Учебное пособие: Вимірювальні сигнали

1.5. Різновиди вимірювань

Теперішнього часу в силу великої різноманітності вимірюваних фізичних величин і вимог до якості вимірювань для їх здійснення використовують різні методи. Правильне і глибоке розуміння суті методів вимірювань дозволяє організувати процес вимірювання так, щоб якнайкраще забезпечити виконання дуже суперечливих вимог щодо точності, часових і апаратурних витрат.

Незважаючи на чисельність методів вимірювань, можна виділити властиві їм спільні ознаки, за якими вимірювання розділяють на характерні різновиди. До найбільш поширених належать такі ознаки: фізична природа вимірюваних величин, функціональна залежність між шуканою і безпосередньо вимірюваною величинами, характер змінювання вимірюваної величини в часі, спосіб подання результату вимірювання, наявність попереднього (проміжного) вимірювального перетворення, кількість вимірювань у серії, характеристика точності, призначення вимірювань (рис. 1.4).

За фізичною природою вимірюваних величин вимірювання розподіляють на області і види. Під областю вимірювань фізичних величин розуміють фізичні величини, які властиві певній галузі науки та техніки й виділяються своєю специфікою. Вид вимірювань є частиною області вимірювань, що має свої особливості й відрізняється однорідністю вимірюваних величин. Поділ вимірювань на області та види не є постійним, він залежить від об’єктивних і суб’єктивних факторів. Наведемо один із варіантів такого поділу вимірювань, прийнятий Держстандартом України:

- вимірювання геометричних величин;

- вимірювання механічних величин;

- вимірювання параметрів потоку, витрат, рівня й об’єму речовин;

- вимірювання тиску, вакуумні вимірювання;

- вимірювання оптичних і оптико-фізичних величин;

- вимірювання теплофізичних величин і температури;

- вимірювання часу і частоти;

- вимірювання електричних і магнітних величин;

- вимірювання в радіоелектроніці;

- вимірювання акустичних величин;

- вимірювання фізико-хімічного складу і властивостей речовин;

- вимірювання характеристик іонізуючих випромінювань і ядерних констант.

Функціональна залежність між шуканою і безпосередньо вимірюваними величинами є однією з дуже важливих ознак, оскільки вид цієї залежності визначає вибір методу обробки результатів вимірювань при оцінці їхньої точності. За цією ознакою вимірювання розподіляють на прямі й непрямі.

Прямим називають вимірювання , при якому значення однієї фізичної величини знаходять безпосередньо з дослідних даних за показом вимірювального приладу без перетворення роду фізичної величини і обчислень поза приладом.Рівняння прямого вимірювання має вигляд

Y = X,

де - результат вимірювання (шукане значення фізичної величини);

- значення вимірюваної величини, одержане з дослідних даних.

Рис.1.4. Класифікація вимірювань

Прикладом прямих вимірювань є вимірювання довжини лінійкою, струму - амперметром, опору - омметром і т.д. До прямих належать вимірювання, при яких результат вимірювання одержують статистичною обробкою дослідних даних (багаторазових вимірювань одного і того самого розміру вимірюваної фізичної величини).

Непряме вимірювання - вимірювання, при якому значення однієї чи декількох вимірюваних фізичних величин знаходять за результатами прямих вимірювань інших фізичних величин, однорідних або неоднорідних, шляхом обчислень за відомими залежностями або після вимірювальних перетворень поза вимірювальними приладами. Результати прямих вимірювань, що є проміжними для отримання потрібних результатів вимірювань, називають аргументами .

Отже, загальною особливістю непрямих вимірювань є те, що вони виконуються за два етапи: на першому етапі визначаються аргументи, а на другому етапі, етапі обчислень, - значення однієї чи декількох вимірюваних (шуканих) величин за результатами вимірювань аргументів. Обчислення можуть виконуватися вручну або із застосуванням автономних обчислювальних засобів, що не входять до складу вимірювальних приладів.

За видом залежності між фізичними величинами - аргументами, що вимірюються попередньо, та шуканими фізичними величинами розрізняють опосередковані, сукупні й сумісні непрямі вимірювання.

Опосередковане вимірювання - непряме вимірювання однієї фізичної величини з перетворенням її роду або обчисленнями за результатами прямих вимірювань інших величин (аргументів), з якими вимірювана (шукана) фізична величина зв’язана явною функціональною залежністю.

У загальному випадку вона може бути записана так: