ЛЕКЦИЯ № 2

Классификация измерений

Абсолютная шкала

Шкала отношений

Является наиболее совершенной по сравнению со всеми предыдущими. Она имеет единицу измерения и естественный ноль. С помощью этой шкалы измеряются физические величины первой группы, для которых справедливы отношения эквивалентности, порядка и аддитивности, а также определены все арифметические операции: сложения, вычитания, умножения и деления.

Вспомним из лекции № 1, что размер величины Q может быть описан уравнением

Q=q [Q]

Из приведенного уравнения следует, что числовое значение величины первой группы показывает, во сколько раз значение измеряемой величины больше некоторого значения, принятого за единицу, и это числовое значение q зависит от размера принятой единицы.

Примерами величин, измеряемых по шкале отношений являются длина, термодинамическая температура, связанная со шкалой Кельвина, сила электрического тока, электрическое напряжение и т. д. Действительно, складывая две массы т 1 и т 2 получим в результате физически то же свойство – массу с размером т 3.

Эти шкалы обладают всеми признаками шкалы отношений, но при этом имеют безразмерную единицу измерения. Примерами величин, измеряемых по этой шкале являются относительны величины, такие как коэффициенты усиления, ослабления, плоский и телесный угол. Введение таких величин объясняется удобством выражения некоторых физических процессов или явлений, их математического описания и практической реализации в измерительной технике.

Измерение - получение информации о размере физической или нефизической величины.

При измерениях приходится иметь дело с различными физическими величинами: дискретными и непрерывными, случайными и неслучайными, постоянными и переменными, зависимыми и независимыми.

Следует также рассмотреть принцип и метод измерений.

Принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенные в основу измерения.

Метод измерения (по ГОСТу 16263-70) - это совокупность приёмов использования принципов и средств измерений, при которых происходит процесс измерения. Метод измерений обычно обусловлен устройством средства измерений. Так, измерение массы тела с использованием силы тяжести путем взвешивания это принцип измерения, а взвешивание тела с помощью пружинных или рычажных весов – это методы измерения. В невесомости отсутствует сила тяжести и там не возможно применить не только оба метода, но и сам принцип измерений. В таких условиях следует найти другой принцип измерений.

1) По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения методы измерений подразделяются на:

а) статические*, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени (например, измерения размеров тела, постоянного давления);

б) динамические*, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени (например, измерения пульсирующих давлений, вибраций).

2) По способу получения результатов измерений (виду уравнения измерений) методы измерений разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

а)прямое – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных, например, измерение угла угломером или измерение диаметра штангенциркулем, взвешивание груза на весах *;

б) косвенное – измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемых прямым измерениям, например, определение среднего диаметра резьбы с помощью трёх проволочек или угла с помощью синусной линейки;

в)совместные - измерения, производимые одновременно (прямые или косвенные) для двух или нескольких неодноимённых величин. Целью совместных измерений является нахождение функциональной зависимости между величинами. Например, для определения коэффициента линейного расширения материала измеряется длина и температура стержня*.

г) совокупные - измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Результаты совокупных измерений находят путём решения системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. Например, совокупными являются измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

3) По уровню точности измерения делят на три класса:

а) измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. К ним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего универсальных (например, абсолютного значения ускорения свободного падения и др.).

К этому же классу относятся и некоторые специальные измерения, требующие высокой точности;

б) контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение. К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями с погрешностью заранее заданного значения;

в) технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.

4) По способу получения значений измеряемых величин различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой:

а) метод непосредственной оценки - метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчётному устрой-ству измерительного прибора прямого действия (например, измерение дли-ны с помощью линейки или размеров деталей микрометром, угломером и т.д.);

б) метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеря-емую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Существуют несколько разновидностей метода сравнения:

метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения;

дифференциальный метод, при котором измеряемую величину сравнивают с известной величиной, воспроизводимой мерой. Этим методом, например, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на оптиметре после его настройки на нуль по блоку концевых мер длины;

нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Подобным методом изме-ряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравно-вешиванием;

метод совпадений, при котором разность между измеряемой вели-чиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя сов-падения отметок шкал или периодических сигналов (например, измерение штангенциркулем, при котором используют совпадение отметок основной и нониусной шкал, метод дискретного счета при измерении частоты*).

5) по числу измерений: однократные и многократные

Однократным называют измерение, выполненное один раз

Многократным называют измерение физической величины одного размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, то есть состоящее из ряда однократных измерений.

6) По особенностям обработки результатов все измерении делят на равноточные и неравноточные.

Равноточными измерениями называют ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях и с одинаковой тщательностью.

Неравноточными измерениями называют ряд измерений какой либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и/или в разных условиях. Прежде чем обрабатывать ряд измерений. Сначала следует убедиться в том, что все измерения из данного ряда являются равноточными. Если установлено, что ряд измерений является неравноточным, обрабатывать такой ряд следует с учетом веса отдельных измерений, входящих вряд.

Дата добавления: 2014-01-05