Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей или шкалой в соответствии с реализованным принципом измерений.
По общим приемам получения результатов измерений методы различают на:
- прямой метод измерений – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения не требуют методики проведения измерений и проводятся по эксплуатационной документации на применяемое средство измерений;
- косвенный метод измерений – измерение, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Косвенные измерения применяются в случаях, когда невозможно выполнить прямые измерения, например при определении плотности твердого тела, вычисляемой по результатам измерений объема и массы.
По условиям измерения:
- контактный метод измерений – основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром);
- бесконтактный метод измерений – основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором, измерение температуры в доменной печи пирометром).
Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей, различают:
- метод непосредственной оценки – метод при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству показывающего СИ (термометр, вольтметр и пр.). Мера, отражающая единицу измерения, в измерении не участвует. Ее роль играет в СИ шкала, проградуированная при его производстве с помощью достаточно точных СИ.
- метод сравнения с мерой – метод при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями). Существует три разновидности этого метода:
- нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля, например, измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием;
- метод замещения – основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают измвестной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными, например взвешивание c поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов;
- метод совпадений – метод сравнения с мерой, в котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величин измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов, например при измерении с использованием штангенциркуляс нониусом наблюдают совпадение меток на шкалах штангенциркуля и нониуса;
Поскольку погрешность определяется не только метрологическими характеристиками средств измерений, но и погрешностью отбора и приготовления проб, условиями проведения измерений, ошибкой оператора и другими причинами, это определение означает, что методики выполнения измерений могут разрабатываться и быть аттестованными только применительно к конкретным условиям проведения измерения с использованием конкретных средств.
Данное утверждение не означает, что для каждой измерительной или испытательной лаборатории должны разрабатываться собственные методики. Но если лаборатория использует тип средства измерения, приведенный в аттестованной методике, влияющие факторы (температура и влажность окружающего воздуха и измеряемой среды, напряжение и частота электрической сети, вибрация, внешнее магнитное поле и др.) находятся в определенном данной методикой диапазоне, а оператор соответствует установленной в ней квалификации, то физические величины будут измеряться в этой лаборатории с известной погрешностью.
Метод измерения — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Под принципом измерений понимают физическое явление, или эффект, положенное в основу измерений.
Прямые измерения, являясь самостоятельными и наиболее распространенными, в то же время служат основой для более сложных видов измерений (косвенных, совокупных и совместных). В связи с этим методы прямых измерений являются общими для всех видов измерений и в дальнейшем будут называться просто методами измерений.
Прямые измерения — это непосредственное сравнение физической величины с ее единицей.
При прямых измерениях результат получается непосредственно из опытных данных в тех же единицах, что и измеряемая величина. При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых измерений служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов. Инструментальные ошибки при наблюдениях и измерениях обусловлены отличиями реального инструмента от "идеального", представляемого схемой, а также неточностью установки инструмента в рабочем положении.
Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.). С учетом того, что метод измерений представляет собой совокупность приемов использования принципов и средств измерений, различают два метода измерений:
* метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора , например, давление — пружинным манометром, массу — на весах, электрический ток — амперметром;
* метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение массы с помощью рычажных весов уравновешиванием гирей; измерение напряжения постоянного тока компенсатором.
В зависимости от наличия или отсутствия при сравнении разности между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, методы сравнения подразделяют:
* нулевой метод — это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля; * дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Данный метод позволяет получать результат высокой точности даже при использовании относительно примитивных средств.
Как в нулевом, так и в дифференциальном методе могут быть выделены:
1) метод противопоставления — метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.
2) метод замещения — метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, например, взвешивание с поочередным размещением измеряемого объекта и гирь на одну и ту же чашу весов.
3) метод совпадения — метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Для пояснения сущности приведенных определений обратимся к примерам реализации методов измерений.
· Метод непосредственной оценки с отсчетом показаний по шкале прибора характеризуется тем, что лицу, осуществляющему измерение, не требуется каких-либо вычислений, кроме умножения показаний прибора на некоторую постоянную, соответствующую данному прибору. Примером данного метода измерений может служить взвешивание груза Х на пружинных весах (рис. 1). Масса груза здесь определяется на основе измерительного преобразования по значению d деформации пружины.
Рис. 1. Примеры методов измерений: непосредственной оценки (а), противопоставления (б), полного замещения (в).
Процесс измерения по методу непосредственной оценки характеризуется быстротой, что делает его часто незаменимым для практического использования. Однако точность измерения обычно оказывается невысокой из-за воздействия влияющих величин и необходимости градуировки шкал приборов.
Нулевой метод измерения характеризуется равенством воздействий, оказываемых измеряемой величиной и мерой, на прибор, используемый для сравнения. В соответствии с классификацией различают нулевые методы противопоставления, замещения и совпадения. Первые два метода иногда называют соответственно методами полного противопоставления и полного замещения.
Примером нулевого метода противопоставления может служить взвешивание груза Х на равноплечих весах (рис. 2), когда масса груза определяется массой гирь, уравновешивающих воздействие груза на рычаг весов. Данный метод используется для измерения самых разнообразных физических величин и, как правило, обеспечивает большую точность измерения, чем метод непосредственной оценки, за счет уменьшения влияния на результат измерения погрешностей средства измерений, которое в данном случае осуществляет только сравнение воздействий, создаваемых измеряемой величиной и мерой.
Недостатком данного метода является необходимость иметь большое число мер различных значений для составления сочетаний, воспроизводящих величины, равные измеряемым, т. е. необходимость воспроизводить любое значение известной физической величины без существенного понижения точности. Разновидностью рассмотренного метода является компенсационный метод измерений, применяемый в тех случаях, когда важно измерить физическую величину, не нарушая процесса, в котором она наблюдается. При подключении измерительного устройства, реализующего компенсационный метод, к объекту измерения на этом устройстве возникает действие, направленное навстречу действию, создаваемому изучаемым явлением. При этом создаваемое в измерительном устройстве явление изменяется до тех пор, пока не будет достигнута полная компенсация действия изучаемого явления на измерительное устройство. Нулевой метод замещения состоит в том, что измеряемая физическая величина и мера последовательно воздействуют на измерительный прибор. При этом значение меры подбирают такое, чтобы воздействие этой меры на измерительный прибор было равно воздействию измеряемой физической величины.
Нулевой метод совпадения состоит в совпадении сигналов двух периодических процессов, характеристика одного из которых измеряется, а другого — используется в качестве меры.
Дифференциальный метод измерений характеризуется тем, что с помощью измерительного прибора методом непосредственной оценки измеряется разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой. Этот метод позволяет получить высокоточные результаты даже при использовании относительно грубых средств для измерения указанной разности. Реализация дифференциального метода возможна только при условии наличия высокоточной меры, близкой по значению к измеряемой величине.
Рис. 2. Примеры методов измерений: неполного противопоставления (а), дифференциальный метод замещения (б).
Читайте также:
- I. Теоретические методы, основанные на логических приемах, тождественные мыслительным операциям.
- II. Механические методы контрацепции
- II. Теоретические методы как форма рассуждения, представляющая мыслительный процесс.
- II.МЕТОДЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ.
- III. БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
- III. Методы искусственной физико-химической детоксикации.
- VI. Условно теоретические методы.
- А.В. Рафаева Методы В.Я. Проппа в современной науке 1 страница
- А.В. Рафаева Методы В.Я. Проппа в современной науке 2 страница
- АДМИНИСТРАТИВНО-ПРАВОВЫЕ МЕТОДЫ
- Административно-правовые методы государственного управления
- Административно-правовые методы реализации исполнительной власти.
Виды измерений.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИБОРОВ
Приборы состоят из отдельных элементов, которые по функциональному назначению можно разделить на следующие виды: чувствительный, преобразовательный и передающий элементы, измерительные механизмы и отсчетные устройства.
Чувствительный элемент — служит для непосредственного восприятия измеряемой величины. Он обычно входит в состав первичного преобразователя или датчика.
Преобразовательный элемент — или преобразователь служит для получения измерительной информации, удобной для передачи, дальнейшего преобразования. Его информация обычно недоступна наблюдателю.
Передающий элемент —предназначен для дистанционной передачи сигнала измерительной информации.
Измерительный механизм — предназначен для преобразования измеряемой величины в показания отсчетного устройства, состоящего из шкалы, указателя или записывающего устройства. Шкала устройства состоит из последовательно нанесенных отметок (делений) с цифрами, соответствующими значениям контролируемой величины. Начальная и конечная отметки шкалы определяют начальное и конечное значение диапазона показаний прибора. Если шкала прибора начинается с нуля, то её называют односторонней, если по обе стороны от нуля – двусторонней.
1. Прямые – измеряемая величина определяется непосредственно по показаниям прибора (измерение температуры, давления).
2. Косвенные –по измеряемым другим величинам, функционально связанным с измеряемой величиной. Косвенные применяют тогда когда прямые измерения осуществить невозможно (определение расходов, мощности СЭУ).
3. Совокупные –n—измерений одной величины и n- измерений различных величин.
4. Динамические измерения –для мгновенных измерений физической величины.
5. Статические измерения –измерение величин изменяющихся в течении определённого времени.
Методы измерений –это совокупность приёмов и средств измерения
Принцип измерения –это совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.
1. Метод непосредственной оценки –значение величины измерения определяется по отсчётному устройству прибора.
2. Метод сравнения с мерой.Измеряемую величину сравнивают с мерой, с эталоном. Более трудоёмкая задача, но более точное измерение.
3. Метод противопоставления. Мера и измеряемая величина одновременно воздействуют на прибор сравнения, который устанавливает число и соотношение.
4. Дифференциальный метод. На измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной.
5. Нулевой метод –результирующий эффект воздействия двух величин доводится до нуля.
6. Метод совпадений —разновидность метода сравнения с мерой. Разность значений между измеряемой величиной и мерой отсчитывается по шкале.
Режим измерений может быть статическим и динамическим. Режим считается статическим если можно пренебречь динамической составляющей.
Алгоритм измерений (детерминированный или стохастический)-это совокупность правил подготовки и выполнения операций процесса измерения.
( процесс может быть автоматическим и автоматизированным).
Методика измерений регламентируется нормативно-техническими документами и объединяет метод и алгоритм измерений.
Дата добавления: 2015-05-10 ; Просмотров: 1229 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет