Элементы процесса измерений: объект, принцип, метод, методика, средства измерения. Классификация измерений по видам измерений. Классификация средств измерений.

Измерение – это весьма сложный процесс, система, включающая взаимодействие целого ряда структурных элементов: измерительные задачи, объекты измерений, принцип измерений, метод измерений, средства измерений, условия измерений, субъект измерений, результат измерений, погрешность измерений, а также некоторые характеристики качества измерения.

Объект измерений – это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми величинами.

Метод измерений (ГОСТ Р ИСО 5725) – это совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов с известной точностью. Метод – правила применения (или совокупность приемов) определенных принципов и средств измерения.

Принцип измерения – это физические и иные явления и зависимости, используя которые получают информацию о значениях величины. Принцип отражает энергетические взаимодействия, которым предоставляют пробу, объект, чтобы получить измерительную информацию. Правила применения метода излагаются в методике.

Методика (метод) измерения – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности. Т.о. конечная цель – получение результата с заданными показателями точности. Результат измерения – это значение измеряемой величины, которую получаем в рамках данного метода измерений. В методике измерений приводят также данные в условиях измерений.

Средство измерений – это техническое средство, предназначенное для измерений.

Классификация СИ.

1)По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, бывают:

*метрологические СИ – СИ, предназначенные для воспроизведения единицы и хранения или передачи ее размера рабочим СИ. Пример, эталоны.

*рабочие СИ – СИ, применяемые для измерений, не связанных с передачи размера единиц. Сюда относят:

- СИ различных свойств состава веществ и материалов, так называемые лабораторные СИ

- СИ параметров технологических процессов (производственные СИ)

- СИ характеристик технических устройств (полевые СИ)

2)По уровню стандартизации существуют:

*стандартизованные СИ

*не стандартизованные (уникальные) СИ

Стандартизованные СИ – это СИ, изготовленные в соответствии с требованиями стандарта.

Не стандартизованные (уникальные) СИ – это СИ, применяемые для решения специальной измерительной задачи, стандартизация требованиям которым нет необходимости.

3)По отношению к измеряемой физической величины существуют:

*основные СИ – это СИ той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствие с измерительной задачей.

*вспомогательные СИ – это СИ той физической величины, влияние которой на основное СИ (или объекта измерений) необходимо учесть для получения результатов измерений требованиям точности.

4)По роли в процессе измерения и выполняемым функциям СИ:

- по роли: элементарные (меры, устройства сравнения (компораторы), измерительные преобразователи)

- по функциям: комплексные (измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы и комплексы)

1) Элементарные СИ – они реализуют только отдельные операции, но не могут осуществить всей операции измерений.

Меры – это СИ, предназначенные для воспроизведения и хранения физической величины одного (однозначные меры) или нескольких (многозначные меры) размеров. Пример: стандартные образцы состава и свойств различных веществ и материалов.

Измерительные преобразователи – это СИ, предназначенные для выборки измерительного сигнала в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранении, но не поддающихся непосредственно восприятию наблюдателя.

Устройства сравнения (компараторы) – это СИ, позволяющие сравнивать друг с другом меры однородных величин или показателей измерительных приборов. Элементарные СИ позволяют осуществить операции:

1*Мера – служит воспроизведению физической величины заданного размера

2*Измерительные преобразования – преобразование одной физической величины в другую физическую величину.

Компаратор – в нем происходит сравнение преобразованной и воспроизводимой меры физических величин.

Измерительные преобразования – это операции, при которых устанавливается зависимость между размерами преобразуемой (т.е. входной) и преобразованной (выходной).

2) Комплексные СИ – это СИ, которые предназначены для выполнения всей процедуры измерения. К ним относятся:

Измерительный прибор – это СИ, предназначенные для получения значения измеряемой величины в установленном диапазоне величины и выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателя. В приборе должно содержаться:

- совокупность преобразовательных элементов

- регистрирующее (отчетное) устройство – это элемент СИ, преобразующий измерительный сигнал в форму, доступную восприятию органами чувств человека. Это может быть: шкала, указатели, цифровое табло, фотографии, диаграммы и т.д.

 

Измерительная установка – совокупность расположенных в одном месте функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в удобной для непосредственного восприятия наблюдателем форме. Измерительная установка, предназначенная для испытания продукта, называется испытательным стендом.

Измерительные системы и комплексы – это совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, соединенных каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использовании автоматических системах управления. Разновидностью их является: измерительно-вычислительные комплексы – это совокупность функционально-объединенных СИ, компьютеров, вспомогательных устройств, предназначенные для выполнения конкретной измерительной задачи.

Классификация измерений по видам измерений.

1)по характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют следующие виды измерения:

*статические – измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени

*динамические – измерения, при которых измеряемая величина изменяется, и не постоянная во времени. Например, измерения в процессе мониторинга.

2)по способу получения результатов измерений:

*прямые

*косвенные

*совокупные (применяются реже)

*совместные (применяются реже)

3)по условиям, определяющим точность результатов измерения, выделяют:

*измерения максимальной возможной точности (при достигнутом уровне техники). К таким измерениям относят: эталоны измерения и измерение физических констант.

*контрольно-поверочные (метрологические) измерения – измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения. Это измерения, которые проводятся в лабораториях ГОС надзора, некоторыми заводскими лабораториями, метрологическими службами предприятий

*технические измерения – измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств и методик измерений. Это измерения, которые проводятся в условиях производства, различными службами контроля.

4)по способу выражения результата измерений выделяют:

*абсолютные – те измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант. Например, сила тока, измерение с помощью амперметра.

*относительные – это измерение отношений величины к одноименной, однородной величине, играющей роль единицы или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Пример, способ определения плотности ареометрическим методом.

5)в зависимости от числа проводимых измерений. Это:

*многократные (статистические)

*однократные (единичные или простые)

6)по связи с объектом бывают:

*бесконтактные измерения

*контактные измерения

 

5.Измерительные преобразователи (классификация, структурная схема). Измерительные приборы (их классификация, структурная схема).

Измерительные преобразователи – предназначены для выработки измерительного сигнала в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но поддающимся непосредственному восприятию наблюдателем.

Классификация измерительных преобразователей:

1)По месту, занимаемому в измерительной цепи, выделяют:

*первичные преобразователи – это такие измерительные преобразователи, на которые непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Основная часть его – ЧЭ (самая важная часть ПП). Пример, электрод. Датчик – устройство, в котором размещаются ЧЭ и преобразователь сигнала для первичной автоматической переработки информации, полученной от ЧЭ в электрический и прочие сигналы.

*промежуточные преобразователи – располагают в измерительной цепи после первичного. Они не влияют на изменение роли физической величины

*передающие преобразователи

2)По характеру преобразования входной физической величины:

*линейные – линейная связь между входной и выходной величинами, для которых уравнение преобразования можно представить в виде Y=kx

*нелинейные – характер связи между Х и Y имеет нелинейный вид

3)По виду Х и Y величин:

*аналоговые – преобразуют аналоговую ФВ в другую

*аналогово-цифровые – преобразуют аналоговую ФВ в цифровой код

*цифро-аналоговые

 

  Измерительный прибор – это СИ, предназначенное для получения значения измеряемой величины в установленном диапазоне величины и выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателя. В приборе должно содержаться:

*совокупность преобразовательных элементов

*регистрирующее (отчетное) устройство – это элемент СИ, преобразующий измерительный сигнал в форму, доступную восприятию органами чувств человека. Это может быть: шкала, указатели, цифровое табло, фотографии, диаграмма и т.д.

Измерительная установка – совокупность расположенных в одном месте функционально-объединенных СИ и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в удобной для непосредственного восприятия наблюдателем форме. Измерительная установка, предназначенная для испытания продукта, называется испытательным стендом.

Измерительные системы и комплексы – это совокупность функционально-объединенных СИ и вспомогательных устройств, соединенных каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использовании в автоматических системах управления. Разновидностью их является измерительно-вычислительные комплексы – это совокупность функционально-объединенных СИ, компьютеров, вспомогательных устройств, предназначенные для выполнения конкретной измерительной задачи.