Тема 3. Классификация средств измерений. Измерительные приборы и установки, применяемые в с.х. производстве (2часа)

План лекции:

1 Классификация средств измерения

2 Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование

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) мо способам конструктивной реализации;

2) мо метрологическому предназначению.

Но способам конструктивной реализации средства измеренияделятся на:

1) меры величины;

2) измерительные преобразователи;

3 ) м (мерительные приборы;

4) измерительные установки;

5) измерительные системы.

Меры величины — это средства измерения определенного Жированного размера, многократно используемые для измерения. Выделяют:

1) однозначные меры;

2) многозначные меры;

3) 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:

1) стандартные образцы состава;

2) 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. Выделяют:

1) межгосударственные СО;

2) государственные СО;

3) отраслевые СО;

4) 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. Выделяют:

1) аналоговые преобразователи (АП);

2) цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);

3) аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Измерительные преобразователи могут занимать различ­ные позиции в цепи измерения. Выделяют:

1) первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;

2) 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:

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.

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:

1) шкальные отсчетные устройства;

2) цифровые отсчетные устройства;

3) регистрирующие отсчетные устройства. Шкальные отсчетные устройства включают в себя шкалу

и указатель.

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

Главные характеристики шкалы:

1) количество делений на шкале;

2) длина деления;

3) цена деления;

4) диапазон показаний;

5) диапазон измерений;

6) пределы измерений.

Деление шкалы — это расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.

Длина деления — это расстояние от одной осевой - до сле­дующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.

Цена деления шкалы — это разность между значениями двух соседних значений на данной шкале.

Диапазон показаний шкалы — это область значений шкалы, нижней границей которой является начальное значение дан­ной шкалы, а верхней — конечное значение данной шкалы.

Диапазон измерений — это область значений величин, в пределах которой установлена нормированная предельно допустимая погрешность.

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:

1) односторонняя шкала;

2) двусторонняя шкала;

3) симметричная шкала;

4) безнулевая шкала.

Односторонняя шкала — это шкала, у которой ноль распо­лагается в начале.

Двусторонняя шкала — это шкала, у которой ноль распо­лагается не в начале шкалы.

Симметричная шкала — это шкала, у которой ноль распо­лагается в центре.

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.

По метрологическому предназначению средства измере­ния делятся на:

1) рабочие средства измерения;

2) эталоны.

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

1) лабораторные средства измерения, которые применяют­ся при проведении научных исследований;

2) производственные средства измерения, которые при­меняются при осуществлении контроля над протеканием различных технологических процессов и качеством про­дукции;

3) 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, кпроизводственным 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.

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.

Метрологические свойства средств измерения — это свой­ства, оказывающие непосредственное влияние на результаты проводимых этими средствами измерений и на погрешность этих измерений.

Количественно-метрологические свойства характери­зуются показателями метрологических свойств, которые яв­ляются их метрологическими характеристиками.

Утвержденные НД метрологические характеристики яв­ляются нормируемыми метрологическими характеристиками.

Метрологические свойства средств измерения подразде­ляются на:

1) свойства, устанавливающие сферу применения средств измерения:

2) свойства, определяющие прецизионность и правиль­ность полученных результатов измерения.

Свойства, устанавливающие сферу применения средств измерения, определяются следующими метрологическими характеристиками:

1) диапазоном измерений;

2) порогом чувствительности.

Диапазон измерений — это диапазон значений величины, в котором нормированы предельные значения погрешно­стей. Нижнюю и верхнюю (правую и левую) границу измере­ний называют нижним и верхним пределом измерений.

Порог чувствительности — это минимальное значение из­меряемой величины, способное стать причиной заметного искажения получаемого сигнала.

Свойства, определяющие прецизионность и правильность полученных результатов измерения, определяются следую­щими метрологическими характеристиками:

1) правильность результатов;

2) прецизионность результатов.

Точность результатов, полученных некими средствами из­мерения, определяется их погрешностью.

Погрешность средств измерения — это разность между ре­зультатом измерения величины и настоящим (действитель­ным) значением этой величины. Для рабочего средства изме­рения настоящим (действительным) значением измеряемой величины считается показание рабочего эталона более низ­кого разряда. Таким образом, базой сравнения является зна­чение, показанное средством измерения, стоящим выше в поверочнойсхеме, чем проверяемое средство измерения.

где AQ_n — погрешность проверяемого средства измерения;

Q_n — значение некой величины, полученное с помощью

проверяемого средства измерения;

Q_o — значение той же самой величины, принятое за базу

сравнения (настоящее значение).

Нормирование метрологических характеристик — это рег­ламентирование пределов отклонений значений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений. Главная цель нормирования мет­рологических характеристик — это обеспечение их взаимо­заменяемости и единства измерений. Значения реальных метрологических характеристик устанавливаются в процессе производства средств измерения, в дальнейшем во время эксплуатации средств измерения эти значения должны про­верятся. В случае, если одна или несколько нормированных метрологических характеристик выходит из регламентиро­ванных пределов, средство измерения должно быть либо немедленно отрегулировано, либо изъято из эксплуатации. Значения метрологических характеристик регламенти­руются соответствующими стандартами средств измере­ния. Причем метрологические характеристики нормируются раздельно для нормальных и рабочих условий применения средств измерения. Нормальные условия применения — это условия, в которых изменениями метрологических характе­ристик, обусловленными воздействием внешних факторов (внешние магнитные поля, влажность, температура), можно пренебречь. Рабочие условия — это условия, в которых изме­нение влияющих величин имеет более широкий диапазон.

 

Контрольные вопросы:

1Дайте классификацию средств измерений.

2 Сколько и какие виды стандартных образцов Вы знаете?

3 Назовите все виды шкал.

4 Что такое погрешность средств измерений?

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: