2. Методы измерений

Приведенные виды измерений включают различные методы, т.е. способы решения измерительной задачи с теоретическим обоснованием и разработкой использования СИ.

Метод измерений — это теоретическое обоснование принципов измерения и разработка способов применения средств измерения.

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

•методы непосредственной оценки

•методы сравнения.

1. Метод непосредственной оценки — значение ФВ непосредственно определяют по отсчётному устройству прямого действия, т.е. такого прибора, который реагирует непосредственно на всю измеряемую величину или производимый ею эффект. Этот метод прост, но не обеспечивает высокой точности.

*измерение давления — манометром, массы — на весах, силы электрического тока — амперметром.

2. Метод сравнения с мерой — измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

*измерение сопротивления по мостовой схеме или измерение массы на равноплечих 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) СИ заранее, при его градуировке. Обязательным в методе сравнения является наличие сравнивающего устройства.

Метод сравнения с мерой имеет несколько разновидностей:

• 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.

*Измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие на весы массы полностью уравновешивается массой гирь.

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

*Измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие массы на весы частично уравновешивается массой гирь, а разность масс отсчитывается по шкале весов, градуированной в единицах массы.

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

*Взвешивание на пружинных весах. Измерение производят в два приема. Вначале на чашу весов помещают взвешиваемую массу и отмечают положение указателя весов; затем массу замещают массой гирь , подбирая ее так, чтобы указатель весов установился точно в том же положении, что и в первом случае.

2.Понятие о средстве измерения

Согласно ГОСТ 16263—70 средство измерений (СИ) – это техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Метрологические характеристики – характеристики средств измерения, оказывающие влияние на результаты измерений.

На практике наиболее распространены следующие метрологические характеристики СИ.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ.

Предел измерения – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.

*у шкалы на рисунке начальный участок (~20%) сжат, потому производить отсчеты на нем неудобно. Тогда предел измерения по шкале составляет 50 ед., а диапазон — 10...50 ед. (там где одинакова цена деления.

Цена деления шкалы – определяется по формуле:

где: Х – конечное значение шкалы на данном пределе измерения, например, 200 В,

N – число отметок (рисок) всей шкалы, например, 20.

Получается, что в данном случае цена деления равна 10 В/дел. Тогда если стрелка остановится на пяти делениях, то общее показание будет равно 50 В.

Таким образом, цена деления – это расстояние между двумя соседними отметкам шкалы.

Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную цену деления, а с неравномерной - переменную. В этом случае нормируется минимальная цена деления.

Чувствительность прибора – численно равна перемещению указателя, соответствующему единице измеряемой величины.

* например, чувствительность амперметра к току равна 20 делений на А.

Чувствительность нельзя отождествлять с порогом чувствителъности – наименьшим значением измеряемой величины, вызывающим заметное изменение показаний прибора.

Постоянная прибора – величина, обратная чувствительности. Численно равна измеряемой величине, соответствующей перемещению указателя на одно деление шкалы прибора.