Глава 1. Виды и методы измерений физической величины

Физические законы, отражая закономерные связи между явлениями природы, выражены в математических формулах с помощью физических величин, которые характеризуют как свойства различных объектов, так и явления, пртекающие во времени. Количественная оценка или измерение физической величины– это практическая операция, в результате которой мы узнаем, во сколько раз измеряемая величина (данная физическая величина) больше или меньше эталона, принятого за единицу измерения.

Результат измерения представляет собой, как правило, именованное число, в состав которого входят численное значение измеренной физической величины и абсолютная погрешность  ее измерения ().Термин именованное число обозначает присутствие единицы измерения физической величины.

Пример:- напряжение U=(1,5 0,1) В;

- сила тока  =(0,27 0,01) А;

- частота f =(528 5) Гц;

- скорость V=(100 5) км/час.

При необходимости указывается также относительная погрешность измерения  выбранной физической величины.

Пример:напряжение U=(1,5 0,1) В;

 = 2,5%.

1.1. Виды измерений физических величин

Взависимости от способа получения ожидаемого результата все виды измерений можно разделить на три основные группы (виды):прямые, косвенные и совокупные [1,2] (рис. 1). Применяемые технические средства измерений, простота или сложность техники эксперимента, параметры точности (приборной и методической) при отнесении последних к той или иной группе (виду) не учитываются.

1.1.1. Прямые измерения физических величин

Прямыми измерениями физических величин называют измерения, результат которых получается непосредственно из экспериментальных данных.

В процессе получения измерительной информации используются электроизмерительные приборы, градуированные в установленных единицах физических величин.

Пример:для измерения силы тока используются амперметры, напряжения - вольтметры, температуры - различные термометры и т.п.

К прямым измерениям можно также отнести те, где искомая величина определяется непосредственным сравнением ее с мерой.

Пример:определение сопротивления резистора при помощи образцовой меры сопротивления (при помощи уравновешенного моста).

Условно прямое измерение можно выразить соотношением

, (1) .

где Y – искомое значение измеряемой величины (измеряемая величина), а Х – значение, полученное непосредственно в результате измерения (измеренное значение).

1.1.2. Косвенные измерения физических величин

Косвенными измерениями физических величин называют такие, при которых искомые значения измеряемой величины находится из зависимости между этой величиной и величинами, определяемыми путем прямого измерения.

Пример:- объем кубаVвычисляют по длине его ребраLкак, мощностьР, рассеиваемую в какой-либо нагрузке в цепях постоянного тока вычисляют по формуле, при этом напряжениеUизмеряют вольтметром, а величину токаI – амперметром, скорость- по пройденному путиSза отрезок времениt.

В магнитных измерениях ряд магнитных величин находятся по измеренным значениям магнитного параметра, например, по индукции В (или намагниченности I ) и соответствующим им значениям перемагничивающего поля Н.

Пример:амплитудная магнитная проницаемость (начальнаяи максимальная, как правило [3]), максимальное энергетическое произведение(BH)_maxпо максимуму на зависимостии т.п.

В случае косвенных измерений искомая величина находится из соотношения

, (2) .

где Y – искомое значение измеряемой величины, а Х₁, Х₂, …, Х_n – значения измеренных величин.