Лекция 9 Основы теории измерений

Основной постулат метрологии.

Основное уравнение измерения:

Q= Х (Q),

где Q — значение величины;

X — числовое значение измеряемой величины в принятой единице;

[Q] — выбранная для измерений единица.

Например, измеряется длина отрезка прямой в 10 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и миллиметрах. Для данного случая:

Q 1 = 10 см при Х1 = 10 и [Q 1] = 1 см;

Q 2=100 мм при Х2=100 и [Q 2] = 1 мм.

Применение различных единиц (1 см и 1 мм) привело к изменению числового значения результата измерений.

В качестве единицы измерения [Q] при измерении физических величин выступает соответствующая единица Международной системы.

Теоретически отношение двух размеров должно быть вполне определенным.

Но практически, при многократном измерении одной и той же величины постоянного размера, результат получается все время различным.

Это положение, установленное практикой, формулируется в виде аксиомы, являющейся основным постулатом метрологии: отсчет является случайным числом.

Шкала измерений - это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для ее измерения.

Пример - температурная шкала.

Разновидности шкал:

- шкала наименований;

- шкала порядка;

- шкала интервалов;

- шкала отношений и др.

Шкала наименований - это своего рода качественная, а не количественная шкала, она не содержит нуля и единиц измерений.

Пример: атлас цветов (шкала цветов).

Шкала порядка - характеризует значение измеряемой величины в баллах.

Расстановка размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием.

Примеры: знания студентов по баллам, землетрясения по балльной системе, измерение силы ветра, твердости физических тел и т. п.

Шкала интервалов (разности) - имеет условные нулевые значения.

Отличается от шкал порядка тем, что по шкале интервалов можно судить не только о том, что размер больше другого, но и на сколько больше.

Такими шкалами являются шкала времени, шкала длины.

Шкала отношений - имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по соглашению.

Например, шкала массы (веса), начинаясь от нуля, может быть градуирована по-разному в зависимости от требуемой точности взвешивания (пример — бытовые и аналитические весы).

Лекция 10 Факторы, влияющие на результат измерения

При проведении измерений в метрической практике учитывают:

- влияние объекта измерения;

- субъекта (оператора);

- методы измерения;

- средства измерения;

- условия измерения.

Объект измерения должен быть всесторонне изучен.

В зависимости от характера объекта (плотность, кривизна) и цели измерения учитывают необходимость корректировки измерений.

Субъект может также влиять на результат измерения.

Он зависит:

- от квалификации оператора;

- санитарно-гигиенических условий труда;

- его психофизиологического состояния;

• учета эргономических требований при взаимодействии оператора с СИ.

Санитарно-гигиенические условия включают: освещение, уровень шума, чистота воздуха, микроклимат.

Метод измерения - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей.

Искусство оператора состоит в том, чтобы соответствующими способами исключить или учесть факторы, искажающие результаты измерения.

Влияние СИ на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор.

Например, ртутный термометр, опущенный в охлажденную жидкость, подогревает ее и показывает не первоначальную температуру жидкости, а температуру термодинамического равновесия.

Условия измерения: температура окружающей среды, влажность, атмосферное давление.

Качество измерений характеризуется: точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью, воспроизводимостью.

Точность - это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям.

Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений.

Для каждого конкретного случая необходимо выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ с необходимой достоверностью.

Под правильностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результате измерений.

Сходимость - это качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях.

Воспроизводимость - это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, различными методами и средствами).