Модуль4. Классификация измерений. Понятие о качестве измерений

В наиболее широком смысле к «измерениям» относят последовательность действий, включающую констатацию наличия у объекта некоторого свойства, качественную оценку этого свойства как определенной величины (идентификацию свойства), сопоставление величины, воспроизводимой на объекте, с единицей этой величины, определение их количественного соотношения. Под измерением некоторого свойства можно понимать получение оценки этого свойства при сопоставлении измеряемой величины с единицей, воспроизводимой мерой (непосредственное воспроизведение) или прибором (опосредованное воспроизведение). Измерением свойства также часто называют помещение измеряемого свойства в определенную точку оценочной шкалы с использованием экспертных и/или аппаратурных методов. С этих позиций имеют право на существование как прямые, так и косвенные измерения. Косвенными измерениями называют расчет интересующей исследователя величины по известным зависимостям, в которые входят величины, полученные прямыми измерениями, например, измерения площадей таких плоских фигур, как треугольник или параллелограмм.

В отличие от геометрии, социометрии, антропометрии, и квалиметрии (последняя имеет наиболее широкий набор объектов оценки), метрологиязанимается измерениями физических величин. Потому мы не будем рассматривать получение экспертных оценок, а сосредоточимся только на измерениях тех параметров, которые подлежат объективной оценке с использованием средств измерений. Такие параметры в большинстве представляют собой физические величины, а их экспериментальные оценки называют аппаратурными или инструментальными в отличие от экспертных (органолептических) оценок, при получении которых инструментарием являются чувства человека.

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины (РМГ 29 -99).

(Из отмененного ГОСТ 16263 –70: Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств).

Основное уравнение измерения физической величины можно записать в виде

Q = Nq,

где Q– измеряемая физическая величина;

q– единица физической величины;

N– числовое значение физической величины, которым определяется соотношение измеряемой физической величины и единицы, использованной при измерениях.

Из уравнения измерения следует, что в основе любого измерения лежит сравнение исследуемой физической величины с аналогичной величиной определенного размера, принятой за единицу, что обеспечивает нахождение соотношения тольков явном виде. Суть измерения состоит в определении числового значения физической величины. Этот процесс называют измерительным преобразованием, подчеркивая связь измеряемой физической величины с полученным числом. Можно представить однократное преобразование или цепочку преобразований измеряемой физической величины в иную величину, но конечной целью преобразования является получение числа (рисунок 4.1).

Более строго измерение можно представить как получение первичной информации о физической величине и такое ее преобразование, с помощью которого определяют соотношение измеряемой физической величины и единицы этой величины. Измерительное преобразование всегда осуществляется с использованием некоторого физического закона или эффекта, который рассматривают как принцип, положенный в основу измерения (измерительного преобразования).

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений (РМГ 29 – 99).

(Из ГОСТ 16263 –70: Принцип измерений – совокупность физических явлений, на которых основаны измерения).

Как примеры можно рассмотреть измерение температуры с помощью термопары (использование термоэлектрического эффекта), измерение массы взвешиванием на пружинных весах (определение искомой массы по пропорциональной ей силы тяжести, основанное на принципе пропорционального упругого растяжения).

Из примеров видно, что фактически принципы измерений определяются принципами, заложенными в использованные средства измерений. Поскольку принципы измерений связаны с измерительными преобразованиями, то можно говорить о средствах измерений, построенных на определенных принципах преобразования измерительной информации с помощью механических, оптических, электрических, пневматических, гидравлических, магнитных и других устройств (преобразователей). В сложных средствах измерений используют комбинированные принципы, включающих два и более конкретных принципа преобразования, например оптико-механические приборы, фотоэлектрические приборы, электромагнитные приборы и ряд других.

Для систематизации подхода к измерению, для выявления и оценки погрешностей, прежде всего, необходимо классифицировать сами измерения.