Понятие о измерении



Ключевые слова: измерение, величины, средства измерения, погрешность

Key words: measurement, value, measurement tools, error

Измерение — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде), измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины, с другой стороны согласно ГОСТ ИСО 9000 -2001.Измерение — совокупность операций для установления значения величины. В этом случае под результатом измерения можно понимать не только результат измерения, полученный с помощью измерительного оборудования, но и результат расчета по математическим формулам, и результат оценки, причем выраженный в любом виде, например в виде баллов или значений лингвистических переменных «хорошо», «отлично», «удовлетворительно» или «плохо».

Измерение физической величины — совокупность операций по применению технических средств, хранящих единицу физической величины, обеспечивающая нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. Следует обратить внимание на несколько аспектов приведенного определения.

Во-первых, речь идет о «совокупности» операций, т. е. для проведения измерения необходимо иметь описание определенной последовательности действий, приводящих к получению результата — значения измеряемой величины. Эта совокупность представляется, как правило, в виде методики выполнения измерений (МВИ).

Методика выполнения измерений — это установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом. Гарантированная–точность обеспечивается проведением специальных процедур, в сферу государственного метрологического контроля и надзора, метрологической аттестации и метрологической экспертизы.

Метрологическая аттестация МВИ— установление и подтверждение соответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям с целью определения возможности проведения измерений с погрешностью, не превышающей указанную в МВИ.

Метрологическая экспертиза МВИ — анализ и оценка правильности выбора метода и средств измерений, операций и правил проведения самих измерений и обработки их результатов. Метрологическую экспертизу и аттестацию МВИ проводят, как правило, в государственных научных метрологических центрах (ГНМЦ) соответствующего профиля либо в метрологические службы которых соответствующим образом аккредитованы техрегулированием.

Во-вторых, в нем указывается на применение технических средств, хранящих единицу физической величины. Технические средства, применяемые для измерений, называются средствами измерений (СИ).

Средство измерений — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

В этом определении представлено достаточно много признаков средства измерений. Прежде всего СИ — технические средства, т. е. части человеческого тела (локоть) или какие-либо организмы (например, попугаи) для целей измерений не применимы.

Вторая важная особенность — техническое средство должно быть предназначено для измерений. Очевидно, что технические средства, имеющие другое предназначение (например, утюг) для целей измерения применены быть также не могут, так как средство измерений в соответствии с приведенным определением должно иметь нормированные метрологические характеристики.

Метрологической характеристикой средства измерений называется характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность.

Конечно, каждое средство измерений имеет достаточно много свойств. Принято для каждого типа средств измерений устанавливать совокупность метрологических характеристик, которые в этом случае получают название нормированных. Метрологические характеристики средства измерений, определенные экспериментально, называются действительными.

Третьей отличительной чертой средства измерений является то, что это техническое устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы при воздействии на него соответствующей физической величины реакция СИ была пропорциональна определенному количеству единиц, установленных для этой величины. Последнее возможно, если СИ воспроизводит и хранит единицу измеряемой величины. Если рассматривать это определение применительно к шкалам измерений, то, наверное, можно говорить о том, что средство измерений хранит и воспроизводит какой-либо участок или точку шкалы. В этом случае при воздействии на СИ измеряемой величины (необязательно физической) реакция СИ должна давать однозначное сопоставление величины со шкалой или ее точкой.

Четвертая особенность рассматриваемого определения состоит в том, что для любого средства измерений его погрешность должна быть установлена.

Погрешность средства измерений — это разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой величины.

Истинное значение физической величины — значение, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Истинное значение — идеализированное понятие, не пригодное для практических целей, так как оно может быть получено только в результате бесконечно большого числа измерений по абсолютно совершенной методике с применением абсолютно совершенного СИ. Для практических целей используется другое понятие.

Действительное значение — значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Погрешность средства измерений, как правило, задается диапазоном допустимых значений для всех экземпляров СИ данного типа.

Результат измерения представляет собой конечный продукт некоего производственного процесса, имеющего, как и любая другая продукция, свои показатели качества. Среди них важнейшим с учетом того, что речь идет об измерительном процессе, показателем качества является точность полученного результата. Под точностью результата измерений понимают одну из его характеристик, отражающую близость к нулю погрешности. Погрешность результата измерения — это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Измерения по видам классифицируют:

По характеристике точности — равноточные, неравноточные;

1. Равноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях.

2. Неравноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений или в разных условиях.

По числу измерений всерии — однократные, многократные;

1. Однократное измерение — измерение, выполненное один раз (двукратное, трехкратное).
2. Многократное измерение — измерение, состоящее из ряда последовательных однократных измерений. При n > 4 измерения можно считать многократными, и могут быть обработаны в соответствии с требованиями математической статистики.

По отношению кизменению измеряемой величины — статические и динамические;

1. Статическое измерение — измерение физической величины, принимаемой за неизменную на протяжении времени измерения.
2. Динамическое измерение — измерение физической величины, размер которой изменяется с течением времени. Например, измерение вращающиеся детали в процессе ее обработки на станке.

По метрологическому назначению — технические и метрологические;

1. Технические измерения — измерения при помощи рабочих средств измерений с целью контроля параметров изделий, технологических процессов и т. д.
2. Метрологические измерения — измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин или передачи их размера рабочим средствам измерений. При поверке.

По выражению результата — абсолютные и относительные;

1. Абсолютное измерение — измерение, приводящее к значению измеряемой величины, выраженному в ее единицах. При измерении длины детали микрометром результат измерения выражается в единицах измеряемых величин (в миллиметрах).
2. Относительное измерение — измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы.

По общим приемам получения результатов измерении — прямые, косвенные, совместные, совокупные.

1. Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно по показаниям прибора (измерение микрометром, измерительной линейкой).

Формула прямого измерения: Х = n [X], где Х — искомая физическая величина; [X] — единица физической величины; n — значение физической величины.

2. Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
3. Совокупные измерения — измерения нескольких однородных величин в различных их сочетаниях, значения которых определяют путем решения системы уравнений.
4. Совместные измерения — одновременные измерения двух или нескольких неоднородных величин для установления зависимости между ними.

Литература:

1. Шишкин И. Ф. Теоретическая метрология. Часть 1. Общая теория измерений. Учебное пособие. Санкт-Петербург. Издательство СЗТУ.2008.
2. Исматуллаев П. Р., Қодирова Ш. А. Метрология асослари. Ўқув қўлланма. “Extremum press” нашриёти. Тошкент 2012.
3. И. Г. Ершова, С. И. Дмитриев. Метрологическое обеспечение производ- ства. Учебное пособие. Псков ППИ 2010 г.