Измерение. Виды измерений

Измерение ФВ заключается в сопоставлении какой-либо величины с однородной величиной, принятой за единицу.

Определение стандарта РМГ 29-99: измерение физической величины - 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. Например, измерение линейкой: сравнивают размер измеряемого предмета с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет, получают значение величины.

Объект измерения, ТС

В простейшем случае модель измерения может быть описана функциональной зависимостью изменения выходного сигнала Q от изменений входного сигнала Х, как функция Q = F(Х). В любой системе в момент проведения измерений возникают различные внешние и внутренние помехи Z, которые вносят погрешность D в результат измерения. В общем случае структурная схем измерения выглядит следующим образом:

 

Результат измерения X = = F-1{q[Q]}

Сравнение с мерой

Измерительный преобразователь F

Q = F(Х) D = Q - Q_м ® min

Х

 

Воспроизведение ФВ заданного размера Qм

 

 

Z_i

 

Z_k

 

На выходе производится преобразование обратное F

Наличие помех определяют тот факт, что при многократных измерениях одной и той же величины Х одним и тем же средством измерения и в одинаковых условиях приводит к результатам измерения, которые как правило, различаются между собой и не совпадают с истинным значением измеряемой величины.

Измеряемая величина - это ФВ, подлежащая определению в соответствии с измерительной задачей.

Под истинным значением ФВ понимается значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства ТС через ее выходные параметры. Так как истинное значение является идеальным, то в качестве наиболее близкого к нему используется понятие действительное значение, которое определяется экспериментальным методом.

Результат измерения представляет собой приближенную оценку истинного значения величины, найденную путем измерения. Из сказанного можно сформулировать основные постулаты метрологии:

1. Истинное значение определяемой величины существует и оно постоянно.

2. Истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Результат измерения обычно математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

Классификация измерений:

1. Равноточные - измерения, какой либо величины, выполненными одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.

2. Неравноточные - ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

3. Однократные - измерение, выполненное один раз.

4. Многократные - измерения ФВ одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.

5. Статическое измерение - измерение ФВ, принимаемые в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.

6. Динамические - измерения изменяющейся по размеру ФВ.

7. Абсолютные - измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. (н-р. измерение силы F = gm основано на измерении массы и использовании константы).

8. Относительные - измерения отношения величин к одноименной величине, играющей роль 1, или измерения изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. (н-р измерение радионуклида в источнике по отношению к активности радионуклида в одноименном источнике, аттестованного в качестве эталонной меры активности).

9. Наиболее часто используют так называемые прямые измерения. Измерение, при котором искомое значение ФВ получают непосредственно (н-р измерение температуры).

10. Косвенные - определение искомого значения ФВ на основании результатов прямых измерений других ФВ, функционально связанных с искомой величиной (н-р объем).

11. Совокупные - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при котором искомые значения величин определяются путем решения системы уравнений, получаемых при измерении этих величин в разных сочетаниях.

12. Совместные измерения - проводимые одновременно измерения 2 или нескольких одноименных величин для определения зависимости между ними.

Каждую физическую величину можно измерить несколькими методами. Основными методами являются:

1. метод непосредственной оценки, в котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетным устройствам измерительного прибора прямого действия (часы, барометр и т.д.).

2. нулевой метод - это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сводят к нулю (взвешивание на равноплечих весах).

3. контактный и бесконтактный - методы, при которых чувствительный элемент прибора приводится или не приводится в контакт с объектом измерения (измерение диаметра вала измерительной скобой - контактный метод, температуры в доменной печи - бесконтактны).

4. метод сравнения с мерой - метод, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной воспроизводимой мерой (рычажные весы с уравновешиванием гирями)

5. метод замещения - разновидность метода сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы груза и гирь на одну и туже чашу весов.

К основным характеристикам качества измерений относится точность, правильность, сходимость, воспроизводимость.

Точность измерений - качество измерений, отражающее близость результатов к истинному значению измеряемой величины.

Правильность измерений - качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах.

Сходимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях повторно одними и теми же средствами измерений, одним и тем же методом.

Воспроизводимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, разными методами и средствами и т.д.).