Типовые структуры средств измерения, информационно-измерительная система.

Технические измерения и приборы

1. Основные понятия об измерениях и измерительных приборах. Виды технических измерений. Измерительные приборы.

2. Типовые структуры средств измерения, информационно-измерительная система.

3. Метрологическое обеспечение технических измерений. Погрешности измерительных приборов.

4. Основные ветви ГСП. Нормирование характеристик средств измерения и автоматизации.

5. Измерение температур. Основные понятия при измерении температур (шкалы, МПТШ).

6. Измерение температуры при помощи: стеклянных жидкостных термометров, манометрических термометров, биметаллических термометров.

7. Измерение температуры при помощи термометров сопротивления. Принцип действия уравновешенного и неуравновешенного моста.

8. Измерение температуры при помощи термоэлектрических преобразователей температуры. Принцип действия пирометрических милливольтметров и потенциометров.

9. Бесконтактные способы измерения температуры. Пирометры излучения. Оптические пирометры.

10. Основные принципы измерения давления (единицы, шкалы).

Ответы

Основные понятия об измерениях и измерительных приборах. Виды технических измерений. Измерительные приборы.

Измерение - это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств
Средства измерений - это технические средства, которые имеют нормированные метрологические характеристики. При этом значение физической величины, отсчитываемое по отсчетному устройству средства измерения, строго соответствует определенному количеству физических единиц, принятых в качестве единиц измерения.
К средствам измерения относятся:
- мера, - измерительные приборы, - измерительные преобразователи, - измерительные системы, - установки, комплексы.
Мера - это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры бывают однозначные и многозначные. К однозначным мерам относятся катушки сопротивления, катушки индуктивности, нормальные элементы и др.; к
многозначным - магазины сопротивлений, конденсаторы переменной емкости, калибраторы напряжения и тока и др.
Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выдачи количественной информации об измеряемой величине в доступной для восприятия форме.
По способу отсчета значений измеряемой величины измерительные приборы делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых измерительных приборах значение измеряемой величины определяется непосредственно по шкале со стрелкой или другими указателями. В цифровых измерительных приборах значение измеряемой величины определяется по цифровому индикатору прибора.
Измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие. Показывающие измерительные приборы предназначены для отсчитывания результата измерений в аналоговой или цифровой форме, регистрирующие - для регистрации результата измерения.

Чувствительность измерительного прибора

свойство измерительного прибора, выражаемое отношениемлинейного (Δ l) или углового (Δ α) перемещения указателя по шкале прибора (сигнала на выходе прибора) квызвавшему его изменению измеряемой величины. Различают абсолютную Ч. и. п. или где Δ x — изменение измеряемой величины х,

выраженное в её единицах, и относительную Ч. и. п. или

Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но неподдающейся непосредственному восприятию.
К измерительным преобразователям относится делители напряжения, усилители, измерительные трансформаторы и др
Виды средств измерений
По метрологическому назначению средства измерений делятся на:
- эталоны,
- образцовые,
- рабочие.
Рабочие средства измерений применяются для измерений, не связанных с передачей размера единиц.
В свою очередь рабочие средства измерений можно разделить на:
- технические
- контрольные
- лабораторные
Технические средства измерений предназначены для работы в производственных условиях. Поэтому они должны быть недорогими и надежными в эксплуатации. В показания таких приборов не вводят поправки на погрешность измерения.
Контрольные средства измерений - служат для контроля исправности промышленных средств измерений на месте их установки.
Лабораторные средства измерений - применяют для точных измерений в лабораторных условиях. Для повышения точности измерений в их показания вводят поправки, учитывающие внешние условия, в которых проводились измерения. Кроме того лабораторные средства измерений служат для поверки контрольных средств измерений.
Образцовые средства измерений предназначены для передачи размера единиц от эталонов к рабочим средствам измерения, то есть служат для их поверки.
Эталон - средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера средствам измерения, нижестоящим по поверочной схеме.

Виды измерений

Прямое измерение – это измерение, при котором значение измеряемой величины определяется непосредственно по результатам измерения (например, измерение линейкой, штангенциркулем).

Косвенное измерение – это измерение, при котором искомое значение величины определяется пересчетом результата прямого измерения, связанное с искомым результатом известной зависимостью.

Контактное измерение – это метод, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (например, измерение индикатором, контроль температуры термометром).

Бесконтактное измерение — это метод, основанный на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения (например, измерение элементов резьбы на микроскопе, измерение температуры пирометром).

Типовые структуры средств измерения, информационно-измерительная система.

Средства измерения - этотехн. средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологич.хар-ки.

СИ – меры, измер.приборы, измер.преобразователи, измер.сист, измерит.устр-ва.

Мерой называют средство измерения, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного размера.

Измерительный преобразователь – это средство измерений, которое служит для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки или хранения, а также передачи в показывающее устройство.

Измерительные приборы – это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем.

Измерительные установки и системы – совокупность СИ и вспомогат-х устойств соед-х между собой каналами связи и предназначенных для выработки сигнала в форме удобной для автоматич.обработки и передачи и для исп-ния в АСУ.

К элементам измерительных устройств относятся опоры, направляющие пружины, магниты, контакты, множительно-передаточные механизмы и т. д.

Основные элементы структурных схем СИ: меры, компараторы, первичные и вторичные преобразователи, устройства обработки информации, устройства представления и регистрации информации, каналы связи, вспомогательные элементы СИ.

Основные составные части измерительных устройств:

- Преобразовательный элемент – это элемент средства измерения, в котором происходит одно из ряда последовательных преобразований величины;

- Измерительная цепь – совокупность преобразовательных элементов, которые обеспечивают осуществление всех преобразований сигнала измерительной информации;

- Чувствительный элемент – первый в измерительной цепи преобразовательный элемент, находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины;

- Измерительный механизм – часть конструкции средства измерения, состоящих из элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение;

- Отсчетное устройство – часть конструкций средства измерений, предназначенное для отсчитывания значений измеряемой величины;

- Регистрирующее устройство – часть регистрирующего измерительного прибора, предназначенного для регистрации показаний.

Соединение элементов в определенную цепь преобразований называют структурной схемой.

В зависимости от соединения элементов, различают два основных вида измерительных устройств:

- Измерительное устройство прямого преобразования.

1- чувствительный элемент;

2- промежуточный элемент;

3- оконечный преобразовательный элемент.

- Измерительное устройство уравновешивающего преобразования.

1 чувствительный элемент;

2 промежуточный элемент;

7 оконечный преобразовательный элемент;

5 элемент сравнения;

6 элемент отрицательной обратной связи

информационно-измерительная система - Совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и другихвспомогательных технических средств для получения измерительной информации, еепреобразования, обработки с целью представления потребителю (в том числе ввода в АСУ) втребуемом виде либо автоматического осуществления логических функций - контроля, диагностики, идентификации «ГСИ.

Основными функциями ИИС являются:

1.получение измерительной информации от объекта исследования;

2.обработка;

3.представление информации оператору или ЭВМ;

4.формирование управляющих воздействий на объект исследования.

Устройство измерения включает в свой состав первичные и вторичные измерительные преобразователи и собственно измерительное устройство. Здесь выполняются операции сравнения с мерой, квантование, кодирование. В устройство измерения могут входить и коммутаторы сигналов. Устройство обработки функционирует по заданному алгоритму, выполняя математические операции, проводя сокращение избыточности. Здесь может выполняться модуляция сигналов. Устройство хранения информации может выполняться на основе ПЗУ и ОЗУ. Устройство представления информации может быть реализовано сочетанием регистров, шифраторов (дешифраторов) и индикаторов. Виды обработки:

Усиление;

Формирование;

Различные преобразования(в том числе и АЦП – дискретизация, квантование, кодирование);

Усреднение в точке измерения;

Сравнение с эталоном.

3. Метрологическое обеспечение технических измерений. Погрешности измерительных приборов.

Метрологическое обеспечение направлено на обеспечение единства и точности измерений для достижения установленных техническими условиями характеристик функционирования технических устройств. Представляет собой комплекс научно-технических и организационно-технических мероприятий, осуществляемых через соответствующую деятельность учреждений и специалистов. Включает: теорию и методы измерений, контроля, обеспечения точности и единства измерений; организационно-технические вопросы обеспечения единства измерений, включая нормативно-технические документы - государственные стандарты, методические указания, технические требования и условия, регламентирующие порядок и правила выполнения работ.

Метрологическое обеспечение измерительных средств на разных этапах их жизненного цикла решает вполне конкретные задачи.

Исследуются параметры и характеристики измерительных систем и приборов для определения требований к объему, качеству и номенклатуре измерений и контроля.

Производится анализ и выбор средств измерений и контроля из числа серийно выпускаемых. Если необходимых средств измерений не существует, то формируют технические требования на создание новых типов.

Проводится поверка применяемых средств измерений.

Выполняется анализ технологических процессов с точки зрения определения номенклатуры и последовательности измерительно-контрольных операций, установления метрологических характери-стик соответствующих средств измерений.

Проводятся работы по обеспечению производства серий-но выпускаемых средств измерений и контроля, с целью своевременного обновления парка этих средств на предприятиях.

Осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации, совершенствуются методики измерения и контроля.