Средства измерений Метрологические характеристики средств измерений

• Средства измерений. Метрологические характеристики средств измерений.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ • – это технические средства , используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. • – это техническое средство , предназначенное для измерений , имеющее нормированные метрологические характеристики , воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины , размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Классификация средств измерений по метрологическому назначению • Метрологические СИ(эталоны) – это СИ, предназначенные для метрологических целей, связанных с воспроизведением и (или) хранением и передачей размера единицы. • Рабочие СИ – это СИ, предназначенные для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим СИ.

Классификация средств измерений по уровню автоматизации • АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИ – это СИ производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительной операции. • АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИ – это СИ , воспроизводящие без непосредственного участия человека измерения и все операции , связанные с обработкой результатов измерений , их регистрацией , передачей данных или выработкой управляющего сигнала.

Счетчик электроэнергии

Автономные малогабаритные технические средства измерения концентрации токсичных веществ малого радиуса действия, оснащенные радиоканалом для передачи и ретрансляции данных

Классификация средств измерений по уровню стандартизации • СТАНДАРТИЗОВАННЫЕ – это СИ , изготовленные и применяемые в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта. • НЕСТАНДАРТИЗОВАННЫЕ СИ – это СИ , стандартизация требований к которым признана нецелесообразной. Выпускаются единичными экземплярами.

Классификация средств измерений по отношению к измеряемой ФВ • ОСНОВНЫЕ СИ – это СИ той ФВ , значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей. • ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СИ – это СИ той ФВ , влияние которой на основное СИ или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности.

Классификация средств измерений по конструктивному исполнению • • • (по роли в процессе измерения и выполняемым функциям) Меры Измерительные преобразователи Измерительные приборы Измерительные установки Измерительные системы Технические системы и устройства с измерительными функциями

МЕРА • – это СИ , предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера. Различают следующие разновидности мер: - однозначная мера; - многозначная мера; - набор мер; - магазин мер.

Однозначные меры • Р-401 мера электрического сопротивления однозначная гиря 32 кг

Многозначные меры

Набор мер • Набор концевых мер длины • Набор гирь

Магазин мер • Магазин мер сопротивлений петли короткого замыкания MMC-1

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ • – это СИ , перерабатывающее измерительную информацию в форму удобную для обработки , хранения , дальнейшего преобразования или передачи , но недоступную для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь мощности СВЧ 51072

Измерительные преобразователи ВОСП серии «ИПВП» • ИПВП преобразуют высокочастотный оптический сигнал в электрический с минимальными искажениями. Выходной электрический сигнал может быть исследован на осциллографе.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ • – это СИ , которые позволяют получить измерительную информацию в форме , удобной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительные приборы

Тензометр двухосной деформации для измерение деформации растяжения материалов в швейных изделиях

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА • – это совокупность функционально объединенных СИ , предназначенная для измерений одной или нескольких ФВ и расположенная в одном месте

Измерительные установки • Установка, разработанная в МТИЛП, основана на контактном методе измерений размаха рук одетого человека.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ • – это совокупность функционально объединенных СИ , ЭВМ и других технических средств , размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких ФВ , свойственных этому объекту , и выработки измерительных сигналов разных целях.

Механическая измерительная система P-188 • Измерительная система Р-188 предназначена для диагностики и измерения кузова при вытягивании на стапеле. Она позволяет точно и быстро - одновременно в 6 или 8 точках - измерять геометрию днища кузова по контрольным точкам производителя

Средство сравнения • – это техническое средство или специально создаваемая среда, посредством которой возможно выполнять сравнение друг с другом мер однородных величин или показания измерительных приборов.

Средства сравнения

• Компаратор двойного изображения PROEM № 7301. С рабочей длиной базы 1 м. Для оценки точности изготовления и градуировки мерных линеек, в особенности, инварных реек. Точность 0, 001 мм.

Измерительные принадлежности • – это вспомогательные средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью.

• Термостат KRIOVIST-03 предназначен для точного поддержания температуры при проведении измерений вязкости жидкостей

Тренога для установки прибора по уровню

Измерительное устройство • – это часть измерительного прибора (установки или системы), связанная с измерительным сигналом и имеющая обособленную конструкцию и назначение.

Метрологические характеристики средств измерений • Метрологические характеристики СИ, установленные в НД, называются нормированными метрологическими характеристиками (НМХ) ( ГОСТ 8. 009 -84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений) Классифицируются: -НМХ для определения результатов измерений (определяют область применения СИ) - НМХ для определения точности результатов измерений ( точностные характеристики)

НМХ для определения результатов измерений (определяют область применения СИ) • -Диапазон измерений (0… 100) г • Цена деления шкалы 1 мм • Размерность diml= L, м

НМХ для определения точности результатов испытаний (точностные характеристики) • Погрешности СИ ( разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины) • Порог чувствительности (наименьшее изменение ФВ, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала ; например, порог чувствительности весов = 10 мг, при 10 мг начинает перемещаться стрелка)

Класс точности СИ • КЛАСС ТОЧНОСТИ СИ – это обобщенная характеристика данного типа средств измерений , как правило , отражающая уровень их точности , выражаемая пределами допускаемых (основной и дополнительной) погрешностей , а так же другими характеристиками , влияющими на точность. • Классы точности присваиваются СИ при их разработке , на основе результатов приемочного испытания. Обозначение классов точности наносится на циферблаты , щитки и корпуса СИ , а их смысл раскрывается в нормативно-технической документации.

Сведения о СИ АИЛ № п/п 1 Наименование, тип, регистрационный номер Весы лабораторные аналитические ВЛА– 200, № 640 Значение точностных характерис тик Предел измерений Дата аттестации, поверки (калибровки) ± 0, 75 мг (0… 200) г Свид. № 01162 от 29. 01. 10 один раз в год 2 Гири Г-2 -210, № 508 Класс F 1 (1… 210) г Свид. № 01022 от 25. 01. 10 один раз в год 3 Линейка измерительная, № 2 ± 0, 5 мм (0… 500) мм Свид. № 01200 от 21. 01. 10 один раз в год ± 1 мм спирт. ст. (0… 150) мм спирт. ст. Протокол № 10 от 23. 01. 2009 один раз в 2 года 4 Прибор ВПТМ-2 М, № 42 5 Прибор ПТ-4, № 057 ± 0, 03 г - Сертиф. № 0120 от 21. 01. 2010 один раз в год 6 Микроскоп «Биолам» - - Аттестации не подлежит 7 Термометр ртутный стеклянный ТТ, № 1222 ± 1 ºС (0… 100) ºС Клеймо I кв. 2010 г. один раз в два года

• • Установка, разработанная в МТИЛП, основана на контактном методе измерений размаха рук одетого человека (рис. 1). Она состоит из эргономического щита со шкалой, по которой определяются угловые перемещения рук, с ценами делений в 1, 5 и 10°. Установка снабжена фиксаторами положения рук 2, туловища 3 и ног 5. Кроме того, имеется вертикальная шкала с ценами деления 1, 5 и 10 см для визуального контроля за перемещением низа изделия. Прибор 4 для регистрации перемещения низа изделия выполнен в виде фотоцифрового устройства. Недостатком этого метода является то, что момент ощущения давления рукава на тело фиксируется субъективно. Кроме того, невозможно определить перемещение одежды в каждый отдельный момент совершения движений.

• • • Эргономический стенд для исследования механизма взаимодействия системы «человек-одежда» Стенд представляет собой (рис. 2), основание 1, имеющее в нижней части четыре одинаковых колеса 2 на подшипниках с поворотными цапфами. На этом основании в корпусе 3 вмонтировано балансирное устройство, обеспечивающее посредством стального троса и храпового механизма с пружиной, плавный подъем и опускание по направляющей стойке 4 рамы 5 с левым 6 и правым 7 фанерными щитами. Рама, изготовленная из угольника, жестко закреплена винтами на верхней и нижней части несущей панели 8, панель в свою очередь, консольно соединена с подвижной втулкой 9, имеющей фиксатор 10. С целью повышения жесткости на обратной стороне щитов 6 и 7 имеются планки 11 -14, которые консольно на осях насажены 8 штук фигурных роликов 15. С помощью этих роликов при подготовке к эксперименту щиты при необходимости могут быть сдвинуты и раздвинуты относительно друга ручками 16 на нужное расстояние. Для исключения случайного схода с роликов направляющей рамы 5, планки снабжены упорами 17 на шарикоподшипниках. На лицевой стороне щитов 6 и 7 нанесены шкалы угловых перемещений рук 18. Левый щит дополнительно от правого имеет реостатный датчик 19 с указателем 20. Датчик работает по схеме потенциометра и представляет собой делитель напряжения с угловым перемещением движка. По такой схеме, величина отклонения пера самописца (или луча осциллографа) пропорциональна углу перемещения движка реостатного датчика, т. е. указателя 20. В процессе экспериментального исследования зачастую возникает необходимость определения показателей динамического соответствия системы «человек-одежда» при фиксированном значении угла размаха рук. Для проведения подобных измерений на левом щите вмонтированы 19 штук магнитоуправляемых контактов 21 (герконов), с помощью которых отметчик самописца или осциллографа автоматически фиксирует момент достижения заданного угла размаха рук. Принцип этого процесса заключается в следующем. Внутри стеклянного корпуса геркона имеются контактные пружины, которые под воздействием магнитного поля притягиваются друг к другу, и тем самым замыкают управляющую цепь. Поэтому указатель углового перемещения 3 имеет на резиновой подушечке постоянный магнит 4. На этот же указатель насажена и специальная скоба (на рис. 3 условно не показана), с фиксирующим винтом, куда вставляется запястье руки испытуемого во время эксперимента. Таким образом, движение руки при размахе повлечет за собой движение указателя углового перемещения (по часовой стрелке), которое в свою очередь будет вызывать поочередное срабатывание контактов герконов.

Рис. 2. Общий вид эргономического стенда 1 – основание; 2 – колесо; 3 – корпус балансира; 4 – стойка; 5 – рама; 6, 7 – щиты; 8 – панель; 9 – втулка; 10 – фиксатор; 11 -14 – планки; 15 – ролики; 16 – ручки; 17 – упоры; 18 – шкалы; 19 – реостатный датчик; 20 – указатель; 21 – герконы; 22 – тумблер; 23 – многопозиционный переключатель МП; 24 – дистанционный стержень; 25 – гнездо для подключения отметчика

• • В процессе эксплуатации зонами наибольшей деформации материалов в спецодежде являются зоны в нижней части проймы полочек и спинки и соответствующие им точки на окате рукава куртки. В брюках такими зонами являются зоны верхней части среднего шва задних половинок 4 (рис. 5), среднего шва в области наиболее выступающих бедер 5, подъягодичных складок 3, верхней части шаговых швов 6, передних половинок брюк в области коленей 1, задних половинок брюк под коленями 2. При оценке качества конструкции спецодежды именно в этих зонах измеряют деформации растяжения материалов. Измерение деформации растяжения материалов в швейных изделиях производится «методом нитки» или тензометрированием с помощью тензометров одноосной* или двухосной деформации. Последний представляет собой видоизмененную конструкцию двух тензометров для одноосного растяжения-сжатия, имеющих одно общее основание, но работающих независимо друг от друга.

• • • Основанием данного тензометра служит траверса 1, имеющая с четырех сторон ушки, на которые свободно установлены четыре оси 2. На этих осях смонтированы цилиндрические стержневые лапки 3 из текстолита, в верхней части которых пропилены пазы для соединения посредством осей стоек 4 тензометров, а в нижней (на торцевой поверхности лапок) приклеены шайбы 5 из ленты «велькро» . Стойки соединены между собой упругими стальными пластинками 6 прямоугольной формы толщиной 0, 15 мм, на которые приклеены тензорезисторы 7. Оси стоек тензометров находятся на разных плоскостях, поэтому вышеупомянутые упругие пластинки во время измерения деформации не соприкасаются друг с другом. Поэтому каждый из этих тензометров выдает информацию о напряженном состоянии материала одежды самостоятельно: один из них измеряет деформацию растяжения, а другой, в это же время, деформацию сжатия. Тарирование тензометра двухосной деформации осуществляется с помощью рычажного деформометра, по методике, изложенной в работе*. Деформации растяжения и сжатия материалов в одежде позволяют характеризовать и косвенно оценивать давление материала на тело человека. Однако, для некоторых видов одежды (специальной одежды, спортивной, медицинской, корсетной и др. ) возникает необходимость определения прямых значений давления одежды на тело, так как от него зависит уровень эргономического совершенства конструкции одежды.

• • Для измерения давления одежды при эргономическом исследовании различных видов одежды (в том числе и спецодежды) используются тензометрические датчики. Конструктивно тензометрический датчик давления выглядит следующим образом. Он состоит (рис. 7) из трех тонких гетинаксовых колец 1, скрепленных между собой. Между нижним и средним кольцами закреплена стальная тензобалка 2, на свободном конце которой имеется шайба 3, выполняющая роль опорной площадки. Датчик оснащен малогабаритным разъемом 4 для подключения его с помощью гибкого ленточного шнура к тензоусилителю. На противоположной стороне корпуса датчика имеется петлевая подвеска 5 для закрепления его на одежде испытуемого во время эксперимента. Нагружение упругой тензобалки для тарировки датчика давления осуществляют путем поочередного подвешивания калиброванных гирь массой от 10 до 100 гр. Сам датчик при этом должен быть установлен горизонтально с помощью лабораторного зажима со штативом. На основании полученных данных строят тарировочный график, используемый в дальнейшем при расшифровке диаграмм (или осциллограмм) регистрирующего прибора. Деформацию растяжения материала и давления деталей изделия, согласно методике, измеряют в точках, указанных на рис. 8. Перемещение изделий относительно тела человека рекомендуется определять с помощью «метода нитки» . Результаты измерений, после их статистической обработки по общепринятой методике, заносят в таблицу 2.

• • • • МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Метрологические измерения – это характеристики свойств средств измерений , оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности. Они позволяют установить степень соответствия информации об измеряемой величене , содержащейся в выходном сигнале , ее истинному значению. Метрологические характеристики позволяют: - определить результаты измерений и рассчитать оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерения в реальных условиях применения СИ - рассчитать МХ каналов измерительных систем , состоящих из ряда СИ с известными МХ - производить оптимальный выбор СИ , обеспечивающих требуемое качество измерений при известных условиях их применения - сравнивать СИ различных типов с учетом применения Совокупность метрологических характеристик данного типа средства измерений , устанавливаемая нормативно-техническими документами называется НОРМИРУЕМЫМИ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ (НМХ). ГОСТ 8. 009 -84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» определяет номенклатуру МХ , правила выбора комплексов нормируемых МХ для средств измерений и способы их нормирования. НМХ выражаются в форме удобной для решения поставленных задач и одновременно достаточной для простого контроля при поверке или калибровке. Все НМХ можно разделить на шесть основных групп - МХ , предназначенные для определения результатов измерений - МХ погрешностей средств измерений - МХ чувствительности СИ к влияющим факторам - Неинформативные параметры выходного сигнала - динамические характеристики СИ - МХ влияния на инструментальную составляющую погрешности измерения

• • Для СИ , используемых в повседневной практике, нормирование МХ осуществляется на основе классов точности. КЛАСС ТОЧНОСТИ – это обобщенная характеристика данного типа средств измерений и , как правило , отражающая уровень их точности , выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей , а так же другими характеристиками , влияющими на точность. Класс точности дает возможность судить о том , в каких пределах находится погрешность СИ одного типа , но не является непосредственным показателем точности измерений , выполняемых с помощью каждого из этих средств. В зависимости от поставленной задачи , диапазона измерений и количества измеряемых ФВ , СИ может иметь несколько классов точности. Пределы допустимых основной и дополнительной погрешности выражаются в форме приведенной , относительной или абсолютной погрешности. Классы точности присваиваются Си при их разработке , на основе результатов приемочного испытания. Обозначение классов точности наносится на циферблаты , щитки и корпуса СИ , а их смысл раскрывается в нормативно-технической документации. Классы точности СИ конкретного типа устанавливают в стандартах технических требований (условий) или в другой технической документации. Требования к назначению , применению и обозначению классов точности регламентируется в ГОСТ 8. 401 -80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения» . В метрологической практике важным элементом является способность СИ сохранять установленные значения метрологических характеристик в течение заданного времени при определенных режимах и условиях эксплуатации , называемая МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТЬЮ СИ. В целом надежность СИ характеризует его поведение с течением времени и является обобщенным понятием , включающим в себя стабильность , безотказность , долговечность , ремонтопригодность и сохраняемость