Виды измерений

Измерения различают по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам.

По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные, и совместные.

Прямые измерения – это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т.е. линейкой.

Косвенные измерения – отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью.

Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех величин можно рассчитать мощность электрической цепи.

Совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составленных по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить исходную величину.

Совместные измерения – это измерения двух и более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях, различных параметров и характеристик в области электротехники.

По характеру измерения измеряемой величины в процессе измерений бывают:

- статистические;

- динамические;

- ститические измерения.

Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шума и т.д.

Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.

Динамические измерения связаны, когда в процессе измерений претерпевают те или иные измерения.

Статические и динамические измерения, в идеальном виде, на практике редки.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения – это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин – сопряжено большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Минимальное число измерений больше трех – снижается погрешность.

По отношению к основным единицам измерения делят на:

- абсолютные;

- относительные.

Абсолютными измерениями называют такие, при которых используются прямое измерение одной (иногда нескольких) основной величины и физическая константа.

Так, в известной формуле Эйнштейна E=mc² масса (m) – основная физическая величина, которая может быть измерена прямым путем (взвешиванием), а скорость света (с) – физическая константа.

Относительные измерения базируются на установлении отношения измеряемой величины и однородной, применяемой в качестве единицы.

Естественно, что искомое значение зависит от используемой единицы измерений. С измерениями связаны такие понятия, как шкала измерений; принцип измерений; метод измерений.

Шкала измерений – это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основной для ее измерения.

Поясним это на примере температурных шкал.

В шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда, а в качестве основного интервала (опорной точки) – температура кипения воды. Одна сотая часть интервала является единицей температуры (градус Цельсия).

В температурной шкале Фаренгейта за начало отсчета принята температура таяния смеси льда и нашатырного спирта (либо поваренной соли), а в качестве опорной точки взята нормальная температура тела здорового человека. За единицу температуры (градус Фаренгейта) принята одна девяносто шестая часть основного интервала. По этой шкале температура таяния льда равна +32⁰F, а температура кипения воды +212⁰F.

Таким образом, если по шкале Цельсия разность между температурой кипения воды и таяния льда составляет 100⁰С, то по Фаренгейту она равна 180⁰F.

На этом примере мы видим роль принятой шкалы, как в количественном значении измеряемой величины, так и в аспекте обеспечения единства измерений.

В данном случае требуется находить отношение размеров единиц, чтобы можно было сравнить результаты измерений, т.е. t⁰F/t⁰C.

Известно несколько разновидностей шкал:

- шкала наименований;

- шкала порядка;

- шкала интервалов;

- шкала отношений и др.

Шкала наименований – это своего рода качественная, а не количественная шкала. Она не содержит нули и единиц измерений. Пример: атлас цветов (шкала цветов), процесс измерения заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов (эталонными образцами атласа цветов) – это под силу только опытному эксперту, обладающему большим практическим опытом и соответствующими особыми характеристиками зрительных возможностей.

Шкала порядка характеризует значение измеряемой величины в баллах (шкала землетрясений, силы ветра, твердости физических тел и т.п.).

Шкала интервалов (разностей) имеет условные нулевые значения, а интервалы устанавливаются по согласованию (шкала времени, шкала длины).

Шкала отношений имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию.

Например, шкала массы, начинается от нуля, может быть градуирована по-разному в зависимости от требуемой точности взвешивания (сравните бытовые и аналитические весы).