- •1.Введение
- •2.Метрология
- •2.1 Физические величины и их единицы
- •2.1.1 Основные определения
- •2.1.2 Международная система единиц (си)
- •2.2 Воспроизведение и передача размера единиц
- •2.2.1 Эталоны единиц физических величин
- •2.2.2 Поверка и калибровка средств измерений
- •2.3 Основные вопросы измерений и средств измерений
- •2.3.1 Классификация измерений
- •2.3.2 Основные характеристики измерений.
- •2.3.3 Классификация средств измерений
- •2.4 Теория погрешностей и математическая обработка результатов измерений
- •2.4.1. Основные понятия и виды погрешностей
- •2.4.2 Вероятностный подход к описанию погрешностей
- •2.4.3 Основные законы распределения случайных погрешностей
- •2.4.4 Доверительный интервал и доверительная вероятность
- •2.4.5 Распределение Стьюдента
- •2.4.6 Показатели точности измерений и форма представления результатов измерений
- •2.4.7 Определение показателей точности прямых измерений
- •2.4.8 Определение показателей точности косвенных измерений
- •2.5 Средства измерений и их метрологические характеристики
- •2.5.1 Погрешности средств измерений.
- •2.5.2 Методы повышения точности средств измерений и выполнения измерений
- •2.5.3 Методы нормирования погрешностей средств измерений
- •2.5.4 Определение и коррекция погрешностей результатов в процессе измерения
- •2.6 Методы информационного описания погрешностей средств и результатов измерений
- •2.6.1. Необходимые сведения из теории информации
- •2.6.2. Энтропийный интервал неопределенности.
- •2.6.3 Энтропийное значение случайной погрешности
- •2.6.4 О единицах количества информации
- •2.7 Технические средства метрологии.
- •2.7 Технические средства метрологии.
- •2.7.1. Электромеханические приборы.
- •2.7.2. Электронные вольтметры.
- •2.7.3. Электронные осциллографы.
- •2.7.4. Электроизмерительные мосты.
- •2.7.5. Потенциометры постоянного тока.
- •2.7.6. Цифровые измерительные устройства.
- •2.7.7. Информационно-измерительные системы.
- •2.7.8. Измерение неэлектрических величин.
- •2.8 Законодательная метрология
- •2.8.1 Основные сведения
- •2.8.2 Международные метрологические организации
- •2.8.3 Современное состояние законодательной метрологии в Российской Федерации
- •2.8.4 Государственная метрологическая служба Российской Федерации
2.3.2 Основные характеристики измерений.
Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность измерений.
Принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. В качестве примеров можно привести фотоэлектрический эффект, термоэлектрический эффект, пьезоэлектрический эффект и др.
Метод измерений – совокупность использованных способов сравнения измеряемой величины с её единицей (или шкалой) в соответствии с реализованным принципом измерений. Все методы измерений делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.
При методе непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия, шкала которого была заранее градуирована с помощью меры, воспроизводящей известные значения измеряемой величины. Мера, отражающая единицу измерения, её дольные и кратные части, в измерении непосредственно не участвует. Примерами приборов прямого действия, реализующими метод непосредственной оценки, могут быть: пружинный манометр для измерения давления, амперметр для измерения силы электрического тока и др. Точность измерения с помощью этого метода является ограниченной, но они удобны для практического применения.
Метод сравнения с мерой предусматривает сопоставление измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Группа методов сравнения с мерой включает в себя следующие методы: нулевой, дифференциальный, замещения и совпадения.
При нулевом методе измерений разность измеряемой величины и известной величины сводится к нулю в процессе измерения, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикаторном. При высокой точности мер, воспроизводящих известную величину, и высокой чувствительности нуль-индикатора может быть достигнута высокая точность измерений.
При дифференциальном методе разность измеряемой величины и величины известной, воспроизводимой мерой, измеряется с помощью измерительного прибора. Неизвестная величина определяется по известной величине и измеренной разности. Дифференциальный метод может также обеспечить высокую точность измерения, если известная величина воспроизводится с высокой точностью, а разность между ней и неизвестной величиной мала.
Метод замещения основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают (заменяют) известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными. Например, измерение неизвестного сопротивления резистора путём его замены магазином сопротивлений и регулировкой сопротивления магазина до получения прежних показаний прибора, включённого в цепь (амперметр, омметр и др.). Погрешность измерения определяется погрешностью прибора, зоной его нечувствительности и погрешностью меры и, обычно, невелика.
Метод совпадений заключается в том, что разность между измеряемой величиной и известной величиной измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Примером может быть измерение длины с помощью штангенциркуля с нониусом, наблюдая совпадение отметок на шкале штангенциркуля и нониуса.
Как уже отмечалось погрешность измерений – разность между полученным при измерении Х и истинным ХИ значениями измеряемой величины. Погрешность измерения Δ, определяемая соотношением Δ=Х-ХИ называется абсолютной погрешностью.
Точность – это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению величины, т.е. близостью к нулю погрешностей измерения. Обычно говорят о высокой (средней, низкой) точности измерений в качественном отношении, имея ввиду полученную при измерениях соответственно низкую (среднюю, высокую) погрешность.
Иногда значение точности определяют величиной
ε = |Δ/XИ|-1 = 1/|δ|, где |δ| - модуль т.н. относительной погрешности.
Правильность измерений определяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины).
Достоверность измерений характеризует доверие к результатам измерений и делит их на две категории: достоверные и недостоверные, в зависимости от того, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин.