Методы измерений

В зависимости от способа получения измерительной информации измерения подразделяются на органолептические и инструментальные.

Органолептические измерения основываются на использовании органов чувств человека. Они нашли применение и в быту, и в производстве (дегустация вин, духов, настройка музыкальных инструментов). Основу составляет метод попарного сравнения, когда при исследовании группы объектов они анализируются (измеряются) попарно, затем составляется рейтинговая таблица учета попарного сравнения, по результатам которой исследуемые объекты расставляются в порядке возрастания или убывания анализируемого свойства. Измерения, основанные на интуиции, называются эвристическими (метод мозгового штурма). Эти методы обычно используются на начальных этапах научных исследований или когда остальные методы бессильны. Для повышения надежности результатов используется усреднение результатов нескольких наблюдателей (экспертов). Метод экспертных оценок узаконен в научных и практических исследованиях.

Инструментальные измерения основываются на использовании специальных технических средств, созданных для этих целей. Инструментальные измерения бывают автоматизированными и автоматическими. Автоматизированные измерения подразумевают участие человека.

Под истинным значением ФВ понимается значение, которое идеальным образом отражает в количественном и качественном отношении соответствующие свойства технической системы через ее выходные параметры. Так как истинное значение является идеальным, то в качестве наиболее близкого к нему используется понятие действительного значения, которое определяется экспериментальным методом. Результат измерения представляет собой приближенную оценку истинного значения величины, найденного путем измерений. Из сказанного можно сформулировать основные постулаты метрологии:

• истинное значение определяемой величины существует и оно постоянно;

• истинное значение определяемой величины отыскать невозможно. Результат измерения обычно математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

Классификация измерений

• равноточные – выполненные одинаковыми по точности средствами измерения в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью;

• неравноточные – ряд измерений какой-либо величины, выполненный различными средствами измерений в разных условиях.

• однократные – измерения, выполненные один раз;

• многократные – измерения ФВ одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, то есть состоящие из ряда однократных измерений.

• статические – измерения ФВ, принимаемые в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменные на протяжении времени измерения;

• динамические – измерения, изменяемые по размеру ФВ.

• абсолютные – измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использование значений физических констант (например, F = mg – основано на измерении массы и умножении ее значения на константу);

• относительные – измерения отношения величины к однородной одноименной величине, выполняющей роль единицы или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную (например, измерение активности радионуклида по отношению к активности радионуклида в источнике, аттестованном в качестве эталонной меры активности).

• прямые – измерения, при которых значения ФВ получают непосредственно (t°, m, l) – наиболее распространенный вид измерений.

• косвенные – определение искомого значения ФВ на основании результатов измерений других ФВ. ФВ должны быть функционально связаны с измеряемой величиной.

• совокупные – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяются путем решения систем уравнений, получаемых при измерении этих величин в разных сочетаниях.

• совместные – проводимые одновременно измерения двух или нескольких одноименных величин для определения зависимости между ними.

Каждую ФВ можно измерить несколькими методами. Основными из них являются:

1. Метод непосредственной оценки – метод, при котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отчетным устройствам измерительного прибора прямого действия (часы, барометр и т.д.).

2. Дифференциальный метод – метод, при котором измеряемая величина "Х" сравнивается непосредственно или косвенно с величиной "Х_м", воспроизводимой мерой. При дифференциальном методе производится неполное уравновешивание уравниваемой величины. Данный метод может дать весьма точный результат измерения, если измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, мало отличаются друг от друга. Например, если разность величин "Х" и "Х_м" составляет 1% и измеряется с точностью до 1%, то погрешность искомой величины уменьшится до 0,01% (без учета погрешности меры).

3. Нулевой метод – является разновидностью дифференциального метода, только в этом случае Х доводится до нуля с помощью мер. Этот метод нашел широкое применение при производстве электрических измерений в системах автоматического управления. Метод обладает высокой точностью измерения различных величин, поскольку фиксирование результатов выполняется на одной точке шкалы для измерения любой величины. Пример механического измерения – взвешивание на рычажных весах с помощью разновесов. Метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины (неравноплечие весы).

4. Метод замещения – метод, в котором измеряемую величину замещают известной величиной воспроизводимой меры. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и туже чашку весов.

5. Метод совпадений – метод, при котором результат измерений определяется по совпадению меток на шкалах измеряемой величины и нониусах (например, штангенциркуля или микрометра).

6. Контактный и бесконтактный методы – методы, при которых чувствительный элемент приводится или не приводится в контакт с объектом измерения.