Методы измерений

В основе точных и прикладных наук лежат измерения, позволяющие установить количественные соотношения между различными величинами. Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств. Измерения могут быть прямыми и косвенными.

Прямое измерение­ – это измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Примером прямого измерения может служить измерение длины тела с помощью линейки. Выполняется непосредственное сравнение двух однородных величин – длины тела и длины соответствующего числа делений линейки. Но, как правило, измеряемая величина не может быть определена таким измерением. Часто зависимость искомой величины от измеряемой заложена в конструкции и принципе действия измерительного прибора.

Например, термометр определяет температуру за счет эффекта расширения жидкости при увеличении температуры. Непосредственно же мы измеряем количество делений шкалы термометра, проградуированного в градусах Цельсия. Аналогично при измерении времени мы измеряем угол поворота равномерно движущейся стрелки в числе делений циферблата, ею пройденных, и выражаем это число в единицах времени по формуле

(1.1)

где t – время; j – угол поворота; w – угловая скорость стрелки.

Большинство приборов показывают значение искомой величины либо по линейному смещению указателя, либо по углу поворота стрелки на шкале или циферблате, проградуированных в единицах искомой величины. Отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной, называется измерительным преобразованием, а техническое устройство, построенное на определенном техническом принципе и выполняющее одно частное измерительное преобразование, называется измерительным преобразователем.

В настоящее время все большее применение получают измерительные приборы, оснащенные цифровыми индикаторами, выдающими значение искомой величины в виде числа.

Косвенное измерение – это измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Эта зависимость может выражаться формулой, задающей алгоритм измерений и вычислений. Например, нахождение объема V прямоугольного параллелепипеда сводится к прямым измерениям длины a, ширины b, высоты c и перемножению этих величин, т. е. V = abc.

Можно выделить также совокупные измерения. Это такие измерения, при которых искомая величина находится по результатам нескольких прямых или косвенных измерений отдельных величин, от которых зависит исследуемая величина.

Так, зависимость сопротивления от температуры выражается формулой:

R = R₀ (1 + at). (1.2)

Чтобы определить температурный коэффициент сопротивления a, надо с помощью прямых или косвенных измерений найти величину сопротивления при разных температурах, т. е. выполнить серию измерений, из совокупности которых можно найти a.