Понятие и классификация средств измерений

метки: Измерение, Средство, Поверочный, Погрешность, Величина, Например, Обозначение, Предел

Приведенное определение выражает суть средства измерений, которое, во-первых, хранит или воспроизводит единицу, во-вторых, эта единица неизменна. Эти важнейшие факторы и обуславливают возможность проведения измерений, т.е. делают техническое средство именно средством измерений. Этим средства измерений отличаются от других технических устройств. К средствам измерений относятся меры, измерительные: преобразователи, приборы, установки и системы.

Мера физической величины, Измерительный преобразователь (ИП) —

Преобразуемая величина, поступающая на измерительный преобразователь, называется входной , а результат преобразования — выходной величиной. Соотношение между ними задается функцией преобразования , которая является его основной метрологической характеристикой. Для непосредственного воспроизведения измеряемой величины служат первичные преобразователи , на которые непосредственно воздействует измеряемая величина и в которых происходит трансформация измеряемой величины для ее дальнейшего преобразования или индикации. Примером первичного преобразователя является термопара в цепи термоэлектрического термометра. Одним из видов первичного преобразователя является датчик — конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он «дает» информацию).

Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от средства измерений, принимающего его сигналы. Например, датчик метеорологического зонда. В области измерений ионизирующих излучений датчиком часто называют детектор.

аналоговыми, аналого-цифровыми (АЦП), цифро-аналоговыми (ЦАП)

Измерительный прибор

способу индикации

прямого действия

Приборы сравнения

интегрирующие и суммирующие, аналоговые и цифровые, самопишущие и печатающие

Измерительная установка и система

метрологическому назначению

Рабочее СИ

Эталон — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера другим средствам измерений. Среди них можно выделить рабочие эталоны разных разрядов, которые ранее назывались образцовыми средствами измерений .

видам измеряемых величин

1.1 Метрологические характеристики СИ

метрологических характеристик

Метрологическая характеристика (МХ)

Для каждого типа СИ устанавливаются свои метрологические характеристики. Ниже рассматриваются в наибольшей мерераспространенные на практике метрологические характеристики.

Метрологические аспекты измерений свойств физических величин

... название физических величин. Понятие «физическая величина» в метрологии, как и в физике, физическая величина трактуется как свойство физических объектов (систем), общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, т.е. как свойство, которое может быть для одного объекта в ...

Диапазон измерений СИ, Погрешность СИ

Имеет место распространенная классификация погрешностей средств измерений. Ниже приводятся примеры их в наибольшей меречасто используемых видов.

Абсолютная погрешность СИ

Если абсолютная погрешность не изменяется во всем диапазоне измерения, то она называется аддитивной, если она изменяется пропорционально измеряемой величине (увеличивается с ее увеличением), то она называется мультипликативной.

Относительная погрешность СИ, Приведенная погрешность СИ

в процентах

Для показывающих приборов нормирующее значение устанавливается в зависимости от особенностей и характера шкалы. Приведенные погрешности позволяют сравнивать по точности средства измерений, имеющие разные пределы измерений, если абсолютные погрешности каждого из них не зависят от значения измеряемой величины.

основные и дополнительные

Основная погрешность СИ

температура (20 ± 5)?С;

• относительная влажность (65±15) %;
• атмосферное давление (100 ± 4) кПа или (750 ± 30) мм рт. ст.;
• напряжение питания электрической сети 220 В ± 2% с частотой 50 Гц.

Иногда вместо номинальных значений влияющих величин указывается нормальная область их значений. Например, влажность (30-80)%.

Дополнительная погрешность СИ

систематические и случайные

Систематическая погрешность СИ, Случайная погрешность СИ

При конструировании прибора его случайную погрешность стараются сделать незначительной в сравнении с другими погрешностями. У хорошо сконструированного и выполненного прибора случайная погрешность незначительна. При этом при увеличении чувствительности средств измерений обычно наблюдается увеличение случайной погрешности. Тогда при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях результаты будут различными. В таком случае приходится прибегать многократным измерениям и к статистической обработке получаемых результатов. Как правило, случайную погрешность приборов снижается до такого уровня, что проводить многократные измерений нет необходимости.

Стабильность СИ, Градуировочная характеристика СИ

1.2 Использование СИ

С точки зрения применения в зависимости от решаемой измерительной задачи и дальнейшего использования результатов измерений средств измерений можно разделить на стандартизованные и нестандартизованные.

Стандартизованное СИ, Нестандартизованное СИ, Узаконенное СИ

Все многообразие средств измерений подразделяется на типы и виды.

Тип средств измерений, Вид средства измерений

Возможность или невозможность использования средства измерения для решения поставленной измерительной задачи характеризуется такими понятиями, как метрологическая исправность и метрологический отказ.

Метрологическая исправность СИ, Метрологический отказ СИ

1.3 Нормирование погрешностей СИ

номинальные значения

C помощью нормируемых метрологических характеристик решаются следующие основные задачи: предварительный расчет с их помощью погрешностей результатов технических измерений (до проведения измерений); выбор средств измерений по заданным характеристикам их погрешностей.

Измерение вязкости

... совершен при внедрении лазеров в измерительную технику. Образно говоря, точность средств измерения стала определяться параметрами отдельного атома. Если выбрать определенный тип атома, ... погрешность воспроизведения единицы длины может сказываться в тринадцатом-четырнадцатом знаках. История развития науки об обеспечении единства измерений может быть прослежена не только на совершенствовании точности ...

взаимозаменяемыми

погрешность

Необходимо отметить, что погрешность СИ является только одной из составляющих погрешности результата измерений, получаемого с использованием данного СИ. Другими составляющими являются погрешность метода измерений и погрешность оператора, проводящего измерения.

Погрешности средств измерений

Погрешности конкретных экземпляров СИ устанавливают только для эталонов, для остальных СИ вся информация об их погрешностях представляет собой те нормы , которые для них установлены. Нормирование погрешностей изложено в Рекомендации 34 МОЗМ «Классы точности средств измерений» и в ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования ».

нормирования погрешностей

пределы допускаемых погрешностей

пределом допускаемой погрешности

2. Порознь нормируют все свойства СИ, влияющие на их точность: отдельно нормируют основную погрешность , по отдельности — все дополнительные погрешности и другие свойства, влияющие на точность измерений. При выполнении данного требования обеспечивается максимальная однородность средств измерений одного типа, то есть близкие значения дополнительных погрешностей, обусловленных одними и теми же факторами. Это дает возможность заменять один прибор другим однотипным без возможного увеличения суммарной погрешности.

Пределы допускаемых погрешностей средств измерения применяются как для абсолютной, так и для относительной погрешности.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности

? = ± (а + bх),

где х — показание измерительного прибора, а и b — положительные числа, не зависящие от х .

Предел допускаемой относительной погрешности

д = ? / х = ± c.

Для аддитивной погрешности формула имеет вид:

д = ? / х = ± [ c + d ( xk / x — 1)]

где xk — конечное значение диапазона измерений прибора; c и d — относительные величины.

Первое слагаемое в этой формуле имеет смысл относительной погрешности при х = хk , второе — характеризует рост относительной погрешности при уменьшении показаний прибора. Пределы допускаемой приведенной погрешности (в процентах) следует устанавливать по формуле

г = 100? / xN = ± р

где xN — нормирующее значение; р — отвлеченное положительное число из ряда 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6, умноженное на 10n ( n = 1, 0, -1, -2 и т.д.)

Нормирующее значение принимается равным: конечному значению шкалы (если 0 находится на краю шкалы), сумме конечных значений шкалы (если 0 внутри шкалы), номинальному значению измеряемой величины, длине шкалы.

1.4 Класс точности СИ и его обозначение

Установление рядов пределов допускаемых погрешностей позволяет упорядочить требования к средствам измерений по точности. Это упорядочивание осуществляется путем установления классов точности СИ.

Класс точности СИ

абсолютной погрешности

Выражение класса точности через относительные и приведенную погрешности рассмотрено в предыдущем разделе

В настоящее время по отношению к современным средствам измерений понятие класс точности применяется довольно редко. В основном он чаще всего используется для описания характеристик электроизмерительных приборов, аналоговых стрелочных приборов всех типов, некоторых мер длины, весов, гирь общего назначения, манометров.

Примеры обозначение классов точности для различных форм выражения погрешности приведены в таблице 1.

Таблица 1. Обозначение классов точности

Пределы допускаемой основной погрешности	Обозначения	Форма выражения погрешности
	в документации	на приборе
г = ± 1,5	Класс точности 1,5	1,5	Приведенная погрешность
д = ± 0,5	Класс точности 0,5	0,5	Относительная погрешность, постоянная
д = ± [ 0,02 + 0,01( xk/x -1)]	Класс точности 0,02/0,01	0,02/0,01	Относительная погрешность, возрастает с уменьшением х

1.5 Эталоны и их использование

Решение задачи обеспечения единства измерений требует тождественности единиц одной и той же величины, которые передаются средствам измерения. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения единиц физических величин и передачи их размеров используемым средствам измерений. Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц осуществляется с помощью эталонов . Под воспроизведением единицы физической величины понимается совокупность операций по ее материализации путем создания фиксированной по размеру физической величины в соответствии с ее определением.

Первичный эталон, Эталонная база

метрологических институтах

В области измерения параметров ионизирующих излучений применяются 14 государственных эталонов: 9 во ВНИИМ, 5 во ВНИИФТРИ.

передачей размера единицы величины

Поверка средств измерений

Поверке подвергают СИ, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору и используемые в здравоохранении, охране окружающей среды, обеспечении безопасности труда, обороны, в торговых, банковских, почтовых операциях, при испытаниях контроля качества продукции и в других важных сферах деятельности.

нормативными документами по поверке

Правилами по метрологии

поверителей

свидетельства о поверке

первичную

поверочными схемами

Поверочная схема для СИ

В качестве примера стандарта на поверочную схему для средств измерений конкретного типа можно привести Межгосударственный стандарт ГСИ «ГОСТ 8.033-96. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников».

Средства измерений, не входящие в сферу государственного метрологического контроля, могут подвергаться калибровке.

Калибровка СИ

Результаты калибровки позволяют определять: действительные значения измеряемой величины; поправки к показаниям средств измерений; погрешность средств измерений.

калибровочным знаком

разгосударствления

прослеживание измерений

Российская система калибровки (РСК)

принципах

2 Вихретоковые преобразователи

предназначены

состоит из

Электронный блок вырабатывает сигнал возбуждения пробника и осуществляет выделение информативного параметра. Выходным сигналом является электрический сигнал, прямо пропорциональный расстоянию от торца вихревого пробника до контролируемого объекта.

Рисунок 1.

Принцип работы

В торце диэлектрического наконечника вихревого пробника находится катушка индуктивности (рис.2).

Рисунок 2.

Электронный блок обеспечивает возбуждение электромагнитных колебаний в катушке, в результате чего возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с материалом контролируемого объекта.

Если материал обладает электропроводностью, на его поверхности наводятся вихревые токи, которые, в свою очередь, изменяют параметры катушки — ее активное и индуктивное сопротивление. Параметры меняются при изменении зазора между контролируемым объектом и торцом датчика.

Электронный блок преобразует эти изменения в электрический сигнал, осуществляет его линеаризацию и масштабирование.

Конструкция

Наибольшее количество вариантов исполнения имеет пробник (зонд), поскольку его конструкция зависит от места монтажа и диапазона измерения.

Пробник может подключаться к ‘лектронному блоку напрямую или через удлинительный кабель. Для защиты от механического повреждения соединительный кабель защищается металлорукавом.

Электронный блок представляет собой герметичную металлическую коробку, на которой имеется коаксиальный соединитель для подключения кабеля, а также клеммы питания, заземления, общего провода и выходного сигнала.

Частотные характеристики

Вихретоковые преобразователи обладают хорошим частотным откликом (реакция на изменение расстояния между торцом пробника и объектом контроля).

Частотный диапазон может достигать 0 — 10 000 Гц. При этом неравномерность амплитудно-частотной характеристики не превышает 0,5 дБ.

Вход и выход

Входным параметром вихретокового преобразователя является величина зазора между торцом пробника и электропроводящим объектом. Величина измеряемого зазора составляет несколько миллиметров и зависит от диаметра катушки, заключенной в торце диэлектрического наконечника. Выходной сигнал, пропорциональный измеряемому зазору, может быть представлен в виде напряжения, тока или в цифровом формате (определяется типом системы наблюдения).

Для электронных блоков с выходным сигналом в виде напряжения указывают чувствительность (коэффициент преобразования зазора в электрический сигнал), которая в большинстве случаев составляет 8 мВ/мкм. Часто для сопряжения вихретокового преобразователя с типовыми системами мониторинга необходимо дополнительное преобразование выходного напряжения в формат 4 — 20 мА токовой петли или в цифровой вид.

трансмиттерами

Области применения

Приоритетной областью использования вихретоковых преобразователей является контроль осевого смещения и поперечного биения валов больших турбин, компрессоров, электромоторов, в которых используются подшипники скольжения. Применение для этих целей датчиков скорости и ускорения, хотя и допустимо, но неоправданно, поскольку из-за уменьшения коэффициента пропорциональности между вибросмещением ротора и опоры на низких скоростях вращения, а также значительного (3…10 раз) ослабления вибрации ротора массивным корпусом установки, результат будет иметь большую погрешность. Вихретоковый метод, напротив, обладает исключительной точностью, поскольку не только не имеет нижнего предела по частоте, но и не требует математической обработки результатов измерения ввиду прямого соответствия выходного сигнала текущему смещению вала или измерительного буртика относительно корпуса.

В малых турбинах, генераторах и компрессорах, где используются подшипники качения и масса корпуса относительно невелика, для измерения вибрации вала целесообразно использовать датчики скорости и ускорения, размещаемые на корпусе механизма.

Радиальная вибрация

Для измерения величины радиальной вибрации, как правило, используют два датчика, установленные перпендикулярно валу и развернутые относительно друг друга на 90o (рис.3).

Рисунок 3.

Ортогональное X-Y размещение пробников улучшает диагностические возможности, поскольку позволяет получать как суммарную информацию, так и раздельную по каждой координате, а при наличии соответствующих средств мониторинга позволяет визуально наблюдать орбиту движения вала в радиальной плоскости. Кроме того, измерение векторов вибросмещения в нескольких плоскостях позволяет построить линию динамического прогиба вала.

Осевое смещение

Для измерения осевого сдвига датчик размещают перпендикулярно плоскости торца вала и (или) плоскости измерительного буртика (рис. 4).

Рисунок 4.

В некоторых случаях для надежности используют два датчика (основной и резервный).

Частота вращения

Вихретоковые преобразователи часто используются для измерения частоты вращения ротора (рис. 5).

Формирование отклика датчика обычно обеспечивается небольшим углублением на валу, полученным методом фрезерования. Такой датчик можно использовать совместно с X-Y датчиками радиальной вибрации. В этом случае датчик выполняет функции формирователя фазовой метки, относительно которой определяется ориентация орбиты движения вала. Для формирования отклика датчика могут использоваться конструктивные особенности ротора, например, наличие шестерни.

Рисунок 5.

Использование в вихретоковом преобразователе трансмиттера вместо драйвера позволяет получить на выходе сигнал, величина которого прямо пропорциональна числу оборотов в минуту.

Вихретоковые преобразователи применимы:

для измерения эксцентриситета валов;

• для измерения толщины диэлектрических (лакокрасочных) покрытий на металлическом основании;
• для измерения величины относительного температурного расширения механизмов;
• для измерения величины износа трущихся деталей и механизмов;
• в качестве бесконтактных концевых выключателей;
• для измерения слоя металлизации на диэлектрическом основании.

Системная конфигурация

Предлагается несколько основных конфигураций вихретоковых преобразователей, отличающихся диаметром катушки пробника, длиной кабеля, параметрами выходного сигнала и характером измеряемой величины. Диаметр катушки пробника определяет диапазон измерения и площадь взаимодействия электромагнитного поля с контролируемым объектом. Считается, что площадь взаимодействия не выходит за пределы воображаемой окружности на поверхности объекта, диаметр которой равен двойному диаметру катушки пробника. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при выборе места монтажа пробника, а также при контроле поперечной вибрации вала, поскольку в этом случае облучаемая поверхность цилиндрическая, что является причиной возникновения систематической погрешности, которая растет с увеличением диаметра катушки и уменьшением диаметра вала.

Для каждой комбинации — «диаметр катушки + длина системного кабеля» калибруется собственный драйвер или трансмиттер, на который наносится соответствующая маркировка. Несоответствие длины системного кабеля или диаметра катушки пробника маркировке драйвера или трансмиттера приводит к увеличению погрешности.

В таблице 3 приведены основные системные характеристики, позволяющие пользователю определить подходящую конфигурацию датчиковой системы для решения существующей прикладной задачи.

Пример:

АР2000A — 05.05.0 (вихретоковый датчик без металлорукава, с драйвером D200А для пробника с 5 мм катушкой, системная длина — 5 м).

АР2200A — 19.09.1 (вихретоковый датчик с металлорукавом, с трансмиттером Т220А для пробника с 19 мм катушкой, системная длина — 9 м).

*1 — возможна калибровка датчика на длину системы до 20 м.

*2 — взрывозащищённое исполнение (1Exib II AT4).

Таблица 3. Основные характеристики вихретоковых преобразователей

Тип электронного блока	Модель	Диаметр катушки пробника	Диапазон измерения	Чувствительность, выходной диапазон	Системная длина*1	Измеряемая величина
драйвер	АР2000A*2	5 мм	0,3 — 2,3 мм	-8 мВ/мкм	5/9 м	Вибрация, смещение
		8 мм	0,3 — 3,0 мм	-8 мВ/мкм	5/9 м
		19 мм	1,0 — 8,0 мм	-2 мВ/мкм	5/9 м
трансмиттер	АР2200A	5 мм	0,3 — 2,3 мм	4 — 20 мА	5/9 м	Вибрация, смещение
		8 мм	0,3 — 3,0 мм	4 — 20 мА	5/9 м
		19 мм	1,0 — 8,0 мм	4 — 20 мА	5/9 м
	АР2300	5 мм	5 -30 000 об/мин	4 — 20 мА	5/9 м	Частота вращения

Обозначение

АР	ХХХХ-	ХХ.	ХХ.*1	Х
	Модель (см. таблицу выше): 2000A, 2200A, 2300	Диаметр катушки пробника: 05, 08, 19 (5, 8 и 19 мм соответственно)	Системная длина: 05, 09, …	0 — без металлорукава, 1 — с металлорукавом

3 Си геометрических и механических величин

3.1 Единицы Си геометрических величин

Измерение геометрических величин осуществляется путём линейных и угловых измерений размеров. Основная единица длины в современной Международной системе единиц — метр.

Линейные размеры могут быть выражены в кратных и дольных единицах.

1 метр (м) = 100 сантиметрам (см) = 1000 миллиметрам (мм) = 1 000 000 микрометрам (мкм).

Правила нанесения размеров и их предельных отклонений на чертежах и в другой технической документации устанавливает ГОСТ 2.307.

Предельные отклонения размеров, а также предельные отклонения формы и расположения поверхностей являются основанием для определения требуемой точности изделия при изготовлении и контроле.

Линейные размеры и их предельные отклонения на чертежах и в спецификациях указывают в миллиметрах, без обозначения единицы измерения.

Так как шероховатость поверхности в процессе сборки и эксплуатации изделия может привести к дополнительным отклонениям размера и формы за счёт износа микро неровностей при трении или в результате их смятия и сглаживания при запрессовке под действием нагрузок, необходимо указывать в конструкторской документации в наибольшей мерегрубый предел допускаемых значений шероховатости.

Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено.

За единицу измерения плоского угла в Международной системе единиц «СИ» принят радиан — угол между радиусами (сторонами угла), вырезающий на окружности дугу, длина которой равна радиусу.

При измерении геометрических величин следует учитывать влияние на результаты измерений внешних условий: температуры окружающей среды, атмосферного давления, относительной влажности и других нормальных условий выполнения измерений линейных и угловых величин.

Линейные измерения

Числовое значение физической величины длины в машиностроении называется размером.

За размер принимается расстояние между двумя точками.

Значение физической величины, которое идеальным образом характеризовало бы в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину называется истинным значением величины.

На практике «истинное значение физической величины длины» заменяется «действительным значением», то есть значением полученным путём измерений и настолько близким к истинному значению, что в условиях измерительной задачи может быть использовано вместо него.

В зависимости от количества выявленных размеров методы и средства линейных измерений следует разделять на дифференцированные (поэлементные) и комплексные.

Дифференцированным (поэлементным) называется измерение, при котором у детали сложной формы каждый составляющий элемент или параметр измеряется отдельно.

Дифференцированные измерения необходимо применять при технологическом контроле (контроль режимов, характеристик, параметров технологического процесса), так как позволяет выявить отклонения отдельных элементов за пределы допускаемых значений и установить какой параметр технологического процесса оказывает доминирующее влияние на погрешность изготовления размеров отдельных элементов.

Пример — При измерении резьбовой детали отдельно измеряют наружный, внутренний, средний диаметры, размер шага и половину угла профиля резьбы.

Комплексными называются измерения, при которых оцениваются свойства, близкие к эксплуатационным. Такие измерения удобны для приемочного контроля.

Пример — Измерение резьбы детали резьбовым калибром.

Выбор средств измерений линейных величин по точности заключается в определении оптимального соотношения между погрешностью средств измерений и допуском контролируемого параметра.

Погрешности измерения, отражённые в данных документах, являются наибольшими допускаемыми погрешностями измерений, включающими в себя все составляющие, зависящие от измерительных средств, установочных мер, температурных деформаций, базирования и так далее.

Угловые измерения

Углом в плоскости называется геометрическая фигура, образованная двумя лучами, выходящими из одной точки.

В машиностроении значение плоского угла выражается в:

радианах, «рад» — (единица «СИ»),

градусах «°», минутах «’», секундах «»» — (дополнительные единицы);

• приращении размера в линейной мере на определённой длине.

При нормировании точности угла величину допуска следует задавать в зависимости от длины меньшей стороны, образующей угол, а не от номинального значения угла.

Степени точности угловых размеров устанавливает ГОСТ 8908.

Понятие «степень точности» идентично понятиям «квалитет», «класс точности».

При измерении угловых размеров следует пользоваться следующими МВИ:

• сравнение с мерой, имеющей постоянное значение (меры угловые призматические, угольники, конусные калибры);

• сравнение с углом на величину которого настроен прибор (синусные линейки и приборы, основанные на использовании принципа синусной линейки);
• сравнение с угловой шкалой прибора (оптическая делительная головка, гониометр, угломер, уровень);

• определение угла измерением координат образующих угол (микроскоп, координатно-измерительная машина, пневматические калибры-пробки для измерения конуса и т.д.).

Выбор средств измерений угловых размеров по точности должен заключаться в определении оптимального соотношения между погрешностью средств измерений и допуском контролируемого параметра.

Средства измерений назначены из в наибольшей меренеблагоприятных условий их применения (погрешность измерения максимальная, средство измерений нагревается от тепла рук оператора, перемещение измерительных элементов наибольшее и так далее).

Из указанных средств измерений следует выбирать более производительное, простое в использовании и требующее меньшей квалификации оператора.

3.2 Единицы Си механических величин

Все расчеты в проекте должны быть выполнены в единицах СИ, наименования, обозначения и правила применения которых установлены ГОСТ 8.417 — 81 (СТ СЭВ 1052 — 78) «Единицы физических величин», введенным в действие с 1 января 1982г.

Величины, выраженные в единицах устаревших систем, необходимо перевести в СИ умножением на пересчетный коэффициент (таблица 4): например, сила F=78,35 кгс (кгс — единица силы в системе МКГСС) в СИ должна быть выражена в ньютонах, значит F=78,35·9,81= 768,4 Н.

При переводе необходимо сохранять точность прежнего значения величины. Для этого необходимо полученный результат округлить до такого числа значащих цифр, сколько их было в заданном значении величины.

Важнейшие характеристики физической величины X : значение , т. е. оценка величины, выраженная произведением отвлеченного числа {X} на принятую для данной физической величины единицу [Х]: Х={X}·[Х]; размерность — dimX — связь данной величины с величинами, принятыми за основные в системе СИ.

Для механики приняты три основные системные величины: длина l, масса m и время t. Для этих величин условно приняты следующие размерности: diml=L; dimm=M; dimt=T. Употреблять термин «размерность» вместо терминов «единица физической величины» или «обозначение единицы» неправильно. Например: правильно выражение: «единица скорости — метр в секунду (м/с)», а выражение: «размерность скорости—метр в секунду» является неправильным.

Основными единицами, Дополнительными единицами, Производные единицы

Нельзя использовать устаревшие наименования физических величин, например:

Устаревшее наименование

• Число оборотов вала в единицу времени
• Число ударов (импульсов) в единицу времени
• Ускорение силы тяжести
• Абсолютное давление
• Производительность насоса
• Современное наименование
• Частота вращения вала
• Частота ударов (импульсов)
• Ускорение свободного падения
• Давление
• Подача (объемная) насоса

Для образования когерентных единиц СИ используют уравнения связи между величинами, называемые определяющими уравнениями.

Например, для давления определяющее уравнение p=F/S, где р — давление, вызванное силой F, равномерно распределенной по поверхности, площадь которой равна. S.

Угловая скорость и частота вращения имеют одинаковую размерность (T-1), но разные единицы измерения: угловая скорость [ w ]=1 рад/с, частота вращения [n ]= 1 с-1, угловая частота [w ]=1 с-1; следовательно, по единице физической величины иногда нельзя судить о самой величине.

Единицу, в целое число раз большую системной или внесистемной единицы, называют кратной , например киловатт (103 Вт), минута (60 с), мегапаскаль (106 Па).

Единицу, в целое число раз меньшую системной или внесистемной единицы, называют дольной , например миллиметр (10-3 м).

При практическом использовании единицы СИ могут оказаться слишком большими или слишком малыми. Поэтому разрешается в таких случаях использовать кратные и дольные единицы, которые образуют с помощью особых приставок.

При выполнении курсовых проектов обычно используют следующие приставки и их обозначения (даны в скобках): 103 — кило (к); 106 — мега (м); 10-3 — милли (м); 10-6 — микро (мк).

При расчетах рекомендуется все величины выражать в единицах СИ, заменяя приставки степенями числа 10, а десятичные кратные или дольные единицы подставлять только в конечный результат.

Масштабы и масштабные коэффициенты.

данное выражение читается так:

mF=( длина отрезка на чертеже, мм)/(значение силы, Н), [mF]=мм/Н

mT=( длина отрезка на чертеже, мм)/(значение энергии, Дж), [mT]=мм/Дж

• единицей масштаба энергии является отношение мм/Дж.

масштабным коэффициентом

Таблица 4. Размерности и единицы СИ механических величин

Физическая величина	Единица СИ	Пересчетный коэффициент (при переходе к единицам СИ)
наименование	размерность	обозначение	наименование	обозначение
Длина	L	l	метр	м	——
Масса	M	m	килограмм	кг	9,81 (кгс·с2/м = кг)
Время	T	t	секунда	с	60 (мин = с)
Угол скорости	l	a,—b,—g,—q,—u,—j,—y	радиан	рад	1,75·10-2 (град = рад)
Площадь	L2	A, S	квадратный метр	м2	——
Перемещение точки	L	s	метр	м	——
Скорость (линейная)	LT-1	v	метр в секунду	м/с	1,67·10-2 (м/мин = м/c)
Ускорение (линейное)	LT-2	a	метр на секунду в квадрате	м/с2	——
Угловая скорость	T-1	w	радиан на секунду	рад/с	——
Угловое ускорение	T-2	e,—a	радиан на секунду в квадрате	рад/с2	——
Период	T	T	секунда	с	——
Частота периодического процесса	T-1	u, f	герц	Гц	——
Частота вращения	>>	n	секунда в минус первой степени	с-1	1,67·10-2 (об/мин = об/c)
Угловая частота	>>	w	>>	>>	——
Частота дискретных событий (ударов, подач, импульсов)	>>	n	>>	>>	——
Плотность (плотность массы)	L-3M	r	килограмм на кубический метр	кг/м3	——
Линейная плотность	L-1M	rl	килограмм на метр	кг/м	——
Момент инерции	L2M	J(I)	килограмм-метр в квадрате	кг·м2	9,81 (кгс·м·c2 = кг·м2)
Сила	LMT-2	F	ньютон	Н(кг·м/c2)	9,81 (кгс = Н)
Вес	>>	G	>>	>>	9,81 (кгс = Н)
Момент силы	L2MT-2	M	ньютон-метр	Н·м	9,81 (кгс·м = Н·м)
Вращающий момент, момент пары сил	>>	T, M	>>	>>	9,81 (кгс·м = Н·м)
Давление	L-1MT-2	p	паскаль	Па(Н/м2)	0,981·105 (ат = Па) 0,0981 (ат = МПа; кгс/см2 = МПа)
Работа	L2MT-2	A, W	джоуль	Дж(Н·м)	9,81 (кгс·м = Дж)
Энергия	>>	E, W	>>	>>	——
Потенциальная энергия	>>	Eп, U	>>	>>	——
Кинетическая энергия	>>	Eк, T	>>	>>	——
Мощность	L2MT-3	P, N	ватт	Вт(Дж/с)	0,735 (л.с. = кВТ)
Маховой момент	L2M	mD2	килограмм-метр в квадрате	кг·м2	1 (кгс·м2 = кг·м2)

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. Учебник, 3-е издание. — М.: Машиностроение.1983.-424 с.

2.Фарзане Н.Г., Илясов Л.В.,Азим-Заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. учебник, 3-е издание.-М.: Высшая школа, 1989-345 с.

3. Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности. Учебник.- М.: Анропроиздат,1985.-244 с.

4. Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям и приборам. -М.:Энергопромиздат,1985.-328 с.

5. Промышленные роботы и средства автоматизации. Справочник/ Под. Ред. В.В. Черенкова.- Л.:Машиностроение,1987.-847 с.

6.Келин Ю.М. Типовые элементы систем автоматизированного управления.-М.:Форум:инфаМ.2002 г.

7.Таланов В.Д. Технические средства автоматизации \ под редакцией Клюева.-2-е изд.,перераб. И доп.: Исто-сервис,2002,-248 с.