Лекция 3. ОСНОВЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Изучив материал главы, студент должен:

знать

• общетеоретические основы измерительной техники;

• принципы работы измерительной аппаратуры;

уметь

• проводить статистическую обработку результатов измерений;

владеть

• профессиональными навыками выбора и использования измерительной техники.

Классификация измерений

Все измерения классифицируют но шести направлениям.

1. По признаку точности – равноточные и неравноточные.

Равноточные измерения – определенное количество

измерений любой величины, произведенных аналогичными по точности средствами измерений в одинаковых условиях.

Неравноточные измерения – определенное количество измерений любой величины, произведенных отличными по точности средствами измерений и (или) в различных условиях.

Методы обработки равноточных и неравноточных измерений несколько отличаются. Поэтому перед тем как начать обработку ряда измерений, обязательно нужно проверить, равноточные измерения или нет. Это осуществляется с помощью статистической процедуры проверки по критерию согласия Фишера.

2. По числу измерений – однократные и многократные.

Однократное измерение – измерение, произведенное один раз.

Многократное измерение – измерение одного размера величины. Результат этого измерения получают из нескольких последующих однократных измерений (отсчетов).

При помощи таблиц статистических распределений ряд измерений может быть исследован по правилам математической статистики при числе измерений п > 4. Измерение можно считать многократным при числе измерений не менее четырех. Во многих случаях чаще всего производятся однократные измерения (например, измерение времени по часам). Однако при некоторых измерениях для уверенности в правильности результата однократного измерения может быть недостаточно. Поэтому рекомендуется проводить не одно, а несколько измерений. Например, ввиду нестабильности артериального давления человека при его контроле целесообразно проводить два или три измерения, а за результат принимать их медиану. От многократных измерений двукратные и трехкратные измерения отличаются тем, что их точность не имеет смысла оценивать статистическими методами.

3. По характеру изменения измеряемой величины – статические и динамические.

Статическое измерение – измерение величины, которая принимается в соответствии с поставленной измерительной задачей за неизменяющуюся на протяжении периода измерения. Например, измерение линейного размера изготовленного изделия при нормальной температуре можно считать статическим, поскольку колебания температуры в цехе на уровне десятых долей градуса вносят погрешность в измерения не более 10 мкм/м, несущественную по сравнению с погрешностью изготовления детали. Поэтому в этой измерительной задаче можно считать измеряемую величину неизменной. При калибровке штриховой меры длины на государственном первичном эталоне термостатирование обеспечивает стабильность поддержания температуры на уровне 0,005°С. Такие колебания температуры обусловливают в 1000 раз меньшую погрешность измерений – не более 0,01 мкм/м. Но в данной измерительной задаче она является существенной, и учет изменений температуры в процессе измерений становится условием обеспечения требуемой точности измерений. Поэтому эти измерения следует проводить по методике динамических измерений.

Динамическое измерение – измерение величины, размер которой изменяется с течением времени. Быстрое изменение измеряемой величины требует ее измерения с точнейшим определением момента времени. Например, измерение расстояния до уровня поверхности Земли с воздушного шара или измерение постоянного напряжения электрического тока. По существу, динамическое измерение является измерением функциональной зависимости измеряемой величины от времени.