3 Измерение. Виды, методы и принципы измерений

3.1 Измерение. Виды измерений

Измерение - это нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств, называемых средствами измерений. Получаемая при измерении информация называется измерительной. Найденное в результате измерения значение величины называется результатом измерения. Наконец, в технической литературе и нормативной документации часто встречается термин алгоритм измерения, под которым следует понимать точное предписание о порядке выполнения операций, обеспечивающих измерение искомого значения величины.

Экспериментальная операция, выполняемая в процессе измерений, в результате которой получают одно значение (из группы значений) величины, называется наблюдением. В зависимости от особенностей объекта исследования для нахождения значения величины могут понадобиться либо однократное измерение, либо многократные наблюдения. При многократных наблюдениях результат измерения получают, обработав результаты наблюдений.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят на четыре основных вида: прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямым называют измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Например, измерение тока амперметром, напряжения вольтметром и т.п. Математически прямые из­мерения можно охарактеризовать формулой

Q = X, (3.1)

где Q - искомое (называется также истинным) значение измеряемой величины; X - результат измерения.

Косвенным называют измерение, при котором искомое значение величины вычисляют на основании известной зависимости между этой величиной и ве­личинами, получаемыми из прямых измерений. Примерами косвенных измере­ний можно назвать измерение мощности постоянного тока при помощи ампер­метра и вольтметра, определение резонансной частоты колебательного контура по результатам прямых измерений емкости и индуктивности и т.п.

Математически косвенные измерения можно характеризовать формулой

Q=F(X₁, X₂, …, X_m), (3.2)

где Х₁, Х₂, Х_m - результаты прямых измерений величин.

Совокупные и совместные измерения характеризуются тем, что одновременно производятся измерения нескольких одноименных (при совокупных измерениях) или разноименных (при совместных измерениях) величин и путем решения системы уравнений, связывающих их, определяются искомые значения измеряемых величин.

Примером совокупных измерений являются измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

В качестве примера совместных измерений рассмотрим определение коэффициентов в формуле, связывающей сопротивление,

, (3.3)

где R₂₀ - сопротивление терморезистора при t = 20° С; α и β – температурные коэффициенты. Для определения R₂₀, α, β производят измерения R_t1 R_t2 R_t3, при трех различных значениях температуры (t₁, t₂ и t₃), а затем решают систе­му из трех уравнений.