Методы измерений: непосредственной оценки, сравнения, дифференциальный

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенный в основу измерений (фотоэлектрический, термоэлектрический эффект и т.д.)

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Две группы методов:

1) Метод непосредственной оценки – заключается в определении величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Достоинства: измерение проводится быстро и просто, не нужна высокая квалификация оператора, нет сложных измерений и установок. Недостатки: невысокая точность измерений из-за погрешностей, связанных с градуировкой шкал приборов и воздействием влияющих величин (нестабильность источников питания).

2) Метод сравнения с мерой – в нем измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

· дифференциальный метод – метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой.

Пример, При поверке концевых мер длины проверяемую меру (Х) сравнивают с мерой известной величины (Х₀) на компараторе, в качестве которого может быть использован, например, горизонтальный оптиметр. Мера Х₀ выбирается такой, чтобы разность а = Х - Х₀ была настолько малой (для оптиметра а 0.2мм), чтобы ее можно было измерить, используя шкалу оптиметра методом непосредственной оценки.

 

Х Измеряемая величина и погрешность измерения соответственно равны:

Х=Х₀+а Δ_х=Δ₀+Δ_а,

Х₀а

 

где Δ₀ – погрешность меры (или малая величина, которой можно пренебречь, или известная и ее можно исключить введением поправки в результат измерения).

Достоинства: относительно небольшая стоимость используемых средств измерений.

Недостатки: необходимость иметь набор мер во всем диапазоне измерения Х.

· нулевой метод - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

Пример, Измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.

R₁ a R₂ Равноплечий мост полностью уравновешен в том случае, если ток I в диагонали моста равен нулю, что возможно лишь при равенстве потенциалов точек а и б. Последнее возможно при равенстве отношений

=> .

 

R_x б R_o Если R₁=R₂, то искомое значение R_x

равно значению, выставленному на магазин сопротивлений R₀. Отношение R₁/R₂ может быть равно 0.01; 0.1; 1; 10; 100; k и т.д., тогда R_X=k·R₀, т.е. достаточно просто достигается расширение диапазона измерений величины R_X при использовании той же многозначной меры R₀.

· метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

Пример, Взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и туже чашку весов.

· метод совпадений – метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.

Пример, Измерение длины с помощью штангенциркуля с нониусом.

• метод перестановки – метод сравнения, при котором измерительные сигналы, поступающие от исследуемого объекта и меры, сравнивают до и после их взаимной перестановки.

• метод дополнений – метод сравнения, при котором измерительный сигнал, поступающий от исследуемого объекта, дополняют измерительным сигналом, поступающим от меры, и получают заданный суммарный измерительный сигнал.