Методы измерений

Под методом измерений понимают совокупность приемов использо­вания принципов и средств измерений, выбранную для решения конкретной измерительной задачи.

Методы измерения можно классифицировать по различным признакам. Для метрологического анализа более важным являются традиционные классификации, основанные на следующих признаках:

Первый из них  физический принцип, положенный в основу измерения. По нему все методы делятся на электрические, магнитные, акустические, оптические, механические и т. д.

В качестве второго признака классификации используется режим взаимодействия средства измерения и объекта измерений. В этом случае все методы измерений подразделяются на статические и динамические.

Третьим признаком может служить применяемый в средствах измерения вид измерительных сигналов. В соответствии с ним методы делятся на аналоговые и цифровые.

Наиболее разработанной является классификация по совокупности приемов использования принципов и средств измерений.

Как известно, искомое значение физической величины находится по­средством сопоставления ее с мерой, материализующей единицу этой величины. В зависимости от способа применения мер различают:

1. методы непосредственной оценки;

2. методы сравнения.

При измерении методом непосредственной оценки искомое значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству средства измерения, которое проградуировано в соответствующих единицах (например, измерение массы на пружинных весах, измерение длинны линейкой).

Метод сравнения с мерой  метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (например, сравнение массы на рычажных весах).

Отличительной чертой методов сравнения является непосредственное участие меры в процедуре измерения, в то время как в методе непосредственной оценки мера в явном виде при измерении не присутствует, а ее размеры перенесены на отсчетное устройство (шкалу) средства измере­ния заранее, при его градуировке. Обязательным в методе сравнения является наличие сравнивающего устройства.

Метод сравнения с мерой имеет несколько разновидностей:

1. нулевой метод;

2. дифференциальный метод;

3. метод замещения;

4. метод совпадений.

Нулевой метод (или метод полного уравновешивания)  метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия из­меряемой величины и встречного воздействия меры на сравнивающее устройство сводят к нулю.

Пример. Измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие па весы массы m_x, полностью уравновешивается массой гирь т₀ (рис. 3, а).

Рис. 3. Методы сравнения

При дифференциальном методе полное уравновешивание не произ­водят, а разность между измеряемой величиной и величиной, воспроиз­водимой мерой, отсчитывается по шкале прибора.

Пример. Измерение массы па равноплечих весах, когда воздействие массы т_x на весы частично уравновешивается массой гирь т₀,. а разность масс отсчитывается по шкале весов, градуированной в единицах массы (рис. 3, б). В этом случае значение измеряемой величины т_x = т₀ + т, где т  показания весов.

Метод замещения  метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

Пример. Взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (метод Борда).

В методе совпадений разность между измеряемой величиной и ве­личиной воспроизводимой мерой измеряют, используя совпадения oтметок шкал или периодических сигналов

Пример. Измерение числа оборотов вала с помощью стробоскопа  вал периодически освещается вспышками света, и частоту вспышек подбирают так, чтобы метка, нанесенная на вал, казалась наблюдателю неподвижной. Метод совпадений, использующий совпадения основной и нониусной отметок шкал, реализуется в штангенприборах, применяемых для измерения линейных размеров.