2.6.2. Методы измерений
Числовое значение измеряемой величины получается путем ее сравнения с известной величиной, воспроизводимой средством измерения – мерой.
Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
В зависимости от способа применения меры выделяют две группы методов измерений: непосредственной оценки и сравнения с мерой.
Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяется непосредственно по показывающему средству измерений.
К методам непосредственной оценки относят прямые измерения.
Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
В этом случае мера известной величины (однородной с измеряемой) непосредственно участвует в процессе измерения.
Группа методов сравнения с мерой включает в себя следующие методы: нулевой метод, метод измерений замещением, дифференциальный метод.
Нулевой метод измерения (нулевой метод) – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.
Например, измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
Метод сравнения замещением (метод замещения) – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.
Например, точное измерение малого напряжения с помощью высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонения указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя.
Дифференциальный метод измерения (дифференциальный метод) – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отклоняющееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами. Неизвестная величина определяется по известной величине и измеренной разности. Т. е. уравновешивание измеряемой величины известной величиной производится не полностью, и в этом заключается отличие дифференциального метода от нулевого.
2.6.3. Погрешность измерений
Погрешность результата измерения (погрешность измерения) – отклонение результата измерения от истинного X (действительного хд) значения измеряемой величины.
Истинное значение
величины неизвестно, его применяют
только в теоретических исследованиях.
На практике используют действительное
значение величины хд,
в результате чего погрешность измерения
определяют по формуле:
,
где
–
измеренное значение величины.
Последнее выражение может быть записано как
,
где
–
абсолютная погрешность измерения.
Примечание: символом x обозначают и действительное значение величины, и измеренное значение величины, и результат измерения, и показания средства измерений, и отсчет, то есть в конкретном случае – конкретное содержание этого символа.
Абсолютная погрешность измерения (абсолютная погрешность) – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.
Относительная погрешность измерения (относительная погрешность) – погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины.
Относительную погрешность в долях или процентах находят соответственно из отношений:
или
,
где – абсолютная погрешность измерения;
x – действительное или измеренное значение величины (может быть и показание средства измерений).