1. Единство измерений. Основные принципы обеспечения единства измерений

Одной из главных задач метрологии является обеспечение единства средств измерений. Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходит за установленные пределы с заданной вероятностью.

Понятие «единство измерений» охватывает важнейшие задачи метрологии: унификация единиц, разработка систем воспроизведения единиц и передачи их размеров рабочим средствам измерений, проведение измерений с погрешностью не превышающих установленные пределы.

Обеспечение единства измерений — это деятельность метрологических, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с правилами, требованиями и нормами установленными нормативно-технической документацией в области метрологии. Правовые основы обеспечения единства измерений в РФ регламентированы Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» (2008г.).

Условия ОЕИ:

1. результаты измерений выражены в узаконенных единицах величин;

2. погрешность результатов измерений не выходит за установленные пределы с заданной вероятностью.

Государственная система обеспечения ЕИ (ГСИ) – комплекс нормативных, нормативно-технических и методических документов межотраслевого уровня, направленных на достижение и поддержание ЕИ в стране при требуемой точности.

Обеспечение единства измерений осуществляется в соответствии с принципами:

• применение только узаконенных единиц физических величин (ФВ);

• воспроизведение ФВ с помощью государственных эталонов;

• применение узаконенных средств измерений, которые прошли государственные испытания и которым переданы размеры единиц ФВ от государственных эталонов;

• обязательный периодический контроль через установленные промежутки времени характеристик применяемых средств измерений;

• гарантия обеспечения необходимой точности измерений при использовании поверенных средств измерений и аттестованных методик выполнения измерений;

• использование результатов измерений только при условии оценки их погрешности с заданной вероятностью;

• систематический контроль за соблюдением метрологических правил и норм, государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений.

2. Классификация измерений. Принципы и методы измерений

Измерение – процесс получения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерения с помощью средств измерений. Измерение происходит путем сравнения опытным путем данной величины с другой ей подобной принятой за единицу.

Измерения классифицируют по ряду признаков:

1. По способу получения результатов измерений

Прямые - это измерения, при которых значение ФВ находят непосредственно из опытных данных (например, измерение длины с помощью линейки).

Косвенные - это измерения при которых значение величины находят на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами которые находят прямым измерением (например, определение объема по прямым измерениям его геометрических размеров).

Совокупные - это производимые одновременно измерения искомых одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Например, при определении взаимоиндуктивности катушки М используют два метода: сложения и вычитания полей. Если индуктивность одной из них L1, а другой - L₂, то находят: L₀₁ = L1 + L₂ + 2М и L₀₂=L_l+L₂-2M , откуда .

Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких разноименных величин для установления зависимостей между ними. Например, на основании ряда одновременных измерений приращений длины образца в зависимости от изменений его температуры определяют коэффициент k линейного расширения образца

2. По способу выражения результатов измерения

Абсолютными называют измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких величин с использованием значений физических констант (например, определение длины в м, силы электрического тока в А).

Относительные - измерения соотношения измеряемой величины к величине, играющей роль единицы.

3. По характеру точности

Равноточные – измерения одной и той же ФВ, осуществляемые одним и тем же экспериментатором, в одних и тех же условиях и с помощью одного и тоже СИ.

Неравноточные – измерения одной и той же ФВ, проводимые неск. наблюдателями различной квалификации и опыта на приборах разного класса точности или в течении нескольких дней.

4. По характеру изменения измеряемой величины

Статические - при которых измеряемая величина остается постоянной во времени (например, измерение размеров тела, постоянного давления).

Динамические - когда измеряемая величина постоянно изменяется во времени (например, пульсирующее давление, вибрация).

5. По числу измерений

Однократные – измерения проводимые один раз.

Многократные – измерения одной и той же измеряемой величины, проводимые несколько раз, следующие друг за другом (4 и более), их проводят с целью уменьшения случайной составляющей погрешности на результат измерения.

6. По необходимой точности оценки погрешности

Наивысшей точности – исключены все погрешности.

Технические – погрешность определяется метрологическими характеристиками и условиями про которых проводятся измерения.

Контрольно-поверочные – погрешность не должно превышать заранее установленных значений.

Принцип измерений – это физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерения (например, взвешивание с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, фотоэффект).

Метод измерения - совокупность приемов сравнения измеряемой ФВ с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Классификация методов изменения:

1. По способу получения информации: прямой, косвенный.

2. По условиям измерения: контактный, бесконтактный.

3. По способу сравнения измеряемой величины с единицей:

Метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчётному устройству измерительного прибора, например, измерения давления пружинным манометром, массы – на весах.

Метод сравнения с мерой – измеряемую величину сравнивают с величиной воспроизводимой меры. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешивающей гирей.

Метод дополнения. Значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчётом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значения.

Дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерения.

Нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводиться к нулю.

Метод замещения – метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, взвешивание с поочерёдным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашу весов.