Классификация средств измерений. Метрологические характеристики средств измерений

Понятие средства измерения
Средство измерения – техническое средство, предназначенное для измерений,
имеющее нормированные метрологические характеристики,
воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Классификация средств измерений

Признаки для классификации СИ
Тип измеряемых величин;
Конструктивное исполнение;
Метрологическое назначение (роль, выполняемая в системе обеспечения единства измерений);
Уровень стандартизации;
Уровень автоматизации

Классификация по типам измеряемых величин
12 типов измеряемых величин (областей измерений)

геометрические
Измеряемые величины: длины, отклонения формы поверхностей, параметры сложных поверхностей, углов
Средства измерений:
Линейки, рулетки;
Штангенинструменты;
Профилометры;
Интерферометры и др.

механические
Измеряемые величины: масса, сила, крутящий момент, напряжение и деформация, параметры движения, твердость
Средства измерений:
Весы;
Динамометры;
Спидометры и др.

параметры потока, расхода, уровня объёма веществ
Измеряемые величины: массовый и объёмный расход жидкости в трубопроводах, расход газа, вместимость, параметры открытых потоков уровня жидкости
Средства измерений:
Расходомеры;
Дифференциальные манометры (кол-во смеси в дыхательных аппаратах);
Счетчики и др.

давление, вакуум
Измеряемые величины: избыточное давление, абсолютное давление, переменное давление, атмосферное давление
Средства измерений:
Манометры;
Вакуумметры;
Барометры и др.

физико-химические
Измеряемые величины: вязкость, плотность, концентрация компонентов, электро-химические измерения
Средства измерений:
Вискозиметры;
рН-метры;
Кондуктометры (измерение сопротивление жидких сред);
СИ оптических величин и др.

оптико-физические
Измеряемые величины: оптическая сила линзы, светопропускание, показатель преломления
Средства измерений:
Рефрактометры;
Фотометры;
Спектрофотометры;
Фотоколориметры и др.

тепло - физические и температурные
Измеряемые величины: температура, тепло - физические величины
Средства измерений:
Термометры расширения;
Электрические термометры;
Пирометры;
Терморезисторы;
Колориметры и др.

времени и частоты
Измеряемые величины: интервалы времени, частота и период механических и магнитных колебаний
Средства измерений:
Осцилографы;
Хронометры;
Секундомеры и др.

электрические и магнитные
Измеряемые величины: напряжение, сила тока, электрическое сопротивление, напряженность магнитного поля
Средства измерений:
Вольтметры;
Амперметры;
Ваттметры;
Мультитестеры;
Калибраторы напряжений и др.

радиоэлектронные
Измеряемые величины: частота, фаза, сдвиг фазы, энергия электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне
Средства измерений:
Частотомеры;
СИ амплитуды;
Фазомеры и др.

акустические
Измеряемые величины: громкость, коэффициент затухания
Средства измерений:
Электронные шумомеры;
СИ акустической толщинометрии

ионизирующих излучений и ядерных констант
Измеряемые величины: дозы излучений различной природы
Средства измерений:
Дозиметры;
Счетчики частиц и др.

Классификация по конструктивному исполнению
Меры
Преобразователи
Приборы
Измерительные установки
Измерительные системы

Меры – СИ для воспроизведения ФВ заданного размера
Однозначные (гиря, резистор);
Многозначные,
Наборы мер, магазины мер (магазин сопротивлений),
Установочные,
Ввозимые,
Встроенные

Устройство сравнения (компаратор)
Это средство измерений, дающее возможность сравнивать друг с другом меры однородных величин или показания измерительных приборов
Пример, рычажные весы, электронное средство для сравнения напряжений и токов

Измерительный преобразователь
Первичный-промежуточный
Линейный-масштабный
Аналоговый-аналогово-цифровой (АЦП)-цифроаналоговый (ЦАП)
Параметры ИП: число разрядов, время преобразования, время установления выходного напряжения, абсолютная погрешность преобразования и др.
ИП Входит в состав прибора или установки

Измерительные приборы - для получения значений измеряемой величины в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем
Показывающие - для определения значения в текущий момент времени(аналоговые, цифровые)
Регистрирующие – для автоматической записи ИВ за время работы прибора(самопишущие, печатающие)
Сигнализирующие – с сигнализацией, срабатывающей в случае достижения величиной заданного значения
Регулирующие – для автоматического поддержания заданного значения ИВ (стабилизатор);
Измерительные автоматы – выполняют последовательность действий по программе (сканирующий микроскоп)

Обобщенная структурная схема измерительного прибора
Пример, в аналоговых вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется в угол поворота стрелки с помощью первичного электромеханического ИП

Примеры шкал аналоговых приборов
Цифровые шкалы имеют разряды

Измерительные установки
это совокупность функционально объединённых средств измерений (мер, приборов, преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в удобной для непосредственного восприятия наблюдателем форме и расположенная в одном месте
Например, испытательный стенд для измерения удельного сопротивления электрических материалов

Измерительные системы
это совокупность функционально объединённых средств измерений, средств измерительной техники и вспомогательных устройств, соединённых между собой каналами связи для выработки сигналов измерительной информации о физических величинах , свойственных данному объекту в форме удобной для автоматической обработки
Например, системы технологического контроля производства

Виды измерительных систем
Измерительные
Контролирующие
Управляющие
разновидности:
Информационно-измерительные системы
Измерительно-вычислительные комплексы

Виды совместимости в ИС
Информационная
Конструктивная
Энергетическая
Метрологическая
Эксплуатационная

Вспомогательные средства не относятся к СИ, т. к. не имеют нормированных МХ (пример климатическая камера)
но
Вспомогательные СИ применяют для измерения влияющей ФВ

Классификация по метрологическому назначению
Рабочие, для измерений, не связанных с передачей размера единиц
Эталонные (метрологические), для хранения, воспроизведения и передачи единицы ФВ рабочим СИ
Гири эталонные –специальные-калибровочные- общего назначения

Классификация по уровню стандартизации
Стандартизованные, утвержденного типа, изготовленные в соответствии с требованиями стандарта
Нестандартизованные , для решения специальных задач, прошедшие метрологическую аттестацию

Классификация по уровню автоматизации
Неавтоматические
Автоматизированные, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительной операции
Автоматические , производящие в автоматическом режиме измерения и все операции по обработке, регистрации, передаче данных и выработкой управляющих сигналов

Метрологические характеристики средств измерений

Нормативные документы
ГОСТ 8.009-84 ГСИ. НОРМИРУЕМЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
ГОСТ 8.401-80 ГСИ. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Общие требования
ГОСТ 8.508-84 ГСИ. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ГСП Общие методы оценки и контроля

Метрологические характеристики первой группы определяют номинальные характеристики данного средства измерения при нормальных условиях.

Вторая группа метрологических характеристик выглядит в виде пределов, которые устанавливаются и не превышаются в рабочих условиях измерений.

Им родственны метрологические характеристики третьей группы.
Их нормируют вообще только для рабочих условий измерений и записывают, например, в виде функции влияния.