Методы измерений.

Метод измерения – это способ экспериментального определения значения физической величины, т. е. совокупность используемых при измерениях физических явлений и средств измерений.

1. Метод непосредственной оценки - результат измерения определяется реакцией измерительного прибора, предварительно проградуированного с использованием многозначной меры. Точность зависит от точности измерительного прибора.

2. Методы сравнения с мерой (Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки).

• Нулевой метод - при нем разность между измеряемой величиной и величиной воспроизводимой мерой сводится в процессе измерения к нулю и фиксируется высокоточным нуль-индикатором (наиболее точный метод).

• Дифференциальный метод - измеряется разность измеряемой и встроенной величины.

• Метод замещения - на вход прибора поочередно подаются измеряемая величина и величина воспроизводимой меры. Результат оценивается по этим двум показателям.

4. Погрешности измерений. Классификация, способы выражения.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в количественном и качественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Погрешность – отклонение результатов измерения от истинного значения физической величины.

Поскольку определить истинное значение физической величины в принципе невозможно, т. к. это потребовало бы применения идеально точного средства измерений, то на практике вместо понятия истинного значения физической величины применяют понятие действительного значения измеряемой величины, которое настолько точно приближается к истинному значению, что может быть использовано вместо него.

Погрешности подразделяют:

По способу выражения:

Абсолютная погрешность измерения – это разность между результатом измерения и действительным (истинным) значением физической величины:

Δ = х_и - х

Относительная погрешность измерения – это отношение абсолютной погрешности к действительному (истинному) значению измеряемой величины (часто выраженное в процентах):

δ= (Δ/ х_и) 100%

Приведенная погрешность – это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению – условно принятому значению физической величины, постоянному во всем диапазоне измерений.

По проявлению:

Систематическая – остается неизменной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайная – ведет себя случайно во времени.

Причина возникновения – одновременное воздействие множества факторой, каждый из которых может незначительно влиять на результат.

Грубая – очень значительные отклонения результата измерения от сильной кратковременной помехи или сбоя аппаратуры или ошибки оператора.

Погрешность измерения (результирующая погрешность) является суммой двух составляющих: систематической погрешности и случайной погрешности.

5. Систематические погрешности, их обобщенные составляющие, методы устранения.

Классификация:

• Методические погрешности

• Инструментальные погрешности

• Субъективные

Методические погрешности происходят от несовершенства метода измерения, использования упрощающих предположений и допущений при выводе применяемых формул, влияния измерительного прибора на объект измерения. Например, измерение температуры с помощью термопары может содержать методическую погрешность, вызванную нарушением температурного режима объекта измерения вследствие внесения термопары.

Инструментальные погрешности зависят от погрешностей применяемых средств измерения. Неточность градуировки, конструктивные несовершенства, изменения характеристик прибора в процессе эксплуатации и т. д. являются причинами основных погрешностей инструмента измерения. Дополнительные погрешности, связанные с отклонением условий, в которых работает прибор, от нормальных, отличают от инструментальных т. к. они связаны скорее с внешними условиями, чем с самим прибором.

Субъективные погрешности вызываются неправильными отсчетами показаний прибора человеком (оператором). Например, погрешность от параллакса, вызванная неправильным направлением взгляда при наблюдении за показаниями стрелочного прибора. Использование цифровых приборов и автоматических методов измерения позволяет исключить такого рода погрешности.

Методы устранения:

1) Введение поправки – исключение систематической погрешности устранением самих источников погрешностей.

2) Поправочный коэффициент – в результате поверки строится кривая или таблица погрешностей, которая используется для определения поправок. Поправка в каждой точке шкалы числено равна систематической погрешности и обратна ей по знаку, поэтому при определении действительного значения измеряемой величины поправку следует прибавить к показанию прибора.

3) Специальные методы проведения измерений:

- Способ замещения. Данный способ состоит в замене измеряемой величины равновеликой ей мерой, значение которой известно.

- Компенсация влияющего фактора по знаку. В соответствии с данным способом измерения проводятся дважды так, чтобы влияющий фактор оказывал противоположное действие.

- Способ противопоставления.