ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прямые и косвенные измерения из "Метрологические основы технических измерений " Обратим внимание еще раз на то, что целесообразность классификации измерений, то есть разделения этого общего понятия на группы, всегда обуславливается соображениями о каких-либо удобствах при планировании, разработке, анализе МВИ и т. п. Основной здесь вопрос удобства. Например, возможность применения единого метода для анализа выделенной группы разнообразных измерений. Измерения, состоящие из одних и тех же совместных преобразований нескольких величин, целесообразно (удобно) в одних случаях относить к прямым, в других — к косвенным. Это обуславливается тем, осуществляются ли совместные преобразования нескольких величин внутри одного измерительного прибора, для которого, в целом, нормированы метрологические характеристики, или некоторые из таких преобразований осуществляются отдельным измерительным преобразователем или отдельным измерительным прибором, для которых нормированы свои самостоятельные метрологические характеристики. Такие признаки отнесения измерений к прямым или косвенным удобны с точки зрения анализа (расчета) погрещности технических измерений. [c.47] Заметим также, что всюду далее, когда мы будем говорить об измерениях, то мы будем следовать общепринятым представлениям и не считать измерениями те преобразования, которые производятся внутри средств измерений. Например, в вольтметре преобразования напряжения в ток, затем во вращающий момент, затем в угол поворота — это не есть отдельные измерения , это — преобразования одних величин в другие в соответствии с выбранным принципом действия вольтметра. С помощью вольтметра (в целом) осуществляются измерения напряжения. Поскольку все его метрологические характеристики (в том числе характеристики погрешности) нормированы, то при расчете погрешности измерений достаточно знать нормированные характеристики вольтметра в целом. [c.47] Можно предположить, что некоторые неясности в представлениях о том, какие измерения целесообразно выделить в самостоятельную группу косвенных измерений, вызваны тем, что нечетко формулировалась цель классификации. Для тех, кто разрабатывает, анализирует, аттестует МВИ, цель такой классификации — удобное обобщение методов расчета погрешностей МВИ с целью единообразного подхода к разработке МВИ разных измеряемых величин, МВИ, имеющих разную структуру, разные компоненты и т. п. [c.47] Если принять, что косвенное измерение — это определение значения величины расчетным путем по известной зависимости этой величины от других величин, подвергаемых прямым измерениям, то необходимо еще одно уточнение определения. Нужно указать, что все величины, подвергаемые прямым измерениям, измеряются в определенных условиях, и результат косвенных измерений должен быть привязан к тем условиям, при которых проводились прямые измерения. Если это уточнение не вводить, то к косвенным измерениям формально будут относиться любые расчеты одних величин по известной функциональной зависимости их от других величин, значения которых могут быть взяты из, например, справочников (протоколов), составленных на основе измерений в разные прошедшие годы и т. п. Именно здесь, нам представляется, находится граница между косвенными измерениями и расчетами вообще (например, расчетом механической прочности сооружения на основе данных о механических свойствах материалов, взятых из справочника). [c.48] Слову нахождение в измерительной технике можно приписать смысл, отличный от расчета (вычисления). Широко применяются методы измерений, в которых на вход измерительного прибора или первичного измерительного преобразователя воздействует не непосредственно измеряемая величина, а некоторая другая физическая величина, связанная с измеряемой величиной известной функциональной зависимостью. При этом для удобства измерений шкалу измерительного прибора (или конечного компонента измерительной системы, на входе которой включен первичный измерительный преобразователь) часто градуируют не в единицах той физической величины, которая непосредственно воздействует на его вход, а в единицах измеряемой величины. В данном случае известная функциональная зависимость между измеряемой величиной и вспомогательной, вторичной величиной, непосредственно воздействующей на вход измерительного прибора, учтена в градуировке шкалы измерительного прибора. [c.48] Поэтому шкалу барометра градуируют в единицах высоты (прибор становится высотомером). При этом приходится учитывать специфические погрешности, вызванные возможными изменениями параметров а и 6 функции (1.7). В данном примере параметрами а и 6 являются температура и влажность столба атмосферы. Изменения этих параметров вызывают методические погрешности, не зависящие от свойств барометра и не учитываемые градуировкой его шкалы. [c.49] Таким образом, искомое значение величины (высоты — М.З.) находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами ( вторичной величиной — М.З.), подвергаемыми прямым измерениям (абсолютным давлением). [c.49] Можно ли считать подобные измерения косвенными Фop iaль-но по [7] как будто можно. Иногда в литературе можно встретить отнесение подобных методов к косвенным методам измерении. Но возникает вопрос с какой целью подобные измерения, наравне с измерениями, где результат определяется путем расчета, могли бы быть отнесены к косвенным В подобных измерениях не возникают какие-либо источники погрешностей, которые было бы целесообразно объединить в одну группу с погрешностями, вызванны.ми расчетом результатов измерений по результатам измерений других величин, связанных с измеряемой величиной функциональной зависимостью. Погрешности, обусловленные изменениями параметров функциональной зависимости между измеряемой и вторичными величинами, внешне кажутся подобными погрешностям, обусловленным неинформативными параметрами входных процессов (сигналов) средств измерений [35, 36]. Но в отличие от последних они относятся к методическим, а не к инструментальным погрешностям, так как не зависят от свойств самих средств измерений — см. разд. [c.49] Прямое измерение — измерение, при котором значение измеряемой величины определяется непосредственно по показаниям измерительного прибора (независимо от того, вводятся или не вводятся поправки). [c.50] Косвенное измерение — измерение, при котором значение измеряемой величины, представляющей собой известную функцию (функционал) других величин, определяется путем расчета (вычислений) значения данной функции (функционала) по результатам прямых измерений величин — аргументов функции. [c.50] Эти определения требуют некоторых пояснений. Во-первых, в современных измерительных приборах, как отмечено выше, вычисления функций, упомянутые в определении косвенных измерений, могут осуществляться как одна из операций преобразований внутри прибора. Тогда результат измерений определяется способом, характерным для прямых измерений, и главное, нет необходимости (и возможности) отдельного учета методической погрешности расчета она входит в погрешность измерительного прибора. Погрешность подобного измерительного прибора, характеристики которой нормируются для него, включает в себя и методическую погрешность расчета. Поэтому измерения, проводимые с применением подобных измерительных приборов, с метрологических позиций, относятся к прямым. К косвенным относятся только такие измерения, при которых расчет осуществляется вручную или автоматически, но после получения результатов прямых измерений, когда необходимо учитывать отдельно погрешности расчета. Примером могут служить измерительные системы (содержащие отдельные вычислительные компоненты), для которых нормированы метрологические характеристики только компонентов по отдельности. Суммарную погрешность измерений при этом приходится рассчитывать по нормированным метрологическим характеристикам всех компонентов системы. [c.50] С учетом многократных измерений целесообразно дополнить (в виде исключения) определение прямых измерений следующим образом прямое измерение — измерение, при котором значение измеряемой величины определяется по показаниям измерительного прибора для уменьшения случайной погрешности измерения результат измерения может вычисляться как арифметическое среднее определенного, (установленного) количества показаний измерительного прибора. При этом за погрешность многократных измерений принимается разность между арифметическим средним результатов однократных измерений и истинным значением измеряемой величины. [c.52] Здесь 2 — измеряемая величина (х) — некоторая функция аргумента х Р — некоторый функционал функции (х) г — результат измерения величины г х, — г-е значение аргумента функции (х) (х1 ) — результат измерения функции / (х) при -м значении аргумента Р — алгоритм расчета функционала Р. [c.52] Здесь и — результат измерения действующего значения напряжения и(1) и(1 ) — результат прямого измерения напряжения (/1) в -й момент времени п — число прямых измерений. [c.53] что здесь могут возникнуть методические погрешности, обусловленные конечным количеством дискретных моментов времени, в которые проводятся прямые измерения, алгоритмами вычислений корня квадратного и частного по (1.13), количеством разрядов чисел, используемых в вычислениях. Это погрешности, характерные именно для косвенных измерений. Поэтому подобные измерения целесообразно относить к косвенным измерениям. [c.53] При совокупных и совместных измерениях функциональная зависимость измеряемых величин от аргументов, подвергаемых прямым измерениям, выражается системой неявных уравнений. Более подробно на совокупных и совместных измерениях мы не останавливаемся, так как они многократно описаны в литературе (например, в [9]). Нас интересует лишь тог факт, что при совокупных и совместных измерениях могут возникать методические погрешности, обусловленные алгоритмами решения уравнений. Следовательно, они соответствуют тому признаку, который позволяет четко отделить прямые измерения от косвенных и выделить определенный источник погрешностей измерений прн анализе и синтезе МВИ. [c.53] Поэтому представляется целесообразной классификация, несколько отличающаяся от общепринятой прямые и косвенные измерения косвенные подразделяются на несколько групп, различающихся между собой количеством и видом уравнений, представляющих функциональные зависимости между измеряемыми величинами и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Частные виды таких групп представляют совокупные и совместные измерения. Целесообразность рассмотрения совокупных и совместных измерений как частных случаев косвенных уже отмечалась в [37]. [c.53] Вернуться к основной статье