Средства и методы измерений.


Мера есть СИ, предназначенное для хранения и воспроизведения физической величины заданного размера. Например, гири — меры  массы, линейки — меры  длины, резисторы — меры  электрического сопротивления.

Измерительный преобразователь — СИ, предназначенное для выработки измерительной информации в форме, удобной для передачи преобразования, обработки, хранения (но не для непосредственного восприятия). Например, тензодатчики, термопары, частотные преобразователи.

Измерительный прибор — СИ, предназначенное для получения значений, часто непосредственного восприятия значений измерительной величины. Например, весы, рН-метры, штангенинструменты.

Приборы могут быть оснащены шкалами (аналоговые приборы) или цифровыми табло (цифровые). Простейшие СИ линейный и угловых параметров называют инструментами (штангенинструменты, микрометрические).

Измерительная установка — совокупность СИ (мер, приборов, преобразователей) и вспомогательных устройств для получения информации, удобной для восприятия, и смонтированных на измерительном стенде.

Измерительная система — совокупность СИ и измерительных устройств, соединенных между собой каналами связи и размещенных в разных точках пространства с целью исследования и регулирования физических величин. Например, измерительные системы для контроля и регулирования параметров химико-технологических процессов.

В заводской машиностроительной практике часто используют также технические средства контроля (при контроле определяют годность изделия или продукта, при измерениях — числовые значения физического параметра), называемые калибрами.

Калибры — бесшкальные средства, предназначенные для контроля отклонений размеров, формы, взаимного расположения поверхностей изделий. Калибры позволяют рассортировать партию изделий на «годные» и «брак». Например, в машиностроении применяют предельные калибры (ограничивают предельные размеры изделий): калибры-пробки для контроля отверстий и калибры-скобы для контроля валов.

По метрологическому назначению СИ разделяют на рабочие и метрологические.

Рабочие средства измерения предназначены для измерений в науке, технике, производстве.

Метрологические СИ предназначены для хранения, воспроизведения и передачи единицы измерения рабочим СИ. Это различные эталоны, образцовые СИ, стандартные образцы, поверочные установки.

По уровню стандартизации средства измерения разделяют на стандартизованные и нестандартизованные.

Стандартизованные СИ — средства измерения, изготовленные по государственным стандартам, прошедшие государственные испытания и внесенные в Государственный реестр СИ.

Нестандартизованные СИ предназначены для специальных задач и не подвергаются госиспытаниям, но подлежат метрологической аттестации.

Методы измерений определяются средствами и условиями измерений. Они характеризуют правила и совокупность использования измерительных средств.

Метод непосредственной оценки (абсолютный метод) — метод, при котором значение физической величины определяют непосредственно по показателям прибора. Например, взвешивание на циферблатных весах, измерение давления пружинным манометром, измерение размера вала гладким микрометром.

Метод сравнение с мерой (относительный метод) — метод, при котором измеряемую величину находят сравнением с мерой. Отсчетное устройство прибора показывает отклонение измеряемой величины от установочной меры. Например, взвешивание с помощью гирь на равноплечих весах (разновидность метода — метод противопоставлений), измерение размера детали на микрокаторе, который предварительно был настроен на нуль по плоскопараллельным концевым мерам длины. На шкале микрокатора будут фиксироваться положительные или отрицательные отклонения от установочной меры.

Различают и другие разновидности относительного метода: нулевой, замещения, совпадения .

Результат измерения при относительном методе рассчитывают либо как сумму значения установочной меры и показания (т.е. положительного или отрицательного отклонения) прибора, либо как размер меры (т.е. показания прибора равны нулю).

По способу получения информации различают прямые и косвенные методы.

Прямой метод — искомое значение физической величины находят непосредственно по прибору, измеряя данную величину. Например, измерение газового давления манометром, измерения размера детали штангенциркулем.

Косвенный метод — искомое значение физической величины определяют расчетом по результатам измерений других величин. Например, определения электрической мощности по результатам измерения силы тока амперметром и напряжения  вольтметром или определение диаметра химического аппарата (в виде цилиндра) по значению длины окружности (периметра) полученной при измерении рулеткой (метод «опоясывания»).

Погрешность значения физической величины Δу в данных случаях зависит от погрешностей Δх измеряемых величин.

Пусть зависимость между искомой величиной у и измеряемыми величинами хi известна:

                                  y = f (хi) , i =                                                          (1.4)

где у — искомая величина, хi — измеряемые величины.

Тогда погрешность Δу рассчитанного значения величины можно найти по уравнениям:

                                                                                            (1.5)

где Δхi (i =  ) — погрешности измеренных величин, или

                                                                                      (1.5а)

В машиностроении различают контактные (на объект измерения действует измерительная сила) и бесконтактные (оптические способы — микроскопы, проекторы и т.д.), комплексные (оценка годности изделия одновременно по нескольким параметрам — контроль калибрами) и дифференцированные (измерение каждого параметра изделия отдельно) измерения.

Измерения разделяют также на статические методы измерения (значения физической величины не зависят от времени) и динамические (значения физической величины изменяются со временем), однократные и многократные, равноточные (погрешности каждого результата измерения из совокупности одинаковы), неравноточные.


Предыдущие материалы: Следующие материалы: