1.2. Методы измерений

Классификация методов измерений по структурным элементам измерительных операций важна для измерительной техники, метрологии информационно-измерительных систем и отражает тенденции развития микропроцессорной и вычислительной техники. Мы более подробно остановимся на традиционном подходе в силу его большей общности и важности.

Как следует из определения метода измерений, он включает в себя как приёмы измерения, так и технические средства (средства измерения).

По физическому принципу, положенному в основу измерений все методы делятся на электрические, магнитные, акустические, оптические и т.д.

Режим взаимодействия средства и объекта измерений может быть статическим и динамическим.

Третьим признаком может служить применяемый в средствах измерения вид измерительных сигналов: аналоговый и цифровой.

По совокупности приемов использования принципов и средств измерений выделяют:

• метод непосредственной оценки

• метод сравнения.

По сути это непосредственное или опосредованное сравнение с мерой, которое может быть как во времени, так и в отношении физической природы измеряемых величин.

Сущность метода непосредственной оценки состоит в том, что о значении физической величины судят по показанию одного (прямые измерения) или нескольких (косвенные измерения) средств измерения, которые проградуированы в единицах измеряемой величины или единицах других величин, от которых они зависят. Это наиболее распространенный метод измерения. Измерения с помощью этого метода проводятся быстро, просто и не требуют высокой квалификации оператора, поскольку не надо создавать специальные измерительные установки, выполнять сложные вычисления. Однако точность измерений чаще всего оказывается невысокой из-за погрешностей, связанных с необходимостью градуировки шкал приборов и воздействием влияющих причин. Простота метода способствует его автоматизации, что особенно важно при контроле качества продукции и поверке средств измерений.

Другую группу образуют методы сравнения:

• дифференциальный;

• нулевой;

• совпадений;

• замещения.

При дифференциальном методе измеряемая величина сравнивается прямо или косвенно с величиной, воспроизводимой мерой и судят о значении искомой величины по измеряемой прибором разности. Эта разность не уравновешивается и является искомой. Дифференциальный метод позволяет получить весьма точный результат, если измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, мало отличаются друг от друга. Пример применения ― измерение вольтметром разности двух напряжений, из которых одно известно с большой точностью, а другое представляет собой искомую величину.

Нулевой метод является разновидностью дифференциального, с тем отличием, что результирующий эффект сравнения сводится до нуля, и этот процесс контролируется измерительным прибором высокой точности – нуль – индикатором. Пример нулевого метода – взвешивание на весах.

Метод замещения заключается в поочередном измерении прибором искомой величины и выходного сигнала меры, однородной с измеряемой величиной. Наибольшая точность при этом получается при одинаковых показаниях прибора. Пример – измерение большого активного сопротивления путем поочередного измерения силы тока, протекающего через контролируемый и образцовый резисторы.

При методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой, мерой, определяют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Примером может служить измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом. Частота вращения тела таким же методом измеряется посредством стробоскопа.