4. Виды измерений

В соответствии с приведенным выше определением, измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Измерения можно классифицировать следующим образом (рис. 1.2):

1 . По числу измерений – однократные и многократные.

Однократное измерение – измерение, выполненное один раз.

Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.

С какого числа измерений можно считать измерение многократным? Строгого ответа на этот вопрос нет. С помощью таблиц статистических распределений ряд измерений может быть обработан по правилам математической статистики при числе измерений n > 4. Поэтому считается, что измерение можно считать многократным при числе измерений не менее 4.

2. По признаку точности – равноточные и неравноточные.

Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.

Неравноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

Методы обработки равноточных и неравноточных измерений несколько отличаются. Поэтому прежде чем обрабатывать ряд измерений, необходимо проверить, являются ли измерения равноточными. Это осуществляется с помощью статистической процедуры проверки по критерию согласия Фишера.

3. По способу выражения результата измерения – абсолютные и относительные.

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.

Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

4. В зависимости от планируемой точности – технические и метрологические.

Технические измерения – измерения с целью получения информации о свойствах материальных объектов, процессов и явлений окружающего мира. Технические измерения проводят, как правило, с помощью рабочих средств измерений. К техническим следует относить те измерения, которые выполняют с заранее установленной точностью.

Метрологические измерения – измерения с целью обеспечения единства и требуемой точности технических измерений. К ним относят: воспроизведение единиц и шкал физических величин первичными эталонами и передачу их размеров менее точным эталонам; калибровку средств измерений; измерения, выполняемые при поверке средств измерений; другие измерения, выполняемые с этой целью. Метрологические измерения проводят при помощи эталонов и выполняют с максимально достижимой точностью.

5. По способу получения результата измерений – прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой

Q = Х,

где Q – искомое значение измеряемой величины,

Х – значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Например, измерение длины детали микрометром, силы тока амперметром, массы на весах.

Косвенные – это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

При косвенных измерениях измеряют не собственно определяемую величину, а другие величины, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле

Q = f (X₁, X₂, X₃,…),

где Q – искомое значение косвенно измеряемой величины;

f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны;

X₁, X₂, X₃,... – значения величин, измеренных прямым способом.

Совокупные – это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

При определении взаимоиндуктивности катушек М, например, используют два метода: сложения и вычитания полей. Если индуктивность одной из них L₁, а другой – L₂, то находят L₀₁=L₁+L₂+2M, L₀₂=L₁+L₂-2M. Откуда М = (L₀₁ - L₀₂)/4.

Совместные – это производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними.