Методы измерений

Термин «метод» происходит от греческого слова methodos – путь исследования, способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи.

Под методом измерений понимается прием, совокупность приемов или операций практического или теоретического сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с принятым принципом измерений.

Под принципом измерений понимается физическое явление или эффект, положенные в основу измерения каким-либо средством измерения. Например, определение скорости объекта на основе эффекта Доплера.

Обычно метод измерений определяется конструкцией применяемых средств измерений и их особенностями.

В метрологической практике и технических измерениях приняты следующие основные методы измерений:

· непосредственной оценки (непосредственный метод);

· сравнения с мерой (нулевой, методы замещением и дополнением);

· дифференциальный;

· контактный;

· бесконтактный.

Непосредственный метод – метод измерений, при котором искомое значение физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству (шкале) измерительного прибора. Например, измерения длины с помощью рулетки, штангенциркуля или микрометра, силы или напряжения электрического тока с помощью амперметра или вольтметра и т.д.

Метод сравнения с мерой – метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы тела на рычажных весах с уравновешиванием этого тела гирями, т.е. мерами массы с известными значениями.

Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой физической величины и меры доводится до нуля. Например, измерение активного электрического сопротивления проводника с помощью моста электрических сопротивлений.

Метод измерения замещением – метод сравнения с мерой, при котором измеряемую физическую величину замещают величиной известного размера, воспроизводимого мерой.

Например, на чашку весов устанавливают определенный комплект гирь и уравновешивают их массу произвольным грузом. Затем на чашку с гирями помещают взвешиваемое тело и снимают часть гирь для восстановления равновесия. Суммарное значение массы снятых гирь соответствует значению определяемой массы. Впервые этот способ предложил основоположник отечественной метрологии Д.И. Менделеев.

Метод измерений дополнением – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой физической величины дополняется мерой этой величины с таким расчетом, чтобы на измерительный прибор воздействовала сумма, равная заранее заданному значению массы.

Дифференциальный метод измерений – метод измерений. при котором измеряемая физическая величина сравнивается с одноименной величиной известного значения, незначительно отличающееся от размера измеряемой величины, а затем измеряется разность между этими двумя значениями. В этом случае относительная погрешность d_х измеряемой величины х будет равна

d_х = (2.1),

где D_и – относительная погрешность калибровки меры (абсолютная погрешность меры, отнесенная к номинальному размеру значения меры х_м),

D_м – инструментальная погрешность прибора (а = х-х_м).

При достаточно малых значениях а влияние D_и на точность результата измерений может быть сведена практически к нулю. В связи с этим данный метод нашел широкое применение при поверке и калибровке средств измерений.

Контактный метод измерений – метод, основанный на том, что чувствительный элемент измерительного прибора приводится в контакт с объектом измерения. Например, определение диаметра стержня с помощью штангенциркуля.

Бесконтактный метод измерения – метод, основанный на том, что чувствительный элемент измерительного прибора не приводится в контакт с объектом измерения. Например, измерение частоты вращения с помощью свето- и фотодиодов.

Выбор метода измерений определяется задачами и требуемой точностью результатов измерений.