Виды средств измерений на предприятии

Средствами измерений (СИ) называются технические средства, применяемые для измерения единицы физической величины (ФВ) на практике. Для СИ установлены нормированные погрешности.

Средства измерений классифицируются по следующим критериям:

• вид;
• принцип действия;
• метрологическое назначение.

К основным видам средств измерений относятся следующие:

• эталон;
• мера;
• измерительный преобразователь;
• измерительный прибор;
• измерительная установка;
• измерительная система.

Мера, эталон

Мерой является средство измерений, которое предназначено для воспроизведения заданного размера физической величины. К примеру, гиря является мерой массы, резистор – мерой электрического сопротивления.

Различают одно- и многозначные меры, а кроме того, наборы и магазины мер.

С помощью однозначной меры воспроизводится величина лишь одного размера. Примером такой меры является гиря. Многозначными мерами воспроизводятся несколько размеров ФВ. Примером многозначной меры может служить миллиметровая линейка, с помощью которой можно выразить длину предмета как в миллиметрах, так и в сантиметрах.

Меры с наивысшим порядком точности называются эталонами, подробнее о которых вы можете прочитать в материале «Средства измерения в метрологии».

Измерительный преобразователь

Под измерительным преобразователем подразумевается СИ, которое преобразует сигнал измерительной информации в форму, удобную для его передачи, последующего преобразования, а затем обработки и хранения, но при этом сигнал в таком виде не предназначен для непосредственного восприятия наблюдателем.

Этот сигнал подается в показывающее устройство, с которого и происходит это непосредственное восприятие. По данной причине преобразователь либо входит в конструкцию измерительного прибора, либо совместно с ним применяется.

К примеру, использоваться преобразователь может с целью передачи данных в память компьютера. Преобразуемая величина носит название входной, а итог преобразования называется выходной величиной. Основная метрологическая характеристика преобразователя и определяется соотношением этих величин (входной и выходной), которое носит название «функция преобразования».

Измерительный прибор. Классификация измерительных приборов

Измерительным прибором называется СИ, которое, в отличие от преобразователя, служит для выработки сигнала в форме, которая доступна для непосредственного восприятия наблюдателем.

Существуют различные классификации измерительных приборов, это:

• назначение;
• конструктивное устройство;
• степень автоматизации.

Назначение измерительных приборов

По данному признаку различают измерительные приборы (ИП):

• универсальные, применяемые в контрольно-измерительных лабораториях всех типов производств, а кроме того в цехах мелкосерийных и единичных производств;
• специальные, применяемые для измерения одного или нескольких параметров деталей определенного типа;
• для контроля: приемочного (калибры), активного (при изготовлении деталей) или статистического.

По этому признаку различают приборы:

• механические: штангенциркуль, микрометр, щупы, рычажные скобы и т.д.;
• оптические: микроскоп, проектор, оптиметр и др.;
• пневматические: длинномеры, или ротаметры, и т.д.;
• электрические: индуктивные приборы, кругломеры, профилографы и др.

Степень автоматизации

По данному признаку приборы бывают:

• ручного действия;
• механизированными;
• полуавтоматическими;
• автоматическими.

Измерительная установка

Измерительная установка – это совокупность СИ (меры, измерительные приборы и преобразователи) и вспомогательных устройств, объединенных функционально. Предназначение составляющих измерительной установки – выработка сигналов в удобной для непосредственного восприятия наблюдателем форме. Сама измерительная установка располагается на одном месте (испытательный стенд).

Измерительная система

Измерительная система представляет собой такую же совокупность, но составляющие ее звенья соединены между собой каналами связи, которые размещены в разных точках контролируемого пространства. Цель измерительной системы – измерить одну или несколько ФВ, которые свойственны данному пространству.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Средство измерений (СИ) представляет собой техническое устройство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Средство измерений представляют собой конструктивно законченные изделия, предназначенные для измерений и осуществляющие одну из двух основных функций:

1) воспроизведение физической величины заданного размера;

2) преобразование измерительного сигнала одного вида в другой.

К средствам измерений относятся: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки и измерительные системы.

Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. К мерам относят гири, концевые меры длины, нормальные элементы. Меры, воспроизводящие физическую величину одного размера (например, гиря, плоскопараллельная концевая мера длины), называются однозначными. Меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (например, линейка с миллиметровыми делениями), называются многозначными.

Широкое применение находят наборы и магазины мер. Указанное на мере (или приписанное мере) значение величины является номинальным значением меры. Разность между номинальным и действительным значениями меры называется погрешностью меры, которая является метрологической характеристикой меры.

Особую категорию средств измерений составляют стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Например, образцы свойств: образец твердости, образец цвета и др., и образцы состава: чистые металлы, образцы марки стали, газовые смеси и др.

Стандартный образец– средство измерений в виде вещества (материала), состав и свойства которого установлены при метрологической аттестации. В последние годы стандартные образцы нашли широкое применение в метрологической деятельности и в практике измерений.

Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы по способу получения результата измерений подразделяют на показывающие (аналоговые и цифровые) и регистрирующие (самопишущие и печатающие). Для измерительных приборов обязательно должны быть нормированы:

– цена деления шкалы, пределы шкалы аналоговых приборов;

– выходной код, число его разрядов, номинальная цена единицы наименьшего разряда кода для цифровых приборов. Кроме этих нормируются и другие характеристики, оказывающие влияние на результат измерения

Измерительный преобразователь– средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения. В отличие от измерительного прибора сигнал на выходе измерительного преобразователя не может восприниматься наблюдателем. Измеряемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной, преобразованная – выходной. Соотношение, устанавливающее связь между входной и выходной величинами, называется функцией преобразования измерительного преобразователя и является для него основной метрологической характеристикой. Функция преобразования может быть выражена формулой, графиком, таблицей.

Для категории средств измерений, охватывающей измерительные приборы и измерительные преобразователи, применяют термин "измерительное устройство".

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте.

Измерительная система – совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связей, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

По метрологическому назначению средства измерений подразделяют на два вида:

1) Эталоны– предназначены для воспроизведения, хранения и передачи размеров единиц рабочим средствам измерений. Государственные и рабочие эталоны хранят и применяют Государственные научные метрологические центры. Эталоны (бывшие образцовые средства измерений) предназначены только для передачи размеров единиц, их хранят и применяют органы государственной метрологической службы и метрологические службы юридических лиц. Поэтому увязка рабочих средств измерений с Государственным эталоном является исключительно метрологической задачей и выполняют эту задачу аттестованные в установленном порядке специалисты

2) Рабочее средство измерений – предназначено для получения результатов измерений при решении различных производственных задач.

Эталон – это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений. От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них рабочим средствам измерений.

Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие:

Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первый эталон может быть национальным и международным.

Вторичный эталон – (эталон-копия) могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами.

Рабочие эталоны – воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера рабочим средствам измерений. Рабочие эталоны подразделяются по разрядам (1, 2, 3, иногда – 4). от рабочих эталонов низшего разряда размер передается рабочим средствам измерения (РСИ). РСИ обладает различной точностью измерений: точные РСИ при проверке получают размер от рабочих эталонов 1 – го разряда; менее точные – от эталонов низшего 3 – го или 4 – го разряда (рисунок 5).

Государственный эталон величины

Рабочий эталон 1 – го разряда

Рабочий эталон 2 – го разряда

Рабочий эталон 3 – го разряда

Рисунок 5 – Система передачи размера единицы величины

С помощью РСИ выполняются измерения при контроле качества продукции, осуществляется получение информации, необходимой для управления технологическими процессами, контролируются характеристики инструмента и состояние оборудования

Для обеспечения правильной передачи размера еди­ниц физических величин во всех звеньях метрологической цепи принят определенный порядок, который устанавливается в виде поверочных схем.

Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям. Поверка средства измерений заключается в определении погрешностей средства измерений и в установлении его пригодности к применению. Проведение поверки позволяет установить, находятся ли метрологические характеристики средств измерений в заданных пределах.

Процедура поверки средств измерений регламентируется различными документами (государственными стандартами, инструкциями, методическими указаниями и др.), соблюдение требований которых обязательно

Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений характеристик и (или) пригодности к применению средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору.

Соподчинение Государственного эталона, вторичных, а также системы разрядных эталонов и рабочих средств измерений установлено государственной поверченной схемой.

Поверочная схема – утвержденный в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим средствам измерений.

Поверочные схемы разделяют на государственные и локальные, Государственные поверочные схемы регламентируются государственными стандартами и распространяются на все средства измерений данного вида. Локальные поверочные схемы предназначены для метрологических служб Государственных органов управления и юридических лиц. Все локальные схемы должны соответствовать требованиям соподчиненности, которая определена государственной поверочной схемой.

Поверочные схемы состоят из чертежа и текстовой части. На чертеже указывают: наименование средств измерений, диапазоны значений физических величин, обозначения и значения погрешностей, наименования методов поверки. Текстовая часть состоит из вводной части и пояснений к элементам поверочной схемы.

Результатом поверки является:

– подтверждение пригодности СИ к применению. В этом случае на него и техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и выдается «Свидетельство о поверке». Поверительное клеймо – знак установленной формы, наносимый на СИ, признанные в результате их поверки годными к применению.

– признание СИ непригодным к использованию. В этом случае оттиск поверительного клейма и «Свидетельство и поверке» аннулируются, и выписывается «Свидетельство о непригодности».

Метрологические свойства средств измерений – это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками

По метрологическим характеристикам средств измерений решается ряд задач, важных для обеспечения единства измерений:

-определение погрешности результата измерений (одной из составляющих погрешности измерений является погрешность средств измерений),

-выбор средств измерений по точности по известным условиям их применения и требуемой точности измерений (эта задача является обратной по отношению к задаче определения погрешности измерений);

-сравнение средств измерений различных типов с учетом условий их применения;

-замена одного средства измерений на другое – аналогичное;

оценка погрешности сложных измерительных систем и др.

Все метрологические свойства средств измерений можно разделить на две группы:

– Свойства, определяющие область применения средств измерений;

– Свойства, определяющие качество измерения.

Метрологические характеристики, определяющие свойства первой группы:

1 диапазон измерений – область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. (Значения величин ограничивающих. диапазон называется нижним и верхним пределом измерений).

2 порог чувствительности – наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала. Например: если порог чувствительности весов 10г., то заметное перемещение стрелки произойдет при изменении массы на 10г.

Метрологические характеристики, определяющие свойства второй группы: точность, достоверность, правильность.

Метрологические характеристики, устанавливаемые Нормативными Документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками.

Номенклатура нормируемых метрологических характеристик средств измерений определяется назначением, условиями эксплуатации и другими факторами. У средств измерений используемых для высокоточных измерений, нормируется до десятка и более метрологических характеристик.

В повседневной производственной практике широко пользуются обобщенной характеристикой:

Класс точности средств измерений – обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа.

Классы точности конкретного типа средств измерений устанавливают в НД (Обозначение классов точности наносится на шкалы, щитки или корпуса приборов. Обозначаются условными знаками, буквами или цифрами).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10094 – | 7530 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Виды средств измерений

Эталоны, их классификация и виды

Перспективы развития эталонов

1. Виды средств измерений

Для практического измерения единицы величины применяются технические средства, которые имеют нормированные погрешности и называются средствами измерений.

К средствам измерений относятся: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и системы, измерительные принадлежности.

Мерой называют средство измерения, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного размера. К данному виду средств измерений относятся гири, концевые меры длины и т.п. На практике используют однозначные и многозначные меры, а также наборы и магазины мер. Однозначные меры воспроизводят величины только одного размера (гиря). Многозначные меры воспроизводят несколько размеров физической величины. Например, миллиметровая линейка дает возможность выразить длину предмета в сантиметрах и в миллиметрах.

Наборы и магазины представляют собой объединение (сочетание) однозначных или многозначных мер для получения возможности воспроизведения некоторых промежуточных или суммарных значений величины.

Набор мер представляет собой комплект однородных мер разного размера, что дает возможность применять их в нужных сочетаниях. Например, набор лабораторных гирь.

Магазин мер — сочетания мер, объединенных конструктивно в одно механическое целое, в котором предусмотрена возможность посредством ручных или автоматизированных переключателей, связанных с отсчетным устройством, соединять составляющие магазин меры в нужном сочетании. По такому принципу устроены магазины электрических сопротивлений.

К однозначным мерам относят стандартные образцы и стандартные вещества.

Стандартный образец — это должным образом оформленная проба вещества (материала), которая подвергается метрологической аттестации с целью установления количественного значения определенной характеристики. Эта характеристика (или свойство) является величиной с известным значением при установленных условиях внешней среды. К подобным образцам относятся, например, наборы минералов с конкретными значениями твердости (шкала Мооса) для определения этого параметра у различных минералов.

Стандартным образцом является образец чистого цинка, который служит для воспроизведения температуры 419,527 °С по международной температурной шкале МТШ-90.

При пользовании мерами следует учитывать номинальное и действительное значения мер, а также погрешность меры и ее разряд. Номинальным называют значение меры, указанное на ней.

Действительное значение меры должно быть указано в специальном свидетельстве как результат высокоточного измерения с использованием официального эталона.

Разность между номинальным и действительным значениями называется погрешностью меры. Величина, противоположная по знаку погрешности, представляет собой поправку к указанному на мере номинальному значению. Поскольку при аттестации (поверке) также могут быть погрешности, меры подразделяют на разряды (1-го, 2-го и т.д. разрядов) и называют разрядными эталонами (образцовые измерительные средства), которые используют для поверки измерительных средств. Величина погрешности меры служит основой для разделения мер на классы, что обычно применимо к мерам, употребляемым для технических измерений.

Измерительный преобразователь — это средство измерений, которое служит для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки или хранения, а также передачи в показывающее устройство. Измерительные преобразователи либо входят в конструктивную схему измерительного прибора, либо применяются совместно с ним, но сигнал преобразователя не поддается непосредственному восприятию наблюдателем. Например, преобразователь может быть необходим для передачи информации в память компьютера, для усиления напряжения и т.д. Преобразуемую величину называют входной, а результат преобразования — выходной величиной. Основной метрологической характеристикой измерительного преобразователя считается соотношение между входной и выходной величинами, называемое функцией преобразования.

Преобразователи подразделяются на первичные (непосредственно воспринимающие измеряемую величину), передающие, на выходе которых величина приобретает форму, удобную для регистрации или передачи на расстояние; промежуточные, работающие в сочетании с первичными и не влияющие на изменение рода физической величины.

Измерительные приборы — это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем. Различаются измерительные приборы прямого действия и приборы сравнения.

Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины. Изменения рода физической величины при этом не происходит. К приборам прямого действия относят, например, амперметры, вольтметры, термометры и т.п.

Приборы сравнения предназначаются для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы широко используются в научных целях, а также и на практике для измерения таких величин, как яркость источников излучения, давление сжатого воздуха и др.

Измерительные установки и системы — это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин объекта измерений. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса измерения, обработку и отображение результатов измерений для восприятия их пользователем. Такие установки (системы) используют и для контроля (например, производственных процессов), что особенно актуально для метода статистического контроля, а также принципа TQM в управлении качеством.

Измерительные принадлежности — это вспомогательные средства измерений величин. Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности. Например, термометр может быть вспомогательным средством, если показания прибора достоверны при строго регламентированный температуре; психрометр — если строго оговаривается влажность окружающей среды.

Следует учитывать, что измерительные принадлежности вносят определенные погрешности в результат измерений, связанные с погрешностью самого вспомогательного средства.

По метрологическому назначению средства измерений делят на два вида — рабочие средства измерений и эталоны.

Рабочие средства измерений применяют для определения параметров (характеристик) технических устройств, технологических процессов, окружающей среды и др. Рабочие средства могут быть лабораторными (для научных исследований), производственными (для обеспечения и контроля заданных характеристик технологических процессов), полевыми (для самолетов, автомобилей, судов и т.п.). Каждый из этих видов рабочих средств отличается особыми показателями. Так, лабораторные средства измерений — самые точные и чувстви­тельные, а их показания характеризуются высокой стабильностью. Про­изводственные обладают устойчивостью к воздействиям различных факторов производственного процесса: температуры, влажности, вибрации и т.п., что может сказаться на достоверности и точности показаний приборов. Полевые работают в условиях, постоянно изменяющихся в широких пре­делах внешних воздействий.

Особым средством измерений является эталон.