Виды средств измерений. Средство измерения (СИ) – специальное техническое средство, предназначенное для измерения, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины

 

Средство измерения (СИ) – специальное техническое средство, предназначенное для измерения, воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины, имеющее нормированные метрологические характеристики.

По принципу действия и конструкции СИ подразделяют на меры, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.

Мера – СИ (тело или устройство), воспроизводящее и (или) хранящее величину заданного размера (размеров) с необходимой точностью.

Однозначные меры воспроизводят и (или) хранят величину одного размера. Например, концевые меры длины, гири, нерегулируемые калибры. Многозначные меры воспроизводят и (или) хранят ряд однородных величин разных размеров. Например, штриховой метр, измерительная линейка, рулетка, набор концевых мер длины, набор разновесов (магазины мер). Особенностью мер является то, что они не имеют специального отсчетного устройства. К мерам также относятся стандартные образцы и образцовые вещества. Следует различать смысл термина «мера» в зависимости от контекста, т.к. этот термин имеет двойной смысл: мера как количественная оценка точности, т.е. погрешность и мера, как средство измерения.

Измерительный прибор (ИП) – СИ, служащее для определения измеряемой величины в некотором диапазоне размеров. Например, микрометр 0 – 25 мм. Простые по конструкции измерительные приборы в практике называют измерительными инструментами. Измерительный прибор, как правило, имеет устройство для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Особенностью ИП является наличие отсчетного устройства.

По способу отсчета ИП подразделяют на показывающие, т.е. допускающие только отсчет показаний и регистрирующие, т.е. позволяющие одновременно вести отсчет и регистрацию показаний. Это приборы самопишущие графики, печатающие цифровые данные. Например, показывающими приборами являются цеховой профилометр для измерения параметра шероховатости Ra, оптический длинномер ИЗВ-2, а одновременно показывающим и регистрирующими являются профилограф-профилометр (выполняет профилограмму шероховатости), кругломер (выполняет круглограмму).

По форме представления показаний приборы подразделяют на цифровые и аналоговые.

Цифровой измерительный прибор – показания которого представлены в цифровой форме (цифровая индикация). Его преимущество в однозначности отсчета, т.е. отсутствует погрешность отсчитывания.

Аналоговый измерительный прибор – показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. Например, любой шкальный прибор.

а – прямолинейная б – дуговая в – круговая равномерная г – профильная д – барабанная е – круговая неравномерная

Рис. 4 Типичные шкалы измерительных приборов

 

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных СИ (мер, измерительных и других устройств), расположенных в одном месте. Например, профилограф-прфилометр.

Измерительная система – совокупность объединенных функционально СИ (мер, измерительных и других устройств), расположенных в разных местах (точках) исследуемого пространства (объекта), соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления. Такие системы обычно применяют в информационно-измерительных комплексах для автоматического контроля и управления технологическим процессом, производством. Приборы, установки и системы могут иметь световую или звуковую сигнализацию.

По метрологическому назначению (соподчиненности) средства измерений подразделяют на эталоны и рабочие СИ.

Эталон – средство или комплекс СИ наивысшей точности при существующем уровне развития СИ. Эталоны воспроизводят и (или) хранят и передают размеры единиц величин.

Эталоны используют только для метрологических измерений. По соподчиненности (по уровню) подразделяются на первичные, вторичные и рабочие (точность их может быть одинаковой или разной).

Первичные эталоны обеспечивают воспроизведение единицы величины с наивысшей точностью и в соответствии с определением понятия данной величины. К ним относят международные и государственные эталоны. Госэталоны являются национальным достоянием страны. Их периодически сличают с международными или национальными эталонами технически наиболее развитых стран. Госэталоны хранят в главных центрах метрологической службы Ростехрегулирования (в метрологических НИИ). Хранятся они в особых помещениях и в особых условиях. С ними работают только особо ответственные ученые – хранители эталонов. Первичные эталоны подразделяют на исходные и специальные. Например, первичным исходным эталоном длины на территории РФ является госэталон метра (пределы измерений 0 – 1 м). Госэталон метра представляет собой комплекс аппаратуры, который одновременно является первичным эталоном единицы времени (1 сек), частоты (1 герц) и длины (1 м). Единый эталон сек-герц-метр введен в 1992 году. Специальные эталоны единицы длины – госэталоны для измерения параметров шероховатости, отклонений от прямолинейности и от плоскостности, от круглости, для измерения параметров эвольвентных поверхностей и др.

Вторичные эталоны получают размер единицы величины путем сличения их с первичными эталонами той же единицы. Они служат для сохранения госэталонов и выполнения текущих метрологических работ. Сличают их по специальному графику. Вторичные эталоны подразделяют на эталоны-свидетели, эталоны сравнения и эталоны-копии.

Эталоны-свидетели являются дублерами первичных эталонов и предназначены для проверки сохранности и неизменяемости первичных эталонов и для замены их в случае порчи или утраты.

Эталоны сравнения служат для сличения других эталонов, которые нельзя непосредственно сличать с госэталоном.

Эталоны-копии служат для непосредственной передачи размера единицы величины рабочим эталонам. В качестве эталонов-копий единицы длины используют и прежние прототипы международных мер длины, хранящихся в Париже (они не являются физической копией госэталона).

Рабочие эталоны служат для передачи размера единицы величины другим СИ высшей и высокой точности (например, в виде концевых мер). До 1994 года были еще образцовые СИ. Сейчас они переведены в категорию рабочих эталонов, которые по соподчиненности подразделяют на разряды в зависимости от точности поверки (калибровки). Рабочие эталоны наивысшей точности хранятся в центральных и региональных лабораториях Ростехрегулирования. Менее точные рабочие эталоны (низких разрядов) имеются в метрологических лабораториях предприятий.

Исходный эталон – эталон, обладающий наиболее высокими метрологическими свойствами из имеющихся в данной метрологической организации, лаборатории, на предприятии.

Рабочие СИ не используют для передачи размера единицы величины. Они служат только для измерений в лабораториях предприятий, в ОТК и непосредственно на производстве. Некоторые рабочие СИ подразделяют по классам точности.

Поверочная схема – документ, утвержденный в установленном порядке, регламентирующий средства, методы и точность передачи размеров единиц величин от эталонов к рабочим средствам. Государственные поверочные схемы устанавливаются государственными стандартами ГСИ. Локальные поверочные схемы утверждаются соподчиненными метрологическими службами. Поверочные схемы являются основой обеспечения единства измерений и единообразия СИ (рис.5).

 

 

Рис.5 Схема передачи размера единицы величины (схема эталонирования)