Виды измерений

1) Виды измерений

Материал из Википедии — свободной энциклопедии  У этой статьи нет иллюстраций.

Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением  правил использования изображений).

 Для поиска  иллюстраций можно: 

попробовать воспользоваться  инструментом FIST: нажмите эту ссылку, чтобы начать поиск;

попытаться найти  изображение на Викискладе;

просмотреть иноязычные варианты статьи (если они есть);

см. также Википедия:Источники изображений.  

Основная статья: Измерение 

Измерения как  экспериментальные процессы весьма разнообразны. Это объясняется множеством экспериментальных величин, различным  характером измерения величин, различными требованиями точности измерения и другие. 

Наиболее распространена классификация видов измерений  в зависимости от способа обработки  экспериментальных данных. В соответствии с этой классификацией измерения  делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные.Содержание  [убрать]

1 Косвенное измерение

1.1 Замечания  (касается РФ)

2 Совместное  измерение

3 Совокупное  измерение 

3.1 Замечания  (касается РФ) 

Косвенное измерение 

Косвенное измерение  — измерение, при котором искомое  значение величины находится на основании  известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

сопротивление резистора находим на основании  закона Ома подстановкой значений силы тока и напряжения, получаемых в  результате прямых измерений. (Проводим прямое измерение напряжения, проводим прямое измерение тока, потом на основании полученных ДВУХ чисел получаем косвенное "измерение" сопротивления)

[править]

Замечания (касается РФ) 

Проблема данного  определения в том, что под  такую трактовку понятия "Косвенного измерения" попадают любые программные расчеты на ЭВМ. Это не гипотетическая ситуация - ВНИИМС выпустил соответсвующие МИ 2955-2010,МИ3290-2010,МИ3286. МИ 2955-2010 это "Типовая методика аттестации программного обеспечения средств измерений". Теперь, все программное обеспечение АИИС (автоматизированные информационно-измерительные системы), обрабатывающее результаты измерений считается выполняющим "косвенные (или совокупные) измерения" и тебует фиксации, аттестации, поверки. Под "фиксацией" в данных методиках испытаний (МИ) понимают расчет контрольных сумм файлов, и при любых изменениях контрольных сумм необходимо переповерять и переаттестовывать систему. Под подобную трактовку попадают любые программы, связанные с расчетами за электроэнергию, газ, воду, тепло и т.д. Естественно, поверку и аттестацию предполагается выполнять не бесплатно.

[править]

Совместное измерение 

Совместное измерение  — одновременное измерение нескольких неодноименных величин, для нахождения зависимости между ними. При этом решается система уравнений.

определение зависимости сопротивления от температуры. При этом измеряются неодноименные величины, по результатам измерений определяется зависимость.

определение зависимости  тока от напряжения: меняем напряжение, и смотрим, как при этом меняется ток, проводим соответствующие измерения меняющихся напряжения и тока, получаем зависимость тока от напряжения, а потом определяем, что это за зависимость, и все ее параметры.

[править]

Совокупное измерение 

Совокупное измерение  — это проведение ряда измерений (чаще всего прямых, но, вообще-то, измерения из ряда могут быть любыми - вспомните, как получаются сложные функции в математике) нескольких величин одинаковой размерности в различных сочетаниях, после чего искомые значения величин находятся решением системы уравнений. Число уравнений при этом должно быть равно числу измерений.

измерение сопротивления  резисторов, соединённых треугольником. При этом измеряется значение сопротивления  между вершинами. По результатам  определяются сопротивления резисторов.

определение масс гирь набора гирь (1, 2, 2, 5) кг с использованием одной эталонной гири 1 кг и компаратора масс ("весов", предназначенных для определения разности масс двух грузов). Компарируют, например: 

- эталон с  гирей 1 кг из набора; - эталон + гирю 1 кг из набора с гирей 2 кг из набора; - эталон + гирю 1 кг из набора с другой гирей 2 кг из набора; - гири 1 + 2 + 2 кг из набора с оставшейся гирей 5 кг из набора.

[править]

Замечания (касается РФ) 

Проблема данного  определения в том, что под  такую трактовку понятия "Совокупного измерения" попадают любые программные расчеты на ЭВМ. Это не гипотетическая ситуация - ВНИИМС выпустил соответсвующие МИ 2955-2010,МИ3290-2010,МИ3286. МИ 2955-2010 это "Типовая методика аттестации программного обеспечения средств измерений". Теперь, все программное обеспечение АИИС (автоматизированные информационно-измерительные системы), обрабатывающее результаты измерений считается выполняющим "косвенные (или совокупные) измерения" и тебует фиксации, аттестации, поверки. Под "фиксацией" в данных методиках испытаний (МИ) понимают расчет контрольных сумм файлов, и при любых изменениях контрольных сумм необходимо переповерять и переаттестовывать систему. Под подобную трактовку попадают любые программы, связанные с расчетами за электроэнергию, газ, воду, тепло и т.д. Естественно, поверку и аттестацию предполагается выполнять не бесплатно. 

Виды  погрешностей измерений

Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой)точности измерения.

Поскольку выяснить с абсолютной точностью истинное значение любой величины невозможно, то невозможно и указать величину отклонения измеренного значения от истинного. (Это отклонение принято называть ошибкой измерения. В ряде источников, например, в БСЭ, термины ошибка измерения и погрешность измерения используются как синонимы, но согласно РМГ 29-99^[1] термин ошибка измерения не рекомендуется применять как менее удачный). Возможно лишь оценить величину этого отклонения, например, при помощи статистических методов. На практике вместо истинного значения используют действительное значение величины х_д, то есть значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него^[1]. Такое значение, обычно, вычисляется как среднестатистическое значение, полученное при статистической обработке результатов серии измерений. Это полученное значение не является точным, а лишь наиболее вероятным. Поэтому в измерениях необходимо указывать, какова их точность. Для этого вместе с полученным результатом указывается погрешность измерений. Например, запись T=2,8±0,1 c. означает, что истинное значение величины T лежит в интервале от 2,7 с. до 2,9 с. некоторой оговорённой вероятностью (см. доверительный интервал, доверительная вероятность, стандартная ошибка).

В 2004 году на международном  уровне был принят новый документ^[2], диктующий условия проведения измерений и установивший новые правила сличения государственных эталонов. Понятие «погрешность» стало устаревать, вместо него было введено понятие «неопределённость измерений»^{[источник не указан 571 день]}, однако ГОСТ Р 50.2.038-2004^[3] допускает использовать термин погрешность для документов, использующихся в России.

[править]Определение погрешности

В зависимости от характеристик  измеряемой величины для определения  погрешности измерений используют различные методы.

• Метод Корнфельда, заключается в выборе доверительного интервала в пределах от минимального до максимального результата измерений, и погрешность как половина разности между максимальным и минимальным результатом измерения:

• Средняя квадратическая погрешность:

• Средняя квадратическая погрешность среднего арифметического:

[править]Классификация погрешностей

[править]По форме представления

Абсолютная  погрешность — ΔX является оценкой абсолютной ошибки измерения. Величина этой погрешности зависит от способа её вычисления, который, в свою очередь, определяется распределением случайной величины X_meas. При этом неравенство: ΔX > | X_meas − X_true | , где X_true — истинное значение, а X_meas — измеренное значение, должно выполняться с некоторой вероятностью, близкой к 1. Если случайная величина X_meas распределена по нормальному закону, то обычно за абсолютную погрешность принимают её среднеквадратичное отклонение. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина.

Существует несколько  способов записи величины вместе с её абсолютной погрешностью.

• Обычно используется запись со знаком ±. Например, рекорд в беге на 100 метров, установленный в 1983 году, равен 9,93±0,005 с.
• Для записи величин, измеренных с очень высокой точностью, используется другая запись: цифры, соответствующие погрешности последних цифр мантиссы, дописываются в скобках. Например, измеренное значение постоянной Больцмана равно 1,380 6488(13)×10⁻²³ Дж/К, что также можно записать значительно длиннее как1,380 6488×10⁻²³±0,000 0013×10⁻²³ Дж/К.

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины (РМГ 29-99):  ,  .

Относительная погрешность  является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Вычисляется по формуле  , где X_n — нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:

• если шкала прибора односторонняя, то есть нижний предел измерений равен нулю, то X_n определяется равным верхнему пределу измерений;
• если шкала прибора двухсторонняя, то нормирующее значение равно ширине диапазона измерений прибора.

Приведённая погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

[править]По причине возникновения

• Инструментальные / приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.
• Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.
• Субъективные / операторные / личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.