Вернуться

1.3 Классификация измерений и средств измерений

Виды измерений. Измерения как экспериментальные процедуры оп­ределения значений измеряемых величин весьма разнообразны, что объ­ясняется множеством измеряемых величин, различным характером их изменения во времени, различными требованиями к точности измерений и т.д. В связи с этим измерения классифицируют по различным призна­кам. Одним из таких признаков является способ получения результата измерения. Различают прямые и косвенные измерения.

Прямым называется измерение, когда искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных. Следует от­метить, что часто под прямыми понимаются такие измерения, при кото­рых не производится промежуточных преобразований. Это, например, измерение напряжения и силы тока известными электроизмерительными приборами — вольтметрами и амперметрами. Прямые измерения очень распространены в метрологической практике. Математически прямые измерения можно охарактеризовать элементарной формулой

A=x, (1.2)

где,

х - значение величины, найденное путем ее измерения и называемое результатом измерения.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение ве­личины находят на основании известной зависимости между этой вели­чиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Косвенные измерения можно охарактеризовать следующей формулой;

А=ƒ( х_1, х₂ , ..., х_m) (1.3)

где,

х_1, х_2, …, х_m— результаты прямых измерений величин, связанных известной функциональной зависимостью /с искомым значением изме­ряемой величины А.

Косвенные измерения характерны для практики радиоизмерений, на­пример измерение мощности методом амперметра — вольтметра, опре­деление резонансной частоты колебательного контура по результатам прямых измерений емкости и индуктивности контура и т.д.

Нелинейные косвенные измерения отличаются от других измерений тем, что результаты измерений аргументов подвергаются функциональ­ным преобразованиям. Однако в теории вероятностей показано, что лю­бые, даже простейшие функциональные преобразования случайных ве­личин приводят к изменению законов их распределения.

Иногда из косвенных измерений выделяют совокупные и совместные, при которых значения нескольких физических величин определяются на основе прямых или косвенных измерений других физических величин.

Совокупные измерения характеризуются тем, что одновременно про­изводятся измерения нескольких одноименных (при совокупных измере­ниях) или разноименных (в случае совместных измерений) величин, и путем решения системы уравнений, связывающих их, определяются ис­комые значения измеряемых физических величин. Наиболее известный пример совместных измерений — определение зависимости сопротивле­ния резистора от температуры:

R1= R20 [1+ a(t - 20)+β(t - 20)²],

где,

R20 — сопротивление резистора при t= 20°С; а, β — температурные коэффициенты.

Для определения величин R20, а и β вначале измеряют сопротивление R1, ре­зистора при трех различных значениях температуры ( x1, x2, x3 ),затем составля­ют систему из трех уравнений, по которой находят параметры R20, а, β:

Rt1= R20 [1+ a(t1 - 20)+β(t1 - 20)²],

Rt2= R20 [1+ a(t2 - 20)+β(t2 - 20)²],

Rt3= R20 [1+ a(t3 - 20)+β(t3 - 20)²].

В практике радиоизмерений наиболее часто встречаются абсолютные изме­рения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких величин с использованием значений физических констант. Результат абсолютного изме­рения непосредственно выражается в единицах измеряемой величины. Вместе с тем нередки и относительные измерения — измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Характерные примеры относительных измерений: измерение отно­шения напряжений или мощностей, исследование различных частотных характеристик электрических цепей и т.д.

При относительных измерениях широко используется внесистемная безразмерная единица — децибел (дБ), определяемая при сравнении на­пряжений по формуле:

1 дБ=201g(U1/U2),

при U1/U2=10 =1,122

а при сравнении мощностей

1дБ =10lg(P /P ),

при P /P =10 =1,259.

Для перевода отношений мощностей и напряжений (токов) в децибе­лы и обратно применяют специальные таблицы (табл. 1.3.1), приведенные в справочниках.

Таблица 1.3.1 - Децибелы и отношения

Децибел	Отношение напряжений (токов)	Отношение мощностей	Децибел	Отношение напряжений (токов)	Отношение мощностей
00	1,000	1,000	14,0	5,012	25,120
0,1	1,012	1,023	15,0	5,623	31,620
0,2	1,023	1,047	16,0	6,310	39,810
0,3	1,035	1,072	17,0	7,079	50.120
0,4	1,047	1,096	18,0	7,943	63,100
0,5	1,059	1,122	19,0	8,913	79,430
0,6	1,072	1,0148	20,0	10,0	100,0
0,7	1,084	1,175	25,0	17,780	316,2
0,8	1,096	1,202	30,0	31,620	1000,0
0,9	1,109	1,230	35,0	56,230	3162,0
1,0	1,122	1,259	40,0	100,0	10
2,0	1,259	1,585	45,0	177,80	3,162-10
3,0	1,413	1,995	50,0	316,20	10
4,0	1,585	2,512	55,0	562,30	3,162-10^5
5,0	1,778	3,162	60,0	10	10^6
6,0	1,995	3,981	65,0	1,778-10	3,1 62-1 0^6
7,0	2,239	5,012	70,0	3,162-10	10
8,0	2,512	6,310	80,0	10	10^8
9,0	2,818	7,943	90,0	3,1 62-10	10
10,0	3,162	10,0	100,0	10	10
11,0	3,548	12,590	110,0	3,162-10	10
12,0	3,981	15,850	120,0	10^6	10
13,0	4,467	19,950	150,0	3,1 62-1 0^7	10

Вернуться