Метрология, стандартизация, сертификация

Измерительный преобразователь в СИ

Для преобразования одних измеряемых величин в другие или в сигналы измерительной информации, которые являются удобными для  хранения. Обработки, дальнейших преобразований, а также индикации и передачи, существуют измерительные преобразователи.

Они разделяются, в зависимости от места расположения в измерительной цепи, на:

  • промежуточные преобразователи
  • первичные, которые называют также датчиками.

К этому виду относятся преобразователи, на которые действует непосредственно подлежащая измерению величина. Другие преобразователи относятся к промежуточным. Расположены они, понятно, после преобразователя первичного.

Операции преобразования измерительного сигнала

Чаще ими бывают:

  • изменение рода физического величины;
  • линейное и нелинейное (масштабное) преобразование;
  • аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования;
  • преобразование масштабно-временное;
  • преобразование функциональное, т.е. различные математические операции, совершаемые над измеряемой величиной.

Понятно, что данная классификация весьма условна, потому, что в одном средстве измерений может быть не один первичный измерительный преобразователь. Примером может служить термопара в цепи термоэлектрического термометра. 

Измерения с помощью преоброзователей

Кроме того, к нарушению описываемого принципа классификации приводит специфика аналитических измерений, которые являются преобразованием измеряемой величины, относящейся к информативным параметрам анализируемой среды (несущим информацию о величине, которую измеряют), а также  ее сравнение с мерой.

Проводятся такие измерения при помощи совокупности преобразователей, включая:

  • ИП1
  • ИП2
  • ИП3.

Преоброзователь ИП1 - состав-состав

ИП1 – это измерительный преобразователь «состав-состав», с помощью которого проводят масштабные преобразования пробы, которую анализируют.

Характеризуется проба параметром С – содержанием компонента, который хотят измерить, а также Сн – комбинацией параметров неинформативного вида, к которым относят неопределяемые компоненты (мешающие), а также термодинамические параметры среды, которую анализируют.

Смесь, проходящая через ИП1, подвергается очистке, сушке, изменению температуры, давления до  нужной величины. После всех преобразований отбираются в нужном количестве пробы.

Преоброзователь ИП2 - состав – свойство

ИП2 - преобразователь «состав – свойство». Он позволяет преобразовывать измеряемые величины С в физико-химические свойства, удобные для  регистрации и последующих измерений.

Часто преобразования проходят в два этапа:

  • На первом этапе получают промежуточный продукт, который находится в твердой или жидкой фазе, которая содержит компоненту Ynpом(C).
  • Затем идет второй этап преобразования, в результате которого получают свойство Ф(Ynpом).

Преоброзователь ИП3 - свойство - выходной сигнал

С помощью ИП3 «свойство - выходной сигнал» обеспечивается преобразование в выходной сигнал измеряемой величины W.

Это преобразование также проходит в два этапа:

  • Вначале в сигнал Wnpом (Ф) (это преобразование одной из электрических величин в  другую).
  • Получив от анализируемого объекта при помощи совокупности измерительных приборов сигналы выходные, производят сравнения меры и измеряемой величины по калибровочной зависимости, после чего находят оценочное значение С*.

Нормированные формы оценки неопределенности результатов измерений и представления результатов измерений

Все результаты полученных измерений должны быть подчинены требованиям единства измерений. Поэтому только узаконенные единицы физических величин должны присутствовать в описании результатов измерений, а  также должна быть представлена оценка их погрешностей. Согласно требованиям единства измерений, погрешности должны быть известны с заданной вероятностью. А это означает, что в описание результата попадают только представляемые стохастические  погрешности, следовательно, должны быть по возможности исключены систематические составляющие – это, во-первых. Во-вторых, В описание результата измерений могут входить неисключенные остатки систематической составляющей погрешностей в качестве рандомизированных величин. Их значение соизмеримы со случайной составляющей погрешности измерений.

Методические погрешности измерений

Возникновение методических погрешностей связано с  несовершенством выбранного метода измерений, неточностью эмпирических формул, которые применяются для описания конкретного явления, лежащего в основе измерений и ограниченной точности констант, используемых в уравнениях. К методическим также относятся погрешности, которые обусловлены принятыми упрощениями и допущениями при измерении некой модели, в сравнении с реальным объектом. В одних случаях принятые допущения не оказывают значительного влияния на измерения, в других же влияние может быть существенным. Примером такой погрешности, которая обусловлена методом измерения, является взвешивание, точнее пренебрежение массой воздуха при взвешивании, который вытесняется гирей, согласно закону Архимеда. Пренебрежение  массой воздуха  при проведении  рабочих взвешиваний вполне допустимо. При точных измерениях, ее необходимо учитывать, внося поправки в конечный результат.

Формируемые метрологические характеристики средств измерений - выбор СИ

Разрабатывая методики измерений необходимо выбрать средства измерений, которые гарантировали бы необходимую точность измерений. Однако, зная, что  как Си, так и условия проведения измерений вносят ряд погрешностей, необходимо оценить возможную инструментальную составляющую погрешности проводимых измерений. С этой целью при разработке всех Си в эксплуатационной документации нормируются и указываются особого вида технические характеристики, которые называются характеристиками метрологическими (влияющими на величину погрешности измерений свойства СИ называют  метрологическими свойствами). Способы нормирования метрологических характеристик и  их номенклатура устанавливаются соответствующим стандартом.

Классификация неопределенностей измерений

Неопределенности измерений, так же, как погрешности измерений классифицируют по нескольким признакам.

Их подразделяют на относительные и абсолютные по способу выражения.

Под абсолютной неопределенностью понимают неопределенность измерения, выражаемую в тех единицах, что и измеряемая величина.