обозначение - ОК 022-95, введен в действие 1 января 1997 г.);
Общероссийский классификатор видов грузов, упаковки и упаковочных материалов (аббревиатура - ОКВГУМ, обозначение - ОК 031-2002, введен в действие 1 января 2003 г.).
В частности, Общероссийский классификатор продукции (аббревиатура - ОКП, обозначение - ОК 005-93) был принят и введен в действие постановлением Госстандарта России от 30 декабря 1993 г. № 301 с 1 июля 1994 г. на территории Российской Федерации с последующими изменениями и дополнениями, внесенными в 1995-2000 гг.
Он предназначен для обеспечения достоверности, сопоставимости и автоматизированной обработки информации о продукции в таких сферах деятельности, как стандартизация, статистика, экономика и др. ОКП представляет собой систематизированный свод кодов и наименований группировок продукции, выстроенный по иерархической системе классификации.
Классификатор используется:
при решении задач каталогизации продукции, включая разработку каталогов и систематизацию в них продукции по важнейшим технико-экономическим признакам;
при подтверждении соответствия продукции в соответствии с группами однородной продукции, построенными на основе группировок ОКП;
для статистического анализа производства, реализации и использования продукции на макроэкономическом региональном и отраслевом уровнях;
для структуризации промышленно-экономической информации по видам выпускаемой предприятиями продукции с целью проведения маркетинговых исследований и снабженческих операций.
В ОКП предусмотрена пятиступенчатая иерархическая классификация с цифровой десятичной системой кодирования. Каждая позиция ОКП содержит шестизначный цифровой код (например 57 1193), однозначное контрольное число (например 1) и наименование группы продукции (например, пески из природного камня), которые записываются в форме таблицы.
На каждой ступени классификации деление осуществлено по наиболее значимым экономическим и техническим классификационным признакам.
На первой ступени располагаются классы продукции (XX 0000), на второй - подклассы (XX Х000), на третьей - группы (XX XX00), на четвертой - подгруппы (XX XXX0) и на пятой - виды продукции (XX ХХХХ).
Коды 2-5-разрядных групп продукции дополнены нулями до 6 разрядов и записываются с интервалом между вторым и третьим разрядами.
На каждой ступени классификации деление осуществляется по наиболее значимым экономическим и техническим признакам.
Классификация продукции в ОКП может быть завершена на третьей, четвертой или пятой ступенях классификационного деления.
При необходимости отражения конкретных типов, марок, моделей и других характеристик отдельных видов продукции в создаваемых для этих целей отраслевых классификаторах в качестве первых шести знаков должны быть проставлены коды ОКП. В настоящее время ОКП включает в себя 82 класса продукции.
|
|
|
