1.2. Виды измерений

По способу нахождения численного результата измерения подразделяются на прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Прямые измерения – измерения, при которых искомые значения получают непосредственно из опытных данных. Например, измерение напряжения вольтметром, температуры – термометром и т. д.

При косвенном измерении значение величины находят на основании известной зависимости между ней и другими величинами, которые определяют прямыми измерениями. Один из примеров косвенного измерения – нахождение мощности в цепи постоянного тока путем измерения напряжения и величины тока.

Совместные измерения – одновременные измерения нескольких разноименных величин для нахождения зависимости между ними. Например, зависимость сопротивления полупроводникового терморезистора определяется уравнением

где А – коэффициент, имеющий размерность сопротивления; В – коэффициент, имеющий размерность температуры; Т – абсолютная температура, К.

Для нахождения численных значений коэффициентов потребуется произвести измерения сопротивления при двух значениях температуры, а затем составить и решить систему из двух уравнений.

Совокупные измерения – одновременные измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения находят решением системы уравнений, составленных из результатов прямых измерений.

В зависимости от совокупности использования принципов и средств измерений различают метод непосредственной оценки и методы сравнения.

При методе непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора, которое заранее градуировано с помощью многозначной меры в единицах измеряемой величины. Этот метод является наиболее простым.

Методы сравнения основаны на сравнении измеряемой величины с известной величиной, воспроизводимой мерой. Они сложнее метода непосредственной оценки, но обычно позволяют получить более точный результат. Группа методов сравнения включает в себя нулевой и дифференциальный методы, а также метод замещения.

При нулевом методе разность действий, производимых измеряемой величиной и мерой, в процессе измерения сводится к нулю, что фиксируется специальным высокочувствительным прибором - индикатором равновесия.

При дифференциальном методе разность между действиями измеряемой и известной величин не сводится к нулю, а измеряется методом непосредственной оценки.

Метод замещения заключается в том, что на вход прибора поочередно подают измеряемую и известную величины. Если в результате подбора известной величины показания прибора удастся сделать одинаковыми, измеряемая величина будет равна известной.

2. Средства измерений и их основные свойства

2.1. Классификация средств измерений

В зависимости от назначения средства измерения подразделяют на меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки и измерительные системы.

Меры – средства измерения, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. Однозначные меры воспроизводят одно значение величины, многозначные – ряд значений. Примерами многозначных мер являются магазины образцовых резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности.

В зависимости от точности и области применения меры подразделяются на эталоны, образцовые и рабочие. Эталоны обеспечивают хранение и воспроизведение единицы физической величины для передачи ее значения другим средствам измерения.

Образцовые меры служат для поверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов.

Рабочие меры используют непосредственно при измерении физических величин.

Измерительные приборы – это средства измерения, вырабатывающие сигналы измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператором. В зависимости от вида вырабатываемой информации различают аналоговые и цифровые приборы. В аналоговых приборах зависимость измерительной информации от измеряемой величины является непрерывной функцией, в цифровых приборах эта функция дискретная.

По способу представления измерительной информации приборы бывают показывающие, которые допускают только считывание информации, и регистрирующие, в которых предусмотрена регистрация показаний в виде диаграмм или распечаток.

По способу применения приборы разделяются на стационарные и переносные.

Измерительные преобразователи – средства измерения, вырабатывающие измерительную информацию в форме, удобной для дальнейшего использования, но недоступной для непосредственного восприятия. Их подразделяют на преобразователи, изменяющие лишь масштаб величины, но не ее физическую природу, и преобразователи, изменяющие природу величины. Последние находят широкое применение при измерении неэлектрических величин.

Измерительные установки представляют собой совокупность средств измерения и вспомогательных устройств, объединенных конструктивно и функционально. Примером таких установок являются разнообразные стенды для поверки средств измерения. Их использование позволяет рационализировать процессы измерения.

Измерительные информационные системы состоят из средств измерения, вспомогательных устройств и устройств для автоматической обработки измерительной информации, соединенных каналами связи. Они могут выполнять операции по сбору, обработке и хранению информации в автоматическом режиме с последующим ее использованием для управления технологическими процессами.