Виды средств измерений. Для практического измерения единицы величины применяют­ся технические средства, которые имеют нормированные погреш­ности и называются средствами измерений

Для практического измерения единицы величины применяют­ся технические средства, которые имеют нормированные погреш­ности и называются средствами измерений. К средствам измере­ний относятся: меры, измерительные преобразователи, измери­тельные приборы, измерительные установки и системы, изме­рительные принадлежности.

Мерой называют средство измерения, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного размера. К данному виду средств измерений относятся гири, концевые ме­ры длины и т.п. На практике используют однозначные и мно­гозначные меры, а также наборы и магазины мер. Однозначные меры воспроизводят величины только одного размера (гиря). Многозначные меры воспроизводят несколько размеров физиче­ской величины. Например, миллиметровая линейка дает воз­можность выразить длину предмета в сантиметрах и в милли­метрах.

Наборы и магазины представляют собой объединение (сочетание) однозначных или многозначных мер для получения возможности воспроизведения некоторых промежуточных или суммарных значений величины. Набор мер представляет собой комплект однородных мер разного размера, что дает возмож­ность применять их в нужных сочетаниях, например, набор ла­бораторных гирь. Магазин мер — сочетание мер, объединенных конструктивно в одно механическое целое, в котором преду­смотрена возможность посредством ручных или автоматизиро­ванных переключателей, связанных с отсчетным устройством, со­единять составляющие магазин меры в нужном сочетании. По тако­му принципу устроены магазины электрических сопротивлений.

К однозначным мерам относят стандартные образцы и стан­дартные вещества. Стандартный образец — это должным обра­зом оформленная проба вещества (материала), которая подверга­ется метрологической аттестации с целью установления количест­венного значения определенной характеристики. Эта характе­ристика (или свойство) является величиной с известным значе­нием при установленных условиях внешней среды. К подоб­ным образцам относятся, например, наборы минералов с кон­кретными значениями твердости (шкала Мооса) для определения этого параметра у различных минералов.

Стандартным образцом является, например, образец чис­того цинка, который служит для воспроизведения температуры 419,527°С по международной температурной шкале МТШ-90.

При пользовании мерами следует учитывать номинальное и действительное значения мер, а также погрешность меры и ее разряд. Номинальным называют значение меры, указанное на ней. Действительное значение меры должно быть указано в специальном свидетельстве как результат высокоточного измерения с ис­пользованием официального эталона.

Разность между номинальным и действительным значения­ми называется погрешностью меры. Величина, противоположная по знаку погрешности, представляет собой поправку к указан­ному на мере номинальному значению. Поскольку при аттеста­ции (поверке) также могут быть погрешности, меры подразде­ляют на разряды (1-го, 2-го и т.д. разрядов) и называют разряд­ными эталонами (образцовые измерительные средства), которые используют для поверки измерительных средств. Величина по­грешности меры служит основой для разделения мер на клас­сы, что обычно применимо к мерам, употребляемым для тех­нических измерений.

Измерительный преобразователь — это средство измерений, которое служит для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки или хранения, а также передачи в показывающее устройство. Измерительные преобразователи либо входят в конструктивную схему измери­тельного прибора, либо применяются совместно с ним, но сиг­нал преобразователя не поддается непосредственному воспри­ятию наблюдателем. Например, преобразователь может быть необходим для передачи информации в память компьютера, для усиления напряжения и т.д. Преобразуемую величину называют входной, а результат преобразования — выходной величиной. Ос­новной метрологической характеристикой измерительного преоб­разователя считается соотношение между входной и выходной ве­личинами, называемое функцией преобразования.

Преобразователи подразделяются на первичные (непо­средственно воспринимающие измеряемую величину), пере­дающие, на выходе которых величина приобретает форму, удобную для регистрации или передачи на расстояние; про­межуточные, работающие в сочетании с первичными и не влияющие на изменение рода физической величины.

Измерительные приборы — это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем. Различаются измери­тельные приборы прямого действия и приборы сравнения.

Приборы прямого действия отображают измеряемую величи­ну на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины. Изменения рода физической величины при этом не происходит. К приборам прямого действия относят, например, амперметры, вольтметры, термометры и т.п.

Приборы сравнения предназначаются для сравнения изме­ряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы широко используются в научных целях, а также и на практике для измерения таких величин, как яркость ис­точников излучения, давление сжатого воздуха и др.

Измерительные установки и системы — это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному при­знаку со вспомогательными устройствами, для измерения од­ной или нескольких физических величин объекта измерений. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса изме­рения, обработку и отображение результатов измерений для восприятия их пользователем. Такие установки (системы) ис­пользуют и для контроля (например, производственных про­цессов), что особенно актуально для метода статистического контроля, а также принципа TQM в управлении качеством (см. гл. 6).

Измерительные принадлежности — это вспомогательные средства измерений величин. 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 регламентированный температуре; психрометр — если строго оговаривается влажность окружающей среды.

Следует учитывать, что измерительные принадлежности вносят определенные погрешности в результат измерений, свя­занные с погрешностью самого вспомогательного средства.

По метрологическому назначению средства измерений де­лят на два вида — рабочие средства измерений и эталоны. Рабочие средства измерений применяют для определения па­раметров (характеристик) технических устройств, техноло­гических процессов, окружающей среды и др. Рабочие средства могут быть лабораторными (для научных исследо­ваний), производственными (для обеспечения и контроля заданных характеристик технологических процессов), поле­выми (для самолетов, автомобилей, судов и т.п.). Каждый из этих видов рабочих средств отличается особыми показателя­ми. Так, лабораторные средства измерений — са­мые точные и чувствительные, а их показания характеризу­ются высокой стабильностью. Производственные об­ладают устойчивостью к воздействиям различных факторов производственного процесса: температуры, влажности, виб­рации и т.п., что может сказаться на достоверности и точно­сти показаний приборов. Полевые работают в условиях, постоянно изменяющихся в широких пределах внешних воз­действий.

Особым средством измерений является эталон.