Классификация методов измерения

Различают следующие виды измерений: прямые, косвенные и совокупные.

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных, например измерение тока амперметром, напряжения – вольтметром и т. д.

Косвенными называются измерения, при которых искомое значение величины находят на основе известной зависимости между этой величиной и величинами, определяемыми прямым измерением. Например, сопротивление постоянному току какого-либо проводника можно определить (вычислить), измеряя напряжение U на зажимах проводника и силу тока I и используя известную зависимость – закон Ома: R = U / I.

Косвенные измерения могут производиться как экспериментатором, так и соответствующими вычислительными устройствами, к которым относятся также и некоторые виды измерительных приборов. Простейшим примером является электродинамический ваттметр, измерительное устройство которого, осуществляя операцию умножения P = UI cosφ, позволяет определить мощность переменного тока (шкала прибора градуируется в единицах мощности). Вместе с тем этот механизм воспринимает сигналы измерительной информации – отдельно о напряжении и отдельно о силе тока.

Совокупными называются измерения, при которых искомое значение величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Методы измерений по совокупности приемов использования принципов и средств измерения (т. е. по признаку способа) можно разделить на два класса: метод непосредственной оценки и метод сравнения.

При методе непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Метод непосредственной оценки широко применяется при измерении различных величин (например, силы тока амперметром, напряжения вольтметром и т. д.).

Метод сравнения характеризуется тем, что при измерении измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Таким образом, в процессе каждого данного эксперимента происходит одновременное или разновременное сравнение двух однородных, независимых друг от друга величин – известной (воспроизводимой мерой) и измеряемой. Сравнение может быть непосредственным или посредственным через другие величины, однозначно связанные с измеряемыми величинами. К разновидностям метода сравнения относятся метод противопоставления (компенсационный), дифференциальный метод, метод совпадения и др.

В методе противопоставления две однородные величины (измеряемая и известная) непосредственно противопоставляются друг другу, и по отсутствию эффекта, вызываемого этими величинами в замкнутой цепи, судят о значении измеряемой величины.

Дифференциальный метод – это метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой и известной, воспроизводимой мерой, величин. Эта разновидность может быть названа методом опосредствованного сравнения. Примером дифференциального метода измерения может служить измерительная цепь индуктивного дифференциального датчика перемещения.

Метод совпадений характеризуется тем, что разность между измеряемой и воспроизводимой мерой величинами измеряют, используя совпадение меток шкал или периодических сигналов.

К методу совпадения следует отнести и метод, применяемый в отдельных видах цифровых приборов, когда значения дискретных известных величин, устанавливаемых по определенному коду, остаются неизменными, а значение неизвестной величины определяется по совпавшему с ним значению известной величины.

Методы сравнения обеспечивают более высокую точность результатов измерения, чем метод непосредственной оценки. Погрешность измерения, при прочих равных условиях, в основном определяется погрешностью значения известной величины, с которой производится сравнение. Если измерение выполняется, например, разностным методом, а разность между измеряемой и известной величинами составляет 0, 1 % и определена она с погрешностью 1 % (достаточно грубо), то влияние ее на погрешность измерения неизвестной величины оценивается всего в 0, 001 %.