МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Основные понятия об измерениях

В общем случае измерением1 называется совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической вели- чины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой ве- личины.

Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице из- мерения, называется числовым значением измеряемой величины. Если х – измеряемая величина, u – единица измерения, а q – числовое значение из-

меряемой величины, то

x = qu. (1.1)

Правая часть соотношения (1.1) называется результатом измере-

ния. Результат измерения – всегда размерная величина – состоит из еди- ницы u, которая имеет свое наименование, и числа q, показывающего, сколько раз данная единица содержится в измеряемой величине.

Существует несколько видов измерений. При их классификации ис- ходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий определяющих точность результата изме- рений и способа выражения этих результатов.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени изме-

рения подразделяются на:

• статические измерения – это измерение физической величины,

принимаемой в соответствии с конкретной задачей за неизмен-

ную на протяжении времени измерения;

• динамические измерения – измерения изменяющейся по разме-

ру физической величины.

По способу получения результатов измерений (виду уравнения из-

мерений) их разделяют на:

• прямые измерения – измерения, при которых искомое значение

величины находят непосредственно. При этом измеряемую вели-

 

 

1 Все понятия и определения в этой главе даны согласно ГСИ РМГ 29-99 (переиздание -

сентябрь 2003 г.) «Метрология. Основные термины и определения»

чину сравнивают с мерой измерительными приборами, градуиро-

ванными в требуемых единицах;

• косвенные измерения – определение искомого значения физи-

ческой величины на основании результатов прямых измерений

других физических величин, функционально связанных с иско-

мой величиной;

• совокупные измерения – проводимые одновременно измерения

нескольких одноимённых величин, при которых искомое значе-

ние величины определяют путем решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различ- ных сочетаний гирь);

• совместные измерения – производимые одновременно измере-

ния двух или нескольких не одноименных величин для определе-

ния зависимости между ними. В качестве примера совместных измерений можно назвать измерение электрического сопротивле- ния при 2000С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

По способу выражения результата измерений измерения делят на:

• абсолютные измерения – основаны на прямых измерениях од-

ной или нескольких основных величин и использовании значений

физических констант;

• относительные измерения – измерения отношения величины к

одноимённой величине, играющей роль единицы, или измерения

величин по отношению к одноимённой величине, принимаемой за исходную.

По используемому методу измерения (совокупности приёмов ис-

пользования принципов и средств измерений) измерения подразделяются на:

• метод непосредственной оценки – метод измерений, при кото-

ром значение величины определяют непосредственно по показы-

вающему средству измерений;

• метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором изме-

ряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой ме-

рой. Этот метод имеет следующие модификации:

а ) метод дополнения – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же ве- личины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнение воздей- ствовала их сумма, равная заранее заданному значению;

б) дифференциальный метод измерений – метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отли- чающееся от значения измеряемой величины, при котором из- меряется разность между этими двумя величинами;

в) нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором ре- зультирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля;

г) метод измерения замещением – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.

Основными характеристиками измерений являются:

• принцип измерений – физическое явление или эффект, поло-

женное в основу измерений;

• метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения

измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализо-

ванным принципом измерений;

• методика измерений – установленная совокупность операций и

правил при измерении, выполнение которых обеспечивает полу-

чение необходимых результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом;

• погрешность измерений – отклонение результата измерения от

истинного значения измеряемой величины;

• вес измерений – положительное число, служащее оценкой дове-

рия к тому или иному отдельному результату измерений, входя-

щему в ряд неравноточных измерений (обычно результату с большей погрешностью приписывают вес, равный единице, а ос- тальные веса находят по отношению к нему);

• сходимость измерений – близость друг к другу результатов из-

мерений одной и той же величины, выполненных повторно од-

ними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинако-

вых условиях и с одинаковой тщательностью;

• воспроизводимость измерений – близость результатов измере-

ний одной и тоже величины, полученных в разных местах, раз-

ными методами, разными средствами измерений, разными опера- торами, в разное время, но приведенные к одним и тем же усло- виям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).