Вимір: види вимірювання. Види вимірювань, класифікація, похибки, методи і засоби

Поняття "міра" відноситься до оцінювання чого-небудь. В рамках метрології це слово має два різних сенсу. У першому випадку мається на увазі створення позначення для якоїсь одиниці. У другому ж міра необхідна для того, щоб відтворити одиничне значення параметра.

Загальні відомості

Показником фізичної величини називають необхідне для проведення вимірювань засіб. Воно використовується для того, щоб відтворювати і зберігати задані фізичні одиниці. Сюди можна віднести, наприклад, гирю або вимірювальне опір. У всьому світі існує єдине визначення для поняття "метрологія". Це розділ науки, що вивчає вимірювання, методику їх об'єднання, а також правила отримання необхідного рівня точності. Термін "метрологія" утворений від слів грецької мови, які разом позначають "вивчення заходів".

Єдність вимірювань

Існують певні правила запису, при яких показники реєструються в одиницях, прийнятих законом. При цьому для похибок результатів існують межі. У цих рамках показники вважаються допустимими. Тому створюються різні види похибок вимірювань, які відрізняються за ступенем відхилення. Головним завданням правил записи є перетворення всіх результатів, отриманих в різних точках, у різні моменти, з використанням різних приладів і методів, в єдину систему. У наш час необхідно отримання більш точних і достовірних даних у сферах науки та економіки. Тому так посилено вивчаються види вимірювань. Метрологія має величезне значення.

Вимір. Види вимірювання

Існують різні взаємодіючі операції, завданням яких є установка типів відносин між величиною, яку оцінюють, і тією, що вважають одиницею. Остання зафіксована в пристрої для вимірювання. Числове значення - це отримані дані. У них є й інша назва - показник фізичної величини. Існують різні види засобів вимірювань. До них відносяться і самі одиниці, і прилади, і спеціальні перетворювачі, а також системи і установки. Широко і значення поняття "вимір". Види вимірювання також дуже різноманітні. Однак при цьому є деякі загальні моменти. Види і методи вимірювань об'єднані однією структурою. Процедури оцінки складаються з двох етапів. У першу чергу потрібно порівняти вимірювану величину з еталонною одиницею, після чого конвертувати у потрібний формат, звернувшись до певного способу.

Варіативність

Різноманітністю відрізняються не тільки види вимірювань. Класифікація приладів для проведення даної процедури також припускає наявність різних розділів. Прийнята систематизація за призначенням, наприклад. Одну групу приладів називають зразковими, а іншу - робітниками. Перші необхідні для того, щоб використовувати їх як еталон для перевірки точності інших вимірів. До робітників відносяться ті, які призначаються для оцінки розмірів конкретних величин, використовуваних людиною. Можна сказати, що сенс такої класифікації полягає не в точності приладів, а у відмінностях по призначенню. Існують різні засоби, за допомогою яких здійснюється вимірювання. Види вимірювання включають в себе і спеціальні заходи, за допомогою яких відтворюють якусь величину конкретного розміру.

Однозначні і багатозначні міри. Відмінності

Також існують однозначні і багатозначні міри. До перших належать ті, що здатні показувати лише величини з одним і тим же розміром. З багатозначними доступно відтворення послідовності різних розмірів. Такою мірою можна назвати, скажімо, міліметрову лінійку. Існують також своєрідні набори, які формуються з різних сукупностей заходів. Вони відтворюють проміжні та сумарні значення величин. Крім того, заходи, взаємодіючи, можуть виконувати загальну роботу, а можуть діяти і окремо кожна. Для того щоб порівняти величину з мірою, необхідно скористатися спеціальним пристроєм - компаратором. У ролі цього кошти часто виступають равноплечіе ваги і вимірювальний міст. Якщо докладніше вивчити однозначні заходи, то можна буде сказати, що до них також зараховують зразки і речовини, що виступають у цій ролі. Вони мають певний склад і властивості. Найменші відхилення неприпустимі. Такі еталонні речовини можуть допомогти оцінити шорсткість, твердість, виявити будь-які інші властивості матеріалів. Зразки допомагають створювати точки, що формують шкали. Цинк і золото, наприклад, застосовують, коли потрібно відтворити певну температуру.

Розряди

Похибка при оцінці класифікує всі заходи на кілька послідовних розрядів. У випадку з відхиленням від еталону самих заходів утворюється класовий поділ. Одиницями певного розряду перевіряються похибки приладів вимірювання, завдяки чому їх зараховують до зразків.

Перетворювачі. Загальні відомості

Прилад для вимірювання, який формує з отриманої після вимірювання інформації такі дані, які можливо конвертувати, зберігати й обробляти, проте не відкриває до них візуального доступу, називається вимірювальним перетворювачем. Що собою являє його дія? Розглянемо це докладніше.

Суть перетворення

Коли величина тільки готується до обробки, її називають вхідним значенням. А отримана інформація набуває назву "вихідна". Перетворювач-підсилювач - це такий прилад, який не міняє фізичний стан оброблюваних даних, а перетворення має вигляд лінійної функції. Термін "підсилювач" використовується разом зі словом, що пояснює його дію. Наприклад, "підсилювач напруги". Якщо ж під час перетворення величина конвертується в іншу, то назва прилад отримує від нового значення - "електромеханічний".

Типи перетворювачів

Залежно від того, в якій частині пристрою він знаходиться, перетворювач може бути первинним. Це означає, що вимірювана величина проходить відразу через нього. Він може бути і передавальним. При цьому значення виникають після обробки. Перетворювач може бути і проміжним. Він розташовується слідом за первинним.

Прилади. Загальні відомості

Вимірювальні прилади вважаються такими засобами отримання даних про величину, які представляють їх у форматі, доступному для візуального вивчення. Залежно від типу оцінки вони об'єднуються в певні групи. Так, найпоширенішими вважаються прилади, які проводять прямі виміри. Їх особливістю є те, що вони конвертують вихідні дані, не залишаючи інформації про їх початковому стані. Існують і пристосування, за допомогою яких здійснюються і непрямі вимірювання.

Прилади порівняння

Однак пристосування з прямою дією не є самими точними. Набагато вище ця характеристика у приладу порівняння. Його робота ґрунтується на зіставленні даних, отриманих при вимірюванні досліджуваної величини з уже відомою інформацією про інших значеннях. Цей спосіб і має назву "непрямі вимірювання". Їх отримання можливо при наявності вихідних даних. Іншими словами, параметри формуються з показників, які видає безпосереднє вимірювання. Види вимірювання мають ще кілька категорій. Для того щоб порівняти значення, необхідно скористатися компенсаційними або мостовими ланцюгами. Першими порівнюють ті величини, які мають деякою енергією або силою. Цей спосіб грунтується на тому, що порівнювані величини підключають до контуру ланцюга і вивчають їх прояв. У тому ж випадку, якщо величина вважається пасивною, тобто володіє опором, застосовують мостові ланцюги.

Розподіл за способом відліку

У приладів існують різні методи відліку даних для досліджуваних величин. Тому була створена спеціальна класифікація. На її основі можна зробити висновок про те, що існують відтворюють прилади, до яких належать не тільки аналогові, але й цифрові. Інший вид пристроїв - ті, що реєструють інформацію. Найпопулярнішими вважаються аналогові пристрої. Їх складова, що відповідає за ведення відліку, формується з двох деталей. Першою є шкала, яка підключена до рухається частини. Інший елемент приладу - це покажчик, з'єднаний з корпусом пристрою. Дія вимірників, робота яких грунтується на цифровому принципі, є результатом дії механічних та електронних елементів.

Варіативність за способом запису

Існує й інша класифікація реєструючих приладів. Наприклад, за методом, за допомогою якого записують дані пристрої реєстрації. Зустрічаються прилади-самописці, а також друкують. Перші надають отриману і оброблену інформацію та сукупні вимірювання у вигляді графіків, схем і діаграм. Реєстратори, що працюють за другим принципом, видають результати роботи на стрічці паперу, перетворюючи їх у числові ряди. Дуже часто зустрічаються прилади, що працюють за моделлю порівняння, які являють собою комбінацію з усіх зазначених вище видів, тобто вони являють собою сукупність роботи відліку за шкалою і цифровий методикою. Реєстрація даних, їх обробка та друк можуть вироблятися як у вигляді графіків з діаграмами, так і рядами цифрових значень і чисел.

Допоміжні елементи оцінки

Існують також допоміжні прилади і засоби для проведення вимірювань. Особливістю таких пристроїв є те, що вони не тільки проводять дослідження величин самостійно. Вони можуть регулювати роботу головного елемента, змінюючи його дію в момент зчитування інформації, а також при її обробці або видачі. Дані, які видаються додатковими засобами, допомагають контролювати і редагувати показання пристроїв. Наприклад, для більш чіткої роботи термометрів необхідно також встановити манометри, вимірюють тиск довкілля. Крім того, допоміжні прилади можуть змінювати налаштування роботи вимірювача. Так, у випадку з використанням приладу для реєстрації рівня вологості потрібно встановити значення діапазону.

Установки

Бувають ситуації, коли, для того щоб отримати більш точні дані вимірювання, одного пристрою виявляється недостатньо. У цьому випадку збираються комплексні установки, що складаються з пристосувань різного призначення. Вони розташовуються в певній послідовності на обмеженій території. Деякі з використовуваних пристроїв перетворять сукупні вимірювання в єдину систему. Вона надається відповідальній за збір, систематизацію та обробку інформації спостерігачеві.

Системи

На іншому рівні знаходяться вимірювальні системи. Відмінність таких комплексів від описаних вище установок в тому, що вони можуть бути розкидані по величезних територіях, а зв'язуватися допомогою спеціальних інформаційних каналів. Дані в таких системах надаються у двох видах. Один з них доступніше для реального людини, що вивчає результати роботи. Обробкою іншого займається комп'ютер.

Індикатори

Існують прилади, завданням яких є зчитування проявів фізичних властивостей. Їх називають індикаторами. Ще зі шкільного курсу хімії всім відомі лакмусовим папірцем, що відносяться до засобів індикації. Стрілка компаса теж вважається таким пристроєм. Більше того, лічильник, що відображає рівень кількості палива в автомобільному бензобаку, також є індикатором.