Виды методов измерения

В соответствии с РМГ 29–99 Методы измерений распределяют на:

• Метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Пример: измерение давления пружинным манометром, массы – на весах, силы электрического тока – амперметром.

• Метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей; изменение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС параллельного элемента.

• Метод дополнения, где значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

• Дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерения.

• Нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины

• Метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Метрологические характеристики (мх) средств измерений (си) Цели мх си:

• обеспечения возможности установления точности измерений;

• достижения взаимозаменяемости СИ, сравнения СИ между собой и выбора нужных СИ по точности и другим характеристикам;

• определения погрешностей измерительных систем и установок на основе MX входящих в них СИ;

• оценки технического состояния СИ при поверке

• По ГОСТ 8.009–84 устанавливают перечень MX, способы их нормирования и формы представления.

• Каждая из видов MX по назначению может быть представлена более детально с учетом видов самих измерений и СИ в зависимости от изменений влияющих величин или неинформативных параметров входного сигнала.

• Неинформативным называется параметр входного сигнала СИ, не связанный функционально с измеряемым параметром. Например, частота переменного тока при измерении его амплитуды.

• Нормальные метрологические характеристики (НМХ) устанавливаются документами. MX, определенные документами, считаются действительными.

Метрологические характеристики средств измерения:

• Диапазон измерении – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ (для преобразователей – это диапазон преобразования)

• Предел измерения – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Для мер – это номинальное значение воспроизводимой величины

• Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную цену деления, а с неравномерной — переменную. В этом случае нормируется минимальная цена деления.

• Чувствительность – отношение изменения сигнала Dу на выходе СИ к вызвавшему это изменение изменению Dx сигнала на входе

S = Dу/Dx.

Например, для стрелочного СИ – это отношение перемещения dl конца стрелки к вызвавшему его изменению dx измеряемой величины

S = dl/dx.

Для неравномерных шкал величина S = var, и степень неравномерности шкалы оценивают через коэффициент

J = S^max/S^min.

Поскольку x и y могут быть выражены в различных единицах, то величина S имеет размерность. Указывают чувствительность тока, напряжения и т. д.

Для оперирования безразмерными единицами вводят понятие относительной чувствительности

S₀ = (Dу/у₀)/(Dх/x₀),

где у₀, x₀ – номинальные (или средние) величины.

• порог чувствительности – это наименьшее значение измеряемой величины, вызывающее заметное изменение показаний прибора

• постоянная прибора – это величина, обратная чувствительности

Как правило, выходным сигналом СИ является отсчет (показание) в единицах величины. В этом случае постоянная прибора C равна цене деления. Поэтому для СИ с неравномерной шкалой чувствительность – величина переменная.

• Вариация (гистерезис) – разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизменных внешних условиях:

H = |x_в–x_у|,

где x_в, x_у – значения измерений образцовыми СИ при возрастании и убывании величины х.

Вариация показаний СИ вызывается случайными факторами, но сама она – не случайная величина.

Зависимость между выходным и входным сигналом СИ, полученную экспериментально, называют градуировочной характеристикой, которая может быть представлена аналитически, графически или в виде таблицы.