Чем измеряется точность. Точность измерения. Основное понятие. Критерии выбора точности измерений. Классы точности средств измерений. Примеры средств измерений разных классов точности. Знакомство с понятием
В метрологической практике при проведении измерений необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на результаты измерения. Это - объект и субъект измерения, средство измерения (СИ) и условия измерения.
Объект измерения должен быть чист от посторонних включений (если измеряется плотность вещества), свободен от влияния внешних помех (природные процессы, индустриальные помехи и т. п.). Сам объект не должен обладать внутренними помехами (работа самого объекта измерения).
Субъект измерения , т. е. оператор. Привносит в результат «личностный» момент измерения. Он зависит от квалификации оператора, санитарно-гигиенических условий труда, психофизиологического состояния субъекта, от учета эргономических требований.
Метод измерения . Очень часто измерение одной и той же величины разными методами дает различные результаты, причем каждый из них имеет свои недостатки и достоинства.
Если измерение не удастся выполнить так, чтобы исключить или компенсировать какой-либо фактор, влияющий на результат, то в ряде случаев вносят соответствующую поправку.
Влияние СИ на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор, например, внутренние шумы измерительных электронных усилителей. Другим фактором является инерционность СИ. Некоторые СИ дают постоянно завышенные или постоянно заниженные показания, что может быть результатом дефекта изготовления.
Условия измерения как влияющий фактор включают температуру окружающей среды, влажность, атмосферное давление, напряжение в сети и т. п.
Учет указанных факторов предполагает исключение ошибок и внесение поправок к измеренным величинам.
Измерительные приборы в зависимости от их назначения, области применения и условий работы должны выбираться по следующим основным принципам:
1) должна существовать возможность измерения исследуемой физической величины;
2) пределы измерения прибора должны охватывать все возможные значения измеряемой величины. При большом диапазоне изменений последней, целесообразно использовать многопредельные приборы;
3) измерительный прибор должен обеспечивать требуемую точность измерений.
Поэтому следует обратить внимание не только на класс выбираемого измерительного прибора, но и на факторы, влияющие на дополнительную погрешность измерений:
Несинусоидальность токов и напряжений,
Отклонение положения прибора при установке его в положение, отличное от нормального,
Влияние внешних магнитных и электрических полей и т. п.;
4) при проведении некоторых измерений важную роль играют экономичность (потребление) измерительного прибора, его масса, габариты, расположение органов управления, равномерность шкалы, возможность считывания показаний непосредственно по шкале, быстродействие и пр.;
5) подключение прибора не должно существенно влиять на работу исследуемого устройства, поэтому при выборе приборов следует учитывать их внутреннее сопротивление. При включении измерительного прибора в согласованные цепи входные или выходные сопротивления должны быть требуемого номинального значения;
6) прибор должен удовлетворять общим техническим требованиям техники безопасности при производстве измерений, а также техническим условиям или частным стандартам;
7) не допускается использовать приборы: с явными дефектами измерительной системы, корпуса и т.д; с истекшим сроком поверки; нестандартные или не аттестованные ведомственной метрологической службой, не соответствующие по классу изоляции напряжениям, на которые подключается прибор.
Поверка средства измерений (не путать со словом «проверка») - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами или организациями) с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям.
В процессе измерений необходимо учитывать все виды возникающих погрешностей и, поняв их причину, стремиться их уменьшить.
Измерения проведены правильно, если систематические погрешности в их результатах близки к нулю. К систематическим погрешностям относятся: инструментальные, метода измерений, установки прибора, считывания.
Если исключить систематические погрешности не удается, то их уменьшают, устраняя причины их возникновения, регулируя СИ при поверке и перед началом измерения, применяя специальные методы измерения и др.
В состав современных измерительных приборов включают микропроцессоры, которые позволяют автоматически находить значения систематической погрешности и исключать ее.
Метод теоретического анализа состоит в том, что систематическую погрешность можно рассчитать на основании известных характеристик используемых приборов или особенностей метода измерения, т. е. по формулам. Так, можно определить систематическую погрешность прибора, обусловленную собственным потреблением мощности, если известно его входное сопротивление и т. д.
Метод замещения заключается в том, что измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
Статистический метод состоит в том, что для обработки результаты измерений разбивают на несколько независимых групп наблюдений. Разница между групповыми средними и групповыми дисперсиями (средними в группе) указывают на наличие систематической погрешности, и позволяет вычислить ее.
Метод различных измерений позволяет обнаруживать систематические погрешности, источник которых неизвестен. Для этого величину измеряют несколькими различными методами, разными измерительными приборами, при различных условиях. В этом случае необходимо, чтобы используемые для измерений приборы имели примерно равные собственные погрешности.
Метод образцовых сигналов состоит в сравнении подаваемых на вход измерительного устройства сигналов: измеряемого и образцового такого же рода, что и измеряемый. Разность между ними определит систематическую погрешность.
Метод введения поправок и поправочных множителей .
Поправкой называют значение величины, одноименной с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению, с целью исключения систематической погрешности. Поправка численно равна абсолютной систематической погрешности, но имеет обратный знак. Поправки задаются в виде графиков, таблиц или формул.
Исключить систематическую погрешность измерения можно также путем умножения результатов измерения на поправочный множитель, который из-за малости систематических погрешностей обычно близок по значению к единице. Полагается, что поправки и поправочные множители предварительно определены при поверке средств измерений.
ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ
ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ
Характеристика качества измерений, отражающая степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Чем меньше результат измерения отклоняется от истинного значения величины, т. е. чем меньше его погрешность, тем выше Т. и., независимо от того, является ли погрешность систематической, случайной или содержит ту и другую составляющие (см. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ). Иногда в кач-ве количеств. оценки Т. и. указывают погрешность, однако погрешность - понятие, противоположное точности, и логичнее в качестве оценки Т. и. указывать обратную величину относит. погрешности (без учёта её знака). Напр., если относит. погрешность равна ±10-5, то равна 105.
Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .
Смотреть что такое "ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ" в других словарях:
Точность измерений - Качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины Источник: ГОСТ 24846 81: Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений …
точность измерений - — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN accuracy of measurements …
Помощью так называемых измерительных приборов постоянно возрастает с ростом науки (Измерения; Единицы мер абсолютные системы). Она зависит теперь не только от тщательного приготовления приборов, но еще от нахождения новых принципов измерений. Так … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
точность измерений - поверка. поверять. прибор врет. см. показывать время … Идеографический словарь русского языка
ГОСТ Р ЕН 306-2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений при определении мощности - Терминология ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений при определении мощности: 3.31 величина воздействия: Величина, не являющаяся предметом измерения, но способная влиять на получаемый результат. Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
точность результата измерений - точность измерений Одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Примечание. Считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность. [РМГ 29 99] Тематики метрология,… … Справочник технического переводчика
точность - 3.1.1 точность (accuracy): Степень близости результата измерений к принятому опорному значению. Примечание Термин «точность», когда он относится к серии результатов измерений, включает сочетание случайных составляющих и общей систематической… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Средства измерений степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины. Чем меньше разница, тем больше точность прибора. Точность эталона или меры характеризуется погрешностью или степенью… … Википедия
точность - Степень близости результата измерений к принятому опорному значению. Примечание. Термин «точность», когда он относится к серии результатов измерений (испытаний), включает сочетание случайных составляющих и общей систематической… … Справочник технического переводчика
точность средства измерений - точность Характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю. Примечание. Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений. [РМГ 29 99] Тематики метрология, основные понятия Синонимы точность … Справочник технического переводчика
Книги
- Физические основы измерений в технолог. пищевой и химической промышленности. Учебное пособие , Попов Геннадий Васильевич , Земсков Юрий Петрович , Квашнин Борис Николаевич Серия: Учебники для вузов. Специальная литература Издатель: Лань ,
- Физические основы измерений в технологиях пищевой и химической промышленности. Учебное пособие , Попов Геннадий Васильевич , Земсков Юрий Петрович , Квашнин Борис Николаевич , В настоящем пособии изложены краткие теоретические сведения о закономерностях измерений, измерительных системах, элементах физической картины мира, а также о принципах измерений на основе… Серия: Учебники для ВУЗов. Специальная литература Издатель:
Измеряемые величины не могут быть определены абсолютно достоверно. Измерительные инструменты и системы всегда имеют некоторое допустимое отклонение и помехи, которые выражаются степенью неточности. К тому же, необходимо учитывать и особенности конкретных приборов.
В отношении неточности измерений часто используются следующие термины:
- Погрешность - ошибка между истинным и измеренным значением
- Точность — случайный разброс измеренных значений вокруг их среднего
- Разрешение — наименьшая различаемая величина измеренного значения
Часто эти термины путаются. Поэтому здесь я хотел бы подробно рассмотреть вышеуказанные понятия.
Неточность измерения
Неточности измерения могут быть разделены на систематические и случайные измерительные ошибки. Систематические ошибки вызваны отклонениями при усилении и настройкой «нуля» измерительного оборудования. Случайные ошибки вызваны шумом и и/или токами.
Часто понятия погрешность и точность рассматриваются как синонимы. Однако, эти термины имеют совершенно различные значения. Погрешность показывает, насколько близко измеренное значение к его реальной величине, то есть отклонение между измеренным и фактическим значением. Точность относится к случайному разбросу измеряемых величин.
Когда мы проводим некоторое число измерений до момента стабилизации напряжения или же какого-то другого параметра, то в измеренных значениях будет наблюдаться некоторая вариация. Это вызвано тепловым шумом в измерительной цепи измерительного оборудования и измерительной установки. Ниже, на левом графике показаны эти изменения.
Определения неопределенностей. Слева — серия измерений. Справа — значения в виде гистограммы.
Гистограмма
Измеренные значения могут быть изображены в виде гистограммы, как показано справа на рисунке. Гистограмма показывает, как часто наблюдается измеренное значение. Самая высокая точка на гистограмме, это чаще всего наблюдаемое измеренное значение, в случае симметричного распределения равно среднему значению (изображено синей линии на обоих графиках). Черная линия представляет истинное значение параметра. Разница между средним измеренной величины и истинным значением и является погрешностью. Ширина гистограммы показывает разброс отдельных измерений. Этот разброс измерений называется точностью.
Используйте правильные термины
Погрешность и точность, таким образом, имеют различные значения. Поэтому вполне возможно, что измерение является очень точным, но имеющим погрешность. Или наоборот, с малой погрешностью, но не точное. В общем, измерение считается достоверным, если оно точное, и с малой погрешностью.
Погрешность
Погрешность является индикатором корректности измерения. Из-за того, что в одном измерении точность оказывает влияние на погрешность, то учитывается среднее серии измерений.
Погрешность измерительного прибора обычно задается двумя значениями: погрешностью показания и погрешностью по всей шкале. Эти две характеристики вместе определяют общую погрешность измерения. Эти значения погрешности измерения указываются в процентах или в ppm (parts per million , частей на миллион) относительно действуюшего национального стандарта. 1% соответствует 10000 ppm .
Погрешность приводится для указанных температурных диапазонов и для определенного периода времени после калибровки. Обратите внимание, что в разных диапазонах, возможны, и различные погрешности.
Погрешность показаний
Указание процентного отклонения без дополнительной спецификации также относится к показанию. Допустимые отклонения делителей напряжения, точность усиления и абсолютные отклонения при считывании и оцифровке являются причинами этой погрешности.
Неточность показаний в 5% для значения 70 В
Вольтметр, который показывает 70.00 В и имеет спецификацию «± 5% от показаний», будет обладать погрешностью в ±3.5 В (5% от 70 В). Фактическое напряжение будет лежать между 66.5 и 73.5 вольтами.
Погрешность по всей шкале
Этот тип погрешности обусловлен ошибками смещения и ошибками линейности усилителей. Для приборов, которые оцифровывают сигналы, присутствует нелинейность преобразования и погрешности АЦП. Эта характеристика относится ко всему используемому диапазону измерений.
Вольтметр может иметь характеристику «3% шкалы». Если во время измерения выбран диапазон 100 В (равный полной шкале), то погрешность составляет 3% от 100 В = 3 В независимо от измеренного напряжения. Если показание в этом диапазоне 70 В, то реальное напряжение лежит между 67 и 73 вольтами.
Погрешность 3% шкалы в диапазоне 100 В
Из приведенного выше рисунка ясно, что этот тип допустимых отклонений не зависит от показаний. При показании 0 В реальное напряжение лежит между -3 и 3 вольтами.
Погрешность шкалы в цифрах
Часто для цифровых мультиметров приводится погрешность шкалы в разрядах вместо процентного значения.
У цифрового мультиметра с 3½ разрядным дисплеем (диапазон от -1999 до 1999), в спецификации может быть указано «+ 2 цифры». Это означает, что погрешность показания 2 единицы. Например: если выбирается диапазон 20 вольт (± 19.99), то погрешность шкалы составляет ±0.02 В. На дисплее отображается значение 10.00, а фактическое значение будет между 9.98 и 10.02 вольтами.
Вычисление погрешности измерения
Спецификации допустимых отклонений показания и шкалы вместе определяют полную погрешность измерения прибора. Ниже при расчете используются те же значения, что и в приведенных выше примерах:
Точность: ±5% показания (3% шкалы)
Диапазон: 100 В
Показание: 70 В
Полная погрешность измерения вычисляется следующим образом:
В этом случае, полная погрешность ±6.5В. Истинное значение лежит между 63.5 и 76.5 вольтами. На рисунке ниже это показано графически.
Полная неточность для неточностей показания 5% и 3% шкалы для диапазона 100 В и показания 70 В
Процентная погрешность - это отношение погрешности к показанию. Для нашего случая:
Цифры
Цифровые мультиметры могут иметь спецификацию «± 2.0% показания, + 4 цифры». Это означает, что 4 цифры должны быть добавлены к 2% погрешности показания. В качестве примера снова рассмотрим 3½ разрядный цифровой индикатор. Он показывает 5.00 В для выбранного диапазона 20 В. 2% показания будет означать погрешность в 0,1 В. Добавьте к этому численную погрешность (= 0,04 В). Общая погрешность, следовательно, 0,14 В. Истинное значение должно быть в диапазоне между 4.86 и 5,14 вольтами.
Суммарная погрешность
Зачастую в расчет принимается только погрешность измерительного прибора. Но также, дополнительно следует принимать во внимание погрешности измерительных инструментов, в том случае, если они используются. Вот несколько примеров:
Увеличение погрешности при использовании пробника 1:10
Если в процессе измерений используется щуп 1:10, то необходимо учитывать не только измерительную погрешность прибора. На погрешность также влияет входной импеданс используемого прибора и сопротивление щупа, которые вместе составляют делитель напряжения.
На рисунке выше схематически показан с подключенным к нему пробником 1:1. Если мы рассмотрим этот пробник как идеальный (нет сопротивления соединения), то приложенное напряжение передается прямо на вход осциллографа. Погрешность измерения теперь определяется только допустимыми отклонениями аттенюатора, усилителя и цепями, принимающими участие в дальнейшей обработке сигнала и задается производителем прибора. (На погрешность также влияет сопротивление соединения, которое формирует внутреннее сопротивление . Оно включается в заданные допустимые отклонения).
На рисунке ниже показан тот же самый осциллограф, но теперь ко входу подключен щуп 1:10. Этот пробник имеет внутреннее сопротивление соединения и вместе со входным сопротивлением осциллографа образует делитель напряжения. Допустимое отклонение резисторов в делителе напряжения является причиной его собственной погрешности.
Пробник 1:10, подключенный к осциллографу, вносит дополнительную погрешность
Допустимое отклонение входного сопротивления осциллографа может быть найдено в его спецификации. Допустимое отклонение сопротивления соединения щупа не всегда дано. Тем не менее, погрешность системы заявляется производителем определенного осциллографического пробника для конкретного типа осциллографа. Если щуп используется с другим типом осциллографа, нежели рекомендуемый, то измерительная погрешность становится неопределенной. Этого нужно всегда стараться избегать.
Предположим, что осциллограф имеет допустимое отклонение 1.5% и используется щуп 1:10 с погрешностью в системе 2.5%. Эти две характеристики можно перемножить для получения полной погрешности показания прибора:
Здесь — полная погрешность измерительной системы, — погрешность показания прибора, — погрешность щупа, подключенного к осциллографу, подходящего типа.
Измерения с шунтирующим резистором
Часто при измерениях токов используют внешний шунтирующий резистор. Шунт имеет некоторое допустимое отклонение, которое влияет на измерение.
Заданное допустимое отклонение шунтирующего резистора влияет на погрешность показания. Для нахождения полной погрешности, допустимое отклонение шунта и погрешность показаний измерительного прибора перемножаются:
В этом примере, полная погрешность показания равна 3.53%.
Сопротивление шунта зависит от температуры. Значение сопротивления определяется для данной температуры. Температурную зависимость часто выражают в .
Для примера вычислим значение сопротивления для температуры окружающей среды . Шунт имеет характеристики: Ом
(соответственно и ) и температурную зависимость 
.
Ток, протекающий через шунт является причиной рассеяния энергии на шунте, что приводит к росту температуры и, следовательно, к изменению значения сопротивления. Изменение значения сопротивления при протекании тока зависит от нескольких факторов. Для проведения очень точного измерения, необходимо откалибровать шунт на дрейф сопротивления и условия окружающей среды при которых проводятся измерения.
Точность
Термин точность используется для выражения случайности измерительной ошибки. Случайная природа отклонений измеряемых значений в большинстве случае имеет тепловую природу. Из-за случайной природы этого шума не возможно получить абсолютную ошибку. Точность дается только вероятностью того, что измеряемая величина лежит в некоторых пределах.
Распределение Гаусса
Тепловой шум имеет гауссово, или, как еще говорят, нормальное распределение . Оно описывается следующим выражением:
Здесь — среднее значение, показывает дисперсию и соответствует шумового сигнала. Функция дает кривую распределения вероятностей, как показано на рисунке ниже, где среднее значение и эффективная амплитуда шума .
В таблице указаны шансы получения значений в заданных пределах.
Как видно, вероятность того, что измеренное значение лежит в диапазоне ± равна .
Повышение точности
Точность может быть улучшена передискретизацией (изменением частоты дискретизации) или фильтрацией. Отдельные измерения усредняются, поэтому шум значительно снижается. Также снижается разброс измеренных значений. Используя передискретизацию или фильтрацию необходимо учитывать, что это может привести к снижению пропускной способности.
Разрешение
Разрешением, или, как еще говорят, разрешающей способностью измерительной системы является наименьшая различимая измеряемая величина. Определение разрешения прибора не относится к точности измерения.
Цифровые измерительные системы
Цифровая система преобразует аналоговый сигнал в цифровой эквивалент посредством аналого-цифрового преобразователя. Разница между двумя значениями, то есть разрешение, всегда равно одному биту. Или, в случае с цифровым мультиметром, это одна цифра.
Возможно также выразить разрешение через другие единицы, а не биты. В качестве примера рассмотрим , имеющий 8-битный АЦП. Чувствительность по вертикали установлена в 100 мВ/дел и число делений равно 8, полный диапазон, таким образом, равен 800 мВ . 8 бит представляются 2 8 =256 различными значениями. Разрешение в вольтах тогда равно 800 мВ / 256 = 3125 мВ .
Аналоговые измерительные системы
В случае аналогового прибора, где измеряемая величина отображается механическим способом, как в стрелочном приборе, сложно получить точное число для разрешения. Во-первых, разрешение ограничено механическим гистерезисом, причиной которого является трение механизма стрелки. С другой стороны, разрешение определяется наблюдателем, делающем свою субъективную оценку.
Погрешности средств измерений отражают несовершенство измерительного устройства и возникают вследствие многих причин, а именно: несовершенства конструкции, материалов и технологии изготовления, неудовлетворительного качества изготовления, погрешности градуировки и др.
Погрешность прибора характеризует отличие его показаний от истинного или действительного значения измеряемой величины. Погрешность преобразователя определяется отличием номинальной (т.е. приписываемой преобразователю) характеристики преобразования или коэффициента преобразования от их истинного значения.
Погрешность меры характеризует отличие номинального значения меры от истинного значения воспроизводимой ею величины. Для многозначной меры погрешность при данном показании определяется как разность между показанием и 1 действительным значением измеряемой величины. Номинальное значение меры - значение данной физической величины, обозначенное на мере (или на ее футляре). Это определение относится главным образом к однозначным мерам. Для многозначных мер и магазинов мер - это «показание меры», под которым подразумевают значение величины, воспроизводимой мерой, устанавливаемое по отсчету. Вариация показаний - наибольшая разность между показаниями, по- 1 лученными при многократно повторенных измерениях одной и той же величины.
По способу выражения различают погрешности:
- абсолютная погрешность прибора - разность между показаниями прибора x п и истинным значением х измеряемой величины: А =х п - х.
- относительная погрешность прибора - отношение абсолютной погрешности прибора к истинному (действительному) значению измеряемой величины: А/х или в процентах 100дельта/x, где если х >>дельта, то вместо х с достаточной степенью точности можно использовать х П.
- приведенная погрешность прибора - отношение в процентах абсолютной погрешности прибора к нормирующему значению: Д = 100/xнорм.
В соответствии с ГОСТ 8.401-80 уормирующее значение х н принимается равным:
Большему из пределов измерений или большему из модулей пределов измерений для СИ с равномерной или степенной шкалой, если нулевая отметка находится на краю или вне диапазона измерений;
Арифметической сумме модулей пределов измерений, если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений;
Установленному номинальному значению для СИ с установленным номинальным значением измеряемой величины;
Всей длине шкалы для приборов с существенно неравномерной шкалой, при этом абсолютные погрешности также выражают в единицах длины.
Во всех остальных случаях нормирующее значение устанавливается стандартами для соответствующих видов СИ.
Для преобразователей определение абсолютных и относительных погрешностей несколько сложнее. Они определяются по входу Д вх и выходу Д вых и характеризуют отличие реальной характеристики преобразования у = F (х) от номинальной у н = F H (x) .
Рис. Формирование погрешности преобразования
Для оценки погрешности по выходу находят значения у и у н при заданной величине х. Тогда Д вых = у - у н , а относительная погрешность А = Д вых /у р. По входу Д вх = х н - х; где х н = F H- ] (y) определяется через значение у р и функцию, обратную F H , т.е. х н - такое значение х, которое при номинальной характеристике дало бы на входе значение у р А = Д вх /х - относительная погрешность.
Уже отмечалось, что в зависимости от условий применения СИ погрешности делятся на основную (при нормальных условиях) и дополнительную (при рабочих условиях).
В зависимости от поведения измеряемой величины во времени различают статическую и динамическую погрешности, а также погрешность в динамическом режиме. Статическая погрешность СИ (А ст) - погрешность СИ, используемого для измерения постоянной величины (например, амплитуды периодического сигнала). Погрешность в динамическом режиме (А дин р) - погрешность СИ, используемого для измерения переменной во времени величины.
Точность измерения величин - возможность упорядочить существование человека и его среду обитания. Невозможно было бы представить жизнь, в которой отсутствовали бы всем нам привычные и утвержденные понятия времени, длины или массы. Однако, кроме того что их нужно уметь выделять, не менее важно научиться определять и исчислять расстояния и отрезки, вес, скорость движения предметов, ход временных промежутков. За тысячелетнюю историю существования человечество обрело множество бесценных знаний и сумело систематизировать их в отдельные науки.
Понятия и обозначения - азы метрологии
Метрология - это учение, которое помогает разобраться в измерении разных величин. Она дает возможность понять, что такое мера, единство и стандартизация величин, определяет такие понятия, как точность измерения, погрешность, знакомит с разнообразными измерительными приборами и инструментами.
Процесс измерения связан с определением данных касательно той или иной величины посредством опытов, а также последующим соотношением полученных значений с общепринятыми стандартами и единицами. Таким образом, можно считать, что точность измерения напрямую зависит от того, насколько близки полученные в результате опытов данные к истинным значениям величины, которые в принципе не подлежат оспариванию и являются аксиомой.
Абсолютная неточность
Ученые утверждают, что измерить что-либо абсолютно правильно практически невозможно. Дело в том, что существует слишком много факторов, влияющих на процесс определения величины, независящих от действий человека. В связи с этим метрология допускает возможность существования погрешностей, являющихся неточностями, полученными в процессе измерения, а также неким индикатором, который проявляет отклонения от общепринятой истины и нормы.
Погрешность может быть систематической или случайной. Исключить во время опыта первую практически невозможно, ведь это такой фактор, который будет искажать результат каждый раз, а вот случайная погрешность может быть результатом грубой ошибки или неточности аналитической деятельности.
Снизить вероятность погрешности можно также при помощи использования более совершенных методов и инструментов, минимизации влияния внешнего воздействия во время опытного определения величин. Элементарным примером снижения погрешностей можно считать использование часов, если производить измерение времени не в часах и минутах, а в долях секунды, что позволяют делать электронные секундомеры.
Семь раз отмерь…
Необходимость получения абсолютно точных знаний величин обусловлена высокой технологичностью современного мира. Если первым образцом мебели был грубо сколоченный стульчак, детали которого вырезались на глазок, то нынешние технологии помогают создавать элементы тех же самых табуретов с погрешностью до миллиметра. Возможно, в повседневной жизни человека такие микроскопические значения абсолютно неважны, однако когда точность измерения касается науки, медицины, производства - она становится решающим фактором успеха предприятия.
Если внимательно присмотреться, то простейшие измерительные приборы есть у каждого человека в доме. Элементарные примеры таковых - рулетка строительная, линейка, кухонные или напольные весы, безмен, счетчики электроэнергии, воды, газа, разные таймеры и часы, термометры и градусники. На примере последних можно еще раз продемонстрировать методы и точность измерения. Так, обычный установленный в помещении с целью определения температуры воздуха в комнате, имеет шкалу с делением в десять градусов, тогда как ртутный термометр, предназначенный для измерения температуры тела человека, разбит на десятую часть градуса, что помогает снизить вероятность погрешности во время сбора анамнеза больного.
Что такое длина и как ее померить?
Одной из самых узнаваемых и определенных величин есть длина. Вероятно, первоначально человек отмерял расстояние при помощи шагов, сейчас же единицы измерения расстояния нормированы. Мировой стандарт - это метричная система, где наибольшее значение измеряется в километрах, условно поделенных на метры, сантиметры и миллиметры. Существуют также промежуточные величины (дециметры, микрометры), однако используются они зачастую лишь в узкоспециализированных областях.
Для того чтобы определить длину, необходимо выбрать конкретный отрезок, который будет иметь начало и конец (точки А и Б), так вот длина - это значение величины наибольшего расстояния на плоскости между этими точками. Для измерения длины создано множество инструментов от элементарных, таких как сантиметр и линейка, до контрольно-измерительного оборудования высокой степени точности с минимальной погрешностью.
Бытовые приборы для измерения длины
Большие расстояния обычному человеку измерять вряд ли понадобится, каждый из нас приблизительно знает протяжность своих маршрутов, уточнить такие данные можно с помощью автомобильного спидометра, спортивно-туристического шагомера, или даже используя смартфон, закачав в него специальную программу.
Дома же чаще используются для строительства и ремонта. Рулетка строительная - это то, что есть в кладовке у любого мужчины. Она представляет собой металлическую ленту с нанесенной на одну или обе ее стороны шкалой от 0 до 3, 5, 7,5, 30 метров с дополнительным сантиметровым и миллиметровым делением. Альтернативой простой рулетке может быть при помощи которого можно вычислять расстояния до 250 м, кроме того, измерение длины ним просто делать даже в одиночку. Существуют также модели, которые выводят на дисплей площадь и объем помещения.
Штангенциркуль
Измерение штангенциркулем даст максимально точный результат. Это прибор, который используется в промышленности и предоставляет возможность узнать линейную величину деталей размером от 0,1 мм до 15 см с минимальной погрешностью. Чтобы выявить, насколько шкала близка к истинному значению, можно использовать такие сравнительные методы - сопоставление с уже проверенным инструментом или с готовой деталью подходящего размера.
Существует несколько видов данного прибора, принцип действия у них схожий, отличаются они длиной миллиметровой шкалы и механизмом, при помощи которого собственно и производится измерение. Штангенциркулем с нониусом работать труднее всего, однако этот вариант дает возможность свести к минимуму систематичные погрешности. В приборе с циферблатом или цифровым экраном измерения делаются при помощи электроники и если инструмент надлежащего качества, то его результаты получаются достоверными с высокой степенью вероятности.
Сложные технологии
Еще более сложная вычислительная техника - это контрольно-измерительные приборы, используемые на промышленных предприятиях и в организациях, занимающихся монтажом линий электропередач, прокладкой телевизионных, телефонных и интернет кабелей. Такая техника справляется сразу с несколькими функциями. Основная задача - это измерение длины кабеля, однако попутно прибор может выявить погрешности в работе провода, обозначив место перебоя подачи энергии, что значительно минимизирует средства и время, необходимые для выполнения ремонтных работ.
Существуют разные классы измерительных приборов. Самые элементарные - ручные установки со счетчиками длины кабеля, более сложные варианты в состоянии рассчитать не только длину проводов, но и измерять широкие рулоны с тканями, бумагой, разными видами шнуров. Кроме того, что их использование целесообразно на производственных линиях, распространяется внедрение такой техники на складах и в крупных торговых точках.
Как объять необъятное
Измерение времени - также сложная и важная задача. В жизненных ситуациях мало кто обращает внимание на то, что личные часы могут спешить или отставать на несколько минут от общепринятого стандарта. Однако общественные организации и предприятия такой вольности себе позволить не могут, а потому сверяют время с показателями в госучреждениях, которые, в свою очередь, руководствуются данными, полученными при помощи спутников.
Стоит отметить, что такое понятие, как точное время, довольно условно. Часовые пояса, на которые поделена планета, носят объективный характер и имеют прямую зависимость от государственных границ, а иногда от политической воли правительства разных стран.
