Дифференциальный или разностный метод – основан на измерении разности между измеряемой величиной и мерой.
Результаты точные даже с грубыми приборами для измерения разности.
Применяют, когда есть точная мера. Значение ее размера близко к значению измеряемой величины. Изготовить ее легче, чем точный прибор.
Пример. x -измеряемая длина тела,
l - размер точной меры длины.
Но измеряется небольшая разность a с погрешностью
не больше a.
Тогда x = l+a, результат измерения a ±a или a (1±(a/ a)).
a/ a – относительная погрешность измерения a.
Измеряемая длина x = l+a ±a=(l+a)×(1±a/(l+a)).
a/(l+a) – относительная погрешность измерения x
l >> a, поэтому a/(l+a)<< a/ a – относительная погрешность измерения x значительно меньше относительной погрешности измерения a.
Если l = 500 мм, a =5 мм, a/ a =0,01 (1% – относительная погрешность измерения разности a сравнительно грубым прибором), a/(l+a)» a/ l = 0,0001 (0,01%).
Высокая точность измерения x грубым прибором. Но нужна точная мера, значение размера l ее должно быть определено с еще меньшей, чем 0,01% точностью.
Нулевой метод –0 разность между измеряемой и известной величинами доводят до нуля (как при взвешивании грузов на рычажных весах). Надо иметь набор гирь, зато не нужна гиря – мера, близкая по массе к взвешиваемому грузу.
Достаточно использовать неравноплечие рычаги (гиря в 1 кг может уравновесить груз 100кг)
Можно перемещать гирю с постоянной массой и фиксировать положение, когда груз уравновешивается.
В оптотехнике световые характеристики источника света определяют сравнением с образцовым. Нулевой указатель – глаз человека. Он же используется в оптической пирометрии – измерении высоких температур расплавленных металлов и пламени.
Дифференциальный и нулевой методы используют меры (гири, магазины сопротивлений и др.) точнее, чем такие же по стоимости приборы.
Метод совпадения – разность измеряют, используя совпадение отметок шкал (штангенциркуля и нониуса), периодических сигналов, как в импульсных лазерных дальномерах, или при интерференционных измерениях (называют ”нониусным”). Увеличивает точность сравнения с мерой.
Метод замещения – когда неизвестная величина замещается известной, воспроизводимой мерой.
Пример: взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы груза и гирь на одну чашку весов. Устраняется погрешность измерения из-за неравенства плеч весов
(l1 ¹ l2).
При равновесии x × l1 = M × l2 (x – измеряемая масса,
M – масса уравновешивающих ее гирь) равенство x = M не соблюдается, т.к. x = (l2 / l1)× M, а l1 ¹ l2.
Появляется систематическая погрешность. Ее устраняют тарой (T). Измеряемую массу x уравновешивают массой тары и получают x =(l2 / l1) × T. Измеряемую массу x снимают и ставят вместо нее гири массой M, пока снова не получают равновесие М = (l2 / l) × T. Отсюда x = M (этот результат свободен от систематической погрешности).
Погрешность измерения определяется погрешностью меры (гирь, и зоной нечувствительности нуль-индикатора. Очень мала. Но надо иметь многозначную меру (набор гирь).
Метод замещения используется для измерения сопротивления резисторов и др.
Метод противопоставления – измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения. С его помощью устанавливают соотношение между этими величинами.
Пример: взвешивание груза на равноплечих весах, когда измеряемая масса определяется как сумма масс гирь, ее уравновешивающих, и показания по шкале весов.
Метод уменьшает влияние на результаты измерений влияющих величин.
§4. Методика измерений
Это технология выполнения измерений с целью наилучшей реализации выбранного метода.
Устанавливает требования:
- к выбору СИ, -необходимость соблюдения условий измерений
- порядку выполнения операций, -числу измерений (ГОСТ 8.467-82)
- способам обработки и формам представления результатов
- безопасности
- квалификации оператора
§5. Средства измерений (СИ)
Средство измерений – техническое средство, используемое при измерении и имеющее нормированные метрологические характеристики.
Оно должно хранить или воспроизводить единицу (долю ее) физической величины неизменного размера в течение известного промежутка времени.
