Виды рабочих средств измерений

1. Меры – средства измерений, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, гиря – мера массы, высокоточный резистор – мера электрического сопротивления.

Меры бывают однозначные (нормальный гальванический элемент, генератор стабильной частоты) и многозначные (магазин сопротивлений, измерительный генератор), аналоговые и кодоуправляемые или цифровые (цифро-аналоговые преобразователи – ЦАП).

2. Измерительные приборы (ИП) – средства измерений, предназначенные для представления сигналов измерительной информации, в форме доступной для непосредственного восприятия оператором. Все ИП снабжаются отсчетными устройствами (шкалами с указателями, регистраторами, цифровыми отсчетными устройствами).

Следует различать следующие группы рабочих ИП:

а) по принципу обработки сигнала:

- аналоговые – АИП,

- цифровые – ЦИП;

б) по способу представления информации:

- показывающие,

- регистрирующие (самопишущие),

- печатающие,

- сигнализирущие, например, со звуковым или световым представлением результатов измерения или контроля;

в) по принципу работы (построения схемы):

- прямого действия,

- сравнения.

Измерительные приборы – самый распространенный вид измерительных средств.

3. Измерительные преобразователи (ИПр) – средства измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для ее передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию оператором.

Структура любого ИП состоит из ряда соединенных между собой определенным образом измерительных преобразователей, как элементов схемы.

Следует отличать ИПр от силовых преобразователей. Основным параметром любого силового преобразователя является его к. п. д., а ИПр – точность преобразования, то есть постоянство коэффициента преобразования. Здесь четко просматривается принципиальная разница между техникой вообще и измерительной техникой в частности.

Например, измеряется температура с помощью термоэлектрического эффекта. В простейшем случае структурная схема термометра может быть построена следующим образом (рис. 1.4).

Х_нэв – измеряемая неэлектрическая величина (температура); 1 – датчик с преобразователем–термопарой; Х – ЭДС термопары; 2 – усилитель постоянного тока; Y – выходное напряжение усилителя;3 – отсчетное устройство; a(N) – угол отклонения указателя (показание прибора).

Информация о температуре содержится в величине термо–ЭДС, так как Е_T = f(t⁰)-C, поэтому важным параметром усилителя является стабильность его коэффициента усиления (К=Y/X).

Очевидно, что шкала индикатора справедлива только при строго расчетном, так называемом номинальном коэффициенте усиления усилителя k_H, так как ее можно градуировать в градусах, только для k_H = const.

Таким образом, следует различать силовой усилитель и измерительный усилитель. У последнего в обязательном порядке нормируются коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности с указанием допускаемых пределов их отклонения от номинальных значений.

Принципиально отличаются также по своим основным параметрам силовые и измерительные трансформаторы. Например, измерительный трансформатор тока, предназначенный для преобразования больших токов в относительно малые токи. Вторичная обмотка измерительного трансформатора тока нагружается на амперметр, то есть работает практически в режиме короткого замыкания (к. з.). Это обстоятельство накладывает особенности на его конструкцию и параметры. У измерительного трансформатора тока нормируется коэффициент его трансформации, так как в режиме к. з. коэффициент трансформации зависит не только от отношения числа витков, но и от тока первичной обмотки, которая включается в разрыв линии с измеряемым током. При этом показания амперметра умножаются на коэффициент трансформации, величина которого зависит от тока в первичной обмотке. Измерительные трансформаторы имеют класс точности, указывающий допускаемые пределы изменения номинального коэффициента трансформации (множителя показаний амперметра) от измеряемого тока в линии.

4. Измерительные установки (ИУ) – совокупность функционально объединенных ИС (мер, ИП, Ипр) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия оператором. Например, установка для измерения удельного сопротивления электротехнических материалов, установка для измерения параметров ферромагнитных материалов или диэлектриков.

Следует заметить, что ИУ могут быть стандартными и нестандартизированные. Последние в обязательном порядке подлежат метрологической аттестации.

К ИУ также следует отнести комплект измерительных средств собранных на рабочих местах регулировщиков, техников – ремонтников, инженеров – разработчиков и работников ОТК, соединенных между собой в единую схему для выполнения определенных работ.

5. Измерительные машины. Измерительные установки крупных размеров, предназначенные для точных измерений физических величин, характеризующих изделие. Например, силоизмерительная испытательная машина, машина для измерения больших геометрических размеров с высокой точностью при изготовлении гидро- и турбогенераторов для электростанций.

Такие измерительные машины обычно не транспортабельны, монтируются и эксплуатируются на одном месте (цех, участок).

6. Информационно-измерительные системы (ИИС) – совокупность ИС (мер, ИП, Ипр) и вспомогательных устройств (коммутаторов, устройств отображения информации и др.), соединенных между собой каналами связей, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах и представления измерительной информации в форме удобной для контроля и принятия решений. Обычно это системы конкретного назначения:

- измерительные системы (ИС);

- системы автоматического контроля (САК);

- системы технической диагностики (СТД);

- системы опознания образов (СОО);

- системы для научных исследований (АСНИ).

Иногда информационно – измерительные системы называют измерительными системами. Следует заметить, что сокращенное название не отражает того обстоятельства, что в цепях и каналах ИИС происходит обмен не только измерительной информацией, но и сигналами управления.

7. Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) – автоматизированные средства измерений и обработки информации, предназначенные для контроля и испытаний сложных объектов, представляющие собой совокупность программно-управляемых технических средств (измерительных, вычислительных, программных, вспомогательных), имеющих блочно-модульную структуру, определенную организацию и связи, обеспечивающие получение, преобразование, накопление, обработку и выдачу измерительной, командной и другой информации в соответствующей форме, в том числе для воздействия на объект исследования.

Разновидности ИВК это АВК и УВК (автоматизированные и управляющие вычислительные комплексы) предназначенные для построения ИИС, АСУ, АСНИ. При этом могут применяться технические средства, не входящие в серийный ИВК. Например, в АСУП – это первичные измерительные каналы с датчиками, а в АСНИ – научные приборы (спектометры, анализаторы и др.), устройства воздействия на объект испытаний или исследований.

Следует отметить, что ИВК – не система, а универсальное СИ с общим программным обеспечением. Гибкость структуры и функций ИВК обеспечивается соответствующими программами. Это позволяет применять ИВК в гибких автоматизированных производствах (ГАП).

Все технические средства, входящие в ИВК, должны обладать следующими видами совместимостей: энергетической, информационной, конструктивной, метрологической, программной, эксплуатационной, эстетической.

Перечисленные виды совместимостей обеспечивались в 70-х –80-х годах комплектованием ИВК техническими средствами, входящими в агрегатные комплексы:

- агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники (АСЭТ);

- агрегатный комплекс средств вычислительной техники (АСВТ).

 

 

1.5. НОРМИРОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ