1.4.4 Виды измерений

Рис. 1.9. Классификация видов измерений

По способу получения результатов измерений их разделяют на: прямые; косвенные; совокупные; совместные.

Прямые измерения – искомую величину находят непосредственно из опытных данных: длину – линейкой; время – секундомером; ток – амперметром и т.д..

Косвенные измерения – искомую величину определяют вычислениями по результатам прямых измерений величин, связанных с искомой величиной известной зависимостью.

Например для определения объёма цилиндрического резервуара необходимо измерить радиус дна и высоту и обратиться к формуле , где V- объем цилиндра, r- радиус основания цилиндра, h- высота цилиндра.

Сопротивление постоянному току какого-либо приемника можно определить, измеряя напряжение U на зажимах приемника и силу тока I и используя известную закономерность – закон Ома, , где U и I измерены при помощи прямого измерения.

Рис.1.10. Косвенный метод измерения сопротивления.

Совокупными называют измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Результаты совокупных измерений находят путем решения системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. Например, совокупными являются измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совокупные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно. Например, необходимо определить значение сопротивлений , , в схеме (рис.1.11,а) при условии что мы можем измерить непосредственно или косвенно (по методу амперметра и вольтметра) сопротивление между точками 1 и 2; 2 и 3; 1 и 3. Затем составим систему уравнений:

решая эту систему находим значения сопротивлений , , .

Аналогично поступают и схемой (рис.1.11,б).

а) б)

Рис.1.11. Схемы к совокупным измерениям.

Совместные измерения, когда одновременно производится измерения разнородных величин для установления зависимости между ними.

Пример. Необходимо рассчитать значения коэффициентов R₀ ,А, B в выражении

.

Для этого необходимо измерить сопротивление при температурах: 0⁰C, 100⁰C, 444.4⁰C, а затем, решая систему из трёх алгебраических уравнений, получить R₀, А, B.

Очевидно, что выбор вида и метода измерений зависит от его теоретической обоснованности, наличия необходимых СИ, их вида (мера, измерительный прибор и др.) и конструктивных особенностей. Например, чтобы решить такую простейшую измерительную задачу, как измерение высоты заводской трубы, можно выбрать один из следующих методов:

- поднявшись с рулеткой на трубу, произвести измерение (метод сравнения с мерой);

- поднять вертолет с высотомером до уровня трубы и измерить высоту подъема по показаниям высотометра (метод непосредственной оценки);

- вычислить высоту трубы как катет прямоугольного треугольника на основании результатов измерений расстояния до трубы и угла этого треугольника (косвенные измерения).