Файл: Лабораторная работа 1 Классификация средств измерений и нормируемые метрологические характеристики.pdf

6
РАЗДЕЛ 1. МЕТРОЛОГИЯ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
Классификация средств измерений
и нормируемые метрологические характеристики
Цели:
 ознакомление с технической документацией на средства измере- ний и определение по ней основных классификационных признаков и нормируемых метрологических характеристик применяемых средств измерений;
 приобретение навыков определения основных классификаци- онных признаков, применяемых средств измерений и их нормируе- мых метрологических характеристик непосредственно по средствам измерений;
 закрепление теоретических знаний по разделу «Классификация средств измерений» изучаемой дисциплины «Метрология, стандартиза- ция и сертификация».
Оборудование и материалы (в лабораторной работе может быть использовано другое оборудование): источник питания ATH-1232; гене- ратор Г3-109; осциллограф DSO-Pro; цифровой вольтметр В7-22А; ана- логовый вольтметр В3-38; частотомер электронно-счетный РЧ3-07; мультиметр АМ 1097; рулетка; микрометр; штангенциркуль; магазин сопротивлений; гигрометр психрометрический ВИТ-2; стандартный об- разец и др.
Программа работы:
1) ознакомиться с теоретическим материалом, приведенным в п. 1.1;
2) определить классификационные признаки, указанные в табл. 1.1 для средств измерений (СИ), приведенных в варианте задания (табл. 1.3 или варианты, выданные преподавателем). Определенные классифика- ционные признаки средств измерений занести в табл. 1.1;
3) определить метрологические характеристики (МХ) СИ:
 ознакомиться с технической документацией на средства из- мерений по выбранному варианту. В технической документации вы- брать нормированные метрологические характеристики (НМХ) СИ и занести в табл. 1.2;
 по лицевой панели СИ определить их МХ и занести в табл. 1.2;
 составить отчет о проделанной работе, который должен включать:
- титульный лист (образец приведен в прил. А);
- цель работы;

7
- используемое оборудование и материалы (привести обо- рудование по варианту задания);
- ход выполнения работы (результаты измерений и вычис- лений, представленные в виде таблиц, расчеты и т. д.);
- выводы.
Таблица 1.1
Классификация и МХ СИ
Классификационные признаки
Указать наименование и тип средства измерений по варианту задания
По видам
(по техническому назначению)
По виду выходной величины
По форме представления инфор- мации (только для измерительных приборов)
По назначению
По метрологическому назначению
Нормированные метрологические характеристики
Метрологические характеристики на лицевой панели средства измерений
Таблица 1.2
Варианты заданий
Номер варианта
Средства измерений
1
Источник питания АТН-1232
Цифровой вольтметр В7-22А
Мультиметр АМ 1097 2
Генератор Г3-109
Микрометр МК-25
Частотомер электронно-счетный РЧ3-07 3
Стандартный образец
Осциллограф DSO-Pro
Рулетка
4
Магазин сопротивлений Р33
Аналоговый вольтметр В3-38
Частотомер электронно-счетный РЧ3-07 5
Генератор Г3-109
Штангенциркуль ШЦ1-125
Осциллограф DSO-Pro

8
Окончание табл. 1.2
Номер варианта
Средства измерений
6
Источник питания ATH-1232
Гигрометр психрометрический ВИТ-2
Вольтметр В7-38М
7
Концевые меры длины КМД
Милливольтметр В3-39
Мультиметр М-68 8
Генератор Agilent
Осциллограф DSO-Pro
Микрометр МК-25 9
Гигрометр психрометрический ВИТ-2
Цифровой вольтметр В7-22А
Штангенциркуль ШЦ1-125 10
Генератор Agilent
Мультиметр М-68
Линейка измерительная до 300 мм
1.1. Классификация средств измерений
и их метрологические характеристики
1.1.1. Классификация средств измерений
В Федеральном законе от 26.06.2008 № 102-ФЗ [1] под средством измерений (далее – СИ) понимается техническое средство, предназначен- ное для измерений.
В РМГ 29-2013 приведено дополненное определение средства изме- рений, указывающее на основное отличие от средств измерительной тех- ники. Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные (установленные) метрологи-
ческие характеристики [2].
В настоящее время используется огромное количество разнообраз- ных средств измерений. Они отличаются по своему принципу работы, ха- рактеристикам и области применения. Однако для этого множества можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем СИ незави- симо от области применения.
Классификация СИ по техническому назначению является основ- ной и представлена на рис. 1.1.
Термины и определения основных классификационных признаков с примерами приведены в РМГ 29 [2]:
1. Мера – средство измерений, которое воспроизводит в процессе использования или постоянно хранит величины одного или более данных родов, с приписанными им значениями.

9
На практике выделяют следующие виды мер:

однозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например, гиря 1 кг, конденсатор постоянной емкости);

многозначная мера – мера, воспроизводящая физическую вели- чину разных размеров (например, штриховая мера длины, конденсатор переменной емкости);

набор мер – комплект мер разного размера одной и той же фи- зической величины, предназначенных для применения на практике, как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины);

магазин мер – набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в раз- личных комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений).
Рис. 1.1. Классификация средств измерений
В качестве частных случаев мер используются стандартные образцы.
В соответствии с Федеральным законом от 26.06.2008 № 102-ФЗ [1]
стандартный образец – образец вещества (материала) с установлен- ными по результатам испытаний значениями одной и более величин, ха- рактеризующих состав или свойство этого вещества (материала).
2. Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия. Измерительный прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индексации в форме, наиболее доступ- ной для восприятия. Во многих случаях устройство для индикации имеет
Средство измерений
Мера
Измерительный прибор однозначная многозначная аналоговый цифровой аналоговый
АЦП
Измерительная установка
Измерительный преобразователь набор мер магазин мер стандартный образец
Измерительная система показывающий регистрирующий
ЦАП
Компаратор чувствительный элемент

10 шкалу со стрелкой или другим устройством, диаграмму с пером или циф- ровое табло, благодаря которым может быть произведен отсчет или ре- гистрация значений физической величины.
В зависимости от вида выходной величины различают аналого- вые и цифровые измерительные приборы.
Аналоговый измерительный прибор – это измерительный прибор, показания (или выходной сигнал) которого являются непрерывной функ- цией измеряемой величины (например, стрелочный вольтметр, стеклян- ный ртутный термометр).
Цифровой измерительный прибор – это измерительный прибор, по- казания которого представлены в цифровой форме. В цифровом приборе происходит преобразование входного аналогового сигнала измеритель- ной информации в цифровой код, и результат измерения отражается на цифровом табло.
По форме представления выходной величины (по способу инди- кации значений измеряемой величины) измерительные приборы разли- чают на показывающие и регистрирующие измерительные приборы.
Показывающий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором сигнал измерительной информации представлен в визуальной форме (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр).
Регистрирующий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний. Регистрация значений измеряемой величины может осуществляться в аналоговой или цифро- вой форме, в виде диаграммы, путем печатания на бумажной или магнит- ной ленте (термограф или, например, измерительный прибор, сопряжен- ный с компьютером, дисплеем и устройством для печатания показаний).
3. Измерительный преобразователь – средство измерений (или его часть), служащее для получения и преобразования информации об изме- ряемой величине в форму, удобную для обработки, хранения, дальней- ших преобразований, индикации или передачи.
Полученные в результате преобразования величина или измеритель- ный сигнал, не доступны для непосредственного восприятия наблюдате- лем, они определяются через коэффициент преобразования.
Измерительный преобразователь или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной си- стемы), или же применяется вместе с каким-либо средством измерений.
По характеру преобразования различают аналоговые, цифро-анало- говые, аналого-цифровые преобразователи. По месту в измерительной цепи различают первичные и промежуточные преобразователи. Выде- ляют также масштабные и передающие преобразователи.

11
Разновидностью измерительного преобразователя также является чувствительный элемент (датчик, первичный измерительный преобразо- ватель). Чувствительный элемент – измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует материальный объект, являю- щийся носителем величины, подлежащей измерению.
4. Измерительная установка – совокупность функционально объ- единенных и расположенных в одном месте мер, измерительных прибо- ров, измерительных преобразователей и других устройств, предназна- ченная для измерений одной или нескольких величин.
Измерительную установку, применяемую для поверки, называют по- верочной установкой. Измерительную установку, входящую в состав эта- лона, называют эталонной установкой. Некоторые большие измерительные установки называют измерительными машинами, предназначенными для точных измерений физических величин, характеризующих изделие.
Примеры: установка для измерений удельного сопротивления электро- технических материалов, установка для испытаний магнитных материалов.
5. Измерительная система – совокупность средств измерений и других средств измерительной техники, размещенных в разных точках объекта измерения, функционально объединенных с целью измерений одной или нескольких величин, свойственных этому объекту, и выра- ботки измерительных сигналов в разных целях.
В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др.
Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изме- нения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой.
Примеры: измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в раз- ных энергоблоках. Она может содержать сотни измерительных каналов; ра- дионавигационная система для определения местоположения различных объектов, состоящая из ряда измерительно-вычислительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительное расстояние друг от друга.
Измерительно-вычислительный комплекс – функционально объ- единенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной си- стемы конкретной измерительной задачи.
6. Компаратор – средство измерений, предназначенное для сличе- ния мер однородных величин, измерительных преобразователей и изме- рительных приборов.
По метрологическому назначению все СИ подразделяются на эта- лоны, рабочие эталоны и рабочие СИ.

12
Эталон (единицы физической величины или шкалы измерений) (эта- лон): средство измерительной техники, предназначенное для воспроизведе- ния, хранения и передачи единицы величины или шкалы измерений.
Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения еди- ницы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.
Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками – неизменностью, воспроиз- водимостью и сличаемостью.
Рабочий эталон– эталон, предназначенный для передачи единицы величины или шкалы измерений средствам измерений.
При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й,
2-й, …, n-й). В этом случае передачу единицы осуществляют через це- почку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от по- следнего рабочего эталона в этой цепочке единицу передают рабочему средству измерений.
Рабочее средство измерений – средство измерений, предназначен- ное для измерений, не связанных с передачей единицы другим средствам измерений.
По значимости измеряемой величины все СИ подразделяются:
 на основные средства измерений – СИ величины, значение кото- рой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;

вспомогательные средства измерений – СИ величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необхо- димо учитывать для получения результатов измерений требуемой точно- сти (термометр для измерения температуры газа в процессе измерений объемного расхода этого газа).
1.1.2. Нормируемые метрологические характеристики
средств измерений в соответствии с ГОСТ 8.009
Под метрологической характеристикой средств измерений (да- лее – МХ СИ) понимается характеристика одного из свойств средства из- мерений, влияющая на результат измерений [2].
Каждое средство измерений имеет свои метрологические характе- ристики. МХ, установленные и прописанные в нормативной документа- ции средства измерений, называются нормируемые метрологические
характеристики (далее – НМХ СИ). МХ в основном приводятся в пас- порте СИ, описании типа СИ и другой документации. Метрологические характеристики СИ, получаемые экспериментальным путем, например при проведении поверочных или калибровочных работ, называются дей-
ствительными метрологическими характеристиками СИ.