Вопрос 2. Классификация измерений

Измерения различают по способу их получения, условиям, методам получения, степени достоверности и другим признакам.

По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения отличаются той особенностью, что искомое значение величины определяют непосредственно по устройству отображения измерительной информации применяемого средства измерений. Формально без учета погрешности измерения они могут быть описаны выражением

Q = х, (1)

где Q – измеряемая величина, х – результат измерения.

Косвенные измерения – это измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям

Q = F (X, Y, Z,…), (2)

где X, Y, Z,…– результаты прямых измерений.

Принципиальной особенностью косвенных измерений является необходимость обработки (преобразования) результатов вне прибора (на бумаге, с помощью калькулятора или компьютера).

Примерами косвенных измерений можно считать нахождение плотности по измеренным массе и объему, определение площади треугольника или другой геометрической фигуры по длинам их сторон и т. п.

Разновидностью косвенных измерений являются совокупные и совместные измерения.

При совокупных измерениях осуществляется измерение нескольких одноименных величин, например масс , , и т. д. Искомое значение физической величины определяют путем решения системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (например, определение массы отдельных гирь набора по известной массе одной из них).

Совместные измеренияподразумевают измерение нескольких неодноименных величин (X, Y, Z и т. д.) и решение системы уравнений. Примерами могут быть комплексные измерения электрических, силовых и термодинамических параметров электродвигателя, а также одновременные измерения длин и температур для нахождения температурного коэффициента линейного расширения.

Для отображения результатов, получаемых при измерениях, могут быть использованы разные оценочные шкалы, в том числе градуированные в единицах измеряемой физической величины либо в некоторых относительных единицах, в том числе и в неименованных. В соответствии с этим принято различать абсолютные и относительные измерения.

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Результат измерения выражается непосредственно в единицах физической величины.

Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную (например, определение коэффициента усиления как отношения напряжений на входе и выходе устройства). Величина, полученная в результате относительных измерений, может быть или безразмерной, или выраженной в относительных логарифмических единицах и других относительных единицах.

По числу повторных измерений одной и той же величины различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения – измерения, выполняемые один раз.

Многократные измерения – измерение одной и той же физической величины, результат которого получают из нескольких следующих друг за другом измерений.

Многократные измерения проводят или для выявления грубых погрешностей, или для последующей математической обработки результатов (расчет средних значений, статистическая оценка отклонений и др.). Многократные измерения называют также «измерениями с многократными наблюдениями». В зависимости от поставленной цели число повторных измерений может колебаться в широких пределах (от двух измерений до нескольких десятков и даже сотен).

В зависимости от планируемой точности измерения делят на технические и метрологические.

К техническим измерениям следует относить те, которые выполняют с заранее установленной точностью, т. е. погрешность таких измерений не должна превышать заранее заданного (допустимого) значения : .

Технические измерения выполняются при помощи рабочих средств измерений, т. е тех средств измерений, которые используются в производстве при контроле качества технологического процесса и продукции, в научных исследованиях и других областях.

Метрологические измерениявыполняют с максимально достижимой точностью, добиваясь минимальной (при имеющихся ограничениях) погрешности измерения: . Такие измерения выполняются при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерений.

По реализованной точности и по степени рассеяния результатов при многократном повторении измерений одной и той же величины различают равноточные и неравноточные а также равнорассеянные и неравнорассеянные измерения.Оценка результатов таких измерений зависит от выбранных значений предельных мер расхождения точности или оценок рассеяния. Допустимые расхождения оценок устанавливают в зависимости от задачи измерения.

Равноточныминазывают измерения двух серий, для которых оценки погрешностей можно считать практически одинаковыми.

К неравноточным относят измерения с различающимися погрешностями. Методика обработки результатов равноточных и неравноточных измерений различна.

Измерения в двух сериях считают равнорассеянными или неравнорассеяннымив зависимости от совпадения ( ) или различия оценок случайных составляющих погрешностей измерений сравниваемых серий.

Статические и динамическиеизмерения рассматривают в зависимости от режима получения средством измерения входного сигнала измерительной информации. Статическое измерение – измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. Например, измерение длины детали при нормальной температуре. Т. е при измерении в статическом (квазистатическом, псевдостатическом) режиме скорость изменения входного сигнала несоизмеримо ниже скорости его преобразования в измерительной цепи, и результаты фиксируются без динамических искажений.

При измерении в динамическом режиме появляются дополнительные динамические погрешности, связанные со слишком быстрым изменением либо самой измеряемой физической величины, либо входного сигнала измерительной информации, поступающего от постоянной измеряемой величины.