По способу выражения результатов измерения разделяют
Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это организованное действие человека, выполняемое для количествен-ного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины [20].
Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на
- статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;
- динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.
Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими — измерения пульсирующих давлений, вибраций.
По способу получения результатов измерений их разделяют на
Прямые — это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой , где — искомое значение измеряемой величины, а — значение, непосредственно получаемое из опытных данных.
При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).
Косвенные — это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т.е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле , где — искомое значение косвенно измеряемой величины; — функциональная зависимость, которая заранее известна, — значения величин, измеренных прямым способом.
Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.
Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль их особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.
Совокупные — это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при пря-мых 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 различных сочетаний гирь).
Пример. Необходимо произвести калибровку разновеса, состоящего из гирь массой 1, 2, 2*, 5, 10 и 20 кг (звездочкой отмечена гиря, имеющая то же самое номинальное значение, но другое истинное). Калибровка состоит в определении массы каждой гири по одной образцовой гире, например по гире массой 1 кг. Для этого про-ведем измерения, меняя каждый раз комбинацию гирь (цифры показывают массу отдельных гирь, — обозначает массу образцовой гири в 1 кг):
и т.д.
Буквы означают грузики, которые приходится прибавлять или отнимать от массы гири, указанной в правой части уравнения, для уравновешивания весов. Решив эту систему уравнений, можно определить значение массы каждой гири.
Совместные — это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними.
В качестве примера можно назвать измерение электрического сопротивления при 20 0 С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых из-мерений его сопротивления при различных температурах.
По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:
1. Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.
К ним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего универсальных (например абсолютного значения ускорения свободного падения, гиромагнит-ного отношения протона и др.).
К этому же классу относятся и некоторые специальные изме-рения, требующие высокой точности.
2. Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого за-данного значения.
К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями, которые гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.
3. Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.
Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.
По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.
Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант.
Примером абсолютных измерений может служить определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате.
Относительными называются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
В качестве примера относительных измерений можно привести измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в 1 м 3 воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 м 3 воздуха при данной температуре.
Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность.
Принцип измерений — физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.
Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Средствами измерений являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.
Погрешность измерений — разность между полученным при измерении X’ и истинным Q значениями измеряемой величины:
Погрешность вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, а так-же недостаточным опытом наблюдателя или особенностями его органов чувств.
Точность измерений — это характеристика измерений, отражающая близость их результатов к истинно-му значению измеряемой величины.
Количественно точность можно выразить величиной, обратной модулю относительной погрешности:
Например, если погрешность измерений равна , то точность равна .
Правильность измерения определяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоян-ными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит, в част-ности, от того, насколько действительный размер единицы, в ко-торой выполнено измерение, отличается от ее истинного размера (по определению), т.е. от того, в какой степени были правильны (верны) средства измерений, использованные для данного вида измерений.
Важнейшей характеристикой качества измерений является их достоверность; она характеризует доверие к результатам измерений и делит их на две категории: достоверные и недостоверные, в зависимости от того, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин. Результаты измерений, достоверность которых неизвестна, не представляют ценности и в ряде случаев могут служить источником дезинформации.
Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, т.е. вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.
Источник
Классификация измерений
Содержание
Измерения можно классифицировать разными способами.
Классификация по характеру зависимости измеряемой величины от времени
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения могут быть:
- статическими (измеряемая величина постоянна в течение всего периода измерений) и
- динамическими (измеряемая величина изменяется во времени).
Примеры: статические измерения — измерение длины или массы твердого тела, динамические — измерение температуры или давления в химическом реакторе. Отметим, что химический анализ получаемого продукта реакции в большинстве случаев — это статическое измерение, поскольку концентрация определяемых веществ в пробе в ходе анализа обычно постоянна.
Классификация по способу получения результатов
По способу получения результатов измерения делятся на:
- прямые, когда искомое значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных, и
- косвенные, когда значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
Кроме того, проводят совместные измерения — одновременные измерения двух или более различных величин, осуществляемые обычно для нахождения зависимости между ними. Типичным примером совместных измерений является градуировка термопары: одновременно измеряют ЭДС термопары и температуру среды, в которую помещен ее спай.
В случае одновременных измерений нескольких одноименных величин их называют совокупными. При этом искомую величину находят, решая систему уравнений, полученных посредством прямых измерений различных сочетаний этих величин.
Классификация по условиям, определяющим точность измерений
По условиям, определяющим точность измерений, выделяют:
- измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники;
- контрольно-поверочные измерения — измерения, выполняемые с помощью средств измерений и по методикам, гарантирующим погрешность результата с заданной вероятностью;
- технические измерения, в которых погрешность результата определяется погрешностью средств измерений.
Измерения максимально возможной точности — это главным образом измерения, выполняемые для воспроизведения единиц физических величин и для измерения физических констант. Контрольно-поверочные измерения выполняются лабораториями с целью контроля за состоянием измерительной техники, а также для проверки качества работы специализированных измерительных лабораторий (например, заводских). Эти два вида измерений являются метрологическими по своему характеру, поскольку проводятся с использованием эталонов и образцовых средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерений. Технические измерения — все остальные измерения, выполняемые на практике, например рутинные измерения в заводских лабораториях.
Классификация по способу выражения результатов
По способу выражения результатов измерения делятся на:
- абсолютные, основанные на прямых измерениях одной или нескольких физических величин или на использовании значений физических констант;
- относительные, когда измеряется отношение величины к одноименной величине, играющей роль единицы или принимаемой за исходную.
Результаты относительных измерений выражаются либо в долях (безразмерные величины), либо в процентах.
Классификация по характеристике точности измерений
По характеристике точности измерений рассматривают:
- равноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях, например взятие нескольких навесок вещества на одних и тех же аналитических весах с помощью одних и тех же разновесов в одних и тех же условиях, и
- неравноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях, например взятие навески одного и того же вещества на весах различной чувствительности или при различной температуре.
Классификация по числу измерений одной и той же величины в ряду измерений
По числу измерений одной и той же величины в ряду измерений последние подразделяют на:
Однократные измерения выполняют один раз, например измерение момента времени по часам или температуры раствора в условиях ее постоянства. Часто на практике этого бывает вполне достаточно.
При многократном измерении одного и того же размера физической величины результат получают на основании нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. из ряда однократных измерений. За результат многократного измерения обычно принимают среднее арифметическое из суммы результатов отдельных измерений. Условно принято считать измерение многократным, если число отдельных измерений больше или равно 4. В этом случае данные ряда измерений могут быть обработаны методами математической статистики.
Ссылка на источник
01.09.2021 11:24:07 | Автор статьи: Усачёва Вера
Источник
По способу выражения результатов измерения различают
Измерения, испытания
Измерение —совокупность операций по нахождению значения физической величины с помощью специальных технических средств с учетом экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу
Измерение характеризуется следующими параметрами:
Погрешность измерения — количественная характеристика качества измерения, определяемая как отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Достоверность измерения — степень доверия к результата измерений. Измерения, для которых известны вероятные характеристики отклонения результатов от истинного значения, относятся к достоверным.
Сходимость измерений — качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполненных в одинаковых условиях.
Воспроизводимость измерений — качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполненных в различных условиях (в различное время, в различных местах).
Классификация измерений:
1. По способу получения результата измерения:
· прямые (значения находят только по показаниям измерительных приборов); Например, при определении длины предмета с помощью линейки происходит сравнение искомой величины (количественного выражения значения длины) с мерой, т. е. единицей измерения.
· косвенные (значение искомой величины находят посредством расчетов);
· совместные (одновременно измеряют несколько величин для установления зависимости между ними), совокупные (значение искомой величины находят путем решения системы уравнений), однократные, многократные.
2. По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения делятся на:
· статические (измерения соответствуют случаю, когда измеряемая величина остается постоянной);
· динамические(измерения соответствуют случаю, когда измеряемая величина изменяется).
· Абсолютное измерение — основано на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант;
· Относительнымназывается измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
4. По числу измерений величины различают :
· Однократные— это когда одно измерение соответствует одной величине, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. Такой вид измерений всегда сопряжен с большими погрешностями, поэтому, как правило, проводят не менее трех однократных измерений и находят конечный результат как среднее арифметическое значение.
· Многократные измерения — это когда число измерений превышает число измеряемых величин. В этом случае минимальное число измерений больше трех. Преимуществом многократных измерений является значительное снижение влияния случайных факторов на погрешность измерения (иногда этот вид измерений называют статистическим).
Источник
