2.3. Методы измерений
Выбор метода измерений зачастую определяющим образом влияет на погрешность результата, причем влияет не в меньшей мере, чем выбор типа СИ. От выбора метода измерений зависят методические погрешности, в то время как от выбора СИ зависят инструментальные погрешности. Всякий метод измерений реализует какой-либо прием сравнения с мерой единицы ФВ. В зависимости от задачи при конструировании измерительных приборов, установок, систем или при составлении установки из готовых приборов для выполнения косвенных измерений применяют один из следующих основных методов.
Нулевой метод измерений - это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Например, при измерении частоты методом нулевых биений доводят до нуля разность частоты измеряемого сигнала и частоты генератора, который принимается за меру частоты.
Метод замещения - это метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Классический пример - это взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашу весов. В этом примере замещение осуществляется вручную. Другой пример измерение мощности радиосигнала путем сравнения энергии радиосигнала и энергии постоянного тока или тока промышленной частоты, преобразованных в тепло. При этом замещение может осуществляться автоматически, при помощи специальной системы автоматического регулирования.
Дифференциальный метод - это метод, в котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя значениями. Например, измерение частоты сигнала при помощи гетеродинного частотомера, когда образуется разность между измеряемой частотой и частотой гармоник кварцевого генератора, выступающего в роли меры частоты, а затем измеряется разностная частота при помощи электронно-счетного частотомера.
Перечисленные методы используются в большинстве радиоизмерительных приборов для того, чтобы образовать наблюдаемый человеком (или автоматической системой) сигнал, пропорциональный измеряемой величине. Если такой сигнал образован и показания прибора выражаются на аналоговом устройстве или в цифровом виде непосредственно в значения измеряемой величины, то говорят, что применяется метод непосредственной оценки, то есть значение измеряемой величины определяется непосредственно по отсчетному устройству прибора. Например, измерение напряжения вольтметром, шкала которого отградуирована в вольтах. Метод непосредственной оценки - это по существу прямое измерение.
Не следует отождествлять понятия метод измерения и методика измерения. Под методикой измерения понимают установленную совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение необходимых результатов измерений в соответствии с данным методом. Методика регламентируется обычно нормативно-техническим документом и включает:
- формулировку метода измерений;
- требования по выбору средств измерений;
- процедуры (алгоритмы, действия оператора) при подготовке к работе и при проведении измерений;
- способы обработки результатов измерений;
- способы выражения погрешностей;
- требования к условиям измерений.