7.3. Измерения: понятие, виды

Измерение — сравнение неизвестной величины с известной и выражение первой через вторую в кратном или дольном отно­шении.

Измерения подразделяются на виды по определенным клас­сификационным признакам (рис. 2.3):

1) по способу получения информации — на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения — измерения, при которых искомое зна­чение величины получают непосредственно от средства измере­ний [3], например измерение длины линейкой.

Косвенные измерения — измерения, при которых искомое значение величины определяется на основании прямых измере­ний других физических величин, связанных с искомой величи­ной известной функциональной зависимостью, и расчета первой через вторые. Например, содержание крахмала в картофеле и соли в рассоле определяют по относительной плотности клубней или рассола.

Совокупные измерения — измерения, при которых определя­ются фактические значения нескольких однородных величин, а действительное значение искомой величины устанавливается путем решения системы уравнений.

Число уравнений системы должно быть меньше числа иско­мых величин. Совокупные измерения являются усложненной разновидностью прямых измерений. Например, при определе­нии объема объекта измеряется три длины: длина (L), ширина (d) и высота (h), при этом объем находят по формуле V= Ldh.

Совместные измерения — измерения, при которых устанавли­ваются фактические значения неоднородных величин с целью нахождения зависимости между ними. Совместные измерения являются разновидностью косвенных. Очень часто совместные измерения применяются для определения коэффициентов.

Например, коэффициент загрузки склада рассчитывают путем измерения массы товаров и занимаемой ими полезной склад­ской площади;

2) по характеру измерения получаемой информации в процессе измерений — на статические, динамические и статистические.

Статические измерения — измерения, которые проводятся при практическом постоянстве искомой величины, например измерение массы металлического объекта.

Динамические измерения — измерения, в процессе которых искомая величина изменяется. Например, при измерении массы растертой влажной навески продукта за счет постоянного испа­рения воды масса уменьшается.

Статистические измерения — измерения, связанные с опре­делением характеристик случайных процессов, шумовых сигна­лов и др., например измерения массы дефектной продукции при окончательном контроле у изготовителя;

3) по количеству измерительной информации — на одно- и многократные.

Однократные измерения — измерения, при которых число измерений равняется числу измеряемых величин. На практике рекомендуется считать однократным усредненный результат не менее двух-трех измерений. Недостатком однократных измере­ний является возможность возникновения грубых, неустранен-ных погрешностей.

Многократные измерения — измерения, при которых число измерений (п) превышает число измеряемых величин (т). Обычно на практике п > 3.

Целью многократных измерений является уменьшение влия­ния случайных погрешностей на результат измерения;

4) по отношению к основным единицам — на абсолютные и относительные.

Абсолютные измерения — измерения при которых результат основывается на прямых измерениях одной или нескольких основных физических величин, например измерение длины, площади, объема и т.п.

Относительные измерения — измерения, при которых дейс­твительное значение искомой величины устанавливается как отношение одной величины к другой однородной или неодно­родной величине. Например, относительная плотность объекта устанавливается как отношение массы к объему.

При измерении определяется размер или количественная характеристика физической величины. Однако в ряде случаев возникает необходимость определить лишь размерность физи­ческой величины, т. е. ее качественную характеристику, напри­мер кислотность (рН) среды, наличие электрического тока или какого-либо вещества в многокомпонентной среде. В таких слу­чаях используют обнаружение.

Обнаружение — установление качественных характеристик искомой физической величины. При обнаружении единицы измерения не устанавливаются, но нуль при обнаружении слу­жит подтверждением отсутствия физической величины. Напри­мер, при обнаружении электрического тока в сети прибор может фиксировать его отсутствие.

Средствами обнаружения чаще всего служат индикаторы, например индикатор электрического тока; химические индика­торы, фиксирующие наличие в растворах определенных веществ (фенолфталеин и метилоранж используются для обнаружения в растворе щелочи; реактив Тильманса—аскорбиновой кислоты и др.).

Таким образом, обнаружение можно рассматривать как раз­новидность измерения физических величин, относящихся к ее качественным характеристикам.

Требования к измерениям устанавливаются в Федеральном законе «Об обеспечении единства измерений» [3]:

• измерения, относящиеся к сфере государственного регули­рования обеспечения единства измерений, должны выпол­няться по аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением методик (методов) измерений, предназна­ченных для выполнения прямых измерений, с примене­нием средств измерений утвержденного типа, прошедших поверку. Результаты измерений должны быть выражены в единицах величин, допущенных к применению в Россий­ской Федерации;

• методики (методы) измерений, предназначенные для выполнения прямых измерений, вносятся в эксплуатационную документацию на средства измерений. Подтвержде­ние соответствия этих методик (методов) измерений обяза­тельным метрологическим требованиям к измерениям осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений. В остальных случаях подтверждение соответствия методик (методов) измерений обязательным метро­логическим требованиям к измерениям осуществляется путем аттестации методик (методов) измерений. Сведения об аттестованных методиках (методах) измерений переда­ются в Федеральный информационный фонд по обеспече­нию единства измерений юридическими лицами и инди­видуальными предпринимателями, проводящими аттеста­цию;

• аттестацию методик (методов) измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, проводят аккредитованные в установ­ленном порядке в области обеспечения единства измере­ний юридические лица и индивидуальные предпринима­тели;

• порядок аттестации методик (методов) измерений и их применения устанавливается федеральным органом испол­нительной власти, осуществляющим функции по выра­ботке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства изме­рений;

• федеральные органы исполнительной власти, осуществля­ющие нормативно-правовое регулирование в регламенти­руемых областях деятельности, определяют измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, и устанавливают к ним обязательные метро логические требования, в том числе показатели точности измерений,

• федеральный орган исполнительной власти, осуществляю­щий функции по оказанию государственных услуг и управ­лению государственным имуществом в области обеспече­ния единства измерений, ведет единый перечень измере­ний, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.