Основные характеристики измерений

Классификация измерений

Измерения и средства измерений

Кратные и дольные единицы

Для удобства применения единиц физических величин системы СИ приняты приставки для образования десятичных кратных (больших) единиц и дольных (меньших) единиц, приведенные в таблице 2.

Например, в радиоэлектронике широко применяются следующие кратные и дольные единицы:

частота – 10⁶ Гц = 1 МГц; 10⁹ Гц = 1 ГГц; 10¹² Гц = 1 ТГц;

напряжение – 10³ В = 1 кВ; 10^-4 В = 0,1 мВ; 10^-6 В=1 мкВ;

емкость – 10^-12 Ф = 1 пФ.

Таблица 2 – Кратные и дольные единицы системы СИ

Единицы	Приставка	Множитель	Наименование
русское	международное
Кратные	экса пета тера гига мега кило гекто дека	10^18 10^15 10^12 10^9 10^6 10^3 10^2 10^1	Э П Т Г М К г да	Е Р Т G М k h da
Дольные	деци санти милли микро пано пико фемто атто	10^-1 10^-2 10^-3 10^-6 10^-9 10^-12 10^-15 10^-18	д с м мк и п ф а	d s m n p f a

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Под измерением понимают установление значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Во всех случаях проведения измерений независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений есть общее, что составляет основу измерений – это сравнение опытным путем данной величины с другой, подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для нее за единицу величин, т. е. находим ее значение.

Существует несколько видов измерений. При их классификации исходят из: характера зависимости измеряемой величины от времени; способа получения результатов; условий, определяющих точность результата измерений, способов получения информации, по признаку измеряемой величины (см. таблицу 3).

Таблица 3 – Классификация измерений

Методы измерений	Виды измерений
1 По способу получения информации	1.1 Прямые 1.2 Косвенные 1.3 Совокупные 1.4 Совместные
2 По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений	2.1 Статические 2.2 Динамические 2.3 Статистические
3 По количеству измерительной информации	3.1 Однократные 3.2 Многократные
4 По способу выражения результатов измерений	4.1 Абсолютные 4.2 Относительные
5 По признаку измеряемой величины	5.1 МИ 2222-92 «ГСИ. Виды измерений. Классификация»
6 По условиям, определяющим точность результата	6.1 Эталонные 6.2 Контрольно - поверочные 6.3 Технические

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на: статические (измеряемая величина остается постоянной во времени, например, измерения размеров объектов, постоянной температуры, давления и т. д.) и динамические (измеряемая величина постоянно изменяется во времени, например, пульсирующие давления, вибрация и т. д.).

По способу получения результатов измерения разделяют на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой Q=X, где Q – искомое значение физической величины, а Х – значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Например, измерения размеров тел линейкой, массы – при помощи весов, измерение давления и температуры при контроле технологических процессов.

Косвенным называют измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях измеряют не собственно определяемую величину, а другие величины, функционально с нею связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле

,

где Q – искомое значение величины;

– значения величин, определяемых прямым измерением;

f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны.

Примерами косвенных измерений могут служить: измерение объема тел по прямым определениям его геометрических размеров; нахождение удельного сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения. Косвенные измерения широко применяются, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно, например, измерение содержания элементов в образцах методами атомно-эмиссионного, рентгеноспектрального, фотометрического и других анализов.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

1 – измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. Это – эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения единиц физических величин; измерения физических констант, прежде всего универсальных, например, абсолютного значения ускорения свободного падения, гиромагнитного отношения протона и т. д.; некоторые специальные измерения, требующие высокой точности;

2 – контрольно-поверочные измерения, погрешность которых не должна превышать заданного значения. Сюда относятся измерения, выполняемые государственными метрологическими центрами, поверочными и калибровочными лабораториями предприятий.

3 – технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств и методик измерений. Это – измерения, выполняемые в процессе производства на предприятиях различных отраслей промышленности.

По способу выражения результатов измерений различают: абсолютные, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании физических констант. Например, определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате; относительные – это измерения отношения величины к одноименной, играющей роль единицы, или величины по отношению к одноименной, принимаемой за исходную. Например, измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в одном кубическом метре воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает один кубический метр воздуха при данной температуре.

По признаку измеряемой величины измерения классифицируются следующим образом (МИ 2222-92 «Государственная система обеспечения единства измерений. Виды измерений. Классификация»):

– измерения геометрических величин;

– измерения механических величин;

– измерения параметров потока, расхода, уровня, объема веществ;

– измерения давления, вакуумные измерения;

– измерения физико-химического состава и свойств веществ;

– теплофизические и температурные измерения;

– измерения времени и частоты;

– измерения электрических и магнитных величин, радиотехнические и радиоэлектронные измерения. При необходимости этот вид измерений может быть разделен на два вида:

– измерения электрических и магнитных величин;

– радиотехнические и радиоэлектронные измерения;

– измерения акустических величин;

– оптико-физические измерения;

– измерения характеристик ионизирующих измерений и ядерных констант.

Основными характеристиками измерений являются: принцип, метод, погрешность измерений, точность, сходимость и воспроизводимость результатов измерений.

Дадим определения этим характеристикам.

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Например, определение элементного состава пробы методом атомно-эмиссионного анализа с индуктивно-связанной плазмой.

Методика выполнения измерений – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом.

Обычно методика выполнения измерений регламентируется нормативным или техническим документом.

Погрешность результата измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения.

Дата добавления: 2014-12-27