Методы измерений. Вопросами теории измерений, средствами обеспечения их единства и способами достижения необходимой точности занимается наука метрология

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЯ

Вопросами теории измерений, средствами обеспечения их единства и способами достижения необходимой точности занимается наука метрология.

Метрология определяет измерение как познавательный процесс, заключающийся в нахождении соотношения между измеряемой величиной и другой величиной, условно принятой за единицу измерения. Так, если
k – измеряемая величина, а – единица измерения, а m – числовое значение измеряемой величины в принятой единице, то

k = ma. (2.1)

Это уравнение является основным уравнением измерения. Правая часть равенства (2.1) представляет собой результат измерения. Результат всякого измерения является именованным числом и состоит из единицы измерений, имеющей название, и числа m, показывающего, сколько раз данная единица содержится в измеряемой величине.

В теории измерений различают прямые, косвенные, совокупные и
совместные измерения.

Прямые измерения, характеризуемые равенством (2.1), заключаются в непосредственном сравнении измеряемой величины с единицей измерения при помощи меры или измерительного прибора со шкалой, выраженной в этих единицах. Большую часть физических величин определяют не путем непосредственных измерений, а с помощью вычислений, пользуясь известными функциональными зависимостями.

Измерения, при которых искомую измеряемую величину определяют вычислениями по результатам прямых измерений, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью, называют косвенными измерениями. При этом значение измеряемой величины определяют по формуле

Q = f (A,B,C, …,), (2.2)

где A, B, C – значения величин, полученные при прямых измерениях. Примерами косвенных измерений могут служить: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, расхода вещества, протекающего в трубопроводе, по перепаду давлений на дроссельном устройстве и т.п. Косвенные измерения представляют самый многочисленный ряд измерений.

Совокупными измерениями называют такие, при которых искомые значения величин находят с помощью системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместными измерениями называются производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

Измерение определяется принципом и методом.

Под принципом измерений подразумевают совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Методом измерения называют совокупность приемов и средств измерения. В современной теории измерений различают следующие основные методы, принципиально отличные друг от друга.

Метод непосредственной оценки предусматривает определение искомой величины по отсчетному устройству измерительного прибора.

Метод сравнения основан на сравнении измеряемого значения величины со значением величины, воспроизводимой мерой[1]. Разновидностями метода сравнения являются методы: дифференциальный, нулевой, замещения и совпадений.

Дифференциальный метод заключается в таком сравнении с мерой, при котором на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой.

Нулевой метод заключается в таком сравнении с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводится до нуля.

Метод замещения основан на сравнении с мерой, когда измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.

Метод совпадений также основан на сравнении с мерой, причем разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических отметок.