2.3. Методы измерений
Методы измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с выбранным принципом измерений.
Конкретные методы измерений определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, быстротой процесса измерения, условиями, при которых проводятся измерения, и рядом других признаков.
Каждую физическую величину можно измерить несколькими методами, которые могут отличаться друг от друга особенностями как технического, так и методического характера. В отношении технических особенностей можно сказать, что существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники число их все увеличивается. С методической стороны все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Рассмотрение и изучение этих признаков помогают не только правильному выбору метода и его сопоставлению с другими, но и существенно облегчают разработку новых методов измерения.
По общим приемам получения результатов измерений различают прямой метод измерения и косвенный (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Методы измерения физических величин
Косвенный метод измерения реализуется при косвенных измерениях, которые описаны выше.
Для прямых измерений исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей можно выделить два основных метода; метод непосредственной оценки и метод сравнения. К методу сравнения относятся: дифференциальный метод, нулевой метод, метод измерений замещением, метод совпадений.
Метод непосредственной оценки позволяет определить значение величины непосредственно по отсчетному устройству показывающего средства измерения (например, измерение температуры термометром). Мера, отражающая единицу измерения (дольные, кратные ее части), при этом в измерении не участвует. Ее роль играет в показывающем средстве измерений шкала, проградуированная при ее производстве с помощью достаточно точных средств измерений.
Метод сравнения предусматривает сравнение измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой.
Обычно приведенные методы реализуются различными путями.
- Дифференциальный метод измерений - метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, воспроизводимое мерой (например, при определении показателей качества пищевых продуктов по сравнению с соответствующим показателем стандарта). Точность этого метода может быть высокой и определяется точностью величины, воспроизводимой мерой.
- Нулевой метод измерения является частным случаем дифференциального и заключается в том, что результаты воздействия на средство измерений измеряемой величины (меры) взаимно уравновешиваются до нулевого показания, например, при взвешивании продуктов торговыми весами с помощью гирь.
- Метод измерения замещением заключается в том, что измеряемая величина замещается мерой с известным значением величины (например, использование титр-растворов для определения содержания кислот в пищевых продуктах).
- Метод совпадений - разность между измеряемой величиной и известной величиной (мерой) измеряют, используя совпадения отметок шкал.
Кроме того, по условиям измерения различают контактный и бесконтактный методы измерений. Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт объектом измерения (измерение температуры блюд с помощью термометра). Бесконтактный метод измерения основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения (определение сорта муки по цвету с помощью эталонов муки).