Основные понятия об измерениях и средствах измерений

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Под термином измерение физической величины понимают совокупность операций по применению техничес­кого средства, хранящего единицу физической величи­ны, обеспечивающих нахождение соотношения (в явной или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей на получение значения этой величины.

Задачей любого измерения является нахождение зна­чения измеряемой физической величины с определенной точностью. Объект измерения — это физическая система (процесс, явление и т.д.), которая характеризуется од­ной или несколькими измеряемыми физическими вели­чинами. Процесс измерения состоит из ряда последова­тельных этапов (рис. 7.1).

1. Классификация измерений

Все измерения классифицируют:

• по способу получения информации;

• по характеру изменения измеряемой величины в процессе измерения;

• по количеству измерительной информации;

• по отношению к основным единицам.

По способу получения информации измерения разделяются на следующие виды:

1. Прямые измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно (путем сравнения величины с ее единицей). При прямых измерениях объект исследования приводят во взаимодействие со средством измерений и по его показаниям отсчитывают значение измеряемой величины.

К прямым измерениям относятся измерение массы при помощи весов и гирь, силы тока — амперметром, темпе­ратуры — термометром, измерение длины — линейкой

2. Косвенные измерения, при которых искомое значение физической величины определяют на основании прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, плотность тела можно определить по результатам измерений массы тела m и объема V:

(1)

Совокупные измерения, при которых одновременно проводятся измерения нескольких одноименных величин и искомое значение величины определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях, при этом число уравнений должно быть не меньше числа величин. Например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения, при которых одновременно проводятся измерения двух или нескольких не одноимённых величин для определения зависимости между ними, например, зависимость длины объекта от температуры.

По характеру изменения получаемой информации в процессе измерений измерения подразделяются на статические и динамические.

Статические измерения — это такие измерения, когда физическая величина принимается за неизменную на протяжении времени измерения, например, измерение размеров земельного участка.

Динамические измерения — это измерения, изменяющиеся по размеру физической величины.

Развитие средств измерений и повышение их чувствительности позволяет сегодня обнаружить изменение величин, ранее считавшихся постоянными, поэтому разделение измерений на динамические и статические можно считать условным.

По количеству измерительной информации измерения делятся на однократные и многократные.

Однократные измерения выполняются один раз, а многократные позволяют получить результат из нескольких следующих друг за другом измерений одного и того же объекта. При однократных измерениях показания средств измерений являются результатом измерений, погрешность используемого средства измерений определяет погрешность результата измерения. Применение многократных измерений позволяет повысить точность измерения до определенного предела.

По отношению к основным единицам измерения делятся на абсолютные и относительные.

Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Например, определение массы в килограммах, количества вещества — в молях, частоты — в Герцах.

Относительные измерения — это измерения отноше­ния величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения изменения величины по отно­шению к одноименной величине, принимаемой за исход­ную. Например, относительная влажность определяется как отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщенного пара при той же температуре и выражается в процентах.