Значение величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения
Q=X[Q], (2)
где [Q] — значение величины; X — числовое значение измеряемой величины в принятой единице; Q — выбранная для измерения единица.
Допустим, измеряется длина отрезка прямой в 10 см [С помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и миллиметрах. Для данного случая Q1=10 см при X1 = 10 и Q1= 1 см; Q2=100 мм при X, - 100 и Q2= Q1 так как 10 см = 100 мм. Применение различных единиц (1 см и 1 мм) не привело к изменению числового значения результата измерений.
2. ПОНЯТИЕ ВИДОВ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Цель измерения — получение значения этой величины вформе, наиболее удобной для пользования. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, информация о котором преобразуется в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора.
Измерения могут быть классифицированы :
1) по числу измерений в ряду измерений — однократные, многократные (при четырех измерениях и более) ;
2) характеру изменения получаемой информации — статические (измерение неизменной во времени физической величины, например измерение длины детали при нормальной температуре или измерение размеров земельного участка), динамические (измерение изменяющейся по размеру физической величины, например измерение переменного напряжения электрического тока, измерение расстояния до уровня земли со снижающегося самолета), статистические (измерения величины, значение которой может рассматриваться непостоянным в течение времени ] измерения, например шумовые сигналы);
3) способу получения результатов измерений — абсолютные (измерение, основанное на прямых измерениях величин и (или) использовании значений физических констант, например измерение силы F основано на измерении основной величины массы m и использовании физическом постоянной — ускорения свободного падения g и относительные (измерение отношения величины к одноименной величине, выполняющей роль единицы);
4) способу получения информации (по виду) — прямые (измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно от СИ, например измерение массы на весах, длины детали микрометром), косвенные ( измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, например определение твердости (НВ) металлов путем вдавливания стального шарика определенного диаметра (D) с определенной нагрузкой (Р) и получения при этом определенной глубины отпечатка (h : НВ = P/(πD х h));
5) способу комбинирования измеряемых величин — совокупные (искомое значение определяют решением системы уравнений по результатам измерений нескольких однородных величин (например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и результатам измерений массы различных сочетаний гирь)), совместные (проводимые одновременно измерения двух или нескольких неоднородных величин для определения зависимости между ними (например, коэффициент загрузки склада определяется путем измерения массы товаров и занимаемой ими полезной складской площади));
5) по характеристике точности — равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях), неравноточные (ряд измерений, выполненных несколько различными по Точности СИ и (или) в несколько разных условиях).
Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Методы измерений классифицируют по нескольким признакам:
По общим приемам получения результатов измерений различают:
1) прямой метод измерений;
2) косвенный метод измерений.
Первый реализуется при прямом измерении, второй — при косвенном измерении (такие измерения описанывыше) [1, c. 164-165].
По условиям измерения различают контактный и бесконтактный методы измерений.
Контактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром). Бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором, измерение температуры в доменной печи пирометром).
Исходя из способа сравнения измеряемой величины с ее единицей различают методы непосредственной оценки и сравнения с мерой (таблица 1)
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
| Метод | Сущность | Примеры применения |
| 1.Непосрдственной оценки | Значение величины определяется по отсчетному устройству | Измерение давления пружинным манометром, массы-на весах, силы электрического тока-амперметром |
| 2.Сравнение с мерой | Сравнение измеряемой величины с воспроизводимой мерой | Измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей |
| 2.1.Нулевой | Результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля | Измерение электрического сопротивления электрическим мостом |
| 2.2.Дифференциальный | Измерение разницы измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой | Измерения, выполняемые при проверке мер длины сравнением с образцовой мерой на компараторе.(компаратор-средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин) |
| 2.3.Замещения | Действие измеряемой величины замещается образцовой | Взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашу весов (метод Борда) |
| 2.4.Совпадений | При измерении разности сравниваемых величин используется совпадение отметок шкал или периодических сигналов | Измерение длины-штангенциркулем, частоты вращения-стробоскопом |
| 2.5.Противопоставления | Измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения | Измерение массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уровновешиванием ее гирь на двух чашках весов |
3. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Средством измерений (СИ) называют техническое средство (или их комплекс), используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики . В отличие от таких технических средств, как индикаторы, предназначенных для обнаружения физических свойств (компас, лакмусовая бумага, осветительная электрическая лампочка), СИ позволяют не только обнаружить физическую величину, но и измерить ее, т.е. сопоставить неизвестный размер с известным. Если физическая величина известного размера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения (измерение плоского угла транспортиром, массы — с помощью весов с гирями). Если же физической величины известного размера в наличии нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с проявившейся ранее реакцией на воздействие той же величины, но известного размера (измерение силы тока амперметром). Для облегчения сравнения еще на стадии изготовления прибора отклик на известное воздействие фиксируют на кале отсчетного устройства, после чего наносят на шкалу деления в кратном и дольном отношении. Описанная процедура называется градуировкой шкалы. При измерении она позволяет по положению указателя получать результат сравнением непосредственно по шкале отношений. Итак, СИ (за исключением некоторых мер — гирь, линеек) в простейшем случае производят две операции: обнаружение физической величины; сравнение неизвестного размера с известным или сравнение откликов на воздействие известного и неизвестного размеров.
Другими отличительными признаками СИ являются, во-первых, «умение» хранить (или воспроизводить) единицу физической величины; во-вторых, неизменность размера хранимой единицы. Если же размер единицы в процессе измерений изменяется более, чем установлено нормами, то с Помощью такого средства невозможно получить результат с требуемой точностью. Отсюда следует, что измерять можно только тогда, когда техническое средство, предназначенное для этой цели, может хранить единицу, достаточно неизменную по размеру (во времени).
СИ можно классифицировать по двум признакам:
· конструктивное исполнение;
· метрологическое назначение.
По конструктивному исполнению СИ подразделяют:
1. на меры,
2. измерительные преобразователи;
3. измерительные приборы,
4. измерительные установки,
5. измерительные системы,
6. технические системы и устройства с измерительными функциями.
Меры величины — СИ, предназначенные для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Различают меры: однозначные (гиря 1 кг, калибр, конденсатор постоянной емкости); многозначные (масштабная линейка, конденсатор переменной емкости); наборы мер (набор гирь, набор калибров). Набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях, называется магазином мер. Примером такого набора может быть магазин электрических сопротивлений, магазин индуктивностей. Сравнение с мерой выполняют с помощью специальных технических средств — компараторов (рычажные весы, измерительный мост и т.д.).
К однозначным мерам можно отнести стандартные образцы (СО). Существуют стандартные образцы состава и стандартные образцы свойств.
СО состава вещества (материала) — стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих содержание определенных компонентов в веществе (материале).
СО свойств веществ (материалов) — стандартный обраец с установленными значениями величин, характеризующих физические, химические, биологические и другие свойства.