Целесообразность классификации измерений обусловлена удобством при разработке методик выполнения измерений и обработки результатов. Измерения могут быть классифицированы по ряду признаков (рис. 5)
Наибольшее распространение получила классификация по общим приемам получения результатов измерений. Согласно данному критерию, измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные. Подобное деление является удобным для выделения методических погрешностей измерений, возникающих при определении результатов измерений.
1. При прямом измерении искомую величину Y находят непосредственно по показаниям СИ: Y = x. (x – выходная величина СИ). Примерами прямого измерения являются: приборы стрелочного типа, весы с набором гирь, линейка и др.
2. При косвенном измерении искомую величину находят на основе прямого измерения ряда параметров при известной функциональной связи между ними. Уравнение косвенного измерения имеет вид:
Y=F 1 (x 1, x 2, …, x n ).
Примерами косвенного измерения являются: измерение сопротивления с помощью амперметра и вольтметра; измерение массы жидкости в большой емкости (путем измерения уровня и плотности, а также геометрических размеров емкости); измерение плотности по массе и размеру.
Косвенное измерение применяют, когда нет возможности применить прямой метод или для получения большей точности.
К косвенному измерению относится абсолютное, для которого используется прямое измерение массы, длины и времени.
3. При совокупном измерении происходит одновременное измерение одноименных величин. В этом случае искомые величины определяются на основе решения системы уравнения, число которых должно быть равно или больше неизвестных величин. Пример совокупного измерения: измерение сопротивления элементов электрической цепи через какую-либо систему уравнений.
Рис. 5. Классификация видов измерений
4. При совместном измерении происходит одновременное измерение неоднородных величин. Основные уравнения при совместном измерении имеют вид:
F 1 (y 1, …, yn, x 1(1), …, xn (1), …, xm (1)) = 0,
F 2 (y 1, …, yn, x 1(2), …, xn (2), …, xm (2)) = 0,
…………………………………………
Fn (y 1, …, yn, x 1( n ), …, xn ( n ), …, xm ( n )) = 0,
где y 1, …, yn – искомые величины,
x 1, …, xm – параметры или величины, установленные на основе прямых или косвенных величин, F 1, …, Fn – известные функции связи.
Например: пусть известна функциональная связь температуры и сопротивления: Rt=R 0·(1 +α t + β T 2), при R 0 =R· (t= 0), [ t ] =ºC, [ T ] =K.
Дано: t 1, t 2, t 3 ≡ x 1, x 2, x 3.
Найти: Rt 1, Rt 2, Rt 3 ≡ y 1, y 2, y 3.
Решение можно легко найти, решив систему уравнений:
R 0·(1 +αt 1 + β t 12) - Rt 1 = 0,
R 0·(1 +αt 2 + β t 22) - Rt 2 = 0,
R 0·(1 +αt 3 + β t 32) - Rt 3 = 0.
По отношению к изменению измеряемой величины измерения делятся на статические и динамические. Целью данной классификации является возможность принятия решения о том, нужно ли при конкретных измерениях учитывать скорость изменения измеряемой величины или нет. К статическим относятся измерения ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за постоянную в течение всего времени измерения. Динамические измерения – это измерения изменяющейся по размеру ФВ. Признаком, по которому измерение относят к статическому или динамическому, является динамическая погрешность при данной скорости или частоте изменения измеряемой величины и заданных динамических свойствах СИ. Если она пренебрежимо мала, то измерение можно считать статическим. При невозможности пренебречь ею измерение является динамическим.
В зависимости от метрологического назначения измерения делят на технические и метрологические. Технические измерения проводятся рабочими СИ. Метрологические измерения выполняются при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц ФВ для передачи их размера рабочим СИ.
В зависимости от выражения результатов измерений последние подразделяют на абсолютные и относительные. Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Относительное измерение – это измерение отношения определяемой величины к одноименной. Например, измерение активности радионуклида в источнике по отношению к активности радионуклида в однотипном источнике, аттестованном в качестве образцовой меры активности. Относительные измерения могут быть выполнены более точно, чем абсолютные, поскольку в суммарную погрешность не входит погрешность меры величины.
По характеристике точности измерения делятся на равноточные и неравноточные.
Равноточными называются измерения какой-либо ФВ, выполненные одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях. Соответственно, неравноточными называются измерения ФВ, выполненные различными по точности СИ и (или) в разных условиях. Методика равноточных и неравноточных измерений различна.
В зависимостиот числа измерений различают одно- и многократные измерения. Однократными называются измерения, выполненные один раз.
К многократным относятся измерения одного и того же размера ФВ, следующие друг за другом. Известно, что если число отдельных измерений достигает четырех и более, то их результаты могут быть обработаны в соответствии с требованиями математической статистики, то есть данные измерения можно считать многократными.
Примечание: измерения могут быть избыточными (когда число неизвестных параметров уравнения m меньше числа уравнений n)и неизбыточными, когда m = n (относится к совокупным или совместным измерениям).
