2.3 Методы измерений
В зависимости от способа сравнения измеряемой величины с её единицей различают метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой (опосредованной оценки).
При измерении методом непосредственной оценки искомое значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству средства измерений, которое проградуировано в соответствующих единицах.
Примеры: измерение длины масштабной линейкой; температуры термометром; давления пружинным манометром; массы пружинными весами и т.д.
Метод сравнения с мерой – метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой
Пример: измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями.
Отличительной особенностью метода сравнения с мерой является непосредственной участие меры в процедуре измерения, в то время как в методе непосредственной оценки мера в явном виде при измерении не присутствует, а её размеры перенесены на отчетное устройство (шкалу) заранее при градуировке средства измерений. В вязи с этой особенностью обязательным в методе сравнения является наличие сравнивающего устройства – компаратора
Метод сравнения с мерой имеет следующие разновидности
Дифференциальный метод – метод, при котором измеряется разность между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой.
Данный метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерений, особенно если измеряемая величина и величина воспроизводимая мерой, мало отличаются друг от друга.
Примером дифференциального метода измерений может быть измерение линейного размера детали 2 с помощью измерительной головки 3, закрепленной на штативе 4, который установлен на поверочной плите 5, с настройкой прибора на нуль по блоку концевых мер длины 1.
Искомое значение
величины
,
где
– значение меры;
– разность измеренная прибором.
Метод противопоставления – метод, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.
Пример – измерение массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих её гирь на двух чашах весов.
Нулевой метод (метод полного уравновешивания) – метод, при котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и величины воспроизводимой мерой на сравнивающее устройство сводят к нулю.
Пример – измерение массы на неравноплечих весах:
Так же к нулевому методу относятся измерения в электротехнике индуктивности, емкости и сопротивления с помощью мостовой схемы.
Метод замещения – метод, при котором измеряемую величину замещают в измерительной установке некой известной величиной, воспроизводимой мерой.
Преимущество данного метода состоит в том, что измеряемую величину и величину, воспроизводимую мерой, включают последовательно одну за другой в одну и ту же часть измерительного прибора, что способствует значительному снижению погрешности измерений.
Примером метода замещения может быть измерение на пружинных весах:
Вначале на чашу
весов помещают взвешиваемую массу и
отмечают положение указателя весов.
Затем массу
замещают массой гирь
,
подбирая её таким образом, чтобы указатель
весов установился точно в том же самом
положении, что и в первом случае, при
этом
.
Метод совпадений – метод, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.
Пример – измерение частоты вращения с помощью стробоскопа или измерения по шкале нониуса (штангенциркуль и т.п.).
В зависимости от наличия контакта между чувствительным элементом средства измерения (измерительным наконечником) с объектом измерения различают контактный и бесконтактный метод измерения.
Контактный метод основан на том, что чувствительный элемент измерительного прибора приводится в контакт с объектом измерения
Пример – измерение температуры термометром.
Бесконтактный метод основан на том, что измерительный прибор не контактирует с объектом измерения.
Пример – измерение расстояния до объекта с помощью радиолокатора.