Виды и методы измерений

1 Цель работы

Ознакомиться с различными видами и методами измерений на примере измерения электрического сопротивления и научиться рассчитывать погрешности измерений.

2 Состав оборудования

Вольтметр цифровой универсальный В7-16

Прибор комбинированный цифровой Щ4313

Прибор универсальный измерительный Р4833

Магазин сопротивлений Р4834

Источник питания постоянного тока Б5-43

Набор измеряемых резисторов

Клеммная коробка

Соединительные провода

Подготовка средств измерений к работе осуществляется в соответствии с инструкциями по эксплуатации, имеющимися на рабочем месте.

Метрологические характеристики средств измерений приведены в приложении А.

3 Теоретические сведения

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Примеры:

– измерение длины детали микрометром;

– измерение силы тока амперметром;

– измерение массы на весах.

Косвенное измерение – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Примеры:

– объем прямоугольного параллелепипеда можно определить по результатам прямых измерений длины в трех взаимно перпендикулярных направлениях;

– электрическое сопротивление – по результатам измерений падения напряжения и силы тока.

Иногда прямые измерения практически невозможно осуществить. Нельзя, например, измерить плотность твердого тела, определяемого обычно по результатам косвенных измерений объема и массы. Косвенные измерения некоторых величин позволяют получить значительно более точные результаты, чем прямые измерения.

Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.

Примечание. Для определения значений искомых величин число уравнений должно быть не меньше числа величин.

Пример. Значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения – проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для определения зависимости между ними.

Целью совместных измерений по существу является нахождение функциональной зависимости между величинами, например, зависимости электрического сопротивления проводника от температуры.

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

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

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

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

Примеры:

– измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением);

– измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с известной ЭДС нормального элемента.

Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.

Пример. Измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.

Метод измерений замещением – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.

Пример. Взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (метод Борда).

Метод измерений дополнением–метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

Дифференциальный метод измерений – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами.

Пример. Измерения, выполняемые при поверке мер длины сравнением с эталонной мерой на компараторе.