3. Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють процедуру вимірювання

Засобами вимірювання, в яких процедура вимірювання здійснюється повністю, є: вимірювальні прилади; інформаційно-вимірювальні системи (ІВС);вимірювально-обчислювальні комплекси (ВОК); вимірювальні установки.

Вимірювальним приладом називають засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Вимірювальні прилади поділяються на аналогові і цифрові. Вимірювальний прилад, покази якого є неперервною функцією вимірюваної величини, називається аналоговим. Цифрові прилади дають покази у цифровій формі.

Аналогові прилади у свою чергу поділяються на: еле­ктромеханічні; електромеханічні з перетво­рювачами; електронні.

В електромеханічних приладах вимірювана величина перетворюється у механічне переміщення стрілки. Для розширення функціональних можливостей електроме­ханічні прилади комплектуються вимірювальними пере­творювачами фізичних величин і тому дістали назву елек­тромеханічні прилади з перетворювачами.

Аналогові вимірювальні прилади, в яких для підви­щення точності, чутливості, розширення діапазону тощо застосовують електронні пристрої, називаються електронними.

Для дослідження складних об'єктів необхідно одночас­но вимірювати багато фізичних величин, виконувати складну обробку інформації і тому використовують інфор­маційні вимірювальні системи.

Інформаційна вимірювальна система — це об'єднання функціонально зв'язаних вимірювальних, обчислю­вальних та інших технічних засобів для отримання вимірювальної інформації, її перетворення та обробки.

Останнім часом, у зв'язку з бурхливим розвитком обчис­лювальної та мікропроцесорної техніки, знайшли широ­ке застосування вимірювально-обчислювальні комплекси до складу яких входять комп'ютери. Вони є автома­тизованими засобами вимірювання та обробки вимірю­вальної інформації.

Для виконання масових технологічних вимірювань за­стосовуються вимірювальні установки. Вимірювальною установкою називають сукупність функціональ­но та конструктивно об'єднаних засобів вимірювання та допоміжних засобів, призначених для раціональної ор­ганізації вимірювань.

4. Основні метрологічні характеристики і класи точності засобів вимірювання

Засобами вимірювання вважаються ті технічні засоби, для яких нормовано метрологічні характеристики. Мет­рологічними характеристиками засобів вимірювання називаються характеристики, необхідні для визначення результату вимірювання та його точності. Метрологічні характеристики поділяються на кілька груп.

• Характеристики, призначені для визначення ре­зультатів вимірювання.

Функція перетворення (статична характеристика) вимірювального перетворюва­ча або вимірювального приладу з неіменованою шкалою — це функціональна залежність між інформативни­ми параметрами вихідного сигналу У і вхідного сигна­лу X:

Ціна поділки шкали аналогового вимірювального при­ладу (або міри) — різниця тих значень величини, які відповідають двом сусіднім позначкам шкали.

Ціною поділки називається кількість одиниць вимірюваної величини, яка відповідає переміщенню вказівника приладу на одну поділку або на 1 мм шкали приладу:

Чутливість вимірювального приладу (S) — називається кількість поділок шкали(або кутове відхилення вказівника), яка відповідає одиниці вимірюваної величини:

Діапазон вимірювань — межі значень вимірюваної величини, для якої нормовані допустимі похибки.

• Характеристики похибки засобу вимірювання.

Най­важливішою характеристикою засобу вимірювання є похибка, яку вносить засіб вимірювання в результат вимірювання, тобто похибка засобу вимірювання. Про похибку засобів вимірювання, її види та способи нормування йтиметься далі детальніше.

• Характеристики чутливості засобів вимірювання до величин, які впливають на результат вимірювання, та умов, в яких виконуються вимірювання (функції впливу). Для кожного засобу вимірювання визначаються нормальні умови вимірювання, тобто умови, за яких величини, що впливають на результат вимірювання, не виходять за межі так званої нормальної області значень. Наприклад, нормальний діапазон значень температури становить (20±5)°С, атмосферного тис­ку — це 760 мм рт. ст., напруга мережі живлення має (220±5) В.

Робочим або розширеним діапазоном називається діа­пазон значень впливових величин, для яких нормується додаткова похибка.

• Характеристики взаємодії засобів вимірювання з об'єктом дослідження та навантаженням. Такими харак­теристиками є вхідний zbx та вихідний Zвих повні опори засобу вимірювання. Чим більший вхідний повний опір засобу вимірювання, тим менший вплив цього засобу на протікання процесів в об'єкті вимірювання. Вихідний повний опір особливо важливо врахувати в тому разі, коли засоби вимірювання з'єднані каскадно. Тоді зі зменшенням вихідного повного опору даного засобу вимірювання зменшуватиметься вплив цього засобу на наступні.

• Динамічні характеристики засобів вимірювання нор­муються для динамічного режиму роботи, тобто для робо­ти зі змінною вимірюваною величиною і визначають інерційність засобів вимірювання.

Динамічні характеристики поділяються на повні та ча­сткові. Динамічна характеристика, за допомогою якої можна повністю визначити зміни вихідного сигналу за відомим вхідним сигналом, називається повною.

До повних динамічних характеристик належать такі ха­рактеристики засобу вимірювання:

- перехідна та імпульсна характеристики;

- амплітудно-частотна та фазочастотна характерис­тики;

- передаточна функція.

Частковими динамічними характеристиками є параме­три повних динамічних характеристик. Прикладами част­кових характеристик є тривалість реакції засобу вимірю­вання, коефіцієнт заспокоєння, власна резонансна частота та інші.

• Неінформативні параметри сигналів. Ця група мет­рологічних характеристик встановлює допустимі діапазо­ни значень параметрів сигналів, які безпосередньо не пов'язані з вимірюваною величиною, але можуть вплива­ти на точність вимірювань.

Точність вимірювання є однією з найважливіших мет­рологічних характеристик засобу вимірювання.

Клас точності — це узагальнена характеристика точ­ності засобів вимірювання, яка визначає межі допустимих-основної і додаткової похибки.