Погрешности измерений. Совокупные измерения используются обычно в тех случая, когда в методе косвенных измерений может содержаться источник ошибки измерений

Совокупные измерения используются обычно в тех случая, когда в методе косвенных измерений может содержаться источник ошибки измерений. Многократное измерение нескольких величин в различных комбинациях между ними позволяет устранить эту ошибку.

Например, коэффициент теплового расширения находят по зависимости размеров объекта от его температуры, т.е. по результатам одновременного измерения двух разнородных физических величин.

Методы измерений и их классификация.

Ø Принцип измерений – совокупность физических явлений, позволяющая представить измеряемую физическую величину в количественной форме.

Ø Метод измерений – научно обоснованная процедура (совокупность операций) использования принципа измерений и адекватных ему технических средств измерений, позволяющая однозначно определить размер измеряемой физической величины

Все принципы и методы измерения поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. С практической точки зрения наиболее существенна их классификация по точности измерений и метрологическим способам получения измерительной информации.

По точности методы и средства измерений классифицируются в соответствии со следующими показателями:

· Точность измерений – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных.

· Правильность измерений - качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Результаты измерений правильны постольку, поскольку они не искажены систематическими погрешностями.

· Сходимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях (одним и тем же средством измерений, одним и тем же оператором).

· Воспроизводимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений).

С точки зрения производства очень часто важнейшими характеристиками средств измерений оказываются сходимость и воспроизводимость, а не точность и правильность, как обычно полагается.

По метрологическим принципам методы измерений подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Ø Метод непосредственной оценки - метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

В приборе прямого действия предусмотрено преобразование сигнала измерительной информации в одном направлении без применения обратной связи.

Достоинствами этого метода является быстрота получения результата измерения, возможность непосредственного наблюдения за изменениями измеряемой величины. Однако его точностные возможности ограничены погрешностями градуировки прибора.

Ø Метод сравнения с мерой - метод, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Методы сравнения реализуются при помощи приборов сравнения - измерительных приборов, предназначенных для непосредственного сравнения измеряемой величины с известной мерой.

Метод сравнения с мерой имеет разновидности, которые часто рассматриваются как самостоятельные методы измерений: нулевой, дифференциальный и метод замещения.

В дифференциальном методе на измерительный прибор воздействует разность измеряемой и известной величин, воспроизводимой соответствующей мерой.

Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия на измерительный прибор сравнения доводят до нуля путем соответствующего подбора размера меры.

Метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину заменяют известной величиной, воспроизводимой мерой.

Методы сравнения с мерой значительно точнее методов непосредственной оценки. Их точностные возможности определяются в основном погрешностью изготовления применяемых мер. В зависимости от задачи измерений каждый из этих методов реализуется различными способами, некоторые из которых будут рассмотрены дальше.

Наиболее наглядно различие этих методов можно продемонстрировать на примере обычных весов. Бытовые пружинные весы (например, напольные) реализуют метод непосредственной оценки – масса тела определяется отсчетом по шкале весов, цена делений которой и определяет точность измерений. В рычажных весах реализуются методы сравнения – нулевой метод в равноплечих коромысленных весах, дифференциальный метод в разноплечих весах со стрелочной шкалой.

По способу получения численного значения измеряемой величины методы измерения разделяются на прямые и косвенные измерения, а также совместные и совокупные измерения.

Ø Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение вели­чины находят непосредственно из опытных данных.

Например, измерение длины линейкой, температуры – термометром, силы тока – амперметром и т.п.

В принципе это наиболее простой быстрый метод измерений, который полу­чил широкое распространение в практической деятельности. Однако возможности прямых измерений достаточно ограничены. Ограничения могут быть связаны условиями проведения измерений, технологическими требо­ваниями к средствам измерений. Многие физические величины, вообще не подлежат измерению прямыми методами.

Ø Косвенные измерения - измерения, при которых искомое значение вели­чины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Например, площадь прямоугольника определяют по результатам измерения его сторон (S = l·d), плотность твердого тела определяют по результатам измерений его массы и объема (r = m / V), скорость летящего самолета определяется с земли по изменению частоты сигнала, принимаемого радиолокатором и т.п..

Косвенные из­мерения применяют также тогда, когда нет возможности получить значение вели­чины непосредственно из опытных данных (например, определение твердо­сти твердого тела) или когда приборы для измерения величин, входящих в формулу, точнее, чем для измерения искомой величины.

В современных технических измерениях косвенные методы находят все большее применение. Это связано как с повышением требований производства к набору контролируемых технологических параметров и развитием новых методов измерений, прежде всего бесконтактных, так и с использованием микропроцессорной техники в средствах измерений, что позволяет проводить требуемые вычисления с любой степенью точности в режиме реального времени.

Ø Совместные измерения – измерения, производимые одновременно измерения двух или более неодноименных (разнородных) величин и нахождение зависимости между ними.

Ø Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяются путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях различных сочетаний этих величин.

Дата добавления: 2015-03-31