123310 (598578), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Результат измерения – значение физической величины, полученное путем ее измерения.
Погрешность результата измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Во многих массовых измерениях этапы планирования и оценки погрешностей измерений выполняются заранее и оформляются в виде специального документа. Методика выполнения измерений (МВИ) – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью. Но даже при отсутствии какого-либо регламентирующего документа эти этапы незримо присутствуют при любом измерении.
В измерениях следует различать две ветви процесса – ветвь реальных измерений и ветвь их модельных отражений. Субъект измерений объединяет эти ветви и обеспечивает завершенность процесса, то есть представление результата измерений с оценкой его неопределенности.
К числу основных понятий метрологии, используемых при измерениях и представлении результатов измерений, относятся также понятия «шкала» и «система единиц».
Шкала физической величины – упорядоченная совокупность значений физической величины, служащая исходной основой для измерений данной величины.
Типы шкал:
1. Шкала наименований (классификации). Применяется для неколичественных сравнений. Пример – атлас цветов, образцы шероховатости.
2. Шкала рангов (порядка). Монотонно возрастающая или убывающая последовательность величин, для которой не определена единица измерений, но могут быть выделены отдельные опорные значения (реперные точки). Пример – условная шкала Бофорта (сила ветра – 12 баллов), шкала вязкости Энглера, шкала твердости минералов Мооса (10 опорных значений от талька – 1, до алмаза – 10).
Эти две шкалы – неметрические (условные), по ним возможно только сравнение или оценка, измерение в соответствии с определением данного термина невозможно из-за отсутствия единиц величин.
3. Шкала интервалов (разности). Имеет две опорные точки (основные реперы), одна из которых принята за начало отсчета, а значение [Q] = (Q1-Q0)/n – за единицу измерений (n – целое число). Пример – температурные шкалы Цельсия, Реомюра, Фаренгейта.
4. Шкала отношений. Имеет естественный критерий нулевого состояния физической величины и единицу измерений (шкала интервалов с естественным нулем). Шкалы отношений - самые совершенные и распространенные при измерениях шкалы.
5. Абсолютная шкала – для относительных величин, единица измерений безразмерная.
Система единиц величин – совокупность основных и производных единиц величин, образованная в соответствии с установленными принципами. Применяемые в России единицы величин установлены в ГОСТ 8.417-2002 «ГСИ. Единицы величин».
Символы (размерность) основных величин системы единиц СИ:
L – длина (м), M – масса (кг), T – время (с), I – электрический ток (А), Q – термодинамическая температура (К), J – сила света (кд), N – количество вещества (моль).
Когерентная производная единица физической величины - производная единица физической величины, связанная с другими единицами системы единиц уравнением связи, в котором числовой коэффициент равен 1.
Примеры когерентных производных единиц физических величин:
| Давление | L-1MT-2 | Па (паскаль) |
| Мощность | L2MT-3 | Вт (ватт) |
| Электрическое напряжение | L2MT-3I-1 | В (вольт) |
| Электрическая емкость | L-2M-1T4I2 | Ф (фарад) |
| Электрическое сопротивление | L2MT-3I-2 | Ом (ом) |
| Индуктивность | L2MT-2I-2 | Гн (генри) |
2. Классификация измерений. Методы и средства измерений
Классификация измерений, позволяющая облегчить изучение всего их многообразия и упорядочить знания, возможна на основе общих признаков и условий выполнения измерений.
| Классификационные признаки | Виды и методы измерений, примеры | ||||||||||||
| По областям и видам измерений. Область измерений – совокупность измерений физических величин, свойственных какой-либо области науки или техники и выделяющихся своей спецификой. Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. | Пример. Виды измерений в Государственном реестре средств измерений, разрешенных к применению в РФ: 1.Измерения геометрических величин (в т.ч. перемещений, расстояний, толщин) 2.Измерения механических величин (масса, сила, деформация, скорость, ускорение и др.) 3.Измерения параметров потока, расхода, уровня, объема веществ 4.Измерения давления, вакуумные измерения 5.Измерения физико-химического состава и свойств веществ (плотность, влажность и др.) 6.Теплофизические и температурные измерения 7.Измерения времени и частоты 8.Измерения электрических и магнитных величин 9.Радиоэлектронные измерения 10.Акустические измерения 11.Оптические и оптико-физические измерения 12.Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант 13.Биологические и биомедицинские измерения | ||||||||||||
| По способу организации процесса измерений и обработки данных Метрологические измерения – с целью передачи размера единицы физической величины с использованием эталона | Технические | Исследовательские (лабораторные, в т.ч. метрологические) | |||||||||||
| Массовые Однократные МВИ регламентирована Квалификация оператора низкая Априорная (в МВИ) оценка погрешности результата измерений | Единичные Многократные (статистические) Правила определяет оператор Квалификация оператора высокая Индивидуальная оценка погрешности измерений с учетом условий измерений | ||||||||||||
| По характеру взаимодействия средства измерений с объектом | - контактные и дистанционные (бесконтактные) - непрерывные и дискретные | ||||||||||||
| По условиям измерений | 1.Измерения в нормальных условиях и в рабочих условиях 2.Статические и динамические измерения Статическое измерение - измерение физической величины, принимаемой неизменной на протяжении времени измерения. Динамическое измерение – измерение изменяющейся во времени по размеру физической величины 3.Равноточные и неравноточные измерения | ||||||||||||
| По способу получения результата измерения | Прямые (непосредственные) и функциональные, в т.ч. Прямое измерение – измерение, при котором значение физической величины получают непосредственно. Косвенное измерение – определение значения физической величины на основании результатов прямых измерений других величин, функционально связанных с искомой. Пример: R = U/I Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют решением системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. Пример: Х + У = А, Х – У = В; Х = ? Совместные измерения – проводимые одновременно измерения двух или нескольких неоднородных величин для определения зависимости между ними. Пример: R = f(T) | ||||||||||||
| По методу прямых измерений Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей |
Два метода измерений не определены в РМГ 29-99: Метод противопоставления (разновидность метода сравнения с мерой) – одновременное воздействие на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. Метод совпадений (разновидность дифференциального), где величины измеряют, используя совпадения отметок шкал или стробоскопический эффект. | ||||||||||||
Неотъемлемым и важнейшим элементом измерений, определяющим его суть (см. определение термина «измерение») является средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным в пределах установленной погрешности в течение известного интервала времени.
В средстве измерений реализуется физический принцип измерений и основной метод измерений – сравнение с мерой. Средство измерений реализует и другие операции, составляющие процесс измерения.
Измерительное преобразование
F
Сравнение с единицей или мерой ФВ
Х Q = F(X) Измерительная
информация
[X] = F-1 {q[Q]}
Воспроизведение ФВ заданного размера N[Q]
Операции, представленные в обобщенной структурной схеме средства измерений, не всегда очевидны, иногда выполнены заранее, дополнены и совмещены с другими операциями, но всегда присутствуют в процессе измерений. В частности, измерительное преобразование, обеспечивающее приведение в соответствие размеров в общем случае неоднородных измеряемой и воспроизводимой ФВ, может применяться не только к измеряемой, но и к воспроизводимой ФВ. Измерительное преобразование может включать в себя операции изменения физического рода преобразуемой величины, масштабное или масштабно-временное преобразование, модуляцию, дискретизацию или квантование и др.
В РМГ 29-99 введено обобщающее понятие «средства измерительной техники», охватывающее технические средства, предназначенные для измерений. Оно объединяет средства измерений, их совокупности в виде измерительных систем, измерительных установок, измерительные устройства и принадлежности. К средствам измерений относятся следующие их разновидности.
Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Различают однозначные меры, многозначные меры, наборы мер и магазины мер. Стандартный образец – хранит значения одной или нескольких ФВ, характеризующих состав или свойства вещества.
Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины. По способу индикации значений измеряемой величины приборы разделяют на показывающие и регистрирующие, аналоговые и цифровые.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
