Измерительные преобразователи это в метрологии кратко

Обновлено: 05.07.2024

Измерительный преобразователь (ИП) — СИ, предназначенное для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

По расположению в измерительной цепи различают первичные и промежуточные измерительные преобразователи.

Первичный измерительный преобразователь, называемый также датчиком, — это тот измерительный преобразователь, на который непосредственно действует измеряемая величина.

Остальные измерительные преобразователи называют промежуточными. Они расположены после первичного измерительного преобразователя и могут выполнять различные операции преобразования измерительного сигнала.

Как правило, к ним относятся:

• изменение физического рода величины;

• масштабное (линейное или нелинейное) преобразование;

• функциональное преобразование (любые математические операции над значениями величины).

Следует иметь в виду, что указанная классификация достаточно условна. Во-первых, в одном СИ может быть несколько первичных измерительных преобразователей (например, термопара в цепи термоэлектрического термометра). Во-вторых, специфика аналитических измерений также приводит к нарушению указанного принципа классификации.

Аналитические измерения представляют собой преобразование измеряемой величины, являющейся информативным параметром анализируемой среды (информативный параметр — параметр, несущий информацию о измеряемой величине), и сравнением ее с мерой. Обычно они проводятся с помощью совокупности измерительных преобразователей, включающей следующие виды измерительных преобразователей:

• ИП1: измерительный преобразователь типа состав - состав, обеспечивающие масштабные преобразования анализируемой пробы. Проба характеризуется информативным параметром С(содержанием измеряемого компонента) и комбинацией неинформативных параметров Сн, к которым относятся содержание неопределяемых (мешающих) компонент и термодинамические параметры анализируемой среды. При прохождении через ИП1происходят процессы очистки, сушки, изменения температуры и давления смеси до требуемых величин и, после этих преобразований анализируемой среды, отбор ее требуемого количества. ИП1 обычно называют блоком отбора и подготовки пробы;

• ИП2: измерительный преобразователь типа состав - свойство, обеспечивающие преобразование измеряемой величины С в то или иное физико-химическое свойство, удобное для последующего измерения и регистрации. Во многих случаях это преобразование идет в два этапа: получение промежуточного продукта в жидкой либо твердой фазе с содержанием компонента Ynpом(C), а затем его преобразование в свойство Ф(Ynpом)

• ИП3: измерительный преобразователь типа свойство - выходной сигнал, обеспечивающие преобразование измеряемой величины в выходной измерительный сигнал W.Обычно это преобразование также осуще­ствляется в два этапа: в промежуточный сигнал Wnpом(Ф) и затем в выходной сигнал W(Wnpом). При этом преобразование Wnpом в W— это преобразование одной электрической величины в другую.

Получив с помощью совокупности измерительных преобразователей выходные сигналы от анализируемого объекта, по калибровочной зависимости произво­дят сравнение измеряемой величины с мерой и вырабатывают оценочные значения С* измеряемой величины С.

Эта совокупность измерительных преобразователей не укладывается в приведенную классификацию, т. к. измеряемая величина непосредственно воздействует не только на первый измерительный преобразователь измерительной цепи, но и на их совокупность, включающую ИП1, ИП2 и первый преобразователь группы ИП3. При этом только второй преобразователь группы ИП3 является промежуточным. Отсюда следует, что в аналитических приборах роль первичного измерительного преобразователя выполняет совокупность измерительных преобразователей, осуществляющая последовательное, в несколько этапов, преобразование измеряемой величины в измерительный сигнал.

Измери́тельный преобразова́тель — техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.) или применяется вместе с каким-либо средством измерений.

Содержание

Классификация

  • По характеру преобразования:
    • Аналоговый измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал); — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код; — измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.
    • Первичный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Первичный измерительный преобразователь является первым преобразователем в измерительной цепи измерительного прибора; — конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь;
    • Детектор — датчик в области измерений ионизирующих излучений;
    • Промежуточный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.
    • Передающий измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации;
    • Масштабный измерительный преобразователь — измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.

    Некоторые примеры

      в термоэлектрическом термометре
    • Электропневматический преобразователь

    Литература

    • Левшина Е. С, Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи). — Л.: Энергоатомиздат, 1983.
    • Справочник по электроизмерительным приборам. Под ред. К. К. Илюнина. — Л.: Энергоатомиздат, 1983.
    • Дубовой Н. Д. Автоматические многофункциональные измерительные преобразователи. — М.: Радио и связь, 1989.
    • Бриндли К. Измерительные преобразователи. Справочное пособие. Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1991.

    Нормативно-техническая документация

    • ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения.
    • РМГ 29-99 ГСИ. Метрология, Основные термины и определения.
    • ГОСТ 30606-98. Преобразователи цифрового кода в напряжение или ток измерительные.
    • ГОСТ 30605-98. Преобразователи измерительные напряжения и тока цифровые.

    См. также

    Ссылки

    • Метрология
    • Измерительная техника
    • Датчики
    • Электроника
    • Преобразователи

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Полезное

    Смотреть что такое "Измерительный преобразователь" в других словарях:

    измерительный преобразователь — ИП Техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или… … Справочник технического переводчика

    ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, устройство, преобразующее измеряемую физическую величину (перемещение, давление, температуру, электрическое напряжение и т.д.) в сигнал (обычно электрический) для дальнейшей передачи, обработки или регистрации.… … Современная энциклопедия

    Измерительный преобразователь — ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, устройство, преобразующее измеряемую физическую величину (перемещение, давление, температуру, электрическое напряжение и т.д.) в сигнал (обычно электрический) для дальнейшей передачи, обработки или регистрации.… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

    ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — (датчик) средство измерения, преобразующее измеряемую физическую величину (перемещение, давление, температуру, электрическое напряжение и т. д.) в сигнал (обычно электрический) для передачи, обработки или регистрации … Большой Энциклопедический словарь

    измерительный преобразователь — 2.5.4 измерительный преобразователь : Средство измерений (или его часть), служащее для получения информации об измеряемом количественном или качественном свойстве и преобразования ее в форму, удобную для обработки, хранения, дальнейших… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — датчик элемент измерительный, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (давление, температуру, скорость и т. п.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, регистрации, и воздействия на… … Металлургический словарь

    измерительный преобразователь — (датчик), средство измерения, преобразующее измеряемую (контролируемую) физическую величину (перемещение, давление, уровень жидкости в сосуде, температуру, электрическое напряжение, силу тока, частоту, силу света и т. д.) в сигнал (обычно… … Энциклопедия техники

    измерительный преобразователь — keitlys statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, keičiantis vienos rūšies signalo energiją kita rūšimi. atitikmenys: angl. transducer vok. Messumformer, m; Messwandler, m rus. измерительный преобразователь, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

    измерительный преобразователь — keitlys statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, reaguojantis į reiškinį ir kuriantis signalą, kuris yra vienos ar kelių šio reiškinio charakteristikų funkcija. atitikmenys: angl. transducer vok. Messumformer, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

    измерительный преобразователь — keitlys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. transducer vok. Meßumformer, m; Meßwandler, m rus. измерительный преобразователь, m; первичный измерительный преобразователь, m pranc. transducteur, m … Fizikos terminų žodynas

    В метрологии средства измерения принято классифицировать по виду, принципу действия и метрологическому назначению. Различают следующие виды средств измерений: 1) Меры; 2) Измерительные устройства; 3) Измерительные установки; 4) Измерительные системы.





    Рис 3.2 Схема передачи единиц от эталона к рабочим средствам измерения


    Характеристики средств измеренийХарактеристики средств измерений можно разделить на две группы: метрологические, эксплуатационные. Метрологические характеристики средств измеренийМетрологические характеристики СИ – технические характеристики, которые влияют на результат и точность измерений и определяются ГОСТом: а) Градуировочные характеристики – определяющие соотношение между сигналами на входе и выходе в статическом режиме. - Статическая характеристика преобразования измерительного преобразователя; - Пределы и цена деления шкалы; - Вид и параметр цифрового кода. Статические характеристики – относятся к измерениям в установившемся режиме, когда в нем закончились все переходные процессы. б) Динамические характеристики – отражают инерционные свойства средства измерения при воздействии на них меняющихся во времени величин (параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки). Динамические характеристики описывают поведение прибора в интервале времени от момента изменения измеряемой величины до момента когда с этого прибора можно будет считывать установившиеся показания. К динамическим характеристикам относятся: - Дифференциальные уравнения описывающие работу системы; - Передаточная функция; - Переходная характеристика; - Импульсная характеристика; - Совокупность АЧХ, АФЧХ и др.; - и т.п. в) Показатели точности г) Функции влияния – зависимость изменения метрологических характеристик от изменения влияющих величин или не информативных параметров входного сигнала (инвариантность). При измерении напряжения не информативными параметрами является фаза, частота, и т.п. Обычно метрологические характеристики нормируют раздельно для нормальных и рабочих условий применения средства измерения. Нормальными считаются такие условия, при которых изменение метрологических характеристик под воздействием влияющих величин принято пренебрегать. Для подавляющего большинства средств измерений нормальными условиями применения являются: температура – 293 ± 5 0 К; атмосферное давление – 100 ± 4 кПа; относительная влажность – 65 ± 15 %; электрическое напряжение – 220 ± 22 В; Рабочие условия отличаются от нормальных более широким диапазоном изменения влияющих величин. Те и другие указываются в стандартах, технических требованиях, и других нормативно-технических документациях на конкретные виды средств измерений. Соответствие метрологических характеристик установленных для них норм должно проверяться. Проверка метрологическим органам соответствия метрологических характеристик номам и установления на этой основе пригодности средства измерения к применению называется поверкой. Учет всех нормируемых метрологических характеристик средства измерения сложная и трудоемкая процедура оправдана только при измерениях очень высокой точности характерных для метрологической практики. На практике, как правило, такая точность не нужна, поэтому для средств измерений используемых в повседневной работе принято деление по точности на классы. Класс точности –обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа, устанавливающая оценку точности их показаний. Классы точности присваиваются типам средств измерений с учетом результатов государственных приемочных испытаний СИ, с несколькими диапазонами измерений одной и той же величины или для измерения разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или измеряемой величины. Обозначения классов точности наносится на циферблаты, щитки, корпуса; приводится в документации СИ. На большинстве средств измерений класс точности обозначают арабскими цифрами из ряда: , где n = 1, 0, -1, и т.д. Для средства измерения с равномерной или степенной шкалой цифра класса точности означает, что значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель отсчетного устройства, более чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерения. Перечень необходимых проверяемых параметров при поверке средства измерения приведены в эксплуатационной документации. Для большинства (95%) СИ основным проверяемым параметром при поверке является определение величины погрешности при измерении физической величины и ее соответствие классу точности. При несоответствии прибор бракуется. Эксплуатационные характеристики средств измеренийЭксплуатационные характеристики определяются средой и условиями, в которых будет функционировать средство измерения и регламентируется ГОСТом и тех. условий на СИ. Климатические условия эксплуатации: минимальна и максимальная температура окружающего воздуха; влажность воздуха; морская вода; туман; открытая местность или помещение. Специальные условия эксплуатации: наличие тех или иных физических полей; радиация; давление окружающей или рабочей среды наличие или состав и концентрация агрессивных составляющих в окружающей среде и т.п.

    В метрологии средства измерения принято классифицировать по виду, принципу действия и метрологическому назначению. Различают следующие виды средств измерений: 1) Меры; 2) Измерительные устройства; 3) Измерительные установки; 4) Измерительные системы.



    Рис 3.2 Схема передачи единиц от эталона к рабочим средствам измерения


    Характеристики средств измеренийХарактеристики средств измерений можно разделить на две группы: метрологические, эксплуатационные. Метрологические характеристики средств измеренийМетрологические характеристики СИ – технические характеристики, которые влияют на результат и точность измерений и определяются ГОСТом: а) Градуировочные характеристики – определяющие соотношение между сигналами на входе и выходе в статическом режиме. - Статическая характеристика преобразования измерительного преобразователя; - Пределы и цена деления шкалы; - Вид и параметр цифрового кода. Статические характеристики – относятся к измерениям в установившемся режиме, когда в нем закончились все переходные процессы. б) Динамические характеристики – отражают инерционные свойства средства измерения при воздействии на них меняющихся во времени величин (параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки). Динамические характеристики описывают поведение прибора в интервале времени от момента изменения измеряемой величины до момента когда с этого прибора можно будет считывать установившиеся показания. К динамическим характеристикам относятся: - Дифференциальные уравнения описывающие работу системы; - Передаточная функция; - Переходная характеристика; - Импульсная характеристика; - Совокупность АЧХ, АФЧХ и др.; - и т.п. в) Показатели точности г) Функции влияния – зависимость изменения метрологических характеристик от изменения влияющих величин или не информативных параметров входного сигнала (инвариантность). При измерении напряжения не информативными параметрами является фаза, частота, и т.п. Обычно метрологические характеристики нормируют раздельно для нормальных и рабочих условий применения средства измерения. Нормальными считаются такие условия, при которых изменение метрологических характеристик под воздействием влияющих величин принято пренебрегать. Для подавляющего большинства средств измерений нормальными условиями применения являются: температура – 293 ± 5 0 К; атмосферное давление – 100 ± 4 кПа; относительная влажность – 65 ± 15 %; электрическое напряжение – 220 ± 22 В; Рабочие условия отличаются от нормальных более широким диапазоном изменения влияющих величин. Те и другие указываются в стандартах, технических требованиях, и других нормативно-технических документациях на конкретные виды средств измерений. Соответствие метрологических характеристик установленных для них норм должно проверяться. Проверка метрологическим органам соответствия метрологических характеристик номам и установления на этой основе пригодности средства измерения к применению называется поверкой. Учет всех нормируемых метрологических характеристик средства измерения сложная и трудоемкая процедура оправдана только при измерениях очень высокой точности характерных для метрологической практики. На практике, как правило, такая точность не нужна, поэтому для средств измерений используемых в повседневной работе принято деление по точности на классы. Класс точности –обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа, устанавливающая оценку точности их показаний. Классы точности присваиваются типам средств измерений с учетом результатов государственных приемочных испытаний СИ, с несколькими диапазонами измерений одной и той же величины или для измерения разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или измеряемой величины. Обозначения классов точности наносится на циферблаты, щитки, корпуса; приводится в документации СИ. На большинстве средств измерений класс точности обозначают арабскими цифрами из ряда: , где n = 1, 0, -1, и т.д. Для средства измерения с равномерной или степенной шкалой цифра класса точности означает, что значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель отсчетного устройства, более чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерения. Перечень необходимых проверяемых параметров при поверке средства измерения приведены в эксплуатационной документации. Для большинства (95%) СИ основным проверяемым параметром при поверке является определение величины погрешности при измерении физической величины и ее соответствие классу точности. При несоответствии прибор бракуется. Эксплуатационные характеристики средств измеренийЭксплуатационные характеристики определяются средой и условиями, в которых будет функционировать средство измерения и регламентируется ГОСТом и тех. условий на СИ. Климатические условия эксплуатации: минимальна и максимальная температура окружающего воздуха; влажность воздуха; морская вода; туман; открытая местность или помещение. Специальные условия эксплуатации: наличие тех или иных физических полей; радиация; давление окружающей или рабочей среды наличие или состав и концентрация агрессивных составляющих в окружающей среде и т.п.

    Виды средства измерений

    Средство измерений (СрИзм) — это техническое средство (или комплекс средств), используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

    СрИзм позволяют не только обнаружить физическую величину, но и измерить ее, т.е. сопоставить неизвестный размер с известным. Если физическая величина известного размера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения (измерение плоского угла транспортиром, массы – с помощью весов с гирями). Если же физической величины известного размера в наличии нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с проявившейся ранее реакцией на воздействие той же величины, но известного размера (измерений силы тока амперметром).

    СрИзм можно классифицировать по двум признакам:

    СрИзм можно классифицировать по двум признакам:

    1. конструктивное исполнение;
    2. метрологическое назначение.

    По конструктивному исполнению СрИзм подразделяют на меры, измерительные преобразователи; измерительные приборы, измерительные установки, и системы, измерительные принадлежности.

    Мера

    Это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физических величин заданного размера. К данному виду средств измерений относятся гири, концевые меры длины и т.п. На практике используют однозначные и многозначные меры, а также наборы и магазины мер.

    Однозначные меры воспроизводят величины только одного размера (гиря).

    К однозначным мерам можно отнести стандартные образцы (СО). СО состава вещества (материала) – стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих содержание определенных компонентов в веществе (материале).

    СО свойств веществ (материалов) – стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих физические, химические, биологические и другие свойства.

    Многозначные меры воспроизводят несколько размеров физической величины. Например, миллиметровая линейка дает возможность выразить длину предмета в сантиметрах и в миллиметрах.

    Измерительные преобразователи

    Измерительные преобразователи

    СрИзм, предназначенные для преобразования измеряемой величины в другую однородную или неоднородную величину с целью представления измеряемой величины в форме, удобной при обработке, хранении, передаче в показывающее устройство. Измерительные преобразователи не имеют устройств отображения измерительной информации, поэтому они входят в измерительные приборы или применяются вместе с ними.

    Различают:

    • Первичные преобразователи — предназначены для непосредственного восприятия измеряемой величины, как правило, неэлектронной и преобразовывая ее в электрическую (например, датчики).
    • Промежуточные преобразователи – преобразователи, расположенные в измерительной цепи первичного преобразователя и обычно по измеряемой физической величине, однородные с ним.

    преобразователей являются Е854ЭЛ, Е856ЭЛ и Е849ЭЛ

    Пример: овременные измерительные преобразователи нередко оснащаются и цифровыми, и аналоговыми выходными цепями. Примерами таких преобразователей являются Е854ЭЛ, Е856ЭЛ и Е849ЭЛ

    Измерительные приборы

    Комплектная измерительная установка PN25 тип LC/LCR для газовозов или стационарных систем

    Комплектная измерительная установка PN25 тип LC/LCR для газовозов или стационарных систем

    Это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем. Различают измерительные приборы прямого действия и приборы сравнения.

    • Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины. Изменения рода физической величины при этом не происходит. К приборам прямого действия относят, например, амперметры, вольтметры, термометры и т.п.
    • Приборы сравнения предназначаются для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны, например, аналитические весы. Такие приборы широко используются в научных целях.

    Измерительные установки и системы

    Это совокупность средств измерений, объединённых по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин объекта измерений. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса измерения, обработку и отображение результатов измерений для восприятия их пользователем.

    Измерительные принадлежности

    Измерительные принадлежности

    Это вспомогательные средства измерений величин. Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности.

    По метрологическому назначению СрИзм делят на два вида – рабочие средства измерений и эталоны.

    Рабочие средства измерений

    Калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-2012ПК

    Калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ-2012ПК

    Применяют для определения параметров (характеристик) технических устройств, технологических процессов, окружающей среды и др.

    Производственные средства обладают устойчивостью к воздействиям различных факторов производственного процесса: температуры, влажности, вибрации и т.п., что может сказаться на достоверности и точности показаний приборов.

    Полевые средства работают в условиях, постоянно изменяющихся в широких пределах внешних воздействий.

    Эталон

    Эталон

    Это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи её размера другим средствам измерений. От эталона единица величины передаётся разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений. Эталоны классифицируют на:

    • Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
    • Вторичные эталоны могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.
    • Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда и рабочим средствам измерений.

    Читайте также: