Методы измерений, классификация методов измерений. Методика выполнения измерений

Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенный в основу измерений (эффект Доплера для измерения скорости, сила тяжести при измерении массы взвешиванием).

Классификация методов измерений:• по методам (алгоритмам) сравнения измеряемой величины с единицей измерения,• по физическим явлениям или закономерностям, положенным в основу измерения,• по видам измерительных преобразований,• по способам взаимодействия средств измерений с объектом,• по способам воспроизведения величин заданного размера,• по видам применяемых средств измерений,• по информативным параметрам сигнала измерительной информации,• по используемым свойствам объекта исследования.

Основной классификацией для метрологии является классификация по способам (алгоритмам) сравнения измеряемой величины с единицей измерения.

Методы сравнения. Метод непосредственной оценки: в этом методе результат получают в процессе измерения без дополнительных операций, путем считывания информации с индикатора прибора. Примером может служить измерение напряжения вольтметром или измерение силы тока амперметром.

Метод сравнения с мерой: метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Примерами метода являются измерение массы на рычажных весах и измерение напряжения компенсатором.

Разновидности методов сравнения. Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект взаимодействия измеряемой величины и меры на устройство сравнения доводят до нуля. Разностный (дифференциальный) метод измерений — отличается от нулевого метода тем, что происходит не полное уравновешивание, оставшуюся неуравновешенную часть измеряемой величины измеряют методом непосредственной оценки. Примеры: взвешивание массы на весах, имеющих циферблат; измерение на электрических мостах, когда у прибора сравнения есть шкала.

Метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Пример: взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (метод Боде).

Метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению (например, максимальному).

Методика измерений — установленная совокупность методов и способов измерений, выполнение которых обеспечивает получение необходимых результатов. Чаще всего методика измерений регламентируется каким-либо нормативно-техническим документом, включающим -требования к выбору средства измерений; процедуру подготовки средства измерений к работе; -требования к условиям измерений; -проведение измерений с указанием их числа; -обработку результатов измерений, включая вычисление и введение поправок; -способы выражения погрешностей и др.

Физическая величина. Единицы измерения физической величины. Международная система единиц

Физической величиной называется физическое свойство материального объекта, процесса, физического явления, охарактеризованное количественно.

Значение физической величины выражается одним или несколькими числами, характеризующими эту физическую величину, с указанием единицы измерения.

Размером физической величины являются значения чисел, фигурирующих в значении физической величины.

Единицей измерения физической величины является величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единице. Применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Системой единиц физических величин называют совокупность основных и производных единиц, основанную на некоторой системе величин.

Широкое распространение получило всего лишь некоторое количество систем единиц. В большинстве случаев во многих странах пользуются метрической системой.

Измерить физическую величину – значит сравнить ее с другой такой же физической величиной, принятой за единицу.

Длину предмета сравнивают с единицей длины, массу тела – с единицей веса и т.д. Но если один исследователь измерит длину в саженях, а другой в футах, им будет трудно сравнить эти две величины. Поэтому все физические величины во всем мире принято измерять в одних и тех же единицах. В 1963 году была принята Международная система единиц СИ (System international - SI).

Для каждой физической величины в системе единиц должна быть предусмотрена соответствующая единица измерения. Эталоном единицы измерения является ее физическая реализация.

Эталоном длины является метр – расстояние между двумя штрихами, нанесенными на стержне особой формы, изготовленном из сплава платины и иридия.

Эталоном времени служит продолжительность какого-либо правильно повторяющегося процесса, в качестве которого выбрано движение Земли вокруг Солнца: один оборот Земля совершает за год. Но за единицу времени принимают не год, а секунду.

За единицу скорости принимают скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором тело за 1 с совершает перемещение в 1 м.

Отдельная единица измерения используется для площади, объема, длины и т. д. Каждая единица определяется при выборе того или иного эталона. Но система единиц значительно удобнее, если в ней в качестве основных выбрано всего несколько единиц, а остальные определяются через основные. Например, если единицей длины является метр, то единицей площади будет квадратный метр, объема – кубический метр, скорости – метр в секунду и т. д.

Основными единицами физических величин в Международной системе единиц (СИ) являются: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), кандела (кд) и моль (моль).