Основные понятия об измерениях и средствах измерений (стр. 2 из 2)

Рис. 8.3. Классификация средств измерений

Меры предназначены для воспроизведения и (или)хранения величины одного или нескольких заданных размеров. К мерам, например, относятся гири, концевые меры длины, нормальные элементы. Меры, воспроизводящие измеряемую величину одного размера, называются однозначными. Меры, воспроизводящие измеряемую величину разных размеров, называются многозначными. Примером многозначной меры является миллиметровая линейка, воспроизводящая, наряду с миллиметровыми, также и сантиметровые размеры длины. Применяются также меры в виде наборов и магазинов мер.

Часто к однозначным мерам относят стандартные образцы и стандартные вещества. Указанное на мере значение величины является номинальным значением меры. В специальном свидетельстве, придаваемом мере, указывается действительное значение, определенное при высокоточных измерениях с помощью соответствующего эталона. Разность между номинальным и действительным значениями называется погрешностью меры. Величина, обратная погрешности меры по знаку, представляет поправку к номинальному значению меры.

Измерительные преобразователи предназначены для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал с целью представления измеряемой величины в форме, удобной для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Данные преобразователи входят в состав измерительных приборов, установок, систем или применяются вместе с каким-либо средством измерений. Самым распространенным по количеству видом средств измерений являются первичные измерительные преобразователи, которые служат для непосредственного восприятия измеряемой величины, как правило, неэлектрической, и преобразования ее в другую величину — электрическую.

По характеру преобразования измерительные преобразователи разделяются на аналоговые, аналого-цифровые (АЦП), Цифро-аналоговые (ЦАП). Указанные преобразователи почти всегда являются промежуточными.

Измерительные приборы предназначены для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне. Измерительные приборы представляют собой конструктивно объединенную совокупность первичных и промежуточных преобразователей.

Измерительные приборы прямого действия преобразуют измеряемую величину, как правило, без изменения ее рода и отображают ее на показывающем устройстве, проградуированном в единицах этой величины (амперметры, вольтметры и др.).

Более точными являются приборы сравнения, предназначенные для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Например, измерение массы с помощью эталонных гирь на равноплечных весах или с помощью мостовых цепей. По способу отчета значений измеряемых величин приборы подразделяются на показывающие, в том числе на аналоговые и цифровые, и регистрирующие. Регистрирующие приборы по способу записи делятся на самопишущие и печатающие. В самопишущих приборах запись показаний представляется в графическом виде, в печатающих — в числовой форме.

Измерительные установки и системы представляют собой совокупность функционально объединенных средств измерений, мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств с целью измерений одной или нескольких величин объекта измерений.

В настоящее время большинство измерительных систем являются автоматизированными. Несмотря на различные наименования (АИС — автоматизированная измерительная система, ИИС — информационно-измерительная система, ИВК — измерительно-вычислительный комплекс), все они по существу обеспечивают автоматизацию процессов измерений, обработки и отображения результатов измерений. Измерительные системы и комплексы широко используются для автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности.

Принципы выбора средств измерений

Выбор средств измерений определяет качество измерений. Измерения, выполняемые средствами измерений более низкого класса, чем требуемые, приводят к росту забракованной продукции, неверным выводам по качеству продукции.

При выборе средств измерений необходимо учитывать ряд факторов:

характеристику измеряемой величины и диапазон измерений;

метод измерения, реализуемый в средстве измерений;

диапазон и погрешность средств измерений;

условия проведения измерений;

допускаемую погрешность измерений;

стоимость средств измерений;

простоту их эксплуатации;

ресурс средств измерений;

потери из-за погрешностей измерений.

Отсутствие единого фактора, по которому можно сравнивать средства измерений, затрудняет решение задачи.

Основными характеристиками средств измерений являются погрешности. Они наиболее существенно влияют на качество измерений, поэтому при выборе средств измерений их рассматривают в первую очередь.

Существует три основных подхода выбора средств измерений.

Экономический подход (наиболее оптимальный, так как учитывает практически все показатели). При этом необходимо иметь в виду то, что:

повышение точности измерений позволяет точнее регулировать производственный процесс;

более точные измерения позволяют сократить допуск на изделия;

повышение точности измерений приводит к уменьшению доли необнаруженного брака.

Как правило, с ростом погрешности изменений потери растут, а затраты на измерения снижаются.

Вероятностный подход заключается в выборе точности средств измерений по заданному допуску на контролируемый параметр изделия и заданным значениям брака контроля I и II рода (необнаруженный и ложный брак).

Если контроль осуществляется абсолютно точными средствами измерений, все изделия, находящиеся в поле допуска, были бы признаны годными, а изделия, у которых измеряемый параметр превышает допуск, были бы признаны негодными.

Директивный подход позволяет установить соотношения между допуском на контролируемый параметр и предельно допускаемой погрешностью измерений. Однако такой подход не учитывает важности измеряемого параметра и экономических последствий от недостоверного контроля.