основы метрологии. 1. 1 Основные понятия в области метрологии

• Название: 1. 1 Основные понятия в области метрологии
• Анкор: основы метрологии
• Дата: 09.02.2021
• Размер: 442.37 Kb.
• Имя файла: основы метрологии.docx
• Тип: Регламент; #175198
• страница: 5 из 11

1.6 Виды измерений

Получение количественной информации об измеряемой величине может быть выполнено различным образом.

По способу сравнения неизвестного размера с известным, измерения можно подразделить на субъективные и инструментальные.

Органолептические измерения основаны на использовании органов чувств человека (осязания, обоняния, зрения, слуха, и вкуса).

Примеры: 1 – В парфюмерной промышленности оценка качества продукции осуществляется с помощью обоняния. 2 – Визуальный контроль изделий; 3 – По слуху определяют качество настройки музыкальных инструментов; 4 – На вкус определяют качество пищевых продуктов (дегустация).

Органолептические измерения могут быть выполнены по любой шкале: порядка, интервалов и отношений. Однако следует отметить, что природа в различной степени наделила людей способностью к органолептическим измерениям по шкале отношений. Результаты таких измерений во многом зависят от квалификации оператора. Так, например, врач на ощупь определяет температуру больного с точностью до десятых долей градуса. Неспециалист этого сделать не сможет. Частоту звуковых колебаний на слух могут определить лишь немногие – те, кто обладает абсолютным слухом. Большинство же людей воспринимает разность звуковых частот в тонах и полутонах, то есть, способны к измерению частоты звука только по шкале интервалов.

Измерения по шкале интервалов, как менее совершенные могут выполняться и без участия органов чувств. Пример: время можно оценить на основании ощущений.

Измерения по шкале порядка могут строиться и на основе впечатлений. К таким измерениям относятся разного рода конкурсы: мастеров искусств, красоты, соревнования по художественной гимнастике, фигурному катанию и т.д.

Если измерение основано на интуиции, то оно называется эвристическим.

Рассматривая различные виды субъективных измерений, следует отметить, что сравнивать 2 размера по шкале порядка всегда легче, чем определить значения измеряемых величин по шкале отношений. Поэтому, выбирая, человек осуществляет по парные сопоставления, когда измеряемые величины сначала сравниваются между собой попарно, и для каждой пары результат такого сравнения выражается в виде «больше-меньше» или «лучше-хуже». Последующее ранжирование производится на основании по парного сопоставления.

Пример: Сравниваются пять вариантов внешнего оформления радиоаппаратуры, обозначаемых порядковыми номерами 1, 2, 3, 4, 5. Результаты по парного сопоставления представлены в таблице 1.1 где преимущество n-ого варианта над m-ным обозначено как +1, а преимущество m-ного над n-ым – как –1, равноценные варианты – 0. Надо найти наилучший вариант.

N	1	2	3	4	5	Итого:
M
1	0	+1	–1	+1	+1	+2
2	–1	0	–1	+1	0	–1
3	+1	+1	0	+1	+1	+4
4	–1	+1	–1	0	–1	–2
5	–1	0	–1	+1	0	–1

На основании проведенного по парного сравнения рассматриваемые варианты можно проранжировать следующим образом 3; 1; 2 и 5;4. Следовательно, наилучшим вариантов внешнего оформления следует считать вариант №3.

Недостатком субъективных измерений является зависимость их результатов от человека, их выполняющих.

На человека, выполняющего измерения, одновременно влияет целый ряд обстоятельств, не поддающихся строгому учету. Настроение в момент измерения, степень сосредоточенности, состояние здоровья, степень усталости, наличие или отсутствие раздражающих факторов и восприимчивость человека к ним, окружающие условия и т.п. Поскольку все обстоятельства учесть невозможно, итогом их совместного действия является получение результата измерения, являющегося в како-то мере случайным. Повторное измерение одной и той же величины может дать, и на практике дает, несколько иной результат, последующие измерения тоже различаются. Народная мудрость гласит: «Семь раз отмерь, – один раз отрежь!». Эта поговорка раскрывает сущность статистического подхода к проведению измерений. Для уменьшения элемента случайности необходимо провести многократное измерение одной и той же величины и усреднить полученные результаты.

Кроме случайных обстоятельств, на каждого человека действуют специфические – требовательность, личные вкусы, симпатии, склонности. Они существуют у каждого человека и действуют на него постоянно, что может привести к постоянному завышению или занижению результатов измерений.

Чтобы избежать ошибок при измерении, прибегают к услугам нескольких специалистов – экспертов. Усреднение результатов, полученных независимо несколькими экспертами, позволяет повысить объективность субъективных измерений, повысить их точность.

Экспертный метод широко применяется в квалиметрии, медицине, спорте, искусстве, в гуманитарных науках. Применительно к приборостроительным специальностям экспертный подход подробно рассмотрен в разделе «Квалиметрия».

Какими бы способностями не обладал человек, результаты выполненных им измерений имеют субъективный характер и, следовательно, не достаточно достоверны. Существенное повышение достоверности измерений происходит при использовании специальных технических средств. В этом случае измерения называют инструментальными.

Инструментальные измерения – это измерения, при проведении которых процедуру сравнения неизвестного размера с известным размером осуществляют с помощью специальных технических средств.

Среди них могут быть выделены автоматические и автоматизированные измерения. При автоматизированных измерения роль человека полностью не исключена. Он может, например, проводить сбор данных с отсчетного устройства измерительного прибора, вести их регистрацию в журнале, обрабатывать в уме или на компьютере. На качество всех этих операций влияет настроение человека, степень его сосредоточенности, серьезности, мера ответственности за порученное дело, уровень профессиональной подготовки. Поэтому элемент субъективности при автоматизированных измерениях остается.

Автоматические измерения выполняются без участия человека. Их результат представляется в виде документа и является совершенно объективным. Однако стоимость такого результата велика и целесообразность автоматизации измерений всегда должна быть экономически обоснована.

В общем случае, органолептические измерения наиболее простые и дешевые, а инструментальные – наиболее точные и объективные, но и дорогие.

По способу нахождения значения измеряемой величины различают 4 вида измерений: прямые; косвенные; совместные; совокупные.

Если значение величины находят непосредственно из опытных данных (по показаниям прибора), то такое измерение называют прямым. Пример: измерение силы тока амперметром.

Прямое измерение, как правило, обеспечивает наиболее высокую точность результатов. Но порой их проведение невозможно или нецелесообразно. Тогда используют другие виды измерений.

Косвенные измерения – это измерения, при проведении которых искомое значение измеряемой величины определяют расчетным путем из зависимостей, связывающих эту величину с другими величинами, определяемыми прямым измерением.

Пример: измерение удельного сопротивления.

Совокупные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение величины находится решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Пример: измерение скоростей объектов, движущихся по сложному закону.

Совместные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких разноименных величин с целью установления между ними зависимости.

Пример: измерение температурного коэффициента сопротивления (ТКС или α) .

В современных концепциях метрологии косвенные, совокупные и совместные измерения считаются не измерениями, а обработкой результатов измерений. Измерениями считаются только прямые измерения.

По количеству наблюдений измерения подразделяются на однократные и многократные.

Если в процессе измерения процедура сравнения проводилась один раз, то такие измерения называются однократными. Если сравнение проводят много раз, а результат получают путем обработки полученных отсчетов, то такое измерение называют многократными.

Однократные измерения проще и дешевле многократных измерений, но они менее точные.

По характеру изменения измеряемой величины во времени выделяют статические и динамические измерения.

Статические измерения – измерения величин, принимаемых в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменные на протяжении времени их измерения (абсолютно неизменные величины пока неизвестны);

Динамические измерения – измерения изменяющихся во времени величин (измеряют изменения размера величины или ее изменения во времени).

По способу выражения результатов измерений различают абсолютное и относительное измерение.

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.

Пример: измерение силы тяжести основано на измерении основной величины – массы и использовании физической константы – ускорения свободного падения.

В настоящее время под абсолютным измерением понимается измерение величины в ее единицах.

Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

Пример: измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в 1м³ воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1м³ воздуха при данной температуре.

По условия определяющим точность результата измерения различают технические и метрологические измерения.

Технические измерения – измерения с помощью рабочих средств измерений.

Метрологические измерения – измерения с помощью эталонов и образцов СИ с целью воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах рабочим СИ.