1.2. Измерения как процесс

1.2.1. Измерения- основа экспери­ментальных работ

1.6. Какова роль измери­тельной техники при проведении экспери­ментов?

Измерительная техника является не только инструментом для коли­чественного оценивания информа­

ции, но она и сама играет важную роль в процессах познания. Так, при экспериментальных исследованиях явлений она позволяет определять соответствующие закономерности. Например, происходит остывание исследуемого вещества, предвари­тельно нагретого до какой-то тем­пературы. При помощи прибора для измерения температуры наблюда­тель определяет, что вначале, до момента времени t^, скорость осты­вания была выше, чем впоследствии, от ^ до ?2 • Измеряя текущие значе­ния температуры 9, можно опреде­лить, что в каждый интервал вре­мени At количество тепла Qw , отда­ваемое веществом окружающей среде с температурой g[, , пропор­ционально разности температур ДО = 9 — 9у . Переходя к пределу, можно записать уравнение скорости остывания в виде

где К^ - постоянная остывания, за­висящая от массы вещества, его теплоемкости и характера (свойств) поверхности. На рис. 1.12 для при­мера приведена гипотетическая кри­вая остывания некоего вещества. До момента времени ^ = 60 с отдавае­мое количество тепла Q^ пропорцио­нально разности температур 60° С — — 50,5 °С = 9,5К, а от момента ^ до

момента t^ отдаваемое количество тепла Q з пропорционально разности температур 33 °С — 30 °С = 3 К. Точки пересечений касательных к этой кри­вой с осью абсцисс дают значения постоянных времени в различные интервалы остывания.

Примеров, подобных приведен­ному, в истории развития науки и техники можно найти множество. И чем меньше известно об иссле­дуемых процессах или объектах, тем существеннее оказываются резуль­таты измерений. Вместе с тем, мно­гие природные процессы и явления можно наблюдать и исследовать только средствами измерений. Это относится, например, ко всей об­ласти электричества, к процессам, протекающим на атомарном уров­не. С другой стороны, результаты теоретических исследований могут быть подтверждены или опроверг­нуты путем соответствующих изме­рений, причем нередко адекватность используемых средств измерений оказывается решающим фактором. Независимо от значимости измере­ний в познании того или иного явле­ния между средством измерений и исследуемым объектом, а также между средством измерений и на­блюдателем возникают взаимные связи. Кроме того, многие измери­тельные приборы для своего функ­ционирования требуют подвода внешней энергии. Наконец, на изме­рительный прибор и на процесс из­мерений в целом оказывает влияние окружающая среда, выражающееся, кроме прочего, в виде шумов и по­мех. Все перечисленные связи и воз­действия указаны на обобщенной схеме, рис. 1.13.

Как уже отмечалось, в процессе измерений измеряемая величина х^ воспринимается измерительным прибором и преобразуется им в ве­личину Ху, воспринимаемую опера­тором-наблюдателем. Нередко из­мерительный прибор реализует так­

же функции отображения и выдачи результатов измерений (т. е. вторич­ного прибора). В понятие «обслужи­вание» входят воздействия операто­ра на прибор и процесс измерений, заключающиеся, например, в зада­нии числа измерений, управлении запуском прибора, установлении (переключении) предела измерений и т.п.

7.7, Как влияет взаимо­связь между объектом и средством измерения на результаты измерений?

Определение значения измеряе­мой величины не является однона­правленным процессом. Средство измерения взаимодействует с объек­том измерения. Влияя на объект, средство измерения часто отбирает у него энергию, что может искажать результат измерений. Чтобы пояс­нить сказанное, рассмотрим закры­тый сосуд, наполненный нагретой (до ~90°С) водой, температуру ко­торой необходимо измерить. Для этого в воду опускают стеклянный ртутный термометр, ждут некоторое время, пока температура ртути не сравняется с температурой воды, и установившееся значение Q^ считы­вают по шкале термометра. Однако при своем нагреве термометр ото­брал какую-то часть тепловой энер­гии у воды, которая за это время несколько остыла, так что темпера­тура 9^ не является искомой (на-

чальной) температурой воды. Рас­смотрим взаимное влияние воды и термометра. До начала измерения их суммарная тепловая энергия была равна Сд9„ + с^9^, где 9^-тем­пература термометра и 9„- темпера­тура воды до начала измерения, а с„ и с^ - их теплоемкости соответствен­но. В конце измерения, после обмена теплом и выравнивания температур, тепловая энергия совокупности тер­мометра с водой становится равной (с„ + с^)9д^. Если пренебречь потерей тепла в окружающую среду, то обе суммы энергий должны быть равны друг другу, и из этого равенства можно вычислить

Предположим, что масса воды со­ставляет 40 г, масса термометра 10 г, причем термометр полностью погружен в воду, с„ = 177 Дж/°С, а с^=8Дж/°С. При 9, =90 °С и 9,. = 20 °С получается результирую­щая температура 9^ = 87 °С, т. е. на 3 °С меньше истинной. Так как из­вестны теплоемкости воды и термо­метра, можно вычислить истинную температуру по формуле

Приведенный пример иллюстри­рует весьма неблагоприятные усло­вия измерений. На практике (если позволяют обстоятельства) термо­метр постоянно находится в воде и нагревается одновременно с ней, кроме того, теплоемкость термо­метра обычно существенно меньше.

За редкими исключениями взаим­ные воздействия объектов и средств измерений проявляются всегда. Во­прос заключается в том, какое влия­ние эти воздействия оказывают на результаты измерений в каждом конкретном случае. Нередко по­грешностью результатов измерений, обусловленной указанными воздей­ствиями, можно пренебречь.

Примером может служить изме­рение напряжения источника с внут­ренним сопротивлением R,, схема замещения которого изображена на рис. 1.14. Известно, что напряжение U у источника, не нагруженного из­мерительным прибором, всегда выше показаний U прибора. В этом про­является обратное воздействие из­мерительного прибора на объект измерений. Если внутреннее сопро­тивление измерительного прибора равно rv , то напряжение U на его зажимах можно вычислить по фор­муле

Если ru == 20 к0м и измеряется на­пряжение гальванического элемен­та с внутренним сопротивлением R, == 5 Ом, то при U у = 1,6 В изме­ренное значение окажется равным 1,5996В, т.е. на 0,025% меньше истинного значения напряжения. Та­кой погрешностью на практике обычно пренебрегают (подробнее см. вопр. 4.26, рис. 4.76).

Итак, взаимное влияние объекта и средства измерений-характерное явление в измерительной технике, и вызванное им искажение результа­тов измерений определяется соот­ношением между измеряемой вели­чиной и параметрами измеритель­ного прибора¹*. Особенно отчетли-

¹⁾ Точнее, соотношением параметров взаимодействующих цепей объекта и средст­ва измерений.- Прим. перев.

во это проявляется при измерениях объектов в микромире-на молеку­лярном и атомном уровнях, где тра­диционные измерительные средства оказываются слишком грубы, что исключает возможности непосред­ственных измерений. Велико влия­ние упомянутых взаимных воздей­ствий и на результаты электриче­ских измерений, что не позволяет им пренебрегать (подробнее см. вопр. 4.26).

Стремление уменьшить взаимное влияние измерительного прибора и объекта и тем самым повысить точ­ность измерений привело к созда­нию компенсационного метода (рас­смотренного ниже, в разд. 4.1).

1.8. Как отображается измеряемая величина?

Как мы уже знаем, измерение, состоящее в сравнении измеряемой величины с величиной меры (см. рис. 1.1), есть процесс преобразова­ния, в результате которого изме­ряемая величина х^, отображается другой величиной Хд (рис. 1.9). Это преобразование реализуется функ­циональным элементом, который носит название чувствительного элемента, или первичного измери­тельного преобразователя (ПИП). Микроэлектронные ПИП с выход­ными электрическими или оптиче­скими сигналами называют сенсо­рами. Нередко ПИП именуются также датчиками^.

В сравнительно простых средст­вах измерений измеряемая величина

¹⁾ Несмотря на популярность термина «датчик», он не рекомендован государствен­ным стандартом в нашей стране в качестве предпочтительно используемого. Смысл это­го понятия-«давать» информацию, т.е. са­мостоятельно генерировать сигнал, что не соответствует свойственной ПИП функции восприятия и преобразования измеряемой ве­личины в сигнал, пригодный для дальнейшего использования.- Прим. перев.

отображается непосредственно в виде выходной величины. Часто, однако, выходные сигналы ПИП подвергаются вторичному преобра­зованию, что связано с требова­ниями дальнейшей обработки сиг­налов. При этом должна существо­вать однозначная функциональная зависимость между измеряемой ве­личиной, т. е. оригиналом, и ее ото­бражением, включая и преобразова­ние промежуточной величины:

Обычно стремятся к тому, чтобы эта связь при измерительном пре­образовании была линейной и функ­ция Хд =/(-<•<,)- уравнение преобра­зования ПИП-графически отобра­жалась прямой линией, как показано на рис. 1.15. Уравнение этой прямой Ху = КрХ^, где Кр- коэффициент пе­редачи ПИП (равен тангенсу угла наклона, подробнее об этом см. вопр. 2.3). При так называемых циф­ровых измерениях характеристика преобразования представляется сту­пенчатой кривой.

Рассматриваемую проблему мож­но толковать также следующим обра­зом: измерение имеет место, когда изменение измеряемой величины (причина) вызывает вполне опреде­ленное, воспроизводимое (много-

22 Глава І

кратно при опытах) изменение ото­бражающей ее величины (следствие). Указанная причинно-следственная связь отображена соответствующи­ми стрелками при символах Ху (из­меряемая величина) и Хд (отобра­жающая величина) на рис. 1.13. Та­кая же связь существует при взаи­модействии объекта измерения и измерительного прибора с обменом энергией, что пояснялось при рас­смотрении вопр. 1.7.

Каждое вполне определенное, однозначное и воспроизводимое последствие (следствие), вызывае­мое изменением физической величи­ны, может быть принципиально ис­пользовано для ее измерения (воз­действие и последствие рассматри­ваются в рамках протекания соот­ветствующего физического или хи­мического процесса преобразования). Указанная взаимосвязь характерна для многих физических и химиче­ских явлений (процессов), причем воздействие измеряемой величины может приводить к различного рода следствиям. Поэтому для измерения одной и той же физической вели­чины могут быть использованы раз­личные принципы. Ввиду различных по своей природе последствий, вы­зываемых действием одной и той же физической величины (и множест-

Некоторые средства измерений температуры

вом самих величин), количество используемых для измерений соот­ветствующих физических эффектов также оказывается большим. Для измерения конкретной величины обычно выбирают тот физический принцип из их множества, реализа­ция которого обеспечивает выпол­нение всех поставленных условий (речь, в первую очередь, идет о точ­ности и быстродействии) и цели из­мерений. Соответственно множеству принципов измерений создано и разрабатывается множество ПИП, различающихся по конструкции и принципу действия. Это позволяет практически всегда выбрать ПИП, необходимый для решения той или иной конкретной задачи измерений, но создает определенные трудности для стандартизации и унификации.

Представление о многообразии ПИП и созданных на их основе средств, например, для измерения температуры, дает приводимый ниже перечень средств измерений и ис­пользуемых для их построения со­ответствующих принципов измере­ний (физических эффектов).

Средства измерения, использующие данный эффект

физические эффекты

№№ пп

Тепловое расширение

твердого тела

жидкости

газа

Изменение электрического сопротивле­ния при нагревании металлов и полу­проводников

Термоэлектрический эффект Тепловое (инфракрасное) излучение объекта

Химическая реакция

Изменение агрегатного состояния ве­щества Изменение резонансной частоты кварца

Термометры

дилатометрический и биметаллический

жидкостный

газовый и конденсационный Металлические термометры сопротивления и термисторы

Термоэлементы (термопары) Пирометры

Температурные цветоизмерители Указатели реперных температурных точек (температур фазовых переходов) Кварцевый термометр

1.9. В чем различия между так называемыми аналоговыми и цифровыми средствами измерений?

Принципиальные различия ука­занных средств и соответствующих методов измерений подробно рас­сматриваются ниже, в гл. 5. Здесь же, при освещении поставленного вопроса, поясняются преимущест­венно внешние признаки и свойства этих средств, делающие различи­мыми их с позиции пользователя. Потребительские свойства аналого­

вых и цифровых измерительных приборов, предназначенных для из­мерения напряжения электрического тока, перечислены в табл. 1.1. Одно из основных различий этих прибо­ров связано с формой выдачи ре­зультатов измерений: в виде числа на цифровом индикаторе цифрового прибора и в виде отклонения стрел­ки вдоль шкалы или на некоторый угол относительно шкалы аналого­вого прибора. Подобное свойствен­но и регистрации результатов-пе­чатание чисел и вычерчивание соот­ветствующей непрерывной кривой

Таблица 1.1. Сравнительные потребительские свойства и характеристики аналоговых и цифровых приборов
Параметры, характеристики,	Возможности	приборов
свойства	аналоговых	цифровых
Возможная «длина» числового значения Пределы измерений	Бесконечная Ограничены примерно 3 декада­ми (103)	Конечная, ограничена числом уровней квантования Ограничены примерно до 7 де­кад (107)
Возможная минималь­ная погрешность из­мерений Технические ограничения достижения высокой точ­ности Ошибка при считывании результата Влияние помех	~0,1%, ограничивается во мно­гом механизмом отсчетного или регистрирующего устройства То же Зависит от человека-оператора Обычно несущественное, так как они «сглаживаются» инерцион­ностью отсчетного механизма	В принципе ограничена сту­пенью квантования, в настоящее время достигает тысячных долей % Ограничиваются точностными характеристиками используе­мых аналоговых элементов, в том числе меры, и шумами Практически нулевая Может быть существенным при сравнительно высокой частоте дискретизации, так как отсчиты­ваются и индицируются мгно­венные значения измеряемой величины. В интегрирующих вольтметрах помехи усредняют­ся, в приборах иного принципа действия требуются специаль­ные средства их подавления
Многопредельность изме­рений	Возможна с пересчетом цены де­ления оператором	Обычно имеют несколько преде­лов с автоматическим указанием единицы измерения
Потребляемая мощность	Сравнительно невелика и зави­сит от вида прибора: электрон­ный, «чисто» стрелочный или с механизмом регистрации	Современные в интегральном исполнении потребляют незна­чительную мощность и по ме­ре их микроминиатюризации наблюдается тенденция к даль­нейшему снижению

^.т і лиаи і
Отсчет результатов	По шкале со стрелкой	По цифровому индикатору
Регистрация результатов	В виде непрерывной кривой при	В виде чисел с использованием
	помощи самопишущего прибора	печатающего устройства либо в
		виде кривой (ступенчатой фор­
		мы) с использованием преобра­
		зователя цифра-аналог и само­
		пишущего регистратора
Запоминание	Запись на магнитный носитель	Запись в быстродействующие
	в непрерывной форме, однако	цифровые запоминающие уст­
	это требует больших затрат вре­	ройства большой емкости с ма­
	мени при воспроизведении за­	лым временем выборки (чтения)
	данных участков сигнала	необходимых данных
Удобство обозримости	Наглядность достигается при	Наглядность отсутствует без
и анализа результатов	регистрации результатов изме­	применения дополнительных
	рений в виде кривых, т. е. при	средств регистрации (графопо­
	использовании регистрирующих	строителей либо ЭВМ с отобра­
	приборов (самописцев) и осцил­	жением кривых на экране дисп­
	лографов	лея)
Контроль экстремальных	Маркируются на шкале	Сигнализируются визуально с
(граничных) значений		помощью специальной логичес­
		кой схемы
Обработка результатов
измерений
простейшая	Возможна при использовании	Возможна путем функциональ­
дополнительных устройств		ного (нелинейного) преобразо­
		вания
сложная	Невозможна	Возможна встраиванием мик­
		ро-ЭВМ в прибор

на бумаге (диаграммной ленте). Вместо чисел (при цифровой регист­рации) может вычерчиваться соот­ветствующая кривая ступенчатой формы, подобно рис. 1.16,6. В по­следнем случае требуется дополни­тельный преобразователь чисел в аналого-дискретную форму их пред­ставления, а также средство «сгла­живания» сигнала ступенчатой кри­вой.

При быстродействии, согласо­ванном со скоростью изменения из­меряемой величины х = f{t), анало­говый прибор может непрерывно отслеживать все изменения этой ве­личины. Цифровой прибор фикси­рует мгновенные значения измеряе­мой величины в дискретные моменты времени, а сами эти значения пред­ставляются ограниченным числом ступеней квантования по уровню (числом уровней). Число этих уров­ней, соответствующее выбранному (отсчитанному) дискретному значе­нию, представляет цифровой экви-

валент этого значения. Как показано на рис. 1.16,6, измеряемая величина отображается следующей ступенью, если она при своем изменении пре­взойдет предыдущий уровень кван­тования. Точность цифрового пред­ставления измеряемой величины определяется шагом временной дискретизации и шагом квантования по уровню.

Принципиальная разница между аналоговыми и цифровыми прибо­рами заключается в том, что в циф­ровых приборах величины и соот­ветствующие сигналы, квантованные по уровню, могут быть представ­лены только конечным числом, тогда как аналоговые величины отобра­жаются бесконечно большим числом значений. Так, если индикатор циф­рового прибора отображает 3 раз­ряда десятичного числа, то это озна­чает, что количество значений изме­ряемой величины не превышает 1000 (от 0 до 999), т.е. бесконечно боль­шое число значений измеряемой аналоговой величины разбито на 1000 равных интервалов с шагом в 1/1000 (квантование по уровню), и при измерениях указывается целое число уровней, с округлением отно­сительно истинного значения анало­говой величины.

Анализ свойств и характеристик аналоговых и цифровых методов и средств измерений не позволяет однозначно утверждать о превос­ходстве одних перед другими; это зависит от конкретных применений и возможностей конструктивного исполнения. С точки зрения решения задач измерений можно констати­ровать, что цифровые методы поз­воляют снизить потери информации при отображении результатов, их хранении, передаче и обработке на ЭВМ благодаря соответствующим преимуществам цифровых сигналов перед аналоговыми. Сказанное мож­но пояснить следующим примером. Допустим, измеряемая величина

отображается токовым сигналом со значением тока /, который необхо­димо передать по проводной линии связи на определенное расстояние. Очевидно, что ток / в конце этой линии будет зависеть от ее сопро­тивления rl и, кроме того, от изме­нений этого сопротивления, вызы­ваемых влиянием окружающей среды и изменением сопротивления изоля­ции. Все эти факторы вызывают по­грешности аналогового токового сигнала, что приводит к искажению результата измерений. Если же ток представлен числом последователь­но передаваемых по линии импуль­сов определенной амплитуды (ко­дом), а амплитуда импульсов в ре­зультате всех мешающих влияний остается выше уровня шума в ли­нии, то информация будет передана без искажений. Уменьшение ампли­туды импульсов в этом случае до­пустимо в сравнительно больших пределах, определяемых возмож­ностью воспринимающего их уст­ройства; важно сохранение числа этих импульсов.

Выбор формы представления сигналов с учетом необходимости их обработки зависит от условий за­дачи измерений, предопределяющих выбор соответствующих технических средств-аналогового вычислителя или ЭВМ (микропроцессора, мик­ро-ЭВМ). При использовании циф­рового вычислительного устройства аналоговый сигнал предварительно должен быть преобразован в цифро­вую форму соответствующим уст­ройством-аналого-цифровым пре­образователем (АЦП), который является важной частью цифровых измерительных приборов. Цифровые сигналы с точки зрения их запоми­нания и длительного хранения без потерь имеют существенные пре­имущества перед аналоговыми. Устройства памяти аналоговых сиг­налов требуют больших затрат по сравнению с цифровой памятью.

Наряду с рассмотренными об­щими свойствами и характеристи­ками аналоговых и цифровых средств измерений при их сравнительном анализе и выборе для решения кон­кретных задач необходимо учиты­вать и экономические факторы.

7.70. Как наилучшим образом спланировать эксперимент и провести измерения?

При проведении эксперименталь­ных исследований важную роль играет планирование экспериментов, причем каждая процедура измерения нуждается в разработке соответст­вующей стратегии. Такой организа­ционный подход создает благо­приятные предпосылки для решения измерительных задач, в том числе с точки зрения удовлетворения тех­нических и экономических условий.

Вспомогательным средством для поиска оптимального решения ука­занных вопросов может служить блок-схема программы (диаграммы) планирования, подобная блок-схе­мам программ вычислений, реали­зуемых на ЭВМ. На ней указывают направление пути обработки про­граммы (принятия решений), а также задают последовательность вопро­сов, ответы на которые позволяют выбрать дальнейшие целесообраз­ные пути (действия). Промежуточ­ные решения формулируют в виде ответов «Да» или «Нет», которые позволяют выбрать дальнейший путь к окончательному решению. Если дальнейший путь уточняется указанием «Обращение к подпро­грамме», то это указание обозна­чают символом в виде прямоуголь­ника со сдвоенными боковыми ли­ниями. Промежуточные результаты указывают отрезками прямых со стрелкой, параллельных основному пути обработки. Прерывание обра­

ботки (пути) обозначают кружком с заглавной буквой внутри. Дойдя до этого места, возвращаются об­ратно, к началу другого ближайшего пути или к специальной подпро­грамме, обозначаемой такой же буквой, что и место прерывания. Сказанное иллюстрируется приве­денной на рис. 1.17 диаграммой алгоритма общей стратегии дискрет­ных измерений с некоторыми воз­можными подпрограммами. По этой диаграмме можно выбрать целесо­образную стратегию измерений кон­кретной физической величины. Для более сложных задач описанная диа­грамма должна быть, очевидно, мо­дифицирована¹⁾ .

Рассмотрим конкретное приме­нение приведенной блок-схемы для определения оптимальной стратегии при изучении свойств нового хими­ческого вещества. Это вещество при комнатной температуре находится в жидком состоянии, и количества его достаточно для исследований. Микроскопические методы, предъяв­ляющие высокие требования к ис­кусству экспериментатора, мы здесь рассматривать не будем.

Предположим, что вначале же­лательно определить плотность вещества. При этом (в рамках блок-схемы поиска оптимальной стратегии) формулируют следую­щие вопросы.

1. Можно ли узнать где-либо (например, из соответствующего справочника) значение плотности этой жидкости? Если нет, то, воз­можно, речь идет о неизвестной

¹⁾ Такую диаграмму поиска оптималь­ной стратегии проведения измерений обычно записывают в виде машинной программы, реализуемой на ЭВМ. В памяти ЭВМ хранят­ся и все необходимые подпрограммы, в том числе и справочных данных. Последователь­но обращаясь к машине в режиме запрос-ответ, оператор отвечает на вопросы блок-схемы, выбирая оптимальную, по заданным условиями задачи критериям, стратегию-Прим. перев.

Рис. 1.17. Пример диаграммы алгоритма стратегии дискретных измерений. Подпрограммы: А- поиск литературы и патентов;

В уточнение постановки задачи измерений (см. рис. 2.25); С определение искомой величины;

D выбор пути решения; Е прибор средства изме­рений; F приобретение средства измерений; G до­полнительные исследования; Н оценивание резуль­татов; / расчеты погрешности. Сокращения: В ве­личина; ИВ искомая величина; Инф информация;

ИзмВ измеряемая величина; СИ средство измере­ний; Из.мЗн измеренное значение; 3 задача при заданных условиях неразрешима.

жидкости (на вопрос о том, могут ли сведения об этой жидкости со­держаться в каких-либо иных источ­никах, можно будет ответить лишь

после того, как подобным же обра­зом будут получены ответы по по­воду всех прочих свойств этой жид­кости, однако это не имеет значения для рассматриваемого случая плот­ности);

2. Корректно ли сформулирова­на задача измерений? В рассматри­ваемом случае-да, так как здесь плотность является искомой вели­чиной. В целом ряде задач косвен­ных измерений плотность может быть промежуточной величиной, функционально связанной с искомой величиной, имеющей другую физи­ческую природу (этот случай уточ­нения формулировки задачи рас­смотрен в вопр. 2.12).

3. Ясен ли путь решения? Если не ясен, то исследователю предла­гается набор методов измерений плотности, из которых он выбирает наиболее подходящий для заданных условий. Так, для прецизионных лабораторных измерений наиболее подходит пикнометрический метод.

4. Известны ли средства измере­ний (согласно выбранному мето­ду)?-Да, это пикнометр (измери­тельный сосуд определенного объема) и весы.

5. Имеются ли в распоряжении требуемые средства измерений со­гласно выбранному методу? Допус­тим, что ответ на этот вопрос отри­цателен, тогда исследователю надо заняться поиском необходимого пикнометра и соответствующих прецизионных весов.

6. Подготовлены ли средства из­мерений?- Да, если весы установ­лены согласно инструкции их изго­товителя и известно из соответст­вующего руководства, как пользо­ваться пикнометром.

7. Как проводить измерения? Достаточно ли одноразового запол­нения пикнометра с его последую­щим взвешиванием? Необходимо ли несколько раз заполнять пикнометр с последующим единичным взвеши-

28 Глава І

ванием, либо взвешивание должно выполняться после каждого напол­нения пикнометра, либо каждый раз после заполнения пикнометра по не­скольку раз его взвешивать?

На каждый из этих вопросов можно ответить, лишь выполнив расчеты соответствующих статисти­ческих погрешностей, что подробно рассмотрено в разд. 2.2.2.

8. Является ли измеренное зна­чение искомым конечным результа­том? Это бывает редко и происхо­дит случайным образом. Обычно полученное значение многократно уточняют повторными измерениями. В рассматриваемом примере изме­ряемая плотность р определяется зависимостью р == m/V, где т- масса жидкости, V- ее измеренный объем, представляющий собой среднее арифметическое значение множества отдельных измеренных значений.

9. Какова погрешность резуль­тата измерений? Ответ на этот во­прос читатель найдет в разд. 2.2.2.

10. Можно ли сделать какие-либо дополнительные выводы из резуль­тата измерения? Это в значительной степени определяется постановкой задачи. Указывает ли результат из­мерения на какой-либо новый аспект задачи? Подтверждает или опровер­гает он известные теоретические по­ложения? Необходимы ли дальней­шие исследования и измерения? Имеются ли побочные, не ожидав­шиеся результаты, диктующие необ­ходимость дополнительных иссле­дований? Привнесли ли данные ис­следования что-то новое в измери­тельную технику? На все эти вопро­сы, учитывая простоту рассматри­ваемого примера, ответы, естест­венно, будут отрицательными.

11. Что делать с измерительной аппаратурой? На этот заключитель­ный вопрос ответ обусловливается ее дальнейшим применением.

Окончание программы указы­вается командой «Стоп».

На практике рассмотренную стратегию можно анализировать и формулировать полностью или ча­стично в зависимости от условий задачи измерений и возникающих в этой связи проблем, влияющих на точность измерений. Поэтому с целью повышения точности измере­ний необходимо уделять внимание характеристикам средств измерений.