1.4 Методи безпосереднього оцінювання

Методи безпосереднього оцінювання – це методи вимірювань, що ґрунтуються на застосуванні засобів вимірювань (приладів, систем, каналів чи установок) і, якщо необхідно, вимірювальних перетворювачів, а значення вимірюваної величини знаходять за їх показами . Наприклад, вимірювання сили електричного струму амперметром (рис. 1.5, а), чи температури-термометром (рис. 1.5, б). Це метод безпосереднього оцінювання, оскільки за показом амперметра ми безпосередньо робимо висновок про силу вимірюваного струму в колі, за показом термометра - про температуру в певному місці об’єкта.

Рис. 1.5 – Методи безпосереднього оцінювання

До методів безпосереднього оцінювання належать також вимірювання, у яких разом з вимірювальними приладами використовують вимірювальні перетворювачі.

До методів безпосереднього оцінювання належать також вимірювання, у яких разом з вимірювальними приладами використовують вимірювальні перетворювачі. Зокрема, вимірювання сили струму за допомогою амперметра і вимірювального трансформатора струму, що застосовується для розширення границь вимірювання амперметра, належить до методу безпосереднього оцінювання. Таким же методом безпосереднього оцінювання є вимірювання температури за допомогою термоелектричного перетворювача та вторинного мілівольтметра, якщо шкала останнього проградуйована в одиницях температури (наприклад, за шкалою Цельсія) (рис. 1.5.б).

Слід відзначити, що при вимірюваннях порівняння розміру величини, що вимірюється, з розміром величини, що відтворюється мірою, обов’язкове. Отже, наявність міри в методах безпосереднього оцінювання обов’язкова. В цьому випадку міра застосовується не як незалежний засіб вимірювальної техніки, а як складова частина приладу. Експериментатор під час виконання вимірювань і опрацьовування результатів вимірювань користується характеристиками всього приладу, характеристики міри не враховуються, так як характеристики міри, як складової частини приладу, враховані під час нормування метрологічних характеристик приладу як цілого.

1.5 Методи порівняння з мірою

Це методи, які ґрунтуються на обов’язковому використанні міри та пристрою порівняння (компаратора) як окремих ЗВТ і, якщо необхідно, вимірювальних перетворювачів, а значення вимірюваної величини встановлюють за показами міри при відповідному спрацюванні компаратора. Порівняння вимірюваної величини (можливо, перетвореної) з мірою може бути здійснене двома способами, за один раз - зіставленням ряду значень міри і вимірюваної величини (так під час вимірювання довжини l_x=46 см за допомогою лінійки з поділками компаратором служить око експериментатора – рис.1.6, а) або за декілька кроків - через зрівноважування вимірюваної величини послідовними значеннями міри (як під час зважування на терезах – рис.1.6, б).

Рис.1.6 – Приклади вимірювань на основі методів порівняння з мірою

У методі зрівноважування вихідну величину міри залежно від вихідного сигналу компаратора змінюють доти, доки вона не буде дорівнювати значенням вимірюваної величини. За результат вимірювання величини приймається показ регульованої міри

(1.6)

Наприклад, на рис. 1.7, а наведена реалізація методу порівняння з мірою зрівноважуванням для вимірювання ЕРС Е_х.

Рис.1.7 – Методи вимірювань на основі метода порівняння з мірою:

«а» - метод зрівноважування для вимірювання ЕРС;

«б» - метод опосередкованого порівняння з мірою

Регулюючи вихідну ЕРС Е_т міри, досягають зрівноважування нею вимірюваної ЕРС Е_х.. Факт зрівноваження встановлюють за допомогою нульового показу індикатора (нуль-індикатора, НІ) компаратора. За результат вимірювання приймають показ міри

(1.7)

Оскільки на завершальному етапі зрівноважування забезпечується взаємна компенсація ефектів дії на компаратор як вимірюваної величини, так і величини, відтворюваної мірою, то такий метод часто називають компенсаційним методом вимірювання.

Крім того, оскільки результуючий ефект дії на компаратор обох величин під час зрівноважування доводять до нуля, то цей метод ще називають нульовим методом вимірювання.

Інколи ще застосовують метод протиставлення, оскільки вимірювана величина і вихідна величина міри ніби протиставляються одна одній.

Однак за своєю суттю і компенсаційний метод, і нульовий метод, і метод протиставлення - це різні назви, що відображають різні сторони методів порівняння з мірою. Головною особливістю методів порівняння з мірою є використання для вимірювання міри як засобу вимірювальної техніки. Її показ, а також інші метрологічні характеристики безпосередньо враховують, визначаючи результат вимірювання і оцінюючи його якість (оцінки похибки вимірювання чи невизначеності результату).

Якщо вихідна величина міри і вимірювана величина однорідні, то говорять, що здійснено вимірювання методом безпосереднього порівняння з мірою. Реалізація цього методу вимірювання забезпечує найвищу точність вимірювання, що визначається лише точністю міри та компаратора.

Для багатьох величин створення простої та високоточної регульованої міри, а також відповідного компаратора - пристрою порівняння, є важким завданням. Тому часто вимірювану величину попередньо перетворюють за допомогою вимірювального перетворювача (вимірювальних перетворювачів) в іншу величину, для якої створення міри та пристрою порівняння не становить особливих труднощів. У такому разі можна говорити про вимірювання методом опосередкованого порівняння з мірою. Наприклад, вимірюючи силу постійного електричного струму І_х, можна спочатку перетворити його за допомогою зразкового (еталонного) резистора R_n, в напругу , яка після цього може бути виміряна безпосереднім порівнянням з мірою напруги. Тут результат вимірювання струму знаходять як показ міри напругиЕ_т, поділеної на опір резистора .

Точність вимірювання у такому разі визначається точністю міри, компаратора та зразкового (еталонного) резистора, тобто менша, ніж у методі безпосереднього порівняння з мірою – рис.1.7, б.

НАВЧАЛЬНО-КОНТРОЛЮЮЧІ ЗАВДАННЯ

за темою 1 «Класифікація методів вимірювань»

Завдання інформаційно-репродуктивного рівня