Средства понятия об измерениях и средства измерений. Единицы физических величин, система СИ.

Средства понятия об измерениях и средства измерений. Единицы физических величин, система СИ.

Измерение подразумевает нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств с учетом экспериментального сравнения данной физической величины с однородной (одноименной) физической величиной, значение которой принято за единицу.

Измерение — это процесс получения информации, заключа­ющийся в сравнении опытным путем измеряемых и известных величин или сигналов, выполнении необходимых логических операций и представлении информации в числовой форме. Суть измерений в метрологии состоит в определении соотношения между измеряемой величиной и ее единицей.

Понятие измерения отражает следующие его особенности (свойства):

- измерению поддаются только свойства материальных объектов;

- измерения осуществляются только с помощью технических средств, содержащих единицу измерения;

- измерить объект возможно только практическим путем (это— экспериментальный процесс, невозможно провести измерение теоретическим или расчетным путем);

- результат измерения - это значение физической величины.

Для успешного прохождения измерительного процесса необходимо обеспечить:

- возможность установления единицы, необходимой для измерения выделенной величины;

- возможность выделения измеряемой величины среди других величин;

- возможность воспроизведения и хранения установленной единицы техническим средством;

- возможность сохранения неизменным размера единицы, по меньшей мере, на срок, необходимый для проведения измерений.

Измерить можно не только физические величины, но и функциональные зависимости, характеризующие свойства объекта измерения, а также случайные величины. С целью определения значения оценки той или иной вероятностной характеристики проводятся статистические измерения, при которых входное воздействие рассматривается как реализация случайного процесса.

Виды измерений:

1.     Метрологическими измерениями называют такие, которые проводятся при помощи эталонов и образцовых средств с целью нововведения единиц физических величин или передачи их размеров рабочим средствам. Суть измерений в метрологии состоит в определении соотно­шения между измеряемой величиной и ее единицей.

2.     Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и использовании значений физических констант.

3.     Относительные измерения основаны на отношении величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменении величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

4.     Равноточными и неравноточными называются измерения одинаковыми или разными по точности средствами измерений.

5.     Измерительным экспериментом называют научно обоснованный опыт для получения количественной информации с требуемой или возможной точностью определения результата измерений.

Измерительная информационная система — совокупность средств измерений (СИ) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи и предназначенных для получения измерительной информации, доступной для наблюдения, обработки и управления объектами.

Метрологическими характеристиками называют характеристики свойств СИ, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешность. Они бывают двух видов:

- нормируемые - устанавливаются нормативно-техническими документами: ГОСТ, ТУ, паспорт;

- действительные - определяются экспериментально.

Номенклатура характеристик регламентируется ГОСТом 8.009—84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». В нем даны указания по выбору метрологических характеристик конкретных СИ и критерии целесообразности основных составляющих погрешности. ГОСТ 8.009—84 адаптирован к международным требованиям.

Метрологические характеристики делится на следующие группы:

1.     свойства, которые определяют область применения СИ: диапазон измерений и порог чувствительности.

Диапазон измерений — это ограниченное пределом значение величины, в рамках которого нормируются допуски пределов погрешности.

Различают:

- нижний предел измерений (ограничение снизу и слева);

- верхний предел измерений (ограничение сверху и справа).

Порог чувствительности — минимальное изменение измеряемой величины,

вызывающее заметное изменение выходного сигнала.

2.     свойства, которые определяют качество измерения: точность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Точность — максимально близкий к истинному значению измеряемой величины результат измерений. Чем выше точность измерений, тем меньше систематические и случайные погрешности.

Сходимость —отражает близость друг другу результатов измерений, которые выполняются в одних и тех же условиях, тем же СИ и тем же оператором.

Воспроизводимость—отражает близость друг к другу результатов измерений, которые выполняются в различных условиях — в разное время, в других местах, различными методами и СИ.

Метрологические характеристики СИ служат для:

- оптимального выбора СИ (обеспечивающих требуемое качество измерений при известных условиях их применения);

- расчета метрологических характеристик каналов измерительных систем, (состоящих из ряда СИ с известными метрологическими характеристиками);

- определения результатов измерений и расчета погрешности измерения ;

- сравнения СИ, учитывая условия их применения.

  Класс точности — это обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Для каждого класса точности устанавливаются конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности средств измерения данного класса. Класс точности обозначается прописными буквами латинского алфавита. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваиваются начальные буквы алфавита. Обозначения класса точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерения.