1.5.Классификация измерений

Измерения классифицируют по нескольким признакам. Рассмотрим те из них, которые имеют наибольшее значение.

По числу наблюдений одной и той же величины различают однократные и многократные измерения.

При однократном измерении для получения значения величины отсчет показания средства измерений производится один раз. При большем значении последовательно выполненных отсчетов говорят о двукратном, трехкратном измерении и т.д.

Многократное измерение – измерение величины, при котором её значение определяют путем математической обработки совокупности последовательно выполненных отсчетов показаний средств измерений. Для того, чтобы можно было применить формулы математической статистики число отсчетов должно быть не меньше четырех. При этом устанавливают математическое ожидание - оценку значения величины и границы диапазона, в пределах которого с заданной вероятностью находится истинное значение измеряемой величины. Многократное измерение величины производится при повышенных требованиях к точности измерений. Такие измерения выполняют при проведении научных экспериментов, они также характерны для деятельности метрологических учреждений, выполняющих измерения максимально возможной точности и контрольно-поверочные измерения

Для практической метрологии основными являются однократные измерения, обеспечивающие приемлемую точность, высокую производительность и низкую стоимость процесса.

По характеристике точности последовательно выполненных измерений различают равноточные и неравноточные измерения.

Равноточные измерения – ряд измерений величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения – ряд измерений величины, выполненных различными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

По уровню точности результатов измерений различают: измерения максимально возможной точности, контрольно-поверочные и технические.

Измерения максимально возможной точности применяют при воспроизведении единиц величин и в научных исследованиях. Контрольно-поверочными называют измерения, выполняемые при контроле метрологических характеристик средств измерений в процессе их поверки или калибровки. Иногда авторы книг объединяют измерения максимально возможной точности и контрольно-поверочные в одну группу с названием метрологические измерения. Технические измерения – это как правило однократные измерения параметров технологических процессов, показателей качества продукции и т.д.

В метрологии также используются понятия абсолютные и относительные измерения.

Абсолютные измерения – измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Если учесть, что основная величина это величина, входящая в систему величин (например, в СИ) и условно принятая независимой от других величин этой системы, то к абсолютным измерениям относятся прямые измерения массы, длины, силы света, количества вещества и т.д.

Относительными называют измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную величину. Так как соотносятся одноименные величины, в результате измерения будет получено безразмерное число - коэффициент. (Следует отметить слабость данной классификации, поскольку приведенному определению соответствуют любые измерения).

По изменению измеряемой величины во времени измерения делят на статические и динамические измерения. Статическое измерение - измерение величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную величину на протяжении времени измерений. К статическим измерениям относятся измерения переменных величин, не являющихся функциями времени (например, измерение шероховатости поверхности, удельного расхода топлива в зависимости от мощности двигателя, кинематической погрешности зубчатой передачи от угла поворота). При динамическом измерении величина изменяется во времени (например: давление газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания). Скорость изменения величины следует учитывать при выборе метода и средств измерений для предотвращения появления или для уменьшения динамической составляющей погрешности измерения.

По количеству одновременно измеряемых величин и способу использования результатов измерений различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямое измерение – измерение величины, оценку значения которой получают с отсчетного устройства средства измерений при однократном измерении или путем вычисления среднего арифметического значения (определения центра группирования) ряда наблюдений при многократном измерении.

Косвенное измерение – одновременные измерения нескольких однородных и/или неоднородных величин (однократные или многократные), оценки значений которых используют для вычисления искомой величины, связанной с измеряемыми величинами известной зависимостью.

Совокупные измерения – измерения нескольких однородных величин в различных сочетаниях, при которых значения каждой из них получают решением системы уравнений.

Совместные измерения – одновременные измерения нескольких неоднородных величин с целью установления зависимости между ними.

Если исходить из определения измерения приведенного ранее, то «косвенные», «совокупные» и «совместные» измерения измерениями не являются. Однако если рассматривать измерения еще и как определенным образом организованную процедуру, то применение этих терминов уместно.

В рекомендации МИ 2222-92 «ГСИ. Виды измерений. Классификация» выделены 11 видов измерений: геометрических величин; механических величин; параметров потока, расхода, уровня, объема веществ; давления и вакуумные; физико-химического состава и свойств веществ; теплофизические и температурные; времени и частоты; электрических и магнитных величин, радиотехнические и радиоэлектронные; акустических величин; оптико-физические; характеристик ионизирующих излучений и ядерных констант. Там же приведен список величин, наполняющих представленные виды измерений. Классификация предназначена для применения в нормативно-методических документах и справочно-информационных изданиях.