Классификация измерений физических величин
Числовое значение величины находят путем измерения, то есть узнают во сколько раз значение данной величины больше или меньше значения величины, принятого равным единице.
Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении измеряемой величины с ее единицей с целью получения значения этой величины (или информации о ней) в форме, наиболее удобной для использования.
Так, в простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, сравнивают ее размер с единицей, хранимой линейкой, и, производя отсчет, получают значение величины.
Измерения могут быть классифицированы по ряду признаков.
По общим приемам получения результатов измерения бывают прямые, косвенные, совместные, совокупные.
Прямым называется измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Уравнение прямого измерения:
,
где Y — значение измеряемой величины в принятых для нее единицах измерения;
C – цена деления шкалы;
Х – отсчет по индикаторному устройству.
Косвенным называется измерение, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Уравнение косвенного измерения:
.
|
|
|
Например, плотность (Д) однородного тела цилиндрической формы определяют по значениям массы (m), высоты (h) и диаметра цилиндра (d), полученным из измерений по уравнению
.
Совместными называются производимые одновременно измерения двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, на основании ряда одновременных измерений приращений длины образца в зависимости от изменений его температуры определяют коэффициент линейного расширения образца. Совместные измерения принципиально не отличаются от косвенных.
Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых значения искомых величин находят решением систем уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. Примером могут служить измерения, при которых массы отдельных гирь находят по известной массе одной из них и по результатам прямого сравнения масс различных сочетаний гирь.
По выражению результата измерений измерения бывают абсолютными и относительными.
Абсолютным называется измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Например, измерение при помощи линейки, измерение силы, основанное на измерении основной величины – массы и использовании физической постоянной g.
|
|
|
Относительным называется измерение отношения величины к одноименной величине, принятой за исходную. Например, измерение массы взвешиванием, то есть с использованием силы тяжести, пропорциональной массе.
По метрологическому назначению измерения делят на технические и метрологические. Технические измерения – измерения с помощью рабочих средств измерения. Они применяются в науке и технике с целью контроля параметров изделий, процессов и так далее. Метрологические измерения – измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерения с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерений. К таким измерениям относятся измерения, выполняемые образцовыми средствами измерений при поверке рабочих средств измерений.
По отношению к изменению измеряемой величины измерения различают статические и динамические.
Статическое измерение – измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. Например, измерение длины детали при нормальной температуре (20° С).
|
|
|
Динамическое измерение – измерение изменяющейся по размеру физической величины и, если необходимо, ее измерение во времени. Например, измерение переменного напряжения электрического тока.
По характеристике точностиизмерения бывают равноточные и неравноточные.
Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях.
Неравноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях. Неравноточные измерения обрабатывают с целью получения результата измерений только в том случае, когда невозможно получить ряд равноточных измерений.
По числу измерений в ряду измерений — однократные и многократные.
Однократное измерение – измерение, выполненное один раз. Во многих случаях на практике выполняются именно однократные измерения, например, измерение времени по часам.
Многократное измерение – измерение одного и того же размера физической величины, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, то есть состоящее из ряда однократных измерений. При четырех измерениях и более измерение можно считать многократным, за результат обычно принимают среднее арифметическое значение из отдельных результатов измерений.
|
|
|
Методы измерения
Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
При косвенных измерениях широко применяется преобразование измеряемой величины в процессе измерений.
Примером может быть измерение давления газа при помощи трубчатого манометра. Металлическая трубка манометра, изогнутая по дуге, одним концом соединяется с резервуаром, в котором необходимо измерить давление газа. Свободный конец трубки запаян и под действием давления газа перемещается в пространстве – первая ступень преобразования. На второй ступени перемещение конца трубки преобразуется во вращение оси. На оси находится стрелка, которая перемещается по дуге над шкалой с делениями – третья ступень преобразования, позволяющая получить числовое значение измеряемого давления.
Для прямых измерений можно выделить шесть основных методов:
-метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (определение массы на циферблатных весах, измерение длины при помощи линейки с делениями и т.д.);
-метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение массы с помощью рычажных весов уравновешиванием гирей;
-метод дополнения, где значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению;
-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;
-нулевой метод– измеряемую величину сравнивают с величиной, значение которой известно и которая выбрана так, чтобы разность между измеряемой и известной величинами равнялась нулю. Совпадение значений этих величин отмечают при помощи нулевого указателя (нуль-индикатора). Для воспроизведения любого значения известной величины в большинстве случаев пользуются наборами (магазинами) мер. Нулевой метод аналогичен разностному, но можно применять меры во много раз меньше измеряемой величины (за счет неравноплечих рычагов) или можно изменять эффект действия известной величины, передвигая вдоль плеча со шкалой.
-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.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 812; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!