Качество выполняемых измерений в значительной степени определяется качеством применяемого технологического оборудования и корректностью его использования в измерительных технологиях.
Используемое технологическое оборудование:
- измерительные инструменты - средства измерений - основное оборудование,
- вспомогательное оборудование, в том числе, средства вычислительной техники - компьютеры, процессоры, микропроцессоры, периферийные устройства.
Средство измерений (measuring instrument) - техническое средство, предназначенное для выполнения измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Метрологические характеристики (metrological characteristics) - характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты и погрешности измерений.
Качество основного технологического оборудования - средств измерений определяется его метрологическими характеристиками, их сохранностью во времени и независимостью от действия внешних влияющих факторов.
Средства измерений подразделяются на следующие 4 вида.
Мера (material measure) - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины одного или нескольких заданных размеров с нормированной точностью.
Однозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину одного размера. Например, гиря, стержень длиной 1 метр, нормальный элемент, катушка сопротивления размером 1 Ом, стандартный образец двухкомпонентного вещества (газа, жидкости, сплава).
Многозначная мера - мера, воспроизводящая одну физическую величину нескольких размеров. Например, набор гирь разной массы, магазин сопротивлений.
Стандартный образец - средство измерения в виде вещества (материала), состав или свойство которого установлены при аттестации.
Калибратор - многозначная мера, как правило, допускающая управление от компьютера.
Измерительный прибор (measuring instrument) - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой величины в форме, доступной для непосредственного восприятия оператором.
Аналоговые и цифровые измерительные приборы отличаются видом представления (индикации) значений измеряемой величины. Множество значений, которые представляет индикатор аналогового прибора, - непрерывно. Самыми распространенными аналоговыми измерительными приборами являются стрелочные измерительные приборы, в которых отсчет значения измеряемой величины осуществляется по взаимному положению стрелки (или иного указателя) и материальной шкалы. При этом чаще всего подвижная стрелка перемещается относительно неподвижной шкалы. Иногда подвижной является шкала, а стрелка (указатель) неподвижна. В некоторых аналоговых приборах (например, ртутных термометрах) значение измеряемой величины преобразуется в длину визуально фиксируемого отрезка, снабженного шкалой.
Индикатор цифрового прибора является цифровым и представляет результаты измерений в единицах измеряемой величины из дискретного множества значений, разделенных, как правило, одинаковыми интервалами, называемыми интервалами квантования. Ширина интервала квантования есть не что иное, как погрешность округления, и обратно пропорциональна количеству разрядов кода (как правило, десятичного), применяемого в конкретном приборе.
Измерительный преобразователь (measuring transducer) - средство измерений, предназначенное для взаимнооднозначного преобразования сигнала измеряемой величины или сигнала измерительной информации, действующего на входе преобразователя, в выходной сигнал, удобный для дальнейших преобразований, обработки, передачи и (или) хранения.
Сигнал измеряемой величины - изменяющаяся во времени измеряемая величина. Сигнал измеряемой величины - частный случай сигнала измерительной информации.
Сигнал измерительной информации - сигнал, функционально взаимно однозначно связанный с сигналом измеряемой величины.
Выходной сигнал измерительного преобразователя не может быть непосредственно воспринят оператором без применения индикатора.
Датчик (сенсор, первичный измерительный преобразователь) - измерительный преобразователь, на который непосредственно действует измеряемая величина. Под действием измеряемой величины датчик вырабатывает сигнал измерительной информации, то есть сигнал, функционально взаимнооднозначно связанный с сигналом измеряемой величины.
Измерительными преобразователями кроме датчиков являются усилители, фильтры (вторичные измерительные преобразователи), коммутаторы, преобразователи непрерывных (аналоговых) величин в цифровой код (аналого-цифровые преобразователи, АЦП), преобразователи цифрового кода в аналоговый сигнал тока или напряжения (цифроаналоговые преобразователи, ЦАП).
Примеры измерительных преобразователей: термопара, измерительный трансформатор, измерительный усилитель, термометр сопротивления, датчики давления, параметров вибраций, скорости газа и пр.
Измерительная информационная система (measuring information system) - средство измерений, предназначенное для измерения нескольких однородных или неоднородных величин и представляющее собой совокупность датчиков, измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, функционирующих, как единое целое.
Типовая структура современных измерительных информационных систем (ИИС) представлена на рис. 3.
Обычно ИИС состоит из нескольких (до нескольких тысяч) измерительных каналов. Каждый канал представляет собой последовательное соединение измерительных преобразователей, первым из которых является датчик. С помощью коммутатора, управляемого от процессора, сигналы измерительной информации каждого из каналов поочередно подключаются на вход АЦП, на выходе которого при каждом таком подключении формируется числовой эквивалент значения соответствующей измеряемой величины, как правило, в двоичном коде. Полученные таким образом числа передаются в компьютер (или в
процессор), где выполняется сопоставление каждого из этих чисел со шкалой соответствующей измеряемой величины, представленной в компьютере в том же коде. В результате этого сопоставления формируются значения измеряемых величин в их единицах и тем самым выполняется прямое измерение. Последующие операции (математическая обработка, хранение, передача, визуализация результатов измерений) выполняется в соответствии с целями эксперимента компьютером и иными средствами, входящими в состав системы.
Многие современные ИИС строятся на базе компьютерных сетей. Диспетчеризация работы таких распределенных ИИС и обмен информацией выполняются с помощью сетевого программного обеспечения и средств межмашинной связи (телефонные каналы, радиоканалы, оптоволоконные линии связи, каналы спутниковой связи и другие). Для соединения с этими каналами предусматривается соответствующий модем.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему