Средства измерений Лекция 2 – 1 час

Виды средств измерений

Эталоны, их классификация и виды

Перспективы развития эталонов

Виды средств измерений

Для практического измерения единицы величины применяют 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. Литр, метр, емкость и др.

Измерительный преобразователь – это средство измерения, 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.

Тензорезистор преобразует деформации в измерение сопротивления

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 той величины.

Термометр - прибор для измерения температуры.

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

Компаратор (англ. Compare – сравнивать)

Измерительные установки и системы – это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин объекта измерений.

Глубина воды + скорость течения. Используют один прибор, т.е. установку – удобнее.

Высота снегового покрова на кровли: измеряется глубина снега и скорость ветра (который сдувает снег).

Измерительные принадлежности – это вспомогательные средства измерений величин. Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности.

При измерении деформаций от температурного и силового воздействия: Термометр – это измерительная принадлежность (вводит поправки).

Для измерения комнатной температуры термометр – прибор.

При измерении деформаций деревянных конструкций психрометр – это измерительная принадлежность (вводит поправки).

Эталоны, их классификация и виды

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. Эталона может не быть, если характеристику можно получить путем опыта.

Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным. Национальный эталон утверждается в качестве исходного средства измерения для страны национальным органом по метрологии. Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). У нас 2 прототипа международному эталону кг, и только один из них утвержден – национальный эталон (другой – запасной).

Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны. Размер воспроизводимой единицы величины вторичным эталоном сличается с государственным эталоном. Вторичные эталоны (их иногда называют «эталоны-копии») могут утверждаться либо Федеральным агентством по техническому регулированию, либо государственными метрологическими научными центрами, что связано с особенностями их использования.

Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений.

Также могут быть эталоны III разряда.

Перспективы развития эталонов

За последние годы получены высокие результаты точности и надежности эталонов, создаваемых на основе использования квантовых эффектов, что позволяет предположить возможность создания новых эталонов в недалеком будущем.

С использованием квантовых эффектов был создан современный эталон ампера и Ома. Квантовые эталоны характеризуются высокой степенью стабильности значений погрешности воспроизводимых единиц величин.

Квантовые эффекты – эффекты ядерной физики. Эталоны, которые базируются на квантовых эффектах, - эталоны современного уровня.

Существует 7 основных единиц измерения, а эталоны существуют для всех величин.

С помощью новых методов и средств измерений уточняются фундаментальные физические константы, поэтому точность квантовых эталонов будет возрастать.

Ученые полагают, что квантовые эталоны можно будет считать «вечными мерами», так как способность воспроизведения единиц физических величин у таких эталонов не подвержена влиянию внешних условий, географического места нахождения и времени.

Если будет создан эталон массы на основе возможностей ядерной физики, то многие существующие эталоны перейдут в разряд «вечных», поскольку размерности их величин связаны так или иначе с массой. В таких условиях изменится и система поверки (высокий уровень – государство) и калибровки (низкий уровень – с теодолитом – мы это делали), которая привязана к государственным эталонам, т.е. произойдет ее децентрализация, что обеспечит значительный экономический эффект.