Гост 16263-70 Термины и определения. Метрология. Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах

обеспечения их единства и способах достижения требуемой

точности

Все понятия, входящие в это определение, а именно:

• измерение;

• единство измерений;

• точность измерений –

будут подробно рассмотрены и дальше.

1.2. Определение измерения.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

Часть понятий, входящих в это определение мы уже рассмотрели:

• физическая величина,

• значение физической величины.

В оставшейся части, во-первых, подчёркивается, что значение физической величины находят опытным путём, т.е. путём эксперимента, и, во вторых, что его находят с помощью специальных технических средств.

Чтобы понять, что это за специальные технические средства, приведём и другие определения.

Определение, которое более 200 лет тому назад было дано Леонардом Эйлером (1707-1783г.). Математик, механик, физик и астроном. По происхождению швейцарец, работал в России и Германии.

«При определении или измерении величины всякого рода… прежде всего устанавливается некоторая известная величина этого же рода, именуемая мерой или единицей и зависящая исключительно от нашего произвола.

Затем определяется, в каком отношении находится данная величина к этой мере, что всегда выражается через числа, т.е. число является ни чем иным, как отношением, в котором одна величина находится к другой, принятой за единицу».

В нашей стране в течении многих лет было принято определение, которое дал наш крупный метролог, профессор М.Ф. Маликов.

«Измерение – это познавательный процесс, заключающийся в сравнении путём физического эксперимента данной величины с известной величиной, принятой за единицу сравнения.

В середине 60х годов развернулась дискуссия в процессе которой выдвигались возражения против этого определения. Было много предложений построить новое определение с использованием терминологии кибернетики и теории информации.

Одно из возражений против определения Маликова состояло в том, что в наше время измерение не всегда можно считать познавательным процессом. Почему нельзя?

Потому что появились сложные технические устройства, включающие ЭВМ, которая получает и обрабатывает результаты измерений, и управляет каким-либо процессом, а человека здесь вообще нет, значит, кто же сознаёт?

Извлечём из определений Эйлера и Маликова некоторые существенные элементы.

Прежде всего, для того, чтобы измерить данную величину, нужно её сравнить с величиной такого же рода, размер которой принят за единицу. Это сравнение осуществляется не умозрительно, а путём эксперимента. Значит участвуют две величины одного и того же рода: измеряемая и принятая за единицу. Но единица – это понятие абстрактное, а для того, чтобы проводить экспериментальное сравнение обе эти величины должны быть вещественными. Овеществлённую единицу мы называли мерой.

Гиря массой 1кг – это мера массы.

Это т.н. однозначная мера.

Линейка или рулетка, разделённая на миллиметры – многозначная мера длины.

Для того, чтобы измерить какую-либо длину, достаточно приложить эту линейку или рулетку и сравнить. Эта мера и есть «специальное техническое средство» в нашем определении измерения. Но этот случай – исключительно редкий. Здесь измеряемая величина – длина – непосредственно воздействует на зрение человека, производящего сравнение. Если же взять не длину, а массу и набор разных гирь, то одного этого набора мер уже будет недостаточно. Нужны ещё весы. На одну чашку весов кладём измеряемую массу, на другую – гири. Произведя уравновешивание, мы наблюдаем за стрелкой-указателем, который воздействует на наше зрение.

Весы - это измерительный прибор. Измерительный прибор – это ещё один вид «специальных средств технических».

При взвешивании на чашечных (рычажных) весах мера – гири присутствует явно. Но есть ещё пружинные весы. Это тоже измерительный прибор, но на первый взгляд создаётся впечатление, что мера здесь отсутствует. Между тем, согласно определению, любое измерение – это сравнение с мерой.

В пружинных весах мера в явном виде отсутствует, однако неким косвенным образом она всё же участвует. Когда весы настраивали, то делали так, чтобы их шкала соответствовала действительности. Например, брали гирю в 1 кг и отмечали на весах специальную градуировку. Таким образом мера, косвенным образом, присутствует.

Шкала – это память меры.

Точно также обстоит дело в любом амперметре, вольтметре и других подобных приборах со шкалой и стрелкой, в том числе и цифровых устройствах.

Итак, мы установили два вида специальных технических средств – меры и измерительные приборы.

Но это не всё.

Пусть мы имеем вольтметр со шкалой от 0 до 1В. Шкала содержит 100 делений, значит, на каждое деление приходится 0.01В=10мВ. А мы хотим измерить напряжение порядка 10 мВ или 1мВ. Тогда мы ставим электронный усилитель, а к нему подключается наш вольтметр:

Этот усилитель не является сам по себе ни меролй ни измерительным прибором. Это – измерительные преобразователи. Делитель напряжения – тоже измерительный преобразователь.

Измерительные преобразователи – это третий вид «специальных технических средств».

Сочетание этих трёх видов средств измерений дают более сложные средства.