Элементы измерительной процедуры
Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины3.
Измерения, как метрологический вид деятельности основывается на ряде аксиом и постулатов.
Первая аксиома метрологии – без априорной4информации измерение невозможно.Данная аксиома относится к ситуации перед измерением и свидетельствует о том, что если что-либо неизвестно, то и измерить его невозможно. Кроме того нужно иметь хотя бы приблизительное представление о размере измеряемой величины, что бы выбрать СИ с соответствующим диапазоном измерения. С другой стороны если о чем-то известно все, то его измерение не нужно. Таким образом, измерение обусловлено дефицитом количественной информации о том или ином свойстве объекта и направлено на его уменьшение.
Вторая аксиома метрологии – любое измерение есть сравнение. Данная аксиома относится к процедуре измерения и гласит о том, что нет иного способа получения информации о неизвестном значении величины как путем сравнения его с известным значением одноимённой величины.
Третья аксиома метрологии – результат измерения без округления является случайным. Эта аксиома относится к ситуации после измерения и отражает тот факт, что на результат любой измерительной процедуры всегда оказывает влияние множество разнообразных, в том числе случайных факторов, полный учет которых невозможен. Вследствие этого при повторных измерениях одной и той же величины одним и тем же средством измерения в одинаковых условиях результаты измерения, как правило, различаются между собой (если только не проводить их округления) и не совпадают с истинным значением измеряемой величины.
С истинным значением измеряемой величины связаны два постулата метрологии:
Истинное значение измеряемой величины всегда существует и оно постоянно (в течение времени необходимого для его измерения).
Истинное значение измеряемой величины отыскать не возможно.
С последним постулатом связано понятие неопределенности измерений, под которым понимается параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеивание значений, которые можно приписать измеряемой величине5. Одна из задач метрологии как науки состоит в разработке методов уменьшения неопределенности измерений.
Любое измерение представляет собой процесс, включающий целый ряд взаимодействующих между собой структурных элементов, к которым относятся:
объект измерения;
метод измерения;
методика выполнения измерений;
средство измерений;
условия измерений;
результат измерения;
погрешность результата измерения;
оператор.
Схема процесса измерения представлена на рис. 1
Рис. 1. Информационная модель процесса измерения
Объект измерения – реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами.
Метод измерения – совокупность приемов (способов) сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.
Методика выполнения измерений – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом.
Средство измерений (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящие единицу физической величины.
Условия измерений – условия, при которых влияющие величины (температура, влажность, давление, напряжение и др.) имеют установленные значения или находятся в области допускаемых отклонений от этих значений.
Различают нормальные, предельные и рабочие условия измерений. Нормальные условия – это условия, при которых изменением результата измерений, вызванным действием влияющих величин, пренебрегают вследствие малости. Рабочие условия – условия измерений, при которых значения влияющих величин находится в пределах рабочий областей. Предельные условия – условия измерений, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которое средство измерений может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик.
Результат измерения – значение физической величины, полученное путем её измерения.
Погрешность результата измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Оператор – человек, выполняющий измерение.