• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Метод замещения

Метод замещения есть метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
Функциональная схема метода замещения изображена на рис. 13.


В нем используется измерительный прибор непосредственной оценки.


Техника измерения состоит в следующем. Сначала на вход измерительного прибора подают измеряемую величину Х и отмечают показания прибора (отсчет) Y1 . После этого вместо измеряемой величины на тот же самый вход (это очень существенно) прибора подают величину Х0 , воспроизводимую мерой. В этом случае показание прибора становится равным Y2 . Изменяя величину, воспроизводимую мерой, добиваются равенства показаний, т. е. Y1= Y2 . При этом можно утверждать, что Х = Х0 независимо от погрешности измерительного прибора. Действительно, в первом случае получаем

Y1= X + 1,
где 1 – погрешность измерительного прибора при получении счета Y1 .
При воздействии на прибор меры

Y2= X + 2.

Здесь 2 – погрешность измерительного прибора при получении счета Y2.
Поскольку мы добиваемся одинаковых показаний ( Y1 = Y2 ), а интервал времени между двумя измерениями невелик, то на одной и той же отметке шкалы прибора погрешность одинакова, т.е. 1 = 2 . Следовательно, из равенства Y1 = Y2 или X + 1 = X + 2 вытекает, что Х = Х0.

Исключение погрешности измерительного прибора из результата измерений является новым достоинством метода замещения. В нулевом методе измерения погрешность измерительного прибора проявляет себя тем, что нулевое показание может не соответствовать равенству измеряемой величины и меры, а в дифференциальном методе она представляет собой погрешность измерения разности меры и измеряемой величины. Для получения большой точности измерения нулевым и дифференциальным методом необходимо, чтобы погрешности измерительных приборов были невелики. А вот метод замещения не требует этого условия! Даже если погрешность измерительного прибора достаточно велика, это не скажется на результате измерения. Таким образом методом замещения можно осуществить точное измерение, имея прибор с большой погрешностью. Нетрудно сообразить, что точность измерения методом замещения определяется погрешностью меры. Правда, при более строгом подходе к методу замещения следует учитывать два обстоятельства.

Во-первых, здесь сравнение разновременное, а за время между двумя измерениями погрешность измерительного прибора может несколько измениться, так что равенство 1 = 2 несколько нарушится. Теперь становится ясно, почему измеряемая величина и мера должны подаваться на один и тот же вход прибора. Это прежде всего связано с тем, что погрешность измерительного прибора на разных входах даже при одинаковых показаниях может быть разной!

Во-вторых, метод замещения сводится к получению одинаковых показаний прибора. Само равенство показаний может быть установлено с конечной точностью. А это также ведет к погрешности измерения. Точность установления равенства показаний будет больше в приборе, обладающем большей чувствительностью.

Следовательно, при измерении методом замещения следует использовать пусть не точный, но зато чувствительный и быстродействующий прибор. Тогда остаточная погрешность, обусловленная измерительным прибором, будет невелика.

Метод замещения является самым точным из всех известных методов и обычно используется для проведения наиболее точных (прецизионных) измерений. Ярким примером метода замещения является взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов (вспомните - на один и тот же вход прибора). Известно, что таким методом можно правильно измерить массу тела, имея неверные весы (погрешность прибора), но никак не гири! (погрешность меры).

Сравнивая между собой метод замещения и метод непосредственной оценки, мы обнаружим их разительное сходство. Действительно, метод непосредственной оценки по своей сути представляет метод замещения. Почему он выделен в отдельный метод? Все дело в том, что при измерении методом непосредственной оценки мы выполняем только первую операцию – определение показаний. Вторая операция – градуировка (сравнение с мерой) производится не при каждом измерении, а лишь в процессе производства прибора и его периодических поверках. Между применением прибора и его предыдущей поверкой может лежать большой интервал времени, а погрешность измерительного прибора за это время может значительно измениться. Это и приводит к тому, что метод непосредственной оценки дает обычно меньшую точность измерения, чем метод сравнения.

Определение измерения

Определения метрологии и метрологического обеспечения начинаются с основного понятия – измерение. Пожалуй, ни одно определение...

читать далее

Косвенными измерениями называют такие измерения, при которых значение искомой величины находят на основании...

читать далее

Понятие точности

Целью любого измерения является определение значения измеряемой физической величины, либо ее размера для величины...

читать далее