Слово имеет два разных смысла. В первом случае имеется в виду создание обозначения для какой-то единицы. Во втором же мера необходима для того, чтобы воспроизвести единичное значение параметра.

Общие сведения

Показателем физической величины называют необходимое для проведения измерений средство. Оно используется для того, чтобы воспроизводить и хранить заданные физические единицы. Сюда можно отнести, например, гирю или измерительное сопротивление. Во всем мире существует единое определение для понятия "метрология". Это раздел науки, изучающий измерения, методику их объединения, а также правила получения необходимого уровня точности. Термин "метрология" образован от слов греческого языка, которые вместе обозначают "изучение мер".

Единство измерений

Существуют определенные правила записи, при которых показатели регистрируются в единицах, принятых законом. При этом для погрешностей результатов существуют пределы. В этих рамках показатели считаются допустимыми. Поэтому создаются различные измерений, которые отличаются по степени отклонения. Главной задачей правил записи является преобразование всех результатов, полученных в разных точках, в разные моменты, с использованием различных приборов и методов, в единую систему. В наше время необходимо получение более точных и достоверных данных в сферах науки и экономики. Поэтому так усиленно изучаются виды измерений. Метрология имеет огромное значение.

Измерение. Виды измерения

Существуют различные взаимодействующие операции, задачей которых является установка типов отношений между величиной, которую оценивают, и той, что считают единицей. Последняя зафиксирована в устройстве для измерения. Числовое значение - это полученные данные. У них есть и другое название - показатель физической величины. Существуют различные виды средств измерений. К ним относятся и сами единицы, и приборы, и специальные преобразователи, а также системы и установки. Обширно и значение понятия "измерение". Виды измерения также очень разнообразны. Однако при этом есть некоторые общие моменты. Виды и объединены одной структурой. Процедуры оценки состоят из двух этапов. В первую очередь нужно сравнить измеряемую величину с эталонной единицей, после чего конвертировать в нужный формат, обратившись к определенному способу.

Вариативность

Разнообразием отличаются не только виды измерений. Классификация приборов для проведения данной процедуры также предполагает наличие разных разделов. Принята систематизация по назначению, например. Одну группу приборов называют образцовыми, а другую - рабочими. Первые необходимы для того, чтобы использовать их как эталон для проверки точности других измерений. К рабочим относятся те, которые предназначаются для оценки размеров конкретных величин, используемых человеком. Можно сказать, что смысл такой классификации заключается не в точности приборов, а в различиях по предназначению. Существуют различные средства, при помощи которых осуществляется измерение. Виды измерения включают в себя и специальные меры, при помощи которых воспроизводят какую-либо величину конкретного размера.

Однозначные и многозначные меры. Различия

Также существуют однозначные и многозначные меры. К первым относятся те, что способны показывать лишь величины с одним и тем же размером. С многозначными доступно воспроизведение последовательности различных размеров. Такой мерой можно назвать, скажем, миллиметровую линейку. Существуют также своеобразные наборы, которые формируются из различных совокупностей мер. Они воссоздают промежуточные и суммарные значения величин. Кроме того, меры, взаимодействуя, могут выполнять общую работу, а могут действовать и отдельно каждая. Для того чтобы с мерой, необходимо воспользоваться специальным устройством - компаратором. В роли этого средства часто выступают равноплечие весы и измерительный мост.

Если подробнее изучить однозначные меры, то можно будет сказать, что к ним также причисляют образцы и вещества, выступающие в этой роли. Они имеют определенный состав и свойства. Малейшие отклонения недопустимы. Такие эталонные вещества могут помочь оценить шероховатость, твердость, выявить любые другие свойства материалов. Образцы помогают создавать точки, формирующие шкалы. Цинк и золото, например, применяют, когда требуется воссоздать определенную температуру.

Разряды

Погрешность при оценке классифицирует все меры на несколько последовательных разрядов. В случае с отклонением от эталона самих мер образуется классовое деление. Единицами определенного разряда проверяются погрешности приборов измерения, благодаря чему их причисляют к образцам.

Преобразователи. Общие сведения

Прибор для измерения, который формирует из полученной после измерения информации такие данные, которые возможно конвертировать, хранить и обрабатывать, однако не открывает к ним визуального доступа, называется измерительным преобразователем. Что собой представляет его действие? Рассмотрим это подробнее.

Суть преобразования

Когда величина только подготавливается к обработке, ее называют входным значением. А полученная информация приобретает название "выходная". Преобразователь-усилитель - это такой прибор, который не меняет физическое состояние обрабатываемых данных, а преобразование имеет вид линейной функции. Термин "усилитель" используется вместе со словом, объясняющим его действие. Например, "усилитель напряжения". Если же во время преобразования величина конвертируется в другую, то название прибор получает от нового значения - "электромеханический".

Типы преобразователей

В зависимости от того, в какой части устройства он находится, преобразователь может быть первичным. Это значит, что измеряемая величина проходит сразу через него. Он может быть и передающим. При этом значения возникают после обработки. Преобразователь может быть и промежуточным. Он располагается следом за первичным.

Приборы. Общие сведения

Измерительные приборы считаются такими средствами получения данных о величине, которые представляют их в формате, доступном для визуального изучения. В зависимости от типа оценки они объединяются в определенные группы. Так, самыми распространенными считаются приборы, проводящие прямые измерения. Их особенностью является то, что они конвертируют исходные данные, не оставляя информации об их начальном состоянии. Существуют и приспособления, при помощи которых осуществляются и косвенные измерения.

Приборы сравнения

Однако приспособления с прямым действием не являются самыми точными. Гораздо выше эта характеристика у прибора сравнения. Его работа основывается на сопоставлении данных, полученных при измерении изучаемой величины с уже известной информацией о других значениях. Этот способ и имеет название "косвенные измерения". Их получение возможно при наличии исходных данных. Другими словами, параметры формируются из показателей, которые выдает непосредственное измерение. Виды измерения имеют еще несколько категорий. Для того чтобы сравнить значения, необходимо воспользоваться компенсационными или мостовыми цепями. Первыми сравнивают те величины, которые обладают некоторой энергией или силой. Этот способ основывается на том, что сравниваемые величины подключают к контуру цепи и изучают их проявление. В том же случае, если величина считается пассивной, то есть обладает сопротивлением, применяют мостовые цепи.

Распределение по способу отсчета

У приборов существуют различные методы отсчета данных для изучаемых величин. Поэтому была создана специальная классификация. На ее основе можно сделать вывод о том, что существуют воспроизводящие приборы, к которым относятся не только аналоговые, но и цифровые. Другой вид устройств - те, что регистрируют информацию. Самыми популярными считаются аналоговые устройства. Их составляющая, отвечающая за ведение отсчета, формируется из двух деталей. Первой является шкала, которая подключена к движущейся части. Другой элемент прибора - это указатель, соединенный с корпусом устройства. Действие измерителей, работа которых основывается на цифровом принципе, является результатом действия механических и электронных элементов.

Вариативность по способу записи

Существует и другая классификация регистрирующих приборов. Например, по методу, при помощи которого записывают данные устройства регистрации. Встречаются приборы-самописцы, а также печатающие. Первые предоставляют полученную и обработанную информацию и совокупные измерения в виде графиков, схем и диаграмм. Регистраторы, работающие по второму принципу, выдают результаты работы на ленте бумаги, преобразуя их в числовые ряды. Очень часто встречаются приборы, работающие по модели сравнения, которые представляют собой комбинацию из всех указанных выше видов, то есть они представляют собой совокупность работы отсчета по шкале и цифровой методике. Регистрация данных, их обработка и печать могут производиться как в виде графиков с диаграммами, так и рядами цифровых значений и чисел.

Вспомогательные элементы оценки

Существуют также вспомогательные приборы и средства для проведения измерений. Особенностью таких устройств является то, что они не только проводят исследование величин самостоятельно. Они могут регулировать работу главного элемента, изменяя его действие в момент считывания информации, а также при ее обработке или выдаче. Данные, которые выдаются дополнительными средствами, помогают контролировать и редактировать показания устройств. Например, для более четкой работы термометров необходимо также установить манометры, измеряющие давление окружающей среды. Кроме того, вспомогательные приборы могут изменять настройки работы измерителя. Так, в случае с использованием прибора для регистрации уровня влажности нужно установить значения диапазона.

Установки

Бывают ситуации, когда, для того чтобы получить более точные данные измерения, одного устройства оказывается недостаточно. В этом случае собираются комплексные установки, состоящие из приспособлений разного назначения. Они располагаются в определенной последовательности на ограниченной территории. Некоторые из используемых устройств преобразуют совокупные измерения в единую систему. Она предоставляется ответственному за сбор, систематизацию и обработку информации наблюдателю.

Системы

На ином уровне находятся измерительные системы. Отличие таких комплексов от описанных выше установок в том, что они могут быть разбросаны по огромным территориям, а связываться посредством специальных информационных каналов. Данные в таких системах предоставляются в двух видах. Один из них доступнее для реального человека, изучающего результаты работы. Обработкой другого занимается компьютер.

Индикаторы

Существуют приборы, задачей которых является считывание проявлений физических свойств. Их называют индикаторами. Еще из школьного курса химии всем известны относящиеся к средствам индикации. Стрелка компаса тоже считается таким устройством. Более того, счетчик, отображающий уровень количества топлива в автомобильном бензобаке, также является индикатором.

Как отмечалось выше, измерение – это процесс экспериментального получения одного или нескольких значений величины, которые могут быть обоснованно ей приписаны. Значение измеряемой величины зависит от условий измерений, выбранного метода, типа средства измерений и пр.

Основные характеристики измерений включают принципы измерений, методы измерений и точность измерений.

Принцип измерений – физическое явление (эффект), положенное в основу измерений тем или иным типом средств измерений.

В качестве принципов измерений применяется большое количество физических эффектов, открытых учеными при проведении исследований. Например, применение эффекта Доплера для измерения скорости; применение эффекта Холла для измерения индукции магнитного поля; использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием.

Примеры применения разных принципов измерения – пьезоэлектрический эффект, термоэлектрический эффект и фотоэлектрический эффект.

Пьезоэлектрический эффект заключается в возникновении ЭДС на поверхности (гранях) некоторых кристаллов (кварц, турмалин, искусственные пьезоэлектрические материалы) под действием внешних сил. Наибольшее применение для измерений нашли кварц и пьезокерамика (например, титанат бария), обладающие достаточно высокой механической прочностью и стабильностью температуры (кварц до температуры 200°С; пьезокерамика – до 115°С).

Пьезоэлектрический эффект обратим: ЭДС, приложенная к пьезоэлектрическому кристаллу, вызывает механическое напряжение на его поверхности. Измерительные преобразователи на пьезоэлектрическом эффекте являются автогенерирующими для динамических измерений.

Термоэлектрический эффект применяется для измерений температуры, при этом используются два основных способа реализации этого эффекта.

В первом случае используется свойство изменения электрического сопротивления металлов и полупроводников при изменении температуры. Из металлов часто применяются медь (для обычных измерений) и платина (для высокоточных измерений). Соответствующий измерительный преобразователь называется терморезистором. Чувствительные элементы полупроводникового преобразователя – термистора – изготавливают из окислов различных металлов. С увеличением температуры сопротивление термистора уменьшается, в то время как у терморезистора – возрастает. Зависимость сопротивления термисторов при изменении температуры нелинейна, у медных терморезисторов – линейна, у платиновых аппроксимируется квадратным трехчленом.

Платиновые терморезисторы позволяют измерять температуру в пределах от -200°С до +1000°С.

Для целей измерения применяют внешний и внутренний фотоэлектрический эффекты. Внешний фотоэффект возникает в вакуумированном баллоне, имеющем анод и фотокатод. При освещении фотокатода под действием фотонов света эмитируются электроны. При наличии между анодом и фотокатодом электрического напряжения эмитируемые фотокатодом электроны образуют электрический ток, называемый фототоком.

Таким образом происходит преобразование световой энергии в электрическую.

Метод измерения – это совокупность используемых приемов (способов) сравнения измеряемой величины с ее единицей (или шкалой) в соответствии с выбранным принципом измерения.

Методы измерения делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения с мерой. Методы сравнения с мерой подразделяются на методы противопоставления, дифференциальный, нулевой, замещения и совпадения.

Метод непосредственной оценки заключается в определении значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Например, измерение напряжения вольтметром. Этот метод является наиболее распространенным, но его точность зависит от точности измерительного прибора.

Метод сравнения с мерой использует сравнение измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки.

Метод противопоставления основан на одновременном воздействии измеряемой и воспроизводимой величины на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между величинами. Например, измерение веса с помощью рычажных весов и набора гирь.

В случае дифференциального метода на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. При этом уравновешивание измеряемой величины известной производится не полностью. Например, измерение напряжения постоянного тока с помощью дискретного делителя напряжения, источника образцового напряжения и вольтметра.

При использовании нулевого метода результирующий эффект воздействия обеих величин па прибор сравнения доводят до нуля, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором. Например, измерение сопротивления резистора с помощью четырехплечевого моста, в котором падение напряжения на резисторе с неизвестным сопротивлением уравновешивается падением напряжения на резисторе известного сопротивления.

Метод замещения основан на поочередном подключении на вход прибора измеряемой величины и известной величины, и по двум показаниям прибора оценивается значение измеряемой величины, а затем подбором известной величины добиваются, чтобы оба показания совпали.

При этом методе может быть достигнута высокая точность измерений при высокой точности меры известной величины и высокой чувствительности прибора. Например, точное измерение малого напряжения при помощи высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонение указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя. При этом известное напряжение равно неизвестному.

Методом совпадения определяют разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Например, измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по известной частоте вспышек и смещению метки определяют частоту вращения детали.

Проверку соблюдения обязательных требований и правил осуществляют в порядке государственного контроля (надзора) за соблюдением обязательных требований.

Точность измерений определяется близостью к нулю погрешности измерений, т.е. близостью результатов измерений к истинному значению величины.

Истинное значение измеряемой величины – значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в количественном и качественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Действительным значением измеряемой величины называют найденное экспериментальным путем значение, настолько близкое к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Вследствие особенностей наших органов чувств (зрения и слуха) и несовершенства измерительных приборов, которыми мы пользуемся, нельзя определить истинное значение измеряемой величины.

Можно только указать, что оно находится между некоторыми двумя значениями, одно из которых взято с недостатком, а другое – с избытком. Чем ближе к друг другу эти значения, чем меньше их разность, тем, следовательно, точнее произведено измерение.

Погрешность измерений можно количественно выразить в единицах измеряемой величины или в отношении погрешности к результату измерений, но точность измерений непосредственно из результатов измерений определить нельзя. Поэтому обычно говорят о высокой (средней, низкой) точности измерений в качественном отношении.

Именно поэтому удобнее количественно оценивать точность измерений с помощью погрешности.

Таким образом, задача экспериментатора не только определить ту или иную искомую величину, но и указать, какова точность определения этой величины, или, другими словами, каково значение допущенной погрешности.

Виды и характеристики измерений

Более подробное рассмотрение измерений начнем с классификации. В таблице 1 приведена многоаспектная классификация видов измерений. Каждый столбец таблицы -с пособ классификации. В первой строкезаписан вопрос, отвечая на который мы будем классифицировать. Ниже - различные варианты ответов. Такая таблица разбивает все множество измерений на относительно однородные группы, соответствующие комбинациям ответов на все вопросы из «шапки».

Таблица 1

Что измеряем? (вид измерений)	Сколько величин измеряется?	Как влияет измерение на :		Всели объекты измеряются ?
		наблюдаемый процесс?	объект измерения?
Прямые. Свойство объекта измеряется непосредственн о	Индивидуальные Измеряетсяодна величина	Пассивно	Неразрушающее	Сплошной контроль
Косвенные. Для определения значения измеряемого свойства измеряются свойства, связанныес ним.Значение свойства вычисляется.	Совокупные Измеряются несколько однородных величин.	Активно	Разрушающее. В процессе измеренияобъект разрушается.	Выборочный контроль
	Совместные Измеряются несколько разнородных величин.

Некоторые комбинации ответов недопустимы. Например, в результате сплошного разрушающего контроля мы уничтожим всю продукцию.

Комментарий

Характеристики измерений.

Характеристика

Измеряемая величина
Единица измерения	Единица измерения должна соответствовать измеряемой величине
Диапазон измерений	Диапазон измерений должен быть задан в выбраных единицах измерения
Характеристики точности	Существует несколько способов задания точности
Характеристики достоверности

Отсутствие какой либо из перечисленных характеристик делает оставшуюся информацию бессмысленной, так как не дает представления о том, какое именно измерение имеется в виду.

Точность измерений.

Важнейшейметрологическойхарактеристикойявляетсяточностьизмерения П оэтому рассмотрим ее суть и проблемы определения точности более подробно.

Величина получившая название погрешность измерения, характеризует зависимость результата измерения

отнеучтенных факторов. Если модель построена удачно (в таких случаях принято говорить, что модель адекватнаобъекту реального мира и абсолютное значение величинысущественно меньше модуля измеряемой величины.

Характеристики распределения случайной величины

Различные случайные величины имеют различный разброс своих значений. Наглядно это показывает различная ширина «шляп». В теории вероятности рассматриваются несколько характеристик случайных величин:

Среднее значение - предел отношения суммы всех значений к общему числу наблюдений:

X cp =Lim(IX m )/N

Дисперсия - мера разброса значений случайной величины, определяется как среднее значение квадрата отклонения случайной величины от ее среднего значения:

D=Lim(I(X m -X cp ) 2 /N)

N -> oo

«Введенное Вовсе не

представления погрешности:

Абсолютная погрешность - измеряется в тех же единицах что и измеряемая величина.Характеризуетвеличинувозможногоотклоненияистинногозначения измеряемой величины от измеренного.

Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности к значению величины. Если мы хотим определить погрешность на всем интервале измерений, мы должнынайтимаксимальноезначениеотношениянаинтервале.Измеряетсяв безразмерных единицах.

Класс точности - относительная погрешность, выраженная в процентах. Обычно значения класса точности выбираются из ряда: 0,1; 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 ...

Погрешности измерений и теория вероятности

Рассмотрим, как располагаются значения, вокруг среднего значения. Для этого проведем серию замеров

одной и той же величины и отобразим их результаты на таблице. Допустим, мы измеряем длину вала, номинальное (модельное) значение которой равно 100 мм. Возьмем листок бумаги «в клеточку» и в нижней его

части проведем ось. Посередине поставим значение 100, а слева и справа последовательность значений с

шагом 0,01 мм. Измерив значение величины, мы поставим крестик в клеточки над этим значением. Если

результаты последующих измерений будут равняться тому же значению, крестик поставим клеточкой выше.

Такой метод называется «Метод контрольных листков»и широко применяется на практике при анализе

причин появления некачественной продукции.

НИ		99,97	99.98	99.99		1.00,01	1.00,02	100,03	юо,04	100,05

Рис.Контрольный листок

В нашем примере значение 99.99 встретилось 7 раз, 100,02 - 2 раза, а 100,05 ни разу.

Проделав достаточно большое число замеров, мы получим «горку». Изучив, таким образом, множество измерений совершенно различных величин, мы заметим, что форма «горки»оказывается схожей для всех них.

Впервые дал этому математическое объяснение немецкий математик Гаусс. Но прежде чем рассказывать о его исследованиях нам придется познакомиться с основными понятиями теории вероятности. Вы будете

подробно изучать этот курс. Поэтому сейчас мы остановимся только на некоторых, нужных для понимания метрологии, понятиях и фактах.

D=Lim(I(X m -X cp ) 2 /N)

N -> oo

Отступление для программистов. Как бороться с грубыми ошибками?

При организации ввода данных в нашу информационную систему мы можем использовать вероятностный метод выявления грубых ошибок в данных. Организуем ввод данных так, чтобы сразу считать Х ср идля уже введенных данных. Тогда, при появлении значения отличающегося от среднего больше чем на допустимое, программа выдает сообщение: «Введенное значение маловероятно! Пожалуйста, проверьте правильность ввода». Вовсе не обязательно, что мы ошиблись. Но проверить стоит. Таким образом, компьютер обращает внимание оператора на маловероятную информацию.

Способы представления погрешности

В зависимости от решаемых задач используются несколько способов

По способу получения значений физической величины измерения могут быть прямыми, косвенными, совокупными и совместными, каждое из которых проводится абсолютным и относительным методами (см. п. 3.2.).

Рис. 3. Классификация видов измерений

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Примерами прямых измерений являются определения длины с помощью линейных мер или температуры термометром. Прямые измерения составляют основу более сложных косвенных измерений.

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями, например, тригонометрические методы измерения углов, при которых острый угол прямого треугольника определяют по измеренным длинам катетов и гипотенузы или измерение среднего диаметра резьбы методом трех проволочек или, мощности электрической цепи по измеренным вольтметром напряжению и амперметром силе тока, используя известную зависимость. Косвенные измерения в ряде случаев позволяют получить более точные результаты, чем прямые измерения. Например, погрешности прямых измерений углов угломерами на порядок выше погрешностей косвенных измерений углов с помощью синусных линеек.

Совместными называют производимые одновременно измерения двух или нескольких разноименных величин. Целью этих измерений является нахождение функциональной связи между величинами.

Пример 1. Построение градуировочной характеристики y = f(x) измерительного преобразователя, когда одновременно измеряются наборы значений:

X 1 , X 2 , X 3 , …, X i , …,X n

Y 1 , Y 2 , Y 3 , …, Y i , …,Y n

Пример 2 . Определение температурного коэффициента сопротивления путем одновременного измерения сопротивления R и температуры t , а затем определение зависимости a(t) = DR/Dt :

R 1 , R 2 , …, R i , …, R n

t 1 , t 2 , …, t i , …, t n

Совокупные измерения осуществляются путем одновременного измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате прямых измерений различных сочетаний этих величин.

Пример: значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

Имеются гири массами m 1 , m 2 , m 3 .

Масса первой гири определится следующим образом:

Масса второй гири определится как разность массы первой и второй гирь М 1,2 и измеренной массы первой гири :

Масса третьей гири определится как разность массы первой, второй и третьей гирь (M 1,2,3 ) и измеренных масс первой и второй гирь ():

Часто именно этим путем добиваются повышения точности результатов измерения.

Совокупные измерения отличаются от совместных только тем, что при совокупных измерениях одновременно измеряют несколько одноименных величин, а при совместных – разноименных.

Совокупные и совместные измерения часто применяют при измерении различных параметров и характеристик в области электротехники.

По характеру изменения измеряемой величины бывают статические, динамические и статистические измерения.

Статические – измерения неизменных во времени ФВ например, измерение длины детали при нормальной температуре.

Динамические – измерения изменяющихся во времени ФВ, например измерение расстояния до уровня земли со снижающегося самолета, или напряжение в сети переменного тока.

Статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д.

По точности существуют измерения с максимально возможной точностью, контрольно-поверочные и технические.

Измерения с максимально возможной точностью – это эталонные измерения, связанные с точностью воспроизведения единиц физической величины, измерения физических констант. Эти измерения определяются существующим уровнем техники.

Контрольно–поверочные – измерения, погрешность которых не должна превышать некоторое заданное значение. К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники, измерения заводскими измерительными лабораториями и другие, осуществляемые при помощи средств и методик, гарантирующих погрешность, не превышающую заранее заданного значения.

Технические измерения – измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений (СИ). Это наиболее массовый вид измерений, проводится с помощью рабочих СИ, погрешность которых заранее известна и считается достаточной для выполнения данной практической задачи.

Измерения по способу выражения результатов измерений могут быть также абсолютными и относительными.

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин, а также на использовании значений физических констант. При линейных и угловых абсолютных измерениях, как правило, находят одну физическую величину, например, диаметр вала штангенциркулем. В некоторых случаях значения измеряемой величины определяют непосредственным отсчетом по шкале прибора, отградуированного в единицах измерения.

Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы. При относительном методе измерений производится оценка значения отклонения измеряемой величины относительно размера установочной меры или образца. Примером является измерение на оптиметре или миниметре.

По числу измерений различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения – это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

Приведенные виды измерений включают различные методы, т.е. способы решения измерительной задачи с теоретическим обоснованием по принятой методике.

Выделяют следующие основные характеристики измерений:

1) метод, которым проводятся измерения;

2) принцип измерений;

3) погрешность измерений;

4) точность измерений;

5) правильность измерений;

6) достоверность измерений.

Метод измерений – это способ или комплекс способов, посредством которых производится измерение данной величины, т. е. сравнение измеряемой величины с ее мерой согласно принятому принципу измерения.

Существует несколько критериев классификации методов измерений.

1. По способам получения искомого значения измеряемой величины выделяют:

1) прямой метод (осуществляется при помощи прямых, непосредственных измерений);

2) косвенный метод.

2. По приемам измерения выделяют:

1) контактный метод измерения;

2) бесконтактный метод измерения.

Контактный метод измерения основан на непосредственном контакте какой-либо части измерительного прибора с измеряемым объектом.

При бесконтактном методе измерения измерительный прибор не контактирует непосредственно с измеряемым объектом.

3. По приемам сравнения величины с ее мерой выделяют:

1) метод непосредственной оценки;

2) метод сравнения с ее единицей.

Метод непосредственной оценки основан на применении измерительного прибора, показывающего значение измеряемой величины.

Метод сравнения с мерой основан на сравнении объекта измерения с его мерой.

Принцип измерений – это некое физическое явление или их комплекс, на которых базируется измерение.

Погрешность измерения – это разность между результатом измерения величины и настоящим (действительным) значением этой величины.

Точность измерений – это характеристика, выражающая степень соответствия результатов измерения настоящему значению измеряемой величины.

Правильность измерения – это качественная характеристика измерения, которая определяется тем, насколько близка к нулю величина постоянной или фиксировано изменяющейся при многократных измерениях погрешности (систематическая погрешность).

Достоверность измерений – это характеристика, определяющая степень доверия к полученным результатам измерений.

4 Понятие о физической величине Значение систем физических единиц

Физическая величина является понятием как минимум двух наук: физики и метрологии. По определению физическая величина представляет собой некое свойство объекта, процесса, общее для целого ряда объектов по качественным параметрам, отличающееся, однако, в количественном отношении (индивидуальная для каждого объекта). Есть целый ряд классификаций, созданных по различным признакам. Основными из них является деления на:

1) активные и пассивные физические величины – при делении по отношению к сигналам измерительной информации. Причем первые (активные) в данном случае представляют собой величины, которые без использования вспомогательных источников энергии имеют вероятность быть преобразованными в сигнал измерительной информации. А вторые (пассивные) представляют собой такие величины, для измерения которых нужно использовать вспомогательные источники энергии, создающие сигнал измерительной информации;

2) аддитивные (или экстенсивные) и неаддитивные (или интенсивные) физические величины – при делении по признаку аддитивности. Считается, что первые (аддитивные) величины измеряются по частям, кроме того, их можно точно воспроизводить с помощью многозначной меры, основанной на суммировании размеров отдельных мер. А вторые (неаддитивные) величины прямо не измеряются, так как они преобразуются в непосредственное измерение величины или измерение путем косвенных измерений. В 1791 г. Национальным собранием Франции была принята первая в истории система единиц физических величин. Она представляла собой метрическую систему мер. В нее входили: единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса. А в их основу были положены две общеизвестные ныне единицы: метр и килограмм.

В основу своей методики ученый заложил три основные независимые друг от друга величины: массу, длину, время. А в качестве основных единиц измерения данных величин математик взял миллиграмм, миллиметр и секунду, поскольку все остальные единицы измерения можно с легкостью вычислить с помощью минимальных. Так, на современном этапе развития выделяют следующие основные системы единиц физических величин:

1) система СГС (1881 г.);

2) система МКГСС (конец XIX в.);

3) система МКСА (1901 г.)