4. Виды и методы измерений
© Цитович Б.В.
Под измерением некоторого свойства можно понимать помещение измеряемого свойства в определенную точку оценочной шкалы с использованием экспертных и аппаратурных методов. Измерением свойства («измеримой величины») также часто называют получение количественной оценки этого свойства при сопоставлении измеряемой величины с единицей, воспроизводимой мерой (непосредственное воспроизведение единицы) или прибором (опосредованное воспроизведение).
В отличие от квалиметрии, которая имеет наиболее широкий набор объектов оценки, метрологиязанимается измерениями физических величин. Под физическими величинами понимают свойства объектов, которые можно объективно оценивать с использованием средств измерений.
Измерение физической величины – 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.
Основное уравнение измерения физической величины можно записать в виде
Q = Nq,
где Q– измеряемая физическая величина;
q– единица физической величины;
N– числовое значение физической величины (определяет соотношение измеряемой величины и использованной при измерениях единицы.
Из уравнения измерения следует, что в основе любого измерения лежит сравнение исследуемой физической величины с аналогичной величиной определенного размера, принятой за единицу. Суть измерения состоит в определении числового значения физической величины. Этот процесс называют измерительным преобразованием, подчеркивая связь измеряемой физической величины с полученным числом. Можно представить однократное преобразование или цепочку преобразований сигнала, полученного от измеряемой физической величины, в иную величину, но конечной целью преобразования является получение числа (рисунок 4.1).
Измерительное преобразование всегда осуществляется с использованием некоторого физического закона или эффекта, который рассматривают как принцип, положенный в основу измерительного преобразования.
Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Как примеры можно рассмотреть измерение температуры с помощью термопары (использование термоэлектрического эффекта), измерение массы взвешиванием на пружинных весах (определение искомой массы по вызываемой ею силе тяжести, основанное на принципе пропорционального упругого растяжения).
Из примеров видно, что фактически принципы измерений определяются принципами, заложенными в использованные средства измерений. Поскольку принципы измерений связаны с измерительными преобразованиями, то можно говорить о средствах измерений, построенных на определенных принципах преобразования измерительной информации: механических, оптических, электрических, пневматических, гидравлических, магнитных и других. В сложных средствах измерений используют комбинированные принципы, включающих два и более конкретных принципа, например оптико-механические приборы, фотоэлектрические приборы, электромагнитные приборы и ряд других.
Для систематизации подхода к измерению, для выявления и оценки погрешностей, прежде всего, необходимо классифицировать сами измерения.