Основы метрологии и техники измерений

Общие сведения о Государственной системе промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП)

В науке и технике известно более 2000 различных физических величин. Для измерения их требуются различные по принципу действия и конструкциям автоматические средства измерения, регулирования и управления. Для уменьшения количества средств измерения и автоматизации путем унификации их принципов измерения и конструкций создана Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).

Все средства ГСП по функциональному назначению подразделены на четыре группы.

Средства ГСП по роду используемой энергии подразделяются на три ветви: электрическую, пневматическую и гидравлическую. Выпускаются также комбинированные средства: электропневматические (пневмоэлектрические), электрогидравлические.

Основы метрологии и техники измерений

Базовой основой современных АСУТП являются системы автоматического контроля (САК), позволяющие быстро получить достоверную измерительную информацию о режимных параметрах технологических процессов, а также о параметрах сырья, промежуточных и готовых продуктов.

Научной основой САК являются метрология и физические принципы измерения параметров технологических процессов.

Технической базой САК являются средства измерений (СИ) и преобразований соответствующих параметров.

Метрология-это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижениях требуемой точности. Под единствами измерения понимают такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности измерения известны с заданной вероятностью.

Организационной основой метрологического обеспечения является метрологическая служба России, состоящая из сети учреждений и организаций, возглавляемых Государственным комитетом стандартизации, метрологии и сертификации Российской Федерации.

Соблюдение метрологических требований при технологических измерениях обеспечивает не только качество технологических режимов и выпускаемой продукции, но и производительность, экономичность, надежность и долговечность оборудования.

Важнейшими характеристиками измерения являются: принцип измерения, метод измерения, погрешность измерения.

Принцип измерения – это совокупность физических явлений, на которых основано измерение (например, на термоэлектрическом эффекте основан принцип измерения температуры с помощью термоэлектрического термометра).

Метод измерения – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Виды измерений: прямые, косвенные и совокупные.

Если результат измерения У находится непосредственно из опытных данных Х, то измерения называются прямыми, здесь У=Х. Примером прямого измерения являются измерения длины линейкой, массы с помощью весов, температуры стеклянным термометром и т.д.

Косвенные измерения–здесь искомое значение измеряемой величины находят на основе известной зависимости ее от величин, значение которых находят прямыми измерениями у=f (x₁, x₂, … x_n), где x₁, x₂, … x_n - величины, определяемые прямыми измерениями (например, определение температуры по прямому измерению термо-ЭДС, плотности однородного тела по его массе и объему и т.д.).

Совокупные измерения характеризуются одновременным измерением нескольких одноименных величин, при которых искомое значение величин находят решение системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин или ряда других величин, функционально связанных с измеряемыми.

На ХI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 г. была принята международная система единиц СИ, которая в 1961 г. регламентирована в СССР для предпочтительного применения, а с 1980 г. является обязательной.

Методы измерений:

1. Метод непосредственной оценки – искомое значение физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (ИП) прямого действия (без обратной связи). Например, измерение давление пружинным манометром, силы тока амперметром, массы с помощью циферблатных весов.

2. Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение длины метром, напряжение постоянного тока сравнивают с ЭДС нормального элемента и т.д.). Метод подразделяется на: нулевой (компенсационный); дифференциальный (разностный); совпадения; противопоставления; замещения.

В современных СИ преимущественно применяются компенсационный и дифференциальный методы.