2.3 Общая характеристика объектов измерений

Все величины делятся на физические и нефизические.

Нефизические величины измеряются, как правило, в баллах. Например, оценки в учебе, в некоторых видах спортивных соревнований (гимнастика, фигурное катание и т.п.), в различных конкурсах (КВН, конкурсы музыкантов и т.п.), стихийные бедствия (шторм, землетрясение и т.п.), вкусовые характеристики и запахи, то есть в тех случаях, где величина оценивается экспертами, как правило, высококвалифицированными специалистами в своей области.

Объектами измерений в метрологии являются физические величины.

ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных физических величин:

• длина,

• масса

• время

• термодинамическая температура

• количество вещества

• сила света,

• сила электрического тока

и большое многообразие производных физических величин, получаемых по формулам, что позволяет обеспечивать описание любых свойств физических объектов и явлений.

Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.

Качественное различие измеряемых величин выражаются в их размерности: метр, килограмм, секунда и т.п.

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер: 5 метров, 2 килограмма, 10 секунд и т.п.

2.4 Понятие о методах измерений

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с её единицей.

Методы измерений классифицируют:

• по приемам получения результатов;

• по условиям измерения.

По приемам получения результатов различают:

• прямой метод измерений, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно (измерение массы на весах, длины детали микрометром и т.п.);

• косвенный метод измерений, при котором искомое значение физической величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной (определение твердости металлов по величине отпечатка стального шарика, вдавленного с определенной нагрузкой).

По условиям измерения методы измерений различают:

• контактный метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в непосредственный контакт с объектом измерения (измерение температуры тела термометром);

• бесконтактный метод измерений основан на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в непосредственный контакт с объектом измерения (измерение расстояния до объекта радиолокатором).

2.5 Характеристика средств измерений

В отличие от индикаторов, предназначенных для обнаружения физических свойств (компас, лакмусовая бумага, электрическая лампочка), средства измерений (СИ) позволяют не только обнаружить физическую величину, но и измерить её, а также хранить единицу физической величины.

СИ классифицируют по конструктивному исполнению и по метрологическому назначению.

2.5.1 Классификация си по конструктивному исполнению

По конструктивному исполнению СИ подразделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.

Меры величины – СИ, предназначенные для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров.

Различают меры:

• однозначные (гиря 1 кг, калибр, конденсатор постоянной емкости);

• многозначные (масштабная линейка, конденсатор переменной емкости);

• наборы мер (набор гирь, набор калибров); набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях называется магазином мер (магазин электрических сопротивлений, магазин индуктивностей).

К однозначным мерам можно также отнести стандартные образцы (СО): стандартные образцы состава и стандартные образцы свойств.

• стандартные образцы состава вещества (материала) - стандартные образцы с установленными значениями величин, характеризующих содержание определенных компонентов в веществе (материале). Например: в стали марки «Сталь45» содержится 0,45% углерода, а остальное составляет железо с незначительным количеством примесей различных химических элементов.

• стандартные образцы свойств вещества (материала) - стандартные образцы с установленными значениями величин, характеризующих физические, химические, биологические и другие свойства. Например: удельный вес железа равняется 7,8 г/см², температура плавления вольфрама равняется 3400⁰С.

Новые СО допускаются к использованию только при условии прохождения ими метрологической аттестации, проводимой органами метрологической службы.

Измерительные преобразователи – средства измерений, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, или дальнейших преобразований. Конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь, от которого поступают сигналы измерительной информации, является датчиком (например, датчики метеорологического радиозонда передают информацию о температуре, давлении, влажности и других параметрах атмосферы).

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном порядке. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины и имеет шкалу со стрелкой или другим устройством, диаграмму с пером или цифроуказатель, с помощью которых могут быть произведены отсчет или регистрация значений физической величины. В случае сопряжения прибора с мини-ЭВМ отсчет может производиться с помощью дисплея (микрометр, цифровой вольтметр).

Измерительный прибор, применяемый для сравнения измеряемой величины с эталоном, называется компаратором (например, равноплечные весы). Потребность в них возникает при невозможности сравнения показаний приборов, измеряющих одну и ту же величину.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразо-вателей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте. Измерительную установку, предназначенную для испытаний каких-либо изделий называют испытательным стендом.

Измерительная система - совокупность функционально объединен-ных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерения одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству (радионавигационная система для определения местонахождения судов, состоящая из ряда измерительных комплексов, разнесенная в пространстве на значительном расстоянии друг от друга).