10. Классификация измерений.
Наибольшее распространение получила классификация по общим приемам получения результатов измерений. Согласно этому признаку, измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные. Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно по показаниям СИ. Например, масса, измеряемая при помощи весов.
Косвенные измерения — это измерения, при которых значение измеряемой величины находят на основании известной зависимости между ней и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, которые проводились в одинаковых условиях.
В общем случае зависимость, связывающую измеряемую величину Y и величины X1, Х2, ..., Хп, подвергаемые прямым измерениям, можно представить в виде
(2.3)
Совокупными называются проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых их искомые значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.
Совместными называются проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для установления зависимости между ними..
По характеристике точности измерения делятся на равноточные и неравноточные.
Равноточными называются измерения какой-либо ФВ, выполненные одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях.
Неравноточными называются измерения ФВ, выполненные различными по точности СИ и (или) в разных условиях. Методика обработки результатов равноточных и неравноточных измерений различна.
В зависимости от числа измерений, проводимых во время эксперимента, различают одно- и многократные измерения.
Однократными называются измерения, выполненные один раз, к многократными относятся измерения одного и того же размера ФВ, следующие друг за другом.
По отношению к изменению измеряемой величины измерения делятся на статические и динамические
К статическим относятся измерения ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.
Динамические измерения — это измерения изменяющейся по размеру ФВ.
В зависимости от метрологического назначения измерения делятся на технические и метрологические.
Технические измерения проводятся рабочими СИ.
Метрологические измерения выполняются при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц ФВ для передачи их размера рабочим СИ.
В зависимости от выражения результатов измерений последние подразделяются на абсолютные и относительные.
Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.
Относительное измерение — это измерение отношения определяемой величины к одноименной.
11. Шкалы измерений.
Шкала физической величины — это упорядоченная последовательность значений ФВ, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений. Термины и определения теории шкал измерений изложены в документе МИ 2365—96.
Различают пять основных типов шкал измерений.
1. Шкала наименований (шкала классификации). Такие шкалы используются для классификации эмпирических объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности. Эти свойства нельзя считать физическими величинами, поэтому шкалы такого вида не являются шкалами ФВ.
В шкалах наименований отнесение отражаемого свойства к тому или иному классу эквивалентности осуществляется с использованием органов чувств человека. Примером шкал наименований являются широко распространенные атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.
2. Шкала порядка (шкала рангов). Если свойство проявляет себя в отношении эквивалентности и порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства, то для него может быть построена шкала порядка(ранга). Она является монотонно возрастающей или убывающей и позволяет установить отношение больше/меньше между величинами, характеризующими указанное свойство. В шкалах порядка существует или не существует нуль, но принципиально нельзя ввести единицы измерения.
К таким шкалам, например, относится шкала Мооса для определения твердости минералов: тальк — 1; гипс — 2; кальций — 3; флюорит — 4; апатит — 5; ортоклаз — 6; кварц — 7; топаз — 8; корунд — 9; алмаз — 10.
3. Шкала интервалов (шкала разностей). Состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало — нулевую точку. К таким шкалам относится летоисчисление по различным календарям, температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта.
Шкала интервалов величины Q описывается уравнением
Q = Q0 + q[Q], где q — числовое значение величины; Q0 — начало отсчета шкалы; [Q] — единица рассматриваемой величины. Такая шкала полностью определяется заданием начала отсчета Q0 шкалы и единицы данной величины [Q].
4. Шкала отношений. Эти шкалы описывают свойства эмпирических объектов, которые удовлетворяют отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности, а в ряде случаев и пропорциональности. Их примерами являются шкала массы, термодинамической температуры.
В шкалах отношений существует однозначный естественный критерий нулевого количественного проявления свойства и единица измерений, установленная по соглашению. С формальной точки зрения шкала отношений является шкалой интервалов с естественным началом отсчета. К значениям, полученным по этой шкале, применимы все арифметические действия, что имеет важное значение при измерении ФВ.
Шкалы отношений — самые совершенные. Они описываются уравнением Q = q[Q], где Q — ФВ, для которой строится шкала, [Q] — ее единица измерения, q — числовое знамение ФВ.
5. Абсолютные шкалы. Это шкалы, обладающие всеми признаками шкал отношений, но дополнительно имеющие естественное однозначное определение единицы измерения и не зависящие от принятой системы единиц измерения. Такие шкалы соответствуют относительным величинам: коэффициентам усиления, ослабления и др. Для образования многих производиых единиц в системе СИ используются безразмерные и счетные единицы абсолютных шкал.