5 Измерение

Измерение является важнейшим понятием в метрологии.

Измерение — познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной ФВ с известной ФВ, принятой за единицу измерения. Измерение выполняется для количественного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины.

Основой материалистического подхода является то, что объекты и явления окружающего мира существуют независимо от нас, от нашего сознания и восприятия этих объектов и явлений. Исходной материалистической предпосылкой является признание того, что материя и материальный мир первичны, а сознание вторично.

Объекты и явления окружающего мира являются предметами познания. Достижение познания основано на получении количественной информации об изучаемых объектах, обеспечивающей конкретность абстрактного мышления и применение его результатов на практике.

Получают количественную информацию посредством измерений. Таким образом, измерения входят в процесс познания, а процедура получения измерительной информации является познавательной процедурой.

Понятие сущности измерения основано на использовании аксиом метрологии.

Первая аксиома метрологии: без априорной информации измерение невозможно.

Первая аксиома метрологии относится к ситуации перед измерением и говорит о том, что если об интересующем нас свойстве мы ничего не знаем, то ничего и не узнаем. С другой стороны, если о нем известно все, то измерение не нужно. Таким образом, измерение обусловлено дефицитом количественной информации о том или ином свойстве объекта или явления и направлено на его уменьшение. Наличие априорной информации о любом размере выражается в том, что его значение не может быть равновероятным в пределах от - до +. Это означало бы, что получение измерительной информации потребовало бы бесконечно большое количество энергии.

Вторая аксиома метрологии: измерение есть ни что иное как сравнение.

Вторая аксиома метрологии относится к процедуре измерения и говорит о том, что нет иного экспериментального способа получения информации о каких бы то ни было размерах, кроме как путем сравнения их между собой.

Третья аксиома метрологии: результат измерения без округления является случайным.

Третья аксиома метрологии относится к ситуации после измерения и отражает тот факт, что на результат реальной измерительной процедуры всегда оказывает влияние множество разнообразных, в том числе случайных факторов, точный учет которых в принципе невозможен, а окончательный итог непредсказуем. Вследствие этого при повторных измерениях одного и того же постоянного размера, либо при одновременном измерении его разными лицами, разными методами и средствами получаются неодинаковые результаты, если только не производить их округления (огрубления). Это отдельные значения случайного по своей природе результата измерения.

Обязательными компонентами любого измерения являются:

• физическая величина, значение которой нужно измерять;

• единица физической величины;

• метод измерения;

• условие измерения;

• наблюдатель (оператор, выполняющий измерения, или микроЭВМ при автоматизации измерений);

• результат измерения.

Результатом измерения физической величины называют значение ФВ, полученное путем ее измерения.

Измерение физической величины – это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины

Результатом измерения является оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Понятию «измерение» соответствует информационный процесс, при котором измерительная информация в итоге получается в виде именованного числа (220 В, 15 см) в явном виде. Также распространены измерения, в которых измерительная информация является исходной для решения задач, целью которых является получение суждений, логических заключений об объекте (типа «годен — не годен», «исправен — неисправен», «больше — меньше»). К числу таких задач относятся контроль качества, диагностирование технического состояния, управление технологическими процессами.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность, достоверность, сходимость и воспроизводимость.

Принцип измерения – совокупность физических явлений, на которых основано данное измерение. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерения – совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Средствами измерений являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

Погрешность измерений – отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.

Точность измерения – качество измерения, отражающее близость его результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям.

Сходимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

Правильность измерения - качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (постоянных или закономерно изменяющихся при повторных измерениях одной и той же величины погрешностей). Правильность измерений зависит от того, насколько действительный размер единицы, в которой выполнено измерение, отличается от ее истинного размера (по определению), т.е. от того, в какой степени были правильны (верны) средства измерений, использованные для данного вида измерений.

Важнейшей характеристикой качества измерений является их достоверность. Достоверность измерения – степень доверия к результатам измерений. Измерения, для которых известны вероятные характеристики отклонения результатов от истинного значения относятся к достоверным. Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, так как вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.