дифференциальный метод измерений;

дифференциальный метод de DifTerenz-Messmethode

en differential method of measurement fr methode de

mesure differentielle Метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение,

незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами

Пр и м е р — Измерения, выполняемые при поверке мер длины сравнением с эталонной мерой на компараторе.

ПРИМЕРы методов

Метод дополнения, если значение измеряемой вели­чины дополняется мерой этой же величины с таким расче­том, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

Дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерения.

Пример 2.1. Измерить длину х стержня, если известна длина l (l <х) меры. Как показано на рис. 2.3, х = l+а (а — измеряемая величина).

Действительные значения а_Д будут отличаться от измеренного а на величину погрешности дельта.

Тогда

Нулевой метод аналогичен дифференциальному, но раз­ность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины. Рас­смотрим, к примеру, неравноплечие весы (рис. 2.4, а), где Р₁l₁ = = P₂l_2. В электротехнике — это мосты для измерения индуктив­ности, емкости, сопротивления (рис. 2.4, б). Здесь r₁ r₂ = r_x r₃ откуда r_x= r₁ r₂ / r_3/ В общем случае совпадение сравниваемых величин регистрируется нуль-индикатором (И).

6. Метод замещения — метод сравнения с мерой, в кото­ром измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, взвешивание с пооче­редным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Кроме того, можно выделить нестандартизованные методы:

• метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения. Например, измерения массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих ее гирь на двух чашках весов;

• метод совпадений, где разность между сравниваемыми величинами измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Например, при измерении длины штангенциркулем наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса; при измерении частоты вращения стробоско­пом наблюдают совпадение метки на вращающемся объекте с момента вспышек известной частоты.

В литературе [1, 8, 31] встречается название измерений с однократными наблюдениями — обыкновенные измерения, а с многократными — статистические. Кроме того, если весь измеряемый параметр фиксируется непосредственно СИ, то это — абсолютный метод, а если СИ фиксирует лишь откло­нение параметра от установочного значения, то это относи­тельный (пороговый) метод измерения.

Другие виды и методы измерений (см. рис. 2.2) не требуют специальных пояснений и будут рассмотрены ниже.

Метод сравнения в неравновесном режиме сводится к полу­чению результата измерения путем измерения разности между измеряемой величиной и заведомо известной величиной (мерой) методом непосредственной оценки. Если эта разность значительно меньше, чем измеряемая величина, то результат измерения может быть получен с большей точностью, чем точность непосредствен­ного измерения величины.

Так, если разность

а = Х-А

в 10 раз меньше, чем измеряемая величина X (Л — известная величина), то погрешность в измерении а вызовет в 10 раз мень­шую погрешность измерения X. Таким образом, в отношении точности измерения метод сравнения в неравновесном режиме занимает промежуточное положение между методом непосред­ственной оценки и нулевым методом. Метод сравнения в нерав­новесном режиме также называют дифференциальным методом.

Классификация методов измерений

Измерение любого вида электрических величин может быть осуществлено различными методами в зависимости от условий из­мерения, требуемой точности и т д.

В практике электрических измерений используются в основном два метода: метод непосредственной оценки и метод сравнения в равновесном и неравновесном режимах.

Метод непосредственной оценки. Этот метод позволяет по­лучать результат измерения непосредственно по показанию при­бора, шкала которого градуирована в единицах измеряемой вели­чины. При этом образцовая мера как вещественное воспроизве­дение единицы измерения в самом измерении прямого участия не принимает. Однако при градуировке приборов, работающих по методу непосредственной оценки, используются образцовые меры.

Таким образом, метод непосредственной оценки предполагает лишь косвенное использование образцовых мер. Поэтому точность измерения этим методом относительно невелика.

Метод сравнения. Данный метод заключается в том, что в про­цессе измерения измеряемая величина сравнивается с образцовой мерой либо с той же физической величиной, либо косвенно с мерой другой величины.

Чаще всего используется метод сравнения в равновесном ре­жиме, когда разность между измеряемой величиной и мерой или разность между эффектами, вызываемыми измеряемой величиной и мерой, сводится к нулю. В этом случае метод сравнения обычно называют нулевым методом. Типичным примером нулевого метода является измерение массы на весах. Примером нулевого метода в электрических измерениях являются равновесные мостовые и компенсационные методы, когда о равновесии судят по отсутствию тока или напряжения в определенном участке цепи. Так как отсутствие тока или напряжения может быть отмечено с боль­шой точностью с помощью весьма чувствительных нулевых при­боров, то метод сравнения в равновесном режиме обеспечивает значительно большую точность измерения, чем метод непосред­ственной оценки.