Классификация измерений

Измерения максимально возможной точности, достигаемой при су­ществующем уровне развития науки и техники. Такие измерения прово­дят при создании эталонов и измерениях физических констант. Харак­терными для таких измерений являются оценка погрешностей и анализ источников их возникновения.

Технические измерения - это измерения, проводимые в заданных условиях по определенной методике, разработанной и исследованной за­ранее; как правило, к ним относят массовые измерения, проводимые во всех отраслях народного хозяйства, за исключением научных исследова­ний. При технических измерениях погрешность оценивают по метрологи­ческим характеристикам СИ с учетом при меняемого метода измерения.

Контрольно-поверочные измерения - это измерения, выполняемые службами метрологического надзора с целью определения метрологи­ческих характеристик СИ. К таким измерениям относят измерения при метрологической аттестации СИ, экспертные измерения и др.

По способу получения измерения:

• Прямые – когда физическая величина непосредственно связывается с ее мерой;

• Косвенные – когда искомое значение измеряемой величины установлено по результатам прямых измерений величин, которые связаны с искомой величиной известной зависимостью;

Совокупные – когда используются системы уравнений, составляемых по результатам измерения нескольких однородных величин.

Совокупные измерения - это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения ве­личин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях и различных сочетаниях этих величин.

Примером совокупных измерений может служить нахождение со­противлений двух резисторов по результатам измерений сопротивлений последовательного и параллельного соединений этих резисторов.

Иско­мые значения сопротивлений находят из системы двух уравнений.

Совместные измерения - это проводимые одновременно измерения двух или более не одноименных величин для нахождения зависимости между ними

Совместные – производятся с целью установления зависимости между величинами. При этих измерениях определяется сразу несколько показателей. Классическим примером совместных измерений является нахождение зависимости сопротивления резистора от температуры:

R(t^O ) = R₂₀ [1 + A(t^O - 20) + B(t^O - 20)² ],

Где:

R₂₀ - сопротивление резистора при t = 20 градусов С;

А; В - темпе­ратурные коэффициенты.

Для получения зависимости R(t) необходимо провести минимум три измерения сопротивления R при трех различных температурах R(t1), R(t2), R(t3), составить систему из трех уравнений и решив ее, опреде­лить коэффициенты R₂₀, А, В.

Совместные и совокупные измерения по способам нахождения ис­комых значений измеряемых величин близки между собой. И в одном, и в другом случае искомые значения находят путем решения систем уравнений. Отличие состоит в том, что при совокупных измерениях одновременно измеряют несколько одноименных величин, а при совместных несколько разноименных

По характеру изменения измеряемой величины:

• Статические – связаны с такими величинами, которые не изменяются на протяжении времени измерения.

• Динамические – связаны с такими величинами, которые в процессе измерений меняются (температура окружающей среды).

По количеству информации:

• Однократные;

• Многократные (> 3);

По отношению к основным единицам измерения:

• Абсолютные (используют прямое измерение одной основной величины и физической константы).

• Относительные – базируются на установлении отношения измеряемой величины, применяемой в качестве единицы. Такая измеряемая величина зависит от используемой единицы измерения

Принцип измерений это совокупность взаимодействия СИ с объектом основанное на физических явлениях.

Ме­тод измерения это совокупность приемов использования принципа и средств измерений.

Все без исключения методы измерений основаны на сравнении из­меряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной). При этом в зависимости от способа применения меры известной величины выделяют метод непосредственной оценки и методы сравнения с мерой (см. табл.).

Измерения

Совокупные

L1, L2, L3…

Статистические

V_Q<<V_QX

Совместные

L, M, T…

Метод непосредственной оценки - с помощью которого значение величины определяют непосредственно по от­счетному устройству измерительного прибора (измере­ние длины с применением линейки, массы на пружин­ных весах, давление - манометром

Метод сравнения с мерой - измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение зазора между деталями с помощью щупа, измерение массы на рычажных весах с использованием гирь и т. п.);

Измерений дополнением - метод сравнения с мерой, при осуществлении которого значение измеряемой величи­ны дополняется мерой этой же величины с таким расче­том, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сум­ма, равная заранее заданному значению (измерение мас­сы объекта с помощью рычажных весов, на одну чашку которых помещается объект, а на другую - гири для урав­новешивания весов и измерения массы объекта);

Дифференциальный метод - измеряемую величину сравнива­ют с однородной величиной, имеющей известное значе­ние, незначительно отличающееся от значения измеряе­мой величины, и измеряют разность между этими двумя величинами (измерение длины сравнением с образцовой мерой при помощи компаратора - средства сравнения, предназначенного для сличения мер однородных вели­чин);

Нулевой метод сравнения с мерой, при реализации ко­торого результирующий эффект воздействия измеряе­мой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля (измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием);

Метод замещения при сравнения с мерой, с помощью кото­рого измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов);

Метод совпадений - сравнения с мерой, при осуществле­нии которого разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, исполь­зуя совпадение меток шкал или периодических сигналов (измерение длины с помощью штангенциркуля с нониу­сом, когда наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса; измерение частоты вращения с помощью стробоскопа, когда положение какой-либо от­метки на вращающемся объекте совмещают с отметкой на не вращающейся части этого объекта при определен­ной частоте вспышек стробоскопа).

Различают контактный и бесконтактный методы измерений.

Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный эле­мент прибора приводится в контакт с объектом измерения (опре­деление размеров отверстия штангенциркулем или индикаторным нутромером).

Бесконтактный метод измерений, при котором чувствительный эле­мент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта с помощью радио­локатора, параметров резьбы - с помощью инструментального микроскопа и др.)

Закономерности формирования результатов измерений

Сходимость результатов измерений

Сходимость результатов измерений - характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.