SHEMABOOK.RU

Датчики в современных измерениях

Измерением является, несомненно, познавательный процесс получения количественной информации об объекте, которым может служить предмет, физическая система, явление и т.д. Очевидно, что объект измерения должен обладать одним или совокупностью характеризующих его свойств, представляющих интерес для получателя именно количественной информации!
Одно из таких свойств объекта (в дальнейшем речь будет идти исключительно о физических объектах), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них, называется физической величиной (или просто величиной), а она же, но подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с поставленной задачей, именуется измеряемой физической величиной (или просто измеряемой величиной). Заметим, что понятие физической величины является одним из фундаментальных понятий измерений (и, конечно, метрологии как науки об измерениях).
Для количественного выражения каждой измеряемой величины служит соответствующая единица измерения, т.е. такая же физическая величина, но которой присвоено числовое значение, равное единице.
При этом для дальнейшего.изложения особенно важно отметить, что число подлежащих измерению механических, тепловых, оптических, акустических и пр. так называемых неэлектрических величин, интересующих науку и производство, уже в начале 60-х годов прошлого века во много раз превышало число всех возможных электрических и магнитных величин.
Измерения осуществляются специально предназначенными для этих целей техническими средствами, именуемыми средствами измерительной техники, причем основная измерительная нагрузка» ложится на средство измерений, т.е. на техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормируемые метрологические характеристики, под которыми подразумеваются Устанавливаемые нормативно-техническими документами свойства средства измерений, влияющие на получаемый результат и его достоверность. Эти же свойства. определяемые экспериментально, именуются действительными метрологическими характеристиками.
Любому читателю хорошо известны термометры, весы, амперметры, вольтметры, счетчики электрической энергии, часы и даже хронометры. Словом, существует огромное количество разнообразных приборов для измерений и электрических, и неэлектрических величин.
Теперь же, любезный мой читатель, задумаемся вот над чем: измерительный прибор тем или иным способом воспринимает (внимание: этот глагол нам очень важен!) измеряемую величину, а в результате мы получаем отображенное в доступной нам форме (отсчет по шкале; цифры на дисплее, диаграмма на ленте самопишущего прибора и пр.) значение измеряемой величины, поэтому возникает очевидный вопрос: что же происходит внутри этого средства измерений, благодаря чему из «замарашки» на входе прибора (извини меня, входная измеряемая величина, за такое сравнение...) возникает «красавица-царевна» на выходе, т.е. выходная величина? Очевидно, остается предположить, что имеют место одно или несколько «волшебных» преобразований. Верно! Только в нашем случае они не волшебные, а измерительные преобразования.
При этом очень важно отметить, что по мере нашего продвижения со входа на выход измерительного прибора преобразования одной физической величины в другую сопровождаются соответствующими преобразованиями энергии, определяющими принцип действия данного средства измерений. Однако энергетические преобразования — неизбежная дань, которую приходится платить за получение количественной информации об объекте измерения. Поток энергии сквозь измерительный прибор — это лишь переносчик измерительного сигнала, содержащего количественную информацию об измеряемой физической величине. Очевидно, что при взаимодействии средства измерений с объектом измерений следует соблюдать принцип «не навреди чистоте эксперимента!» Это означает, что входная часть нашего измерительного прибора должна минимально воздействовать на измеряемый объект. В идеальном случае это означало бы отсутствие отбора энергии от объекта, но это физически нереализуемо Поэтому надо стараться по возможности не вмешиваться входной частью средства измерений в «ауру» объекта измерения!
Представим себе, что нужно, имея альбом для систематизации сведений о датчиках, как-то разложить их «портреты», сгруппировав по определенным признакам. В мире фауны и флоры принято делить объекты по родам, видам, подвидам, классам и подклассам. А по каким признакам расклассифицировать датчики? Существует ли единообразная совокупность признаков, позволяющая составить такую классификационную таблицу? Оказывается, нет, хотя метрологические характеристики датчиков универсальны для всех их разновидностей, не зависят от конструкций и принципов действия и различаются только диапазонами и значениями. Поэтому сначала попробуем в разных ракурсах рассмотреть «классификационные портреты» (или, если угодно, разновидности) как датчиков, так и следующих за ними ИП, а затем ознакомимся с метрологическими характеристиками этих средств измерений (это не оговорка, датчик и любой следующий за ним в измерительной цепи или измерительном канале ИП является не только элементом средства измерений, но и сам по себе может служить самостоятельным средством измерений!) Речь будем вести вообще об измерительных преобразователях, поскольку любой датчик в измерительной цепи представляет собой лишь входной (очень и очень важный!) ИП.


СКАЧАТЬ