2.2. Виды и методы измерений.

Классификация видов измерений приведена на рис. 2.2.

Наиболее часто используются прямые измерения, состоящие в том, что искомое значение величины находят из опытных данных путем экспериментального сравнения. Например, длину измеря­ют непосредственно линейкой, температуру — термометром, силу — динамометром. Уравнение прямого измерения: у = Сх, где С — цена деления СИ.

Если искомое значение величины находят на основании изве­стной зависимости между этой величиной и величинами, най­денными прямыми измерениями, то этот вид измерений называ­ют косвенным. Например, объем параллелепипеда находят путем умножения трех линейных величин (длины, ширины и высоты); электрическое сопротивление — путем деления падения напря­жения на величину силы электрического тока. Уравнение косвен­ного измерения у = J[x_l,x₂,...,x_n), где х. — 1-й результат прямого измерения.

Совокупные измерения осуществляются путем одновременного измерения нескольких одноименных величин, при которых иско­мое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате прямых измерений различных сочетаний этих вели­чин. При определении взаимоиндуктивности катушки М, напри­мер, используют два метода: сложения и вычитания полей. Если индуктивность одной из них L_v а другой — L₂, то находят Z,₀₁= Z,,+Z,₂+2M и L_m= L,+Z,₂-2M. Откуда М= (L_m - L_m)/4.

Совместными называют производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных ве­личин. Целью этих измерений, по существу, является нахождение функциональной связи между величинами. Например, измерение сопротивления R_t проводника при фиксированной температуре t по формуле

R = R₀(l+aAt),

где R₀ и а — сопротивление при известной температуре t_o (обычно 20 °С) и температурный коэффициент — величины постоянные, измеренные косвенным методом; Д_г= t-t_o - разность температур­ - заданное значение температуры, измеряемое прямым методом.

Прямые измерения — основа более сложных измерений, и поэтому целесообразно рассмотреть методы прямых измерений. В соответствии с РМГ 29—99 различают:

1. Метод непосредственной оценки, при котором значение ве­личины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например измерение давления пружин­ным манометром, массы — на весах, силы электрического тока — амперметром.

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 дополнения, если значение измеряемой величины до­полняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее за­данному значению.

4. Дифференциальный метод характеризуется измерением раз­ности между измеряемой величиной и известной величиной, вос­производимой мерой. Метод позволяет получить результат высо­кой точности при использовании относительно грубых средств измерения.

6. Метод замещения — метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспро­изводимой мерой. Например, взвеширание с поочередным поме­щением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Кроме того, можно выделить нестандартизованные методы:

• метод противопоставления, при котором измеряемая вели­чина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздей­ствуют на прибор сравнения. Например, измерения массы на рав­ноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновеши­вающих ее гирь на двух чашках весов;

• метод совпадений, где разность между сравниваемыми вели­чинами измеряют, используя совпадение отметок шкал или пе­риодических сигналов.