1.2 Види і методи вимірювань

За способом знаходження числового значення фізичної величини вимірювання поділяють на прямі, непрямі, сукупні, сумісні.

Пряме вимірювання – вимірювання однієї величини, значення якої знаходять безпосередньо без перетворення її роду та використання відомих залежностей (наприклад, вимірювання електричного струму - амперметром, напруги - вольтметром).

Непряме вимірювання - вимірювання, у якому значення однієї чи декількох вимірюваних величин знаходять після перетворення роду величини чи обчислення за відомими залежностями їх від декількох величин аргументів, що вимірюються прямо (наприклад, знаходження значення опору електричного кола за виміряними значеннями напруги та струму ).

Сукупне вимірювання – непряме вимірювання, в якому значення декількох одночасно вимірюваних однорідних величин отримують розв’язанням рівнянь, що пов’язують різні сполучення цих величин, які вимірюються прямо чи опосередковано.

Сумісне вимірювання - непряме вимірювання, в якому значення декількох одночасно вимірюваних різнорідних величин отримують розв’язанням рівнянь, які пов’язують їх з іншими величинами, що вимірюються прямо чи опосередковано. Наприклад, дослідження амплітудно-частотної характеристики чотириполюсника з допомогою генератора та вольтметра.

За умовами, що визначають точність результатів, вимірювання бувають прецизійні - з максимально можливою точністю при існуючому рівні вимірюваної техніки; контрольно-повіркові – похибка яких не повинна перевищувати певне задане значення; технічні - при яких похибка результату визначається метрологічними характеристиками засобів вимірюваної техніки.

Розрізняють методи вимірювання безпосереднього оцінювання та порівняння з мірою.

Метод безпосереднього оцінювання дозволяє визначати значення вимірюваної величини безпосередньо по відліковому пристрою вимірювального приладу прямої дії. Цей метод простий, тому найбільш поширений.

Метод порівняння з мірою - це такий метод, за яким вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою. Цей метод точніший, ніж попередній, але складніший. Метод порівняння має такі різновидності: диференційний, зрівноваження (нульовий), заміщення.

3. Похибки вимірювань, їх види та джерела виникнення

В силу об’єктивних і суб’єктивних причин вимірювання завжди мають похибки Похибки вимірювань – відхилення результату вимірювання фізичної величини від її істинного значення. Похибки виникають за рахунок впливу багатьох факторів.

За способом числового вираження розрізняють абсолютні, відносні та зведені похибки (повніша класифікація подана в додатку 3).

Абсолютна похибка вимірювання Δ – різниця між результатом вимірювання х та істинним значенням вимірюваної величини Х. Виражається у значеннях вимірюваної величини.

Δ=х - Х. (1.2)

Відносна похибка δ – відношення абсолютної похибки до умовно істинного значенням вимірюваної величини, а практично до виміряного значення. Подається у відносному значенні або у відсотковому:

. (1.3)

Зведена похибка приладу - виражається в відсотках і визначається за формулою:

, (1.4)

де Х_N – нормоване значення, яке встановлюється з урахуванням характеру і виду шкали приладу, може дорівнювати верхній межі діапазону вимірювання, діапазону вимірювання (різницею між верхньою і нижньою межами), довжині шкали і т. п.

У залежності від джерела (причини) виникнення, похибки бувають інструментальні (або апаратурні), методичні, суб'єктивні, зовнішні (похибки встановлення).

Інструментальні похибки складова похибки вимірювання, зумовлена властивостями засобів вимірюваної техніки.

Методичні похибки складова похибки вимірювання, що зумовлена неадекватністю об'єкта вимірювання та його моделі, прийнятої при вимірюванні.

За закономірностями прояву похибки вимірювань поділяють на систематичні та випадкові.

Систематична похибка - складова похибки, що залишається сталою або прогнозовано змінюється у ряді вимірювань тієї ж величини.

Випадкова похибка - складова похибки, що не прогнозовано змінюється в ряді вимірювань тієї ж величини. Випадкову похибку визначити неможливо, тому її вплив враховують методами математичної статистики та теорії ймовірності. Випадкові похибки мають закони розподілу складових похибок (додаток 15).

Крім поняття похибок вимірювань застосовують поняття точності вимірювань, що є характеристикою якості вимірювання і відображає наближення його результату до істинного значення вимірюваної величини. Висока точність вимірювань відповідає малим похибкам.