Виды измерений. В метрологии существует множество видов измерений, и число их постоянно увеличивается (рис
В метрологии существует множество видов измерений, и число их постоянно увеличивается (рис. 14).
Измерения различают по способу получения информации, характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, количеству измерительной информации, отношению к основным единицам.
По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямые измерения – наиболее простые, состоящие в непосредственном сравнении физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т.е. линейкой.
Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерении таких величин, которые связаны с искомой определенной известной зависимостью.
 |
Рис.14. Виды измерений
Например, объем параллелепипеда находят умножением трех линейных величин (длины, ширины и высоты); электрическое сопротивление – делением падения напряжения на силу электрического тока.
Совокупные измерения осуществляются одновременными прямыми измерениями нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, составляемых в результате измерений различных сочетаний этих величин. При определении взаимоиндуктивности катушки, к примеру, используют два метода: сложения и вычитания полей.
Совместные измерения – это производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или более неодноименных физических величин для определения зависимости между ними.
Совокупные и совместные измерения чаще всего применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.
Прямые измерения – основа более сложных измерений, поэтому целесообразно рассмотреть классификацию методов прямых измерений:
1. Метод непосредственной оценки, при котором величину определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например измерение давления пружинным манометром, массы – на весах.
2. Метод сравнения с мерой, где измеряемую величину
сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например,
измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей;
измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением
с ЭДС параллельного элемента.
3. Метод противопоставления, при котором измеряемая величина и
величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на
прибор сравнения. Например, определение массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих ее гирь на двух чашках весов.
4. Дифференциальный метод, характеризуемый измерением
разности между измеряемой величиной и известной величиной,
воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат
высокой точности при использовании относительно грубых средств
измерения.
5. Нулевой метод, который аналогичен дифференциальному, но в
нем разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю.
При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может
быть во много раз меньше измеряемой величины.
6. Метод замещения, состоящий в том, что измеряемую величину
замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например,
взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь
на одну и ту же чашку весов.
7. Метод совпадений, заключающийся в том, что разность между
сравниваемыми величинами измеряют, используя совпадение отметок
шкал или периодических сигналов. К примеру, при измерении длины
штангенциркулем наблюдают совпадение отметок на шкалах
штангенциркуля и нониуса; при измерении частоты вращения
стробоскопом наблюдают совпадение метки на вращающемся объекте
с момента вспышек известной частоты.
По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают динамические и статические измерения.
Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т. д. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна. Динамические измерения связаны с величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.
По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.
Однократные измерения – это одно измерение одной величины, то есть число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.
Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений над количеством измеряемых величин.
По способу определения значения измеряемой величины различают абсолютные и относительные измерения.
При абсолютном методе значение измеряемой величины определяется непосредственно по шкале прибора. При относительном – значение измеряемой величины получается как алгебраическая сумма показаний по шкале прибора и размера установочной меры, отклонение от которого показывает прибор.