Методы и средства получения измерительной информации

Рассмотрим общепринятые в метрологии определения, которые соответствуют понятиям «измерения», «средства», «принципы», «методы» и «объекты измерений», «алгоритмы измерений», «шка­лы измерений» и др. Согласно Закону об обеспечении единства измерений понятие «измерение» сформулировано следующим образом.

Такую ин­формацию об объекте измерения называют априорной. При полном отсутствии этой информации измерение в принципе не­возможно, так как неизвестно, что же необходимо измерить, а следовательно, нельзя выбрать нужные методы и средства измере­ний.

Информация, получаемая в результате измерения, может со­держаться в объекте измерения в двух формах: пассивной и актив­ной.

Пассивная информация представляет собой совокупность све­дений, характеризующих объект. К такой информации, например, относится информация о величине напряжения источника питания.

Информация является активной, если она имеет форму энергети­ческой характеристики какого-­либо явления. Подобные энергети­ческие явления называются сигналами. Их примерами являют­ся электрические, оптические и акустические сигналы, используе­мые для передачи информации.

При определении значения интересующей физической величи­ны результат измерения может быть представлен в виде аналити­ческого соотношения, известного как основное уравнение метро­логии:

Принцип измерений представляет собой совокупность физи­ческих принципов, на которых основаны измерения, например применение эффекта Холла для измерения мощности или эффек­та Джозефсона для измерения электрического напряжения.

Метод измерений — это совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результа­тов измерений с установленными показателями точности. Это определение на практике часто конкретизируют, относя его только к применяемым средствам измерений, например метод измерения частоты частотомером, напряжения — вольтметром, силы тока — амперметром и т. д.

Понятие «метод измерений» следует отличать от понятия «ме­тодика измерений», которое представляет собой общий или поэтап­ный план проведения измерений, т. е. намеченного распорядка измерений, определяющего состав применяемых приборов, последовательность и правила проведения операций.

Объект измерений — это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами. В технической литературе и нормативной документации часто встречается термин «алгоритм измерений», под которым следует понимать точное предписание о перечне и порядке выполнения операций, обеспечивающих измерение искомого значения физи­ческой величины.

Достоверность измерений определяется степенью доверия к результату измерения и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных пределах. Данную вероятность называют доверительной.

Правильность измерений — это метрологическая характеристика, отражающая близость к нулю так называемых систематических погрешностей результатов измерений.

Сходимость результата измерений характеризует качество из­мерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же методами и средствами измерений в одних и тех же условиях.

Воспроизводимость результатов измерений — это характери­стика качества измерений, отражающая близкие результаты из­мерений одной и той же величины, полученные в разных местах, разными методами и средствами измерений, разными операторами, но приведенные к одним и тем же условиям.

Измерения как экспериментальные процедуры определения значений измеряемых величин весьма разнообразны. Это объ­ясняется множеством измеряемых величин, характером их изменения во времени, разными требованиями к точности измерений и т. д. Итак, измерения классифицируют по определенным при­знакам. Одним из таких признаков является способ получения результата измерения. Измерения подразделяются на прямые и косвенные.

Прямое измерение — искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных. Следует отметить, что часто под прямыми понимаются такие измерения, при которых не производится промежуточных преобразований. Это, например, измерение напряжения и силы тока электроизмерительными при­борами, например вольтметром и амперметром. Прямые измерения очень распространены в практике измерений. Математически пря­мые измерения можно охарактеризовать элементарной форму­лой

Косвенные измерения также характерны для практики электро­радиоизмерений, например измерение мощности методом ампер­метра — вольтметра, определение резонансной частоты колебатель­ного контура по результатам прямых измерений емкости и индук­тивности контура и т. д.