Как делятся измерения по способу получения информации

Классификация видов измерений

Измерения различают по способу получения информации, по характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по количеству измерительной информации, по отношению к основным единицам.

По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета линейкой происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т. е. линейкой.

Косвенные измерения – отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех величин можно рассчитать мощность электрической цепи.

Совокупные измерения – сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.

Совместные измерения – это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.

По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают статистические, динамические и статические измерения.

Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т. д. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.

Динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. Статические и динамические измерения в идеальном виде на практике редки.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения – это одно измерение одной величины, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

По используемому методу измерения – совокупности приемов использования принципов и средств измерений различают:

• метод непосредственной оценки;
• метод сравнения с мерой;
• метод противопоставления;
• метод дифференциальный;
• метод нулевой;
• метод замещения;
• метод совпадений.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса: измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровнетехники; контрольно-поверочные измерения, погрешность которых не должна превышать некоторое заданное значение; технические (рабочие) измерения, в которых погрешность результата измерения определяется характеристиками средств измерений.

Источник

Классификация измерений. 1. По способу получения информации существует 4 вида — прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения

1. По способу получения информации существует 4 вида — прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения. Прямые — искомое значение определяется непосредственным сравнением с мерой (линейка, вольтметр). Косвенные — искомое значение определяется по результатам прямых измерений других величин, связанных с искомой известной зависимостью (мощность как результат измерения силы тока и напряжения). Совокупные — искомое значение определяется решением системы уравнений по результатам прямых (или косвенных) измерений нескольких однородных величин (взаимоиндуктивнoсть между двумя катушками со сложением и вычитанием магнитных полей). Совместные — нахождение зависимости между несколькими неоднородными физическими величинами (температурная зависимость сопротивления терморезистора с определением коэффициентов уравнения для различных температур).

2. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений существует 3 вида — статические, динамические и статистические.

3. По количеству измерительной информации — однократные и многократные.

4. По отношению к основным единицам — абсолютные (как правило, прямые измерения основных физических величин), относительные (отношения однородных величин).

5. По точности определения результата измерения — эталонные, рабочие.

Классификация средств измерений, реализующих по совокупности виды измерений, описанные выше.

1. Основным видом средств измерений является мера, предназначенная для воспроизведения физической величины заданного размера (гиря, лампа, генератор). Меры бывают однозначные, многозначные (линейка) и в виде набора (плоскопараллельных концевых мер длины). Особый класс мер — стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов, особенно величины для физико-химических измерений в металлургии, медицине, экологии, производстве продуктов и т. п.

2. Измерительные приборы, которые предназначены для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. По способу измерения информации приборы делятся на прямого действия (амперметр, термометр) и сравнения (весы, потенциометр), а по способу образования показаний — на показывающие и регистрирующие. Приборы существуют как в аналоговом, так и в цифровом исполнениях.

3. Измерительные преобразователи предназначены для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения. Как правило, эта информация не поддается непосредственному восприятию наблюдателем. преобразователь, стоящий первым в измерительной цепи, обычно называется первичным (термопара, сужающее устройство). Если первичный преобразователь имеет конструктивную самостоятельность и нормированную функцию преoбразования, то его называют датчиком. Как правило, датчики преобразуют неэлектрические величины в электрические. Существует огромный класс промежуточных (вторичных) преобразователей, которые, как правило, не меняют род физической величины. Широко известны аналоговые, аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи.

4. измерительные установки и системы — большой постоянно расширяющийся вид, представляет собой совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств (АИС — автоматизированная измерительная система, ИИС — информационно-измерительная система, ИВК — измерительно-вычислительный комплекс).

5. Вспомогательные устройства, служащие для обеспечения операций измерений, передачи и обработки информации и т. п. (источники питания, коммутаторы, усилители, термостаты и пр.), составляют вид измерительных принадлежностей.

В последнее время в законодательной метрологии под влиянием двух процессов — сертификации продукции, с одной стороны, и испытаний с целью утверждения типа, — с другой, возникают два новых наименования видов — «модуль» и «семейство». Считается, что «модуль» может быть прибором с самостоятельными характеристиками, и «семейство модулей» может составить новое средство измерений, структура которого легко модифицируется. Таким образом, несколько расширяется вид «установки и системы». Что касается «семейства», то этот вид имеет перспективу распространения на средства измерений одного типа, имеющие единую конструктивную основу, но различающуюся по диапазону измеряемой физической величины, и составляющие некоторую гамму средств измерений, перекрывающую какой-то диапазон значений.

3. Допуски, посадки, основные отклонения, квалитеты и их обозначения. Система вала и система отверстия.

4. Система единиц физических величин СИ.

Важное условие практического использования результата измерения, т. е. экспериментального определения какой-либо физической величины, — количественное представление этой физической величины в выбранной системе единиц. Долгое время в различных странах употреблялись различные системы единиц, спонтанно возникшие чаще всего из конкретных потребностей практики.

Особые единицы имели не только различные государства, часто и в пределах одной страны использовались разные единицы; так, например, во Франции каждый феодал имел право устанавливать свои меры. В справочнике инженера Н. И. Лепина, изданном для строителей и широко распространенном в дореволюционной России, можно обнаружить определения 100 различных футов, 46 различных миль, 120 различных фунтов и т.п.

Идею построения единой системы единиц на десятичной основе впервые высказал французский астроном Мутон, живший в XVII в. Немецкий математик Гаусс предложил систему единиц: миллиметр—миллиграмм—секунда. Система эта в свое время получила достаточно большое распространение и известна ныне как «абсолютная система единиц».

Потребности в унификации систем единиц привели к тому, что в 1954 г. Генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и свеча) практической системы единиц для международного обращения. В то же время на конференции была сформирована комиссия по разработке Международной системы единиц. Соответствующий проект был принят Международным комитетом по мерам и весам в том же году и в I960 г. утвержден XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Принятие Международной системы единиц, (СИ) явилось важным этапом развития мировой метрологической науки. В 1961 г. Государственный комитет стандартов, мер и измерительных приборов Совета Министров СССР утвердил ГОСТ 9867—01, названный «Международная система единиц».

Международная система единиц позволила согласовать коэффициенты пропорциональности в уравнениях, выражающих основные законы физики. Были унифицированы основные и производные единицы для всех областей пауки и техники, к которым данное конкретное исследование (теоретическое или экспериментальное) относится. Вообще она очень удобна для всех видов человеческой деятельности.

Международная система единиц (СИ) построена на шести основных единицах и двух дополнительных. Три первые основные единицы (метр, килограмм, секунда) позволяют образовать производные единицы для всех величин, имеющих чисто механическую природу, а три остальные основные единицы (ампер, градус Кельвина, свеча) дают возможность образовать производные единицы для величин, не сводимых к механическим явлениям: ампер — для электрических и магнитных величин, градус Кельвина — для тепловых величин, свеча — для величин в области фотометрии.

Угловые единицы (радиан и стерадиан) не могут быть введены в число основные, так как это вызвало бы затруднения в трактовке размерностей величин, связанных с вращением (дуги окружности, площади круга, работы пары сил и т.д.). По существу эти единицы являются производными, хотя и с той особенностью, что имеют одинаковый размер в различных системах единиц.

В табл. 2 и 3 даны перечни основных, дополнительных и производных единиц.

Определения основных и дополнительных единиц.

Метр—длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р₁₀ и 5d₅ атома криптона 86.

В 1791 г., при установлении метрической системы мер, метр был определен как одна десятимиллионная часть четверти парижского меридиана. Такое определение метра было продиктовано стремлением обеспечить неизменность и воспроизводимость единицы длины. По данным измерений части меридиана был изготовлен эталон метра в виде платиновой концевой меры, получившей в дальнейшем название «метр Архива». Однако в 1872 г. комиссия по прототипам метрической системы приняла рекомендацию определить метр длиной этого эталона, т. е. заменить «естественный» эталон метра искусственным, условным, из-за возможных расхождений при повторных измерениях части меридиана вследствие неизбежных погрешностей и отсутствия точных данных о фигуре Земли. Позднее были изготовлены платино-иридисвые штриховые эталоны метра для раздачи странам, подписавшим метрическую конвенцию, и один из них, а именно метр № 6, длина которого оказалась равной длине метра Архива, был утвержден в качестве международного прототипа метра.

Однако ширина штрихов, устанавливающих длину метра, составляла около 10 мкм, поэтому с помощью прототипа нельзя было определить метр с погрешностью, меньшей 0,1 мкм.

5. Классификация измерений. Понятие о точности измерений.

Источник

Классификация измерений

Все измерения классифицируют (рис. 8.2):

• по способу получения информации;

• по характеру изменения получаемой информации в процессе измерения;

• по количеству измерительной информации;

• по отношению к основным единицам.

Рис. 8.2 Классификация измерений

По способу получения информации измерения разделя­ютсяна следующие виды:

1. Прямые измерения, при которых искомое значение измеряемой величины получают непосредственно (пу­тем сравнения величины с ее единицей). При прямых измерениях объект исследования приводят во взаимо­действие со средством измерений и по его показаниям отсчитывают значение измеряемой величины.

К прямым измерениям относятся измерение массы при помощи весов и гирь, силы тока — амперметром, температуры — термометром, измерение длины — ли­нейкой.

2. Косвенные измерения, при которых искомое значение величины определяют на основании прямых измере­ний других величин, функционально связанных извест­ной зависимостью с искомой величиной. Например, плотность тела можно определить по результатам измерений массы т и объема V:

ρ (8.1)

а скорость при равномерном движении — по результатам измерений пройденного пути S и времени τ:

(8.2)

3. Совокупные измерения, при которых одновремен­но проводятся измерения нескольких одноименных величин и искомое значение величины, определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях, при этом число уравнений должно быть не меньше числа величин. Например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

4. Совместные измерения, при которых одновременно проводятся измерения двух или нескольких не од­ноименных величин для определения зависимости между ними, например, зависимость длины объекта от температуры.

По характеру изменения получаемой информациив про­цессе измерений измерения подразделяются на статичес­кие и динамические.

Статические измерения — это такие измерения, ког­да измеряемая величина принимается за неизменную на протяжении времени измерения, например, измерение размеров земельного участка.

Динамическое измерение — это измерение, в процессе которого измеряемая величина изменяется.

Развитие средств измерений и повышение их чувс­твительности позволяет сегодня обнаружить изменение величин, ранее считавшихся постоянными, поэтому раз­деление измерений на динамические и статические можно считать условным.

По количеству измерительной информацииизмерения делятся на однократные и многократные.

Однократные измерения выполняются один раз, а мно­гократные позволяют получить результат из нескольких следующих друг за другом измерений одного и того же объекта. При однократных измерениях показания средств измерений являются результатом измерений, погрешность используемого средства измерений определяет погреш­ность результата измерения. Применение многократных измерений позволяет повысить точность измерения до определенного предела.

По отношению к основным единицамизмерения делятся на абсолютные и относительные.

Абсолютные измерения основаны на прямых изме­рениях одной или нескольких основных величин или использовании значений физических констант. Например, определение массы в килограммах, количества вещест­ва—в молях, частоты — в герцах.

Относительные измерения — это измерения отноше­ния величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отно­шению к одноименной величине, принимаемой за исход­ную. Например, относительная влажность определяется как отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщенного пара при той же температуре, и выражается в процентах.

Источник