Классификация видов измерений

Измерения по отдельным их признакам принято разбивать на виды и классифицировать следующим образом:

5.1.1. По способу получения информацииизмерения разделяются на следующие виды:

1. Прямые измерения,при которых искомое значение физической величины определяют непосредственно путем сравнения с мерой этой величины. Примерами прямых измерений являются: измерения длины линейкой, т. е. путем сравнения искомой величины с мерой — линейкой; измерения электрического напряжения вольтметром (носителем меры является шкала вольтметра) и др.

2. Косвенные измерения,при которых искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, связанных с искомой известной функциональной зависимостью. Например, мощность электрической цепи постоянного тока в соответствии с формулой (P=I_*U) можно определить, проведя прямые измерения силы тока и напряжения.

3. Совокупные измерения,при которых проводятся одновременно измерения нескольких однородных величин с определением искомой величины путем решения системы уравнений. Число уравнений системы не должно быть меньше числа искомых величин.

В качестве характерного примера совокупных измерений можно рассмот­реть один из применяемых методов измерения значения взаимоиндуктивности между двумя катушками. Имеются катушки с индуктивностями L₁и L₂. Для получения искомого результата сначала соединяют катушки так, чтобы их маг­нитные поля складывались, при этом общая индуктивность L₀₁= L₁+ L₂ + 2М, где М — взаимоиндуктивность между катушками. Затем катушки соединяются так, чтобы их магнитные поля вычитались. В этом случае общая индуктивность L₀₂= L₁+ L₂ - 2М. Значения L₀₁ и L₀₂ получают с помощью прямых измерений. Решение уравнений для L₀₁ и L₀₂ позволяет найти искомую однородную вели­чину М, измеряемую в генри,

M=(L₀₁-L₀₂)/4

4. Совместные измерения,при которых проводятся измерения нескольких неоднородных физических величин с целью нахождения зависимости между ними.

Характерным примером совместных измерений является нахождение ко­эффициентов aиbпри известной зависимости сопротивления терморезистора от температуры — r₁=r₀+at+bt², где r₁ и r₀ — значения сопротивления при дан­ной температуре t и температуре t = 20 °С, соответственно; a и b — постоянные температурные коэффи­циенты с единицами Ом/°С и Ом/(°С)², соответственно.

В данном случае приходится измерять неоднородные величины - сопротив­ление измеряется в омах, температура в градусах Цельсия.

5.1.2. По характеру изменения получаемой информации в процессе измеренийизмерения разделяются на следующие виды:

1. Статические измерения,которые проводятся при практическом постоянстве измеряемой величины.

2. Динамические измерения,в процессе которых измеряемая величина изменяется.

К статическим, относятся измерения параметров, которые в процессе наблюдения не изменяются или рассматриваются не изменяющимися (размеры обработанной детали, индуктивность катушки, электрическое напряжение и т. д.). Конечно, в ряде случаев идеальной неизменности измеряемой величины трудно достигнуть. В этих случаях пределы допускаемых отклонений, несуще­ственных по отношению к номинальному значению измеряемой величины, оговариваются в технической документации.

Прежде всего, динамический режим может возникать при измерении не изменяющейся величины непосредственно после включения средства измере­ний вследствие его инерционности. Через некоторое время наступает статичес­кий режим, при котором измерения могут рассматриваться как статические.

Кроме того, в современных технологических и других процессах за время измерений величины могут претерпевать те или иные изменения, и в этом случае измерения называются динамическими. К ним относятся измерения па­раметров периодических и апериодических сигналов, стохастических сигналов, изменение которых можно описать только вероятностными закономерностями. Характерным для «чистых» динамических измерений является то, что результат измерений изменяющейся во времени физической величины представляется совокупностью ее значений с указанием моментов времени, которым соответ­ствуют эти значения. В других случаях результат динамического измерения мо­жет быть представлен некоторым усредненным числовым значением.

5.1.3. По количеству измерительной информацииизмерения делятся на следующие виды:

1.Однократные измерения,при которых число измерений равняется числу измеряемых величин. Если измеряется одна величина, то измерение проводится один раз. Следует иметь в виду, что руководствоваться одним опытом при измерении той или иной величины не всегда оправдано. Весьма велика возможность грубой ошибки — промаха. Во многих случаях рекомендуется выполнить не менее двух — трех измерений (памятуя древний принцип — семь раз отмерь, один раз отрежь). При этом результат измерения, т. е. значение физической величины, полученное при измерениях, есть среднее из двух, трех отсчетов.

2.Многократные,при которых число измерении превышает число измеряемых величин в п/траз, где т — число измеряемых величин, п— число измерений каждой величины. Обычно для многократных измерений п>3. Многократные измерения проводят с целью уменьшения влияния случайных составляющих погрешностей измерения.

5.1.4. По отношению к основным единицамизмерения делятся на следую­щие виды:

1. Абсолютные,при которых результат измерения основывается на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании физических констант.

Например, измерение энергии по формуле Е= тс² является абсо­лютным измерением (масса относится к основным величинам, а скорость света является физической константой). Вместе с тем, измерение расхода вещества Qс помощью дифференциального манометрического преобразователя Dрдавле­ний проводится на основе зависимости

Dр =kQ²

где к— эмпирический коэффициент, зависящий от параметров сужающего ус­тройства, плотности и вязкости вещества.

Очевидно, что такое измерение не относится к абсолютным изме­рениям.

2. Относительные,при которых проводится измерение отношения величины к однородной величине, играющей роль единицы, или измерение величи­ны по отношению к однородной величине, принимаемой за исходную.

Например, измерения с использованием основного уравнения измерений Q= Q_o + q[Q]являются относительными с нахождением числового значения величины в виде отношения Q/[Q],. Во многих случаях относительные измерения величины позволяют получить достаточно точные результаты.