Тема 2. Виды и методы измерений

2.1. Виды измерений

Существуют следующие виды измерений:

Прямое измерение –это измерение, при котором значение величины находят непосредственно из данных исследования (например, измерение температуры термометром, длины - с помощью линейки). Уравнение прямого измерения имеет вид:

А = cx,

где А - значения измеряемой величины;

с - цена деления шкалы;

x - отсчет в делениях шкалы.

Прямое измерение - это простой и точный вид измерений, однако большинство измеряемых величины, недоступны для прямого измерения, поэтому используются другие виды измерений.

Посредственные измерения – это измерения, при которых значение величины находят на основании известной зависимости между измеряемой величиной и величинами, которые поддаются прямым измерениям (например, нахождения плотности тела по его объему и массой). Уравнение посредственного измерения:

А = f (a₁, a₂,..., a_n),

где А - это измеряемая величина, которая описывается функции f, зависящей от аргументов a₁, a₂,..., a_n, полученных прямым измерением;

точность посредственного измерения невысока, поскольку зависит от точности нескольких измеренных величин.

Общие измерения – основаны на совместном измерении двух или нескольких неодинаковых величин для нахождения зависимости между ними. Общие измерения используются для нахождения закономерностей между разными величинами. В метрологии общие измерения часто используют для определения зависимости точности средства измерения от параметров окружающей среды.

От вида измерений зависят средства обработки экспериментальных данных и методы нахождения результата измерений, поскольку результат измерения не получают непосредственно из опыта, необходима специальная математическая обработка экспериментальных данных.

Большинство измерений на производстве выполняют для контроля качества продукции и параметров технологического процесса. Контроль - измерение, в процессе которого определяют, находится ли значение измеряемой величины в заранее установленных для нее границах.

Любое измерение основывается на определенном принципе (методе) измерения, который представляет собой совокупностью физических явлений, положенных в основу измерения.

2.2. Методы измерений

Измерения осуществляются путем выполнения наблюдений и бывают с однократными и многократными наблюдениями. Наблюдение – это операция в процессе измерения, в результате которой получают одно значение измеряемой величины. Средства обработки данных, полученных в процессе измерения и нахождение результата измерения зависят от количества выполненных наблюдений измеряемой величины.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Основные методы измерений:

1. Метод непосредственной оценки – это получение значения измеряемой ФВ непосредственно по отсчетному устройству. Положительным качеством метода является скорость процесса измерения, поэтому он широко используется в практике, хотя его недостаток - ограниченная точность.

2. Метод сравнения с мерой – это получение значения измеряемой ФВ путем ее сравнения с величиной, воспроизводимой мерой. Метод используют для выполнения точных измерений. Например, измерение массы на весах с уравновешивающими гирями.

3. Метод противопоставления – это разновидность метода сравнения с мерой. В этом методе измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношения между этими величинами. Примером является измерение массы на равноплечных весах с размещением измеряемой массы и уравновешивающих гирь на двух разных чашах весов.

4. Дифференциальный метод – это тоже разновидность метода сравнения с мерой, состоит в определении различия между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерения, которые выполняются при проверке мер длины путем сравнения с образцовой мерой. Метод разрешает получать точные результаты при использовании относительно недостаточно точных средств измерения.

5. Метод совпадений - это тоже разновидность метода сравнения с мерой, в котором различие между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют путем совмещения отметок шкал. Например, измерение длины с помощью штангенциркуля с нониусом основанное на использовании метода совпадений: наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса.

Область измерений – это совокупность измерений ФВ, которые присутствуют в любой области науки и техники. В производстве строительных конструкций, строительстве и в строительных науках существуют следующие области измерений:

1. Измерения геометрических величин: длины, отклонений формы поверхности, параметров сложных поверхностей, углов.

2. Измерения механических величин: массы, силы, крутящих моментов, напряжений и деформаций, параметров движения, твердости.

Измерения таких видов используются в основном во время проведения испытаний строительных конструкций и оборудования.

3. Физико-химические измерения: вязкости; плотности; концентрации компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах; влажности. Такие измерения используются в основном в промышленности стройматериалов.