Измерения в зависимости от способа обработки экспериментальных данных - результатов наблюдений, для нахождения результата измерений, относят к прямым измерениям, косвенным или совокупным.

Выбор метода измерений определяется принятой моделью измерения и доступными или имеющимися средствами измерения. Выбор средств измерения складывается из следующих этапов: сбор исходных данных; определение первоначальной совместимости средств измерения; расчет требуемой точности измерения; выбор конкретного средства измерения из первоначальной совместимости. Сбор исходных данных необходим для четкой постановки измерительной задачи, то есть для выявления состава, характеристик и условия проведения измерений. Также определяются особенности подключения средства измерения к объекту, допустимая продолжительность измерений, возможные ограничения габаритных масс, стоимостных и других характеристик средства измерения.

При анализе условий, в которых будут проводиться измерения или измерительный контроль, определяются:

а) уровни механических нагрузок (вибраций, ударов);

б) климатические условия (температура, влажность);

в) наличие или отсутствие активной разрушающей среды, в которой будут эксплуатироваться средства измерений и их элементы;

г) наличие электрических или магнитных помех (полей).

Перечисленные исходные данные позволяют выявить совместимость средства измерения, из которых и будет произведен выбор прибора, необходимого для измерения или измерительного контроля конкретного параметра.

При этом выбранные средства измерений должны удовлетворять следующим требованиям:

- обладать требуемым уровнем безотказности, необходимым техническим ресурсом и гарантийным сроком службы;

- обеспечивать простоту, удобство и безопасность применения, технического обслуживания и ремонта;

- обладать необходимым быстродействием;

- устойчивость средства измерения к внешним воздействующим факторам, которая должна быть такой, чтобы обеспечивалась их нормальная работа в условиях измерения (измерительного контроля) параметров.

Основными характеристиками средств измерений являются погрешности. Суммарная погрешность результата измерений с входящими в её состав предельными погрешностями определяется по формуле (1):

, (1)

где - суммарная погрешность результата измерения;

- предельная погрешность метода измерений;

- предельная допускаемая погрешность используемых средств измерений;

- предельная погрешность, обусловленная влиянием внешних факторов условий измерений;

- предельная погрешность, вносимая оператором;

- допускаемая погрешность измерений.

В данном сборнике измерения делятся по разделам на следующие области:

- геометрические измерения;

- механические измерения;

- измерения теплоты;

- измерения расхода;

- измерения давления;

- измерения вязкости материалов и жидкости;

- измерения электрических величин;

- измерения величин магнетизма;

- измерения колебаний механических величин;

- измерения колебаний электрических величин;

- измерение акустики;

- измерение лучистой энергии;

- измерения оптических величин.

Лабораторную работу выполняют в следующей последовательности:

1) выбрать свой вариант;

2) провести измерения и записать результаты наблюдений (3 и более).

Мероприятия, выполняемые перед началом измерений. Каждый человек, выполняющий измерения, выполняет обязанности оператора измерения. При подготовке к измерениям оператор должен:

- ознакомиться с методикой выполнения измерений (МВИ) и последовательностью выполнения операций. Расчет требуемой точности выбранного средства измерений должен быть приведен в методике выполнения измерений (МВИ), но если под рукой МВИ нет, то такой расчет делается на уровне метрологической экспертизы по формуле (2):

(2)

где К_т - коэффициент точности;

δ_доп – поле допуска измерений;

Δ_п.д.п. – предельно допускаемая погрешность в составе НСП.

- проверить наличие необходимого комплекта СИ и вспомогательных материалов;

- должен убедиться в том, что основные и вспомогательные средства измерения имеют действующие свидетельства о поверке или калибровке. Если действующего свидетельства нет, нужно убедиться в наличие поверительного клейма или пломбы. Если и этого нет, то пользоваться таким средством измерения нельзя, так как оно может привести к заведомо неверным результатам наблюдений;

- выполнить операции по созданию необходимых условий измерений, включая требования безопасности (личной);

- опробовать средство измерения, включить, проверить действие органов управления, убедиться в том, что прибор реагирует на ручки управления, настройки. Если средства измерения снабжены средствами самоконтроля, то выполнить соответствующие операции.

- провести 2 - 3 пробных наблюдения и сравнить результаты наблюдений с ожидаемыми результатами измерений. Принять меры для устранения ошибок.

Указания по безопасности. К обслуживанию приборов должны допускаться лица, ознакомленные с их назначением, схемой и устройством.

При работе с приборами необходимо соблюдать общие правила безопасности труда.

Должна обеспечиваться безопасность прибора прочностью измерительных систем и конструкций.

Эксплуатация изделия разрешается только при наличии инструкции по безопасности.

При эксплуатации, техническом обслуживании и поверке необходимо соблюдать требования ГОСТ 12.3.019 - 80 «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и т.д.

Для проведения лабораторной работы и оформления результатов необходимо:

1) ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы, которая содержит общие сведения о конкретном приборе, порядке проведения измерений на данном приборе;

2) следуя методическим указаниям, провести измерения с помощью данного прибора;

3) записать результаты в таблицу;

4) провести статистическую обработку результатов измерений (наблюдений).

Целью обработки результатов измерений (наблюдений) является установление значения измеряемой величины и оценка погрешности полученного результата измерения.

При статистической обработке результатов измерений (наблюдений) выполняют следующие операции:

- исключают известные систематические погрешности из результатов наблюдений, вводят поправку и результаты наблюдений считают исправленными;

- проводят расчет случайных погрешностей, выполняют расчёт СКО (S(X));

- проводят «n» наблюдений при измерениях и если их различие по величине - и , то поправку вводят в состав формулы (1), выполняют расчёт НСП (θ(P));

- оценивают норму однократности измерений. К таким нормам относятся известные зависимости

; ; ,

Определяем N_сост.

N_сост – это количество составляющих погрешностей, которые влияют на результаты наблюдения. Если N ≤ 3, то НСП вычисляется по формуле (3):

, (3)

если N ≥ 4, то используют формулу (4):

, (4)

где K_t- коэффициент Стьюдента.

N_сост - есть совокупность 4-х составляющих:

1-я составляющая - это предельно - допустимая погрешность СИ;

2-я составляющая – это погрешность оператора, которая равна 5 % от предельно - допустимой погрешности;

3-я составляющая – это погрешность, учитывающая все влияющие на измерения факторы (условия при измерении).

4-я составляющая – поправка от исключенной систематической погрешности;

Расчёт случайных погрешностей начинают с определения среднего квадратического отклонения, для чего определят среднее арифметичекое значение результатов наблюдений.

Среднее арифметическое определяют по формуле (5):

, (5)

Среднее квадратическое отклонение (СКО) результатов наблюдений обозначается S или σ и вычисляют по формуле (6):

S(Х) = , (6)

где - среднеарифметическое значение.

Дисперсия будет равна

, (7)

Если делим на и получаем численное соотношение , то величиной - НСП пренебрегают и окончательно вычисляют погрешность результата измерения по формуле (8):

=Δ р, (8)

где - значение нормированной функции Лапласа в точке P/2 при доверительной вероятности P = 0.99 (таблица 1)

Таблица 1 – Значение коэффициента Лапласа

N	Значение при Р
	0,9	0,95	0,99
3	1,412	1,414	1,414
4	1,689	1,710	1,728
5	1,869	1,917	1,972
6	1,996	2,067	2,161
7	2,093	2,182	2,310
8	2,172	2,273	2,431
9	2,237	2,349	2,532
10	2,294	2,414	2,616
12	2,387	2,519	2,753
14	2,461	2,602	2,855
16	2,523	2,670	2,946

Если , то пренебрегают, и за погрешность принимают = Δ р.

Если , то проводят расчет по ниже приведенным формулам (9,10,11,12)

= K_∑[Θ(P) + (P)], (9)

K_∑= , (10)

, (11)

(P) = Z_p/2 · S(Х), (12)

K_∑ сверяют по таблице 2

Таблица 2 – Значения суммарного коэффициента

Обозначение величины	Значение величины
g	0	0,3	0,5	0,7	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	5,0
	1,00	0,80	0,75	0,72	0,71	0,72	0,75	0,79	0,82	0,85

5) Оформить отчет проведения лабораторной работы.

Более подробную информацию по статистической обработке результатов можно получить из сборника «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», где подробно описан теоретический материал и приведены необходимые формулы.

Лабораторные работы далее изложены по видам измерений в соответствующих разделах.