instrumento de medida (SI) llamada herramienta técnica diseñada para mediciones, que tiene características metrológicas normalizadas, que reproduce y almacena una unidad cantidad física, cuyo tamaño se supone que no cambia (dentro del error establecido) durante un intervalo de tiempo conocido.

Los instrumentos de medida se clasifican según los siguientes criterios:

por diseño;

propósito metrológico;

nivel de estandarización.

Según el diseño, los SI se dividen en: medidas, instrumentos de medida, transductores de medida, instalaciones de medida, sistemas de medida.

Medida- este es un instrumento de medida diseñado para reproducir una cantidad física de un tamaño dado. Por ejemplo: un peso es una medida de masa, una resistencia es una medida resistencia eléctrica.

transductor de medida- esta es una herramienta de medición diseñada para generar información de medición en una forma conveniente para la transmisión, transformación posterior, procesamiento o almacenamiento, pero inaccesible a la percepción directa del observador (termopar, convertidor de frecuencia).

Los transductores de medición pueden ser primarios, a los que se conecta el valor medido, e intermedios, que se encuentran en el circuito de medición detrás de los primarios. Ejemplos de transductores de medición primarios son termopares, sensores.

Dispositivo de medición- un instrumento de medida diseñado para obtener los valores de la magnitud física medida en el rango establecido (pHmetros, balanzas, fotoelectrocolorímetros, etc.).

Por debajo configuración de medición comprender la totalidad de los instrumentos de medida (medidas, instrumentos de medición, convertidores) y dispositivos auxiliares para generar señales de información en una forma conveniente para la percepción y ubicados en un solo lugar (banco de prueba).

Sistema de medición- este es un conjunto de instrumentos de medición y dispositivos auxiliares interconectados por canales de comunicación, ubicados en diferentes puntos del espacio controlado para medir una o más cantidades físicas inherentes a este espacio (control, sistemas de control con una computadora).

Según el propósito metrológico, los SI se dividen en de trabajo y metrológicos. trabajadores Los instrumentos de medición están destinados directamente a mediciones en varios campos actividades, a saber, en la ciencia, la tecnología, la producción, la medicina, es decir, donde es necesario obtener el valor de una determinada cantidad física. metrológico el instrumento de medida está destinado a fines metrológicos: reproducción de la unidad y su almacenamiento o transferencia del tamaño de la unidad al SI de trabajo. Estos incluyen estándares, SI ejemplar, instalaciones de calibración, muestras estándar.

Según el nivel de estandarización, se distinguen los instrumentos de medida estandarizados y no estandarizados. Estandarizado Los instrumentos de medición se consideran fabricados de acuerdo con los requisitos de la norma estatal y correspondientes a las características técnicas del tipo establecido de instrumentos de medición, obtenidos sobre la base de pruebas estatales e ingresados ​​​​en el Registro Estatal de Instrumentos de Medición. No estandarizado - instrumentos de medición únicos diseñados para una tarea de medición especial, para la cual no hay necesidad de estandarizar los requisitos. No están sujetos a pruebas estatales, pero están sujetos a certificación metrológica.

Un instrumento de medición metrológico a menudo se denomina "estándar".

Para asegurar la unidad de medida, es necesaria la identidad de las unidades en las que se gradúan todos los instrumentos de medida de la misma cantidad física. Para ello se utilizan instrumentos de medida que almacenan y reproducen las unidades de magnitudes físicas establecidas y las trasladan a los instrumentos de medida adecuados. El eslabón más alto en la transmisión metrológica de tamaños de unidad son estándares

referencia de la unidad- un instrumento de medida (o un conjunto de instrumentos) que asegura la reproducción y (o) almacenamiento de una unidad para transferir su tamaño a instrumentos de medida inferiores en el esquema de verificación, hecho de acuerdo con una especificación especial y aprobado oficialmente en el prescrito manera como un estándar.

El estándar que brinda la reproducción de una unidad con la mayor precisión en el país (en comparación con otros estándares de la misma unidad) se denomina primario.

Estándar especial reproduce la unidad en condiciones especiales y reemplaza al estándar primario bajo estas condiciones.

Una norma primaria o especial aprobada oficialmente como referencia para un país se denomina estado.

En la práctica metrológica, es ampliamente utilizado normas secundarias, cuyos valores se establecen de acuerdo con los estándares primarios. Los estándares secundarios son parte de los medios subordinados para almacenar unidades y transmitir su tamaño. Se crean y aprueban en aquellos casos en que es necesario asegurar el menor deterioro de la norma estatal.

Según su propósito, los estándares secundarios se dividen en estándares de copia, estándares de comparación, estándares de testigos y estándares de trabajo.

Copia de referencia está diseñado para transferir tamaños de unidades a estándares de trabajo. No siempre es una copia física del estándar estatal.

Referencia de testigo diseñado para verificar la seguridad del estándar estatal y reemplazarlo en caso de daño o pérdida.

Estándar de comparación se utiliza para comparar estándares que, por una u otra razón, no se pueden comparar directamente entre sí (por ejemplo, el llamado elemento normal utilizado para comparar el estándar estatal Volta con el estándar Volta de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas).

Estándar de trabajo se utiliza para transferir el tamaño de una unidad a instrumentos de medición ejemplares de la más alta precisión y, en algunos casos, a los instrumentos de medición más precisos.

instrumento de medida ejemplar- una medida, un dispositivo de medición o un transductor de medición, que sirven para comparar otros instrumentos de medición con ellos y están aprobados como ejemplares.

Verificación de instrumentos de medida - determinación por parte del organismo metrológico del error de los instrumentos de medida y el establecimiento de su idoneidad para el uso.

Los instrumentos de medición ejemplares pueden tener diferentes dígitos. Existe una subordinación entre ellos: los instrumentos de medición ejemplares de la primera categoría se verifican, por regla general, directamente de acuerdo con los estándares de trabajo, los instrumentos de medición ejemplares de la segunda y siguientes categorías están sujetos a verificación de acuerdo con los instrumentos de medición ejemplares de las categorías inmediatamente anteriores. Para diferentes tipos medidas se establece, en base a los requisitos de la práctica, un número diferente de dígitos de instrumentos de medición ejemplares.

Instrumento de medición de trabajo se utiliza para mediciones no relacionadas con la transferencia de tamaños de unidades.

instrumento de medición- una herramienta técnica con características metrológicas normalizadas. Todos los instrumentos de medida, independientemente de su diseño específico, tienen una serie de propiedades comunes necesarios para que puedan cumplir con sus propósito funcional. Especificaciones que describen estas propiedades e influyen en los resultados y los errores de medición se denominan características metrológicas. La lista de los más importantes está regulada por GOST "Características metrológicas normalizadas de los instrumentos de medición". El conjunto de características metrológicas normalizadas se establece de tal manera que pueden utilizarse para evaluar el error de medición realizado en condiciones de operación conocidas utilizando instrumentos de medición individuales o una combinación de instrumentos de medición, por ejemplo, sistemas de medición automáticos.

Una de las principales características metrológicas de los transductores de medida es característica de conversión estática(también llamada función de conversión o característica de calibración). Ella instala una dependencia y = f(x) parámetro informativo a señal de salida del transductor de medida del parámetro informativo X señal de entrada. Si la característica estática de la transformación es lineal, es decir y \u003d Kx, entonces el coeficiente A llamó sensibilidad del instrumento de medición(convertidor).

Una característica importante de los instrumentos de medición de escala es valor de división, aquellos. ese cambio en el valor medido, que corresponde al movimiento del puntero

una división de la escala. Si la sensibilidad es constante en todos los puntos del rango de medición, entonces la escala se llama uniforme. Con una escala desigual, se normaliza la división más pequeña de la escala de instrumentos de medición. Los instrumentos digitales no tienen una escala explícita, y en lugar del precio de división, indican el precio de la unidad del dígito menos significativo del número en la lectura del instrumento.

La característica metrológica más importante de los instrumentos de medida es el error.

Por debajo el error absoluto de la medida se entiende como la diferencia algebraica entre su valor nominal X norte y válido XD valores:

Y debajo error absoluto del dispositivo de medición - la diferencia entre su lectura XP y valor real X pag valor medido:

Sin embargo, en mayor medida, la precisión del instrumento de medición caracteriza error relativo, aquellos. expresado como porcentaje, la relación entre el error absoluto y el valor real del valor medido o reproducido por este instrumento de medición:

Generalmente lambda<< 1, поэтому в формулу (10.3) вместо действительного значения часто может быть подставлено valor nominal Medida o indicación de un instrumento de medida.

La normalización de las características metrológicas se entiende como una asignación cuantitativa de ciertos valores nominales y desviaciones permisibles de estos valores. La normalización de las características metrológicas permite estimar el error de medición, lograr la intercambiabilidad de los instrumentos de medición, brindar la posibilidad de comparar instrumentos de medición entre sí y evaluar los errores de los sistemas e instalaciones de medición en función de las características metrológicas de los instrumentos de medición que los componen. Es el racionamiento de las características metrológicas lo que distingue al instrumento de medida de otros de similar técnica.

medios (por ejemplo, un transformador de medida de un transformador de potencia). Para cada tipo de instrumento de medición, en función de su especificidad y propósito, se estandariza un determinado conjunto de características metrológicas, que se indica en la documentación reglamentaria y técnica para instrumentos de medición. Este complejo debe incluir características tales que permitan determinar el error de un MI dado en condiciones operativas conocidas de su uso. La lista general de las principales características metrológicas estandarizadas de SI, las formas de su presentación y los métodos de estandarización se establecen en GOST 8.009-72. Incluye:

Límites de medida, límites de escala;

El precio de división de una escala uniforme de un instrumento analógico o una medida de varios valores, con una escala desigual - el precio mínimo de división;

Código de salida, número de dígitos del código, precio nominal de la unidad del dígito más pequeño del SI digital;

Valor nominal de medida individual, característica de conversión estática nominal del transductor de medida;

error SI;

Variación en las lecturas del instrumento o señal de salida del transductor;

Impedancia total de entrada del dispositivo de medición;

La impedancia de salida total del transductor de medida o medida;

Parámetros no informativos de la señal de salida del transductor de medida o medida;

Características dinámicas del SI;

funciones de influencia;

Los mayores cambios permisibles en las características metrológicas de SI bajo condiciones operativas de uso.

El racionamiento de las características metrológicas es necesario para resolver las siguientes tareas:

Dar a todo el conjunto de instrumentos de medida del mismo tipo las propiedades requeridas idénticas y reducir su nomenclatura;

Brindando la posibilidad de estimar errores instrumentales y comparar el flujo SI;

Garantizar la posibilidad de estimar el error de los sistemas de medición por los errores de los instrumentos de medición individuales. Los errores inherentes a instancias específicas de MI se establecen solo para MI ejemplar durante su certificación.

De acuerdo con GOST, todos los instrumentos de medición se dividen en seis tipos: medidas, transductores de medición, instrumentos de medición, instrumentos de medición auxiliares, instalaciones de medición y sistemas de medición. El grupo más numeroso de instrumentos de medición son los instrumentos de medición y los convertidores, que en conjunto se denominan dispositivos de medición (ID). Debido a su gran diversidad, se clasifican según varios criterios:

según los procesos físicos utilizados, los MD se dividen en mecánicos, electromecánicos, electrónicos, optoelectrónicos, etc.;

según la naturaleza física del valor medido, se distinguen voltímetros, amperímetros, termómetros, manómetros, indicadores de nivel, medidores de humedad, etc.;

según el tipo de valor medido o señal de información de medición, así como según el método de procesamiento de la señal, los dispositivos se dividen en analógicos y digitales. En los instrumentos analógicos, las lecturas son una función continua del valor medido, es decir, puede, como la cantidad medida, tomar un número infinito de valores. Al mismo tiempo, las lecturas pueden ser tanto continuas como discretas (discontinuas) en función del valor medido, es decir, distinguir electrodomésticos continuo y discreto comportamiento.

A digital En el dispositivo, un valor que es continuo en tamaño y tiempo se convierte en un valor discreto, se cuantifica, se codifica y el código digital se muestra en un dispositivo de lectura digital. Como resultado, las lecturas de un instrumento digital son discretas en el tiempo y cuantizadas en tamaño, es decir, sólo puede tomar un número finito de valores.

Un signo externo de dispositivos analógicos o digitales es la presencia de un dispositivo indicador o registrador analógico o digital. En consecuencia, los instrumentos también suelen dividirse en indicadores, que permiten solo la lectura de lecturas, y de registro, en los que se proporciona el registro automático de lecturas. Entre estos últimos, a su vez, se encuentran la autoescritura y la imprenta. En los dispositivos de registro (que son analógicos), las lecturas de los valores medidos de la cantidad se registran en forma de un gráfico de oscilograma que muestra el cambio en el valor de la cantidad a lo largo del tiempo. En las impresoras (que son digitales), los resultados de las mediciones se imprimen en forma digital.

Dispositivos indicadores analógicos Los dispositivos electrónicos suelen ser un convertidor electromecánico y un dispositivo de lectura analógico. Este último consta de una escala calibrada con la ayuda de medidas y que desempeña el papel de una medida en la medición, y un puntero que realiza un movimiento lineal o angular. Se utiliza como puntero una flecha o un rayo de luz.

Dispositivo de lectura digital generalmente consta de indicadores de signos digitales que reproducen dígitos decimales e indicadores alfabéticos que le permiten especificar la unidad del valor medido. En los dispositivos de registro digital, por regla general, las lecturas se imprimen mediante impresoras alfanuméricas a una velocidad de hasta 10 3 caracteres por segundo. Para el almacenamiento a largo plazo de la información también se utilizan diferentes tipos dispositivos de almacenamiento.

Un dispositivo de lectura o grabación digital no limita de ninguna manera la precisión de un dispositivo digital, ya que un código digital se puede mostrar en un dispositivo de lectura digital sin ningún error.

Sin embargo, un dispositivo de lectura o grabación digital no siempre es mejor que uno analógico. Con una gran cantidad de valores medidos simultáneamente (control de un objeto complejo), las lecturas de instrumentos analógicos son más fáciles de percibir, ya que independientemente de los números en la escala, la posición espacial del puntero y la naturaleza de su movimiento o el oscilograma del proceso registrado permite un análisis más eficiente proceso controlado.

Los instrumentos indicadores generalmente no requieren alta velocidad debido a las capacidades limitadas del operador al recibir información.

Por principio estructural distinguir entre dispositivos de medición de acción directa (conversiones) en los que se implementa el método de evaluación directa; dispositivos de medición cuyo funcionamiento se basa en el método de comparación. En los instrumentos de medida de acción directa, la conversión de la señal se produce en un sentido secuencialmente. La operación de comparación se lleva a cabo mediante un dispositivo de comparación (CS), en el que normalmente se resta un valor de otro. Usando la señal de salida del sistema de control, con la ayuda de un convertidor, puede controlar la medida e implementar el método de comparación cero. Debido al hecho de que en los dispositivos de medición basados ​​en el método de comparación, la medida

el valor es balanceado (compensado) por el valor reproducido por la medida, también son llamados dispositivos de medición con un convertidor de balanceo (compensación). Dispositivos de medición en caso general tener una mayor precisión debido al uso de una medida. También señalan la diferencia en los requisitos para los convertidores individuales de dispositivos de medición en términos de suministro de dispositivos de medición. Así, en el DUT de evaluación directa, la ganancia global K = K1 K2 y su precisión están determinados por la precisión correspondiente de todos los transductores.

De acuerdo con las características estructurales, la IU también se puede clasificar por el número de canales y por la secuencia temporal de las transformaciones de la señal de entrada. Dependiendo del número de señales de entrada, llevando información sobre el valor medido, los DUT vienen con una (por ejemplo, un voltímetro), dos (medidor de fase) o más entradas, es decir, respectivamente uno, dos y multicanal. Dependiendo de la secuencia de tiempo de las transformaciones de las señales de entrada (si hay más de dos), el DUT se distingue con simultáneo(paralelo) y coherente transformación. Con la conversión en serie, las señales se procesan una por una y cada señal se alimenta a través del dispositivo de conmutación de entrada (interruptor) a la entrada del convertidor una vez por ciclo de medición. Una variación del convertidor en serie es un dispositivo periódico, cuando durante un ciclo de medición las señales se cambian muchas veces. La conversión secuencial reduce los costos de hardware al cambiar de una estructura multicanal a una estructura de un solo canal con un interruptor de entrada.

De acuerdo con el propósito metrológico, todos los instrumentos de medición (SI) se dividen en los siguientes tipos:

- SI de trabajo, destinado a mediciones no relacionadas con la transferencia del tamaño de la unidad a otros instrumentos de medición (los más numerosos);

-SI metrológico, diseñado para asegurar la uniformidad de las mediciones en el país.

La clasificación de los instrumentos de medición de trabajo se lleva a cabo de acuerdo con los siguientes criterios:

1) por diseño: medidas; instrumentos de medición; instalaciones de medición; sistemas de medición; complejos de medición;

2) por nivel de automatización: SI automatizado; SI automático;

3) por nivel de estandarización: SI estandarizado; SI no estandarizado;

4) en relación con la cantidad física medida: SI básico; SI auxiliar.

Medida es un SI diseñado para reproducir y (o) almacenar una cantidad física de una o más dimensiones dadas, cuyos valores se expresan en unidades establecidas y se conocen con la precisión requerida.

la medida puede ser inequívoco, es decir. reproducir una cantidad física del mismo tamaño (por ejemplo, una medida plano-paralela de 10 mm de longitud, un peso de 1 kg), y polisemántico, es decir. reproducción de la cantidad física diferentes tamaños(por ejemplo, regla, miembro).

Dispositivo de medición- SI, diseñado para obtener los valores de la cantidad física medida en el rango especificado.

Clasificación de los instrumentos de medida:

De acuerdo con el método para indicar los valores del valor medido, los instrumentos de medición se dividen en demostración y registro;

Los instrumentos de medida se dividen en integrando y sumando; dispositivos de acción directa y dispositivos de comparación; cosa análoga y instrumentos digitales; autograbación y dispositivos de impresión.

Con cita - universal y especial;

De acuerdo con el principio de un dispositivo de conversión - en mecánica, óptica, eléctrica, neumática y otros o basados ​​en una combinación de estos principios, por ejemplo, óptico-mecánico;

Según el número de parámetros verificados durante una instalación - por unidimensional y multidimensional.

Configuración de medición- un conjunto de medidas, instrumentos de medición, transductores de medición y otros dispositivos funcionalmente combinados diseñados para medir una o más cantidades físicas, ubicados en un solo lugar.

Sistema de medición- un conjunto de medidas, instrumentos de medida, transductores de medida, computadoras y otros medios técnicos funcionalmente combinados, ubicados en diferentes puntos de un objeto controlado para medir una o más cantidades físicas inherentes a este objeto, y generar señales de medida para diferentes propósitos.

Dependiendo del propósito, los sistemas de medición se dividen en información de medición, control de medición, sistemas de control de medición y otros Un sistema de medición que se reconstruye dependiendo de un cambio en la tarea de medición se llama sistema de medición flexible(SIG). Por ejemplo,

sistema de medida de una central térmica, que permite obtener información de medida sobre una serie de magnitudes físicas en diferentes unidades de potencia, puede contener cientos de canales de medida.

Complejo de Medición y Cómputo (MCC)- este es un conjunto funcionalmente integrado de MI, computadoras y dispositivos auxiliares, diseñado para realizar una tarea de medición específica como parte de un sistema de medición.

Los instrumentos de medida metrológicos son patrones.

Unidad estándar de cantidad física- este es un instrumento de medición (o un conjunto de instrumentos de medición) diseñado para reproducir y (o) almacenar una unidad y transferir su tamaño a instrumentos de medición inferiores de acuerdo con el esquema de verificación y aprobado como estándar en la forma prescrita.

El diseño del estándar, sus propiedades y el método de reproducción de la unidad están determinados por la naturaleza de la cantidad física dada y el nivel de desarrollo de la tecnología de medición en esta área de medición. El estándar debe tener al menos tres características esenciales estrechamente relacionadas entre sí (según M.F. Malikov): inmutabilidad, reproducibilidad y comparabilidad.

Los estándares se dividen en primarios, secundarios, de trabajo.

Si el estándar reproduce una unidad de cantidad física con la mayor precisión en el país (en comparación con otros estándares de la misma unidad), entonces se llama primario, estándar estatal.

Los estándares que reciben el tamaño de una unidad directamente del estándar primario de esta unidad se denominan secundario . Se crean y aprueban para organizar los trabajos de verificación y garantizar la seguridad y el mínimo desgaste de la norma primaria estatal.

Los patrones secundarios de acuerdo con su propósito metrológico se dividen en copia estándar, comparación estándar, testigo estándar.

Copia estándar está diseñado para almacenar una unidad de cantidad física y transferir su tamaño a estándares de trabajo.

Estándar de comparación Se utiliza para comparar estándares que, por una u otra razón, no pueden compararse directamente entre sí.

testigo de referencia utilizado para verificar la seguridad del estándar estatal y para reemplazarlo en caso de daño o pérdida.

Estándar de trabajo - Este es un estándar diseñado para transferir el tamaño de una unidad a instrumentos de medición de trabajo. Término estándar de trabajo reemplazó el término instrumento de medida ejemplar(OSI), lo que se hizo con el fin de agilizar la terminología y acercarla a la internacional. Si es necesario, los estándares de trabajo se dividen en categorías (1ª, 2ª, ..., norte th), como era costumbre para la OSI. Los estándares de trabajo de la primera categoría tienen una mayor precisión. En este caso, la transferencia del tamaño de la unidad se realiza a través de una cadena de patrones de trabajo subordinados en términos de dígitos. Al mismo tiempo, desde el último estándar de trabajo en esta cadena, el tamaño de la unidad se transfiere al instrumento de medición de trabajo.

El esquema para transferir tamaños de unidad del patrón primario a medidas de trabajo e instrumentos de medición se muestra en la fig. 5.1.

Tareas para la sección 5: Responda las preguntas según su propia versión (el número de la opción corresponde al último dígito del número del libro de registro).

Número opción	Pregunta
	1. Nombre los tipos de instrumentos de medida con fines metrológicos. 2.¿Qué es un instrumento de medida? 3. ¿Qué estándar se llama primario?
	1. ¿Qué instrumentos de medición se llaman de trabajo? 2. ¿Cuáles son los instrumentos de medición según el método para indicar los valores del valor medido? 3. ¿Para qué sirven los estándares secundarios?
	1. ¿Qué instrumentos de medida se denominan metrológicos? 2. ¿Para qué sirven los instrumentos de medición? 3. ¿Qué estándares se llaman secundarios?
	1. Nombre las características de la clasificación de los instrumentos de medición de trabajo. 2. ¿Cuáles son los instrumentos de medición según el principio de un dispositivo de conversión? 3. ¿En qué tipos se dividen las normas?
	1. ¿Cuáles son los instrumentos de medición por diseño? 2.¿Qué es una configuración de medición? 3. ¿Cuáles son los tipos de estándares secundarios?
	1. ¿Cuáles son los instrumentos de medida según el nivel de automatización? 2.¿Cuál es el sistema de medición? 3. ¿Para qué está pensada la copia estándar?
	1. ¿Cuáles son los instrumentos de medida según el nivel de normalización? 2. ¿Qué son los sistemas de medición? 3. ¿Para qué sirve el estándar de testigo?
	1. ¿Cuáles son los medios de medición en relación con la cantidad física medida? 2. ¿Qué es un complejo de medición y computación? 3. ¿Cuál es el propósito del estándar de comparación?
	1.¿Qué es una medida? 2. ¿Cuál es el estándar de una cantidad física? 3. ¿A qué estándar se llama trabajar?
	1. ¿Cuáles son las medidas? 2. ¿Qué características debe tener la norma? 3. ¿Cómo se dividen los estándares de trabajo por precisión?

herramienta de medición - este es un dispositivo técnico utilizado en mediciones y que tiene propiedades metrológicas normalizadas.

Dispositivos técnicos diseñados para detectar (indicar) propiedades físicas, son llamados indicadores (aguja de la brújula, papel tornasol). Con la ayuda de indicadores, solo se establece la presencia de una cantidad física medida de una propiedad de interés para nosotros.

De acuerdo con el propósito metrológico, los instrumentos de medición se dividen en ejemplares y de trabajo.

ejemplar están destinados a la verificación de otros instrumentos de medición, tanto de trabajo como ejemplares, de menor precisión.

trabajadores Los instrumentos de medición están diseñados para medir los tamaños de las cantidades necesarias en una variedad de actividades humanas.

La esencia de la división de los instrumentos de medición en ejemplares y de trabajo no está en el diseño ni en la precisión, sino en su propósito.

Los instrumentos de medición incluyen:

1. Medidas, diseñado para reproducir una cantidad física de un tamaño dado. Hay medidas de un solo valor y de varios valores, así como conjuntos de medidas (pesas, osciladores de cuarzo, etc.). Las medidas que reproducen cantidades físicas del mismo tamaño se llaman inequívoco Múltiples Medidas puede reproducir un número de dimensiones de una cantidad física, a menudo incluso llenando continuamente un cierto espacio entre ciertos límites. Las medidas de valores múltiples más comunes son la regla milimétrica, el variómetro y el capacitor variable.

Las medidas inequívocas también incluyen muestras y sustancias de referencia. Dependiendo del error de certificación, las medidas se dividen en rangos(medidas de la 1ra, 2da, etc. categorías), y el error de las medidas es la base para su división en clases.

2. Transductores de medida - estos son instrumentos de medición que procesan la información de medición en una forma conveniente para su posterior conversión, transmisión, almacenamiento y procesamiento, pero, por regla general, no están disponibles para la percepción directa por parte del observador (termopares, amplificadores de medición, etc.).

La cantidad a convertir se llama aporte, y el resultado de la transformación es día libre Talla. La relación entre ellos está dada función de conversión(característica estática). Si, como resultado de la transformación, la naturaleza física de la cantidad no cambia y la función de transformación es lineal, entonces el convertidor se llama escala, o amplificador,(amplificadores de tensión, microscopios de medida, amplificadores electrónicos). La palabra "amplificador" generalmente se usa con una definición que se le atribuye según el tipo de valor convertido (amplificador de voltaje, amplificador hidráulico) o el tipo de transformaciones individuales que ocurren en él (amplificador de tubo, amplificador de chorro) . En aquellos casos en que el valor de entrada en el convertidor se convierte en otro valor de naturaleza física, se le denomina según los tipos de estas magnitudes (electromecánicas, neumocapacitivas, etc.).

Según el lugar que ocupan en el dispositivo, los convertidores se dividen en (Fig. 3.1): primario, transmitiendo, intermedio.

3. Instrumentos de medición se refieren a instrumentos de medición diseñados para obtener información de medición sobre la cantidad a medir, en una forma conveniente para la percepción por parte del observador.

El más extendido dispositivos de acción directa cuando se utiliza el valor medido se somete a una serie de transformaciones sucesivas en una dirección, es decir, sin volver al valor original. Los instrumentos de acción directa incluyen la mayoría de los manómetros, termómetros, amperímetros, voltímetros, etc.

De acuerdo con el método de lectura de los valores de las cantidades medidas, los dispositivos se dividen en demostración, incluido analógico y digital, y en registrándose

De acuerdo con el método de registro del valor medido, los dispositivos de registro se dividen en autograbación y impresión.

4. Instrumentos de medida auxiliares. Este grupo incluye instrumentos de medida para cantidades que afectan las propiedades metrológicas de otro instrumento de medida durante su uso o verificación.

5. Instalaciones de medida. Para medir una cantidad o varias cantidades al mismo tiempo, a veces un solo dispositivo de medición no es suficiente. En estos casos, se crean complejos completos de instrumentos de medición ubicados en un lugar y combinados funcionalmente entre sí (medidas, transductores, instrumentos de medición y medios auxiliares), diseñados para generar una señal de información de medición en una forma conveniente para la percepción directa por el observador.

6. Sistemas de medición - estos son medios y dispositivos, separados territorialmente y conectados por canales de comunicación. La información se puede presentar en una forma conveniente tanto para la percepción directa como para el procesamiento automático, la transmisión y el uso en sistemas de control automatizados.

AGENCIA FEDERAL PARA LA EDUCACIÓN

ACADEMIA TECNOLÓGICA DEL ESTADO DE PENZA

Departamento: Automatización y Control

Prueba por disciplina

"Medidas técnicas y dispositivos"

Completado: estudiante gr. 05A1z: Sysoev MA

Comprobado por: Shakursky A.V.

Penza 2009

1 Concepto y clasificación de los instrumentos de medida

1.1 Características metrológicas del SI

1.2 Uso del SI

1.3 Normalización de errores SI

1.4 Clase de precisión SI y su designación

1.5 Referencias y su uso

2. Transductores de corrientes de Foucault

3. C de cantidades geométricas y mecánicas

3.1 C unidades de cantidades geométricas

3.2 Unidades Si de magnitudes mecánicas

Bibliografía

1 Concepto y clasificación de los instrumentos de medida

Instrumento de medida (SI)- una herramienta técnica destinada a la medición, que tiene características metrológicas normalizadas, que reproduce o almacena una unidad de cantidad física, cuyo tamaño se toma sin cambios durante un intervalo de tiempo conocido.

La definición anterior expresa la esencia del instrumento de medición que, en primer lugar, almacena o reproduce la unidad y, en segundo lugar, esta unidad no cambia. Estos factores más importantes determinan la posibilidad de realizar mediciones, es decir. hacer de una herramienta técnica un medio de medida. Este medio de medición difiere de otros dispositivos técnicos. Los instrumentos de medición incluyen medidas, medición: transductores, instrumentos, instalaciones y sistemas.

Medida de una cantidad física- un instrumento de medida diseñado para reproducir y (o) almacenar una cantidad física de una o más dimensiones dadas, cuyos valores se expresan en unidades establecidas y se conocen con la precisión requerida. Ejemplos de medidas: pesos, resistencias de medida, bloques finales, fuentes de radionúclidos, etc. Las medidas que reproducen cantidades físicas de un solo tamaño se denominan inequívoco(peso), varios tamaños - polisemántico(regla milimétrica - le permite expresar la longitud tanto en mm como en cm). Además, existen juegos y revistas de medidas, por ejemplo, una revista de capacitancias o inductancias. Al medir usando medidas, los valores medidos se comparan con valores conocidos reproducibles por las medidas. La comparación se lleva a cabo de diferentes maneras, el medio más común de comparación es comparador, diseñado para comparar medidas de cantidades homogéneas. Un ejemplo de un comparador es una balanza. Las medidas incluyen muestras patrón y sustancia de referencia, que son cuerpos o muestras especialmente diseñados de una sustancia de cierto contenido estrictamente regulado, una de cuyas propiedades es el valor c valor conocido. Por ejemplo, muestras de dureza, rugosidad.

Transductor de medida (IP) - una herramienta técnica con características metrológicas normativas que se utiliza para convertir una cantidad medida en otra cantidad o una señal de medición que es conveniente para el procesamiento, almacenamiento, indicación o transmisión. La información de medición a la salida del IP, por regla general, no está disponible para la percepción directa por parte del observador. Aunque los PI son elementos estructuralmente separados, con mayor frecuencia se incluyen como componentes en instalaciones o instrumentos de medición más complejos y no tienen un significado independiente durante las mediciones.

El valor a convertir, suministrado al transductor de medida, se llama aporte, y el resultado de la transformación es día libre Talla. La relación entre ellos está dada función de conversión, que es su principal característica metrológica. Para la reproducción directa del valor medido, convertidores primarios, que se ven afectados directamente por el valor medido y en los que el valor medido se transforma para su posterior transformación o indicación. Un ejemplo de un transductor primario es un termopar en un circuito de termómetro termoeléctrico. Uno de los tipos de convertidor primario es sensor– Transductor primario aislado estructuralmente, del que se reciben las señales de medida (“da” información). El sensor se puede colocar a una distancia considerable del instrumento de medición que recibe sus señales. Por ejemplo, un sensor de sonda meteorológica. En el campo de las mediciones de radiación ionizante, un detector a menudo se denomina sensor.

Por la naturaleza de la transformación, la PI puede ser analógico, analógico a digital (ADC), digital a analógico (DAC), es decir, convertir una señal digital en analógica o viceversa. En la forma de representación analógica, la señal puede tomar un conjunto continuo de valores, es decir, es una función continua del valor medido. En forma digital (discreta), se representa como grupos o números digitales. Ejemplos de IP son transformadores de corriente de medición, termómetros de resistencia.

Dispositivo de medición- un instrumento de medición diseñado para obtener los valores de la cantidad física medida en el rango especificado. El dispositivo de medición presenta la información de medición en una forma accesible para percepción directa observador.

Por método de indicación distinguir instrumentos indicadores y registradores. El registro se puede realizar en forma de registro continuo del valor medido o mediante la impresión de lecturas de instrumentos en forma digital.

Dispositivos acción directa mostrar el valor medido en el dispositivo indicador, que tiene una graduación en unidades de este valor. Por ejemplo, amperímetros, termómetros.

Dispositivos de comparación están diseñados para comparar cantidades medidas con cantidades cuyos valores se conocen. Dichos dispositivos se utilizan para mediciones con mayor precisión.

Los instrumentos de medida se dividen en integración y suma, analógico y digital, autograbación e impresión.
Configuración y sistema de medición- un conjunto de medidas, instrumentos de medición y otros dispositivos funcionalmente combinados diseñados para medir una o más cantidades y ubicados en un solo lugar ( instalación) o en diferentes lugares del objeto de medición ( sistema). Los sistemas de medición suelen ser automatizado y en esencia proporcionan automatización de procesos de medición, procesamiento y presentación de resultados de medición. Un ejemplo de sistemas de medición son sistemas automatizados monitorización de la radiación (ASRK) en diversas instalaciones de física nuclear, como, por ejemplo, reactores nucleares o aceleradores de partículas.

Por propósito metrológico Los instrumentos de medición se dividen en de trabajo y estándares.

SI de trabajo- un instrumento de medida destinado a mediciones, no relacionado con la transferencia del tamaño de la unidad a otros instrumentos de medida. El instrumento de medición de trabajo también se puede utilizar como indicador. Indicador- una herramienta técnica o sustancia diseñada para establecer la presencia de cualquier cantidad física o exceder el nivel de su valor umbral. El indicador no tiene características metrológicas estandarizadas. Ejemplos de indicadores son un osciloscopio, papel tornasol, etc.

Referencia- un instrumento de medida diseñado para reproducir y (o) almacenar una unidad y transferir su tamaño a otros instrumentos de medida. Entre ellos están estándares de trabajo diferentes categorías, que antes se denominaban instrumentos de medida ejemplares.

La clasificación de los instrumentos de medición también se lleva a cabo de acuerdo con varios otros criterios. por ejemplo, por tipos de valores medidos, por tipo de escala (con escala uniforme o no uniforme), por conexión con el objeto de medición (con o sin contacto).

1.1 Características metrológicas del SI

La evaluación de la idoneidad de los instrumentos de medida para resolver determinadas tareas de medida se lleva a cabo considerando su características metrológicas.

Característica metrológica (MX)- una característica de una de las propiedades de un instrumento de medición que afecta el resultado de la medición y su error. Las características metrológicas permiten juzgar su idoneidad para mediciones en un rango conocido con una precisión conocida. Las características metrológicas establecidas por documentos reglamentarios para instrumentos de medición se denominan normalizado características metrológicas, y las determinadas experimentalmente - válido.

Cada tipo de SI tiene sus propias características metrológicas. Las características metrológicas más comunes en la práctica se consideran a continuación.

Rango de medición SI– rango de valores de la cantidad, dentro del cual se normalizan sus límites de error permisibles. Para medidas, este es su valor nominal, para transductores, este es el rango de conversión. Distinguir límites inferior y superior de las medidas, que se expresan como valores de cantidad que limitan el rango de medición desde abajo y desde arriba.

error SI- la diferencia entre la indicación del instrumento de medición - HP y el valor verdadero (real) de la cantidad medida - xdd.

Existe una clasificación común de los errores de los instrumentos de medición. Los siguientes son ejemplos de sus tipos más comúnmente utilizados.

Error SI absoluto- error del instrumento de medida, expresado en unidades del valor medido: ∆Х = Хп – Хд. El error absoluto es conveniente para aplicación práctica, porque da el valor del error en unidades del valor medido. Pero al usarlo, es difícil comparar instrumentos con diferentes rangos de medición en términos de precisión. Este problema se elimina mediante el uso de errores relativos.

Los estándares metrológicos juegan un papel importante en la economía de cualquier estado, a través de los cuales se lleva a cabo la medición de los parámetros físicos de varios objetos. Para esto, se utilizan instrumentos de medición, cuyo uso está regulado por disposiciones separadas de la legislación. ¿Cuál es la especificidad de la regulación de la metrología en Rusia? ¿Qué normas legales caracterizan la aprobación y uso de instrumentos de medición metrológica?

¿Qué es la metrología?

Para empezar, estudiaremos algunos puntos teóricos que reflejan las características de la metrología. características metrológicas - términos relacionados con este campo científico.

Las principales direcciones de la metrología:

teoría de las medidas;

Aplicación de magnitudes físicas;

El problema de determinar la precisión de ciertas medidas, así como encontrar uniformidad en los enfoques de las mismas;

La elección de patrones y muestras, así como su implementación práctica en diversos sectores de la economía.

El tema principal de estudio de la disciplina en cuestión son los métodos y herramientas que se utilizan para dar cuenta de ciertos objetos, en función de su masa, longitud, volumen, potencia, etc.

Conceptos básicos que se utilizan en metrología:

Un parámetro físico (que es una propiedad de un objeto que lo distingue de otros por ciertos criterios, incluso si son suficientemente similares a él);

Medición (un procedimiento que consiste en encontrar un valor específico para un parámetro físico mediante el uso de varias herramientas y cuando se compara con valores estándar);

Y los controles son herramientas que se utilizan para medir una unidad particular de un parámetro físico.

Hablando específicamente de instrumentos de medición, se puede señalar que se pueden presentar en varias variedades. Considerémoslos con más detalle.

Clasificación

En general, se entiende por instrumento de medida un instrumento técnico que sirve para medir determinados objetos, que tiene parámetros metrológicos normalizados, está adaptado para reproducir o almacenar determinados parámetros físicos, cuyo valor se acepta como constante en un intervalo de tiempo determinado.

Cabe señalar que la aprobación del tipo de instrumentos de medición en Rusia se lleva a cabo a nivel de las autoridades federales, como la Agencia Federal de Metrología. ¿Cuáles son las características de su clasificación? Los instrumentos de medición también están estrechamente relacionados con este término) se pueden representar, en particular:

Medida (como medio que se utiliza para reproducir los parámetros físicos de un tamaño específico);

El dispositivo (como un medio que se utiliza para generar una determinada señal a partir de los datos de medición en un formato fácil de usar);

Convertidor (como una herramienta que se utiliza para generar una señal a partir de datos de medición, que se transferirá para su posterior procesamiento dentro del marco de la infraestructura involucrada);

Sistema de medida (como conjunto de herramientas que se utilizan para generar señales de medida en el formato requerido, incluido el del usuario).

Otro criterio para la clasificación de los instrumentos de medida es el nivel de su automatización. Sí lo son:

Automático;

parcialmente automatizado;

Manual.

Los instrumentos de medición metrológica también se pueden clasificar en función de su estandarización. Entonces, pueden ser:

estandarizado;

No regulado.

Otro criterio para la clasificación de los instrumentos de medida es la funcionalidad dentro del esquema de verificación. Entonces, pueden ser:

Normas;

Herramientas de trabajo.

Otro criterio importante para los instrumentos de medición es la importancia del parámetro medido. En base a este criterio, pueden ser:

Básico;

Auxiliar.

En el primer caso, se mide un parámetro físico, que es importante desde el punto de vista de una solución exitosa del problema de medición. A su vez, existen instrumentos de medición cuyas características metrológicas implican la medición de sólo aquellos parámetros que tienen una influencia limitada, pero sin embargo importantes y que requieren consideración.

Consideremos ahora la esencia real de las características metrológicas de los instrumentos bajo consideración. Una de las fuentes de datos para nosotros serán los GOST que regulan el uso de la infraestructura relevante.

Características metrológicas de los instrumentos de medida

De acuerdo con las normas estatales que regulan cómo deben usarse los instrumentos de medición, las características metrológicas son especificaciones técnicas, que describen las propiedades de los instrumentos relevantes, así como afectan los resultados de ciertas mediciones realizadas para evaluar su calidad, así como para determinar correctamente sus resultados.

Las características en cuestión pueden ser normalizadas o experimentales. Los primeros están fijados en la documentación reglamentaria. Por ejemplo, el que se incluye en el registro estatal de instrumentos de medida que está formando el VNIIMS. Estos últimos se ven envueltos en una situación específica, teniendo en cuenta las peculiaridades proceso de producción o el entorno en el que se realizan las mediciones.

Características del registro de instrumentos de medida.

Sería útil considerar con más detalle lo que es Registro Estatal herramientas de medición. Este recurso forma parte del Fondo Federal de Información y se utiliza para registrar aquellas decisiones que son aprobadas por Rosstandart. El registro de instrumentos de medida consta de secciones que reflejan información:

Sobre herramientas aprobadas por Rosstandart, certificados de introducción de instrumentos de medición;

Copias específicas de herramientas aprobadas por Rosstandart;

Centros estatales acreditados donde se prueban instrumentos de medición.

Objetivos del registro

El registro en cuestión se mantiene para los siguientes propósitos:

Contabilidad de herramientas de medición;

Formación de fondos centralizados de información sobre las soluciones relevantes que están aprobadas para su lanzamiento por parte de empresas rusas, así como para su uso en ciertas áreas de la economía;

Registro de instituciones acreditadas involucradas en la prueba de instrumentos de medición;

Contabilización de certificados emitidos de la implementación de instrumentos de medición, así como certificados de instituciones acreditadas involucradas en pruebas,

Contabilización de programas de prueba para herramientas de medición;

Soporte de información de ciudadanos, organizaciones, así como instituciones metrológicas nacionales de los estados que participan en la cooperación sobre el reconocimiento de pruebas y la introducción de instrumentos de medición.

Para cada tipo de instrumentos, cuya información se refleja en el Registro, se registra lo siguiente:

Nombre;

Número de registro;

Objetivo;

País fabricante;

Fabricante;

Nombre del centro de pruebas;

Período de validez del certificado;

Información sobre el intervalo entre verificaciones;

Información sobre el método de verificación.

La aprobación de un tipo específico de instrumentos de medición la lleva a cabo Rosstandart sobre la base de los resultados de las pruebas de los instrumentos relevantes realizadas por centros estatales especializados.

Si hablamos del papel del estado en la regulación del uso de las herramientas en cuestión y de complementar el registro estatal de instrumentos de medición creado por VNIIMS en términos de estandarizar el trabajo de los especialistas que realizan investigaciones sobre parámetros físicos en ciertas áreas, entonces podemos preste atención a tales áreas de actividades de las agencias gubernamentales, tales como la verificación y certificación de la infraestructura de medición. Estudiemos este aspecto con más detalle.

Verificación de instrumentos de medida

Entonces, junto con actividades como, por ejemplo, la aprobación del tipo de instrumentos de medición, el estado está trabajando activamente para regular su uso. En particular, en una dirección como la verificación. Está regulado por una ley federal separada.

De acuerdo con sus disposiciones, la verificación de los instrumentos de medición es obligatoria en algunos casos. Por ejemplo, fondos publicos deben verificarse las mediciones antes de la operación directa, así como durante su reparación, como parte del evento inicial o periódico del tipo apropiado.

La tarea de los usuarios de estas herramientas es llevar a cabo la verificación de manera oportuna. En principio, las entidades económicas tienen derecho a realizarlo de forma independiente, pero solo con una condición: la disponibilidad de acreditación para actividades en el campo de garantizar la uniformidad de las mediciones técnicas. En algunos casos, la verificación debe ser realizada por un servicio metrológico especializado que cuente con acreditación. Como regla, esto se aplica a aquellos casos en que el gobierno de la Federación Rusa ha definido una lista específica de instrumentos de medición, con respecto a los cuales la verificación debe llevarse a cabo de acuerdo con el esquema apropiado.

Realizado el trámite en cuestión, se emite un certificado de su ejecución. Las dependencias gubernamentales competentes podrán desarrollar marcas especiales de verificación, así como la estructura del documento correspondiente. Además, algunas agencias gubernamentales pueden estar autorizadas para recopilar los resultados de las verificaciones de varios instrumentos de medición.

En algunos casos, incluso si un determinado instrumento no está incluido en la lista de instrumentos de medida cuya verificación es obligatoria, el usuario de dicha infraestructura puede realizar voluntariamente el trámite correspondiente.

Certificación de instrumentos de medida

En el marco de la regulación estatal del uso de diversos instrumentos de medición, también se lleva a cabo la certificación de esta infraestructura. Su esencia es confirmar, en primer lugar, la seguridad de usar un dispositivo en particular. Además, la herramienta certificada está incluida en el registro estatal de instrumentos de medición. Por regla general, el procedimiento en cuestión implica la ejecución de:

certificado GOST R o declaración de conformidad del instrumento GOST R;

Certificado de tipo de instrumentos de medida.

La certificación se puede realizar en Rosstandart o en uno de los centros acreditados. La certificación es un procedimiento que, al igual que la verificación, puede ser obligatorio para determinados instrumentos de medida. Como regla, tales requisitos se establecen para instrumentos de medición que se utilizan en las siguientes áreas:

Las actividades de las fuerzas armadas del estado;

La medicina;

Las actividades de los organismos encargados de hacer cumplir la ley;

Cartografía;

Geodesia;

Ámbito de regulación de la implantación de la unidad de medida.

Aprobación de herramientas de medición

Será útil considerar un aspecto de la aplicación de los instrumentos en cuestión como la aprobación de instrumentos de medición. Este procedimiento también se realiza con la participación del Estado como parte del control metrológico. La homologación de uno u otro tipo de instrumento de medida la realiza un servicio metrológico competente. Esto establece:

Métodos para verificar las características del instrumento de medición;

Indicadores específicos de precisión en la medición de cantidades;

Intervalos óptimos para la verificación de instrumentos.

Tras la aprobación del instrumento de medida, la autoridad competente emite un documento especial. Estamos hablando de una fuente como un certificado de aprobación de instrumentos de medición. Se puede emitir tanto para un solo dispositivo como para la producción en serie de las soluciones correspondientes.

La condición para obtener el segundo tipo de documento puede ser que el fabricante cumpla con ciertas condiciones técnicas. Para emitir un certificado de instrumentos de medición, también es necesario desarrollar documentación especial para la operación del instrumento. Si hablamos de un documento para la producción en serie de decisiones, las autoridades competentes lo emiten durante 5 años. Después de eso, se puede extender sobre la base de una solicitud del fabricante. A su vez, si el certificado se emite para un solo producto, entonces su período de validez corresponde a la vida útil del dispositivo.

Calibración de instrumentos de medida

Otro aspecto importante de la regulación estatal de la esfera de la metrología son los actos legales que regulan cómo se debe realizar la calibración de los instrumentos de medición. ¿Qué significa este término?

La calibración de los instrumentos de medida es un procedimiento llevado a cabo con el fin de determinar, así como confirmar los valores reales de las características metrológicas, así como la idoneidad del instrumento de medida para su uso. La principal diferencia entre calibración y verificación es que el procedimiento en cuestión se aplica principalmente en relación con aquellos instrumentos de medición que no están sujetos a control y supervisión por parte de organismos estatales.

De acuerdo con la legislación de la Federación Rusa, aquellos instrumentos que no se utilizan en el campo de la regulación estatal mientras se asegura la uniformidad de las mediciones pueden calibrarse de forma voluntaria. Este procedimiento se lleva a cabo utilizando varios estándares, que se comparan con los estándares primarios estatales o, en su defecto, con los nacionales que son aceptados en países extranjeros.

La calibración puede ser realizada por particulares - empresas comerciales y empresarios individuales, sujeto a acreditación voluntaria. Los resultados de este procedimiento pueden utilizarse posteriormente como parte de la verificación de ciertos instrumentos de medición en la forma determinada por el gobierno ruso. Así, a pesar de que la calibración de los instrumentos de medida se realiza de forma voluntaria, el Estado puede, no obstante, dictar normas que determinen la realización de este procedimiento, así como la aplicación de sus resultados.