Показывающие и регистрирующие
Показывающиеделят на аналоговые и цифровые
Регистрирующиеприменяют при динамических измерениях или при изменении условий измерений.
5.4 Измерительные преобразователи, установки и системы (ИП, ИУ, ИС)
ИП –СИ, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, удобной для передачи, обработки и хранения (но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.
Преобразуемую ФВ называют входной,а результат преобразования – выходнойвеличиной. Связь между ними устанавливается функцией преобразования.
Измерительные приборы и преобразователи вместе называют измерительными устройствами.
ИП,к которому подведена измеряемая ФВ,называется первичным ИП, а его часть, находящаяся под непосредственным воздействием измеряемой величины, - чувствительным элементом(термопара в термоэлектрическом термометре)
ИП для изменения величины в заданное число раз называется масштабным (зубчатая пара, редуктор)
Преобразования величин в приборе могут выполняться для увеличения измеряемой ФВ в тысячи раз, и только потом она сравнивается с мерой – известной величиной. Такое сравнение точнее, чем непосредственное сравнение измеряемого размера с мерой.
ИПдля дистанционной передачи сигнала измерительной информации называется передающим.
Элементы, в которых осуществляется преобразование измеряемой ФВ в другие ФВ для повышения точности сравнения с мерой, образуют измерительную цепь прибора.
Схематическое изображение измерительной цепи и последовательности преобразований измеряемой ФВ называют структурной схемой цепи.С нее начинается проектирование нового прибора, потом определяется принцип действия каждого элемента, особенности их конструкции; решается, какие элементы могут быть унифицированными(покупными).
Так структурная схема измерительной цепи переходит в принципиальную схему.
Схема, на которой дана последовательность преобразований в измерительной цепи прибора, указаны унифицированные элементы, дан принцип действия оригинальных элементов, приведены их параметры, называется метрологической схемой прибора.По ней конструктор ведет расчеты прибора на точность и разработку конструкции.
ИУ –совокупность функционально объединенных СИ (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем, и расположенная в одном месте.
ИУ (стенды) повышают производительность труда.
Измерительные системы (ИС) создаются для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. Они состоят из мер, измерительных приборов и преобразователей, схем автоматического регулирования.
§6. Метрологические характеристики СИ (МХ) ГОСТ8.009-84
Свойства СИ учитывают в следующих случаях:
1) априорная (до проведения измерений) оценка точности измерений. Для этого надо знать точностьСИ
2) выбор СИ для обеспечения нужной точности измерений (обратная задача по отношению к первой)
3) сравнение СИ по метрологическим свойствам при их проектировании и эксплуатации.
Метрологические характеристики СИ –это такие, которые оказывают влияние на результаты и погрешности измерений. Обычно их разбивают на группы.
Условия эксплуатации (температура, атмосферное давление и т.п.), неинформативные параметры входного сигнала (например, частота переменного тока при измерении его амплитуды) могут изменить характеристики СИ.
МХ СИ нормируют для нормальных и рабочих условийприменения.
Нормальнымисчитают те области значений влияющих величин, при которых изменение МХ пренебрежимо мало (температура – (293±5)°К, относительная влажность – (65± 15)% , напряжение в сети питания – 220В±10%
Погрешность СИ в нормальных условиях называется основной погрешностью.
Для рабочих условий с более широкими диапазонами значений влияющих величин нормируется дополнительная погрешность СИ.
Можно выделить группыметрологических характеристик:
1) градуировочные характеристики.Они определяют соотношение между сигналами на входе и выходе СИ в статическом режиме. Например, номинальная статическая характеристика преобразования (градуировочная характеристика) прибора, номинальное значение меры, пределы измерения, цена деления шкалы, вид и параметры цифрового кода в цифровом приборе;
2) показатели точности СИ, позволяющие оценить инструментальную составляющую погрешности результата измерения;
3) динамические характеристики.Они отражают инерционные свойства СИ и нужны для оценивания динамических погрешностей измерений;
4) функции влияния. Они дают зависимость МХ СИ от воздействия влияющих величин или неинформативных параметров входного сигнала.
§7. Классы точности СИ
Большинство измерений на производстве являются однократными. За их результат принимают значение величины, непосредственно снятое с прибора (без обработки и оценивания погрешности). Эти погрешности регламентируются до выполнения измерений выбором необходимых по точности СИ. Такая информация дается указанием класса точностиСИ.
Класс точности –обобщенная характеристика всех СИ данного типа, обеспечивающая правильность их показаний и устанавливающая оценку снизу точности показаний.
Класс точности нормирует пределы допускаемой основнойпогрешности. Ее дольные значения принимают в качестве пределов допускаемых дополнительных погрешностей.
Абсолютная погрешность прибора –разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Если погрешности не зависят от значения x измеряемой величины, то нормируют только границы D = ± a.Если с увеличением x погрешность возрастает линейно, то ее пределы D = ±(a +bx) ,гдеa и b – положительные числа.
Пример:для генератора низкой частоты Г3-36 D = ±(0,03f +2), где f – значение частоты. (В погрешности есть аддитивная и мультипликативнаясоставляющие).
Указание абсолютной погрешности не позволяет сравнивать по точности приборы с разными диапазонами измерений.
Приведенная погрешность –отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению XN(в %), в качестве которого берут верхний предел или диапазон измерений, длину шкалы и т.д.
g = ±(D×100) XN = ± r% (3.7.1)
r -положительное число из ряда 1×10 п; 1,5×10 п; 2,5×10 п; 4×10 п; 5×10 п; 6×10 п
(n = 1,0, -1, -2,…)
Относительная погрешность -отношение абсолютной погрешности к значению измеряемой величины.
Пределы допускаемой относительной основной погрешности находят по формуле d = (D/x)×100 = ± q%, если границы D неизменны, и по формуле
d = (D/x)×100 = ±[c+ d(½Xk / x½-1)] %, (3.7.2)
если границы D меняются линейно. Здесь q - положительное число, выбирается как p; Xk - больший по модулю из пределов измерений; c = b+ d; d = a/½Xk½; c и d выбирают аналогично q.
ГОСТ 8.401-80 определяет обозначения классов точности. Они зависят от того, в каком виде нормирована погрешность СИ. Примеры обозначения классов точности приведены в табл. 3.7.1.
Табл. 3.7.1. Примеры обозначений классов точности
| Формула для определения пределов допускаемых погрешностей | Примеры пределов допускаемой основной погрешности | Обозначение класса точности | Примечание | |
| в докумен-тации | на средствах измерения | |||
| Dп = ± a | - | Класс точности М | М | - |
| Dп = ± (a + bxп) | - | Класс точности С | С | - |
| g = Dп /XN = ± p | g = ± 1,5 | Класс точности 1,5 | 1,5 | Если XN выражено в единицах величины |
| g = ± 0,5 | Класс точности 0,5 | 0,5 | Если XN определяется длиной шкалы (ее части) | |
| dп = Dп /xп = ± q | dп = ± 0,5 | Класс точности 0,5 | 0,5 | - |
| dп = ± ± [c+d(½Xк /xп½-1)] | dп = ± [0,02+ + 0,01(½Xк /xп½-1)] | Класс точности 0,02/ 0,01 | 0,02/ 0,01 | - |
При выборе прибора для измерений следует учитывать, что его класс точности определяется основной предельной абсолютной погрешностью.
Этой погрешности на различных отметках шкалы будут соответствуют разные значения относительной погрешности
Пример. Для вольтметра со шкалой 0-150 В класса точности 1,5 основная предельная абсолютная погрешность равна 2,25В. А относительная погрешность, %, на отметках шкалы 25 и 100В будет соответственно
d25 = ± (D/x)×100 = ± (2,25/ 25)×100 = ± 9
d100 =± (2,25/100)×100 = ± 2,25