Розділ 3. Вимірювання фізичних величин

Тема 3.1. Поняття про вимірювання. Метрологічні і технічні вимірювання. Результат вимірювання. Показник якості вимірювання

Поняття про вимірювання.

Вимірювання фізичних величин полягає у співставленні якоїсь величини з однорідною величиною, прийнятою за одиницю. В метрології використовується термін “вимірювання”, під яким розуміють знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Слід зазначити, що термін “вимірювання” в такому розумінні значно скорочує область його застосування, тому що широко застосовуються вимірювання (органолептичні), основані на використанні органів відчуттів людини (оцінка спортивних виступів у фігурному катанні, гімнастиці). Іншими словами, термін “вимірювання” не обмежений знаходженням значення фізичної величини, тому що часто вимірюють і нефізичні величини.

Вимірювання, які виконуюються з допомогою спеціальних технічних засобів, називають інструментальними. Найпростішим прикладом таких вимірювань є визначення розміру деталі лінійкою з поділками, тобто порівнняння розміру деталі з одиницею довжини.

Похідним від терміну “вимірювання” є термін “вимірювати”, який широко використовується у практиці. Зустрічаються терміни “міряти”, “заміряти”, але застосування їх у метрлогії неприпустимо.

Для впорядкування вимірювальної діяльності вимірювання класифікують за наступними признаками:

• за загальними прийомами отримання результатів вимірювань – прямі, непрямі, спільні, сукупні;

• за числом вимірювань в серії – однократні і багатократні;

• по метрологічному призначенню – технічні, метрологічні;

• по характеристиці точності – рівноточні і нерівноточні;

• за відношенням до зміни вимірюваної величини – статичні і динамічні;

• за вираженням результатів вимірювань – абсолютні і відносні.

Результати вимірювань.

Вимірювання від найпростіших до найскладніших – складова частина будь-якого процесу в діяльності людини.

Вимірювання – це процес, завершальним етапом якого є результат вимірювань. Напркилад, токар в процесі виготолвення деталі періодично для контролю проводить вимірювання з допомогою штангенциркуля; на основі отриманих результатів він приймає рішення про подальшу обробку деталі. Людина, коли виміряє температуру, не приймає ліки, якщо температура виявилась нормальною. І навпаки, у випадку, якщо температура підвищена перед людиною стоїть альтернатива: приймати ліки чи викликати лікаря. Результат вимірювань підказує подільші дії.

Можна зробити висновок, що результатом вимірювань є саме значення величини, яке вдалося отримати з допомогою того чи іншого засобу вимірювання.

Часто в отриманий результат вимірювання вводять поправки, тому значення величини до і після введення поправки будуть різними. Це находить відображення в термінології, яка застосовується.

Невиправлений результат вимірювань – значення фізичної величини, отримане за допомогою засобів вимірювань до введення поправок; виправлений результат вимірювання – значення фізичної величини, отримане за допомогою засобіввимірювання і уточнене шляхом введення у нього необхідних поправок.

Показники якості вимірювання.

В окремих випадках результат вимірювань має невелике значення, у інших випадках результат вимірювань грає винятково важливу роль. Наприклад, неправильний результат вимірювання тиску у людини може погано вплинути на його здоров’я. Діапазон значимості цілей, для яких проводяться вимірювання, визначає діапазон вимог, які висуваються до якості вимірювань.

До основних характеристик якості вимірювань відносяться точність, правильність, сходимість і відновлюваність.

Точність вимірювань – якість вимірювань, яка відображає близькість їх результатів до істинного значення вимірюваної величини.

Правильність вимірювань – якість вимірювань, яка відображає близькість до нуля систематичних похибок в їх результатах.

Сходимість вимірювань – якість вимірювань, яка відображає близькість один до одного результатів вимірювань, що виконуюються в одинакових умовах повторно одними й тими ж засобами вимірювань, одним і тим же методом.

Відновлюваність вимірювань – якість вимірювань, яка відображає близькість один до одного результатів вимірювань, що виконуюються в різних умовах ( в різний час, в різних місцях, різними методами і засобами).

В практиці метрологічних робіт широко використовується також термін “достовірність вимірювань”, який по суті є синонімом терміну “точність вимірювань”.

Навіть найретельніше проведення вимірювання незалежно від його точності і методу не дозволяє отримати істинного значення вимірюваної величини. Так як істинне значення вимірюваної величини залишається невідомим, а при проведенні повторних вимірювань ми дещо наближаємось до нього,то для оцінки ступеню наближення до істинного значення використовуються положення теорії ймовірності. Ця теорія дає можливість оцінити ймовірні межі похибок, за які вони не виходять.

Достовірність вимірювань харакетризує ступінь довіри до отриманих результатів вимірювань. Це дозволяє для кожного конкретного випадку вибирати методи і засоби вимірювань, які забезпечують отримання результату з заданою точністю.