Засобом вимірів(СІ) називають технічний засіб (або їх комплекс), що використовується при вимірах і має нормовані метрологічні характеристики. На відміну від таких технічних засобів, як індикатори, призначені для виявлення фізичних властивостей (компас, лакмусовий папір, освітлювальна електрична лампочка), СІ дозволяють не тільки виявити фізичну величину, але і виміряти її, тобто. зіставити невідомий розмір із відомим. Якщо фізична величина відомого розміру є, то вона безпосередньо використовується для порівняння (вимір плоского кута транспортиром, маси - за допомогою ваг з гирями). Якщо ж фізичної величини відомого розміру в наявності немає, то порівнюється реакція (відгук) приладу на вплив вимірюваної величини з раніше

реакцією вплив тієї ж величини, але відомого розміру (вимір сили струму амперметром). Для полегшення порівняння ще стадії виготовлення приладу відгук на відомий вплив фіксують на шкалі відлікового пристрою, після чого наносять на шкалу поділу в кратному і дольном відношенні. Описана процедура називається градуюванням шкали. При вимірі вона дозволяє за положенням покажчика отримувати результат порівнянням безпосередньо за шкалою відносин.

Отже, СІ (за винятком деяких заходів – гир, лінійок) у найпростішому випадку роблять дві операції:

Виявлення фізичної величини;

Порівняння невідомого розміру з відомим або порівняння відгуків на вплив відомого та невідомого розмірів.

Іншими відмітними ознаками СІ є:

- ≪вміння≫ зберігати (або відтворювати) одиницю фізичної величини;

Незмінність обсягу збереженої одиниці.

Якщо ж розмір одиниці у процесі вимірювань змінюється більш, ніж встановлено нормами, то за допомогою такого засобу неможливо отримати результат із необхідною точністю. Звідси випливає, що можна вимірювати тільки тоді, коли технічний засіб, призначений для цієї мети, може зберігати одиницю, досить незмінну за розміром (у часі).

Класифікація засобів вимірів

СІ можна класифікуватиза двома ознаками:

Конструктивне виконання;

Метрологічне призначення.

За конструктивним виконаннямСІ поділяють на заходи, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні прилади, вимірювальні установки, вимірювальні системи.

Заходивеличини - СІ, призначені для відтворення та (або) зберігання фізичної величини одного або кількох заданих розмірів.

Розрізняють заходи:

Однозначні (гиря 1 кг, калібр, конденсатор постійної ємності);

багатозначні (масштабна лінійка, конденсатор змінної ємності);

Набори заходів (набір гирь, калібрів набір).

Набір заходів, конструктивно об'єднаних в єдиний пристрій, в якому є пристрої для їх з'єднання в різних комбінаціях, називається магазином заходів. Прикладом такого набору може бути магазин електричних опорів, магазин індуктивності. Порівняння з мірою виконують за допомогою спеціальних технічних засобів – компараторів (важальні ваги, вимірювальний міст тощо).

До однозначних заходів можна віднести стандартні зразки(ЗІ). Існують стандартні зразки складу та стандартні зразки властивостей. СО складу речовини(матеріалу) - стандартний зразок із встановленими значеннями величин, що характеризують зміст певних компонентів у речовині (матеріалі).

СО властивостей речовин (матеріалів) – стандартний зразок із встановленими значеннями величин, що характеризують фізичні, хімічні, біологічні та інші властивості.

Нові СО допускаються для використання за умови проходження ними метрологічної атестації. Зазначена процедура - це визнання цього заходу, узаконеного застосування на підставі дослідження СО. Метрологічна атестація проводиться органами метрологічної служби.

Залежно від рівня визнання (затвердження) та сфери застосування розрізняють категорії СО - міждержавні, державні, галузеві та СО підприємства (організації).

Вимірювальні перетворювачі(ІП) - СІ, що служать для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або сигнал вимірювальної інформації, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень. За характером перетворення розрізняють аналогові (АП), цифроаналогові (ЦАП), аналого-цифрові (АЦП) перетворювачі. За місцем у вимірювальному ланцюзі розрізняють первинні (ІП, який безпосередньо впливає вимірювана фізична величина) і проміжні (ІП, що займає місце у вимірювальному ланцюгу після первинного ІП) перетворювачі.

Конструктивно відокремлений первинний ІП, якого надходять сигнали вимірювальної інформації, є датчиком. Датчик може бути винесений на значну відстань від СІ, який приймає сигнали. Наприклад, датчики запущеного метеорологічного радіозонда передають інформацію про температуру, тиск, вологість та інші параметри атмосфери.

Якщо перетворювачі не входять до вимірювального ланцюга та їх метрологічні властивості не нормовані, то вони не відносяться до вимірювальних. Такі, наприклад, силовий трансформатор у радіоапаратурі, термопара в термоелектричному холодильнику.

Вимірювальний пристрій- СІ, призначене для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні. Прилад зазвичай містить пристрій для перетворення вимірюваної величини та її індикації у формі, найбільш доступній для сприйняття. Пристрій для індикації має шкалу зі стрілкою або іншим пристроєм, діаграму з пером або цифропокажчик, за допомогою яких можуть бути здійснені відлік або реєстрація значень фізичної величини. У разі сполучення приладу з міні-ЕОМ, відлік може здійснюватися за допомогою дисплея.

За ступенем індикації значень вимірюваної величини вимірювальні прилади поділяють показують і реєструючі. Прилад, що показуєдопускає лише відрахування показань вимірюваної величини (мікрометр, аналоговий чи цифровий вольтметр). У реєструвальному приладіпередбачена реєстрація показань - у формі діаграми шляхом друкування показань (термограф або, наприклад, вимірювальний прилад, пов'язаний з ЕОМ, дисплеєм і пристроєм для друкування показань).

Вимірювальна установка сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв, призначених для вимірювання однієї або декількох фізичних величин і розташованих в одному місці. Прикладом є установка вимірювання питомого опору електротехнічних матеріалів, установка випробувань магнітних матеріалів. Вимірювальну установку, призначену для випробувань будь-яких виробів, іноді називають випробувальним стендом.

Вимірювальна система- сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених у різних точках контрольованого простору з метою вимірювання однієї або кількох фізичних величин, властивих цьому простору. Прикладом може бути радіонавігаційна система визначення місцезнаходження суден, що з низки вимірювальних комплексів, рознесених у просторі значною відстані друг від друга.

≪Обличчя≫ сучасної вимірювальної техніки визначається автоматизованими вимірювальними системами (АІС), інформаційно-вимірювальними системами (ІІС), вимірювально-обчислювальними комплексами (ІВК). Типова ІІС містить у своєму складі ЕОМ і забезпечує збирання, обробку та зберігання інформації, що надходить від численних датчиків, що характеризують стан об'єкта або процесу. При цьому результати вимірювань видаються як за попередньо заданою програмою, так і за запитом.

В умовах розширюваної автоматизації вимірювальних процесів обробки деталей і складання вузлів і агрегатів, підвищення вимог до продуктивності, точності та якості все більшого значення набувають автоматичні засоби вимірювання та контролю.

Автоматичний засіб вимірювання – це засіб вимірювання, що робить без безпосередньої участі людини вимірювання та всі операції, пов'язані з обробкою результатів вимірювань, їх реєстрацією, передачею даних або виробленням сигналу, що управляє. Якщо цей засіб вбудовано в автоматичну технологічну лінію, він називається вимірювальним автоматом або контрольним автоматом.

Автоматичні засоби вимірювання класифікуються за ступенем автоматизації, видом впливу на технологічний процес, способом перетворення вимірювального імпульсу, місцем установки, числом параметрів, що перевіряються.

За метрологічним призначеннямвсі СІ поділяються на два види:

Робочі СІ;

Еталони.

Робочі СІ(РСІ) призначені щодо технічних вимірів. За умовами застосування вони можуть бути:

лабораторними, які використовуються при наукових дослідженнях, проектуванні технічних пристроїв, медичних вимірах;

Виробничими, які використовуються контролю характеристик технологічних процесів, контролю якості готової продукції, контролю відпуску товарів;

Польовими, що використовуються безпосередньо при експлуатації таких технічних пристроїв, як літаки, автомобілі, річкові та морські судна та ін.

До кожного виду УРСІ пред'являються специфічні вимоги:

– до лабораторних - підвищена точність та чутливість;

– до виробничих - підвищена стійкість до ударно-вібраційних навантажень, високих та низьких температур;

- До польових - підвищена стабільність в умовах різкого перепаду температур, високої вологості.

Еталони є високоточними СІ, а тому використовуються для проведення метрологічних вимірювань як засоби передачі інформації про розмір одиниці. Розмір одиниці передається «згори донизу», від більш точних СІ до менш точним «по ланцюжку»: первинний еталон - вторинний еталон - робочий еталон 0-го розряду - робочий еталон 1-го розряду... - робочий засіб вимірів.

Передача розміру здійснюється у процесі перевіркиСІ. Метою перевірки є встановлення придатності СІ до застосування. Супідпорядкування СІ, що у передачі розміру одиниці від зразка до РСИ, встановлюється в перевірочних схемах СІ.

Перевірочна схема- Це документ, що містить правила передачі розміру одиниці від зразка робочим засобам вимірів. Росія має у своєму розпорядженні найсучаснішу еталонну базу. Вона входить до трійки найдосконаліших поряд із базами США та Японії. Еталонна база надалі розвиватиметься в кількісному і головним чином якісному відношенні. Перспективно створення функціональних стандартів, тобто. еталонів, що відтворюють на єдиній конструктивній та метрологічній основі не одну, а кілька одиниць фізичних величин або одну одиницю, але в широкому діапазоні вимірів. Так, метрологічні інститути країни створюють єдиний еталон часу, частоти та довжини, який дозволить, до речі, зменшити похибку відтворення одиниці довжини до 110 -11 .

Класифікація видів та методів вимірювань

Велика різноманітність вимірюваних величин, умов проведення вимірювань, способів отримання результату призводить до надзвичайно великої різноманітності вимірювань. У той же час багато конкретних вимірів, незважаючи на їх зовнішню різницю, мають багато спільного і часто виконуються за однаковою схемою. Звідси виникає потреба та можливість їх систематизації, виявлення загальних закономірностей, що дозволяє значно полегшити вивчення всього різноманіття вимірів.

Вимірювання класифікують:

по загальним прийомам отримання результатів вимірів – прямі, непрямі, сумісні, сукупні;

за виразом результату вимірювань – абсолютні, відносні;

за характеристикою точності – рівноточні, нерівноточні;

за кількістю вимірів у серії – одноразові, багаторазові;

стосовно зміни вимірюваної величини – статичні, динамічні;

за метрологічним призначенням – технічні, метрологічні.

Блок-схема класифікації вимірів представлена ​​на рис. 1.2.

Прямий вимір- Вимір, при якому шукане значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних. Наприклад, вимірювання температури повітря термометром, сили струму – амперметром, діаметра валу – мікрометром тощо.

Непрямий вимір– це вимір, у якому шукане значення величини знаходять виходячи з відомої залежності між цією величиною і величинами, подвергаемыми прямим вимірам. При цьому числове значення шуканої величини визначається за такою формулою:

z = f (a 1, a 2, ..., a m),(1.3)

де: z- значення шуканої величини; a 1 , a 2 ,…, a m- Значення безпосередньо вимірюваних величин.

Мал. 1.2. Блок-схема класифікації вимірів

Наведемо кілька прикладів непрямих вимірів.

1. Визначення значення активного опору Rрезистора (рис. 1.3 а) на основі прямих вимірювань сили струму I, що проходить через резистор, та падіння напруги Uна ньому за формулою:

R=U/I. (1.4)

2. Визначення щільності pтіла циліндричної форми (рис. 1.3 б) на підставі прямих вимірювань його маси m, діаметра dта висоти hциліндра за формулою:

p=4m/(p∙d 2∙h). (1.5)

3. Визначення довжини кола Lна підставі прямого вимірювання діаметра dза формулою:

L=p∙d. (1.6)

Мал. 1.3. Приклади непрямих вимірів

Непрямі виміри складніші за прямі, однак, вони широко застосовуються на практиці у випадках, коли прямі виміри практично нездійсненні, або коли непрямий вимір дозволяє отримати більш точний результат порівняно з прямим виміром.

У деяких приладах обчислення функцій, згаданих у визначенні непрямих вимірів, можуть здійснюватися як одна з операцій перетворень усередині приладу. Вимірювання, що проводяться із застосуванням подібних вимірювальних приладів, належать до прямих. До непрямих належать лише такі виміри, у яких розрахунок здійснюється вручну чи автоматично, але після отримання результатів прямих вимірів.

У багатьох випадках замість терміну "непрямий вимір" застосовують термін "метод непрямих вимірів". Це закріплено міжнародними словниками у галузі метрології та стандартами ряду країн та зумовлено тим, що вимір розглядається як акт порівняння величини з одиницею. Отже, опосередкований вимір, строго кажучи, - це вимір, а метод вимірів.

До сукупним вимірамвідносяться вироблені одночасно вимірювання кількох однойменнихвеличин, у яких шукані значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин. До сукупних відносяться, наприклад, вимірювання, при яких маси окремих гирь набору знаходять при відомій масі однієї з них і за результатами прямих вимірювань (порівнянь) мас різних поєднань гирь.

Спільні виміри– це виміри двох або кількох, що проводяться одночасно не однойменнихвеличин для знаходження залежності між ними.

Наприклад, на підставі одночасних вимірювань прирощень ∆lдовжини деталі в залежності від змін ∆ tйого температури (не однойменних величин) визначають коефіцієнт Долінійного розширення матеріалу зразка:

К=∆l/(l*∆t). (1.7)

Числові значення шуканих величин при спільних вимірюваннях, як і при сукупних, можуть визначатися із системи рівнянь, що зв'язують значення шуканих величин зі значеннями величин, виміряних прямим (або непрямим) способом.

Щоб отримати числові значення шуканих величин, необхідно отримати принаймні стільки рівнянь, скільки цих величин.

Як приклад розглянемо завдання експериментального визначення залежності опору резистора від температури. Припустимо, що ця залежність має вигляд:

R t =R o * (1+a*t+b*t 2) , (1.8)

де: R oі R t– значення опорів резистора при нульовій температурі та температурі tвідповідно; aі b- Постійні температурні коефіцієнти.

Потрібно визначити значення величин R o , aі b.

Очевидно, ні прямими, ні опосередкованими вимірами тут завдання не вирішити. Вчинимо наступним чином. При різних (відомих) значеннях температури t 1,t 2і t 3(вона може бути виміряна прямо чи опосередковано) вимірюємо (прямо чи опосередковано) значення R t 1, R t 2і R t 3та записуємо систему рівнянь:

R t1 = R 0 * (1 + a * t 1 + b * t 1 2);

R t2 = R 0 * (1 + a * t 2 + b * t 2 2); (1.9)

R t 3 = R 0 * (1 + a * t 3 + b * t 3 2).

Вирішуючи цю систему щодо R 0, aі b,отримуємо значення шуканих величин.

Абсолютний вимір- Вимір, що призводить до значення вимірюваної величини, вираженому в її одиницях. Наприклад, при вимірі сили електричного струму амперметром або довжини деталі мікрометром результат виміру виражається в одиницях вимірюваних величин (в амперах і міліметрах).

У ГОСТ 16263 наведено інше визначення: "абсолютний вимір - вимір, заснований на прямих вимірах однієї або декількох величин та використання значень фізичних констант". У такому розумінні це поняття практично не застосовується. Воно відповідає поняттю «фундаментальний вимір», наведеному міжнародному словнику. Термін «абсолютний вимір» слід уникати, т. к. абсолютний, тобто повністю безпомилковий, вимір неможливий. Замість нього можна використовувати термін «безпосередній вимір».

Відносний вимір- Вимірювання відношення величини до однойменної величини, що грає роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, що приймається за вихідну. Відносний вимір заснований на порівняння вимірюваної величини з відомим значенням міри. Вихідну величину при цьому знаходять підсумуванням алгебри розміру міри і показань приладу. Наприклад, контроль калібру пробки на вертикальному оптиметрі.

Рівноточні виміри– ряд вимірів будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірів в тих самих умовах. Наприклад, вимірювання діаметра валу гладким мікрометром та індикаторною скобою.

Нерівноточні виміри– ряд вимірів будь-якої величини, виконаних різними за точністю засобами вимірів та (або) у різних умовах.

Одноразовий вимір- Вимірювання, виконане один раз. Наприклад, вимір конкретного моменту часу щогодини. У ряді випадків, коли потрібна велика впевненість у отриманому результаті, одного виміру виявляється недостатньо. Тоді виконується два, три і більше вимірів однієї й тієї конкретної величини. У разі допускається вираз: “дворазове вимір”, “триразове вимір” тощо.

Багаторазовий вимір- Вимірювання однієї і тієї ж фізичної величини, коли результат отримують з декількох наступних один за одним вимірювань, тобто. вимір, що складається з низки одноразових вимірів.

З якого числа вимірів можна вважати вимір багаторазовим? Суворої відповіді це питання немає. Однак відомо, що при числі окремих вимірювань n>4 ряд ​​вимірювань може бути оброблений відповідно до вимог математичної статистики. Отже, при чотирьох вимірах і більше можна вважати багаторазовим. За результат багаторазового вимірювання зазвичай приймають середньоарифметичне значення результатів одноразових вимірювань, що входять в ряд.

Статичний вимір- Вимірювання фізичної величини, що приймається відповідно до конкретної вимірювальної задачею за незмінну протягом часу вимірювання. Наприклад, вимірювання довжини деталі за нормальної температури, вимірювання розмірів земельної ділянки.

Динамічні виміри- Виміри фізичної величини, розмір якої змінюється з часом. Швидка зміна розмірів вимірюваної величини вимагає її виміру з точною фіксацією часу. Наприклад, вимірювання відстані до рівня землі зі літака, що знижується.

Технічні виміри- Виміри за допомогою робочих засобів вимірювань. Технічні виміри виконуються з метою контролю та управління науковими експериментами, контролю параметрів виробів, технологічних процесів, управління рухом різних видів транспорту, діагностики захворювань, контролю забрудненості навколишнього середовища тощо. Наприклад, вимірювання тиску пари в казані за допомогою манометра, вимірювання ряду фізичних величин, що характеризують технологічний процес.

Метрологічні виміри- Виміри за допомогою еталонів і зразкових засобів вимірювань з метою відтворення одиниць фізичних величин при передачі їх розміру робочим засобам вимірювань. Наприклад, при перевірці зразкових заходів магнітної індукції 3-го розряду на перевірочній установці здійснюються виміри зразковим тесламетром 2-го розряду розміру величини, відтвореною мірою. Ці виміри виробляються з метрологічної метою, тобто. є метрологічними.

Будь-які вимірювання є фізичним експериментом, виконання якого засноване на використанні тих чи інших фізичних явищ. Сукупність фізичних явищ, на яких ґрунтуються виміри, називаються принципом виміру.

Сукупність прийомів використання принципів та засобів вимірювання становить метод виміру.

Вибір того чи іншого методу вимірювань залежить від вимірювального завдання, яке слід розв'язувати (точність результату вимірювань, швидкість його отримання та ін.). При вирішенні будь-якої вимірювальної задачі важливо мати такі засоби вимірювання, в яких реалізовані обрані принципи вимірювань. Наприклад, температуру можна виміряти платиновим термометром опору (реалізований принцип вимірювання – залежність опору платини від температури) та термоелектричним термометром (реалізований принцип – залежність термое.д.с. від різниці температур). Безумовно, розробки того чи іншого методу вимірювань принцип вимірювань впливає вибір засобів вимірювань. Але це не означає, що принцип вимірювання слід вважати одним із компонентів щодо методу вимірювань. Таким чином, можна сказати, що метод виміру– це спосіб вирішення вимірювального завдання, що характеризується його теоретичним обґрунтуванням та розробкою основних прийомів застосування засобів вимірювання.

Різні методи вимірів відрізняються, перш за все, організацією порівняння вимірюваної величини з одиницею виміру. З цієї точки зору всі методи вимірювань відповідно до ГОСТ 16263 поділяються на дві групи (рис. 1.4): методи безпосередньої оцінки та методи порівняння.

Мал. 1.4. Схема класифікації методів вимірів

Методи порівняння у свою чергу включають метод протиставлення, диференційований метод, метод заміщення, нульовий метод і метод збігу.

При метод безпосередньої оцінкизначення вимірюваної величини визначають безпосередньо по відлікового пристрою вимірювального приладу прямої дії (вимірювальний прилад, в якому передбачено одне або кілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто без зворотного зв'язку). На цьому методі засновані всі прилади, що показують (стрілочні) (вольтметри, амперметри, індикатори, манометри, термометри, тахометри і т.п.). Слід зазначити, що з використання даного методу вимірювань міра як речовинне відтворення одиниці виміру, зазвичай, безпосередньо у процесі виміру не бере участі. Порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання здійснюється опосередковано шляхом попереднього градуювання вимірювального приладу за допомогою зразкових мір або зразкових вимірювальних приладів.

Точність вимірювань методом безпосередньої оцінки здебільшого невелика і обмежується точністю застосовуваних вимірювальних приладів.

Метод порівняння із мірою- це такий метод вимірювань, в якому вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою. Приклади цього методу: вимірювання маси на важелях важелів з урівноважуванням гирями; вимір напруги постійного струму на компенсаторі порівнянням з е.р.с. нормального елемента; вимірювання діаметра валу індикатором при налаштуванні його на нуль за кінцевими заходами довжини.

ДЕРЖСТАНДАРТ 16263 передбачає п'ять методів вимірювань, заснованих на порівнянні з мірою.

Метод протиставлення– це метод порівняння з мірою, у якому вимірювана величина і величина відтворювана з мірою одночасно впливають на прилад порівняння, за допомогою якого встановлюється співвідношення між цими величинами. Наприклад, вимірювання маси на рівноплечих вагах за допомогою вимірюваної маси і гир, що врівноважують її, на двох чашках ваг (рис. 1.5, а).

Диференціальний метод- це метод порівняння з мірою, в якому на вимірювальний прилад впливає різницю вимірюваної величини та відомої величини, що відтворюється мірою. Наприклад, вимірювання, що виконуються при повірці мір довжини порівнянням зі зразковою мірою на компараторі, або вимірювання деталей при налаштуванні індикатора кінцевих заходів довжини (рис. 1.5, б).

Мал. 1.5. Приклади вимірювань методом протиставлення

та диференційованим методом

Широко поширений практично нульовий методвимірювань - це метод порівняння з мірою, в якому результуючий ефект впливу величин на порівняння прилад доводять до нуля. Наприклад, вимірювання електричного опору мостом з повним його врівноваженням. Нульовий метод дозволяє отримати високу точність виміру.

методом заміщенняназивається метод порівняння з мірою, в якому вимірювану величину заміщають відомою величиною, що відтворюється мірою. Це, наприклад, зважування по черзі приміщенням маси і гир на одну і ту ж чашку терезів. Метод заміщення можна розглядати як різновид диференціального та нульового методу, що відрізняються тим, що порівняння вимірюваної величини з мірою проводиться різночасно.

Метод збігів- це метод порівняння з мірою, в якому різницю між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою вимірюють, використовуючи збіги позначок шкал або періодичних сигналів. Прикладами цього методу є вимірювання довжин за допомогою штангенциркуля, або вимірювання частоти обертання стробоскопом, де спостерігають збіги положення будь-якої мітки на об'єкті, що обертається в момент спалахів відомої частоти.

Усі методи вимірів можуть здійснюватися контактним способом, при якому вимірювальні поверхні приладу взаємодіють з виробом, що перевіряється, або безконтактним способом, у якому взаємодії немає. Наприклад, вимірювання діаметра валу штангенциркулем здійснюється контактним способом, а вимірювання параметрів різьблення на інструментальному мікроскопі – безконтактним способом.

При контактному способі вимірювань необхідно правильно вибирати форму вимірювального наконечника в залежності від форми поверхні, що вимірювається. Рекомендації щодо вибору форми вимірювального наконечника наведені в табл. 1.1.

Описані вище відмінності у методах порівняння вимірюваної величини з мірою знаходять свій відбиток й у принципах побудови вимірювальних приладів.

З цього погляду розрізняють вимірювальні прилади прямої дії та прилади порівняння. У вимірювальному приладі прямої дії передбачено одне або кілька змін сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто. без зворотного зв'язку. Приміром, на рис. 1.6. наведено структурну схему електронного вольтметра змінного і постійного струму, яка містить випрямляч, підсилювач постійного струму УПТ і вимірювальний механізм ІМ. У цьому приладі перетворення сигналу вимірювальної інформації йде лише одному напрямку.

Характерною особливістю приладів прямої дії є споживання енергії від об'єкта виміру. Однак це не виключає можливості застосування приладів прямої дії для вимірювання, наприклад електричного опору або ємності, але для цього необхідно використовувати допоміжне джерело енергії.

Вимірювальний пристрій порівняння призначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною, значення якої відомо.

Мал. 1.6. Структурна схема електронного вольтметра

На рис. 1.7. наведена структурна схема автоматичного приладу порівняння, що містить пристрій порівняння УС, пристрій управління УУ і змінну (регульовану) міру М з відліковим пристроєм.

Мал. 1.7. Структурна схема автоматичного приладу порівняння

Вимірювана величина Х і однорідна з ним величина Х 0 потрапляють на входи порівняння пристрою УС. Величина Х 0 виходить від регульованого заходу М. Залежно від результату порівняння Х і Х 0 пристрій управління УУ впливає міру М таким чином, щоб величина /Х-Х 0 / зменшувалася. Процес управління закінчується, коли Х = Х0. При цьому значення вимірюваної величини відраховується за шкалою регульованого заходу. Якщо пристрої порівняння відбувається віднімання величин Х з Х 0 , то цьому приладі реалізується порівняння вимірюваної величини з мірою нульовим методом.

Слід зазначити, що порівняння величини, що вимірюється, з мірою в приладах порівняння може здійснюватися або одночасно (нульовий метод), або різночасно (метод заміщення).

Таким чином, наведена класифікація видів та методів вимірювань дозволяє не тільки систематизувати різноманітні вимірювання всіляких фізичних величин і тим самим полегшити підхід до вирішення конкретної вимірювальної задачі, а й із загальних позицій підійти до розгляду структур та принципів дії різних вимірювальних приладів.

Поняття та термін “засіб вимірювань” набули широкого поширення в метрологічній практиці з початку 70-х років. На той час стала ясною необхідність, особливо технічних вимірів, розробки єдиної метрологічної методології, що охоплює всі області вимірів і величини. У зв'язку з цим було визнано зручним запровадити певний термін, який охоплював би будь-який технічний пристрій, призначений для вироблення, переробки, перетворення, відображення інформації про розміри вимірюваних величин.

За ГОСТ 16263 засіб вимірів- Це технічний засіб, що використовується при вимірах і має нормовані метрологічні властивості. Це визначення відповідає ІСО та МЕК, згідно з якими засіб вимірювань – це пристрій, призначений для виконання вимірювань “само по собі” або із застосуванням іншого обладнання.

Класифікація видів засобів вимірів наведено на рис. 1.8.

міра- Засіб вимірювань, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Наприклад, гиря – міра маси; вимірювальний резистор - міра електричного опору; температурна лампа – міра яскравості або колірної температури; кварцовий генератор – міра частоти електричних коливань. Розрізняють однозначні заходи, багатозначні заходи та набори заходів.

Мал. 1.8. Класифікація видів засобів вимірів

Однозначний захід- Це міра, що відтворює фізичну величину одного розміру. Наприклад, гиря, плоскопаралельний кінцевий захід довжини, вимірювальний резистор, конденсатор постійної ємності тощо.

Багатозначний захід- міра, що відтворює ряд однойменних величин різного розміру. Наприклад, штриховий захід довжини, конденсатор змінної ємності тощо.

Набір заходів– спеціально підібраний комплект заходів, що застосовуються не лише окремо, а й у різних поєднаннях з метою відтворення низки однойменних величин різного розміру. Наприклад, набір гир, набір плоскопаралельних кінцевих заходів довжини, набір кутових заходів, набір вимірювальних конденсаторів тощо.

Вимірювальний пристрій– засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступною для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Як правило, вимірювальний прилад має пристрої для перетворення вимірюваної величини сигнал вимірювальної інформації і його індикації у формі, найбільш доступної для сприйняття. Пристрої для індикації часто містять шкалу зі стрілкою або іншим покажчиком, діаграму з пером або цифровий покажчик, завдяки чому можна відраховувати показання або реєструвати значення фізичної величини. У разі сполучення приладу з ЕОМ відлік роблять за допомогою монітора.

Розрізняють такі типи вимірювальних приладів.

Аналоговий вимірювальний прилад– це прилад, показання якого є безперервною функцією змін вимірюваної величини. Ці прилади мають низку переваг: відносну простоту, низьку вартість, високу інформативність аналогового сигналу. Разом з тим до недоліків аналогових вимірювальних приладів слід віднести наявність у більшості з них інерційних рухомих частин, що знижують їхню швидкодію і стійкість до перешкод.

Структурну схему аналогового вимірювального приладу прямої дії представлено на рис. 1.9.

Мал. 1.9. Структурна схема аналогового вимірювального приладу

прямої дії

У даних приладах перетворення вимірювальної інформації здійснюється лише одному напрямку від входу до виходу. Вимірювана величина Х за допомогою вимірювального перетворювача ІП перетворюється на напругу або струм, який впливає на електромеханічний вимірювальний механізм ІМ, викликаючи переміщення його рухомої частини та пов'язаного з нею покажчика відлікового пристрою ОУ. Відліковий пристрій містить оцифровану шкалу, за допомогою якої оператор ОП отримує кількісний результат вимірювання. Градуювання шкали приладу здійснюється шляхом подачі на вхід ряду відомих значень вимірюваної величини, що реалізуються зразковою багатозначною мірою М. Таким чином, порівняння вимірюваної величини з одиницею вимірювання в даному випадку здійснюється побічно, а міра М у процесі вимірювання безпосередньої участі не бере.

Цифровий вимірювальний прилад– це вимірювальний прилад, що автоматично виробляє дискретні сигнали вимірювальної інформації, показання якого представлені у цифровій формі. Наприклад, кругломір, профілактограф-профілометр і т.п.

На відміну від аналогових приладів у цифрових вимірювальних приладах обов'язково автоматично виконуються такі операції: квантування вимірюваної величини за рівнем; дискретизація її за часом; кодування інформації.

Подання вимірювальної інформації у вигляді коду забезпечує зручність її реєстрації та обробки, можливість тривалого зберігання в пристроях, що запам'ятовують, передачу на значні відстані без спотворень практично по будь-яких каналах зв'язку, безпосереднє введення в ЕОМ для обробки, а також виключає внесені оператором при відліку суб'єктивні похибки.

Перевагами цифрових вимірювальних приладів перед аналоговими є:

зручність та об'єктивність відліку;

висока точність результатів виміру;

широкий динамічний діапазон при високій роздільній здатності;

висока швидкодія за рахунок відсутності рухомих електромеханічних елементів;

можливість автоматизації процесу виміру;

висока стійкість до зовнішніх механічних та кліматичних впливів.

До недоліків цифрових вимірювальних приладів слід віднести їхню схемну складність і відносно високу вартість.

В даний час елементною базою цифрових вимірювальних приладів є мікросхеми, що дозволяє досягти високої швидкодії та малих розмірів габаритних приладів.

Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального приладу наведено на рис. 1.10.

Вона містить вхідний аналоговий перетворювач АП, аналого-цифровий перетворювач АЦП, зразковий захід М, цифровий засіб відображення інформації ЦСОІ та пристрій управління УУ. Аналоговий перетворювач перетворює вимірювану величину x(t) у функціонально з нею пов'язану аналогову величину y(t), зручнішу для перетворення в цифровий код. Як АП використовують підсилювачі, дільники, фільтри тощо.

Аналого-цифровий перетворювач виконує операції квантування за рівнем та за часом аналогової величини, порівнюючи її з мірою, та кодування результатів. При цьому на виході виробляється дискретний сигнал ДС, який перетворюється цифровим засобом відображення інформації ЦСОІ цифровий відлік N або у вигляді коду вводиться в ЕОМ.

Вимірювальний прилад, що показує– це вимірювальний прилад, що допускає лише відрахування показань. До них можна віднести мікрометр, цифровий вольтметр тощо.

Вимірювальний прилад, що реєструє– це вимірювальний прилад, у якому передбачено реєстрацію показань. У свою чергу, реєструвальні вимірювальні прилади діляться на самописуючі, в яких передбачено запис показань у формі діаграм (самописний вольтметр, барограф, термограф, профілограф тощо), і на друкуючі, в яких передбачено друкування показань у цифровій формі.

Мал. 1.10. Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального

Вимірювальний прилад прямої дії- Вимірювальний прилад, в якому передбачено одне або кілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку, тобто. без застосування зворотного зв'язку. Наприклад, амперметр, манометр, ртутний скляний термометр.

Вимірювальний прилад порівнянняпризначений для безпосереднього порівняння вимірюваної величини з величиною значення якої відомо. Наприклад, рівноплечі ваги, електровимірювальний потенціометр, компаратор для лінійних заходів та ін.

Інтегруючий вимірювальний прилад– це прилад, в якому величина, що підводиться, піддається інтегруванню за часом або за іншою незалежною змінною. Наприклад, електричний лічильник, профілограф-профілометр тощо.

Вимірювальний перетворювач– засіб вимірювань, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та (або) зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем.

Зазвичай вимірювальні перетворювачі входять до складу вимірювальних приладів, настановних систем та ін. як найважливіший пристрій, від якого залежать точнісні характеристики.

За характером перетворення виділяють аналогові, аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі.За місцем у вимірювальному ланцюзі – первинні та проміжні перетворювачі. Крім того, є масштабні перетворювачі. Наприклад, вимірювальний трансформатор струму є масштабним перетворювачем, термопара в термоелектричному термометрі – аналоговим перетворювачем, перетворювач цифрового вольтметра – аналого-цифровим вимірювальним перетворювачем.

Допоміжний засіб вимірювань– це засіб вимірів величин, що впливають на метрологічні властивості іншого засобу вимірів при його застосуванні чи перевірці. Наприклад, термометр для вимірювання температури газу в процесі вимірювання об'ємної витрати цього газу.

Вимірювальна установка– це сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) та допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем і розташована в одному місці. Наприклад, установка для вимірювання питомого опору електротехнічних матеріалів, установка для випробувань магнітних матеріалів тощо.

Вимірювальну установку із включеними до неї зразковими засобами вимірювань називають перевірочною установкою, Вимірювальну установку, що входить до складу зразка - еталонної,установку, призначену для випробувань будь-яких виробів, іноді називають випробувальним стендом. Деякі види вимірювальних установок отримали назву вимірювальних машин.Наприклад, координатно-вимірювальна машина для вимірювання параметрів складних виробів у двовимірному або тривимірному просторі.

Вимірювальна система– сукупність засобів вимірювання (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) та допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв'язку, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі та (або) використання в автоматичних системах управління. Наприклад, вимірювальна система теплоелектростанції дозволяє отримувати вимірювальну інформацію про низку фізичних величин у різних енергоблоках. Або за допомогою радіонавігаційної системи, що складається з ряду функціонально об'єднаних вимірювальних комплексів, рознесених у просторі на значну відстань, визначають місцезнаходження суден.

Залежно від призначення вимірювальні системи поділяють на вимірювальні інформаційні, вимірювальні контролюючі, вимірювальні керуючіта ін.

Вимірювальну систему, забезпечену засобами автоматичного отримання та обробки вимірювальної інформації, називають автоматичною вимірювальною системою.У автоматизованих виробництвах вимірювальні контролюючі системи працюють автоматично, і зазвичай їх називають системами автоматичного контролю.

Залежно від кількості вимірювальних каналів розрізняють одно-, дво-, триканальніі т.д. Вимірювальні системи.

І вимірювально-обчислювальний комплекс– функціонально об'єднана сукупність засобів вимірювань, ЕОМ та допоміжних пристроїв, призначених для виконання у складі конкретної вимірювальної задачі.

За призначенням прилади поділяються на універсальні, призначені для вимірювання однакових фізичних величин різних об'єктів; спеціалізовані, що використовуються для вимірювання параметрів однотипних виробів (наприклад, розмірів різьблення або зубчастих коліс) або одного параметра різних виробів (наприклад, шорсткість або твердість).

За принципом дії, який покладено основою вимірювальної системи, прилади поділяють на механічні, оптичні, оптико-механічні, пневматичні, електричні, рентгенівські, лазерні та інших.

Засіб вимірів - це технічний засіб, що використовується при вимірах та має нормовані метрологічні властивості. Детальна класифікація засобів вимірювань (СІ) електричних та радіотехнічних величин буде наведена та розглянута у § 2.1. Тут ми обмежимося загальною класифікацією СІ за технічним та метрологічним призначенням, що регламентується ГОСТ 16263-70.

За технічним призначенням СІ поділяються на заходи, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі та допоміжні СІ. Крім того, сукупність різних СІ може утворювати вимірювальні установки та системи.

Міра - СІ, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. Міра необхідна в першу чергу при реалізації всіх модифікацій методу порівняння, оскільки саме за допомогою заходу набувають величини, значення якої нам відомо.

Вимірювальний прилад - СІ, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації (вимірювального сигналу) у формі, доступною для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Вимірювальні прилади - основний вид СІ електричних та радіотехнічних величин, що вивчаються в курсі.

Вимірювальний перетворювач - СІ, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостерігачем. Вимірювальні перетворювачі можуть входити до складу вимірювальних приладів, так і застосовуватися самостійно. Тому категорія СІ, що охоплює вимірювальні прилади та перетворювачі, називається також вимірювальними пристроями.

Вимірювальна установка - сукупність функціонально об'єднаних СІ та допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем, та розташована в одному місці.

Вимірювальна система - сукупність СІ та допоміжних пристроїв, з'єднаних між собою каналами зв'язку, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі та використання у різних системах управління. Вимірювальні системи є одним з найпоширеніших різновидів інформаційно-вимірювальних систем.

За метрологічним призначенням всі СІ диференціюються на зразки, зразкові та робочі СІ.

Еталон - СІ (або комплекс СІ), що забезпечує відтворення та (або) зберігання одиниці фізичної величини для передачі її розміру нижчестоящим СІ, виконане за особливою специфікацією та офіційно затверджене як зразок.

Зразкове СІ - це міра, вимірювальний прилад або вимірювальний перетворювач, що мають високу точність і службовці для перевірки інших СІ. Вони також затверджуються як зразкові та мають спеціальну класифікацію.

Робоче СІ - це таке СІ, яке застосовується для вимірювань, не пов'язаних із передачею розміру одиниць фізичних величин. Саме такі вимірювання, звані також технічними, найбільш широко представлені у вимірювальній практиці та виконуються на всіх етапах проектування, виробництва та експлуатації продукції. Тому такі принципи побудови і структурні схеми електро- і радіовимірювальних приладів належать в основному до робочих СІ.

Метрологія, стандартизація та сертифікація: конспект лекцій Демидова Н В

10. Класифікація засобів виміру

Засіб вимірювання (СІ)– це технічний засіб або сукупність засобів, що застосовується для здійснення вимірювань та має нормовані метрологічні характеристики. За допомогою засобів вимірювання фізична величина може бути не лише виявлена, а й виміряна.

Засоби вимірювання класифікуються за такими критеріями:

1) за способами конструктивної реалізації;

2) за метрологічним призначенням.

За способами конструктивної реалізації засоби вимірювання поділяються на:

1) міри величини;

2) вимірювальні перетворювачі;

3) вимірювальні прилади;

4) вимірювальні установки;

5) вимірювальні системи.

міри величини– це засоби вимірювання певного фіксованого розміру, які багаторазово використовуються для вимірювання. Виділяють:

1) однозначні заходи;

2) багатозначні заходи;

3) набори заходів.

Деяка кількість заходів, що технічно є єдиним пристроєм, у межах якого можна по-різному комбінувати наявні заходи, називають магазином заходів.

Об'єкт виміру порівнюється з мірою за допомогою компараторів (технічних пристроїв). Наприклад, компаратором є ваги важеля.

До однозначних заходів належать стандартні зразки (СО). Розрізняють два види стандартних зразків:

1) стандартні зразки складу;

2) стандартні зразки властивостей.

Стандартний зразок складу чи матеріалу– це зразок з фіксованими значеннями величин, що кількісно відображають вміст у речовині або матеріалі всіх його складових частин.

Стандартний зразок властивостей речовини чи матеріалу – це зразок із фіксованими значеннями величин, що відбивають властивості речовини чи матеріалу (фізичні, біологічні та інших.).

Кожен стандартний зразок обов'язково має пройти метрологічну атестацію в органах метрологічної служби, перш ніж почне використовуватися.

Стандартні зразки можуть застосовуватись на різних рівнях та в різних сферах. Виділяють:

1) міждержавні СО;

2) державні СО;

3) галузеві З;

4) СО організації (підприємства).

Вимірювальні перетворювачі (ІП)– це засоби вимірювання, що виражають вимірювану величину через іншу величину або перетворюють її на сигнал вимірювальної інформації, який надалі можна обробляти, перетворювати та зберігати. Вимірювальні перетворювачі можуть перетворювати вимірювану величину по-різному. Виділяють:

1) аналогові перетворювачі (АП);

2) цифроаналогові перетворювачі (ЦАП);

3) аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). Вимірювальні перетворювачі можуть займати різні позиції ланцюга вимірювання. Виділяють:

1) первинні вимірювальні перетворювачі, які безпосередньо контактують з об'єктом виміру;

2) проміжні вимірювальні перетворювачі, які розміщуються після первинних перетворювачів. Первинний вимірювальний перетворювач технічно відокремлений, від нього надходять у ланцюг ланцюга сигнали, що містять вимірювальну інформацію. Первинний вимірювальний перетворювач є датчиком. Конструктивно датчик може бути розташований досить далеко від наступного проміжного засобу вимірювання, який має приймати його сигнали.

Обов'язковими властивостями вимірювального перетворювача є нормовані метрологічні властивості та входження у ланцюг вимірювання.

Вимірювальний пристрій– це засіб виміру, з якого виходить значення фізичної величини, що належить фіксованому діапазону. У конструкції приладу зазвичай є пристрій, що перетворює вимірювану величину з її індикаціями в оптимально зручну для розуміння форму. Для виведення вимірювальної інформації в конструкції приладу використовується, наприклад, шкала зі стрілкою або цифропокажчик, за допомогою яких здійснюється реєстрація значення вимірюваної величини. У деяких випадках вимірювальний пристрій синхронізують з комп'ютером, і тоді виведення вимірювальної інформації здійснюється на дисплеї.

Відповідно до методу визначення значення вимірюваної величини виділяють:

1) вимірювальні прилади прямої дії;

2) вимірювальні прилади порівняння.

Вимірювальні прилади прямої дії– це прилади, з яких можна отримати значення вимірюваної величини безпосередньо на відліковому пристрої.

Вимірювальний прилад порівняння- Це прилад, за допомогою якого значення вимірюваної величини виходить за допомогою порівняння з відомою величиною, що відповідає її мірі.

Вимірювальні прилади можуть здійснювати індикацію вимірюваної величини по-різному. Виділяють:

1) що показують вимірювальні прилади;

2) реєструючі вимірювальні прилади.

Різниця між ними в тому, що за допомогою показувального вимірювального приладу можна тільки зчитувати значення вимірюваної величини, а конструкція вимірювального приладу, що реєструє, дозволяє ще й фіксувати результати вимірювання, наприклад за допомогою діаграми або нанесення на який-небудь носій інформації.

Відліковий пристрій– конструктивно відокремлена частина засобу вимірів, призначена для відліку показань. Відліковий пристрій може бути представлений шкалою, покажчиком, дисплеєм та ін. Відлікові пристрої поділяються на:

1) шкільні відлікові пристрої;

2) цифрові відлікові пристрої;

3) реєструючі відлікові пристрої. Шкальні відлікові пристрої включають шкалу і покажчик.

Шкала– це система відміток та відповідних їм послідовних числових значень вимірюваної величини. Основні характеристики шкали:

1) кількість поділів на шкалі;

2) довжина поділу;

3) вартість розподілу;

4) діапазон показань;

5) діапазон вимірів;

6) межі вимірів.

Розподіл шкали– це відстань від однієї позначки шкали до сусідньої позначки.

Довжина поділу– це відстань від однієї осьової до наступної уявної лінії, яка проходить через центри найменших позначок даної шкали.

Ціна розподілу шкали- це різниця між значеннями двох сусідніх значень на цій шкалі.

Діапазон показів шкали- Це область значень шкали, нижньою межею якої є початкове значення цієї шкали, а верхньої - кінцеве значення цієї шкали.

Діапазон вимірювань– це область значень величин у межах якої встановлено нормовану гранично допустиму похибку.

Межі вимірів– це мінімальне та максимальне значення діапазону вимірювань.

Майже рівномірна шкала- Це шкала, у якої ціни поділів відрізняються не більше ніж на 13% і яка має фіксовану ціну поділу.

Істотно нерівномірна шкала- це шкала, у якої поділки звужуються і для поділів якої значення вихідного сигналу є половиною суми меж діапазону вимірів.

Виділяють такі види шкал вимірювальних приладів:

1) одностороння шкала;

2) двостороння шкала;

3) симетрична шкала;

4) безнульова шкала.

Одностороння шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується на початку.

Двостороння шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується не на початку шкали.

Симетрична шкала- Це шкала, у якої нуль розташовується в центрі.

Вимірювальна установка– це засіб вимірювання, що є комплексом заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, що виконують схожі функції, що використовуються для вимірювання фіксованої кількості фізичних величин і зібрані в одному місці. Якщо вимірювальна установка використовується для випробувань виробів, вона є випробувальним стендом.

Вимірювальна система– це засіб вимірювання, що є об'єднання заходів, ІП, вимірювальних приладів та інше, виконують схожі функції, що у різних частинах певного простору і призначених для вимірювання певної кількості фізичних величин у цьому просторі.

За метрологічним призначенням засоби вимірювання діляться на:

1) робочі засоби виміру;

2) зразки.

Робочі засоби вимірювання (РСІ)– це засоби вимірювання, які використовуються для здійснення технічних вимірювань. Робочі засоби вимірювання можуть використовуватись у різних умовах. Виділяють:

1) лабораторні засоби вимірювання, що застосовуються під час проведення наукових досліджень;

2) виробничі засоби вимірювання, які застосовуються при здійсненні контролю за перебігом різних технологічних процесів та якістю продукції;

3) польові засоби вимірювання, що застосовуються у процесі експлуатації літаків, автомобілів та інших технічних пристроїв.

До кожного окремого виду робочих засобів виміру пред'являються певні вимоги. Вимоги до лабораторних робочих засобів вимірювання – це високий ступінь точності та чутливості, до виробничих РСІ – високий ступінь стійкості до вібрацій, ударів, перепадів температури, до польових РСІ – стійкість та справна робота в різних температурних умовах, стійкість до високого рівня вологості.

Еталони- Це засоби вимірювання з високим ступенем точності, що застосовуються в метрологічних дослідженнях для передачі відомостей про розмір одиниці. Більш точні засоби вимірювання передають відомості про розмір одиниці і так далі, таким чином утворюється своєрідний ланцюжок, у кожній наступній ланці якої точність цих відомостей трохи менша, ніж у попередньому.

Відомості про розмір одиниці надаються під час перевірки засобів вимірювання. Перевірка засобів вимірювання здійснюється з метою затвердження їхньої придатності.