Совокупность функционально – объединенных средств измерений (меры, измерительные приборы, измерительные преобразования) и вспомогательных устройств с целью измерения одной или нескольких величин объекта измерения. Большинство установок и систем автоматизированы, АИС (автоматические измерительные системы).
Измерительная установка – совокупность функционально - объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для получения сигналов измерения информации, в форме удобной для восприятия. Приборы располагаются в одном месте (испытательные стенды, поверочные установки).
Измерительные системы – совокупность функционально - объединенных средств измерений, средств вычислительной техники и вспомогательных устройств, соединенных каналами связи. Предназначены для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи, АСУ.
Измерительные системы делятся на:
- измерительные;
- контролирующие;
- управляющие.
По числу каналов: одно- , многоканальные.
Разновидностью измерительных систем являются:
- информационно – измерительные системы;
- измерительно – вычислительные комплексы.
Они служат для представления информации в виде необходимом потребителю. По организации работы они могут быть с заданным алгоритмом, программируемые, адаптивные.
При построении ИИС используется метод агрегатно – модульного строения из унифицированных узлов и блоков. Наиболее современным средством измерения является ИВК (измерительно – вычислительные комплексы) – функциональное объединение средств измерений компьютеров и вспомогательных устройств. Предназначена для выполнения различных измерительных задач.
Основные особенности ИВК:
1)Наличие компьютера – процессора.
2)Программное управление всеми средствами измерения.
3)Наличие нормированных метрологических характеристик.
4)Блочно – модульная структура.
Обычно в состав ИВК входят меры времени, средства ввода, вывода цифровых и аналоговых сигналов с установленными метрологическими характеристиками.
Комплекс может работать в диалоговом режиме, осуществлять автоматическое управление всеми компонентами комплекса, может проводить диагностику своего технического состояния.
В общем случае ИВК позволяют выполнять следующие функции:
1)Осуществление различных видов измерений (прямых, косвенных), планирование экспериментов, обработку измерительной информации.
2)Представление результатов измерений в установленной форме и архивирование данных.
3)Управление всеми средствами измерений и выработка сигналов воздействия на объект измерений.
Измерительные принадлежности – вспомогательные устройства, служащие для обеспечения операций измерения, передачи информации на расстояние, обработки информации. Основная особенность – наличие нормированных метрологических характеристик.
По метрологическому назначению все средства измерения делятся на два вида: рабочие средства измерения и эталоны.
Рабочие средства измерений используются для измерения параметров, их характеристик, объектов измерений (продукции, технологических процессов).
По условию применения делятся на лабораторные, производственные и полевые.
Лабораторные средства измерения обладают большей точностью, стабильностью и используются для точных измерений в научных исследованиях, медицине.
Производственные средства измерения должны обладать устойчивостью к воздействию различных факторов.
Полевые средства измерения используются для измерений в условиях широкого изменения внешних воздействий. Применяются для контроля параметров автомобилей, судов, самолетов.
Эталоны – средства измерений, комплексы средств измерений, относящиеся к высокоточным мерам и предназначенные для хранения и воспроизведения размера единицы величины с целью передачи его другим средствам измерений. Эталоны делятся на первичные, вторичные и рабочие.
Первичные – эталон, воспроизводящий размеры единицы величины с размерной точностью. Может быть национальным или международным. Первичному соподчинены вторичные и рабочие эталоны.
Вторичные делятся по назначению на виды:
1)Эталон – копия – это вторичный эталон, предназначенный для хранения размера единицы.
2)Эталоны сравнения – это вторичные эталоны, служащие для сличения первичных эталонов с другими, в том числе международными.
3)Эталоны – свидетели – вторичные эталоны для проверки сохранности первичных эталонов или для замены их в случае порчи и утраты.
Рабочие эталоны подразделяются на разряды (1 – 4) и служат для передачи размера единицы величины от первичных эталонов к рабочим средствам измерения.
Вторичные эталоны могут выполняться в виде одиночных эталонов групповых, с определением среднего арифметического, наборов и т.д.
В России принята следующая схема передачи точности от эталонов к рабочим средствам измерения.
Системы единиц величин
Виды физических величин и единиц.
Физические величины с точки зрения удобств образования из них систем делятся на:
1)Основные
2)Производные
Основные величины устанавливаются из условия независимости между собой, а также с учетом возможности деления с их помощью связей с другими величинами, производными от них. Связями могут являться известные объективные математические и физические закономерности.
В метрологии основным величинам соответствуют основные единицы измерения, а производственным – производные.
В метрологии используются для установления связей два вида измерений:
1)Не учитывают единицы величин.
2)Принимают вид в зависимости от выбранных величин.
* Первый вид уравнений:
Х = f(x1;x2;…xm)
Величины x1;x2;…xm – основные величины, связанные с производной величиной некоторым уравнением связи.
*Второй вид уравнений связывает с основным уравнением измерений:
x = q[x] x1 = q1[x1] xm = qm[xm]
где q – числовые значения величин;
x1;x2;…xm – единицы величин.
Исходя из этого получено уравнение размерности следующего вида:
dim x = dim(x1W1, x1W2,…, x1Wm) = [x1W1], [x2W2],…, [xmWm]
dimension размер;
x1 – xm – являются основными;
х – производная величина.
Если х1,…,хm являются основными величинами, то показатели степени w1,…,wm будут являться размерностями производной величины х относительно основных, т.е. единицей производной величины х обладают размерностью w1 относительно размера. Уравнение размерности или формула размерности относительно основных величин х1,…,хm .
dim x = [x1W1], [x2W2],…, [xmWm] .
С использованием формулы размерности можно показать связь величин в предыдущем примере: dimF = [mWm], [lW2],…, [TWT].
При образовании размерности следует использовать следующие правила:
1)Размерность основной величины по отношению к самой себе равна единице, а по отношению к любой другой основной единице равна 0. Символы dim и [] – равноценны.
2)Если уравнение связи имеет вид: x = x1·x2 , то уравнение размерности записывается следующим образом dim x = dim x1· dim x2.
3)Если уравнение связи: x = x1/x2 , то уравнение размерности dim x = dim x1/ dim x2.
Если в правой части уравнения размерности используются произвольные величины, то dimP = [P1α1], [P2α2],…, [Pkk]. В этой зависимости P1 и Pk являются производными от основных величин x1…xk ;
α1 и αk функции определяющие связи величин Р с основными величинами.
После выявления связей производных величин с основными величинами уравнение размерности приведется к следующему виду:
dimP = dim(LMT-2)· dim(L+2)-1= L-1MT-2
Таким образом, уравнение размерности позволяет установить связь между производными и основными величинами, при помощи показателей размерности ω. При выполнении практических расчетов: dim(L) =L;
dim(M)=M;
dim(T)=T.
Если среди производных величин в формулах размерности все показатели степени равны 0, то такие величины называются безразмерными и остаются такими же в любой системе.
Часто на практике возникает необходимость увеличения или уменьшения какой - либо величины. Для этого используются дольные и кратные единицы от нее. Кратные единицы составляют целое число, а дольные составляют часть измеряемой величины.
Используют следующие приставки для образования кратных и дольных единиц:
| Единицы | Наименование приставки | Множители | Обозначения | |
| Русский | Международный | |||
| Кратные | экса пета тера гига мега кило гекто дека | 1018 1015 1012 109 106 103 102 101 | Э П Т Г М к г да | E P T G M k h da |
| Дольные | деци санти милли микро нано пико фемто атто | 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 | д с м мк н п ф а | d s m μ n p f a |