Эталоны единиц физических величин

Измерительные приборы
Измерительный прибор – это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, т.е. в виде непосредственного отсчета, автоматической регистрации, в виде данных для ЦВМ или для устройств автоматического регулирования и управления. В измерениях применяются большое число видов приборов, которые различаются по устройству и структурной схеме, по способу сравнения измеряемой величины с известной, по роду измеряемой величины, по способу отсчета и другим признакам. Каждый измерительный прибор может быть охарактеризован структурной схемой, которая показывает, какие преобразования претерпевает измеряемая величина X в приборе, прежде чем мы получаем информацию о ней на выходе. Поэтому основными узлами прибора являются измерительные преобразователи. Кроме этого, для обеспечения работы измерительного прибора имеются вспомогательные узлы: источники питания, осветительные устройства и т.д. (рис.4.6.).


По структурному принципу измерительные приборы делятся на приборы прямого преобразования и приборы уравновешивания. Имеются также приборы, в которых сочетаются оба эти принципа.
В приборах прямого преобразования (рис.4.3) структурная схема разомкнута: преобразования идут от входной величины X через преобразователи П_1,П₂,…,П_n с промежуточными выходными величинами преобразователей Y₁, Y₂,…, Y_n к выходной величине Y.
Измерительные приборы прямого преобразования называются прямо показывающими. На шкале прибора непрерывно фиксируется значение измеряемой величины. Шкала прямо показывающих приборов заранее градуируется, поэтому при работе с ними меры не нужны (структурная схема на рис.4.3). К таким приборам относятся амперметры, вольтметры.
В приборах уравновешивания (рис. 4.3) структурная схема замкнута. Она содержит цепь прямого преобразования с преобразователями П₁, П₂,…, П_n и цепь обратного преобразования (обратная связь) с преобразователями ₁, ₂,…, _n. В таких приборах входная величина Х сопоставляется в устройстве сравнения (УС) со значением Х_К, а их разность определяет погрешность измерения. Приборы уравновешивания называют еще приборами сравнивающими и для работы с ними требуется иметь меры и выполнять вручную или автоматически ряд дополнительных действий. К таким приборам относятся мосты, потенциометры.
В приборах смешанного преобразования структурная схема отличается от приведенной на рис. 4.3. в тем, что в ней еще имеются дополнительные преобразователи. Например, если значение Y (рис. 4.3.б) подавать на измерительный механизм (ИМ), который преобразует значение Y в угловую величину , т.е.  = F (Y), то измеряемую величину Х определяют по отсчетному устройству ИМ.
Измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины, называют аналоговым измерительным прибором. Это прибор с отсчетным устройством в виде стрелки и шкалы.

Измерительный прибор, автоматически вырабатывающий дискретный (кодированный) сигнал измерительной информации и дающий показания в цифровой форме, называют цифровым измерительным прибором.

Измерительные приборы, допускающие считывание показаний или считыванию и регистрацию или только регистрацию показаний называются регистрирующими измерительными приборами.
Если регистрирующий измерительный прибор дает запись показаний в форме диаграммы, то такие приборы называют самопишущими (рис. 4.8).

Регистрирующий измерительный прибор, в котором предусмотрено печатание показаний в цифровой форме, называют печатающим прибором.
Если показания измерительных приборов функционально связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к ним по различным каналам, называют суммирующими. Примером может служить ваттметр, использующий для измерения суммарной мощности нескольких генераторов.
Есть также интегрирующие приборы, в которых измеряемая величина интегрируется по времени. Например, счетчик электрической энергии.
Приборы, получившие название нуль-индикаторов применяются в приборах сравнения и некоторых других для установления отсутствия тока в каком-либо участке цепи или равенства напряжений на каких-либо участках цепи. Это гальванометры и электронные устройства, выдающие импульс тока (или прекращающие выдачу импульсов) при равенстве двух напряжений, подводимых к их выходам.
В зависимости от применяемых средств (узлов) различают электромеханические и электронные приборы.
К группе электромеханических измерительных приборов относят приборы в которых энергия электромагнитного поля преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части прибора.
К группе электронных аналоговых приборов относят приборы, использующие электронные узлы для преобразования сигнала измерительной информации и электромеханический (чаще всего магнитоэлектрический) измерительный механизм.
По роду измеряемой величины измерительные приборы делят на следующие группы: амперметры – для измерения тока; вольтметры - для измерения напряжения; омметры – для измерения сопротивления и т.д.
По характеру установки на месте применения приборы бывают стационарные, предназначенные для жесткого крепления, и переносные, не предназначенные для жесткого крепления, и переносные, не предназначенные для жесткого крепления.
В зависимости от степени защищенности, от климатических и механических воздействий приборы выполняют обыкновенными, пыле-, водо- и брызгозащищенными, герметическими, виброудароустойчивыми и др.

30.