Что такое принцип измерений?

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измере­ний.

Например: рименение эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения; применение эффекта Пельтъе для измерения поглощенной энергии ионизирующих излучений; применение эффекта Допплера для измерения скорости; использование силы тяжести при измерении массы взвешива­нием.

Что такое метод измерений?

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физи­ческой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений реализуется устройством средств измерений.

Как классифицируются методы измерений?

Разнообразие измеряемых величин и объектов изучения обуславливает применение большого числа методов измерений и их классификацию.

С точки зрения технических особенностей методы измерения делятся на оптические, пневматические, тензометрические, индуктивные, емкостные, фотоэлектрические и т. д.

В зависимости от того, находится ли средство измерения в контакте с измеряемым объектом, методы измерения делятся на контактные и бесконтактные.

Все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по характерным признакам.

Методы измерений подразделяются на:

• метод непосредственной оценки;

• методы сравнения с мерой: дифференциальный, противопоставления, нулевой, совпадений, методы измерения замещением и дополнением.

Что такое метод непосредственной оценки?

Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений.

Метод непосредственной оценки дает значение измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству из­мерительного прибора прямого действия (измерение размера детали микрометром, давления – деформационным манометром, температу­ры – термометром, силы электрического тока – амперметром и т.п.). При этом применяют в основном показывающие измерительные приборы.

При методе непосредственной оценки измерение проводится быстро, в один прием, результат получается сразу. Однако точность измерения невысока из-за погрешностей, связанных с необходимо­стью градуировки шкал приборов и влиянием посторонних величин.

Точность измерения можно повысить, сравнивая измеряемое значение величины непосредственно с мерой.

Что такое методы сравнения с мерой?

Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Например: измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением), или измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе срав­нением с известной ЭДС нормального элемента.

Методы сравнения с мерой подразделяются на дифференциальный, нулевой, совпадений, измерений замещением и дополнением, противопоставления.

В чем состоит дифференциальный метод измерений?

Дифференциальный метод измерений – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивает­ся с однородной величиной, имеющей известное значение, незначи­тельно отличающееся от значения измеряемой величины, при кото­ром измеряется разность между этими двумя величинами. Например, измерения, выполняемые при поверке мер длины сравне­нием с эталонной мерой на компараторе.

Метод позволяет получать результаты с высокой точностью, однако осуществление метода возможно только при условии воспро­изведения с большой точностью известной величины, значение кото­рой близко к значению измеряемой.

Сущность метода рассмотрена на примере измерения размера детали в стойке с измерительной головкой (рисунок 1). Для настройки прибора подбирают блок концевых мер, размер которого L близок к размеру из­меряемой детали и чаще всего равен но­минальному.

По блоку мер перемещением крон­штейна по стойке создают необходимый натяг и настраивают головку на нуль. Сни­мают блок концевых мер и по детали оп­ределяют отклонение Q. Затем вычисляют действительный размер изделия x = L+Q. Предположив, что допускаемая погрешность измерения не превышает ±, опре­деляют, что относительная погрешность ре­зультата измерения Q равна ± /Q, а раз­мера детали ± /(L+Q). Так как L значительно больше Q, то относительная погрешность размера детали х значительно меньше относительной погрешности результата измерения Q, т. е. ± /(L+Q)< ±/Q.

Рисунок 1 – Схема измере­ния длины дифференциальным методом:

1 – стойка; 2 – измери­тельная головка; 3 – измеряемая деталь;

4 – блок концевых мер

Пусть L=50 мм; Q = 0,5 мм;  = ±0,005 мм, тогда /Q = ±0,01(±1%), a /(L+Q) = ±0,0001 (±0,01%). Таким образом, для достижения такой высокой точности можно воспользоваться сравнительно грубым прибором и весьма точной мерой,

Этим методом, часто используемым в технических измерениях, с помощью из­мерительных головок, индикаторных и рычажных скоб, оптимет­ров, индикаторных и микрометрических нутромеров определяют раз­меры деталей и отклонения. Дифференциальный метод используется в неуравновешенных мостах постоянного тока.