5.Постулаты метрологии. Классификация и методы измерений

Сложность формирования постулатов метрологии связана с тем, что, с одной стороны, постулаты должны представлять собой объективные утверждения, а с другой – предметом метрологи являются измерения, т.е. практическая, субъективная, деятельность человека.

Основными постулатами теории измерений являются:

• В рамках принятой модели объекта исследования существует определенная измеряемая величина и ее истинное значение.

• Истинное значение измеряемой величины постоянно. В противном случае измерить ее нельзя. Из этого постулата вытекает следствие: для измерения переменой физической величины, необходимо выделить ее постоянный параметр – измеряемую величину.

• Существует несоответствие измеряемой величины исследуемому свойству объекта.(истинное значение измеряемой величины определить невозможно).

Измерения подразделяют на: статические,при которых измеряемая величина остается постоянной во времени в процессе измерения, и динамические,при которых измеряемая величина изменяется в процессе измерения.

По точностирезультата измерения делят на:

• измерения максимально возможной точности,достижимой при современном уровне техники.это измерения универсальных физических констант.

• контрольно - поверочные измерения, погрешности которых не должны превышать заданного значения.

• технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений

По числу наблюдений различают измерения с однократным наблюдениеми измерения с многократными наблюдениями.

По способу получения результата измерения делят на прямые и косвенные. Прямыминазывают измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.( измерение длины линейкой, массы с помощью весов, температуры стеклянным термометром)

Косвенныминазывают измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях путем прямых измерений находят значения величин-аргументов, а значение измеряемой величины Y определяют путем вычисления по формуле:

где Х₁ , Х₂, ..., Х_N— величины - аргументы.

Примером косвенных измерений могут служить измерения плотности однородного тела по его массе и объему, электрического сопротивления по падению напряжения и силе тока и т. д.

Различают два метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки– метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (прибор прямого действия — измерительный прибор, в котором сигнал измерительной информации передается в одном направлении, а именно с входа на выход).

Примером данного метода измерений может служить измерение температуры жидкостным термометром, взвешивание груза на пружинных весах.

Процесс измерения по методу непосредственной оценки характеризуется быстротой Однако точность измерения обычно оказывается невысокой из-за существенного воздействия влияющих величин.

Метод сравнения с мерой– метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. (Мера– СИ, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера)

Методы сравнения с мерой подразделяют на нулевой и дифференциальный.

Нулевой метод– это метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на элемент сравнения доводят до нуля.

Дифференциальный метод – это метод сравнения с мерой, в котором на элемент равнения воздействует разность между измеряемой величиной и известной, воспроизводимой мерой.

Как в нулевом, так и в дифференциальном методе могут быть выделены методы противопоставления, замещения.

Метод противопоставления– метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на элемент сравнения.

Метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, т.е. эти величины действуют по очереди.

Разновидностью рассмотренного метода является компенсационный метод измерений, применяемый в тех случаях, когда важно измерить физическую величину, не нарушая процесса, в котором она наблюдается. При подключении измерительного устройства, реализующего компенсационный метод, к объекту измерения на этом устройстве создается действие, направленное навстречу действию, создаваемому изучаемым явлениям. При этом создаваемое в измерительном устройстве явление изменяется до тех пор, пока не будет достигнута полная компенсация действия изучаемого явления на измерительное устройство.