Разностный или дифференциальный метод

Этот метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и величиной, значение которой неизвестно. Разностный ме­тод позволяет получить результаты с высокой точностью даже при при­менении относительно грубых средств для измерения разности. Однако осуществление метода возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значение которой близко к значению измеряемой. Это во многих случаях оказывается легче, чем изготовить средство измерений высокой точности.

Преимущества этого метода несомненны, так как изготовить точную меру и сравнительно грубый прибор для измерения небольших величин легче, чем средство измерений высокой точности для измерения всей величины в целом.-

В области линейных и угловых измерений разностный Метод измере­ния длины получил наименование «относительный.метод». Приведем пример разностного метода из области электрических измерений, приме­няемого при проверке измерительных трансформаторов тока.

Для определения погрешности коэффициентов трансформации про­веряемый трансформатор тока сравнивают с образцовым.

В конструкцию установок для проверки измерительных трансформа­торов разностным методом введен ряд дополнений, которые позволяют определять не только погрешность коэффициента трансформации, но и погрешности угла сдвига фаз между токами в первичной и вторичной цепях. Аналогичная схема применяется и для проверки измерительных трансформаторов напряжения.

Разностный метод получает все более широкое распространение во многих областях измерений.

1.13.Нулевой метод

В истории развития техники точных измерений нулевой метод явля­ется одним из первых* Взвешивание грузов на рычажных весах (как рав­ноплечих, так и неравноплечих) — это характерный пример нулевого метода измерения.

В общем виде нулевой метод заключается в следующем. Измеряемую величину сравнивают с величиной, значение которой известно. После­днюю выбирают таким образом, чтобы разность между измеряемой и известной величинами равнялась 0. Совпадение значений этих величин отмечают при помощи нулевого указателя (нуль-индикатора).

При сравнении нулевого и разностного методов можно найти меж­ду ними нечто общее. Если в разностном методе мы измеряем разность между двумя величинами, то в нулевом мы практически приводим эту разность к нулю.

По сравнению с разностным методом недостаток нулевого метода заключается в необходимости иметь средство измерений, позволяющее восстановить любое значение известной величины без существенного понижения точности. В большинстве случаев это бывают меры перемен­ного значения или наборы (магазины) мер, из которых составляются сочетания, воспроизводящие величины, равные измеряемым. Классичес­ким примером таких мер являются наборы гирь.

Практически во многих случаях метод, относимый к нулевому, ока­зывается скорее разностным. Так, при взвешивании на точных равнопле­чих весах на чашку кладут гири в убывающем порядке значения их массы. В итоге достигается такое положение, когда наложение гири с наименьшей массой заставляет стрелку весов переходить через нуль и отклоняться в другую сторону от него. В этом случае прибегают к методу интерполяции.

Интерполяцию в данном случае можно рассматривать как разно­стный метод. При помощи шкалы, указателя и гирьки с наименьшим значением массы мы получаем разность между измеряемой массой и сум­марной массой гирь на другой чашке.

Однако нулевой метод обладает и существенным преимуществом по сравнению с разностным. При использовании разностного метода требу­ется мера, значение которой близко к значению измеряемой величины. Для измерения нулевым методом можно применять меры, во много раз меньше этой величины. Например, в различных весах для взвешивания больших масс гиря 1 кг уравновешивается 100; 1000 кг и более. Достига­ется это с помощью неравноплечих рычагов, применение которых позво­ляет значительно расширить возможности нулевого метода.

Изменение известной величины, служащей для сравнения, не все­гда удобно и возможно. Поэтому для осуществления нулевого метода поступают следующим образом. Используя постоянную по значению ве­личину, изменяют эффект ее действия путем изменения плеча, к кото­рому она приложена. Можно привести следующие примеры. Для взвеши­вания применяют безмен, на одном плече которого помещена гиря. Гиря передвигается вдоль плеча. Чем больше взвешиваемый груз, тем дальше от точки опоры следует отодвинуть гирю. На плече нанесена шкала, ука­зывающая значение уравновешенного груза. Аналогичное устройство имеют многие так называемые шкальные весы: от небольших — почто­вых и детских до больших — автомобильных и вагонных.

В электрических измерениях широко применяются мосты для изме­рения сопротивления, индуктивности и емкости. В таком мосте изменя­ется известное сопротивление.