Засоби вимірювальної техніки

Вимірювання фізичних величин зазвичай здійснюється шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів. Залежно від виду вимірюваних величин, необхідної точності їх, умов проведення експерименту та виду потрібної інформації використовуються різноманітні засоби вимірювальної техніки, що видають відповідні сигнали вимірювальної інформації. Будь-яка фізична величина, що вимірюється, завдяки засобам вимірювання перетворюється на відповідний сигнал, який спостерігач сприймає безпосередньо на шкалі приладу, або ж після перетворення і опрацювання передається через канали зв’язку на інші засоби вимірювання у вигляді сигналу зовсім іншої фізичної величини. Наприклад, вимірювання температури, тиску, густини супроводжуються перетворенням величини, що вимірюється, на сигнал (електричний, пневматичний, механічний), який за допомогою засобів відтворення видає значення величини, що вимірюється, на шкалі приладу.

Наведемо деякі визначення:

Сигнал – фізичний процес, властивості якого визначаються взаємодією між матеріальним об’єктом та засобом його дослідження.

Параметр сигналу – одна з властивостей сигналу, яка подається фізичною величиною.

Інформативний параметр – параметр сигналу, який функціонально пов’язаний з величиною, що вимірюється, або ж має задане значення.

Вихідний сигнал – сигнал, що вимірюється, який виникає під час взаємодії об’єкта вимірювання і засобу вимірювання.

Сигнал вимірювальної інформації – сигнал, який представляє вимірювальну інформацію на виході засобу вимірювання.

Засіб вимірювальної техніки – технічний засіб, який застосовується під час вимірювань фізичних величин і має нормовані метрологічні характеристики. До засобів вимірювальної техніки відносяться засоби вимірювань та вимірювальні пристрої.

Засіб вимірювань – засіб вимірювальної техніки, який реалізує процедуру вимірювань. До засобів вимірювань відносяться кодувальні, реєструвальні засоби вимірювань, вимірювальні прилади, канали, установки та системи.

Вимірювальний пристрій – засіб вимірювальної техніки, в якому виконується лише одна зі складових частин процедури вимірювань. Наприклад, перетворення, масштабування, порівняння, обчислення сигналу та інші операції із сигналом.

Засоби вимірювальної техніки – досить широке поняття, яке охоплює міри, компаратори, вимірювальні прилади й перетворювачі, вимірювальні установки й системи та допоміжні засоби. Одні з цих засобів досить прості, інші – досить складні як за функціональним призначенням, так і за будовою та методами обробки сигналу вимірювальної інформації.

Мірою називається засіб вимірювання, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Наприклад: ваги – міри маси: 1 кг; 0,5 кг; 0,2 кг; 0,1 кг та ін.

Компаратор – вимірювальний пристрій, що здійснює порівняння однорідних фізичних величин.

Вимірювальний прилад – засіб вимірювання, призначений для формування інформації у доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем формі. За формою видачі інформації прилади поділяються на аналогові, покази яких є неперервною функцією вимірюваної величини, та цифрові, покази яких дискретні, а інформація подається у цифровій формі. Крім того, прилади бувають показові, самописні, сигнальні, регулювальні з лічильниками, з нормувальними перетворювачами та іншими додатковими функціональними засобами.

Вимірювальний перетворювач – засіб вимірювання, призначений для формування сигналу вимірюваної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та збереження, хоч безпосередньо він не сприймається спостерігачем. Вимірювальні перетворювачі досить різноманітні як за принципом дії, так і за характером вихідного сигналу. Вони класифікуються за видом вимірювальної величини (перетворювачі температури, тиску, рівня, густини та ін.), за принципом дії і використання енергїі живлення (пневматичні, електричні, гідравлічні та ін.), за видом і характером вихідного сигналу (неперервні, дискретні). Важливою характеристикою первинного вимірювального перетворювача є функціональна залежність між вимірюваною величиною та вихідним сигналом перетворювача (лінійна залежність).

Вимірювальна установка – сукупність функціонально об’єднаних вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших допоміжних пристроїв, конструктивно об’єднаних та призначених для формування сигналів вимірювальної інформації у формі, доступній для сприймання спостерігачем. Прикладом такої установки може бути установка для визначення якості хліба, виноматеріалів тощо.

Вимірювальна система – сукупність засобів вимірювальної техніки (мір, вимірювальних приладів та перетворювачів), засобів діагностування та допоміжних засобів, об’єднаних між собою каналами зв’язку з метою формування сигналів вимірювальної інформації у формі, доступній для автоматичного опрацювання, збереження, передачі й використання в автоматичних системах управління.

Вимірювальний канал – сукупність засобів вимірювальної техніки, засобів зв’язку та інших технічних засобів, призначених для створення сигналу вимірювальної інформації про одну вимірювану фізичну величину.

До допоміжних засобів вимірювання відносяться засоби, які впливають на метрологічні властивості інших засобів вимірювання при використанні останніх за прямим призначенням чи з метою їх повірок. Покази допоміжних засобів вимірювання використовуються для обчислення поправок до результатів вимірювання приладами прямого призначення. Наприклад, використання термометра для вимірювання температури навколишнього середовища при вимірюванні тиску вагопоршневим манометром або ж використання допоміжних засобів вимірювання для стабілізації величин, що впливають на точність вимірювання основних величин (використання психрометрів для вимірювання та стабілізації вологості при точних інтерференційних вимірюваннях довжин).

Значення вимірюваної величини відраховується на шкалі засобу вимірювальної техніки. Шкали бувають: прямолінійні, дугові, рівномірні, нерівномірні, кругові, профільні, з нулем на початку й посередині шкали та ін.

Шкалою засобу вимірювання називається частина показового пристрою у вигляді впорядкованої сукупності позначок разом із пов’язаною з нею певною послідовністю чисел. Числа, як правило, відповідають значенню вимірюваної величини, вид якої вказується на шкалі (температура, густина, швидкість тощо), а також зазначається клас точності та градуювання.

Поділка шкали – частина шкали між двома сусідніми поділками. В автоматичних потенціометрах і мостах кількість поділок дорівнює 100, 50, 25.

Ціною поділки називається найменше значення вимірюваної величини, яке відповідає 1 поділці. При визначенні вимірюваної величини кількість поділок перемножують на її ціну.