Материал: Метрология и стандартизация в СПЦС. Поздышева О.В., Остапенко А.Г

существует множество видов измерений, н число их может увеличиваться [11].

Рис. 1.6. Классификация видов измерений

Наибольшее распространение получила классификация по общим приемам получения результатов измерений.

Согласно этому признаку, измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Прямым называется измерение, когда искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных. Следует отметить, что часто под прямыми понимаются такие измерения, при которых не производится промежуточных преобразований. Это, например, измерение напряжения и силы тока известными электроизмерительными приборами — вольтметрами и амперметрами. Математически прямые измерения можно охарактеризовать элементарной формулой:

А = х,

21

где х — значение величины, найденное путем ее измерения и называемоерезультатам измерения.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Косвенные измерения можно охарактеризовать следующей формулой:

где х1, х2, хm — результаты прямых измерений величин, связанных функциональной зависимостью f с искомым значением измеряемой величины А.

Косвенные измерения характерны для практики радиоизмерений, например, измерение мощности методом амперметра-вольтметра, определение резонансной частоты колебательного контура по результатам прямых измерений емкости и индуктивности контура и т. д.

К косвенным относятся те измерения, при которых расчет осуществляют вручную или автоматически, но после получения результатов прямых измерений. При этом может быть учтена отдельно погрешность расчета значений.

По виду функциональной зависимости косвенные измерения делят на линейные и нелинейные. Для линейных косвенных измерений математический аппарат статистической обработки полученных результатов разработан детально.

Нелинейные косвенные измерения отличаются тем, что результаты измерений аргументов подвергаются функциональным преобразованиям.

Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых их значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых или косвенных измерениях различных сочетаний этих величин.

22

Значение физической величины может быть найдено посредством однократного её измерения, или путём нескольких, следующих друг за другом измерений с последующей статистической обработкой их результатов. В первом случае измерения называют однократными или простыми, во втором – измерениями с многократными наблюдениями или статистическими;

Совместными называют проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для установления зависимости между ними. Заметим, что совокупные и совместные измерения весьма близки друг к другу.

Наиболее известный пример совместных измерений — определение зависимости сопротивления резистора от температуры:

где R20— сопротивление резистора при t = 20°С; α, β — температурные коэффициенты.

Косвенные, совместные и совокупные измерения объединены общим свойством: их результаты рассчитывают по известным функциональным зависимостям между измеряемыми величинами и величинами, определяемыми прямыми измерениями. Различие между этими измерениями заключается лишь в виде функциональной зависимости, используемой при расчетах. При косвенных измерениях эта зависимость выражается одним уравнением в явном виде (1.3), при совместных и совокупных — системой неявных уравнений типа (1.4).

Вместе с тем, как следует из приведенных определений,

совместные измерения основываются на известных уравнениях, отражающих существующие связи между измеряемыми величинами, а совокупные — на уравнениях, отражающих произвольное комбинирование величин.

23

Следовательно, совместные измерения можно интерпретировать как обобщение косвенных, а совокупные — как обобщение прямых измерений. Поэтому далее отражены

динамический режимы измерений.

Статический режим измерений — это режим измерений, при котором средство измерений работает в статическом режиме, т. е. когда выходной сигнал остается неизменным в течение времени его использования (или меняется так медленно, что каждый результат измерения может быть выражен только одним числом).

Динамический режим измерений — это режим измерений, результатом которого является функциональная зависимость измеряемой величины от времени, т. е. когда выходной сигнал средства изменяется во времени, в соответствии с изменением по времени измеряемой величины. Таким образом, динамические измерения применяют для измерения параметров величин, имеющих зависимость от времени. Пример динамического измерения — определение мгновенных значений радиотехнических сигналов в течение какого-либо интервала времени. Динамические измерения могут быть непрерывными (применяемые технические средства позволяют, непрерывно следить за значениями измеряемой величины) и дискретными (значения измеряемой величины фиксируется только в отдельные моменты времени). Для оценки точности результатов динамических измерений необходимо знание динамических свойств средств измерений.

Необходимо также различать измерения параметров

детерминированных величин (сигналов) и характеристик случайных величин (сигналов, процессов). В первом случае измеряются заведомо постоянные, либо меняющиеся по известному закону величины. Во втором — в результате некоторого числа опытов определяются характеристики

24

законов распределения измеряемых случайных величин (амплитуды, длительности импульсов и т. д.).

В зависимости от метода измерения и свойств применяемых средств измерений, все рассмотренные выше виды измерений могут выполняться либо с однократными, либо с многократными наблюдениями.

Наблюдением при измерении (измерительным наблюдением) называется единичная экспериментальная операция, итог которой — результат наблюдения — всегда имеет случайный характер и представляет собой одно из значений измеряемой величины, подлежащей совместной обработке для получения результата измерения. От числа наблюдений измеряемой величины зависит способ обработки экспериментальных данных и оценки погрешностей измерений.

На практике многократные наблюдения при прямых измерениях какой-то физической величины осуществляются одним экспериментатором, в одинаковых условиях и с помощью одного и того же средства измерения. Такие измерения принято называть равноточными. При равноточных измерениях средние квадратические отклонения (СКО) результатов всего ряда измерений могут быть близки и даже равны между собой.

Однако часто необходимо определить наиболее точную оценку измеряемой величины на основании результатов наблюдений, полученных разными экспериментаторами, в разных условиях, с применением разных методов и средств измерения. Результаты таких наблюдений будут иметь различную точность, и поэтому такие измерения называют

неравноточными.

По необходимой точности оценки погрешности измерения делятся на следующие виды: высшей точности (прецизионные), связанные с созданием эталонов и измерением фундаментальных физических констант; технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений, регламентированными

25