Методы сравнения с мерой.

1. Метод противопоставления. Это метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина воспроизводимая мерой одновременно воздействуют на прибор сравнения, при помощи которого устанавливается соотношение между этими величинами. Примером может являться измерение массы и уравновешивание ее гирями на двух чашках весов. В случае взвешивания Х₀ – масса гирь; ΔX – отсчет массы в выбранных единицах. Недостатком метода является сложный расчет ΔХ на вычислителе. В общем случае при малых ΔХ с точностью до методической ошибки можно посчитать по зависимости ( ).

2. Дифференциальный метод – метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины воспроизводимой мерой. В стандарте приведен пример при поверке концевых мер длины сравнением образцовой меры на компараторе. Результат измерения дифференциальным методом определяется как сумма Х₀+ΔХ. Схема дифференциального метода и расчет основных показателей приведены на рисунке. Суммарная погрешность определяется квадратичным суммированием.

3. Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины на прибор сравнения доводят до нуля. Суть метода такова: на один канал измерительной системы поступает измеряемая физическая величина, на другой – известная величина той же физической природы воспроизводимая мерой. В измерительной схеме вырабатывается разность этих величин, поступающая на прибор сравнения. Разность величин будет равна нулю лишь тогда, когда они будут равны нулю (см.рисунок).

Как пример измерения нулевым методом можно рассмотреть измерения с помощью моста с полным его уравновешиванием.

К прибору сравнения предъявляются жесткие требования, к его случайным и систематическим погрешностям, к виду функции преобразования и его стабильности. Обязательным условием является равенство Y=0 при X=0. Важным достоинством нулевого метода является возможность скомпенсировать значительное количество погрешностей, то есть настраивать параметры измерительной схемы. Так как между измерительными каналами нет разницы, данный метод дает возможность компенсировать одинаковые систематические погрешности. Для определения погрешностей нулевым методом следует разделить их на систематические и случайные. Затем отдельно подсчитываются случайные и систематические погрешности. Обычно систематические погрешности зависят от погрешности воспроизведения меры и размера, а случайные определяются характеристиками прибора сравнения.

4. Метод замещения. Здесь замещают измеряемую величину известной величиной воспроизводимой мерой. Суть метода: на вход измерительной системы подается измеряемая величина (см.рисунок) и отклик системы Y регистрируется средством измерения. Затем на вход той же системы поступает значение физической величины воспроизводимой мерами. Если отклики измерительной системы совпадают, то можно сделать выводы о равенстве. При реализации метода могут использоваться различные особенности вычислителей. Могут сравниваться не отклики, а находится их разность, которая сравнивается с нулем. Для метода достоинством является возможность компенсировать ряд систематических погрешностей, что позволяет получать высокую точность при измерении. к недостаткам следует отнести потребности в большей номенклатуре мер, высокие требования к точности и стабильности характеристик измерительной системы.

5. Метод совпадения. Разность между измеряемой величиной и мерой измеряют по совпадению отметок шкал или периодических сигналов. В основе метода лежит следующий принцип: одновременно происходит два измерения: первое – грубое, позволяющее найти значение измеряемой величины, второе – точное, уточняющее отклонение измеряемого размера от результата грубого измерения. Схема приведена на рисунке. Типичный пример метода – определение размера по линейному нониусу.