Виды измерений. Признак квалификации измерений. Методы и погрешности измерений.

Измерение физической величины — совокупность опе­раций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в срав­нении измеряемой величины с единицей.

Цель измерения — получение значения этой величи­ны в форме, наиболее удобной для пользования. Так, в простейшем случае, прикладывая линейку с делени­ями к какой-либо детали, сравнивают ее размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет, получают значение величины (длины, высоты, толщины и пр.). С помощью изме­рительного прибора сравнивают размер величины, инфор­мация о котором преобразуется в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора.

Измерения могут быть классифицированы следующим образом:

1) по способу получения информации:

прямые: искомое значение определяется непосред­ственным сравнением с мерой (измерение массы на весах, длины детали микрометром); косвенные: искомое значение определяется по резуль­татам прямых измерений других величин, связанных с искомой известной зависимостью (мощность тока как результат измерения силы тока и напряжения);

2) по характеру изменения измеряемой величины в процессе измерения:

статические: измерение неизменной во времени фи­зической величины (измерение размеров земельного участка);

динамические: измерение изменяющейся по размеру физической величины (измерение переменного на­пряжения электрического тока, измерение расстоя­ния до уровня земли со снижающегося самолета);

3) по числу измерений и ряду измерений: однократные;

многократные;

4) по выражению результата измерений:

абсолютные: измерение, основанное на прямых из­мерениях величин и (или) использовании значений физических констант;

относительные: измерения отношения величины к од­ноименной величине, выполняющей роль единицы;

5) по характеристике точности:

равноточные: ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях; неравноточные: ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности средствами измерений и (или) в нескольких разных условиях.

Метод измерений — совокупность использованных при­емов (способов) сравнения измеряемой величины с ее еди­ницей в соответствии с выбранным принципом измерений. Исходя из этого, все методы измерений делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.

Метод непосредственной оценки позволяет опреде­лить значение величины непосредственно по отсчетному устройству показывающего средства измерений (амперметр, вольтметр, термометр). Мера, отражающая еди­ницу измерения (дольные, кратные ее части), в измерении не участвует. Ее роль играет в показывающем средстве из­мерений шкала, проградуированная при ее производстве с помощью достаточно точных средств измерений.

Метод сравнения предусматривает измеряемую вели­чину сравнивать с величиной, воспроизводимой мерой. Методы сравнения обычно реализуются различными путями.

1. Дифференциальный метод измерений — метод из­мерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, 'вос­производимое мерой. Точность этого метода может быть вы­сокой и определяется точностью величины, воспроизводи­мой мерой.

2. Нулевой метод измерения является частным случаем дифференциального и заключается в том, что результаты воз­действия на средство измерений измеряемой величины (меры) взаимно уравновешиваются до нулевого показания.

3. Метод измерений замещением заключается в том, что измеряемая величина замещается мерой с известным значе­нием величины (например, измерение емкости конденсато­ра, включенного в колебательный контур).

4. Метод совпадений заключается в том, что разность между измеряемой величиной и известной величиной (мерой) измеряют, используя совпадения отметок шкал.

5. Нетрадиционные методы измерения применяются в случаях, когда приходится использовать уникальные на­блюдения за неизвестной величиной, которая «существует» до некоторого времени только в теоретических предполо­жениях. Такие методы чаще всего соответствуют физико-химическим исследованиям со скоротечными процессами реакций (явлений).

Единство измерений — состояние измерений, при которых их результаты выражены в узаконенных еди­ницах, а погрешности известны с заданной вероятно­стью и не выходят за установленные пределы.

Первым и главным условием обеспечения единства изме­рений служит представление результатов измерений в уза­коненных единицах, которые были бы одинаковы всюду, где проводятся измерения и используются их результаты.

Второе условие — необходимо выполнять измерения так, чтобы сопровождающие измерения погрешности были бы известны и не выходили с заданной вероятностью за допус­тимые пределы.

Погрешность измерений — отклонение результа­тов измерений от истинного (действительного) значе­ния измеряемой величины. Если обозначить измеряемое или опытное значение ве­личины как Х_изм, а истинное значение как Х_и (Х_д), тогда по­грешность измерений определяется как

Действительное значение величины определяется экспе­риментально из предположения, что результат эксперимен­та либо измерения близок к истинному значению величины.