1. Измерения и их классификация

Измерение – сравнение данной величины с некоторым ее значением, принятым за единицу.

Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице измерения, называется числовым значением измеряемой величины; оно может быть целым или дробным, но отвлеченным числом. Значение величины, принятое за единицу измерения, называется размером этой единицы.

На основании определения имеем

Q = qU, (1.1)

где Q – измеряемая величина; q – числовое значение измеряемой величины в принятой единице; U – единица измерения.

Результат всякого измерения является именованным числом и состоит из единицы измерения U, которая имеет свое наименование, и числа q, показывающего, сколько раз данная единица содержится в измеряемой величине Q.

Непосредственно измерять можно только очень немногие физические величины: длину – масштабной линейкой; промежутки времени – секундомером; температуру – термометром; силу тока – амперметром и т. д. Измерения, при которых искомое значение величины определяется сравнением ее с мерами или показаниями прибора, проградуированного в принятых единицах измерений, называют прямыми измерениями. Искомое значение величины Y равно значению Х, непосредственно полученному в процессе измерения, т. е. Y = Х.

Прямое измерение заключается в том, что результат измерения получается непосредственно в тех же единицах, что и измеряемая величина.

Большое количество физических величин не измеряют непосредственно, их определяют вычислением, так как непосредственные измерения в большинстве случаев могли бы дать недостаточно точные и надежные результаты или оказались бы очень сложными; иногда их получить совершенно невозможно. Измерения, при которых искомое значение величины вычисляют по результатам прямых измерений одной или нескольких величин, связанных с искомой определенной функциональной зависимостью, называют косвенными измерениями. В этом случае числовое значение измеряемой величины определяется из уравнения

Y = F(Х₁, Х₂, Х₃…), (1.2)

где Y – искомое значение измеряемой величины; F – знак функциональной зависимости, форма которой известна, как и природа связанных ею величин; Х₁, Х₂, Х₃, … – значения величин, измеренных прямым способом.

На предприятиях широко применяется термин "контроль", показывающий, что действительное значение измеряемой величины находится между предельными ее значениями или вне их.

По способу связи между измеряемым объектом и измерительным наконечником различают контактные и бесконтактные измерения. При контактных измерениях элемент прибора соприкасается с измеряемым материалом, а при бесконтактных – не соприкасается. Контакт может быть точечный, линейный и поверхностный.

Изделия можно контролировать непосредственно в процессе их изготовления или после. В зависимости от этого контроль подразделяют на активный и пассивный. Под действием пассивного контроля объект не изменяет своих физических или химических качеств и этим он отличается от активного.

Контроль каждого элемента в отдельности называют элементным или дифференцированным.

При комплексном контроле проверяют одновременно несколько параметров элемента или суммарную погрешность, определяемую рядом погрешностей отдельных элементов. В отдельных случаях комплексный контроль применяют одновременно с дифференцированным, который необходим для анализа технологических процессов и выявления причин брака.

Средства измерения подразделяются на меры, измерительные приборы и измерительные приспособления. Мерами называют тела, вещества и устройства, предназначенные для определенного наперед установленного размера. Измерительными приборами считают устройства, предназначенные для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с мерами. К измерительным приспособлениям относят всякого рода дополнительные и вспомогательные приспособления, для надлежащего выполнения измерений или облегчения наблюдения.

Учение о единицах, средствах и методах измерения называется метрологией. Она охватывает большой комплекс вопросов, включающих установление и воспроизведение единиц измерения в виде конкретных эталонов, разработку средств и методов измерения.

Задачей метрологии является также установление способов передачи размера единицы от эталонов до изделия через ряд промежуточных звеньев. Это обеспечивает соблюдение единства мер. Кроме того, к одной из основных задач метрологии относится поверка и испытание мер и измерительных приборов для установления точности и надежности их действия.