Тема 1 основні положення метрології
1.1 Основні поняття та положення метрології
Метрологія – це наука, яка вивчає вимірювання, методи та засоби забезпечення їх єдності та досягнення їх необхідної точності.
Фізична величина – це властивість, яка спільна у якісному відношенні до фізичних об’єктів, але у кількісному відношенні індивідуальна для кожного об’єкту.
Розмір фізичної величини – це кількісний вміст властивості, що характеризується поняттям «Фізична величина», у даному об’єкті.
Вимірювання – це процес отримання інформації щодо кількісного значення фізичної величини, що досліджується, шляхом дослідів з використання спеціальних технічних засобів. Вимірювання можна поділяти на окремі вимірювальні операції: відтворення фізичних величин, порівняння фізичних величин, вимірювальне перетворення фізичних величин.
Результат вимірювання – це значення фізичної величини, яке знайдене внаслідок її вимірювання.
Вимірювальна інформація – інформація щодо кількісного значення фізичної величини, що вимірюється.
Засіб вимірювання – технічний засіб, який використовується при вимірюваннях та яке має нормовані метрологічні властивості.
Вимірювальний прилад – засіб вимірювань, який призначений для генерування сигналу вимірювальної інформації в формі, яка доступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем.
Відтворення фізичної величини – це вимірювальна операція, яка полягає у створенні фізичної величини заданого розміру із заданою точністю за допомогою міри.
Порівняння фізичної величини – це вимірювальна операція над двома однорідними фізичними величинами для виявлення співвідношення між розмірами цих величин, результатом якої є логічний висновок «більше», «менше» або «дорівнює».
Вимірювальне перетворення – так як фізичні величини пов’язані між собою, то є можливість здійснити вимірювальну операцію для перетворення однієї фізичної величини (вхідної) в іншу фізичну величину (вихідну).
1.2 Види та методи вимірювань
Метод вимірювання – це сукупність прийомів використання засобів вимірювання та принципів вимірювань, тобто фізичних явищ, які є основою вимірювання.
В залежності від способу тримання результатів вимірювання поділяються на прямі та непрямі.
Пряме вимірювання – це вимірювання, при якому невідоме значення фізичної величини знаходиться безпосередньо з дослідів. Наприклад, вимірювання сили струму амперметром, напруги – вольтметром, частоти – частотоміром.
Непряме вимірювання – це вимірювання, при якому невідоме значення фізичної величини не вимірюється безпосередньо, а визначається підрахунками на основі залежності між цією величиною та величинами, які вимірювались прямими методами.
Слід відзначити, що похибка непрямих вимірювань при однакових умовах більш, ніж похибка прямих вимірювань.
Класифікація методів вимірювань має такий вигляд: (див. рисунок 1).
Рисунок 1 – Класифікація методів вимірювання
Метод безпосередньої оцінки – це метод, в якому значення фізичної величини визначається безпосередньо за допомогою пристрою відліку приладу прямої дії. Наприклад, вимірювання активної потужності ватметром.
Метод порівняння з мірою – це метод, в якому фізична величина порівнюється з величиною, яка відтворюється мірою.
На практиці вимірювань найбільше розповсюдження має метод безпосередньої оцінки, як більш простий та той, що не потребує великих витрат. Метод порівняння з мірою дозволяє вимірювати з найменшими похибками, але для цього необхідні більші витрати.
Непрямі методи поділяються на опосередковані, сукупні та сумісні.
В опосередкованих вимірюваннях фізична величина визначається за допомогою вимірювального перетворення (аналогового чи цифрового) результатів вимірювання однієї або декількох фізичних величин – аргументів відповідно до відомої залежності між ними. Наприклад, активний опір знаходиться за величинами сили струму та напруги, що були виміряні прямими методами.
Сукупні вимірювання здійснюються одночасно над декількома однаковими величинами, а невідомі значення величин знаходяться вирішенням системи рівнянь, які отримані при прямих вимірюваннях різних сполук цих величин. Прикладом сукупних вимірювань є знаходження опору двох резисторів за результатами вимірювання опорів послідовного та паралельного з’єднання цих резисторів. Невідомі значення резисторів знаходяться з системи двох рівнянь.
Сумісні вимірювання здійснюються одночасно над двома або декількома різними величинами для знаходження залежності між ними.