1.3Классификация измерений

Как уже отмечалось, предметом метрологии является измерение, а именно, нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, называемых измерительными средствами. Разнообразие измерительных задач, измерительных средств и методов приводит к значительному разнообразию видов измерений. Приведем классификацию видов измерений, позволяющую представить это разнообразие в определенной системе.

Произведем классификацию измерений по следующим признакам:

• по способу получения числового значения измеряемой величины;

• по методу сравнения измеряемой физической величины с единицей этой величины;

• по отношению к изменению во времени измеряемой величины;

• по отношению к числу наблюдений физической величины в процессе измерения;

• по метрологическому назначению.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делятся на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – измерения, при которых значения величины находят непосредственно по показаниям средств измерения. Прямые измерения заключаются в экспериментальном сравнении измеряемой величины с мерой этой величины или в отсчете показаний средства измерения, непосредственно дающего значение измеряемой величины. Простейшими примерами прямых измерений являются измерения длины линейкой, температуры – термометром, объема жидкости – мерником и т.д.

Прямые измерения – основа более сложных видов измерений.

Косвенные измерения – измерения, при которых значение величины находят по известным физическим зависимостям на основании прямых измерений других величин (измерение расхода среды, плотности теплового потока и т.д.).

Находить значения некоторых величин легче и проще путем косвенных измерений, чем путем прямых. А для некоторых величин существует только путь косвенных измерений. Например, плотность твердого тела можно только расчитать по результатам измерений объема и массы.

Совместными измерениями называют производимые одновременно (прямые или косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью совместных измерений является установление функциональной зависимости между величинами (например, зависимость сопротивления проводника от температуры; зависимость линейных размеров тела от температуры и т.п.).

Совокупные называются измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях значений этих величин. Результаты совокупных измерений находят путем решения системы уравнений, составляемой по результатам нескольких прямых измерений.

По методу сравнения измеряемой физической величины с единицей величины (эта классификация касается только прямых измерений) измерения можно разделить примерно на шесть групп.

Измерения, производимые методом непосредственной оценки – значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (измерение температуры ртутным термометром, измерение давления пружинным манометром, взвешивание грузов на циферблатных весах и т.п.).

Измерения, производимые методом сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение объема жидкости мерным сосудом, измерение массы рычажными весами и т.п.).

Измерения, производимые дифференциальным методом – сравнение с мерой, при котором на измерительный прибор действует разность измеряемой величины, и известной величины, вопроизводимой мерой (измерения с помощью компараторов).

Измерения, производимые нулевым методом - сравнение с мерой, когда результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (измерение сопротивления мостом или измерение э.д.с. потенциометром). При сравнении нулевого и разностного методов, можно отметить их значительное сходство. Так если в разностном методе измеряется разность между двумя величинами, то в нулевом эта разность приводится к нулю.

Измерения, производимые методом совпадений – сравнение с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Принцип совпадения сигналов лежит также в основе методов измерений, в которых используются эффекты биений и интерференции, а также стробоскопический эффект.

Измерения, производимые методом замещения – сравнение с мерой, когда измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов).

По отношению к изменению во времени измеряемой величины все измерения подразделяются на статические и динамические.

Статические измерения характеризуются постоянством измеряемой величины в процессе измерений.

Динамические измерения характеризуются изменением измеряемой величины в процессе измерений.

По отношению к числу наблюдений физической величины в процессе измерения все измерения подразделяются на однократные и многократные.

Однократным называется измерение, результат которого выводится на основании одного наблюдаемого значения измеряемой величины.

Многократным называется измерение, результат которого выводится на основании многократных независимых наблюдений значений измеряемой величины.

Наблюдаемым значением (observed value) [12] называется значение измеряемой физической величины, полученное в результате единичного наблюдения.

Результатом измерения (test result) [12] называется значение измеряемой величины, полученное выполнением регламентированного метода измерений.

В зависимости от метрологического назначения все измерения делятся на технические и метрологические.

Технические измерения проводятся с помощью рабочих средств измерений.

Метрологические измерения выполняются при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц физических величин.