Методы и средства измерений: термины и смыслы

     

      Измерения бывают прямые и косвенные. На самом деле то, что обычно считается прямыми измерениями, является косвенными, осуществляемыми посредством сложной цепочки преобразований. Например, в стрелочном приборе это напряжение-ток-сила-момент-угол поворота. Если считать человека прибором, то прямым измерением является только сравнение цвета, насыщенности и яркости глазом, температуры - кожей, громкости и спектра звука ухом, остроты кнопки попой, да сексапильности лица иного пола не тем, чем вы подумали, а производной от частоты пульса по времени.

     

      Измерения бывают совокупные, когда измеряются однородные величины и производится вычисление, и совместные, когда измеряются неоднородные величины и производится вычисление. Большой разницы между ними нет, а от всех прочих они отличаются тем, что приходится иначе вычислять погрешности. На самом же деле, в любом измерении принимает участие - в метрологическом смысле, то есть влияя на точность - много величин, и погрешности всех их надо учитывать. Другое дело, что когда мы берем в руки прибор, на котором написано "+/- 1%", то погрешности всей названной выше ("напряжение-ток-сила-момент-угол поворота") цепочки уже посчитаны разработчиком прибора и засунуты внутрь этого 1%.

     

      Измерения бывают статические и динамические. В этом и многих других случаях формальное определение отсутствует, но и присутствовать ему смысла нет. Ну скажем мы, что динамические измерения - это когда величина контролируется чаще 137 раз в секунду. Почему? И какой смысл в таком определении? А никакого. Фактическое употребление терминов "статические" и "динамические" определяется "похожестью" объектов, в данном случае - приборов и методов измерений. А они зависят не только от требуемой частоты замеров, а от множества вещей - от конкретной величины, от диапазона измерений, от точности, от других условий. Можно было бы сказать, что "статичность" и "динамичность"

     

      Измерения бывают однократные и многократные. Эта разница еще более условна, нежели прочие. С одной стороны, величина может меняться настолько быстро, что измеряя через минуту, я реально измеряю нечто другое, а может не изменяться и за год. То есть не имея какой-то предварительной информации (об этой конкретной величине или об этом классе ситуаций), трудно что-либо сказать. Например, измеряя вес монет одного достоинства мы измеряем номинально одну величину - они должны быть одинаковыми, но фактически разные - они разное время были в обращении. Но даже измеряя последовательно вес одной и той же монетки, мы смешиваем погрешности весов и реальное изменение измеряемой величины от упавшей пылинки, отвалившейся частички грязи и чиха комара, пролетевшего над монеткой, как Матиас Руст над административной единицей "Московский Кремль"

      http://2002.novayagazeta.ru/nomer/2002/38n/n38n-s00.shtml

     

      Измерения бывают - непосредственным сравнением, нулевым методом, дифференциальным и методом замещения. Непосредственное сравнение - это когда мы прикладываем калибр к изделию и говорим - не лезет. Нулевой метод - это когда у нас есть что-то, что выдает управляемую и точно (достаточно точно для нас в данном случае) определенную величину. Например, портновский "сантиметр" - мера длины явно изменяемая - когда мы огибаем им, скажем, талию и медленно скользим по нему... по ним... пальцем. Дифференциальный или разностный метод - когда определяют разность между измеряемой и известной величинами. Скажем, прикладывают к столу метровую палку без делений, а потом линеечкой с деленьицами измеряют остаток. А вот в радиоэлектронике измерения часто ведут именно так, потому что сделать точную меру управляемой намного труднее, чем фиксированного размера. А точность измерений при этом очевидно можно увеличить. Наконец, метод замещения - это метод, при котором мы предъявляем прибору по очереди эталон и измеряемую величину и сравниваем показания. Хрестоматийный пример - взвешивания на неравноплечих (неправильно - неравноплечных) весах. Если использовать одно плечо и для объекта и для гирь, то неравно... это самое... перестает сказываться.

     

      Далее, метрологи используют термины "измерительные установки", "системы" и "принадлежности". Слов вокруг этих понятий можно произнести много, но смысл довольно понятен. Принадлежности - нечто "маленькое" - или не все время нужное, или не несущее именно измерительных функций (например, источники питания) или несущее какие-то дополнительные функции, например, накопитель данных или устройство защиты приборов от каких-то вредных влияний. Разумеется, если показать конкретному специалисту конкретный прибор, он, скорее всего скажет, что вот это, вон то и, пожалуй то - принадлежности. Но вопросу несколько удивится - какая разница, как называть? Важно, чтобы работало. На самом деле, прок от этих названий есть - их наличие позволяет как-то структурировать материал, облегчает как изложение, так и усвоение.

     

      Далее, измерительные установки - это нечто большее, чем отдельный прибор, измерительные системы - нечто еще большее. Разумно будет сказать, что измерительная установка - это несколько приборов, измеряющих несколько параметров объекта. Иногда добавляют - расположенных в одном месте. Но понятие "одно место" определено не вполне четко (в технике!). С другой стороны, легко представить себе "один прибор", то есть расположенный в одном корпусе, имеющего одно наименование, измеряющий, в том числе и одновременно несколько величин. Одно слово "мультиметр" чего стоит. Правда, определение можно сузить, потребовав одновременности измерений, но цифровые осциллографы измеряют одновременно много параметров.

     

      Измерительные системы несут еще какие-то функции, помимо собственно измерений, например накопление данных, сложную обработку данных (естественный вопрос - что такое "сложная"?), управление объектами, или расположены не в одном месте. Обычно добавляют, что в таких системах есть компьютер, но во-первых, это не принципиально, а во-вторых, нынче в каждом втором тестере по компьютеру, а в каждом третьем - по два :)

     

      Измерения и приборы классифицируют по месту применения и делят на лабораторные, производственные и полевые. Понятно, на чем это сказывается. Для измерений, при прочих равных условиях, на качестве, то есть надежности, разбросе, точности. Для приборов - на пылебрызгозащищенности, вибро- и ударопрочности, а также на возможности работы, когда блоки загоняют на место сапогом, а бычки гасят о шкалу прибора. Чтобы было неповадно показывать глупости. Разумеется, это деление условно, как и все остальные. Все деления условны. "Все, что написано в этой книге - гнусная ложь" ("Колыбель для кошки", и не вздумайте сказать, что автора не помните, кто ошибку в цитате заметил - плюс балл на экзамене).

     

      При большом количестве измерений возникает естественная проблема автоматизации измерений. Понятие автоматизации можно трактовать по-разному, шире и уже, и если любую обработку результата (не исходного сигнала) считать автоматизацией, то автоматическим будет любой цифровой прибор, автоматически выбирающий диапазон измерений. Со временем обработка информации усложняется и во многом совершенствуется, человеку начинает казаться, что приборы делают все сами. Это опасный самообман, причем по двум причинам. Во-первых, любое устройство может выйти из строя, в том числе устройство для резервирования, контроля, ремонта - тоже. При отсутствии иных ограничений может быть получена любая надежность, но в конкретных условиях она определяется психологией человека - балансом между другими параметрами системы (например, стоимостью), допустимым риском и эффективностью функционирования; в любом случае, ясное представление о степени надежности машинной подсистемы увеличивает надежность системы человек-машина.

     

      Во-вторых, сложная обработка чревата - см. выше абзац, начинающийся словами "Как указано выше, в интерпретации данных, полученных с высокой точностью, есть одна опасность. Когда мы получаем много цифр, то возникает соблазн поискать закономерности. А при увеличении объема анализируемых цифр что-нибудь да найдется". Так вот, есть опасность найти то, чего нет. Другое дело, что эта опасность больше у социолога, меньше у физика и совсем мала у инженера - ибо он чаше всего получает уже верифицированную и многожды испытанную метрологическую методу. Но все же, как пел Цой "следи за собой, будь осторожен"

      http://allkino.narod.ru/88.htm