1.1.2. Основные термины и понятия метрологии [1, с. 13 – 58, 122 – 125]

Основные понятия, связанные с объектами измерения: свойство, физическая величина, количественные и качественные проявления свойств объектов материального мира. единица физической величины, основной принцип измерения, результат измерения, погрешность результата измерения. Классификация измерений. Классификация и свойства средств измерений.

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство – категория качественная. Для количественного описания различных свойств вводится понятие величины. Величины разделяют на два вида: реальные и идеальные. Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением конкретных реальных понятий. Они вычисляются тем или иным способом. Реальные величины можно разделить на физические и нефизические.

Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины (ФВ). Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые и группируются по следующим признакам:

• по видам явлений ФВ - вещественные, энергетические, характеризующие протекание процессов во времени;

• по принадлежности к различным группам физических процессов - механические, тепловые, электрические и др.;

• по степени условной независимости от других величин - основные, производные и дополнительные;

• по наличию размерности -размерные и безразмерные.

Измеряемые ФВ имеют качественную и количественную характеристики. Значение физической величины Q – это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Его получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения Q=q[Q], связывающим между собой значение ФВ Q, числовое значение q и выбранную для измерения единицу [Q].

Между свойствами объектов, характеризуемыми ФВ, существует определенная законами природы взаимосвязь. Уравнения связи между величинами – уравнения, отражающие законы физики, в которых под буквенными символами понимаются ФВ. Уравнение связи между числовыми значениями физических величин – уравнения, в которых под буквенными символами понимают числовые значения величин, соответствующие выбранным единицам.

Совокупность основных и производных единиц ФВ, образованных в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц физических величин. Система СИ – единственная система единиц ФВ, которая принята и используется в большинстве стран мира.

Измерение - экспериментальный процесс, при котором, сравнивают неизвестное значение измеряемой величины Q с принятой единицей измерений [Q] и определяют, какое число раз q эта единица содержится в измеряемой величине.

Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, требуемой точностью измерения, необходимой скоростью измерения, условиями и режимом измерений и т.д. В метрологии существует множество видов измерений:

• по способу получения информации измеряемой величины измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные;

• по характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений бывают динамические и статические измерения;

• по числу измерений величины - однократные и многократные измерения;

• по характеристике точности измерения - равноточные и неравноточные;

• в зависимости от метрологического назначения - технические и метрологические;

• по характеру результата измерений - абсолютные и относительные;

• по методу измерений – непосредственной оценки, сравнения с мерой.

В основе любых измерений лежат различные физические явления, определяющие принцип измерения. Совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с используемым принципом называется методом измерений.

Методы измерений классифицируют по различным признакам. Наиболее разработанной является классификация по совокупности приемов использования принципов и средств измерений. По этой классификации различают метод непосредственной оценки и методы сравнения. Группа методов сравнения с мерой включает в себя следующие методы: дифференциальный, нулевой, замещения, совпадений.

Метод измерений реализуется в средстве измерений (СИ) – техническом средстве, предназначенном для измерений, имеющем нормированные метрологические характеристики (МХ), воспроизводящим и (или) хранящим единицу ФВ. Средства измерений является обобщенным понятием, объединяющим устройства, обладающие одним из двух признаков: вырабатывают сигнал, несущий информацию о размере (значении) измеряемой величины; воспроизводят величину заданного (известного) размера.

Метрологические характеристики – это характеристики свойств СИ, которые оказывают влияние на результат измерений и его погрешности и предназначены для оценки технического уровня и качества СИ, а также определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений.

Средства измерений, используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно многообразны. Однако для этого множества можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем СИ независимо от области применения:

• по характеру использования СИ делятся на: лабораторные и технические;

• по режиму работы – динамические и статические;

• по виду выходных сигналов – аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые;

• по степени универсальности – специализированные, универсальные;

• по степени автоматизации – неавтоматизированные, автоматизированные автоматические;

• по роли в процессе измерения и выполняемым функциям средства измерений могут быть элементарными (меры, устройства сравнения и измерительные преобразователи) и комплексными (измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы);

• по виду преобразования сигнала – прямого действия, сравнения, интегрирующие;

• по виду приема – передачи информации – одноканальные и многоканальные;

• по поверочной схеме – рабочие, образцовые и рабочие эталоны;

• по измеряемым величинам – механические, гидравлические, пневматические, акустические, электрические, электронные, прочие и комбинированные.