Виды измерений и их характеристика

В настоящее время существует множество видов измерений, различаемых физическим характером измеряемой величины и факторами, определяющими разнообразные условия и режимы измерений. Основными видами измерений физических величин, в том числе и линейно-угловых (ГОСТ 16263—70), являются прямые, косвенные, совокупные, совместные, абсолютные и относительные.

Наиболее широко используются прямые измерения, состоящие в том, что искомое значение измеряемой величины находят из опыт­ных данных с помощью средств измерения. Линейный размер можно установить непосредственно по шкалам линейки, рулетки, штан­генциркуля, микрометра, действующую силу — динамометром, температуру — термометром и т.д.

Уравнение прямых измерений имеет вид:

Q = x,

где Q — истинное значение измеряемой величины;

х — значение измеряемой величины, полученное непосредственно по показа­ниям измерительных средств.

Косвенные — такие измерения, при которых искомую величину определяют по известной зависимости между этой величиной и другими величинами, полученными прямыми измерениями.

Уравнение косвенных измерений имеет вид:

Q = f(х₁ , х₂, х₃…),

где Q — искомое значение косвенно измеряемой величины;

х_ь х₂, х₃,... — значения величин, измеряемых прямым видом измерений.

Косвенные измерения применяют в тех случаях, когда иско­мую величину невозможно или очень сложно измерить непосред­ственно, т. е. прямым видом измерения, или когда прямой вид из­мерения дает менее точный результат.

Примерами косвенного вида измерения являются установле­ние объема параллелепипеда перемножением трех линейных вели­чин (длины, высоты и ширины), определенных с использованием прямого вида измерений, расчет мощности двигателя, определе­ние удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения и т.д.

Совокупные измерения осуществляют одновременным измерением нескольких одноименных величин, при которых искомое значе­ние находят решением системы уравнений, получаемых при пря­мых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является калибровка гирь набора по извест­ной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Например, необходимо произвести калибровку гирь массой 1; 2; 5; 10 и 20 кг. Образцовой принимается гиря 1 кг, обозначенная 1_об. Проведем измерения, меняя каждый раз комбинацию гирь:

1 = 1_0б + а; 1 + 1_0б = 2 + в; 2 = 2 + с; 1 + 2 + 2 = 5 + d и т.д.

Буквы а, в, с, d — неизвестные значения грузиков, которые приходится прибавлять или отнимать от массы гири. Решив систе­му уравнений, можно определить значение каждой гири.

Совместные измерения — одновременные измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними, например измерения объема тела, производимые с измерениями различных температур, обусловливающих изменение объема этого тела.

К числу основных видов измерений, по признаку характера результатов измерения для разнообразных физических величин, относятся абсолютные и относительные измерения.

Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях одной или нескольких физических величин. Примером абсолютного из­мерения может служить измерение диаметра или длины валика штангенциркулем или микрометром, а также измерение темпера­туры термометром.

Абсолютные измерения сопровождаются оценкой всей измеря­емой величины.

Относительные измерения основаны на измерении отношения измеряемой величины, играющей роль единицы, или измерении величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. В качестве образцов часто используют образцовые меры в виде плоскопараллельных концевых мер длины.

Примером относительных измерений могут служить измерения калибров пробок и скоб на горизонтальном и вертикальном опти­метрах с настройкой измерительных приборов по образцовым ме­рам. При использовании образцовых мер или образцовых деталей относительные измерения позволяют повысить точность результа­тов измерений по сравнению с абсолютными измерениями.

Помимо рассмотренных видов измерения по основному при­знаку — способу получения результата измерения — следует ука­зать на термины контроль, испытание и диагностирование как на физические процессы, в основе которых находятся виды измере­ний, определяющие наиболее характерные принципы соответствия эксплуатационным свойствам измеряемой величины.

Для проведения измерений с целью контроля, диагностирова­ния или испытания изделий необходимо выполнить мероприятия, определяющие технологический процесс измерений: анализ задачи на измерение, выявление погрешностей, установление числа измерений, выбор средства измерения, метода измерения и др.

Виды измерений классифицируют также по точности результа­тов измерения — на равноточные и неравноточные, по числу изме­рений — на многократные и однократные, по отношению к изме­нению измеряемой величины во времени — на статические и ди­намические, по наличию контакта измерительной поверхности сред­ства измерения с поверхностью изделия — на контактные и бес­контактные и др.

В зависимости от метрологического назначения измерения де­лят на технические — производственные измерения, контрольно-поверочные и метрологические — измерения с предельно возмож­ной точностью с использованием эталонов с целью воспроизведе­ния единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерения.