Понятие о принципе измерения

Принцип измерения — это совокупность физических принципов, на которых основано данное измерение. Поясним это определение несколько подробнее. Все измеряемые физические величины можно разделить на две группы.

К первой относятся непосредственно измеряемые, которые могут быть воспроизведены с заданными размерами и сравнимы с подобными, например, длина.

Ко второй группе относятся физические величины, преобразуемые в непосредственно измеряемые. Например, температура, которую измеряют ртутным термометром, преобразуется в удлиннение столбика ртути, которое мы уже непосредственно измеряем. То есть, здесь заложен физический принцип температурного расширения, который и реализован в данном средстве измерения.

При измерении веса тела пружинными весами заложен принцип удлиннения пружины под действием приложенной силы в соответствии с законом Гука.

При измерении других физических величин могут быть реализованы самые разные физические принципы.

Следует отметить, что подавляющее большинство измерений осуществляется путем преобразования (и, даже, возможно, многократного) измеряемой величины.

Методы измерения

Метод измерения — это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения.

Для прямых измерений можно выделить несколько основных методов: метод непосредственной оценки и группа методов сравенения (с мерой).

Метод непосредственной оценки заключается в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию средства измерения, которое проградуировано в единицах измеряемой величины. Простейшими примерами метода непосредственной оценки могут служить измерение веса груза пружинными весами или измерение длины линейкой.

Дорассказать о методе непосредственной оценки.................................................................

Методы сравнения предполагают наличие меры или набора мер. Понятие меры как средства измерения будет дано позже в одном из соответствующих разделов. Примером мер применительно к измерению веса или массы может являться набор гирь. Следует отметить, что существуют меры и невещественных величин, в том числе электрических.

Итак. Перечислим методы сравнения:

• компенсационный (нулевой) метод

• дифференциальный (разностный) метод

• метод замещения

• метод совпадения

• метод дополнения

В компенсационном методе действие измеряемой величины уравновешивается известной величиной, что позволяет приравнять эти величины. Классический пример этого метода — определение массы посредством взвешивания на рычажных весах с помощью набора грузов. Если сравнивать этот метод с методом непосредственной оценки, то он более громоздок, требует большего времени, труднее поддается автоматизации, но обладает большей точностью.

Дифференциальный (разностный) метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером этого метода является измерение массы тела более одного килограмма при импользовании гирь и показывающих весов с диапазоном измерения один килограмм. Данный метод позволяет получать результат с высокой точностью даже при использовании относительно грубых средств измерения. Однако, для этого необходимо иметь базовую величину, значение которой близко к измеряемой величине и известно с высокой точностью.

Остальные методы в рамках нашего курса не представляют интереса, поэтому скажем о них вкратце.

Метод замещения заключается в поочередном измерении прибором искомой величины и выходного сигнала меры, однородного с измеряемой величиной. По результатам этих измерений вычисляется искомая величина.

Пример метода замещения — измерение большого сопротивления путем поочередного изменения силы тока, протекающего через контролируемый и образцовый резистор.

Метод совпадения характеризуется использованием совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Примером метода может служить измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом.