Виды и методы измерений

 

-Метод совпадений. При методе  совпадений разность между измеряемой  величиной и величиной, воспроизводимой  мерой, определяют, используя совпадения  отметок шкал или периодических  сигналов. Для оценки совпадения  можно использовать прибор сравнения, фиксируя появление определенного  физического эффекта (стробоскопический  эффект, совпадение резонансных  частот, плавление или застывание  вещества при достижении определенной  температуры и другие физические  эффекты).

В зависимости от одновременности или неодновременности воздействия на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, различают метод измерений замещением и метод противопоставления.

Метод измерений замещением – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Пример — взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Так же, методы измерения в зависимости от получения информации могут быть контактными и бесконтактными. Контактный метод – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Примеры: измерение диаметра вала индикаторной скобой, измерение температуры тела термометром.

Бесконтактный метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерения. Примерами могут быть измерение температуры в доменной печи пирометром и измерение расстояния до объекта радиолокатором.

 

Так же, существуют погрешности, которые возникают из-за взаимодействия прибора с объектом измерений. При механическом контакте необходимо учитывать взаимодействия объекта и средства измерений (деформации из-за их недостаточной жесткости, контактные деформации, колебание переходных сопротивлений и др.). При отсутствии механического контакта следует учитывать особенности "бесконтактного съема" измерительной информации –  оптические искажения в воздухе, ослабление сигнала на расстоянии и т.д. В зависимости от типа, применяемых измерительных средств, различают инструментальный, экспертный  и органолептический методы измерений.

Инструментальный метод основан на использовании специальных технических средств, в том числе автоматизированных и автоматических.

Экспертный метод оценки основан на использовании суждений группы специалистов.

Органолептические методы оценки основаны на использовании органов чувств человека. Оценка состояния объекта может проводиться поэлементными и комплексными измерениями. Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности. Например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала. Комплексный метод характеризуется измерением суммарного показателя качества, на который оказывают влияние отдельные его составляющие. Например, измерение радиального биения цилиндрической детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.; контроль положения профиля по предельным контурам и т. п. 

Для оценки метода измерений предлагается ответить на следующие вопросы:

- применяется ли мера  для воспроизведения физической  величины в явном виде?

- измеряются ли значения  отклонений физической величины  от известного значения меры?

Отрицательный ответ на первый вопрос означает, что мы имеем дело с методом непосредственной оценки. Положительный ответ на этот вопрос позволяет утверждать, что применяется метод сравнения с мерой. Если при этом значение разности измеряемой величины и меры доводится до нуля, реализуется нулевой метод измерений (иногда называемый методом полного уравновешивания), а если разность этих значений алгебраически суммируется со значением меры– дифференциальный метод.

Если в ходе измерения мера и измеряемый объект последовательно воздействуют на вход средства измерений (СИ), "замещая" друг друга, реализуется метод замещения. Например, измерительная головка на стойке настраивается по плоскопараллельной концевой мере длины, после чего мера убирается и замещается контролируемой деталью.

Некоторые приборы (весы, измерительные мосты и др.) обеспечивают возможность одновременного воздействия на них меры и измеряемой физической величины. С помощью таких приборов реализуется метод противопоставления.

Примеры кратких характеристик методик выполнения измерений:

- измерение диаметра цилиндрической  поверхности детали штангенциркулем  в одном сечении – прямое  абсолютное однократное (при повторении  многократное) статическое измерение, выполняемое методом непосредственной  оценки;

- нахождение значения  угла прямоугольного треугольника  по результатам измерений его  сторон – косвенное измерение  плоского угла, при котором осуществляются  прямые измерения длин. Методы  прямых измерений зависят от  конкретной выбранной реализации;

- определение плотности  материала по результатам измерений  размеров (длин) образца и его  массы – косвенное измерение  искомой величины, требующее совместных  измерений разноименных величин (длины и массы) и совокупных  измерений нескольких одноименных  физических величин (длин). Вычисляемый  объем в этом случае также  можно рассматривать как результат  косвенного измерения.

 

 

4. Погрешность

Производя измерения, невозможно обойтись без погрешности.

Погрешность результата измерения  – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Поскольку выяснить с абсолютной точностью истинное значение любой величины невозможно, то невозможно и указать величину отклонения измеренного значения от истинного.

Классификация погрешности:  

 

1. По форме представления

- Абсолютная погрешность  —  является оценкой абсолютной ошибки измерения. Величина этой погрешности зависит от способа её вычисления, который, в свою очередь, определяется распределением случайной величины x.

- Относительная погрешность  — погрешность измерения, выраженная  отношением абсолютной погрешности  измерения к действительному  или измеренному значению измеряемой  величины. Относительная погрешность  является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.-Приведённая  погрешность — погрешность, выраженная  отношением абсолютной погрешности  средства измерений к условно  принятому значению величины, постоянному  во всем диапазоне измерений  или в части диапазона.

 

 

2. по причине  возникновения

Инструментальные / приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.

Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.

Субъективные / операторные / личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

 

3. По характеру  появления

- Случайная погрешность  — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом  в серии повторных измерений  одной и той же величины, проведенных  в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей  не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных  измерениях одной и той же  величины в виде некоторого  разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют  в результате измерения, однако  их влияние как правило можно  устранить статистической обработкой. Описание случайных погрешностей  возможно только на основе  теории случайных процессов и  математической статистики.

- Систематическая погрешность  — погрешность, изменяющаяся во  времени по определённому закону (частным случаем является постоянная  погрешность, не изменяющаяся с  течением времени). Систематические  погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная шкала, калибровка и т. п.), неучтёнными экспериментатором.

-Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая  погрешность, медленно меняющаяся  во времени. Она представляет  собой нестационарный случайный  процесс.

рубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Заключение.

Исходя из приведенных данных, мы можем понять, насколько важна наука метрология. В настоящее время, при больших потребностях в вычислении всевозможной информации мы имеем широкие возможности для измерения. Мы можем достичь поставленной цели с помощью различных методов и видов измерения, которых на данный момент большое количество. При грамотном выборе того и другого, мы можем получить необходимый результат с приемлемой погрешностью. С развитием науки и технологии развивается и метрология. Растет точность вычислений, появляются новые способы обработки информации, новые приборы измерения. Очевидно, что без метрологии мы не могли бы делать все то, что мы считаем обыденным. Именно поэтому измерениям уделяется такое большое внимание, без них нельзя сделать ничего,  начиная от пошива брюк и заканчивая построением суперкомпьютеров. 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

6. Список литературы

1. http://metrob.ru/
2. http://ru.wikipedia.org/
3. http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook109/01/
4. http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/828-vidy-i-metody-                                         jelektricheskikh.html
5. http://www.sup port17.com/component/content/566.html?task=view
6. http://metrob.ru/HTML/pogreshnost/klassifikacia-pogreshnosti.html
7. http://www.xumuk.ru/ssm/86.html
8. http://rafsoft.narod.ru/exsperiment.html