1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ и ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины и определения основных понятий метрологии нормированы ГОСТ 16263-70 и приводятся ниже в соответствии с этим документом.

Измерением назьшается нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Результат измерения есть значение физической величины, найденной путем ее измерения.

Измерения основаны на некоторой совокупности физических явлений, представляющих собой принцип измерений. Они осуществляются при помощи технических средств измерений, используемых при измерениях и имеющих нормированные метрологические параметры.

Средства измерений делятся на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (например, единицы измерения, ее дробного или кратного значения).

Измерительный преобразователь - средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейщего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Кроме термина "первичный измерительный преобразователь" используется близкий к нему термин - "датчик". Электрический датчик - это один или несколько измерительных преобразователей, служащих для преобразования измеряемой неэлектрической величины в электрическую и объединенных в единую конструкцию.

Термин датчик обьино применяют в сочетании с физической величиной, для первичного преобразования которой он предназначен: датчик давления, температуры, мощности и т.д.

Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительная установка - совокупность функционально объединенных средств измерений, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного

восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте. Измерительная установка может содержать в своем составе меры, измерительные приборы, а также различные вспомогательные устройства.

В связи с усложнением технологических процессов в современной промышленности для их эффективного контроля и оптимального управления ими требуется получение информации о большом числе параметров объектов, а также оперативная обработка этой информации. Это привело к появлению и развитию сложных систем, предназначенных для автоматического сбора и переработки информации. Такие системы получили название измерительных систем. Измерительная система - это совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, 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.

Измерительная информация - это количественная оценка состояния материального объекта, получаемая экспериментально, путем сравнения параметров объекта с мерой (овеществленной единицей измерения). Без получения измерительной информации, т.е. количественных сведений о значениях разнообразных физических величин, невозможны ведение технологических процессов, выработка и распределение электроэнергии, добыча и транспортировка твердого, жидкого и газообразного топлива, руды, разведка недр, управление транспортом, исследование космоса и многие другие области активной деятельности человека.

1.2. ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

По виду различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямым называется измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Иными словами, здесь измеряется непосредственно та величина, значение которой необходимо определить (измерение тока амперметром, массы на весах и т.п.).

При косвенном измерении искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (измерение мощности постоянного тока амперметром и вольтметром с использованием зависимости, связывающей мощность постоянного тока с током и напряжением, нахождение плотности тела по его массе и геометрическим размерам и т.п.).

Совокупные измерения производятся одновременно над несколькими одноименными величинами, причем \ ;комые значения величин

находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является нахождение сопротивлений двух резисторов по результатам измерения сопротивлений последовательного и параллельного соединения этих резисторов. Искомые значения сопротивлений находят из системы двух уравнений.

Совместные измерения производятся одновременно над двумя или несколькими неодноименными величинами для нахождения зависимости между 1шми. Например, прямые измерения значений сопротивления терморезистора при двух различных температурах дают затем возможность рассчитать значения двух коэффициентов в уравнении, определяющем зависимость сопротивления этого терморезистора от температуры. В этом примере результатом совместного измерения является определение двух упомянутых коэффициентов.

Совокупность приемов использования принципов и средств измерений называется меюдом измерений.

Методы измерения подразделяют на метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценки характеризуется тем, что отсчет значения измеряемой величины производится непосредственно по отсчет-ному устройству измерительного прибора. Так, измерение сопротивления омметром является примером прямого измерения методом непосредственной оценки.

- Метод сравнения предполагает операцию сравнения измеряемой величины с мерой в каждом из актов измерения. Сравнение можно ;ipo-водить различными способами, поэтому метод распадается на ряд разновидностей, из которых наиболее употребительны следующие.

1. Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия измеряемой величиной и известной величиной (мерой) на прибор сравнения доводят До нуля. В качестве примера нулевого метода можно привести измерение активного сопротивления мостом постоянного тока с полным его уравновешиванием.

2. Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой. Таким образом, в отличие от нулевого метода в зтом случае измеряемая величина уравновешивается не полностью. Точность дифференциального метода повышается при уменьшении разности между измеряемой и известной величинами.

3. Метод замещения, при котором измеряемая величина замещается известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером использования этого метода является определение емкости конденсатора, включенного в колебательный контур. Изменением частоты напряжения, поступающего на колебательный контур, добиваются резонанса, а затем вместо конденсатора с неизвестной емкостью включают переменный