Виды и методы измерений

Существует несколько видов измерений. При их классификации

исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени,

вида уравнения измерений, условий, определяющих точность резуль-

тата измерений, и способа выражения этих результатов.

Статические измерения — это измерения, при которых изме-

ряемая ФВ остается постоянной во времени в процессе измерения;

динамические измерения — измерения, при которых измеряемая ФВ

изменяется в процессе измерения. Прямые измерения — измерения,

при которых искомое значение ФВ находят непосредственно из

опытных данных: х = {х} [х]. Примером прямых измерений может

служить измерение температуры стеклянным термометром. При

косвенных измерениях искомое значение (у) определяется по резуль-

татам прямых измерений (х) величин, связанных с искомой извест-

ной функциональной зависимостью:

Примером косвенного измерения является измерение сопротив-

ления резистора методом амперметра—вольтметра, т. е. по результа-

там прямых измерений протекающего по резистору тока и напряже-

ния на нем: R = U/1. При совокупных (совместных) измерениях

искомое значение (уу) определяется по результатам прямых измерений

одноименных (разноименных) значений х, путем решения системы

уравнений

где i = 1 ...п, j = 1 ...т, п > т; х, — результаты прямых измерений;

yj — искомые значения.

Если х, — одноименные ФВ, это совокупный вид измерения, а

если разноименные, то совместный.

Наиболее распространенными являются прямые измерения, слу-

жащие основой для более сложных видов измерений. Они могут

осуществляться двумя методами: методом непосредственной оценки

и методом сравнения с мерой. Под методом измерения в общем

случае понимается совокупность использования принципов и средств

измерений.

При методе непосредственной оценки значение ФВ определяет-

ся прямо (непосредственно) по отсчетному устройству СИ (например,

измерение давления обычным манометром).

Метод сравнения с мерой подразумевает сравнение измеряемой

величины с величиной, воспроизводимой мерой. В зависимости от

используемой меры (постоянной или регулируемой) он подразделя-

ется на дифференциальный и нулевой методы.

Дифференциальный (разностный) метод предусматривает из-

мерение разности между измеряемой величиной и мерой (рис. 1.1, а).

Элемент сравнения (ЭС) определяет разность между измеряемой

величиной и мерой: ± а = х — хм; х = хм ± а;хи = const. Результат из-

мерения х отсчитывается по значению меры хм и разности а по от-

счетному устройству. Точность этого метода тем выше, чем меньше

разность а. При нулевом методе измеряемая величина уравновеши-

вается известной, воспроизводимой мерой (рис. 1.1, б). Мера в этом

случае является регулируемой (хм = var) и уравновешивает измеряемую

величину х, т.е. нуль-индикатор (НИ), фиксирует разность ± а =

= х — хм =0; отсчетное устройство (ОУ) представляет это значение

меры как результат измерения: х = хм.

Примером дифференциального и нулевого методов сравнения

является взвешивание неизвестного груза соответственно на разно-

плечих и равноплечих весах.

В измерительных устройствах, используемых в составе систем

автоматизации, уравновешивание осуществляется автоматически

(рис. 1.1, в). В этом случае функцию НИ выполняет ЭС, а функции

оператора — исполнительный механизм (ИМ).

Нулевые методы являются наиболее точными, так как в этих ме-

тодах измеряемая величина полностью уравновешивается или заме-

щается значением меры данной величины, поэтому их точность за-

висит от точности самих мер.