1.6 Методы измерений

Метод измерения - это совокупность процессов использования принципов и средств измерений.

Принцип измерений — это совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта; измерение расхо­да газа по перепаду давления в сужающем устройстве.

Все методы измерений делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.

Метод непосредственной оценки позволяет определить значение величины непосредственно по отсчетному устройству показывающего средства измерений.

Быстрота процесса измерения методом непосредственной оцен­ки делает его незаменимым для практического использова­ния, хотя точность измерения невысокая, что связано с необходимостью градуировки шкал приборов и воздействием влияющих величин.

Наиболее многочисленными средствами измерений, служащи­ми для измерения методом непосредственной оценки, являются по­казывающие приборы, и в том числе так называемые стрелочные приборы.

Метод сравнения с мерой предусматривает сопоставление измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Методы сравнения обычно реализуются различными путями. Рассмотрим некоторые из них.

При дифференциальном методе измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, воспроизводимое мерой. На рисунке 1 представлена схема измерения длины дифференциальным методом. Рядом с телом, длину Х которого требуется измерить, помещают меру длины. Размер меры l изве­стен. Измерив небольшую разность меж­ду длинами этих двух предметов а, можно определить длину Х = l + a.

Рисунок 1- Схема измерения длины дифференциальным методом

Метод позволяет получить результаты с высокой точностью даже при применении относительно грубых СИ.

При нулевом методе измеряемую величину сравнивают с величиной, значение которой известно. Последнюю выбирают таким образом, чтобы разность между измеряемой и известной величинами равнялась нулю. Взвешивание грузов на рычажных ве­сах — это характерный пример нулевого метода измерения.

При методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводи­мой мерой, измеряют по совпадению отметок шкал или периоди­ческих сигналов. По принципу метода совпадения построен нониус штангенциркуля и ряда других приборов.

1.7 Погрешности измерений

При анализе измерений следует четко разграничивать два понятия: истинное значение физической величины и результат измерения.

Истинные значения физических величин идеальным образом отражают свойства объектов и не зависят от средств нашего познания. Они являются той самой абсолютной истиной, которую мы стремимся постигнуть.

В то время как результаты измерений являются продуктами нашего познания и представляют собой приближенные оценки значений величин, найденные в процессе измерений.

Разница между результатом измерения с истинным значением физической величины называется погрешностью измерения.

Но поскольку истинное значение физической величины определить невозможно, то неизвестны и погрешности измерения. Поэтому для получения хотя бы приближенных сведений о них, вместо истинного значения используют действительное значение. Под действительным значением понимают значение физической величины, установленное в результате измерения, и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Количественно погрешность измерения может быть выражена в виде абсолютной или относительной погрешности.

Абсолютная погрешность - это алгебраическая разность между результатом измерения (показанием х_п) и истинным (действительным х_д) значением измеряемой величины:

Относительная погрешность - это отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:

×100

Основная погрешность – погрешность средств измерения, определенная при нормальных условиях.

Дополнительная погрешность – погрешность средств измерения, обусловленная выходом значений влияющих величин за пределы нормальных значений.

Инструментальная погрешность – погрешность СИ, с помощью которого проводятся измерения.