Средства измерения

Стандартизация и сертификация продукции невозможны без использования средств измерения, то есть таких технических средств, которые необходимы при оценке точности результатов измерений.

Средства измерения бывают разных видов, которые выделяются по способам конструктивной реализации и по метрологическому предназначению. Если обратиться к способам конструктивной реализации, то средства измерения можно разделить на меры величины, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.Меры величины, в свою очередь, можно разделить на однозначные меры, многозначные меры и наборы мер. Чтобы измерить что-либо, его надо сравнить с мерой при помощи каких-нибудь технических приспособлений, которые на профессиональном языке называются компараторами. Например, компаратором являются весы или мерные ложки.

Однозначные меры - это стандартные образцы, которых бывает два вида: стандартные образцы состава (материала) и стандартные образцы свойств. Перед своим использованием каждый стандартный образец непременно должен пройти метрологическую аттестацию в органах метрологической службы. В зависимости от того, на каких уровнях и в каких сферах будут использоваться стандартные образцы, они могут быть межгосударственными, государственными, отраслевыми и стандартными образцами организации (предприятия).

Измерительными преобразователями называются средства измерения, которые выражают измеряемую величину через другую величину. Также это могут быть средства измерения, которые преобразуют измеряемую величину в сигнал измерительной информации. Таким образом становится возможным его обрабатывать, преобразовывать и хранить. В зависимости от того, как именно измерительные преобразователи преобразовывают измеряемую величину, их делят на аналоговые преобразователи (АП), цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В зависимости от того, какую позицию занимают измерительные преобразователи в цепи измерения, их делят на первичные измерительные преобразователи, которые отличаются тем, что непосредственно контактируют с объектом измерения, и на промежуточные измерительные преобразователи, они располагаются после первичных преобразователей. Первичный измерительный преобразователь — это, иными словами, датчик. Он технически обособлен, и от него поступают в измерительную цепь сигналы, в которых содержится измерительная информация. Не обязательно датчик находится рядом со следующим промежуточным средством измерения, он может быть от него далеко. Однако обязательными свойствами измерительного преобразователя должны быть нормированные метрологические свойства и вхождение в цепь измерения.

Измерительным прибором называется средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. Прибор устроен таким образом, чтобы суметь преобразовать измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Чтобы измерительная информация была доступна наблюдателю, обычно конструкция прибора включает в себя шкала со стрелкой или цифроуказатель. Их наличие позволяет регистрировать значения измеряемой величины. Методы определения значения измеряемой величины бывают разные, и в соответствии с этим выделяют два вида измерительных приборов: измерительные приборы прямого действия и измерительные приборы сравнения.В первом случае значение измеряемой величины можно получить непосредственно на отсчетном устройстве. Во втором случае значение измеряемой величины можно получить, сравнивая с известной величиной, соответствующей ее мере.

На основании того, что индикация измеряемой величины осуществляется по-разному, можно выделить показывающие измерительные приборы и регистрирующие измерительные приборы. Они отличаются друг от друга тем, что показывающий измерительный прибор позволяет только считывать значения измеряемой величины, а регистрирующий - еще и фиксировать результаты измерения, например, создает диаграмму.

Теперь об отсчетном устройстве. Это конструктивно обособленная часть средства измерений, которая предназначена для отсчета показаний. Отсчетные устройства могут быть шкальные, цифровые и регистрирующие, в зависимости от того, чем оно представлено - шкалой, указателем, дисплеем и чем-то еще. Шкальные отсчетные устройства представлены шкалой и указателем, где шкалой называется система отметок и соответствующих им последовательных числовых значений измеряемой величины. Шкалы отличаются по количеству делений на шкале, длине деления, цене деления, диапазону показаний, диапазону измерений и пределам измерений.

Поясним, что делением шкалы называетсярасстояние от одной отметки шкалы до соседней. Длиной деления - расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы. Цена деления шкалы- это разность между значениями двух соседних значений на данной шкале. Диапазон показаний шкалы - область значений шкалы, нижней границей которой является начальное значение данной шкалы, а верхней - конечное значение данной шкалы. Диапазон измерений- это область значений величин, в пределах которой установлена нормированная предельно допустимая погрешность. Пределами измерений называется минимальное и максимальное значение диапазона измерений. Практически равномерная шкала - шкала, у которой цены делений разнятся не больше, чем на 13 %, и которая обладает фиксированной ценой деления. Существенно неравномерная шкала - шкала, у которой деления сужаются, и для делений которой значение выходного сигнала является половиной суммы пределов диапазона измерений.

Шкалы измерительных приборов могут быть односторонними, двусторонними, симметричными и безнулевыми. Отличаются они следующим: у односторонней шкалы ноль располагается в начале, у двусторонней - не в начале шкалы. В симметричной шкале ноль располагается в центре.

Измерительной установкой называется средство измерения в виде комплекса мер, ИП, измерительных приборов и прочего, выполняющего схожие функции, используемые для измерения фиксированного количества физических величин и собранные в одном месте. Измерительная установка может использоваться для испытаний различных изделий, в таком случае она становится испытательным стендом.

Измерительной системой называют средство измерения, представляющее собой объединение мер, ИП, измерительных приборов и прочего, выполняющего схожие функции, находящегося в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве.

Все вышесказанное относилось к средствам измерения, выделенным по способам конструктивной реализации.

По метрологическому же предназначению средства измерения делят на рабочие средства измерения и эталоны.

Рабочие средства измерения (РСИ) - это те средства измерения, которые используют для осуществления технических измерений в разных условиях. В зависимости от этих условий выделяют лабораторные средства измерения (применяются при проведении научных исследований, требования - высокая степень точности и чувствительности), производственные средства измерения (применяются при осуществлении контроля над протеканием различных технологических процессов и качества продукции, требования - высокая степень устойчивости к вибрациям, ударам, перепадам температуры), полевые средства измерения (применяются в процессе эксплуатации самолетов, автомобилей и др., требования - устойчивость и исправная работа в различных температурных условиях, устойчивость к высокому уровню влажности.).

И, наконец, эталоны. Это средства измерения с высокой степенью точности, применяющиеся в метрологических исследованиях для передачи сведений о размере единицы. Речь идет об информационной цепочке, которая возникает потому, что более точные средства измерения передают сведения о размере единицы дальше, таким образом, в каждом следующем звене точность сведений чуть меньше, чем в предыдущем. Сведения о размере единицы передаются во время проверки средств измерения, чтобы быть уверенным в их пригодности для немедленного использования.