1.2. Классификация измерений

Принято различать несколько видов измерений. Их класси­фикация осуществляется на основе характера зависимости изме­ряемой величины от времени, условий, определяющих точность результатов измерений, и способов выражения этих результатов

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения делятся на статические и динамические. Статические намерения соответствуют случаю, когда измеряемая величина остается постоянной; динамические - когда измеряемая величина в процессе измерения изменяется.

По способам получения результатов различают прямые, кос венные, совокупные и совместные измерения. Прямое измерение такое, при котором значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. При этом измеряемую величи­ну сравнивают с мерой измерительными приборами, градуирован­ными в требуемых единицах, например, измерение электрическо­го тока амперметром.

Косвенное измерение - такое, при котором искомое значе­ние физической величины Y находят на основании известной за­висимости между этой величиной и величинами Х₁, X₂,..Х_n, подвергаемыми прямым измерениям. В результате измерения ис­комая величина находится путем расчета по формуле Y = F(Х₁, Х_2,…Х_n). Например, при измерении мощности с по­мощью амперметра и вольтметра ток и напряжение изме­ряют прямым методом, а мощность Р вычисляют по формуле .

При совокупных измерениях одновременно измеряют нес­колько одноименных величин и искомые значения величин нахо­дят, решая систему уравнений, получаемых при прямых измере­ниях различных сочетаний этих величин.

Совместные измерения - производимые одновременно изме­рения двух или нескольких одноименных величин для нахожде­ния зависимости между ними.

По способу выражения результатов измерений принято раз­личать абсолютные и относительные измерения.

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях од­ной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Примером абсолютного измерения являются измерение силы тока в амперах, измерение длины в метрах, времени - в секундах.

Относительным называют измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную, например, измерение модуля коэффициента прелом­ления, измерение относительной влажности и т.д.

1.3. Основные характеристики измерений

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правиль­ность и достоверность измерений.

Принцип измерений - физическое явление или совокупно­сть физических явлений, положенных в основу измерений. На­пример, измерение модуля Юнга на основе исследования зависи­мости упругих характеристик тела от величины внешней силы, действующей на тело, определение момента инерции тела по изучению крутильных колебаний.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Различают два основных мето­да измерений: непосредственной оценки и сравнения с мерой.

1. Метод непосредственной оценки - метод измерений, при ко­тором значение физической величины определяют непосредствен­но по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например, измерение длины - длиномером.

2. Метод сравнения с мерой - метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, определение массы груза взвешиванием сво­дится к сравнению этой массы с массой гири, измерение напря­жения постоянного тока путем сравнения с э.д.с. нормального элемента. Этот метод имеет несколько модификаций.

Погрешность измерений - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Истинное значение физической величины идеальным обра­зом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства объекта, но оно остается неизвест­ным, поэтому с помощью измерений находят так называемое действительное значение, настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Точность измерений - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой ве­личины.

Правильность измерений - качество изменений, отражаю­щее близость к нулю систематических погрешностей результа­тов, т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях той же величины (о систематических погрешностях см. раздел 2.1). Правильность измерений зависит от того, насколько были вер­ны средства измерений, используемых при эксперименте.

Достоверность измерения - степень доверия к результатам измерений. Измерения, для которых известны вероятностные ха­рактеристики отклонения результатов от истинного значения, относятся к категории достоверных. Наличие погрешности огра­ничивает достоверность измерений, т.е. вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряе­мой величины и определяет точность измерений.

Сходимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.

Воспроизводимость измерений - качество измерений, отра­жающее близость друг к другу результатов измерений, выполня­емых в различных условиях (в различное время, в различных местах, различными методами и средствами).