Тема 3.3. Види і методи вимірювань

Види вимірювань.

Прямі вимірювання – вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних (вимірювання маси на вагах, температури термометром, довжини за допомогою лінійки).

Непрямі вимірювання – вимірювання, при яких шукане значення знаходять на основі відомої залежності між цією величиною і величинами, отриманими прямими вимірюваннями (визначення густини однорідного тіла за його масою і геометричними розмірами, питомого електричного опору за його опором, довжиною и площею поперечного перерізу).

Сукупні вимірювання – вимірювання декількох однорідних величин, при яких шукане значення величин знаходять розв’язуванням системи рівнянь, що отримують при прямих вимірюваннях різних поєднань цих величин (вимірювання, при яких маса окремо взятихгирь набору знаходиться за відомою масою однієї з них і за результатами прямихпорівнянь мас різних поєднань гирь).

Спільні вимірювання – одночасні вимірювання двох чи декількох неодноіменних величин для знаходження залежності між ними (одночасні вимірювання приросту довжини зразку в залежності від зміни його температури і визначення коефіцієнту лінійного розширення за формулою k=l/(lt).

Абсолютні вимірювання – вимірювання, які базуються на прямих вимірюваннях однієї чи декількохосновних велчини і використанні фізичних констант.

Відносні вимірювання – отримані відношення величинидо одноіменної величини, яка відіграє роль одиниці, чи зміни величини по відношенню до одноіменної величини, яку приймаємо за вихідну.

Однократне вимірювання – вимірювання, яке виконується один раз (вимірювання конкретного часу за годинником).

Багатократні вимірювання – вимірювання однієї й тієї ж фізичної величини, результат яких отримують з декількох вимірювань, які йдуть один за одним. Зазвичай багатократними вимірюваннями вважаються ті, які виконуються понад три рази.

Технічні вимірювання – вимірювання, які виконуються за допомогою робочих засобів вимірювань з метою контролю і керування науковими експериментами, контролю параметрів виробів і т.д. (вимірювання тиску повітря в автомобільнійкамері).

Метрологічні вимірювання – вимірювання за допомогою еталонів і зразковихзасобів вимірюваньз метою нововведення одиниць фізичних величин чи передачі їх розмірів робочим засобам вимірювань.

Рівноточні вимірювання – низка вимірювань якої-небудь величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірювань і в одних й тих самих умовах.

Нерівноточні вимірювання – низка вимірювань якої-небудь величини, виконаних різними за точністю засобами вимірювань і в різних умовах.

Статичні вимірювання – вимірювання фізичної величини, яка приймається відповідно до конкретної вимірювальної задачі за незмінну протягом часу вимірювання (вимірювання розміру деталі за нормальнрої температури).

Динамічні вимірювання – вимірювання фізичної величини, розмір якої змінюється з плином часу (вимірювання відстані до рівня землі з літака,який знижується).

Методи і методики вимірювань

Методи вимірювань визначаються залежно від вимірювальної задачі, яку слід вирішити.

Вибір методу залежить від виду вимірюваної величини, її розміру, точності результату вимірювань, швидкості його отримання, умов, за яких проводяться вимірювання, та низки інших ознак (довжину можна виміряти лінійкою, мікрометром – оптичним чи радіодальноміром і т.д.).

Під терміном метод вимірювань розуміють спосіб розв’язання вимірювальної задачі, який характеризується його теоретичним обгрунту-ванням і розробкою основних прийомів застосування засобів вимірюван-ня. Існує простіше визначення поняття методу вимірювань, під яким розу-міють сукупність прийомів використання принйипів і засобів вимірювань.

Принцип вимірювань – це сукупність фізичних явищ, на яких основані вимірювання. Наприклад, температуру можна виміряти платиновим термометром (принцип вимірювання – залежність опору платини від температури) і термоелектричним термометром (прицип вимірювання – залежність термо-ЕДС від різниці температур).

Кожну фізичну величину можна виміряти декількома методами, які мають особливості як технічного так і методичного характеру. Різноманітність методів зумовлена науково-технічним прогресом. З методичного боку методи вимірювань піддаються систематизації і узагальненню за характерними ознаками.

Основними є:

Метод безпосередньої оцінки, в якому значення вимірюваної величини визначають безпосередньо за відрахунковими пристроями вимірювального приладу прямої дії (відрахунок за годинником, барометром-анероїдом, термометром).

Метод порівняння з мірою, у якому вимірювану величину порівнюють з величиною, відновлюваною мірою (вимірювання маси на важільних терезах з урівноваженням гирями).

Нульовий метод – це метод порівняння з мірою, в якому результуючий ефект дії вимірюваної величини і міри на прилад зводять до нуля (зважування на рівноплічних терезах).

Контактний і безконтактний методи – методи, при яких чутливий елемент приладу контактує або неконтактуєз об’єктом вимірювань (ви-мірювання діаметру валу вимірювальною скобою здійснюється контактним методом; температури в доменній печі – безконтактним методом).

Метод заміщення – різновид методу порівняння з мірою, в якому вимірювану величину заміщають відомою величиною, відновлюваною мірою (зважування з почерговим розміщенням вимірюваної маси вантажу і гирь на одну й ту ж шальку терез).

Вибір методу, таким чином, залежить від його теоретичної проробки, конкретних засобів вимірювань, наприклад, для вирішення такої вимірю-вальної задачі, як визначення висоти телебашти, можна використовувати один з наступних методів: виміряти висоту телебашти рулеткою (метод по-рівняння з мірою); на гелікоптері піднятися до рівня телебашти і визначити відстань за висотоміром (метод безпосередньої оцінки); вирахувати висоту телебашти, використовуючи тригонометричні функції прямокутного три-кутника, тобто вимірюючи горизонтальну відстань до телебашти і верти-кальний кут, утворений основою і вершиною телецентру (метод непрямих вимірювань).

Методика вимірювань – це встановлена сукупність операцій і правил, виконання яких при вимірюван-нях забезпечує отримання результатів вимірювань відповідно до даного методу.