Измерения, основные характеристики измерений.

 

Измерение — нахождение значения физической величины (параметра) опытным путем с помощью специальных технических средств.

Средства измерений — технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. В число средств измерений входят меры, измерительные приборы и измерительные установки. К ним относятся также измерительные преобразователи и измерительные принадлежности, которые не могут применяться самостоятельно, но служат для расширения диапазона измерений, повышения точности, передачи результатов на расстояние и т. п.

Особую роль в метрологии играют меры как носители единиц физических величин.

Мера — средство измерений в виде тела или устройства, предназначенного для воспроизведения величины одного или нескольких размеров, значения которых она содержит с необходимой для измерений точностью. Мерами являются, например, гири, мерные колбы, концевые меры длины. Мера позволяет воспроизвести величины, значения которых связаны с принятой единицей этой величины известным соотношением. Некоторые измерительные приборы могут применяться только с мерами.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения подразделяют на четыре основные виды: прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения — это измерения, при которых значение физической величины находят непосредственно из опытных данных, сравни­вая измеряемую величину с мерой этой величины или используя измерительные средства, непосредственно дающие значения измеряемой величины (например, измерение длины линейкой, температуры — термометром, массы — взвешиванием и т.д.).

Косвенные измерения — это измерения, при которых размер искомой величины определяют путем прямых измерений других величин, связанных с искомой величиной определенными зависимостями. Например, прочность бетона определяют путем измерения разрушающего усилия и площади поперечного сечения образца или путем измерения времени прохождения через бетон ультразвуко­вого импульса и расстояния между излучателем и приемником.

Совокупные измерения — это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Например, состав бетонной смеси определяют путем отбора из одного замеса двух проб, одну из которых взвешивают до и после прокаливания (определяют расход воды), а вторую пробу взвешивают до и после рассева с промывкой и высушиванием (определяют расход песка и щебня). Расход цемента определяют по результатам двух измерений, решая уравнение.

Совместные измерения — это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними. Например, для измерения с необходимой точностью прочности бетона ультразвуковым методом предварительно проводят совместные измерения: измеряют скорость ультразвука в бетонных образцах и затем измеряют прочность этих образцов разрушающим методом. С учетом полученной зависимости проводят градуировку ультразвукового прибора или строят градуировочную кривую, которой пользуются в дальнейшем при проведении измерений.

Точность измерения — одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Выражения типа «точность измерения равна 0,1 %» или «результат измерения верен с точностью до 0,001» неправильны – это значение неточности, или погрешности.

Абсолютная погрешность измерения — разность между полученным при измерении (х) и истинным (Q) значениями измеряемой величины:

Относительная погрешность — погрешность, выраженная в процентах или долях значения измеряемой величины:

Поскольку истинное значение измеряемой величины всегда остается неизвестным, для оценки погрешности измерения вместо истинного используют действительное (условное истинное) значение измеряемой величины, полученное путем многократных или более точных измерений.