Класификация на измерванията
RMG 29 - 99 въвежда концепцията заобласт на измерване- набор от измервания на физически величини, присъщи на всяка област на науката или технологията и отличаващи се със своята специфика.В съответствие с определението се разграничават редица области на измерване: механични измервания, магнитни, акустични, измервания на йонизиращо лъчение и др.
Тип измерванеечаст от зоната на измерване, която има свои собствени характеристики и се отличава с еднаквост на измерените стойности.Измерванията на електрическо съпротивление, електродвижеща сила, електрическо напрежение, магнитна индукция, свързани с полето на електрически и магнитни измервания, са дадени като примери за видове измервания.
По-широко тълкуване на видовете измервания ни позволява да отнесем към тях измерванията, дадени в същия документ, характеризиращи се със следните алтернативни двойки термини:
преки и непреки измервания,
кумулативни и съвместни измервания,
абсолютни и относителни измервания,
единични и многократни измервания,
статични и динамични измервания,
еквивалентни и нееднакви измервания.
В зависимост от метода на получаване на резултата от измерването се разграничават директни и косвени измервания.Директно измерване– измерване, при което изискваната стойност на физическа величина се получава директно.
При директни измервания желаната стойност на величината се определя директно от устройството за извеждане на измервателната информация на използвания измервателен уред. Формално, без да се взема предвид грешката, директните измервания могат да бъдат описани с израза
къдетоQе измерената стойност,
х– резултат от измерване.
Непряко измерване–определяне на желаната стойност на физична величина въз основа на резултатите от директни измервания на други физични величини, функционално свързани с търсената стойност.
При индиректни измервания желаната стойност на дадено количество се изчислява въз основа на известна връзка между това количество и количествата, подложени на преки измервания. Официално отбелязване на такова измерване
къдетоX, Y, Z,… са резултатите от директни измервания.
Основната характеристика на индиректните измервания е необходимостта от обработка на резултатитеизвън устройството(на хартия, с помощта на калкулатор или компютър), за разлика от директните измервания, при които уредът дава готов резултат. Класическите примери за непреки измервания включват намиране на стойността на ъгъла на триъгълник от измерените дължини на страните, определяне на площта на триъгълник или друга геометрична фигура и др. Едно от най-честите приложения на индиректните измервания е определянето на плътността на твърд материал.
Преките и непреките измервания характеризират измерванията на някаква отделна физическа величина. Измерването на всекинаборот физични величини се класифицира според тяхната хомогенност или хетерогенност. Това е разликата между агрегатните и съвместните измервания.
Кумулативни измервания– едновременни измервания на няколко величини с едно и също име, при които желаните стойности на величините се определят чрез решаване на система от уравнения, получена чрез измерване на тези величини в различни комбинации.
Всъщност не измерванията отговарят на определението, а специални изследвания. В действителност кумулативните измервания трябва да включват тези, при които измерването на няколкоподобни количества, например дължиниL1, L2, L3и др. Такива измервания се извършват на специални устройства (измервателни инсталации) за едновременно измерване на редица геометрични параметри на части.
Съвместни измервания– едновременни измервания на две или повече различни величини за определяне на връзката между тях.В друга интерпретация съвместните измервания предполагат измерване на няколко различни величини (X, Y, Zи т.н.), без да се търсят зависимости. Примери за такива измервания могат да бъдат комплексни измервания на електрическите, мощностните и термодинамичните параметри на електродвигателя, както и измервания на параметрите на движение и състоянието на превозното средство (скорост, резерв на гориво, температура на двигателя и др.).
За показване на резултатите, получени по време на измерванията, могат да се използват различни скали за оценка, включително градуирани в единици на измерваната физическа величина или в някои относителни единици. В съответствие с това е обичайно да се прави разлика междуабсолютнииотносителниизмервания.
Абсолютно измерванее измерване, базирано на директни измервания на една или повече основни величини и (или) използване на стойностите на физически константи. В бележката се казва, че концепцията за абсолютно измерване се използва като противоположност на концепцията за относително измерване и се разглежда като измерване на количество в нейните единици и че именно това разбиране се използва все повече в метрологията.
Относително измерване–измерване на съотношението на стойност към едноименната стойност, която играе ролята на единица, или измерване на промяната в стойността по отношение на стойността със същото иместойност, взета като оригинална.
ПРИМЕР - Измерване на активността на радионуклид в източник спрямо активността на радионуклид в източник от същия тип, сертифициран като референтна мярка за активност.
Според броя на повторните измервания на една и съща стойност се разграничаватеднократниимногократниизмервания.
Единично измерванее еднократно измерване.
Многократно измерване– измерване на физична величина с еднакъв размер, резултатът от което се получава от няколко последователни измервания, т.е. състоящ се от редица единични измервания.
В зависимост от целта, броят на повторните измервания може да варира в широки граници (от две измервания до няколко десетки или дори стотици). Многократни измервания се извършват или за осигуряване срещу груби грешки (в този случай са достатъчни три до пет измервания), или за последваща математическа обработка на резултатите (често повече от петнадесет измервания с последващи изчисления на средни стойности, статистическа оценка на отклоненията и др.). Множеството измервания се наричат още„многократни измервания за наблюдение“.
Статично измерване– измерване на физическа величина, взета в съответствие с конкретна задача за измерване като непроменена през времето на измерване.
Динамично измерване– измерване на физическа величина, която се променя по размер.
Тълкуването на статичните и динамичните измервания като измервания на постоянни или променливи физически величини във философски термини винаги е двусмислено („всичко тече, всичко се променя“). Почти няма "непроменливи" физически величини, с изключение на физическите константи, в измервателната практика всички величинисе различават само според скоростта на промяна.
Най-логично е да се разглеждат статични и динамични измервания в зависимост от скоростта на получаване на информация за измерване от измервателния уред на входния сигнал. При измерване встатиченрежим(или квазистатичен режим), скоростта на промяна на входния сигнал е непропорционално по-ниска от скоростта на неговото преобразуване в измервателната верига и резултатите се записват без динамично изкривяване.
При измерване вдинамичен режимсе появяват допълнителни динамични грешки поради твърде бърза промяна на входния сигнал на измервателната информация, идваща от измерената стойност. Режимът на измерване може до голяма степен да определи използваните измервателни уреди. Например, режимите на измерване на температурата с живачен термометър и електронни термометри могат да се различават.
Според реализираната точност и според степента на дисперсия на резултатите при многократни измервания на една и съща величина се разграничават еднаква и нееднаква точност, както и еднакво разпръснати и неравно разпръснати измервания.
Еквивалентни измервания–поредица от измервания на определена стойност, извършени от измервателни инструменти с еднаква точност при същите условия с еднаква грижа.
Нееквивалентни измервания– поредица от измервания на някаква величина, извършени от измервателни уреди с различна точност и (или) при различни условия.
Основните разлики се състоят във факта, че при комбиниране на неравни серии от измервания трябва да се въведат коефициенти на тежест.
Серии от измервания 1 и 2 се наричат еднакво прецизни, за които оценките на грешкатаiиjмогат да се считат за почти еднакви
и неравни сасерии с различни грешки
Сериите от измервания се считат за еднакво разпръснати или неравно разпръснати.
чрез практическо съвпадение или разлика в оценките на случайни компоненти на грешките на измерване на сравнявани серии 1 и 2.
Оценката на еднаква точност и неравномерна точност, равномерна дисперсия или неравномерна дисперсия на резултатите от измерването зависи от избраните стойности на граничните несъответствия на грешките в серията от измервания. Допустимите несъответствия се задават в зависимост от задачата за измерване.
Според планираната точност измерванията се разделят натехническииметрологични.техническитетрябва да включват измервания, които се извършват с предварително определена точност, т.е. грешката на измерванене трябва да надвишава предварително зададената стойност []:
където [] е допустимата грешка при измерване.
Именно тези измервания най-често се извършват в производството, откъдето е взето и името им.
Метрологичните измерваниясе извършват с максимално достижима точност, като се постига минимална (при съществуващите ограничения) грешка при измерване, която може да се запише като
Такива измервания се извършват при стандартизиране на единици, при извършване на уникални изследвания.
В случаите, когато целта на измерванията е приблизителна оценка на физическа величина и точността на резултата от измерването не е от основно значение, прибягвайте доприблизителни измервания. Техните грешки могат да варират в широки граници, тъй като всяка грешка, реализирана по време на процеса на измерване, се приема за приемлива []
Общото в метрологичния подход към всички тези видове измервания е, че за всякакви измерваниястойноститена внедренитегрешки, без които е невъзможна надеждна оценка на резултатите.