Средство измерения (СИ) – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и/или хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Под метрологическими характ-тиками понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью.
По роли в процессе измерения и выполнении функций СИ подразделяются на элементарные и комплексные. В свою очередь, комплексные подразделяются на измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.
Измерительный прибор (ИП) – СИ, предназначенное для переработки сигнала измерительной информации в другие, доступные для непосредственного восприятия наблюдателем формы. Различают приборы прямого действия (амперметры, вольтметры, манометры) и приборы сравнения (компараторы).
По способу отсчета измеряемой величины СИ делятся на показывающие (аналоговые, цифровые), регистрирующие (самопишущие, печатающие). Аналоговый ИП - измерительный прибор, показания которого или выходной сигнал являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины.
Структурная схема амперметра
a=kIн
ЭМИП – элементарный механический измерительный преобразователь, отклоняющий стрелку на a. ОУ – отчетное устройство – это элемент средства измерения, преобразующий измеряемую величину в форму доступную для восприятия органами чувств человека. ОУ представляет собой шкалу и указатель. Шкала хар-ся диапазоном показаний и диапазоном измерений.
Цифровой ИП - измерительный прибор, показания которого представлены в цифровой форме.
Структурная схема:
ПП – первичный преобразователь, МП – масштабный преобразователь, ПК – преобразователь кода, Un - нормированное напряжение.
ПП преобразует величину Х в элементарный сигнал, в качестве которого используется напряжение. Это напряжение МП необходимо для измерения пределов измерения. Может иметь разное число диапазонов Х1i…Хni. Среди этих диапазонов находят главный (основной) диапазон. Основным считается диапазон, на котором измеряемая величина претерпевает меньшее число преобразований на пути к АЦП. Метрологические свойства АЦП зависят от номинальной ступени квантования: q=[Un(Nmax)-Un(Nmin)]/[(Nmax-Nmin)-1], где Nmax, Nmin – максимальное и минимальное значения выходного кода АЦП, Un(Nmax), Un(Nmin) – значения входных напряжений АЦП, соответствующих Nmax, Nmin. N=int(Un/q) – полученный код поступает на ПК. ПК необходим для преобразования входного цифрового кода АЦП в код «понимаемый» цифровым отчетным устройством (ОУ). ОУ оформляется в виде цифрового табло, дисплеев. Они преобразуют код СИ в код, понимаемый оператором.
Измерительная установка (ИУ) – совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте (поверочные установки, установки для испытания электротехнических, магнитных и других материалов). ИУ позволяет предусмотреть определенный метод измерения и заранее оценить погрешность измерения.
Измерительная система (ИС) – это совокупность функционально объединенных СИ, приборов, вычислительной техники и вспомогательных устройств, соед. м/у собой каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерит-й информации о физ. величине свойственных данному объекту в форме удобной для автоматической обработке, передачи и (или) хранения и использование в автоматических системах управления.
В отличие от ИУ, предусматривающих изменения режима и условий функционирования, ИС не воздействует на режимы работы, а предназначена только для сбора и/или хранения информации. Частными случаями ИС являются информационно-вычислительный комплекс (ИВК), информационно-измерительные системы (ИИС).
ИИС предназначены для представления измерительной информации в виде, необходимом для потребителей. По организации формировании системы ИИС различают с заранее заданным алгоритмом работы, правила функционирования которых не меняются, программированные, алгоритм работы которых меняется по заданной программе, составленной в соответствии с условиями функционирования, адаптированные, алгоритм работы которых изменяется, приспосабливаясь к изменениям измеряемой величины, усл-м работы объекта.
ИВК - функционально объединенная совокупность средств измерений, компьютера и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения конкретной измерительной задачи. Осн-ые признаки ИВК: наличие процессора или комп-ра; программное упр-ие средствами измерений, наличие нормированных метрологических харак-тик; блочно-модульная структура, состоящая из технической (аппаратной) и программной (алгоритмической) подсистем.
В зависимости от назначения ИС подразделяются: контрольные, управляющие.
В зависимости от числа элементов: многоканальные, сканирующие, мультиплицированные, многоточечные.
Многоканальные системы обладают высоким быстродействием, надежностью, возможность индивидуального подбора к измерительным величинам. Недостаток – повышенная сложность и высокая стоимость.
Д1(Дn) – датчики, СУ – сравнивающие устройства, N – анализатор меры, БВР – блок выдачи результатов
Сканирующая система – эта система последовательно во времени измеряет множество величин с помощью одного канала измерения и содержит один набор компонентов и так называемое сканирующее устройство (Ск). Ск перемещает Д в пространстве, причем подразделяется на активное и пассивное сканирование. Пассивное – перемещение Д в пространстве по заранее запланированной программе. Активное – Д перемещается в зависимости от полученных результатов (в места наиболее экстремальных значений). Достоинство сканирующей системы – относительно низкая стоимость, недостаток – относительно малое быстродействие из-за последовательности выполнения измерения.
Мультиплицированная система позволяет в течение одного цикла изм-й известной величины (развертки) выполнять сравнение со всеми измеренными величинами, т.е измерять множество величин без применения коммутаторов.
Многоточечные системы - эти системы применяются для сложных объектов с big числом измеряемых величин. Быстродействие таких систем зависит от измерительного коммутатора (ИК). Измер. величины передаются на ИК, и далее на элементы измерительного канала. В качестве ИК используются электронные коммутаторы.
