1.2. Термины и определения
Термины и определения, используемые в настоящем учебном пособии, соответствуют межгосударственным рекомендациям РМГ 29 – 99 [53], введенными с 01.01.2001 взамен ГОСТ 16263 – 70.
Приводимые ниже метрологические термины и их определения заимствованы также из словаря-справочника [26] и частично из периодических изданий в той части, в которой они не противоречат рекомендациям [53].
Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Измерение – это совокупность операций по сравнению опытным путем измеряемой величины с некоторым ее значением, принятым за единицу измерения.
Единица измеряемой величины – это значение измеряемой величины, которому по определению присвоено числовое значение, равное 1.
Например, при измерении массы тела единицей измерения является "тело" с массой 1 килограмм (по определению килограмм равен массе международного прототипа килограмма); при измерении размеров комнаты шагами единицей измерения является 1 шаг.
Истинное значение величины – это значение величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую величину.
Действительное значение величины – это значение величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
В качестве действительного значения измеряемой величины принимаются номинальные значения эталонов, образцовых мер, стандартных образцов, образцовых средств измерений и т.п.
Результат измерения – это значение величины, полученное путем ее измерения.
Равноточные измерения – это ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях.
Неравноточные измерения – это ряд измерений какой-либо величины, выполненных разными по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.
Прежде чем обрабатывать ряд измерений, необходимо убедиться в том, что все измерения этого ряда являются равноточными.
Неравноточные измерения обрабатывают в целях получения результатов измерений только в том случае, когда невозможно получить ряд равноточных измерений.
Однократное измерение – это измерение, выполненное один раз.
Во многих случаях на практике выполняются именно однократные измерения. Например, измерение конкретного момента времени по часам проводится один раз, т.е. выполняется однократное измерение.
Для большей уверенности в получаемом результате одного измерения иногда недостаточно, поэтому выполняются два, три и более измерений одной и той же величины. В этом случае могут быть допущены выражения "двукратное измерение", "трехкратное измерение" и т. д.
Многократное измерение – это измерение одного и того же значения искомой величины, состоящее из ряда однократных измерений.
При многократных измерениях возникает вопрос, начиная с какого числа измерений их можно считать многократными. Строгого ответа на этот вопрос нет. Однако известно, что при числе измерений, равном четырем (и более), ряд измерений может быть обработан в соответствии с требованиями математической статистики. Это означает, что при четырех измерениях (и более) их можно считать многократными [26]. За результат многократных измерений одной и той же величины обычно принимают среднее арифметическое значение х, полученное по формуле (1.1) для равноточных измерений и по формуле (1.2) – для неравноточных измерений:
,
(1.1)
,
(1.2)
где xi – результат i -го измерения;
n – число измерений;
Pi – весовой коэффициент i -го измерения.
Среднее квадратическое отклонение (СКО) – это значение величины, полученное по формуле
,
(1.3)
где s – СКО;
хi – результат i -го измерения;
–
среднее
арифметическое значение, полученное
по формуле (1.1)
или
(1.2);
n – число измерений.
Среднее
квадратическое отклонение (СКО) среднего
арифметического значения
(
)
– это значение величины, полученное по
формуле
.
(1.4)
Отметим, что среднее
квадратическое отклонение s
по формуле
(1.3) характеризует
разброс результатов измерений около
среднего арифметического значения
(чем
больше s,
тем больше результаты отдельных измерений
отклоняются от
).
Среднее квадратическое отклонение
среднего арифметического значения
по формуле
(1.4)
характеризует разброс средних
арифметических значений
около генерального среднего значения
(чем больше
,
тем больше
отклоняется от
;
здесь
– среднее
арифметическое значение
j-й
серии многократных измерений одной и
той же величины;
– генеральное среднее арифметическое
значение по результатам всех серий
многократных измерений одной и той же
величины).
Прямое измерение – это измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных путем считывания с отчетных устройств используемых средств измерений.
Например, измерение массы на циферблатных весах, измерение температуры термометром, измерение длины с помощью линейных мер и т. д.
Косвенное измерение – это измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямому измерению.
Например, нахождение плотности однородного тела по его массе и объёму.
Рабочее средство измерений – это средство измерений (СИ), предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. К рабочим СИ относят средства измерений, применяемые в научных целях, при контроле параметров продукции и технологических процессов, в сельском хозяйстве, в торговле, спорте и других видах деятельности, где необходимо получить значение той или иной физической величины.
Метрологическое средство измерений – это средство измерений (СИ), предназначенное для метрологических целей: воспроизведения единицы и (или) ее хранения или передачи размера единицы рабочим СИ. К метрологическим СИ относят эталоны, образцовые средства измерений (ОСИ), поверочные установки, стандартные образцы, средства сравнения (компараторы) и др.
Поверка средства измерений – это экспериментальное определение метрологических характеристик средства измерений и установление его пригодности к применению.