Введение

Физические основы измерений (ФОИ) – это предмет, в котором изучают общие принципы и методы измерений физических величин, основанные на конкретных физических явлениях и законах, а также изучают источники погрешностей измерений и методы повышения точности измерений.

Физических величин, которые приходиться измерять в быту и производстве несколько тысяч, для каждой из них разрабатываются и используются (и не один) метод измерений и свое (СИ).

Учебный курс ФОИ отличается от курса метрологии. Метрология – учение о мерах, методах и средствах обеспечения единства измерений в рамках требуемой точности.

Метрология делится на законодательную и научную. Научная метрология занимается разработкой мер, методов и средств обеспечения единства измерений в рамках требуемой точности. Образно можно сказать, что научная метрология – это философия измерений.

Законодательная метрология – это своеобразный “юридический кодекс” в области измерений. Законодательная метрология следит за строгим соблюдением методов, методик и правил, обеспечивающих единство измерений в рамках требуемой точности.

Основные понятия и определения

Измерением называется нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Результат измерения есть значение физической величины, найденной путем ее измерения.

Измерения основаны на некоторой совокупности физических явле­ний, представляющих собой принцип измерений. Они осуществляются при помощи технических средств измерений, используе­мых при измерениях и имеющих нормированные метрологические па­раметры.

Средства измерений делятся на меры, измерительные преобразовате­ли, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (например, единицы измере­ния, ее дробного или кратного значения).

Измерительный преобразователь — средство измерений для выработ­ки сигнала измерительной информации в форме, удобной для переда­чи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Кроме термина "первичный измерительный преобразователь" исполь­зуется близкий к нему термин — "датчик". Электрический датчик — это один или несколько измерительных преобразователей, служащих для преобразования измеряемой неэлектрической величины в электричес­кую и объединенных в единую конструкцию.

Термин датчик обычно применяют в сочетании с физической величи­ной, для первичного преобразования которой он предназначен: датчик давления, температуры, мощности и т.д.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительная установка — совокупность функционально объеди­ненных средств измерений, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем и расположенная в одном месте. Измеритель­ная установка может содержать в своем составе меры, измерительные приборы, а также различные вспомогательные устройства.

В связи с усложнением технологических процессов в современной промышленности для их эффективного контроля и оптимального управ­ления ими требуется получение информации о большом числе парамет­ров объектов, а также оперативная обработка этой информации. Это привело к появлению и развитию сложных систем, предназначенных для автоматического сбора и переработки информации. Такие системы по­лучили название измерительных систем.

Измерительная система — это совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, изме­рительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединен­ных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигна­лов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

Измерительная информация — это количественная оценка состояния материального объекта, получаемая экспериментально, путем сравнения параметров объекта с мерой (овеществленной единицей измерения). Без получения измерительной информации, т.е. количественных сведе­ний о значениях разнообразных физических величин, невозможны ведение технологических процессов, выработка и распределение электро­энергии, добыча и транспортировка твердого, жидкого и газообразного топлива, руды, разведка недр, управление транспортом, исследование космоса и многие другие области активной деятельности человека.

На рис.1. представлена классификация средств измерений.