Вимірювальні сигнали (стр. 5 из 7)
Чи можна вважати подібні вимірювання непрямими? Формально, за визначенням, ніби то й можна. До того ж у літературі інколи подібні вимірювання відносять до непрямих, але однозначності тут немає.
Автор дотримується традиційного підходу, що нема потреби з метрологічних позицій ускладнювати поняття "непрямі вимірювання" і зводити в нього два підвиди: непрямі вимірювання, при яких вимірювана величина визначається обчисленнями за результатами прямих вимірювань аргументів, і непрямі вимірювання, при яких вимірювана величина визначається без обчислень, а безпосередньо зі шкали засобу вимірювання, як у прикладі з висотоміром. Оскільки у другому випадку результати вимірювань визначаються безпосередньо за показами вимірювальних приладів, їх треба віднести до прямих вимірювань. У цьому не просто термінологічна формальність, а досить принциповий момент з точки зору похибок. У першому випадку, при визначенні результату вимірювання шляхом обчислень за відомими функціональними залежностями, аргументами яких є результати прямих вимірювань, необхідно врахувати похибки розрахунків. У другому випадку, коли функціональна залежність між вимірюваними величинами і аргументами закладена "всередину" приладу, нема потреби (і можливості) окремо визначати похибку розрахунків: вона входить у похибку вимірювального приладу.
За характером зміни вимірюваної величини (або залежності вимірюваної величини) в часі розрізняють статичні і динамічні вимірювання.
До статичноговимірювання належить вимірювання, при якому засіб вимірювальної техніки працює в статичному режимі, тобто коли вимірювана величина і відповідний їй сигнал вимірювальної інформації засобу вимірювальної техніки залишаються практично постійними протягом часу вимірювання або часу використання сигналу.
До динамічноговимірювання належить вимірювання, яке виконується засобом вимірювальної техніки в динамічному режимі, тобто коли вимірювана величина і відповідний їй сигнал вимірювальної інформації засобу вимірювальної техніки змінюються в часі так, що для одержання результату вимірювання необхідно враховувати ці зміни.
За способом (формою) подання результату вимірювання розділяють на абсолютні та відносні.
Абсолютне вимірювання- це вимірювання, яке приводить до значення (значень) вимірюваної величини (вимірюваних величин), вираженої (виражених) в одиницях цієї величини.
Наприклад, вимірювання сили тяжіння F ґрунтується на вимірюванні основної величини - маси m і використанні фізичної константи - прискорення вільного падіння g:
.Відносне вимірювання- це вимірювання відношення однієї фізичної величини до однорідної фізичної величини, взятої за одиницю, або змінювання величини відносно однорідної величини, взятої за вихідну. Наприклад, вимірювання відносної вологості повітря, яку визначають як відношення водяних парів в 1 м3 повітря до кількості водяних парів, що насичують 1 м3 повітря при заданій температурі.
За наявністю попереднього вимірювального перетворення вимірювання розділяють на безпосередні і з попереднім перетворенням. При безпосередніх вимірюваннях фізична величина вимірюється без будь-яких попередніх перетворень шляхом її порівняння з заданою фізичною величиною - мірою, однорідною з вимірюваною. Вимірювання з попереднім перетворенням- це вимірювання, при яких вимірювана величина перетворюється в проміжну величину, що може бути відображена заданим розміром і піддається порівнянню.
Залежно від об’єкта вимірювання, його фізичної моделі, властивостей та інших складових процесу вимірювання виконують одноразові (звичайні) або багаторазові (статистичні) вимірювання.
Найбільш розповсюдженими є одноразові вимірювання, тобто вимірювання фізичної величини виконані один раз. Проте в цілому ряді практичних випадків, зокрема при використанні результатів вимірювань для прийняття рішень про стан якогось об’єкта або при виконанні вимірювань з підвищеною точністю, вимірювання одного і того самого розміру фізичної величини здійснюються декілька разів, тобто багаторазово (див. підп. 4.1.2.). Отже, до багаторазовихвимірювань слід віднести ті вимірювання, результат яких отримують шляхом обробки результатів повторних вимірювань фізичної величини одного і того самого розміру, виконаних більше трьох разів. Це пояснюється тим, що саме за таких умов для обробки результатів вимірювань можуть бути використані методи математичної статистики. Вимірювання одного і того самого розміру фізичної величини, які повторюються два або три рази, допускається називати дво- або триразовими.
Звернемо увагу на те, що багаторазові вимірювання формально схожі на опосередковані. Проте відносити їх до опосередкованих недоцільно, оскільки результат багаторазових вимірювань одержують шляхом обробки групи (серії) результатів вимірювань однорідної фізичної величини одного і того самого розміру, що не є адекватним визначенню опосередкованих вимірювань.
За характеристикою точності розрізняють рівноточні та нерівноточні багаторазові вимірювання. В першому випадку всі вимірювання в серії (або всі серії вимірювань), які використовуються для визначення результату багаторазових вимірювань, виконуються з однаковою точністю (похибкою), а в другому випадку окремі вимірювання в серії (або окремі серії вимірювань) -з різною точністю (похибками).
Під серією слід розуміти декілька (більше трьох) послідовно виконаних вимірювань фізичної величини незмінного розміру одними і тими самими методами та ЗВТ, в однакових умовах, одним оператором.
Для визначення рівноточності (або нерівноточності) серії вимірювань використовуються відповідні критерії (див. підп. 4.2.3).
Залежно від призначення вимірювань або від вимог, які ставляться до точності (похибки) вимірювань, останні розділяють на метрологічні (підвищеної точності, прецизійні) і технічні.
Метрологічне вимірювання- це вимірювання, яке виконують за участю еталонів або зразкових ЗВТ з метою відтворення одиниць вимірювань або передавання їх розмірів робочим ЗВТ.
У свою чергу, метрологічні вимірювання поділяють на еталонні та контрольно-перевірні. Еталонні вимірювання здійснюються з найбільшою точністю (або найменшою похибкою), яку досягають при існуючому рівні метрології і вимірювальної техніки. До них, наприклад, можуть належати вимірювання фізичних констант та вимірювання при відтворенні основних одиниць вимірювань. При контрольно-перевірних вимірюваннях точність (або похибка) обмежується деяким заданим значенням, яке встановлюється нормативно-технічними документами або вибирається, зважаючи на практичну доцільність.
Технічне вимірювання- це вимірювання, яке виконують за участю робочих ЗВТ і не зв’язане з передаванням розмірів одиниць вимірювань. Технічні вимірювання поділяють на лабораторні, що виконуються при різних дослідженнях, і експлуатаційні вимірювання, метою яких є контроль параметрів об’єктів і технологічних процесів, керування рухом літальних апаратів і транспортних засобів, діагностика захворювань (медичні вимірювання), контроль якості продукції, параметрів середовища проживання (екологічні вимірювання), витрати матеріалів і т.д.
1.6. Різновиди методів прямих вимірювань
Методи прямих вимірювань за участю (із застосуванням) в них міри поділяють на дві групи: методи безпосередньої оцінки і методи, які ґрунтуються на порівнянні вимірюваної фізичної величини з мірою (або просто - методи порівняння) (рис. 1.6).
Рис.1.6. Різновиди методів прямих вимірювань
Методом безпосередньої оцінки називають метод, в якому значення вимірюваної величини визначається безпосередньо за показувальним пристроєм вимірювального приладу прямої дії. Наприклад, вимірювання напруги вольтметром, частоти - частотоміром.
З визначення виходить, що міра безпосередньої участі в процесі вимірювання не бере. Але слід пам’ятати, що вимірювальний прилад прямої дії зберігає одиницю вимірюваної величини, розмір якої був переданий приладу в процесі градуювання його шкали. Перевагою методу безпосередньої оцінки є малий час, необхідний для виконання вимірювань, і низькі апаратурні витрати, оскільки для вимірювань операторові досить мати в розпорядженні тільки вимірювальні прилади. Точність вимірювань даним методом визначається в основному метрологічними характеристиками використаних приладів.
Методи порівняння ґрунтуються на порівнянні вимірюваної величини X з однорідною величиною X0, відтворюваною мірою. За способом виконання операції порівняння з мірою розрізняють такі різновиди методів прямих вимірювань: метод зіставлення, метод одного збігу (метод ноніуса), метод подвійного збігу (метод коінциденції), метод зрівноважування з регульованою мірою (нульовий метод), диференціальний (різницевий) метод і метод заміщення.
Метод зіставлення полягає в тому, що вимірювана величина одночасно (паралельно) зіставляється (шляхом порівняння) з рівномірною шкалою (сіткою) значень (рівнів) однорідної зразкової фізичної величини X0, які задаються багатозначною нерегульованою мірою (рис. 1.7). Прикладом методу є вимірювання довжини лінійкою.
| У деяких цифрових вимірювальних приладах або АЦП паралельної дії зіставлення (або порівняння) виконується автоматично за допомогою компараторів, кількість яких дорівнює кількості рівнів зразкової фізичної величини X0. На одні входи компараторів, що об’єднані між собою, подається вимірювана величина X, а на інші входи компараторів подаються відповідні рівні зразкової величини X0 з багатозначної міри. Залежно |  Рис.1.7. До пояснення методузіставлення |
від розміру вимірюваної величини X спрацьовує один з компараторів, наприклад, за номером N.