Измерения

Измерением называют нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств - средств измерений. Необходимо помнить, что измерение - это процесс, основ­ными элементами которого являются: объект измерения, средство из­мерения, условия измерений, принцип измерений, метод измерений, человек-оператор, выполняющий измерение (субъект измерения).

Объект измерения - это физическая величина, которая подлежит измерению. Объект измерения должен быть оценён на основе априорных данных и отождествлён с одной из моделей, идеализирующих объект. Эту задачу решает экспериментатор, выбирая тот или иной измеритель­ный прибор. Вопрос о роли моделей объекта в метрологии очень важен. Рассмотрим это на примере [2]. Пусть исследуемый объект – перемен­ный ток. Модель объекта – синусоида i =I_mSin(wt+j),

где t - время, I_m, w,j амплитуда, угловая частота и фазовый сдвиг тока относительно напряжения - параметры модели.

Каждый из параметров модели соответствует некоторому реально­му свойству объекта и может быть измеряемой величиной. Но кроме этих величин-аргументов, вводят ещё ряд параметров, функционально связанных с аргументами, которое также могут быть измеряемыми величинами. Некоторые параметры удается ввести так, что они по определению оказываются не связанными с "деталями" явления. Напри­мер, действующий ток

где Т = 2Л/ - период синусоиды.

Действующим током характеризуют и несинусоидальный ток. Одна­ко при создании средств измерений приходится учитывать форму тока, т.е. модель объекта исследования. Переопре­деление модели можно произвести путем замены одной синусоиды сум­мой определенного числа синусоид.

Иногда говорят об измерениях переменных и случайных величин. Но у этих величин нет истинного значения, поэтому их нельзя из­мерить. Но у переменной величины можно измерять её параметры, ко­торые не являются переменными, можно измерить мгновенные значения переменной величины. У случайной величины можно измерять параметры функции её распределения, которые не являются случайными.

Средства измерений - это технические средства, используемые для целей измерений и имеющие нормированную точность.

Принцип измерений составляет совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.

Метод измерений представляет совокупность приёмов использова­ния принципов и средств измерений, обеспечивающую сравнение изме­ряемой величины с единицей.

Различают два метода измерений: метод непосредственной оцен­ки, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчётному устройству измерительного прибора прямого действия, и метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей. Наиболее распространены: дифференциальный метод, в котором на измеритель­ный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой; нулевой метод, когда результи­рующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля; метод замещения, в котором измеряемую величину замещает из­вестной величиной, воспроизводимой мерой; метод совпадений, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроиз­водимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или пе­риодических сигналов.

Условия измерений характеризуются наличием влияющих величин, например температуры, давления, вибрации, ускорений, электромаг­нитных полей и других. Влияние их должно быть изучено, учтено или исключено.