3. 2 Принципы и методы измерения
Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, измерение температуры жидкостным термометром основано на увеличении объема жидкости при повышении температуры.
Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализуемыми принципами измерений.
Классификация измерительных методов представлена на рис.3.1.
Методы измерений
Метод непосредственной оценки
Метод сравнения с мерой
С отсчетом по шкале
С отсчетом по шкале и нониусу
Нулевой
Дифференциальный
Замещения
Рис 3.1. Классификация методов измерений
Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (с отсчетом по шкале или по шкале нониусу – вспомогательной шкале по которой отсчитывают доли деления основной шкалы). Например, отсчет по часам, линейке.
Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
Мера – СИ, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера
Метод сравнения бывает нулевой, дифференциальный, замещения.
Нулевой метод – разновидность дифференциального метода, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля ( чашечные весы). В этом случае значение измеряемой величины равно значению, которое воспроизводит мера.
При дифференциальном методе измеряемая величина х сравнивается непосредственно или косвенно с величиной хм воспроизводимой мерой . О значении х судят по измеряемой прибором разности Δх = х – хм одновременно измеряемых величин х и хм и по известной величине хм, воспроизводимой мерой. Тогда
х = хм + Δх
Метод замещения - метод, в котором искомую величину замещают мерой с известным значением.
В зависимости от контакта с измеряемой величиной методы подразделяются на контактные и бесконтактные, при который чувствительный элемент прибора приводится или не приводится в контакт с объектом измерения. Примером контактного измерения может служить измерение температуры продукта термометром, а бесконтактного – измерение температуры в доменной печи пирометром.
В зависимости от принципа, положенного в основу измерения методы подразделяются на физический, химический, физико-химический, микробиологический, биологический.
Физический метод – метод основан на регистрации аналитического сигнала, фиксирующего некоторое свойство, как результат физического процесса.
С помощью физического метода определяют физические свойства гидробионтов ( массу, длину, цвет) и многие параметры контроля технологического процесса( температуру , давление, время и т.д.) При проведении исследования предусматривают применение различных измерительных приборов. Это метод наиболее объективный и прогрессивный.
Преимущества – быстрота определения, точность результата
Недостатки – невозможность определения многих показателей, в основном аналитических
Химических метод – основан на фиксировании аналитического сигнала, возникающего как результат химической реакции, применяется для оценки состава и свойств продукта.. Например: титрометрия (определение солености, гравиметрия – определение содержания сульфатов в поваренной соли).
Преимущества: наиболее точный и объективный.
Недостатки: длительность анализа, требует подготовки реактивов, большого количества посуды.
Физико-химический метод – основан на регистрации сигнала, возникающего как результат химической реакции, но который при этом фиксируется в виде измерения какого-либо физического свойства. Является в настоящее время наиболее прогрессивный. Физико-химические методы подразделяются на:
- оптические методы – используется связь между оптическими свойствами системы и ее составом.
калориметрический Если – основанные на измерении поглощения электромагнитной энергии в узком интервале длины света (определение количества фенолов, содержания витаминов и т.д.).
рефрактометрический – основанные на измерении показателя преломления раствора (определение содержания сухих веществ в томате).
потенциалометрический – основан на определении равновесного потенциала ( измерение ЭДС) и нахождении зависимостью между его величиной потенциалоопределяющим компонентом раствора ( Определение РН раствора)
полярографический – основан на определении зависимости силы тока от увеличения напряжения на электроде ячейки погруженной в раствор ( определение тяжелый металлов)
кондуктометрический – основан на определении электрической проводимости растворов электролитов ( определение тяжелых металлов, концентрации пов.соли в растворе).
- комбинированные методы -основаны на разделении сложных смесей на отдельные компоненты и их количественном определении, бывают: хроматографические ( тонкослойной – определение жирнокислотного состава; газожидкостная _ определение аминокислотного состава, пестицидов, адсорбционная, ионообменная ).