2.2.2 Відомості про засоби вимірювання

Засоби вимірювання – це технічні засоби, які використовуються при вимірюваннях і мають нормовані метрологічні характеристики - характеристики властивостей засобів вимірювання, що впливають на результати і похибки вимірювання.

До засобів вимірювання відносяться: міри, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі і вимірювальні пристрої.

Міра - засіб вимірювання, за допомогою якого відтворюється фізична величина заданого розміру. Це, наприклад, гиря - міра маси, вимірювальний резистор - міра електричного опору, температурна лампа - міра яркісної або колірної температури і т.д.

Вимірювальний прилад - засіб заміру, за допомогою якого виробляється сигнал вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття.

За характером індикації результатів виміру технічні вимірювальні прилади поділяють на показуючі і самопишучі.

Крім того, вимірювальні прилади поділяють на прилади прямої дії, якщо передбачено одне або декілька перетворень сигналу вимірювальної інформації в одному напрямку (манометр, ртутний термометр), та інтегруючої дії, якщо величина, що підводиться, підлягає інтегруванню за часом чи іншій незалежній змінній (лічильник рідини, газу, електролічильник).

Вимірювальні перетворювачі - засоби вимірювань, в яких виробляється сигнал вимірювальної інформації в формі, зручній для передачі, подальшого перетворення та обробки.

Вимірювальні пристрої - засоби вимірювань, які складаються з вимірювальних приладів та вимірювальних перетворювачів (витратоміри, термопари, термометри опору).

В залежності від призначення і ролі, що виконується засобами вимірювання, вони поділяються на три категорії:

- робочі (міри, вимірювальні прилади та перетворювачі);

- зразкові (міри, вимірювальні прилади та перетворювачі);

- еталони.

Робочі засоби вимірювання призначені для практичних щоденних вимірів і поділяються на лабораторні та технічні.

Зразкові засоби вимірювання призначені для повірки та градуювання робочих.

Еталони - міри, вимірювальні прилади, та початкові перетворювачі, які служать для відтворення та зберігання одиниць вимірювання з найвищою (метрологічною) точністю, що досягається при даному рівні розвитку науки та техніки, а також для повірки зразкових засобів вимірювання.

2.2.3 Загальні дані про точність вимірювання і похибки вимірюваннь

Степінь наближення результатів вимірювання до істинного значення вимірюваної величини називають точністю вимірювання.

Достовірність вимірювання кількісно оцінюють величиною похибки.

Похибка вимірювання викликається недосконалістю методів та засобів вимірювання, непостійністю умов спостереження і субєктивними похибками спостерігача.

Похибки поділяються на систематичні, випадкові і грубі (промахи).

Систематичні - такі, які залишаються постійними чи змінюються за певним законом. Систематичні похибки можуть виникнути внаслідок старіння приладу, його зношеності, неточності виготовлення шкали, через неправильну установку приладу, (за рахунок впливу навколишнього середовища, атмосферного тиску, вологості повітря, зовнішних магнітних та електричних полів), а також за рахунок прийнятих допусків та спрощень в самому методі вимірювання.

Так як причини, що викликають систематичні похибки, в більшості випадків відомі, то ці похибки в принципі можуть бути компенсовані введенням поправок до показів приладів, зміною методу вимірювання і т.д.

Випадкові похибки викликаються великою кількістю випадкових причин, дія яких на кожне значення виміру різна і не може бути попередньо врахована. Ці похибки даються взнаки при багатократних (повторних) вимірюваннях однієї і тієї ж величини.

Хоча позбутися випадкових похибок неможливо, математична теорія випадкових явищ дозволяє зменшити вплив цих похибок на кінцевий результат вимірювання і встановити розумне значення похибки. Чим менше значення похибки ми хочемо одержати, тим більше вимірюваннь треба провести.

Грубі похибки - помилки, допущені в процесі вимірювання, які суттєво перевищують очікувані похибки при даних умовах. Це, як правило, помилки експериментатора або викликані несправністю засобів вимірювання.

Кількісно точність вимірювання можна оцінити значенням абсолютної W, відносної W або приведеної  похибки.

Абсолютною похибкою вимірювання W називається алгебраїчна різниця між значенням W_i, отриманим при вимірюванні, та істинним значенням W вимірюваної величини, тобто:

W= W_i-W.

Відносна похибка W виражається у відсотках від значень вимірюваної величини:

W=100W/W_i, (2.4)

Приведена похибка  - похибка, виражена у відсотках від якого-небуть нормуючого значення, частіше всього від діапазону вимірювання W_N, визначеного робочою частиною шкали пристрою:

 = 100W/W_N. (2.5)

Абсолютні похибки можуть бути додатніми і від’ємними. Якщо прилад показує завищені дані, то похибка додатня. Віднімаючи від результату вимірювання величину похибки ми отримуємо точний результат.

Якщо прилад занижує покази, то похибка від’ємна. Точне значення величини отримаємо додавши до показів величину похибки.