8 Методы измерений

Под методом измерений понимается прием или совокупность приемов сравнения измеряемой ФВ с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

В зависимости от способа применения меры при измерениях различают несколько методов прямых измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения.

При измерении методом непосредственной оценки искомое значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству средства измерения, которое проградуировано в соответствующих единицах.

Метод сравнения мерой - метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (например, сравнение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями). Отличительной чертой методов сравнения является непосредственное участие меры в процедуре измерения.

Метод сравнения с мерой имеет несколько разновидностей: нулевой метод, дифференциальный метод, метод дополнения, метод замещения.

Рисунок 1 – Методы сравнения

Нулевой метод (или метод полного уравновешивания) - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения сводят до нуля.

Пример. Измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие на весы массы полностью уравновешивается массой гирь .

При дифференциальном методе уравновешивание не производят, а разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой и незначительно отличающейся от значения измеряемой величины, отсчитывается по шкале прибора.

Пример. Измерение массы на равноплечих весах, когда воздействие массы на весы частично уравновешивается массой , а разность масс отсчитывается по шкале весов, градуированной в единицах массы (рисунок 1 б). Значение измеряемой величины , где — показания весов.

Метод дополнения – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

Метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замешают мерой с известным значением величины.

Пример. Взвешивание на пружинных весах. Измерение производят в два приема. Вначале на чашу весов помещают взвешиваемую массу и отмечают положение указателя весов; затем массу замещают массой гирь , подбирая ее так, чтобы указатель весов установился точно в том же положении, что и в первом случае. Очевидно, что (рисунок 1 в).

В методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной воспроизводимой мерой измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.

Например, измерение числа оборотов вала с помощью стробоскопа - вал периодически освещается вспышками света, и частоту вспышек подбирают так, чтобы метка, нанесенная - на вал, казалась наблюдателю неподвижной. Метод совпадений, использующий совпадения основной и нониусной отметок шкал, реализуется в приборах, применяемых для измерения линейных размеров.

Различают контактный и бесконтактный методы измерений.

Контактный метод основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения.

Бесконтактный метод отличается тем, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения. Примерами такого рода измерений может служить измерение температуры тела термометром в первом случае; измерение температуры в доменной печи оптическим пирометром, измерение расстояния до объекта радиолокатором во втором случае.