Материал: Метрология и стандартизация в СПЦС. Поздышева О.В., Остапенко А.Г

условиями измерений, и оценивается до проведения измерении; контрольно-поверочные, погрешность которых не должна превышать некоторых заранее заданных значений.

1.7. Основные методы измерений

Конкретные методы измерений определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, быстротой процесса измерения, условиями, при которых проводятся измерения, и рядом других признаков. В принципе каждую физическую величину можно измерить несколькими методами, которые могут отличаться друг от друга особенностями как технического, так и методического характера. В отношении технических особенностей можно сказать, что существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники, число их все увеличивается. С методической стороны все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам [1, 3].

Современные методы измерений принято делить на метод непосредственной оценки и метод сравнения (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Классификация методов измерения

При методе непосредственной оценки численное значение измеряемой величины определяют непосредственно по показанию измерительного прибора (например, измерение напряжения с помощью вольтметра). Быстрота процесса

26

измерения методом непосредственной оценки делает его часто незаменимым для практического использования, хотя точность измерения обычно ограничена.

Метод сравнения — метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Это может быть, например, измерение уровня напряжения постоянного тока путем сравнения с ЭДС нормального (эталонного) элемента. Приборы, реализующие измерение на основе метода сравнения, называют измерительными приборами сравнения. В отличие от приборов непосредственной оценки, более удобных для получения оперативной информации, приборы сравнения обеспечивают большую точность измерений. Метод сравнения применяют как для измерения величин, содержащих запас энергии (напряжение, ток или мощность), так и для измерения параметров элементов электрических цепей: сопротивлений, индуктивностей и емкостей.

Различают следующие разновидности метода сравнения:

•нулевой метод, при котором действие измеряемой величины полностью уравновешивается образцовой;

•дифференциальный метод, когда измеряется разница между измеряемой величиной и близкой ей по значению известной эталонной (например, измерение электрического сопротивления методом неуравновешенного моста), дифференциальный метод сравнения используют тогда, когда практическое значение имеет отклонение измеряемой величины от некоторого номинального значения (уход частоты, отклонение напряжения и т.д.);

•метод замещения, при котором действие измеряемой величины замешается (например, с помощью последовательно проводимых во времени действий) образцовой.

Из всех перечисленных методов нулевой метод обеспечивает наибольшую точность измерений физической величины. Его разновидностями являются:

27

•компенсационный метод, при котором действие измеряемой величины компенсируется (уравновешивается) образцовой;

•мостовой метод, когда достигают нулевого значения тока в измерительной диагонали моста, в которую включается чувствительный индикаторный прибор (обычно нульиндикатор).

1.8. Средства измерений

Средствами измерений (СИ) называют техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменной (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

1.8.1. Классификация средств измерения

Множество измеряемых величин, а также широкий диапазон их возможных значений приводят к многообразию принципов, на которых базируется построение радиоэлектронной измерительной аппаратуры. Например, методы измерений и конструкции приборов, осуществляющих измерения в различных частотных диапазонах, могут принципиально отличаться друг от друга. В диапазоне низких частот геометрические размеры прибора много меньше длины волны колебаний, что позволяет строить измерительную аппаратуру на элементах с сосредоточенными параметрами. На сверхвысоких частотах размеры измерительных элементов средств измерений сравнимы с длиной волны электромагнитных колебаний, а результаты измерения зависят от места подключения прибора, его конструкции и размеров. Классификация по назначению, роли в процессе измерения и

28

выполняемым функциям является основной и представлена на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Классификация средств измерений

Средства измерения используются для сбора измерительной информации, ее измерения, передачи, представления.

Средств измерения делятся на:

1.Эталоны.

2.Меры.

3.Измерительные приборы

4.Измерительные преобразователи.

5.Измерительные установки.

6.Информационно - измерительные системы (ИИС).

7.Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК).

8.Интеллектуальные средства измерения.

29

Мера – средство измерения для воспроизведения, хранения и передачи физической величины определенного размера.

Измерительный прибор – средство измерения,

предназначенное для получения измерительной информации, пригодной для непосредственного восприятия наблюдателем (отсчетное устройство).

Измерительная установка – совокупность функционально объединённых средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте.

Измерительная система - совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединённых между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в системах управления, контроля, диагностирования и т.п.

Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для преобразования сигналов измерительной информации в форму, целесообразную для передачи, обработки или хранения. Измерительная информация на выходе измерительного преобразователя, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем.

По назначению средства измерений делятся на рабочие,

рабочие эталоны и индикаторы.

Рабочие средства измерений разделяются натехнические и лабораторные. Первые предназначены для измерений в производственных условиях. По конструкции технические средства измерений приспособлены для установки на щитах, в шкафах и непосредственно на оборудовании.

Лабораторные средства измерений предназначаются для использования в научно-исследовательской практике, при

30