Основы теории измерений

Основная задача метрологии — обеспечение единства измерений. Единство измерений — это такое их состояние, при котором результаты измерений выражены в узаконенных единицах, а погрешность измерений известна.

Измерение можно определить как экспериментальное нахождение отношения измеряемой величины в другой однородной величине, принятой за единицу.

Физическая величина — это свойство, общее в качественном отношении для многих объектов, но в количественном индивидуальное для каждого. Различают истинное значение физической величины (его стараются найти при измерениях); действительное значение физической величины (его на практике вместо истинного определяют экспериментально).

Методы измерений — это совокупность правил и приемов использования средств измерений, позволяющих решить измерительную задачу. Методы измерения можно классифицировать: по физическому принципу (например, для измерения температуры используют расширение ртути); по принципу взаимодействия средств измерений с объектом (контактные и бесконтактные); по виду средств измерений (например, вес можно измерить непосредственно, можно с помощью стрелочного прибора); по виду хранителя единицы физической величины (обычно используют эталон — меру).

Средства измерений — это применяемые технические средства, имеющие нормированные метеорологические характеристики. Средства измерений от простого к сложному:

  • эталоны
  • меры: служат для воспроизведения физической величины заданного размера
  • измерительные приборы: длятся на аналоговые и цифровые
  • измерительные преобразователи (структурные элементы более сложных средств измерения, имеющие самостоятельные метрологические характеристики). Играют особую роль среди средств измерения. Бывают первичные (датчики, сенсоры), передающие, промежуточные, масштабные. На основе нескольких измерительных преобразователей создают измерительные приборы и меры. Прибор предназначен для образования выходного сигнала, доступного для восприятия наблюдателем
  • измерительно-вычислительные комплексы

Классификация измерений.

Измерения классифицируются по способу получения результатов:

  • прямые измерения: в них искомое значение находят непосредственно из опытных данных.
    Q = C·X
    Q — измеряемая величина
    C — коэффициент
    X — наблюдаемая величина
  • косвенные измерения: физическая величина является функцией от нескольких непосредственно наблюдаемых аргументов.
    Q = f (x1, x2…xn)
  • совместные измерения: функциональная зависимость Y=f(x) между переменными Y и X вычисляется путем измерения ряда величин. Измеряют x1, x2…xn, затем y1, y2…yn. Далее функцию Y=f(x) находят дл каждой пары Y и X.
  • совокупные измерения: сумма (разность) измеряемых величин в различных сочетаниях.
  • Химико-физические измерения компонентов природной среды — это обычно совместные измерения.

    Cij = -1, 0, +1

Условия измерений.

Условия измерений влияют на точность результатов. В соответствии с требованиями на измерительные приборы и диапазонами измерений различают нормальные и рабочие условия.
Нормальные условия — это комфортное состояние оператора (температура 25 ±10; влажность — 60-80%; атм. давление — 101325 Па=1 атм=760 мм рт ст)
Рабочие условия — определяются паспортными данными прибора; измерения соответствуют точности прибора, записанной в паспорте. Современные приборы имеют погрешность примерно 2,5%.
Контролируемые условия измерений — особенно важны для мер и тестовых приборов. Контроль условий осуществляется двумя способами: 1) стабилизация условий с помощью технических средств, чтобы влияющие величины находились в требуемых границах; 2) измерение влияющих величин. При особо точных и ответственных измерениях контроль осуществляют комбинированным способом.
Неконтролируемые условия — измерения, которые не требуют контроля или стабилизации условий.

Результат измерения — выражает конечную цель спланированного и подготовленного  измерительного эксперимента.

Погрешность результата — отклонение результата измерения от истинного значения. Бывает абсолютная и относительная.

Читайте далее: Основные этапы измерений