Класифікація вимірів
РМГ 29 – 99 вводить поняттяобласть вимірів– сукупність вимірів фізичних величин, властивих будь-якій галузі науки або техніки і що виділяються своєю специфікою.Відповідно до визначення виділяють ряд областей вимірів: механічні виміри, магнітні, акустичні, виміри іонізуючих випромінювань та ін.
Видом вимірюваньназваначастина області вимірювань, що має свої особливості і відрізняється однорідністю вимірюваних величин.Як приклади видів вимірювань наведено вимірювання електричного опору, електрорушійної сили, електричної напруги, магнітної індукції, що належать до галузі електричних та магнітних вимірювань.
Більш широке трактування видів вимірів дозволяє віднести до них наведені в тому ж документі виміри, що характеризуються наступними альтернативними парами термінів:
прямі та непрямі вимірювання,
сукупні та спільні вимірювання,
абсолютні та відносні вимірювання,
одноразові та багаторазові вимірювання,
статичні та динамічні вимірювання,
рівноточні та нерівноточні вимірювання.
Прямі та непрямі виміри розрізняють залежно від способу отримання результату вимірів.Прямий вимір– вимір, при якому шукане значення фізичної величини отримують безпосередньо.
У ході прямих вимірювань значення величини, що шукається, визначають безпосередньо по пристрої відображення вимірювальної інформації застосовуваного засобу вимірювань. Формально без урахування похибки прямі виміри можуть бути описані виразом
деQ- вимірювана величина,
х– результат виміру.
Непрямий вимір–визначення шуканого значення фізичної величини на підставі результатів прямих вимірювань інших фізичних величин, функціонально пов'язаних з шуканою величиною.
При непрямих вимірах шукане значення величини розраховують на підставі відомої залежності між цією величиною та величинами, що піддаються прямим вимірам. Формальний запис такого виміру
деX, Y, Z, - результати прямих вимірювань.
Принциповою особливістю непрямих вимірювань є необхідність обробки результатівпоза приладом(на папері, за допомогою калькулятора або комп'ютера), на противагу прямим вимірюванням, при яких прилад видає готовий результат. Класичними прикладами непрямих вимірів вважатимуться знаходження значення кута трикутника по виміряним довжинам сторін, визначення площі трикутника чи інший геометричної постаті тощо. Один з випадків застосування непрямих вимірювань, що найчастіше зустрічаються, – визначення щільності матеріалу твердого тіла.
Прямі та непрямі виміри характеризують виміри деякої одиночної фізичної величини. Вимірювання будь-якоїмножинифізичних величин класифікується відповідно до їх однорідності або неоднорідності. У цьому полягає різниця сукупних і спільних вимірів.
Сукупні виміри– проведені одночасно виміри кількох однойменних величин, за яких шукані значення величин визначають шляхом розв'язання системи рівнянь, одержуваних при вимірах цих величин у різних поєднаннях.
Фактично визначенню відповідають не виміри, а спеціальні дослідження. Реально до сукупних вимірів слід віднести ті, за яких здійснюється вимір кількоходнойменних величин, наприклад, довжинL1, L2, L3і т.д. Подібні виміри виконують на спеціальних пристроях (вимірювальних установках) для одночасного вимірювання ряду геометричних параметрів деталей.
Спільні виміри– проведені одночасно виміри двох або декількох неодноєменних величин для визначення залежності між ними. 2>X, Y, Zі т.д.) без пошуку залежностей. Прикладами таких вимірювань можуть бути комплексні вимірювання електричних, силових та термодинамічних параметрів електродвигуна, а також вимірювання параметрів руху та стану транспортного засобу (швидкість, запас пального, температура двигуна та ін.).
Для відображення результатів, одержуваних при вимірюваннях, можуть бути використані різні оціночні шкали, у тому числі градуйовані в одиницях фізичної величини, що вимірюється, або в деяких відносних одиницях. Відповідно до цього прийнято розрізнятиабсолютніівідноснівимірювання.
Абсолютний вимір– вимір, заснований на прямих вимірах однієї або кількох основних величин та (або) використання значень фізичних констант. У примітці сказано, що поняття абсолютне вимір застосовується як протилежне поняттю відносне вимір і сприймається як вимір величини у її одиницях, що саме таке розуміння знаходить дедалі більше застосування в метрології.
Відносний вимір–вимірювання відношення величини до однойменної величини, яка грає роль одиниці, або вимірювання зміни величини по відношенню до однойменної величинивеличині, що приймається за вихідну.
Приклад — Вимірювання активності радіонукліда в джерелі стосовно активності радіонукліда в однотипному джерелі, атестованому як еталонний захід активності.
За кількістю повторних вимірювань однієї й тієї ж величини розрізняютьодноразовіібагаторазовівиміри.
Одноразовий вимір– вимір, виконаний один раз.
Багаторазовий вимір– вимір фізичної величини одного й того самого розміру, результат якого отримано з кількох наступних один за одним вимірів, тобто. що складається з ряду одноразових вимірів.
Залежно від поставленої мети число повторних вимірів може коливатися у межах (від двох вимірів до кількох десятків і навіть сотень). Багаторазові виміри проводять або для страховки від грубих похибок (у такому разі достатньо трьох-п'яти вимірів) або для подальшої математичної обробки результатів (часто більше п'ятнадцяти вимірів із наступними розрахунками середніх значень, статистичною оцінкою відхилень та ін.). Багаторазові вимірювання називають також«вимірювання з багаторазовими спостереженнями».
Статичний вимір– вимір фізичної величини, що приймається відповідно до конкретної вимірювальної задачі за незмінну протягом часу виміру.
Динамічний вимір– вимір змінної за розміром фізичної величини.
Трактування статичних і динамічних вимірів як вимірів постійної чи змінної фізичних величин у філософському плані завжди неоднозначна («все тече, все змінюється»). «Незмінних» фізичних величин, крім фізичних констант у практиці вимірів майже немає, всі величинирозрізняються лише відповідно до швидкості зміни.
Статичні та динамічні виміри найбільш логічно розглядати в залежності від швидкості отримання засобом вимірювання вхідного сигналу вимірювальної інформації. При вимірі встатичномурежимі(або квазістатичному режимі) швидкість зміни вхідного сигналу незрівнянно нижче швидкості його перетворення у вимірювальному ланцюзі, і результати фіксуються без динамічних спотворень.
При вимірідинамічному режиміз'являються додаткові динамічні похибки, пов'язані з занадто швидкою зміною вхідного сигналу вимірювальної інформації, що надходить від вимірюваної величини. Режим вимірювань можуть значною мірою визначити засоби вимірювань, що застосовуються. Наприклад, можуть відрізнятися режими вимірювання температури ртутним термометром та електронними термометрами.
За реалізованою точності і за ступенем розсіювання результатів при багаторазових вимірах однієї і тієї ж величини розрізняють рівноточні та нерівноточні, а також рівнорозсіяні та нерівнорозсіяні виміри.
Рівноточні вимірювання–ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірювань в одних і тих же умовах з однаковою ретельністю.
Нерівноточні вимірювання– ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних різними за точністю засобами вимірювань та (або) у різних умовах.
Принципові відмінності у тому, що з об'єднанні нерівноточних рядів вимірів слід запроваджувати вагові коефіцієнти.
Рівноточними називають серії вимірювань 1 і 2, для яких оцінки похибокiтаjможна вважати практично однаковими
а до нерівноточних відносятьсерії з різними похибками
Серії вимірювань вважають рівнорозсіяними або нерівнорозсіяними
за практичним збігом або різницею оцінок випадкових складових похибок вимірювань порівнюваних серій 1 і 2.
Оцінка рівноточності та нерівноточності, рівнорозсіяності чи нерівнорозсіяності результатів вимірювань залежить від обраних значень граничних розбіжностей похибок у серіях вимірювань. Допустимі розбіжності встановлюють залежно від завдання вимірювання.
За планованою точністю вимірювання ділять натехнічнііметрологічні.Дотехнічнихслід відносити вимірювання, які виконують заздалегідь встановленою точністю тобто. похибка вимірюванняне повинна перевищувати заздалегідь заданого значення []:
де [] – допустима похибка виміру.
Саме такі вимірювання найчастіше здійснюються у виробництві, звідки і взято їх найменування.
Метрологічні вимірюваннявиконують з максимально досяжною точністю, домагаючись мінімальної (при наявних обмеженнях) похибки вимірювання, що можна записати як
Такі виміри мають місце під час еталонування одиниць, під час виконання унікальних досліджень.
У тих випадках, коли мета вимірів полягає у приблизній оцінці фізичної величини, а точність результату вимірів не має принципового значення вдаються до орієнтовних вимірів. Їх похибки можуть коливатися в широких межах, оскільки будь-яка похибка, що реалізується в процесі вимірювань, приймається за допустиму []
Спільність метрологічного підходу до всіх цих видів вимірів полягає в тому, що за будь-яких виміріввизначають значенняреалізованихпохибок, без чого неможлива достовірна оцінка результатів.