1.4 Элементы процесса измерения

Объект измерения – это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами. Он обладает многими свойствами и находится в многосторонних и сложных связях с другими объектами. Человек (субъект измерения) принципиально не в состоянии представить себе объект целиком со всеми его свойствами и связями. Вследствие этого взаимодействие человека, как субъекта измерения с объектом возможно только на основе модели объекта.

1.4.1 Модель объекта измерения

Модель объекта измерения – это совокупность образов, представлений, математических символов и отношений между ними, которая адекватно описывает интересующие субъекта свойства объекта измерения.

Модель объекта измерения строится до выполнения измерения, в соответствии с решаемой задачей, на основе априорной информации об объекте и условиях измерения. Модель объекта измерения должна удовлетворять следующим требованиям:

• погрешность, обусловленная несоответствием модели объекту измерения, не должна превышать 10% предельно допускаемой погрешности измерения;

• составляющая погрешности измерения, обусловленная нестабильностью измеряемой физической величины в течение времени, необходимого для проведения измерения, не должна превышать 10% предельно допускаемой погрешности.

Если выбранная модель не удовлетворяет этим требованиям, то следует перейти к другой модели объекта измерений.

Пример: Объект измерения — поршень грузопоршневого манометра. Цель измерения — определение эффективной площади поршня.

Априорная информация состоит в том, что поперечное сечение поршня незначительно отличается от круга. В соответствии с этой информацией в качестве модели поршня принимается прямой цилиндр, поперечное сечение которого близко к кругу. Эффективную площадь поршня в некоторых случаях определяют по среднему диаметру его поперечного сечения. В соответствии с целью измерения в качестве параметра модели — измеряемой величины — принимается средний диаметр поперечного сечения поршня, т.е.производится несколько измерений диаметра поршня в разных местах и вычисляется среднее значение оно и будет моделью диаметра поршня.

Априорная информация, то есть информация об объекте измерения, известная до проведения измерения, является важнейшим фактором, обусловливающим его эффективность. При полном отсутствии этой информации измерение в принципе невозможно, так как неизвестно, что же необходимо измерить, а, следовательно, нельзя выбрать нужные средства измерений. При наличии априорной информации об объекте в полном объеме, то есть при известном значении измеряемой величины, измерения попросту не нужны. Указанная информация определяет достижимую точность измерений и их эффективность.

Измеряемая величина определяется как параметр принятой модели, а ее значение, которое можно было бы получить в результате абсолютно точного эксперимента, принимается в качестве истинного значения данной величины.

Модель объекта измерения не обязательно должна быть математической. Ее характер должен определяться видом и свойствами объекта измерений, а также целью измерений. В большинстве практических инженерных задач модели объектов измерений достаточно очевидны и, как правило, несложны. Моделью может служить любое приближенное описание объекта, которое позволяет выделить параметр модели, являющийся измеряемой величиной и отражающий то свойство объекта измерений, которое необходимо оценить для решения измерительной задачи.