Классификация и показатели измерительных приборов

Измерительные приборы по принципу действия в общем виде можно подразделить на электромеханические и электронные. По структурной схеме приборы подразделяются на аналоговые и циф­ровые.

Аналоговый измерительный прибор (ЛИП) — это средство изме­рений, показания которого являются непрерывной функцией из­менения измеряемой величины. Аналоговые измерительные при­ боры подразделяются на четыре основные группы.

 В первую, самую большую группу входят приборы для измере­ния параметров и характеристик сигналов (например, осциллог­рафы, вольтметры, частотомеры, анализаторы спектра и т.д.).

 Вторую группу образуют приборы для измерения параметров и характеристик активных и пассивных элементов электрических схем. Это измерители сопротивления, емкости, индуктивности, пара­ метров микросхем, транзисторов, а также приборы для снятия частотных и переходных характеристик.

Третью группу составляют измерительные генераторы, являю­щиеся источниками сигналов различных амплитуды, формы и ча­стоты.

К четвертой группе относятся такие элементы измерительных схем, как преобразователи, аттенюаторы, циркуля юры, фазов­ращатели, направленные ответвители и т.д.

Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называется сред­ство измерений, автоматически вырабатывающее дискретные сиг­налы измерительной информации, показания которого представ­ лены в цифровой форме.

По конструктивному исполнению измерительные приборы подразделяются на показывающие и регистрирующие.

Показывающий измерительный прибор — устройство, допуска­ющее только считывание показаний оператором.

Регистрирующий измерительный прибор — прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний.

По принципу действия измерительные приборы подразделя­ются на ряд классов, перечисленных ниже:

Измерительные приборы прямого действия — в них предусмотре­но одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении, т.е. без применения цепей обратной связи, например амперметры, вольтметры;

Измерительные приборы сравнения — предназначены для непо­средственного сравнения измеряемой величины с известной ве­личиной, например электроизмерительный потенциометр;

Интегрирующие измерительные приборы — устройства, в кото­рых измеряемая величина интегрируется по времени или по дру­гой независимой переменной, например электрический счетчик энергии;

Суммирующие измерительные приборы — приборы, показания которых функционально связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к ним по различным каналам, например ваттметр для измерения суммы мощностей нескольких электри­ческих генераторов. Измерительные приборы характеризуются следующими основ­ными показателями.

Диапазон измерений — область значений измеряемой величи­ны, для которой нормированы допустимые погрешности измери­тельного прибора (средства измерений).

Диапазон показаний — размеченная область шкалы, ограничен­ная ее начальным и конечным значениями, т.е. указанными на ней наименьшим jt_min и наибольшим х_тт возможными значениями измеряемой величины (этот диапазон может быть шире диа­пазона измерений).

Предел измерений — наибольшее значение измеряемой величи­ны.

Область рабочих частот (диапазон частот) — полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, полученная при измене­нии частоты сигнала, не превышает допустимого предела.

Цена деления шкалы — разность значений измеряемой величи­ны, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Чувствительность (S) по измеряемому параметру — отноше­ние изменения сигнала на выходе измерительного прибора к выз­вавшему его изменению измеряемой величины. Чувствительность подразделяется на абсолютную, относительную и предельную.

Абсолютную чувствительность можно рассчитать по формуле

где ∆у — изменение сигнала на выходе; ∆х — изменение измеря­емой величины.

Относительная чувствительность определяется следующим об­разом:

где х — измеряемая величина.

Предельная чувствительность (по напряжению, току или мощ­ности) — это минимальная величина исследуемого сигнала (на­пряжения, тока или мощности), подаваемого на вход прибора, которая необходима для получения отсчета с погрешностью, не превосходящей допустимой.

  Разрешающая способность — минимальная разность двух значе­ний измеряемых однородных величин, которая может быть различима с помощью прибора.

Порог реагирования (чувствительности) — изменение измеряемой величины, вызывающее наименьшее изменение показаний, обнаруживаемое наблюдателем при нормальном для данного при­ бора способе отсчета.

Вариация показаний — средняя разность между показаниями прибора, соответствующими данной точке диапазона измерений, при двух направлениях медленного многократного изменения из­ меряемой величины. Показанием называется значение измеряе­мой величины, определяемое по отсчетному устройству прибора и выраженное в принятых единицах этой величины. Вариация ха­рактеризует, насколько устойчиво повторяются показания при­ бора при измерениях одних и тех же значений величин.

Время установления показаний (время успокоения) — промежу­ток времени, прошедший с момента изменения измеряемой ве­личины до момента установления показаний. Для аналоговых при­боров момент установления показаний определяется моментом, когда амплитуда колебаний указателя становится не больше чем погрешность прибора.

Погрешности измерительного прибора (инструментальные погреш­ности) оказывают существенное влияние на точность измерения физической величины.

                                      ГЛАВА 2