Актуальные проблемы современной метрологии

В настоящее время вся практическая и теоретическая деятельность в области метрологии направлена на решение следующих ключевых актуальных проблем:

- Совершенствование эталонной базы в направлении повышения точности и надежности воспроизведения единиц физических величин (в первую очередь повышение точности эталонов )

- Совершенствование механизмов передачи размеров единиц от эталонов нижестоящим по метрологической соподчиненности средствам измерений (эталонным или рабочим эталонам различных разрядов и рабочим средствам измерений, применяемым для измерений физических величин в различных областях), направленное на минимизацию потерь и искажений измерительной информации при передаче размеров единиц. В основе решений этой проблемы должна лежать оптимизация системы поверки средств измерения (поверочных схем), а также совершенствование методов и средств поверки.

- Расширение диапазона измерений физических величин и распространение точных измерений на области очень больших и очень малых значений физических величин (например измерение очень больших и очень малых масс, сверхвысоких и сверхнизких температур, частот, сверхвысокого давления и высокого вакуума и т.д.)

- Повышение точности измерения в особых нестационарных условиях (при динамических режимах, при высоких ускорениях и т.д.)

- Совершенствование методологического измерения информационно-измерительных систем.

- Развитие фундаментальных основ метрологии (теория неопределенности измерений, теория планирования и оптимизации измерений и т.д.)

Понятие об измерительном преобразовании

Суть любого измерения, как оно трактуется в метрологии, состоит в определении числового значения физической величины путем экспериментального сравнения измеряемой физической величины с некоторой одноименной физической величиной определенного размера, принятой в качестве единицы. Это вытекает из основного уравнения измерений физической величины, которое в наиболее общем виде аналитически можно представить следующим образом:

Q = q * [Q]

где Q – измеряемая физическая величина

[Q] – единица данной физической величины

q – числовое значение данной физической величины, полученное в результате измерения

Данное уравнение описывает некоторое идеализированное измерение, поскольку в нем не нашли отражения неизбежные погрешности измерения. Для того, чтобы показать специфику связи измеряемой физической величины с ее единицей вводится понятие Измерительного преобразования.

Измерительное преобразование можно представить как преобразование (цепочку преобразований) одной физической величины в другую, а через нее в число.

Конечной целью измерительного преобразования является получение числа, которое определяет отношение измеряемой физической величины к ее единице.

Графически измерительное преобразование можно интерпретировать следующим образом.

В итоге измерительного преобразования множество физических величин отображаются на множестве чисел.

Важнейшим свойством измерительного преобразования является изоморфность, суть которого вытекает из следующего определения.

Измерительное преобразование – такой вид преобразования, при котором устанавливается взаимно-однозначное соответствие между размерами двух величин (преобразуемой и результатом преобразования), сохраняющее для некоторого множества размеров преобразуемой величины все определенные для нее отношения и операции.

Операции сложения у умножения на целое число размеров величин позволяют проверить линейность их преобразования друг в друга.

Линейное измерительное преобразование – измерительное преобразование при котором при увеличении преобразуемой величины Q на ∆Q результат преобразования R увеличивается(уменьшается) на ∆R, а при увеличении ∆Q в n раз, ∆R увеличивается также в n раз, и ∆R и Q таковы, что величины Q и Q+n*∆Q лежат в диапазонах преобразования.