Οδηγοί

Άμεση, έμμεση και συγκριτική μέτρηση

Τρεις διαφορετικοί τρόποι για να φτάσουμε σε ένα αποτέλεσμα μέτρησης. Η διαφορά τους δεν βρίσκεται μόνο στο όργανο, αλλά κυρίως στο πώς συνδέεται η άγνωστη ποσότητα με την τελική ένδειξη.

Τι σημαίνει «μετράω»

Μέτρηση είναι η διαδικασία με την οποία αποδίδουμε τιμή σε ένα μέγεθος. Στη βάση κάθε μέτρησης υπάρχει κάποια μορφή σύγκρισης με μονάδα, κλίμακα, πρότυπο ή γνωστή σχέση. Αυτό που αλλάζει είναι ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται η σύγκριση και εμφανίζεται το αποτέλεσμα.

Η βασική διάκριση

Στην άμεση μέτρηση διαβάζουμε την τιμή από το όργανο. Στην έμμεση μέτρηση υπολογίζουμε την τιμή από άλλα μεγέθη. Στη συγκριτική μέτρηση βρίσκουμε πόσο διαφέρει το εξεταζόμενο αντικείμενο από μια γνωστή αναφορά.

Άμεση

Τιμή από την ένδειξη

Το όργανο είναι βαθμονομημένο στο ίδιο μέγεθος που θέλουμε να γνωρίζουμε.

Έμμεση

Τιμή από υπολογισμό

Μετράμε ένα ή περισσότερα σχετικά μεγέθη και χρησιμοποιούμε γνωστή σχέση.

Συγκριτική

Απόκλιση από πρότυπο

Ρυθμίζουμε το σύστημα με γνωστή αναφορά και διαβάζουμε μόνο τη διαφορά.

Άμεση μέτρηση (direct measurement)

Στην άμεση μέτρηση η τιμή του ζητούμενου μεγέθους προκύπτει απευθείας από την ένδειξη ή την κλίμακα του οργάνου, χωρίς να χρειάζεται συμπληρωματικός υπολογισμός από τον χρήστη. Το όργανο ενσωματώνει τη βαθμονομημένη αναφορά που απαιτείται για να μετατρέψει τη θέση, τη δύναμη ή την απόκριση του αισθητήρα σε αριθμητική ένδειξη.

Άγνωστο μέγεθος

›

Βαθμονομημένο όργανο

›

Τιμή του μεγέθους

Παράδειγμα διαστασιακής μέτρησης: Ένα μικρόμετρο δείχνει διάμετρο 24,982 mm. Η διάμετρος διαβάζεται στην κλίμακα ή στην ψηφιακή οθόνη και δεν χρειάζεται να υπολογιστεί από κάποιο άλλο μέγεθος.

Κύριο πλεονέκτημα

Γρήγορη και κατανοητή διαδικασία, κατάλληλη για καθημερινούς ελέγχους.

Κύρια προσοχή

Η ανάλυση, το εύρος, η κατάσταση και η διακρίβωση του οργάνου πρέπει να ταιριάζουν στην εφαρμογή.

Έμμεση μέτρηση (indirect measurement)

Στην έμμεση μέτρηση το ζητούμενο μέγεθος δεν μετριέται απευθείας. Μετρώνται άλλα μεγέθη που συνδέονται μαζί του μέσω γνωστής φυσικής ή γεωμετρικής σχέσης και η τελική τιμή προκύπτει με υπολογισμό ή μέσω καμπύλης διακρίβωσης.

Σχετικά μεγέθη

›

Γνωστή σχέση ή καμπύλη

›

Ζητούμενη τιμή

Παράδειγμα διαστασιακής μέτρησης: Με ημιτονομετρική ράβδο γνωστού μήκους L και πλακίδια ύψους h, η γωνία δεν διαβάζεται απευθείας. Υπολογίζεται από τη γεωμετρική σχέση:

θ = arcsin(h / L)

Για L = 200 mm και h = 100 mm, η γωνία είναι 30°. Το αποτέλεσμα εξαρτάται τόσο από τις επιμέρους μετρήσεις όσο και από την εγκυρότητα της σχέσης που χρησιμοποιείται.

Κύριο πλεονέκτημα

Επιτρέπει τον προσδιορισμό μεγεθών που είναι δύσκολο ή αδύνατο να μετρηθούν απευθείας.

Κύρια προσοχή

Η αβεβαιότητα των εισόδων και του μοντέλου επηρεάζει το τελικό αποτέλεσμα.

Συγκριτική μέτρηση (comparative measurement)

Στη συγκριτική μέτρηση το όργανο ρυθμίζεται πρώτα με πρότυπο γνωστής τιμής. Στη συνέχεια τοποθετείται το εξεταζόμενο αντικείμενο και καταγράφεται η απόκλισή του από την αναφορά. Το όργανο δεν χρειάζεται να καλύπτει ολόκληρη την ονομαστική τιμή, αλλά ένα μικρό εύρος γύρω από αυτήν.

Ρύθμιση με πρότυπο

›

Έλεγχος τεμαχίου

›

Απόκλιση από αναφορά

Τιμή τεμαχίου = Τιμή προτύπου + Ένδειξη απόκλισης

Παράδειγμα διαστασιακής μέτρησης: Ένα κυλινδρόμετρο ρυθμίζεται με πρότυπο δακτύλιο 50,000 mm. Με συμφωνημένη τη θετική φορά, η ένδειξη στο τεμάχιο είναι +0,012 mm. Η διάμετρος της οπής είναι περίπου 50,012 mm.

Συχνή παρανόηση

Ένα ρολόι γράφτη ή ένας comparator συνήθως δεν δίνει από μόνος του την απόλυτη διάσταση. Δίνει μετατόπιση ή απόκλιση. Για να μετατραπεί αυτή σε διάσταση απαιτείται γνωστή αναφορά και σαφής φορά ένδειξης.

Κύριο πλεονέκτημα

Μεγάλη ευαισθησία σε μικρές αποκλίσεις και αποτελεσματικός έλεγχος επαναλαμβανόμενων τεμαχίων.

Κύρια προσοχή

Η ποιότητα του προτύπου, η σωστή μηδένιση και η σταθερή μέθοδος επαφής καθορίζουν το αποτέλεσμα.

Οι τρεις μέθοδοι στις εφαρμογές μέτρησης

Η ίδια λογική εμφανίζεται σε διαφορετικούς κλάδους. Αυτό που αλλάζει είναι το μετρούμενο μέγεθος, το όργανο και η αναφορά που χρησιμοποιείται.

Διαστάσεις

Άμεση: Παχύμετρο, μικρόμετρο ή μετροταινία δίνει μήκος ή διάμετρο στην κλίμακά του.

Έμμεση: Η γωνία υπολογίζεται με ημιτονομετρική ράβδο ή η ενεργός διάμετρος σπειρώματος από μετρήσεις με σύρματα.

Συγκριτική: Comparator, ρολόι γράφτη ή κυλινδρόμετρο δείχνει την απόκλιση από πλακίδια, δακτύλιο ή άλλο πρότυπο.

Ζύγιση

Άμεση: Ο ζυγός εμφανίζει τη μάζα του αντικειμένου, για παράδειγμα 2,384 kg.

Έμμεση: Ο αριθμός ίδιων τεμαχίων υπολογίζεται από την καθαρή συνολική μάζα και τη μέση μάζα ενός τεμαχίου.

Συγκριτική: Η άγνωστη μάζα συγκρίνεται με πρότυπα βάρη ή με τιμή αναφοράς για να βρεθεί η απόκλιση.

Περιβάλλον

Άμεση για τον χρήστη: Θερμόμετρο ή υγρόμετρο εμφανίζει θερμοκρασία ή σχετική υγρασία στην οθόνη.

Έμμεση ως αρχή λειτουργίας: Ο αισθητήρας αποκρίνεται σε ένα άλλο φυσικό χαρακτηριστικό και η συσκευή μετατρέπει την απόκριση σε θερμοκρασία ή υγρασία μέσω βαθμονόμησης.

Συγκριτική: Ένα όργανο ελέγχεται δίπλα σε όργανο αναφοράς, μέσα σε όσο γίνεται σταθερές και ομοιόμορφες συνθήκες.

Σύγκριση των μεθόδων

Μέθοδος	Τι παρατηρούμε	Πώς προκύπτει η τιμή	Τυπική χρήση
Άμεση	Ένδειξη στο ζητούμενο μέγεθος	Ανάγνωση από κλίμακα ή οθόνη	Γρήγορος καθημερινός έλεγχος
Έμμεση	Ένα ή περισσότερα σχετικά μεγέθη	Υπολογισμός ή βαθμονομημένη σχέση	Μέγεθος που δεν μετριέται εύκολα απευθείας
Συγκριτική	Διαφορά από γνωστή αναφορά	Τιμή προτύπου μαζί με την απόκλιση	Ακριβής και επαναλαμβανόμενος έλεγχος σειράς

Η ταξινόμηση εξαρτάται από το επίπεδο που περιγράφουμε

Ένα ψηφιακό θερμόμετρο είναι άμεσο ως διαδικασία για τον χρήστη, επειδή εμφανίζει κατευθείαν °C. Η εσωτερική αρχή μέτρησης μπορεί να είναι έμμεση, επειδή ο αισθητήρας αντιδρά πρώτα σε άλλο φυσικό χαρακτηριστικό. Δεν υπάρχει αντίφαση. Απλώς περιγράφουμε διαφορετικό επίπεδο της ίδιας αλυσίδας μέτρησης.

Ποια μέθοδος είναι κατάλληλη;

Καμία μέθοδος δεν είναι από μόνη της καλύτερη σε όλες τις περιπτώσεις. Η επιλογή εξαρτάται από την απαιτούμενη αβεβαιότητα, το εύρος, την ταχύτητα, τη μορφή του αντικειμένου, τη διαθεσιμότητα προτύπου και τις συνθήκες του ελέγχου.

Επίλεξε άμεση μέτρηση όταν χρειάζεσαι γρήγορη απόλυτη τιμή και υπάρχει κατάλληλο όργανο με επαρκές εύρος και ανάλυση.

Επίλεξε έμμεση μέτρηση όταν το ζητούμενο μέγεθος δεν είναι προσβάσιμο ή μπορεί να υπολογιστεί αξιόπιστα από ευκολότερες μετρήσεις.

Επίλεξε συγκριτική μέτρηση όταν σε ενδιαφέρουν πολύ μικρές αποκλίσεις γύρω από μια ονομαστική τιμή και διαθέτεις κατάλληλο πρότυπο.

Το τελικό αποτέλεσμα δεν είναι μόνο ένας αριθμός

Για να είναι χρήσιμη μια μέτρηση πρέπει να συνοδεύεται από σωστή μονάδα, γνωστές συνθήκες, κατάλληλη ιχνηλασιμότητα και εκτίμηση της αβεβαιότητας που απαιτεί η εφαρμογή.