Основы метрологического обеспечения. Краткий исторический обзор развития метрологии. Нормативные документы, регламентирующие метрологическое обеспечение, страница 6

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

В метрологии основным уравнением измерения или вычисления физических величин является математическая зависимость вида:

, где  Q – результат измерений (значение измеряемой физической величины);

q – соотношение измеряемой физической величины и образца;

[x]- единица физической величины, принятой за образец.

Любое измерение как познавательный процесс заключается в сравнении путем физического эксперимента данной величины с некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения, то есть с мерой.

Элементом измерения является шкала.

В зависимости от характера измеряемого объекта различают четыре типа шкал:

1. Шкала наименований (шкала классификаций, например, атласы цветов). В шкале нет нуля, понятий больше или меньше и единиц измерений.

2. Шкала порядка, например, убывающего или возрастающего с реперными точками (ветер, землетрясения, твердость минералов и др.)

3. Шкала интервалов (разностей), например, температур по шкале Цельсия, летоисчисление.

4. Шкала отношений есть интервальная шкала с естественным (природным) началом, например, абсолютный нуль.

Шкалы 1 и 2 являются неметрическими (концептуальными), а шкалы 3 и 4 – метрическими (материальными).

Структурная схема измерительной процедуры представлена на рис. 2.1.

Рис.2.1. Структурная схема измерительной процедуры

На рис. 2.1 показано, что функциональный блок измерительного преобразования может технически реализовать следующие операции:

- изменение вида (рода) измеряемой физической величины;

- масштабирование;

- модуляцию;

- дискретизацию и квантование.

Важнейшей составной частью (элементом) измерительного процесса является выбор эффективного принципа (вида) и метода измерений. Рассмотрим  методы и средства измерений.

2.3 Классификация методов измерений

В зависимости от способа получения результата измерений различают прямые и косвенные виды (методы) измерения.

Прямым называется измерение, когда искомое значение физической величины находится непосредственно без промежуточных преобразований из опытных данных, например, вольтметры и амперметры.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерением, например, измерение резонансной частоты, мощности.

Среди косвенных видов измерений выделяют совместные, когда результат измерений определяется по сумме показаний измерительных средств и совокупные - в результате решения системы уравнений.

По числу измерений различают однократные (простые) и многократные (статистические).

По режиму работы средства измерения подразделяют на статические, когда фактор времени не влияет на результаты измерений, и динамические, зависящие от времени.

В зависимости от необходимой точности оценки погрешности измерения делятся на следующие виды:

- высшей точности (прецизионные) для создания эталонов и измерения физических констант;

- технические измерения, погрешность которых регламентируется условиями измерений;

- контрольно-поверочные, погрешность которых не должна превышать заранее заданных значений.

Кроме видов измерений в метрологии называют методы (способы) измерений.

Методы измерений в метрологии отождествляют с принципами измерения, которых выделяют два:

1. Метод (принцип) непосредственной оценки, когда численное значение измеряемой величины определяется непосредственно по показаниям измерительного прибора.

2. Метод (принцип) сравнения с мерой – проявляется в разновидностях:

2.1. Нулевой метод, при котором действие измеряемой величины полностью уравновешивается (компенсируется) образцовой или используется диагональ уравновешенного моста.

2.2. Дифференциальный метод, когда измеряется разница между измеряемой величиной и близкой ей по значению известной эталонной, например, с использованием неуравновешенного моста.