1.2. Классификация измерений

Измерения классифицируют по нескольким признакам, наиболее важные из которых отражены на рис. 1.2.

По первому классификационному признаку измерения подраз­деляют на: статические, при которых измеряемая величина остает­ся постоянной во времени в процессе измерения, и динамические, при которых измеряемая величина изменяется в процессе измерения.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.

Классификация по второму признаку является в большой степе­ни условной, однако широко применяется в измерительной технике. Ею определяются сложившиеся совокупности родственных по при­роде или применению в отдельных областях науки или техники фи­зических величин:

• электрические;

• механические

• теплотехнические

• физико-химические

• радиотехнические

• и др.

По третьему признаку измерения подразделяют на три класса.

Измерения максимально возможной точности, достижимой при современном уровне техники. Это измерения, связанные с создани­ем и воспроизведением эталонов, а также измерения универсальных физических констант.

Контрольно-поверочные измерения, погрешности которых не должны превышать заданного значения. Такие измерения осу­ществляются в основном государственными и ведомственными метрологическими службами.

Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Технические измерения являются наиболее распространенными и выполняются во всех отраслях хозяйства и науки. К ним, в частности, относятся технологические измерения.

Четвертым классификационным признаком служит число измерений (наблюдений при измерении или просто наблюдения), выполняемых для получения результата. Здесь различают измерения с однократными наблюдениями (обыкновенные) и измерения с многократными наблюдениями (статистические).

Под наблюдением при измерении (или просто наблюдением) в данном случае в соответствии с действующим государственным стандартом понимают экспериментальную операцию, выполняемую в процессе измерения, в результате которой получают одно значение из группы значений величины, подлежащих совместной обработке для получения результатов измерения

По пятому признаку измерения подразделяют в зависимости от вида уравнения измерения, что и определяет способ получения ре­зультата. С давних пор в метрологии принято различать прямые косвенные и совокупные измерения. В настоящее время совокупные измерения разделяют на собственно совокупные и совместные.

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. В процессе прямого измерения объект измерения приводится во взаимодей­ствие со средством измерений и по показаниям последнего отсчи­тывают значение измеряемой величины или указанные показания умножаются на постоянный коэффициент для определения значе­ния измеряемой величины. Математически прямое измерение мож­но описать выражением (1.2). Примером прямых измерений могут служить: измерение длины линейкой, массы с помощью весов, тем­пературы стеклянным термометром и т. д. К прямым измерениям относят измерения подавляющего большинства параметров химико-технологических процессов.

Косвенными называют измерения, при которых искомое значе­ние величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях путем прямых измерений находят зна­чения величин-аргументов, а значение измеряемой величины Y определяют путем вычисления по формуле:

У=f(Х₁,Х₂,... ,Х_j,... ,X_m), (1.6)

где Х₁,Х₂, Х_j, .., Х_т – величины - аргументы.

Примером косвенных измерений могут служить измерения: плотности однородного тела по его массе и объему, электрическою сопротивления по падению напряжения и силе тока и т.д.

Измерения

Рис. 1.2. Классификация измерений.

Совокупными называют производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величины находят решением системы уравнении, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин или ряда других величин, функционально связанных с измеряемыми. Указанная система уравнений в общем случае имеет вид:

(1.7)

где k_i,j известные величины; У₁, У₂ ..., У_m – одноименные величины, значения которых являются искомыми; Х₁, Х₂ ..., Х_m - величины, значения которых определяются путем прямых измерений.

Для определения т искомых значений величин У₁, У₂ ..., У_m необходимо, чтобы число уравнений п было равным или больше числа неизвестных т. Решение системы (1.7) относительно каждой из искомых величин У₁, У₂ ..., У_m представляет собой функцию. Поэтому результат измерения каждой из величин можно рассмат­ривать как результат косвенного измерения.

Совместными называют проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения за­висимости между ними. В общем случае совместные измерения мо­гут быть описаны системой уравнений (1.7). В отличие от совокупных измерений при совместных измерениях величины У₁, У₂ ..., У_m являются неодноименными. Целью совместного измерения, как пра­вило, является определение функциональной зависимости между величинами.

Кроме приведенных на рис. 1.2 признаков классификации изме­рений для конкретных случаев при необходимости могут быть ис­пользованы и другие. Например, измерения можно подразделить в зависимости от места выполнения на лабораторные и промышлен­ные; в зависимости от процедуры выполнения во времени - на не­прерывные и периодические; в зависимости от формы представле­ния результатов - на абсолютные и относительные и т. д.