ПОНЯТИЯ МЕТРОЛОГИИ

Основная задача метрологии заключается в обеспечении единства измерений. Под единством измерений понимают такое их состояние, при котором результаты измерений выражены в узаконенных единицах, а погрешность измерений известна.

Метрология изучает широкий круг вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами практики. К основным разделам метрологии относятся: общая теория измерений, единицы физических величин и их системы, методы и средства измерений физических величин, методы оценки точности измерений, методы эталонирования. На основании теоретических предпосылок метрологии обоснованы и стандартизованы практические рекомендации, регламентирующие все стороны измерений.

Измерение можно определить как экспериментальное нахождение отношения измеряемой физической величины к другой однородной величине, принятой за единицу. Таким образом, сущность измерений заключается в сравнении измеряемой величины с заранее выбранной единицей. В ГОСТ измерения определяются как нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Физической величиной называют свойство, общее в качественном отношении для многих объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого. Например, физическими величинами являются длина, электрический ток, напряжение, индуктивность. Количественное содержание физической величины, характеризующее конкретный объект, называют размером физической величины (размером величины). Оценку физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц называют значением физической величины.

Для обозначения частных особенностей физических величин применяют термин параметр. Например, конденсатор характеризуют емкостью, а его параметрами можно считать тангенс угла потерь, температурный коэффициент емкости, индуктивность вво-

дов. Иногда параметром называют измеряемую физическую величину - амплитуду, фазу, частоту.

Различают истинное и действительное значения физической величины. Истинное значение идеальным образом отражает в количественном и качественном отношениях соответствующие свойства объекта, и его стараются найти при измерениях. Однако из-за неизбежных погрешностей измерений истинное значение получить не удается. На практике вместо истинного значения экспериментально определяют действительное значение, настолько приближающееся к истинному значению, что может быть использовано вместо него.

Средства измерений. Применяемые при измерениях технические средства, имеющие нормированные метрологические характеристики (характеристики, влияющие на точность измерений), называют средствами измерений. К средствам измерений относят эталоны физических величин, меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительно-вычислительные комплексы (ИВК), компьютерно-измерительные системы (КИС) и измерительные информационные системы (ИИС).

Измерительный преобразователь - структурный элемент более сложных средств измерений, имеющий самостоятельные метрологические характеристики. Различают первичные, передающие, промежуточные и масштабные преобразователи. Первичные преобразователи иногда называют датчиками.

На основе нескольких измерительных преобразователей создают измерительные приборы и меры. Измерительный прибор предназначен для образования выходного сигнала в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы делят на аналоговые и цифровые. Показание аналогового прибора является непрерывной функцией измеряемой величины. К аналоговым относят, например, приборы со стрелочными указателями. Цифровые приборы вырабатывают дискретный сигнал измерительной информации в цифровой форме.

Мера служит для воспроизведения физической величины заданного размера. Так, мерами являются образцовая катушка индуктивности или образцовый конденсатор переменной емкости.

Измерительно-вычислительные комплексы представляют собой совокупность средств измерений и ЭВМ, объединенных с помощью устройств сопряжения и предназначенных для измерений, научных исследований и расчетов. Такие же функции выполняют КИС, построенные на основе микроЭВМ, дополненных измерительными модулями.

Измерительные информационные системы - совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других-вспомогательных технических средств, предназначенных для получения измерительной информации, ее преобразования и обработки с целью представления в удобном потребителю виде

либо автоматического осуществления контроля, диагностики или идентификации.

Системы с высокой степенью автоматизации процесса измерений и обработки экспериментальных результатов иногда называют автоматизированными измерительными системами (АИС) или автоматизированными системами научных исследований (АСНИ).

Классификация измерений. По способу получения результата измерения делят на прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. К ним, например, относятся измерение напряжения с помощью вольтметра или измерение интервала времени с помощью измерителя временных интервалов.

При косвенных измерениях искомое значение у величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами Х\, x-z, х„, измеряемыми прямым методом:

y = fixr, Х2 ... х„). (1.1)

Например, к косвенным относится измерение рассеиваемой на резисторе мощности P=U/R по результатам прямых измерений напряжения U и сопротивления резистора R.

Совместные измерения состоят в одновременном измерении двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними. Примером совместных измерений может служить получение зависимости сопротивления резистора от его температуры.

Совокупными называют производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят из решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Измерения, связанные с обработкой измерительной информации, такие, как косвенные, совместные и совокупные, часто выполняют с помощью средств измерений, сопряженных со средствами вычислительной техники, например ИВК или КИС. В этом случае процессы получения экспериментальных данных и их обработка автоматизированы, и на отсчетном устройстве индицируется результат расчетов. Формально такие измерения следовало бы отнести к прямым, хотя по существу производимых преобразований они являются косвенными, совместными или совокупными.

По точности измерения делят на три группы:

измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне развития науки и техники. К ним относят измерения, связанные с созданием и эксплуатацией эталонов, а также некоторые измерения, проводимые при научных исследованиях. Для таких измерений характерна тщательная оценка погрешностей и анализ их источников;