2. Класифікація видів вимірювань

За характером рівняння перетворення (2.1) всі вимірювання можна поділити на 4 класи:

Прямі вимірювання – такі, при яких експериментальні операції виконуються безпосередньо з самою вимірюваною величиною (вимірювання маси, сили струму, довжини). Рівняння перетворення має вигляд

. (3.3)

Непрямі вимірювання – вимірювання, у яких значення однієї чи декількох вимірюваних величин знаходять після перетворення роду ФВ чи обчислення за відомими залежностями. До непрямих відносяться опосередковані, сукупні та сумісні вимірювання.

Опосередковані вимірювання – непрямі вимірювання, однієї ФВ з перетворенням її роду чи обчисленнями за результатами вимірювань інших ФВ, з якими вимірювана величина пов’язана явною функціональною залежністю. Рівняння перетворення в загальному виді задається системою рівнянь

. (3.4)

Сукупні вимірювання – непрямі вимірювання, в яких чисельні значення декількох одночасно вимірюваних однорідних величин визначаються шляхом рішення системи рівнянь, що пов’язують різні сполучення цих величин, які вимірюються прямо чи опосередковано. Рівняння перетворення задається системою рівнянь

(3.5)

Приклад: калібровка гирь вагою у_1» 1 кг; у₂ = 2 кг; у₃= 3 кг за допомогою більш дрібних гирь х_а, х_b, … x_d і міри в 1 кг. Для здійснення калібровки на терезах виконується 3 незалежних виміра ваги гирь, що дозволяє отримати і розв’язати систему трьох рівнянь з трьома невідомими

Сумісні вимірювання – непрямі вимірювання, в яких значення декількох одночасно вимірюваних різнорідних величин отримують розв’язанням рівнянь, які пов’язують їх з іншими величинами, що вимірюються прямо чи опосередковано. Як правило метою таких вимірювань є визначення залежності виду

. (3.6)

Прикладом таких вимірювань може бути визначення амплітудно-частотної чи фазо-частотної характеристики вимірювальних перетворювачів чи інших пристроїв.

3. Основні методи прямих вимірювань

Всі зазначені види вимірювань базуються на прямих вимірюваннях. Розглянемо основні методи прямих вимірювань. Зазначимо, що методом вимірювання називається сукупність способів використання ЗВТ та принципу вимірювань для створення вимірювальної інформації.

3.1. Метод зіставлення

Цей метод полягає в тому, що значення вимірюваної величини х визначається за допомогою багатозначної міри. Найпростішим прикладом застосування цього методу є вимірювання довжини за допомогою лінійки. Функцію багатозначної міри виконує шкала лінійки. Рівняння перетворення методу

, (3.7)

де – розмір мірила, - ціле число.

Загальна похибка вимірювання становить

, (3.8)

де – похибка відліку (квантування), – похибка відтворення мірилом ФВ заданого розміру.

Даний метод застосовують у випадках, коли можна створити багатозначне мірило та пристрій порівняння для вимірюваної величини.

3.2. Метод ноніуса (метод одного збігу)

Сутність методу полягає у використанні двох та більше багатозначних мірил з різним відтворюваним розміром ФВ. Метод застосовують у випадках, коли ступінь міри більше допустимої похибки вимірювання. Цей метод широко використовують для вимірювання малих лінійних розмірів та часових інтервалів. Його суть ілюструє рис.3.1. Мірила 1 та 2 мають близькі розміри відтворюваних значень ФВ – . Ці значення пов’язані між собою співвідношенням , де .

Рис. 3.1

Вимірюваний інтервал lx визначається за номером “n” позначок мірил, що співпали. Рівняння перетворення методу

. (3.9)

Якщо покласти а=0,1, то

, (3.10)

тобто вимірюється з кроком значно меншим за ступінь мірил. Значний вплив на точність вимірювання має пристрій порівняння, який визначає номер найбільш “близьких” позначок двох шкал. Якщо пристрій порівняння має високу розрізнювальну здатність, то отриману різницю між співпавшими позначками шкал можна ще раз піддати вимірюванню методом ноніуса з мірилами, які відрізнятимуться на величину а_1< а, наприклад на а₁= 0.01. В цьому випадку отримаємо метод подвійного ноніуса.

Отже метод ноніуса дозволяє підвищити точність вимірювань без значного зменшення розміру мірила.