2.5 Виды измерений физических величин

Измерения различают:

1. По характеристике точности – равноточные, неравноточные.

1.1 Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях. Результаты таких измерений, как правило, рассматриваются как величины, распределенные по одному и тому же закону.

1.2 Неравноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными операторами, с применением различных средств измерений и (или) в разных условиях.

2. По числу измерений в серии – однократные, многократные.

2.1 Однократные измерения – измерение, выполненное один раз. Например, измерение конкретного момента времени по часам. Во многих областях производственной деятельности выполняются только однократные измерения. В обычных условиях их точность вполне приемлема, а простота, высокая производительность и низкая стоимость, ставят их вне конкуренции. Однако, при использовании этого вида измерений, велика возможность грубой ошибки – промаха. Поэтому рекомендуется выполнять не менее двух – трех измерений.

2.2 Многократное измерение – измерение, состоящее из ряда однократных измерений. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимуществом многократных измерений является снижение влияний случайных факторов на погрешность измерения. Такие измерения характерны для профессиональной метрологической деятельности и выполняются в основном сотрудниками государственных и ведомственных метрологических служб, а также при тонких научных экспериментах. Это сложные, трудоемкие и дорогостоящие измерения, целесообразность которых должна всегда обосновываться.

3 По характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений – статические, динамические и статистические.

3.1 Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна. Например, измерение длины детали при нормальной температуре, измерение размеров земельного участка.

3.2 Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают какие-либо изменения. Прежде всего, динамический режим может возникнуть при измерении неизменяющейся величины непосредственно после включения средства измерений вследствие его инерционности. Через некоторое время наступает статический режим, при котором измерения могут рассматриваться как статические.

3.3 Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, шумовых сигналов и т.п.

4. По метрологическому назначению – технические, метрологические.

4.1 Технические измерения — измерения при помощи рабочих средств измерений. Это, как правило, массовые измере­ния. Практически все измерения, проводимые во всех отраслях на­родного хозяйства, с целью контроля и управления научными экспериментами, контроля параметров изделий, технологических процессов, диагностики заболеваний, контроля загрязненности окружающей среды и т.п., относя­тся к техническим. Проводит их персонал средней квалификации, в функции которого обычно не входит учет погрешностей измере­ний при принятии тех или иных решений по результатам измере­ний.

4.2 Метрологические – измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин или передачи их размера рабочим средствам измерений. При метрологических измерениях в обязательном порядке учитываются погрешности.

4. По выражению результата измерений – абсолютные, относительные.

5.1 Абсолютными измерениями называют такие, при которых используются прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и физическая константа. Например, измерение энергии E = mc² по формуле является абсолютным измерением (масса относится к основным величинам, которая может быть измерена прямым путем (взвешиванием), а скорость света является физической константой).

5.2 Относительные измерения базируются на установлении отношения измеряемой величины к однородной, применяемой в качестве единицы. Естественно, что искомое значение зависит от используемой единицы измерения. Например, измерение активности радионуклида в источнике по отношению к активности радионуклида в однотипном источнике, аттестованном в качестве образцовой меры активности.

6 По общим приемам получения результатов измерений – прямые, косвенные, совместные, совокупные.

6.1 Прямые измерения - это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при измерении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т.е. с линейкой.

6.2 Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливается по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной взаимосвязи трех величин можно рассчитать мощность электрической цепи (P = UI).

6.3 Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых их искомые значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. В качестве примера можно рассмотреть один из методов определения взаимоиндуктивности между двумя катушками. Имеются катушки с индуктивностями L₁ и L₂. Для получения исходного результата сначала катушки соединяют так, чтобы их магнитные поля складывались, при этом общая индуктивность L₀₁ = L₁ + L₂ +2M, где М - взаимоиндуктивность между катушками. Затем, катушки соединяют так, чтобы их магнитные поля вычитались. В этом случае общая индуктивность L₀₂ = L₁ + L₂ - 2M. Значения L₀₁ и L₀₂ получают с помощью прямых измерений. Решение системы уравнений позволяет найти искомую величину М, измеряемую в генри, М = (L₀₁ - L₀₂)/4.

6.4 Совместные измерения - это измерения двух и более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними. Например, на основании ряда одновременных измерений приращений длины Δl образца в зависимости от изменений его температуры Δt определяют коэффициент k линейного расширения образца k = Δl/(l·Δt). В данном случае приходится измерять неоднородные физические величины.