Классификация методов измерений. Методы измерений
 Скачать 19.64 Kb.
|
|
Методы измерений Общее понятие о методе измерения. Метод измерения (method ofmeasurement) – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Искомое значение физической величины находится посредством сопоставления ее с мерой, материализирующей единицу этой величины. Описание и примеры методов измерения. По способу получения значений измеряемых величин различают два основных метода: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. Метод непосредственной оценки – метод, в котором искомое значение физической величины определяют непосредственно по отчетному устройству средства измерения, которое проградуировано в соответствующих единицах. Является самым распространенным методом. Пример: температура - термометром, давление - манометром. Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой Отличительной чертой методов сравнения с мерой является непосредственное участие меры в процедуре измерения, в то время как в методе непосредственной оценки мера в явном виде при измерении не присутствует, а ее размеры перенесены на отчетное устройство (шкалу) средства измерения заранее, при его градуировке. Обязательным в методе сравнения с мерой является наличие сравнивающего устройства. Пример: измерение ЭДС термоэлектрического термометра или напряжения тока на компенсаторе сравнением с ЭДС нормального элемента или сравнение массы на рычажных весах Метод сравнения с мерой имеет несколько разновидностей. нулевой метод (или метод полного уравновешивания) – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и встречного воздействия меры на сравнивающее устройство сводятся к нулю. Пример: Измерение массы на равноплечных весах, когда воздействие на весы массы mx полностью уравновешивается массой гирь mo; дифференциальный метод измерения – это метод измерения, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины. При дифференциальном методе полное уравновешивание не производят, а разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, отсчитывается по шкале приборов. Пример: Измерение массы на равноплечных весах, когда воздействие массы mx на весы частично уравновешивается массой гирь mo, а разность масс отсчитывается по шкале весов, градуированной в единицах массы. В этом случае значение измеряемой величины: mх = mo+ Δmх, где Δmх показания весов; метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой и измерение производят в два приема. Пример: Вначале на чашу весов помещают взвешиваемую массу и отмечают положение указателя весов, затем на чашу весов помещают гири так, чтобы указатель весов установился точно в том же положении, что и в первом случае; метод совпадений – метод, при которомразность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Пример: при измерении штангециркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал. По условиям измерения различают контактный и бесконтактный метод. Контактный метод – это метод измерения, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Пример: измерение длины линейкой или измерение температуры термометром. У бесконтактного метода чувствительный элемент прибора не контактирует с измеряемым объектом Пример измерение скорости или расстояния локатором. В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измерения, различают инструментальный, экспертный, органолептический и эвристический методы измерений. Инструментальный метод основан на использовании специальных технических средств. Пример: микроскоп, штангенциркуль, профилометр и др. Экспертный метод оценки основан на использовании данных нескольких специалистов. Пример: Широко применяется в квалиметрии, медицине, спорте, искусстве. Органолептический метод оценки основан на использовании органов чувств человека. Пример: У человека - обоняние, осязание, зрение, слух и вкус. Часто используются измерения на основе впечатлений (конкурсы, соревнования). Эвристические методы основаны на интуиции. Пример: метод попарного сопоставления, когда измеряемые величины сначала сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании результатов этого сравнения. По способу получения информации - предусматривается деление видов измерений на прямые, косвенные, совокупные и совместные. Прямое измерение – это измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно, значение находится непосредственно по показаниям средства измерения при сравнении физической величины с ее мерой. В современных приборах микропроцессорной техники операция вычислений может представлять внутреннюю неотделимую процедуру, а погрешность расчета входит в погрешность измерительного прибора. В таком случае измерения, проведенные с помощью такого прибора, должны быть отнесены к прямым. Косвенное измерение – это определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, фундаментально связанных с искомой величиной. Фактически речь идет не об измерительной операции, а о выполнении ручной или автоматической вычислительной операции после получения результатов прямых измерений. Совокупные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерении этих величин в различных сочетаниях. Совместные измерения – это проводимые одновременно измерения двух или нескольких величин для определения зависимости между ними. Отличие совместных и совокупных измерений заключается в том, что при совокупных измерениях одновременно определяется несколько одноименных величин, а при совместных – несколько разноименных величин. По способу преобразования измеряемой величины и форме представления результата измерения делятся на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные). При аналоговых измеренияхизмерительный прибор производит непрерывное преобразование измеряемой величины, результатом которого является перемещение указателя относительно шкалы. При цифровых измерениях сравнение физической величины с рядом образцовых значений производится в измерительном приборе автоматически (здесь все зависит от точности сравнения в измерительном приборе, исключаются субъективные ошибки). По характеру изменения измеряемой величины во времени различают статический и динамический режимы измерений. Статический режим измерений – это режим измерений, при котором средство измерений работает в статическом режиме, т. е. когда выходной сигнал остается неизменным в течение времени его использования. Динамический режим измерений – это режим измерений, результатом которого является функциональная зависимость измеряемой величины от времени, т.е. когда выходной сигнал средства изменяется во времени, в соответствии с изменением по времени измеряемой величины. Контрольные вопросы: Что входит в понятие «Метод измерения»? Метод измерения – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Искомое значение физической величины находится посредством сопоставления ее с мерой, материализирующей единицу этой величины. Отличительная черта метода сравнения с мерой? Метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой Отличительной чертой методов сравнения с мерой является непосредственное участие меры в процедуре измерения, в то время как в методе непосредственной оценки мера в явном виде при измерении не присутствует, а ее размеры перенесены на отчетное устройство (шкалу) средства измерения заранее, при его градуировке. Обязательным в методе сравнения с мерой является наличие сравнивающего устройства. Какой из методов измерения: контактный или бесконтактный, является наиболее надежным и точным измерением? (ответ обосновать). Контактный, так как он соприкасается с объектом, а бесконтактный метод измеряет лазером. В чем заключается отличие совместных и совокупных измерений? Отличие совместных и совокупных измерений заключается в том, что при совокупных измерениях одновременно определяется несколько одноименных величин, а при совместных – несколько разноименных величин. При каком режиме измерения выходной сигнал остается неизменным во времени? Статический режим измерений – это режим измерений, при котором средство измерений работает в статическом режиме, т. е. когда выходной сигнал остается неизменным в течение времени его использования. 6. Обоснуйте необходимость использования разнообразных методов измерения в метрологии? Можно уточнить правильное измерения |