Вимірювальні пристрої за функціональним призначенням поділяють на міри, компаратори, вимірювальні перетворювачі і обчислювальні компоненти.
Міра фізичної величини - вимірювальний пристрій, що реалізує відтворення та (або) зберігання фізичної величини одного або декількох заданих значень.
Розрізняють однозначні і багатозначні міри, набори і магазини мір.
Однозначною називається міра, яка відтворює фізичну величину одного значення (наприклад, нормальний елемент, зразкова котушка опору). Багатозначна міра забезпечує відтворення фізичної величини декількох значень (наприклад, штрихова міра довжини, конденсатор змінної ємності).
У ряді випадків для розширення можливостей відтворення фізичної величини різних значень використовують набори однозначних мір, різні комбінації яких дозволяють одержати потрібне значення фізичної величини. Прикладом набору мір є набори плоско паралельних кінцевих мір довжини. Якщо набір мір конструктивно об’єднаний в єдиний блок, то він називається магазином мір (наприклад, магазин електричних опорів, магазин індуктивностей, магазин ємностей).
Окремим видом мір є стандартні зразки.
Стандартний зразок - міра у вигляді речовини або матеріалу зі встановленими в результаті метрологічної атестації значеннями однієї або декількох фізичних величин, що характеризують властивості або склад цієї речовини чи матеріалу.
Розрізняють стандартні зразки властивостей і стандартні зразки складу.
Компаратор - вимірювальний пристрій, що реалізує операцію порівняння однорідних фізичних величин.
Компаратори можуть виконуватися у вигляді технічних засобів або спеціально створених середовищ. Вони широко використовуються не тільки у вимірювальних приладах, але й для звіряння еталонів і мір однорідних фізичних величин або ж показів вимірювальних приладів, наприклад: компаратор електрорушійної сили; частотний компаратор; температурне поле, що створюється термостатом для звіряння показів термометрів; рідина з відомою густиною, яка використовується для звіряння ареометрів і т.д. Компаратори, строго кажучи, не є класичними ЗВТ, тому вони не мають загальноприйнятих метрологічних характеристик. Їх основною характеристикою є чутливість або поріг чутливості. Одночасно вони істотно впливають на точність виконуваних за їх участю вимірювань, оскільки результати порівняння часто становлять основу для прийняття рішення про метрологічну справність ЗВТ при повірках. Компаратори конструктивно можуть виконуватися у вигляді автономних приладів. У цьому випадку їм надають букво-цифрове позначення, наприклад, компаратор частоти типу Ч7-12.
Вимірювальний перетворювач- вимірювальний пристрій, що реалізує операцію вимірювального перетворення.
Поняття вимірювального перетворення використовується в усіх без винятку галузях вимірювальної техніки, ставши одним з основних початкових положень. Вимірювальні перетворення складають етапи вимірювального процесу ‑ від сприйняття фізичної величини до формування і подання її числового значення в тій чи іншій формі. З цієї точки зору можна виділити такі основні операції одержання і передавання вимірювальної інформації:
а) первинне сприйняття і виділення вимірюваної фізичної величини з одночасним формуванням сигналу вимірювальної інформації;
б) функціональне перетворення сигналу вимірювальної інформації;
в) подання вимірювальної інформації у тій чи іншій формі сповіщення (число, кодовий сигнал, діаграма і т.д.).
Послідовне перетворення вимірювальних сигналів є практично єдиним методом, на основі якого може бути побудований будь-який вимірювальний канал (приладу, установки або системи). Тому вимірювальний канал можна подати як ланцюг вимірювальних перетворювачів. Такий підхід в основному і використовується як при аналізі, так і при синтезі вимірювальних каналів ЗВТ.
Вимірювальні перетворювачі знаходять самостійне застосування, а також як основні компоненти входять до складу інших ЗВТ. Вони поділяються на різновиди за двома ознаками: за місцем у вимірювальному ланцюзі та за видом здійснюваного перетворення. За першою ознакою розрізняють первинні й вторинні (проміжні) вимірювальні перетворювачі.
Первинний вимірювальний перетворювач (сенсор)- вимірювальний перетворювач, який першим взаємодіє з об’єктом вимірювання.
Первинні вимірювальні перетворювачі, конструктивно відособлені від ЗВТ і установлені на об’єктах вимірювання, що розміщуються на відстані від пристрою обробки, відображення і реєстрування вимірювальної інформації, називають датчиками (наприклад, датчик температури, датчик вібрації, датчик іонізуючого випромінювання тощо).
Вимірювальні перетворювачі, що здійснюють проміжні перетворення вимірювальної інформації, тобто розташовані у вимірювальному каналі після первинного перетворювача, називають вторинними вимірювальними перетворювачами.
Вимірювальні перетворювачі, які виконують лінійне змінювання (зменшення або збільшення) значення фізичної величини у визначену кількість разів, називають масштабними вимірювальними перетворювачами. До них належать подільники напруги, додаткові резистори та шунти, підсилювачі та атенюатори, вимірювальні трансформатори струму і напруги.
За видом перетворення сигналів вимірювальної інформації вимірювальні перетворювачі розділяють на аналогові, аналого-цифрові і цифроаналогові перетворювачі (АЦП і ЦАП відповідно).
Аналогові вимірювальні перетворювачі перетворюють аналоговий сигнал в інший аналоговий сигнал, однорідний або різнорідний з початковим (вхідним) сигналом (наприклад, амплітудний детектор перетворює амплітуду змінної напруги в пропорційну постійну напругу, термоелектричний перетворювач - температуру в електричну напругу). АЦП здійснює перетворення аналогового сигналу в цифровий код, наприклад двійковий. ЦАП служить для зворотної операції перетворення - цифрового коду в безперервну напругу або струм.
Якщо вимірювальний перетворювач виконується у вигляді автономного блока (модуля), то йому присвоюється відповідно букво-цифрове позначення, наприклад, підсилювач У3-28, АЦП Ф-7070 і т.д.
Обчислювальний компонент ЗВТ (числовий вимірювальний перетворювач)- вимірювальний пристрій, що є сукупністю засобу (засобів) обчислювальної техніки та програмного забезпечення і виконує обчислювальні операції процедури вимірювань.
Обчислювальний компонент можна розглядати як різновид вимірювальних перетворювачів за видом здійснюваного перетворення, що є доцільним при оцінці похибок вимірювальних каналів.
Інколи не обов’язково знати числове значення вимірюваної величини, яке характеризує ту чи іншу властивість об’єкта або явища, а досить виявити якимось чином цю властивість. Для даної мети використовують індикатори.
Індикатор- технічний пристрій або речовина, який за наявності певної властивості об’єкта чи явища створює відповідний сигнал інформації.
Індикатори не належать до ЗВТ, але окремі види ЗВТ можуть використовуватися як індикатори. Наприклад, магнітний компас - індикатор напруженості магнітного поля, освітлювальна електрична лампа - індикатор електричної напруги, лакмусовий папір - індикатор активності іонів водню в розчинах. Таким чином, за допомогою індикаторів установлюється тільки наявність вимірюваної фізичної величини, тобто тієї чи іншої властивості об’єкта або явища. У цьому відношенні індикатори відіграють ту саму роль, що й органи чуттів людини, але значно розширюють їх можливості. Оскільки індикатори мусять лише реагувати на виявлення певних властивостей навколишнього світу, то найважливішою їхньою технічною характеристикою є поріг реагування (або поріг чутливості). Чим він менший, тим слабкіше проявлення контрольованої властивості реєструється індикатором. Деякі сучасні індикатори володіють дуже малими порогами чутливості, які знаходяться на рівні фонових полів і власних шумів апаратури.
Для технічної реалізації процесу вимірювання звичайно потрібні не тільки ЗВТ, а й інші технічні засоби, їх іноді називають допоміжними. Серед них виділяють вимірювальне приладдя, яке безпосередньої участі в одержанні числового значення результату вимірювання не бере, але опосередковано впливає на похибки вимірювання. До приладдя, наприклад, належать пристрої для контролю і підтримки певних умов вимірювання (температури, тиску, газового складу), противібраційні фундаменти, пристрої екранування від електромагнітних полів тощо.
1.4.3. Різновиди засобів вимірювальної техніки за метрологічним призначенням
За метрологічним призначенням ЗВТ розділяють на робочі ЗВТ, зразкові ЗВТ та еталони.
Робочий засіб вимірювальної техніки- засіб вимірювальної техніки, що застосовується для вимірювань, не зв’язаних з передаванням розміру одиниці вимірювань іншим засобам вимірювальної техніки.
Залежно від області застосування (класу вирішуваних задач вимірювання) робочі ЗВТ можуть бути лабораторними, виробничими і польовими. Лабораторні ЗВТ використовуються при наукових дослідженнях, розробці технічних засобів, медичних вимірюваннях тощо. Звичайно вони мають найбільш високі метрологічні характеристики серед робочих ЗВТ. Виробничі ЗВТ застосовуються для вимірювання і контролю параметрів технологічних процесів та технічного стану виробничого обладнання, для контролю показників якості готової продукції тощо. Польові ЗВТ використовуються для експлуатаційних вимірювань і контролю параметрів таких технічних об’єктів, як літаки, автомобілі, кораблі та ін. До польових, звичайно, належать і вмонтовані робочі ЗВТ, які зазнають зовнішніх впливів, що змінюються в широких межах. До виробничих і польових ЗВТ ставляться в порівнянні з лабораторними ЗВТ більш високі вимоги щодо їх експлуатаційних характеристик (стійкість до ударно-вібраційних навантажень, впливів температури, вологості, радіаційного випромінювання, електромагнітних полів тощо).