Характеристики измерений
8. Понятие измерения. Классификация измерений.
Мокров Ю. Метрология, стандартизация, сертификация
В метрологии оно имеет два значения: Примером мер являются гири, измерительные сопротивления и т. Это связано со все возрастающим ростом требований в современном обществе к точности и достоверности используемой измерительной информации практически во всех сферах деятельности — научно-технической, экономической и социальной. Точность измерений характеризует близость их результатов к истинному значению измеряемой величины и отражает близость к нулю погрешности результата измерений. Предмет метрологии как науки об измерениях составляют следующие задачи: Выделение законодательной метрологии с самостоятельный раздел обусловлено необходимостью законодательного регулиро-вания и контроля со стороны государства за деятельностью по обеспечению единства измерений. Это закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в РФ. Он регулирует отношения государственных органов управления РФ с физическими и юридическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи, поверки и импорта средств измерений и направлен на защиту интересов граждан и экономики страны от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений. Подробнее правовые вопросы обеспечения единства измерений рассматриваются ниже в соответствующем разделе. Подробнее о задачах и составе ГСИ будет сказано в разделе о правовых основах ОЕИ. В настоящей главе рассматриваются основные понятия, входящие в определение метрологии. Вся история цивилизации представляет собой непрерывный процесс становления и развития измерений, совершенствования средств методов и измерений, повышения их точности и единообразия мер. В процессе своего развития человечество прошло путь от измерений на основе органов чувств и частей человеческого тела до научных основ измерений и использования для этих целей сложнейших физических процессов и технических устройств. В настоящее время измерениями охватываются все физические свойства материи практически независимо от диапазона изменения этих свойств. С развитием человечества измерения приобретали все большее значение в экономике, науке, технике, в производственной деятельности. Многие науки стали называться точными благодаря тому, что они могут устанавливать с помощью измерений количественные соотношения между явлениями природы. По существу, весь прогресс науки и техники неразрывно связан с возрастанием роли и совершенствованием искусства измерений. Не меньшее значение имеют измерения в технике, производственной деятельности, при учете материальных ценностей, при обеспечении безопасных условий труда и здоровья человека, в сохранении окружающей среды. Современный научно-технический прогресс невозможен без широкого использования средств измерений и проведения многочисленных измерений. При создании современных электронных систем ЭВМ, интегральных схем и т. Все это говорит о том, что невозможно переоценить роль измерений в жизни современного общества. Хотя человек проводит измерения с незапамятных времен и интуитивно этот термин представляется понятным, точно и правильно определить его не просто. Приведенные выше определения измерения могут быть выражены уравнением, которое в метрологии называется основным уравнением измерений: Физическая величина — одно из свойств физического объекта физической системы, явления или процесса , общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Физические величины в зависимости от правил их измерения подразделяются на три группы: К нефизическим относят величины, для которых нет единиц измерения. Они могут характеризовать как свойства материального мира, так и понятия, используемые в общественных науках, экономике, медицине. Другим выражением такого подхода являются два разных понимания понятия измерения:. Второе определение появилось в связи с широким распространением в последнее время измерений нефизических величин, которые фигурируют в медико-биологических исследованиях, в частности, в психологии, в экономике, в социологии и других общественных науках. Другими словами, это операция по приписыванию путем вычисления, нахождения или определения числа величине, характеризующей качество какого-либо объекта, по установленным правилам. Понятие оценивание величин не следует путать с понятием оценки величин, связанным с тем, что в результате измерений мы фактически получаем не истинное значение измеряемой величины, а лишь его оценку, в той или иной степени близкую к этому значению. В этом смысле оно и будет пониматься ниже — как измерение физических величин. Ниже приведены о сновные понятия , относящиеся к физической величине здесь и далее все основные понятия по метрологии и их определения приводятся по упомянутой выше рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ Понятия шкалы возникли в связи с необходимостью изучать не только количественные, но и качественные свойства природных и рукотворных объектов и явлений. Шкала наименований классификации — это самая простая шкала, которая основана на приписывании объекту знаков или цифр для их идентификации или нумерации. Например, атлас цветов шкала цветов или шкала классификация растений Карла Линнея. Данные шкалы характеризуются только отношением эквивалент-ности равенства и в них отсутствуют понятия больше, меньше, отсутствуют единицы измерения и нулевое значение. Этот вид шкал приписывает свойствам объектов определенные числа, которые выполняют функцию имен. Процесс оценивания в таких шкалах состоит в достижении эквивалентности путем сравнения испытуемого образца с одним из эталонных образцов. Таким образом, шкала наименований отражает качественные свойства. Эти шкалы описывают уже количественные свойства. В данной шкале невозможно ввести единицу измерения, так как эти шкалы в принципе нелинейны. В ней можно говорить лишь о том, что больше или меньше, хуже или лучше, но невозможно дать количественную оценку во сколько раз больше или меньше. В некоторых случаях в шкалах порядка может быть нулевая отметка. Например, в шкале Бофорта оценки силы ветра отсутствие ветра. Примером шкалы порядка является также пятибалльная шкала оценки знаний учащихся. Другими примерами шкалы порядка являются шкала силы землетрясений например, шкала Рихтера , шкалы твердости, шкалы силы ветра. Некоторые из этих шкал имеют эталоны, например, шкалы твердости материалов. Другие шкалы не могут их иметь, например, шкала волнения моря. Шкалы порядка и наименований называют неметрическими шкалами. Шкала интервалов разностей содержит разность значений физической величины. Для этих шкал имеют смысл соотношения эквивалентности, порядка, суммирования интервалов разностей между количественными проявлениями свойств. Шкала состоит из одинаковых интервалов, имеет условную принятую по соглашению единицу измерения и произвольно выбранное начало отсчета - нуль. Примером такой шкалы являются различные шкалы времени , начало которых выбрано по соглашению от Рождества Христова, от переселения пророка Мухаммеда из Мекки в Медину. Результаты измерений по этой шкале разности можно складывать и вычитать. В ней нуль характеризует естественное нулевое количество данного свойства. Например, абсолютный нуль температурной шкалы. Это наиболее совершенная и информативная шкала. В некоторых случаях возможна и операция суммирования для аддитивных величин. Аддитивной называется величина, значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент и разделены друг на друга например, длина, масса, сила и др. Неаддитивной величиной называется величина, для которой эти операции не имеют физического смысла, например, термодинамическая температура. Примером шкалы отношений является шкала масс — массы тел можно суммировать, даже если они не находятся в одном месте. Абсолютные шкалы - это шкалы отношений, в которых однозначно а не по соглашению присутствует определение единицы измерения. Абсолютные шкалы присущи относительным единицам коэффициенты усиления, полезного действия и др. Условные шкалы - шкалы, исходные значения которых выражены в условных единицах. К таким шкалам относятся шкалы наименований и порядка. Физическая величина Х может быть при помощи математических действий выражена через другие физические величины А, В, С … уравнением вида: Формулы вида 2 , выражающие одни физические величины через другие, называются уравнениями между физическими величинами. Коэффициент пропорциональности в таких уравнениях за редким исключением равен 1. Значение этого коэффициента не зависит от выбора единиц, а определяется только характером связи величин, входящих в уравнение. Для каждой системы величин число основных величин должно быть вполне определенным и его стараются свести к минимуму. Основные величины могут выбираться произвольно, но важно, чтобы система была удобной для практического применения. Как правило, в качестве основных выбирают величины, характеризующие коренные свойства материального мира: Каждой основной величине присвоен символ в виде прописной буквы латинского или греческого алфавита, называемой размерностью основной физической величины. Понятие размерности вводится и для производной величины. Степени символов основных величин, входящих в одночлен, могут быт целыми, дробными, положительными и отрицательными в зависимости от связи рассматриваемой величины с основными. Связь производной величины через другие величины системы выражается определяющим уравнением производной величины. Размерность производной величины определяется путем подстановки в определяющее уравнение вместо входящих в него величин их размерностей. Причем, для этого используются простейшие уравнения связи, которые могут быть представлены в виде формулы 2. Форма уравнений, связывающих величины, не зависят от размеров единиц: Этим свойством измерение отличается от всех других приемов оценки величин. Размерность величин обозначается символом dim. В нашем случае размерность скорости будет выражена как Например, в системе величин LMT длина, масса, время размерность любой величины Х в общем виде будет выражаться формулой: Размерность является более общей характеристикой , чем уравнение связи между величинами, так как одну и ту же размерность могут иметь величины разной природы, например, сила и кинетическая энергия. Размерности имеют широкое практическое применение и позволяют:. В зависимости от рода измеряемой величины, условий проведения измерений и приемов обработки экспериментальных данных измерения могут классифицироваться с различных точек зрения. С точки зрения общих приемов получения результатов они разделены на четыре класса:. Прямое измерение — измерения, при котором искомое значение получают непосредственно. Например, измерение длины детали линейкой. Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как сравнение величины с ее единицей. В таком случае лучше применять термин прямой метод измерений. Косвенное измерение — определение искомого значения величины на основании результатов прямых измерений других величин, функционально связанных с искомой величиной. Косвенные измерения относятся к явлениям, которые непосредственно не воспринимаются органами чувств и познание которых требует экспериментальных устройств. Исторической предпосылкой косвенных измерений было открытие закономерных связей и единства различных явлений в отдельных областях природы и во всей природе в целом, что привело к установлению закономерных связей между различными физическими величинами. Совокупные измерения — проводимые одновременно измере-ния нескольких одноименных величин, при котором искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. При этом для определения значений искомых величин число уравнений должно быть не меньше числа величин. Примером совокупных измерений являются измерения, когда значение массы отдельных гирь из набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений масс различных сочетаний гирь. Совместные измерения — проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними. Совместные и совокупные измерения характеризуются тем, что состоят из совокупности рядов прямых измерений и числовые значения искомых величин определяются из совокупности уравнений типа: По физическому смыслу измерения можно было бы делить на прямые и косвенные. От числа измерений зависит методика обработки экспериментальных данных. При многократных наблюдениях для получения результата измерений приходится прибегать к статистической обработке результатов наблюдений. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений они делятся на статические и динамические величина изменяется в процессе измерений. По отношению к основным единицам измерения делятся на абсолютные и относительные. Абсолютное измерение — измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и или использовании значений физических констант. Относительное измерение — измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Например, измерение активности радионуклида в источнике по отношению к активности радионуклида в однотипном источнике, аттестованной в качестве эталонной меры активности. Существуют и другие классификации измерений, например, по связи с объектом контактные и бесконтактные , по условиям измерений равноточные и неравноточные. Следует различать понятия измерение и наблюдение. Наблюдения при измерении — операции, проводимые при измерении и имеющие целью своевременно и правильно произвести отчет. Результаты наблюдений подлежат дальнейшей обработке для получения результата измерения. Для вычисления результата измерения следует из каждого наблюдения следует исключить систематическую погрешность. В итоге получаем исправленный результат данного наблюдения из числа нескольких, а за результат измерения принимаем среднее арифметическое из исправленных результатов наблюдений. При измерении с однократным наблюдением термином наблюдение пользоваться не стоит. Им в соответствии с классификацией были присвоены двухразрядные коды видов измерений: Наряду с рассмотренными выше основными характеристиками измерений, в теории измерений рассматриваются такие их характеристики, как принцип и метод измерений. Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерения. Например, использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием. Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Как правило, метод измерений обусловлен устройством средств измерений. Некоторыми примерами распространенных методов измерений являются следующие методы. Метод непосредственной оценки — метод, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. Например, взвешивание на циферблатных весах или измерение давления пружинным манометром. Дифференциальный метод — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами. Этот метод может дать очень точные результаты. Например, при сравнении одинаковых линейных мер, где разность между ними определяется окулярным микрометром, позволяющим ее оценить до десятых долей микрона. Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля. Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины. Например, измерение массы на равноплечных весах при помощи гирь. Принадлежит к числу очень точных методов. Метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают величиной, воспроизводимой мерой. Результат измерения при этом методе либо вычисляют как сумму значения используемой для сравнения меры и показания измерительного прибора, либо принимают равным значению меры. Существуют различные модификации этого метода:. Комментарии 1 Обратно в раздел Наука Список тегов: Все права на книги принадлежат их авторам. Если Вы автор той или иной книги и не желаете, чтобы книга была опубликована на этом сайте, сообщите нам. Библиотека Гумер - Наука. Метрология как наука об измерениях 1. Метрология состоит из следующих основных разделов: Измерением называется познавательный процесс, заключаю-щийся в сравнении путем физического эксперимента данной величины с некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения М. Маликов, Основы метрологии, г. Нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств ГОСТ по терминам и определениям метрологии, ныне не действующий. 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 Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ Метрология. Основные термины и определения, г. Другим выражением такого подхода являются два разных понимания понятия измерения: Размерности имеют широкое практическое применение и позволяют: С точки зрения общих приемов получения результатов они разделены на четыре класса: Существуют различные модификации этого метода: Теология апокрифы апологетика библейские толкования библиология библейские словари богословие догматика душепопечительство екклесиология история церкви оккультизм патрология религиоведение сектология современная церковь сравнительное богословие. Конфессии атеизм ислам иудаизм католицизм православие протестантизм. Иностранные языки Английский Французский Немецкий Иврит Японский Турецкий Испанский Китайский. Каталоги Новые книги Именной Хронологический Авторы. Разное Форум Блог Новости Туризм Рефераты Ссылки Связь Site Map. Поиск по сайту Введите условия поиска Web www.
Измерение является одним из основных понятий метрологии, поэтому классификации и характеристикам измерений уделяется большое внимание. Измерения классифицируют по целому ряду признаков. Равноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях. Неравноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и или в разных условиях. Однократное измерение — измерение, выполненное один раз. Основным условием, при котором такое измерение в принципе возможно, является наличие априорной информации о точности полученного отсчета. Многократное измерение — измерение, результат которого получают из нескольких следующих друг за другом измерений, иными словами, измерение, состоящее из ряда однократных измерений. Многократные измерения одной и той же величины постоянного размера производятся при повышенных требованиях к точности измерений. Статическое измерение — измерение, на протяжении времени которого измеряемая величина принимается неизменной. Динамическое измерение — измерение, на протяжении времени которого измеряемая величина принимается переменной. Технические измерения — измерения, выполненные при помощи рабочих средств измерений. Метрологические измерения — измерения, выполненные при помощи эталонов и образцовых средств измерений. Как правило, такие измерения выполняются с целью воспроизведения единиц физических величин или передачи их размера рабочим средствам измерений. Измерения максимально возможной точности, достигаемой при существующем уровне науки и техники, называют также эталонными, а измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не превышает заданного значения и выполняемые метрологическими органами, — контрольно-поверочными. Абсолютное измерение — измерение, приводящее к значению, основанному на прямых измерениях одной или нескольких основных величин, и или использовании значений физических констант. Результат прямых измерений выражается в единицах измеряемой величины, например, определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате и т. Относительное измерение - измерение отношения измеряемой величины к одноименной величине, играющей роль единицы или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Например, при измерении относительной влажности воздуха, ее определяют как отношение количества водяных паров в 1 куб. Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных, например, измерение температуры тела термометром, силы тока — амперметром, длительности временного интервала — секундомером. Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и другими величинами, значения которых получают в результате прямых измерений. Совокупные измерения — измерения нескольких однородных величин в различных их сочетаниях, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений. Например, измеряя сопротивления , и между различными вершинами треугольника, в котором соединены сопротивления , и см. Совместные измерения - одновременные измерения двух или более неоднородных величин для нахождения зависимости между ними. Например, измеряя сопротивление резистора при трех различных температурах, составляют систему из трех уравнений с целью нахождения параметров R 0 , и с помощью известной зависимости сопротивления резистора от температуры:. Основными характеристиками измерений являются: Принцип измерений — физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Метод непосредственной оценки , при использовании которого искомое значение измеряемой величины получают по показаниям средства измерений, снятых непосредственно с его отсчетного устройства,. Метод сравнения с мерой , при использовании которого искомое значение измеряемой величины получают в результате ее сравнения с величиной, воспроизводимой мерой. Примером реализации этого метода является измерение массы на равноплечих рычажных весах с использованием уравновешивающих гирь. Этот метод, при условии высокой точности воспроизведения величины мерой, позволяет получить хорошую точность измерений даже в случае применения относительно неточных средств измерений. Например, необходимо измерить постоянное напряжение, истинное значение которого. Возьмем для этого образцовую меру напряжения , погрешность которой пренебрежимо мала, и вольтметр с пределом измерения и погрешностью, значение которой при измерении величины, равной пределу измерения, составляет. При использовании дифференциального метода измерений источники измеряемого постоянного напряжения и образцового напряжения включаются последовательно навстречу друг другу. Разность напряжений будет измерена с погрешностью вольтметром с пределом , следовательно, искомое значение напряжения будет определено с относительной погрешностью, равной примерно. Эффект повышения точности результатов измерений, достигаемый при использовании дифференциального метода, оказывается тем выше, чем точнее мера воспроизводит значение физической величины. Очевидно, что используемая в нулевом методе измерений мера должна быть изменяемой регулируемой , а точность метода тем выше, чем выше чувствительность устройства сравнения. Например, измерение сопротивления омметром с поочередным подключением к нему измеряемого сопротивления и образцового магазина сопротивлений регулируемая мера. Сопротивление магазина, при котором показания омметра такие же, как при измерении искомого сопротивления, равно измеряемому значению. Например, при измерении длины с помощью штангенциркуля с нониусом наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса. Выбор метода измерений зависит от измерительной задачи, наличия необходимых средств измерений, их вида, характеристик, конструктивных особенностей. С целью наилучшей реализации выбранного метода измерений необходимо определить технологию выполнения измерений, под которой понимается совокупность основных приемов использования средств измерений и последовательность их реализации, требования к выбору средств измерений, числа измерений и их условий, способов обработки результатов. Все перечисленное составляет так называемую методику измерений. Это понятие широко используется в метрологической практике. Обычно под методикой измерений понимают установленную совокупность операций и правил, выполнение которых при измерении обеспечивает получение результатов измерений в соответствии с данным методом. В ряде случаев существуют нормативно-технические документы, регламентирующие конкретные методики измерений. Результат любого измерения всегда отличается от истинного значения измеряемой величины, под которым подразумевают значение физической величины идеальным образом отражающее в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Поэтому для получения результата измерений необходимо оценить значение искомой величины в совокупности с оценкой ее отклонения от истинного значения. На практике для проведения этих оценок используются показания средств измерений и их характеристики. Исходя из этого, результатом измерений физической величины называется значение физической величины, полученное путем ее измерения. Количественно погрешность характеризуют величиной , равной разности между истинным и измеренным. Систематическими называются погрешности , не изменяющиеся во времени или изменяющиеся во времени по известному закону. Основной отличительный признак систематических погрешностей состоит в том, что они могут быть предсказаны и благодаря этому практически полностью устранены введением соответствующих поправок. Поправкой называется значение величины, одноименной с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению величины с целью исключения систематической погрешности. Случайными называются погрешности , изменяющиеся непредсказуемым, случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Основной отличительный признак случайных погрешностей состоит в том, что они в отличие от систематических легко обнаруживаются при повторных измерениях в виде некоторого разброса получаемых результатов. Описание случайных погрешностей может быть осуществлено только на основе теории вероятностей и математической статистики. Важно, что их влияние на результаты измерений в принципе неустранимо, а только может быть по необходимости уменьшено. Точность результата измерений кратко - точность измерений - характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности его результата. Количественно точность можно охарактеризовать величиной , обратной модулю относительной погрешности:. Правильность результата измерений — характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей в их результатах;. Достоверность результата измерений — характеристика качества измерений, отражающая доверие к их результатам. Измерения делят на достоверные и недостоверные в зависимости от того известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонения от истинных значений измеряемых величин. Учись учиться, не учась! Метод социометрических измерений IV. Составление сравнительной характеристики двух сельскохозяйственных районов по выбору учителя Бюрократизм и формализм в системе образования. Эти характеристики образовательного кризиса проявляются в дидактоцентризме и предметоцентризме В целом все коэффициенты эластичности относящиеся к спросу справедливы и для характеристики эластичности предложения Введение. Характеристики современных военно-политических тенденций Введение. Основные понятия Виды измерений. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Классификация измерений Роль и место измерений в метрологии Основы метрологии Измерение является одним из основных понятий метрологии, поэтому классификации и характеристикам измерений уделяется большое внимание. По числу измерений, выполняемых в серии: По характеру изменения во времени измеряемой величины: По способу представления результатов измерений:
Куда уйти из медицины
Вечерние новости кбр
До скольких часов можно шуметь по закону
Сколько стоит карбюратор на ауди
Днр сколько территории