Лекція №3
3.1 Еталони одиниць фізичних величин
Для забезпечення єдності вимірювань необхідно точно відтворити, зберегти і передати одиницю фізичної величини. Для цієї мети використовуються еталони.
Еталон – ЗВТ, що забезпечує відтворення, зберігання та передачу одиниці вимірювань іншим ЗВТ.
Державний еталон – офіційно затверджений еталон, який забезпечує відтворення одиниці вимірювань та передачу її розміру іншим еталонам з найвищою в країні точністю.
Робочий еталон – еталон, призначений для повірки чи калібрування ЗВТ.
Вихідний еталон – робочий еталон, який має найвищі метрологічні властивості серед еталонів, що є на підприємстві чи організації. За допомогою еталонів відтворюють і зберігають одну одиницю фізичної величини або декілька взаємозв’язаних одиниць фізичних величин (наприклад, одиниця часу і одиниця частоти відтворюються одним еталоном).
Підставою для створення державних еталонів є:
- необхідність в еталоні для метрологічного забезпечення даного виду вимірювань;
- наявність значного парку ЗВТ, які градуйовані в цих одиницях фізичних величин;
- технічна можливість передачі розміру одиниці фізичної величини з потрібною точністю.
Створення еталонів здійснюється на підставі програм створення еталонної бази України, які розробляються головними організаціями та затверджуються Держстандартом України.
Еталони розробляються згідно технічного завдання, в якому встановлюються вимоги до метрологічних та технічних характеристик етелонів, а також етапи їх розроблення.
Еталонна база України на сьогоднішній день складає 30 державних еталонів, в тому числі і державний еталон одиниці об’єму і об’ємної витрати газу, що знаходиться на ВАТ “Промприлад” (м.Івано-Франківськ).
В організаціях та на підприємствах експлуатуються десятки тисяч вихідних та робочих еталонів. Тільки в Івано-Франківській області їх нараховується біля 8 тисяч одиниць. Нагляд за державними еталонами здійснюють спеціальні посадові особи – вчені-зберігачі.
Вчений-зберігач державного еталону – це відповідальна особа, яка призначена для ведення робіт з еталонами, спостерігання за правильним їх зберіганням, зліченням (в тому числі і міжнародним) і дослідженням.
3.2 Засоби вимірювальної техніки, їх класифікація та характеристики
ЗВТ – технічний засіб, який застосовується під час вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики.
До ЗВТ відносять:
1) міри
2) вимірювальні прилади
3) вимірювальні перетворювачі
4) вимірювальні установкик
5) вимірювальні системи
Міра – ЗВТ, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру (гиря, котушка опору, кінцева міра довжини і т.д.). Міра характеризується номінальним значенням.
До мір відносять також стандартні зразки та зразкові речовини.
Стандартний зразок – це міра для відтворення одиниць величин, що характеризують властивості або склад речовин та матеріалів (зразки шороховатості поверхні, легованих сталей та інш.).
Зразкова речовина – це речовина з відомими властивостями, які відтворюються при дотриманні умов приготовлення (наприклад “чистий цинк” – для відтворення температури – 4200С, “чисті гази”, “чисті метали”).
Міри діляться на однозначні і багатозначні.
Однозначні міри – відтворюють ряд однойменних величин одного розміру (гиря, котушка опору).
Багатозначні міри – відтворюють ряд однойменних величин різного розміру (магазин опору, конденсатор змінної ємності, лінійка з міліметровим діленням).
Вимірювальний прилад (ВП) – ЗВТ, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації в формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.
ВП поділяються на показуючі та реєструючі.
Показуючі ВП поділяються на аналогові та цифрові.
Аналогові – стрілочні ВП з відліковим пристроєм, що складається з шкали і показувача (стрілка, електронний промінь та ін.).
Ціна ділення шкали – значення вимірюваної величини, яке викликає переміщення стрілки ВП на одне ділення.
Початкове і кінцеве значення шкали – найменше і найбільше значення вимірювальних величин. Область, що обмежена початковим і кінцевим значенням шкали, називають діапазоном показів.
Діапазон вимірювання – це частина діапазону показів, для якої нормуються границі допустимих похибок (метрологічні характеристики).
Чутливість ВП (S) – це відношення зміни сигналу Dl на виході ВП до викликаної її зміни вимірюваної величини DА, тобто
Цифрові ВП – Це ЗВТ, що автоматично виробляють дискретні сигнали вимірювальної інформації, які представлені в цифровій формі. Цифрові ВП мають ряд переваг, а саме: швидкодія, виключення похибки оператора, результат можна друкувати на ЕОМ.
Реєструючі ВП – самописці – (барографи, вібрографи та інші), видають результат на діаграмі у формі лінії або друкуючі – видають результат вимірювання в цифровій формі на паперовій стрічці (багатоканальні потенціометри, мости та інш.).
Вимірювальні перетворювачі – ЗВТ, які призначені для вироблення вимірювальної інформації в формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки і зберігання, але яку неможливо сприйняти спостерігачу (оператору). Сюди відносять різноманітні датчики, термометри опору та ін. Вимірювальні перетворювачі поділяються на:
- первинні перетворювачі (сенсори або датчики);
- масштабні перетворювачі, які служать для зміни вимірювальної величини в декілька раз (подільники, множники, підсилювачі, трансформатори, аналогові-цифрові перетворювачі, в яких створюється кодовий сигнал вимірюваної інформації).
Вимірювальна установка – сукупність функціонально об’єднаних ЗВТ (мір, ВП, вимірювальних перетворювачів) та допоміжних пристроїв, призначених для вироблення сигналу вимірювальної інформації в зручній для оператора формі та розміщених в одному місці (стенди, повірочні установки).
Вимірювальна система – сукупність ЗВТ та допоміжних пристроїв, з’єднаних між собою каналами зв’язку, яка призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації в формі, зручній для автоматичної обробки, передачі та використання в автоматичних системах управління. Одна із видів вимірювальних систем – інформаційно-вимірювальна система, що виробляє сигнали вимірювальної та інших видів інформації (звукова сигналізація, світлова та інш.).