Aksioma metrologi. Dasar-dasar teori dan teknik pengukuran. Pernyataan apa yang mendasari
Dalam proses pengukuran yang nyata, karena pengaruh faktor acak, selalu ada hamburan pembacaan acak dari satu atau berbagai perangkat atau hamburan nilai terukur acak yang diperoleh sebagai hasil dari penerapan satu teknik atau beberapa teknik pengukuran ( MI) dari nilai terukur yang sama. Tujuan dari setiap pengukuran adalah untuk menemukan arti sebenarnya nilai terukur - nilai yang sesuai dengan definisi nilai terukur (nilai sebenarnya). Dari definisi yang dirumuskan harus jelas dalam kondisi apa kuantitas mengambil nilai tunggal yang tidak berubah yang sesuai dengan tujuan pengukuran.
Harus diakui bahwa nilai terukur (atau pembacaan instrumen) selalu merupakan realisasi dari variabel acak pada saat tertentu , yang terkait dengan makna sebenarnya saja ketergantungan probabilistik, dan ini aksioma... Itu sebabnya beberapa pengukuran dapat dianggap sebagai serangkaian pengukuran tunggal dalam interval waktu tertentu, di mana masing-masing pembacaan perangkat dicatat (atau satu nilai terukur dari suatu kuantitas saat menerapkan prosedur pengukuran).
Saat membangun teori pengukuran, dua properti Umum setiap pengukuran:
1) ketidakpastian nilai sebenarnya dari besaran yang diukur (true value);
2) ketidakpastian nilai yang diharapkan dari nilai-nilai yang diukur.
Berdasarkan dua sifat pengukuran ini, dasar metrologi taruh dua mendalilkan:
1) nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur ada, itu konstan (pada saat pengukuran) dan tidak dapat ditentukan ;
2) harapan matematis dari nilai terukur acak dari suatu kuantitas ada, itu konstan dan tidak dapat ditentukan .
Dari postulat ini dapat disimpulkan bahwa keacakan nilai terukur dari kuantitas menghasilkan ketakpastian penyimpangan nilai rata-rata yang diukur dari suatu kuantitas, seperti dari arti sebenarnya dan dari harapan matematis nilai yang terukur.
Alokasikan lebih banyak dua aksioma metrologi:
Tanpa alat ukur yang menyimpan satuan besaran, pengukuran tidak mungkin dilakukan;
Tanpa informasi apriori (tentang suatu objek, standar, sarana dan kondisi pengukuran), pengukuran tidak mungkin dilakukan.
Akibatnya, dua pernyataan dapat dibedakan dari postulat ini:
penyidikan nomor 1- "ada penyimpangan sebenarnya dari nilai terukur suatu kuantitas dari nilai sebenarnya (nilai koreksi yang sebenarnya) dan tidak mungkin untuk menentukannya";
investigasi nomor 2- "transfer satuan nilai ke alat ukur tanpa kesalahan tidak mungkin."
Dalam dokumen internasional tentang metrologi, kata “ benar"Terkadang dihilangkan dan istilahnya" nilai kuantitas» . Diyakini bahwa konsep " nilai terukur yang sebenarnya" dan " nilai yang terukur"Setara.
Dalam monografi Rabinovich S.G. postulat metrologi berikut diusulkan: "ada nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur (1), itu adalah satu-satunya (2), itu adalah konstan (3) dan tidak dapat ditentukan (4)".
Pengukuran besaran fisis
Manusia, sebagai bagian integral dari alam, mempelajari dunia fisik di sekitarnya terutama dengan mengukur kuantitas. Teori pengetahuan - epistemologi mengacu pada filosofi, di mana kategori kualitas dan kuantitas dipertimbangkan, yang digunakan di atas dalam definisi konsep " besarnya».
Informasi awal yang andal yang diperoleh dengan mengukur kuantitas, parameter dan indikator merupakan dasar untuk setiap bentuk manajemen, analisis, peramalan, perencanaan, pengendalian dan regulasi. Hal ini juga penting dalam studi sumber daya alam, dalam pengendalian penggunaan rasional mereka, dalam perlindungan lingkungan dan dalam memastikan keamanan lingkungan.
Pengukuran memainkan peran besar dalam masyarakat modern, di negara maju, hingga 10% dari tenaga kerja sosial dihabiskan untuk itu.
Pengukuran ditelepon " proses eksperimental memperoleh satu atau lebih nilai kuantitas yang cukup dapat dikaitkan dengan besaran". Di sini kata " satu»Harus dianggap sebagai pengecualian ketika informasi tentang kesalahan diketahui secara umum (default) dan, demi kesederhanaan, tidak ditunjukkan sebagai hasil pengukuran. Jika tidak, hanya satu nilai terukur yang ditentukan yang akan dianggap benar.
Pengukuran disebut juga serangkaian operasi yang dilakukan untuk menentukan nilai kuantitatif suatu kuantitas... Definisi ini dirumuskan dalam Hukum Federal. Sayangnya, hal itu memberikan kebebasan dalam menafsirkan ungkapan “ nilai kuantitatif dari suatu besaran»Dan tidak mengecualikan penyajian hanya satu nilai kuantitas yang diukur.
Sebelumnya, dimensi itu disebut proses membandingkan kuantitas dengan nilainya yang diambil sebagai satu unit... Menurut pendapat kami, definisi ini cukup mencerminkan esensi dari proses pengukuran. "Pengukuran adalah penyempurnaan dari nilai besaran yang diukur" juga dicatat dalam beberapa sumber.
Ada definisi yang lebih umum dari konsep “ dimensi» – memperoleh pada sumbu numerik refleksi abstrak dari properti nyata dari objek pengukuran dalam kondisi realitas fisik di mana ia berada... Refleksi abstrak ini berupa bilangan (abstraksi matematis).
Pengukuran memberikan gambaran besaran sesuai dengan tujuan penggunaan hasil pengukuran, tata cara pengukuran dan pengoperasian alat ukur sesuai dengan tata cara pengukuran yang diatur, serta dengan memperhatikan kondisi pengukuran.
Pengukuran dilakukan atas dasar beberapa fenomena dunia material ditelepon prinsip pengukuran... Misalnya, penggunaan gaya tarik gravitasi saat mengukur massa benda, zat dan bahan dengan menimbang.
Untuk menerapkan prinsip pengukuran, digunakan Metode Pengukuran – penerimaan atau seperangkat metode untuk membandingkan nilai yang diukur dengan satuannya atau korelasinya dengan skala... Bedakan antara metode penilaian langsung dan metode perbandingan. Metode perbandingan, pada gilirannya, dibagi menjadi metode diferensial (null), metode substitusi dan metode pencocokan.
Variabel terukur (measured value) – besaran yang akan diukur... Ini adalah parameter (atau parameter fungsional) dari model objek pengukuran, dinyatakan dalam satuan besaran atau dalam satuan relatif, yang menunjukkan kondisi pengukuran dan diterima oleh subjek sebagai yang diukur menurut definisi. Misalnya, panjang batang baja adalah jarak terpendek antara permukaan ujung bidang-sejajar pada suhu (20 ± 1) o C.
Objek pengukuran - objek material yang dicirikan oleh satu atau lebih besaran terukur.
Oleh karena itu, perlu dibedakan secara jelas antara konsep-konsep tersebut” besarnya" dan " nilai yang terukur», Yang secara signifikan berbeda dalam arti dan definisi. Konsep besarnya termasuk dalam kategori filosofis " umum»Dan diformulasikan untuk satu set objek, seolah-olah, untuk setiap pengukuran kuantitas. Konsep nilai yang terukur termasuk dalam kategori " pribadi»Dan diformulasikan dalam kaitannya dengan model yang dipilih dari objek tertentu atau satu set objek dari jenis yang sama untuk kondisi pengukuran tetap.
Dengan mempertimbangkan ketidaksempurnaan standar, alat ukur kerja dan proses pengukuran secara keseluruhan, ekspresi untuk nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur dalam ist pada saat yang tetap dalam waktu secara teoritis dapat direpresentasikan dalam bentuk persamaan:
di mana dalam putaran- indikasi SI (nilai terukur dari suatu kuantitas);
ist- nilai sebenarnya dari koreksi pembacaan perangkat dalam kondisi kerja pengukuran (baik dengan tanda "+" atau dengan tanda "-").
Karena nilai sebenarnya dari kuantitas tidak pernah diketahui, nilai koreksi yang sebenarnya juga tidak dapat ditentukan (lihat Akibat wajar No. 2 di atas). Arti dari ungkapan tersebut adalah:
(2)
dapat menjadi nilai praktis hanya dalam pemodelan matematis dari proses pengukuran, ketika nilai sebenarnya dari kuantitas dapat ditentukan dengan kesalahan yang hanya ditentukan oleh kemampuan (kapasitas) teknologi komputasi. Nilai koreksi yang sebenarnya tidak dapat disebut "kesalahan dengan tanda yang berlawanan", karena tidak pernah dan sama sekali tidak dapat digunakan untuk menggambarkan proses pengukuran.
Seringkali perlu untuk membawa nilai terukur dari suatu kuantitas sedekat mungkin dengan nilai sebenarnya. Untuk ini, pembacaan perangkat yang menyimpan unit dikoreksi dengan memasukkan koreksi aditif yang ditentukan dalam kondisi berikut:
1) normal- untuk memperjelas unit nilai yang sebelumnya ditransmisikan ke perangkat menggunakan standar;
2) pekerja- untuk memperhitungkan perubahan dalam pembacaan perangkat relatif terhadap pembacaan MI yang sama dalam kondisi normal.
Jenis amandemen pertama (n) ke pembacaan SI, yang menyimpan unit, dievaluasi selama kalibrasinya dalam kondisi normal sebagai perbedaan antara nilai referensi ( di en) dan indikasi (nilai terukur dari kuantitas Dalam rev) pada
rumus:
(3)
Jika, ketika mengukur nilai konstan yang direproduksi oleh standar, ada hamburan dalam pembacaan, maka hamburan koreksi diamati dan perhitungan nilai rata-rata koreksi diperlukan.
Jenis koreksi kedua p untuk pembacaan SI, yang menyimpan unit, dievaluasi selama kalibrasi sebagai perbedaan antara nilai ( Dalam rev) diukur dalam kondisi normal, dan nilai ( di meas.r) diukur dalam kondisi kerja,
menurut rumus:
(4)
Jika, pada saat yang sama, hamburan pembacaan SI juga diamati, maka koreksi dihitung dari nilai rata-rata besarnya dalam kondisi normal dan operasi.
Untuk mendapatkan nilai terukur akhir dari besaran, koreksi tipe pertama dan semua koreksi yang diperoleh dari tipe kedua harus ditambahkan ke pembacaan SI dengan tandanya sendiri.
Beberapa waktu dihabiskan untuk pengukuran, di mana nilai yang diukur itu sendiri dan alat ukur dapat berubah. Selama waktu ini, banyak pembacaan acak dicatat dan nilai rata-rata diambil sebagai nilai terukur.
Dapat dikatakan bahwa nilai sebenarnya diukur, dan nilai yang diukur ditetapkan ke parameter model objek... Pertama, suatu besaran dipilih untuk menggambarkan sifat suatu benda dan standar satuan besaran ini. Kemudian definisi parameter terukur dari model objek ini dirumuskan dan teknik untuk mengukur parameter ini dibangun atas dasar indikasi tunggal atau rata-rata atas serangkaian pembacaan alat ukur.
Standar satuan besaran tidak terlibat langsung dalam proses pengukuran. Diyakini bahwa SI yang digunakan dalam proses pengukuran sudah menyimpan satuan nilai yang sebelumnya ditransmisikan dari standar.
Saat ini, berdasarkan teori probabilitas dan statistik matematika, dua pendekatan sedang dibentuk untuk konstruksi teori umum pengukuran (untuk deskripsi matematis dari proses pengukuran nyata):
1) berdasarkan konsep ketidakpastian;
2) berdasarkan konsep kesalahan.
Konsep ketidakpastian
Karena nilai sebenarnya selalu tidak diketahui, maka di sekitar nilai kuantitas yang diukur secara acak interval kemungkinan nilai sebenarnya diprediksi, yang masing-masing dapat secara wajar dikaitkan dengan kuantitas yang diukur dengan probabilitas yang berbeda... Dalam praktiknya, biasanya satu nilai terukur (misalnya, rata-rata) ditunjukkan, tetapi bersama-sama dengan itu
berikan indikator yang mencerminkan tingkat ketidakpastian dari kemungkinan penyimpangan nilai terukur ini dari nilai sebenarnya yang tidak diketahui
besaran.
Konsep ketidakpastian pengukuran didasarkan pada ide-ide yang mendasari standar negara bagian USSR GOST 8.207-73, yang masih berlaku hingga saat ini. Itu dibangun di atas urutan logis: “ ketidakpastian pengukuran(sebagai milik umum) - Indikator Ketidakpastian - Penilaian indikator ini».
Ketidakpastian pengukuran disebabkan oleh dua alasan utama:
1) ketidakmungkinan menghitung jumlah bacaan yang tak terbatas (jumlah nilai terukur terbatas);
2) keterbatasan pengetahuan tentang semua efek sistematik dari proses pengukuran nyata yang mempengaruhi nilai terukur dari suatu besaran, termasuk pengetahuan yang terbatas tentang standar satuan besaran dan kondisi pengukuran.
Setelah pengenalan semua amandemen yang diketahui masih ada ketidakpastian penyimpangan perkiraan yang paling mungkin dari kuantitas yang diukur dari nilai sebenarnya, yang dinyatakan oleh indikator total.
Menurut definisi ISO “ ketidakpastian pengukuran adalah parameter yang terkait dengan hasil pengukuran yang mencirikan dispersi nilai kuantitas yang secara wajar dapat dikaitkan dengan suatu besaran(1995).
Seperti yang didefinisikan oleh ISO 2008 “ ketidakpastian pengukuran adalah non-negatif parameter yang mencirikan dispersi nilai kuantitas yang dikaitkan dengan besaran ukur berdasarkan informasi pengukuran» .
Dari definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa bilangan parameter mencerminkan hamburan nilai-nilai kuantitas. Kumpulan makna yang tersebar ini hanya bisa diungkapkan spasi pada sumbu bilangan ... Dalam praktiknya, interval ini selalu disebut kesalahan.
Namun, ISO mengusulkan untuk mengkarakterisasi ketidakpastian pengukuran dengan tiga indikator berikut dengan kata “ ketakpastian» :
1) standar ketakpastian dinyatakan sebagai standar deviasi (SD);
2) standar total ketakpastian B;
3) diperpanjang ketakpastian Apakah produk dari ketidakpastian standar total dan faktor cakupan, tergantung pada probabilitas.
Indikator ketidakpastian ini dapat diperkirakan dengan metode statistik (metode A) dan metode probabilistik (metode B).
Dalam konsep ketidakpastian, estimasi hasil pengukuran yang dilakukan dipisahkan dari perbandingan nilai terukur dengan beberapa nilai lain yang diketahui, misalnya nilai referensi. Dianggap bahwa semua kemungkinan koreksi diestimasi dan diperkenalkan sebelum penyajian hasil pengukuran, dan indikator ketidakpastiannya juga diestimasi secara wajar.
Di luar negeri, untuk menyajikan hasil pengukuran, tiga indikator yang ditunjukkan terutama digunakan dengan kata "ketidakpastian", dan kata " kesalahan"Hampir tidak pernah digunakan.
Kerugian dari konsep ketidakpastian termasuk kontradiksi dalam indikator yang dipilih, di mana kata “ ketakpastian", Yang berarti sesuatu yang pada prinsipnya tidak dapat ditentukan ( tak terhitung), tetapi, bagaimanapun, diusulkan untuk mendefinisikannya.
Konsep kesalahan
Konsep kesalahan diambil sebagai dasar dari dokumen peraturan Rusia dan didasarkan pada konsep “ kesalahan pengukuran", Yang sejak 2015 didefinisikan sebagai" perbedaan antara nilai kuantitas terukur dan nilai kuantitas referensi". Sebelumnya di GOST 16273-70 itu didefinisikan sebagai perbedaan antara nilai kuantitas terukur dan nilai kuantitas sebenarnya, dan dalam RMG 29-99 sebagai penyimpangan hasil pengukuran dari nilai sebenarnya (sebenarnya) besaran... Dapat dilihat bahwa kata “ nilai referensi"Menjadi pengganti frasa yang dipilih dengan buruk" nilai sebenarnya (nyata)". Konsep kesalahan didasarkan pada urutan logis: “ kesalahan - karakteristik kesalahan - model kesalahan - perkiraan kesalahan».
Kesalahan dianggap diketahui jika, misalnya, nilai referensi yang diketahui selama kalibrasi SI diambil sebagai referensi. Jika diambil nilai sebenarnya sebagai acuan, maka kesalahan tersebut dianggap tidak diketahui (undetectable).
Dalam konsep ini, upaya dilakukan dengan satu istilah “ kesalahan»Gabungkan dua proses yang tidak kompatibel ketika nilai terukur acak dikaitkan dengan tidak dikenal nilai terukur dan ketika nilai terukur acak yang sama dibandingkan dengan yang lain terkenal nilai kuantitas. Ambiguitas istilah " kesalahan", Yang dalam situasi yang berbeda dapat sesuai dengan nilai yang diketahui (dapat didefinisikan) dan tidak diketahui (tidak ditentukan), mengarah pada kebutuhan setiap saat memperjelas maksudnya konsep ini dalam setiap situasi tertentu. Kontradiksi yang tersisa dalam definisi istilah dasar sama sekali tidak berkontribusi pada kejelasan pemahaman esensi dari proses pengukuran.
Jelas, untuk menggambarkan dan menyajikan hasil pengukuran, istilah “ kesalahan pengukuran»Dengan definisi yang diusulkan tidak dapat digunakan baik dalam kasus ketika kesalahan tidak diketahui, maupun dalam kasus ketika sudah diketahui, karena Anda selalu dapat memperkenalkan koreksi. Oleh karena itu, untuk mewakili hasil pengukuran, diperlukan istilah baru - “ karakteristik kesalahan pengukuran", Yaitu, karakteristik dari apa yang pada dasarnya tidak dapat ditentukan, tetapi hanya dapat diperkirakan. Sebagai karakteristik seperti itu, misalnya, seseorang sering menggunakan “ batas kepercayaan - interval di mana kesalahan pengukuran terletak dengan probabilitas tertentu", yang dekat dengan konsep" ketidakpastian yang diperluas"Dalam konsep ketidakpastian.
Karena keduanya dianggap konsep ilmiah mencerminkan kedua fenomena - pencar dan perbedaan yang tidak diketahui antara nilai terukur dan nilai sebenarnya dari suatu kuantitas, maka istilah yang sesuai “ kesalahan acak" dan " kesalahan sistematis», Yang selalu ada dalam pengukuran, disarankan untuk memberi makna pada indikator probabilistik ketidakpastian pengukuran.
Perhatikan juga bahwa hasil pengukuran adalah interval, kesalahan adalah interval yang sama (ini ditunjukkan dengan simbol “ ± »), Setiap koreksi bersama dengan kesalahannya juga merupakan interval.
Metrologi teoritis?
Kuantitas fisik?
Apa yang dimaksud dengan satuan pengukuran
Satuan pengukuran besaran fisis adalah kuantitas fisik dengan ukuran tetap, yang secara konvensional diberi nilai numerik sama dengan satu, dan digunakan untuk mengukur kuantitas fisik yang homogen dengannya. Satuan besaran tertentu mungkin berbeda ukurannya, misalnya meter, kaki dan inci, menjadi satuan panjang, memiliki ukuran yang berbeda: 1 kaki = 0,3048 m, 1 inci = 0,0254 m.
Pernyataan apa yang mendasari
Dalam metrologi teoretis, tiga postulat (aksioma) diadopsi, yang dipandu pada tiga tahap pekerjaan metrologi:
Dalam persiapan untuk pengukuran (postulat 1);
Saat melakukan pengukuran (postulat 2);
Saat memproses informasi pengukuran (postulat 3).
Mendalilkan 1: pengukuran tidak mungkin tanpa informasi apriori.
Mendalilkan 2: Dimensi tidak lebih dari perbandingan.
Mendalilkan 3: Hasil pengukuran tanpa pembulatan adalah acak.
Aksioma pertama metrologi: pengukuran tidak mungkin tanpa informasi apriori. Aksioma pertama metrologi mengacu pada situasi sebelum pengukuran dan mengatakan bahwa jika kita tidak tahu apa-apa tentang properti yang menarik bagi kita, maka kita tidak akan tahu apa-apa. Di sisi lain, jika semuanya diketahui tentang dia, maka pengukuran tidak diperlukan. Dengan demikian, pengukuran disebabkan oleh kurangnya informasi kuantitatif tentang sifat tertentu dari suatu objek atau fenomena dan ditujukan untuk menguranginya.
Kehadiran informasi apriori tentang ukuran apa pun dinyatakan dalam kenyataan bahwa nilainya tidak mungkin sama dalam kisaran dari - hingga + . Ini berarti bahwa entropi sebelumnya
dan untuk mendapatkan informasi pengukuran
untuk setiap entropi posterior H, sejumlah besar energi akan dibutuhkan.
Aksioma kedua metrologi: pengukuran tidak lebih dari perbandingan. Aksioma metrologi kedua mengacu pada prosedur pengukuran dan mengatakan bahwa tidak ada cara eksperimental lain untuk memperoleh informasi tentang dimensi apa pun, kecuali dengan membandingkannya satu sama lain. Kebijaksanaan rakyat yang mengatakan bahwa "semuanya dikenali dalam perbandingan" bergema di sini dengan interpretasi pengukuran oleh L. Euler, diberikan lebih dari 200 tahun yang lalu: dan menunjukkan hubungan di mana dia dengan dia.
Aksioma ketiga metrologi: hasil pengukuran tanpa pembulatan adalah acak. Aksioma metrologi ketiga mengacu pada situasi setelah pengukuran dan mencerminkan fakta bahwa hasil dari prosedur pengukuran nyata selalu dipengaruhi oleh berbagai macam, termasuk faktor acak, perhitungan yang tepat yang pada prinsipnya tidak mungkin, dan hasil akhir. hasilnya tidak dapat diprediksi. Akibatnya, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, ketika pengukuran berulang dengan ukuran konstan yang sama, atau ketika mengukurnya secara bersamaan oleh orang yang berbeda, menggunakan metode dan cara yang berbeda, diperoleh hasil yang tidak sama, kecuali jika dibulatkan (dikasar). Ini adalah nilai terpisah dari hasil pengukuran yang bersifat acak.
Pengukuran besaran fisika.
Konsep pengukuran. Aksioma metrologi yang mendasari pengukuran. Pengukuran besaran fisika
Klasifikasi pengukuran.
Metode pengukuran.
Kesalahan pengukuran dan alasan terjadinya. Klasifikasi kesalahan hasil pengukuran. Penjumlahan komponen kesalahan pengukuran
Aksioma metrologi.
1. Setiap pengukuran adalah perbandingan.
2. Setiap pengukuran tanpa informasi apriori tidak mungkin dilakukan.
3. Hasil setiap pengukuran tanpa pembulatan adalah nilai acak.
Klasifikasi pengukuran
Pengukuran teknis- ini adalah pengukuran yang dilakukan dalam kondisi tertentu sesuai dengan metode khusus yang dikembangkan dan dipelajari sebelumnya; sebagai aturan, ini termasuk pengukuran massal yang dilakukan di semua sektor ekonomi nasional, kecuali penelitian ilmiah. Dalam pengukuran teknis, kesalahan dinilai oleh karakteristik metrologi dari alat ukur, dengan mempertimbangkan metode pengukuran yang diterapkan.
Pengukuran metrologi.
Pengukuran verifikasi- ini adalah pengukuran yang dilakukan oleh dinas pengawasan metrologi untuk menentukan karakteristik metrologi dari alat ukur. Pengukuran tersebut meliputi pengukuran selama sertifikasi metrologi alat ukur, pengukuran ahli, dll.
Pengukuran dengan akurasi setinggi mungkin, dicapai pada tingkat perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini. Pengukuran semacam itu dilakukan saat membuat standar dan mengukur konstanta fisik. Estimasi kesalahan dan analisis sumber kemunculannya adalah karakteristik dari pengukuran tersebut.
Dengan metode mendapatkan pengukuran:
- Garis lurus - ketika kuantitas fisik berhubungan langsung dengan ukurannya;
· Tidak langsung - ketika nilai yang diinginkan dari kuantitas yang diukur ditentukan oleh hasil pengukuran langsung dari kuantitas yang dikaitkan dengan kuantitas yang diinginkan dengan hubungan yang diketahui. Misalnya, resistansi suatu bagian dari suatu rangkaian dapat diukur dengan mengetahui arus dan tegangan di bagian ini.
Pengukuran agregat adalah pengukuran dari beberapa besaran homogen, di mana nilai kuantitas yang dicari ditemukan dengan menyelesaikan sistem persamaan yang diperoleh dengan pengukuran langsung dan berbagai kombinasi besaran ini.
Contoh pengukuran agregat adalah mencari hambatan dua resistor dari hasil pengukuran hambatan rangkaian seri dan paralel dari resistor tersebut.
Nilai resistansi yang dicari ditemukan dari sistem dua persamaan.
B)
Pengukuran bersama adalah pengukuran yang dilakukan secara bersamaan dari dua atau lebih bukan nama yang sama untuk menemukan hubungan di antara mereka
Bersama - diproduksi untuk membangun hubungan antara nilai-nilai. Dengan pengukuran tersebut, beberapa indikator ditentukan sekaligus. Contoh klasik pengukuran sambungan adalah menemukan ketergantungan resistansi resistor pada suhu:
Dimana dimana Rp 20- resistansi resistor pada t = 20 ° ; , b - koefisien suhu.
Untuk menentukan nilai Rp20,, b pertama ukur hambatannya Rt, resistor pada, misalnya, tiga suhu yang berbeda (t 1, t 2, t 3), dan kemudian mereka membuat sistem tiga persamaan, yang dengannya parameternya ditemukan R 20, a dan B:
Pengukuran gabungan dan agregat dengan metode menemukan nilai yang diinginkan dari jumlah yang diukur berdekatan satu sama lain, karena nilai yang diperlukan ditemukan dengan memecahkan sistem persamaan. Perbedaannya adalah bahwa dengan pengukuran agregat, beberapa nilai dengan nama yang sama diukur secara bersamaan, dan dengan pengukuran bersama, beberapa
Berdasarkan sifat perubahan nilai terukur:
- Statis - terkait dengan jumlah yang tidak berubah selama waktu pengukuran.
- Dinamis - terkait dengan kuantitas yang berubah selama pengukuran (suhu lingkungan).
Dengan jumlah pengukuran dalam seri:
- Satu kali;
- Beberapa. Jumlah pengukuran setidaknya 3 (lebih baik - setidaknya 4);
Sehubungan dengan unit dasar pengukuran:
- Mutlak(gunakan pengukuran langsung dari satu besaran dasar dan konstanta fisika).
- Relatif- berdasarkan penetapan rasio besaran ukur yang digunakan sebagai satu kesatuan. Nilai terukur ini tergantung pada satuan yang digunakan.
| Kelipatan n 1 |
Prinsip pengukuran itu adalah satu set interaksi antara SI dan objek berdasarkan fenomena fisik (lihat di atas).
Halaman 1
PERALATAN
UNSUR METROLOGI UMUM
MOSKOW 2007
|
Pengantar ……………………………………………………………………
|
3 |
Panduan belajar ini ditujukan untuk mahasiswa malam yang mempelajari mata kuliah “Metrologi. Standardisasi. Sertifikasi". Manual berisi isu-isu utama dipelajari untuk kursus "Metrologi".
Manual ini mencakup 5 bagian: “1. Mata kuliah dan tugas metrologi. Prinsip dasar pendekatan pengukuran "," 2. Besaran fisis "," 3. Pertanyaan umum tentang teori pengukuran "," 4. Perpindahan ukuran satuan besaran fisis "dan" 5. Kesalahan alat ukur”. Di akhir setiap bagian, ada daftar pertanyaan untuk asimilasi materi yang lulus, yang akan dimasukkan dalam pertanyaan ujian untuk kursus.
Manual berisi 25 halaman, 1 gambar.
1. Mata kuliah dan tugas metrologi. Prinsip dasar pendekatan pengukuran
Pengukuran terus-menerus menyertai kegiatan praktis seseorang. Paling sering, kuantitas fisik diukur: panjang, massa, waktu, dll. Pengukuran diperlukan dalam studi alam, karena hanya melalui pengukuran seseorang dapat mengetahui karakteristik kuantitatif objek yang diteliti. Kita dapat mengatakan bahwa sains ini atau itu menjadi eksak hanya ketika, berkat pengukuran, ia mendapat kesempatan untuk menemukan hubungan kuantitatif eksak yang mengungkapkan hukum alam.
Pengukuran- itu adalah menemukan nilai kuantitas fisik secara empiris dengan bantuan perangkat teknis khusus. Saat melakukan pengukuran, nilai yang diukur selalu dibandingkan dengan yang lain, serupa dan diambil sebagai satu kesatuan. Dalam hal ini, nilai yang diukur selalu dievaluasi dalam bentuk sejumlah unit tertentu yang diadopsi untuk itu. Bilangan ini disebut nilai besaran fisis.
Menurut definisi pengukuran dalam istilah praktis proses pengukuran fisik mewakili satu set operasi untuk penggunaan sarana teknis menyimpan unit kuantitas fisik, dan terdiri dari membandingkan (secara eksplisit atau implisit) kuantitas yang diukur dengan unitnya. Tujuan dari operasi ini adalah untuk mendapatkan nilai kuantitas fisik (atau informasi tentangnya) dalam bentuk yang paling nyaman untuk digunakan.
Jadi, dalam kasus paling sederhana, menerapkan penggaris dengan pembagian ke bagian mana pun, bandingkan ukurannya dengan unit yang disimpan oleh penggaris, dan, setelah menghitung, dapatkan nilai kuantitas (panjang, tinggi, ketebalan, dan parameter lain dari bagian tersebut. ). Menggunakan alat pengukur, misalnya mikrometer, ukuran nilai yang diubah menjadi gerakan penunjuk dibandingkan dengan satuan yang disimpan oleh skala alat ini. Dalam saluran pengukuran sistem pengukuran juga dilakukan perbandingan dengan unit yang disimpan, dan sering kali terjadi dalam bentuk kode.
Himpunan operasi tertentu dapat disebut pengukuran jika sejumlah kondisi dibuat dan diimplementasikan, yaitu:
Kemampuan untuk menonjolkan nilai terukur di antara nilai-nilai lainnya;
Pembentukan unit yang diperlukan untuk mengukur nilai yang disorot;
Perwujudan (reproduksi atau penyimpanan) dari unit yang didirikan dengan cara teknis;
Pelestarian ukuran unit tidak berubah (dalam akurasi yang ditentukan) untuk setidaknya periode yang diperlukan untuk pengukuran.
Metrologi berkaitan dengan teori dan praktik pengukuran (nama ini berasal dari bahasa Yunani metron - ukuran dan logos - doktrin dan dapat diterjemahkan sebagai "doktrin ukuran"). Saat ini, definisi metrologi berikut diadopsi di Rusia:
Metrologi- ilmu pengukuran, metode dan sarana untuk memastikan kesatuan dan cara-cara untuk mencapai akurasi yang diperlukan.
Seperti yang Anda lihat, dalam definisi metrologi, konsep "keseragaman pengukuran" dan "ketepatan pengukuran" digunakan.
Kesatuan pengukuran- keadaan pengukuran, di mana hasilnya dinyatakan dalam satuan hukum dan kesalahan pengukuran tidak melampaui batas yang ditetapkan dengan probabilitas tertentu.
Akurasi pengukuran- kualitas pengukuran, yang mencerminkan kedekatan hasilnya dengan nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur.
Perhatikan bahwa dalam praktiknya, keseragaman pengukuran tidak selalu dipastikan, khususnya, hal itu tidak diamati dalam kasus analisis kimia kuantitatif.
Ada metrologi teoritis dan terapan.
Metrologi teoretis terlibat dalam penciptaan dasar-dasar teoritis metrologi. Dia memecahkan tugas-tugas berikut:
Penciptaan dan pengembangan teori pengukuran dan landasan teori teknologi pengukuran;
Penciptaan dan peningkatan fondasi teoretis untuk pembangunan sistem unit dan standar;
Pengembangan teori kesalahan berdasarkan statistik matematika dan teori probabilitas;
Pengembangan prinsip-prinsip umum untuk menyiapkan dan melakukan percobaan pengukuran;
Pengembangan landasan teoretis untuk jenis dan area pengukuran yang baru muncul dan berkembang tidak standar, seperti pengukuran radiasi pengion, proses non-kesetimbangan, pengukuran di tingkat submikro;
Penciptaan dasar ilmiah untuk penilaian kuantitatif parameter objek dan proses teknologi, pengembangan kriteria berbasis ilmiah untuk menilai tingkat keandalan, daya tahan dan keamanan produk.
Metrologi terapan berkaitan dengan aplikasi praktis di berbagai bidang hasil penelitian dalam kerangka metrologi teoritis dan ketentuan metrologi legal. Tugasnya adalah:
Pembuatan dan penyempurnaan metode pengukuran;
Meningkatkan akurasi pengukuran;
Revisi prinsip dasar pembuatan standar;
Pengembangan metode dan sarana untuk mentransfer ukuran unit dari standar ke alat ukur yang berfungsi dengan kehilangan akurasi minimum;
Menyediakan otomatisasi penuh dari semua pekerjaan verifikasi;
Pengembangan dan penyempurnaan Pelayanan Nasional terhadap data acuan standar dan bahan acuan sifat dan komposisi zat dan bahan.
Di sebagian besar negara, termasuk Rusia, langkah-langkah untuk memastikan keseragaman pengukuran dan akurasi yang diperlukan ditetapkan oleh hukum. Dukungan metrologi legal disediakan oleh metrologi legal.
Hasil dari kegiatan metrologi legal adalah berbagai dokumen yang bersifat wajib (undang-undang, standar negara (GOST)) dan rekomendasi. Perhatikan di sini bahwa istilah "standar" dalam metrologi hanya berlaku untuk dokumen dan bukan untuk zat atau produk.
Seringkali, satu atau beberapa bagian metrologi diberi nama sesuai dengan industri yang dilayaninya, meskipun klasifikasi ini tidak sepenuhnya ketat. Misalnya, metrologi (praktis) disebut "metrologi medis" dalam kedokteran, "metrologi kimia" dalam kimia, dan seterusnya. Buku ini terutama dikhususkan untuk pengukuran dalam kimia. Perlunya pemisahan metrologi kimia ke dalam wilayah tersendiri disebabkan oleh fakta bahwa pengukuran dalam kimia (analisis kimia) memiliki ciri-ciri yang signifikan.
Metrologi kimia adalah cabang metrologi yang berhubungan dengan pengukuran dalam kimia, terutama dalam analisis kimia kuantitatif.
Seperti ilmu pasti lainnya, metrologi memiliki prinsip-prinsip dasarnya sendiri. Aksioma berikut biasanya didalilkan sebagai prinsip-prinsip tersebut.
Aksioma 1. Pengukuran tidak mungkin dilakukan tanpa informasi apriori.
Aksioma ini mengacu pada situasi sebelum pengukuran dan mengatakan bahwa kita tidak bisa mendapatkan perkiraan properti yang menarik bagi kita tanpa mengetahui apa pun sebelumnya. Dari sini dapat disimpulkan bahwa kebutuhan untuk pengukuran disebabkan oleh defisit informasi kuantitatif tentang properti objek yang dipelajari dan pengukuran ditujukan untuk mengurangi defisit ini (jelas bahwa jika semuanya diketahui tentang properti ini, tidak ada yang perlu dilakukan. diukur).
Aksioma 2. Pengukuran tidak lebih dari perbandingan.
Ini adalah pernyataan bahwa satu-satunya cara untuk mendapatkan informasi tentang ukuran apa pun adalah dengan membandingkannya satu sama lain. Konsekuensi dari aksioma ini adalah kebutuhan untuk memperkenalkan standar kuantitas fisik dan sistem untuk mentransfer ukurannya ke alat ukur yang dapat dicontoh dan berfungsi.
Aksioma 3. Hasil pengukuran tanpa pembulatan adalah acak.
Aksioma ini mengacu pada situasi setelah pengukuran dan mencerminkan fakta bahwa hasil pengukuran selalu bergantung pada banyak faktor, termasuk faktor acak, yang pada prinsipnya tidak mungkin untuk dihitung secara pasti. Oleh karena itu, untuk menggambarkan hasil pengukuran secara utuh, perlu menggunakan perangkat statistik matematika.
Pertanyaan keamanan untuk bagian 1:
1. Berikan definisi konsep "pengukuran" dan sebutkan syarat-syarat untuk mengukur besaran fisis?
2. Sebutkan tujuan dan sasaran metrologi teoretis dan terapan?
3. Apa prinsip dasar metrologi?
2. Besaran fisis
2.1 Ukuran besaran fisika
Salah satu konsep dasar dalam fisika, kimia, dan metrologi adalah konsep “kuantitas fisis”.
Kuantitas fisik- properti yang secara kualitatif umum untuk banyak objek fisik (sistem fisik, keadaan dan prosesnya yang terjadi di dalamnya), tetapi secara kuantitatif individual untuk setiap objek. Besaran fisis yang umum adalah massa, waktu, suhu, dll. Jelas dari definisi besaran fisis bahwa setiap besaran fisis dapat memanifestasikan dirinya pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, yaitu. memiliki sifat kuantitatif.
Satu dan sifat yang sama dari suatu benda fisik dapat dinyatakan melalui besaran yang berbeda. Misalnya, derajat pemanasan suatu benda dapat dicirikan oleh suhu dan kecepatan rata-rata pergerakan molekul. Untuk kenyamanan dan untuk memastikan keseragaman pengukuran untuk setiap properti, satu karakteristik dipilih, yang disahkan oleh perjanjian dan di masa depan hanya digunakan.
Agar dapat menetapkan perbedaan dalam kandungan kuantitatif di setiap objek spesifik dari properti yang ditampilkan oleh besaran fisis, konsep ukuran besaran fisis diperkenalkan. Dalam kehidupan nyata, alih-alih "ukuran (massa, panjang, jumlah materi)" mereka biasanya hanya mengatakan "massa, panjang, jumlah materi".
2.2 Mengukur konversi
Mengukur konversi- transformasi semacam itu, di mana korespondensi satu-ke-satu dibuat antara ukuran dua kuantitas, mempertahankan untuk satu set ukuran tertentu dari kuantitas yang ditransformasikan (disebut rentang konversi) semua hubungan dan fungsi yang ditentukan untuknya. Jadi, ketika mengukur suhu dalam interval tertentu (rentang konversi) menggunakan termokopel (transduser), diubah menjadi ggl.
Konversi dilakukan dengan transduser.
Transformasi linier- transformasi pengukuran seperti itu, di mana hasil transformasi R meningkat sebesar R jika nilai yang dikonversi Q meningkat sebesar ∆ Q; jika nilainya Q meningkat sebesar n∆Q,, maka hasil transformasinya R meningkat sebesar n∆R(asalkan semua nilai berada dalam rentang konversi).
Untuk setiap ukuran Q Anda dapat menetapkan bilangan real positif Q, yang menunjukkan berapa kali kuantitas yang diberikan lebih besar dari ukuran kuantitas fisik | Q| diambil sebagai satu kesatuan. Nilai Q disebut nilai numerik dari kuantitas Q, dan ekspresi kuantitatifnya dalam bentuk sejumlah unit tertentu yang diadopsi untuknya
nilai besaran fisika. Misalkan panjang (atau hanya panjang) tabel adalah 1,2m (nilai), maka 1,2 adalah nilai numerik. Perhatikan bahwa baik ukuran maupun nilai besaran fisis, berbeda dengan nilai numerik, tidak bergantung pada pilihan satuan.
Skala fisik- urutan kuantitas fisik dengan nama yang sama dari berbagai ukuran yang dibangun dengan cara tertentu.
2.3 Besaran pokok dan besaran turunan. Dimensi
Besaran fisis saling berhubungan secara objektif. Hubungan antara besaran fisis umumnya dinyatakan dengan persamaan besaran fisis. Sekelompok besaran dibedakan (jumlahnya di setiap bidang ilmu ditentukan oleh perbedaan antara jumlah persamaan independen dan jumlah besaran fisik yang termasuk di dalamnya). Besaran-besaran ini disebut besaran pokok, dan satuan-satuan yang sesuai disebut satuan dasar. Pertanyaan tentang besaran dan satuan fisis mana yang harus dipilih sebagai dasar tidak dapat diselesaikan secara teoretis. Mereka dipilih karena alasan efisiensi dan kemanfaatan. Secara khusus, kuantitas dan unit yang dapat direproduksi dengan akurasi tinggi dipilih sebagai yang utama. Semua besaran lain dan satuannya disebut turunan; mereka dibentuk menggunakan besaran pokok dan satuan menggunakan persamaan besaran fisika.
Himpunan besaran pokok yang dipilih disebut sistem besaran, himpunan besaran pokok disebut sistem satuan besaran fisika.
Prinsip yang dijelaskan dalam membangun sistem besaran fisik dan satuannya diusulkan oleh Gauss pada tahun 1832.
Dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, beberapa sistem besaran fisis telah muncul, berbeda satu sama lain dalam satuan dasar. Saat ini, sistem satuan internasional (disingkat sebutan SI) diterima secara umum, meskipun satuan non-sistemik masih banyak digunakan untuk alasan praktis, dan dalam fisika teoretis - yang disebut sistem alami besaran fisik. Keuntungan utama menggunakan sistem SI tunggal adalah:
Fleksibilitas;
Penyatuan unit pengukuran;
Kenyamanan penggunaan unit secara praktis, dalam banyak kasus terletak di dekat tengah kisaran nilai yang sebenarnya diukur;
0000 - = - 090-0shsh (dalam kebanyakan persamaan dasar saat menggunakan satuan SI, koefisiennya sama dengan 1);
Kesederhanaan mempelajari sistem SI (khususnya, gaya dan massa dibedakan di dalamnya).
Refleksi formal dari perbedaan kualitatif dalam kuantitas fisik adalah dimensinya. Notasi standar untuk dimensi adalah redup. Dimensi besaran fisis dasar ditulis dengan huruf latin kapital sesuai dengan sebutan besaran: dim aku = L(panjang); redup M= M(berat); redup t = T(waktu) dll. Besaran besaran sisa ditentukan melalui besaran besaran pokok menurut rumus
redup Q = L α · M β · T γ ·…,
di mana L, M, N, ... adalah besaran-besaran besaran pokok, α, β, γ , ... - indikator dimensi, yaitu angka (0, utuh atau pecahan), ditentukan dari persamaan besaran fisis.
Jika semua indikator berdimensi sama dengan nol, maka besaran tersebut disebut tak berdimensi. Besaran tak berdimensi bersifat relatif (perbandingan dua besaran dengan dimensi yang sama) dan logaritma (logaritma besaran relatif). Dengan demikian, kelembaban relatif udara adalah kuantitas relatif tak berdimensi, dan kerapatan optik larutan adalah kuantitas logaritmik tak berdimensi.
Pertanyaan keamanan untuk bagian 2:
Jelaskan pengertian dari konsep besaran fisis?
Besaran fisika dasar dan turunan: keunggulan utama sistem SI?
Penentuan dimensi besaran pokok dan besaran turunan.
3. Pertanyaan umum tentang teori pengukuran
3.1. Klasifikasi pengukuran
Pengukuran dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara.
Dengan sifat ketergantungan nilai terukur pada waktu pengukuran bisa statis (nilai terukur konstan selama seluruh periode pengukuran) dan dinamis (nilai terukur berubah dari waktu ke waktu).
Contoh: pengukuran statis - mengukur panjang atau massa zat padat, dinamis - mengukur suhu atau tekanan dalam reaktor kimia.
Dengan cara mendapatkan hasil pengukuran dibagi menjadi langsung, ketika nilai yang diinginkan dari kuantitas yang diukur ditemukan langsung dari data eksperimen, dan tidak langsung, ketika nilai kuantitas ditemukan berdasarkan hubungan yang diketahui antara kuantitas ini dan kuantitas yang dikenai pengukuran langsung. .
Dalam hal pengukuran simultan dari beberapa besaran dengan nama yang sama, mereka disebut kumulatif... Dalam hal ini, nilai yang diinginkan ditemukan dengan memecahkan sistem persamaan yang diperoleh dengan pengukuran langsung dari berbagai kombinasi besaran ini.
Menurut kondisi yang menentukan keakuratan pengukuran, sorot pengukuran akurasi setinggi mungkin dapat dicapai dengan keadaan seni saat ini; pengukuran kontrol dan verifikasi- pengukuran dilakukan dengan bantuan alat ukur dan menurut metode yang menjamin kesalahan hasil dengan probabilitas tertentu; pengukuran teknis, di mana kesalahan hasil ditentukan oleh kesalahan alat ukur.
Dengan cara mengungkapkan hasil pengukuran dibagi menjadi yang absolut, berdasarkan pengukuran langsung dari satu atau lebih kuantitas fisik atau pada penggunaan -nilai konstanta fisik; relatif, ketika rasio kuantitas dengan kuantitas dengan nama yang sama diukur, yang memainkan peran unit atau diambil sebagai yang awal. Hasil pengukuran relatif dinyatakan dalam pecahan (nilai tanpa dimensi) atau sebagai persentase.
Menurut karakteristik akurasi pengukuran pertimbangkan pengukuran yang sama akuratnya - serangkaian pengukuran kuantitas yang dilakukan dengan alat ukur yang sama dalam hal akurasi dan dalam kondisi yang sama, misalnya, mengambil beberapa sampel yang ditimbang dari suatu zat pada neraca analitik yang sama menggunakan bobot yang sama di bawah yang sama kondisi , dan pengukuran yang tidak sama - serangkaian pengukuran kuantitas apa pun, dilakukan dengan instrumen pengukuran dengan akurasi berbeda dan (atau) dalam kondisi berbeda, misalnya, mengambil sampel zat yang sama pada skala sensitivitas berbeda atau pada suhu berbeda.
Dengan jumlah pengukuran kuantitas yang sama dalam serangkaian pengukuran yang terakhir dibagi menjadi tunggal dan ganda. Pengukuran tunggal dilakukan sekali, misalnya, pengukuran momen dalam waktu dengan jam atau suhu larutan dalam kondisi keteguhannya. Hal ini sering cukup dalam praktek. Dalam kasus beberapa pengukuran dengan ukuran yang sama dari kuantitas fisik, hasilnya diperoleh berdasarkan beberapa pengukuran berturut-turut, mis. dari beberapa pengukuran tunggal. Rata-rata aritmatika dari jumlah hasil pengukuran individu biasanya diambil sebagai hasil dari beberapa pengukuran. Secara konvensional diterima untuk menganggap suatu pengukuran menjadi kelipatan jika jumlah pengukuran individu lebih besar dari atau sama dengan 4. Dalam hal ini, data dari serangkaian pengukuran dapat diproses dengan metode statistik matematika.
3.2 Prinsip, metode dan teknik pengukuran
Dasar pelaksanaan pengukuran apa pun adalah tiga serangkai yang saling berhubungan: prinsip, metode, dan teknik pengukuran.
Prinsip pengukuran- satu set fenomena fisik yang mendasari pengukuran. Contoh: fenomena penyerapan radiasi monokromatik mendasari metode spektrofotometri dan serapan atom untuk mengukur konsentrasi suatu zat dalam suatu larutan; Efek gravitasi adalah prinsip penimbangan massa suatu zat.
Metode pengukuran- penerimaan atau seperangkat metode untuk membandingkan besaran fisis yang diukur dengan satuannya sesuai dengan prinsip pengukuran yang diterapkan. Metode pengukuran ditentukan oleh desain alat ukur yang digunakan. Ada beberapa metode pengukuran dasar.
Metode pengukuran menurut definisi terdiri dari mengukur suatu besaran sesuai dengan definisi satuannya dan digunakan, sebagai suatu peraturan, ketika mereproduksi satuan dasar. Ini adalah, misalnya, pengukuran yang dilakukan ketika mereproduksi satuan suhu (kelvin) menurut definisinya.
Metode Perbandingan dengan Ukuran (Comparison Method) terdiri dalam membandingkan nilai yang diukur dengan nilai yang direproduksi oleh ukuran. Misalnya, membandingkan massa dengan nilai yang diketahui mendasari pengukuran massa pada neraca balok keseimbangan.
Metode pengukuran diferensial (diferensial) terdiri dari membandingkan nilai yang diukur dengan nilai homogen yang memiliki nilai yang diketahui. Dalam hal ini, perbedaan antara nilai yang diukur dan nilai dengan nilai yang diketahui, yang sebenarnya diukur, kecil dibandingkan dengan nilai-nilai itu sendiri. Contoh: pengukuran yang dilakukan selama verifikasi ukuran panjang dengan perbandingan dengan standar acuan pada pembanding; penentuan spektrofotometri konsentrasi tinggi dan rendah zat dalam larutan yang dianalisis, ketika nilai yang diukur - kerapatan optik - adalah perbedaan antara kerapatan optik absolut dari larutan yang dianalisis dan larutan standar (nol).
Metode pengukuran nol terdiri dari fakta bahwa efek yang dihasilkan dari pengaruh nilai yang diukur dan ukuran pada perangkat pembanding dibawa ke nol. Metode ini diterapkan di semua perangkat, yang prinsipnya didasarkan pada pengukuran hambatan listrik menggunakan jembatan melalui penyeimbangan lengkapnya. Misalnya, metode ini digunakan dalam detektor konduktivitas termal kromatografi gas (katharometer).
V metode pengukuran kontak elemen sensitif perangkat dibawa ke dalam kontak dengan objek pengukuran. Contoh: mengukur suhu dengan termometer air raksa.
V metode pengukuran non-kontak elemen sensitif perangkat tidak bersentuhan dengan objek pengukuran. Contoh: Mengukur suhu sel grafit menggunakan pirometer dalam analisis serapan atom.
Teknik Pengukuran- seperangkat operasi dan aturan, yang implementasinya memastikan penerimaan hasil dengan kesalahan yang diketahui. Biasanya, prosedur pengukuran diatur oleh dokumen peraturan dan teknis yang relevan, yang menetapkan semua norma dan aturan yang sesuai dengan pengukuran yang dilakukan: persyaratan untuk pemilihan alat ukur, prosedur untuk menyiapkan alat ukur untuk operasi, persyaratan untuk kondisi pengukuran, pengukuran dengan indikasi nomor mereka , urutan; pemrosesan hasil pengukuran, termasuk perhitungan dan pengenalan koreksi dan cara mengungkapkan kesalahan ("teknik terpadu"). Seperti yang akan ditunjukkan di bawah ini, sebagian besar metode analisis kimia kuantitatif tidak memenuhi definisi ini, tetapi istilah "prosedur pengukuran" masih berlaku untuk mereka.
3.3 Alat ukur
Alat pengukur - perangkat teknis yang dimaksudkan untuk pengukuran, memiliki karakteristik metrologi yang dinormalisasi, mereproduksi dan (atau) menyimpan satu unit kuantitas fisik, yang ukurannya dianggap tidak berubah (dalam kesalahan yang ditentukan) untuk interval waktu yang diketahui. Menurut sejumlah kriteria, alat ukur berikut dibedakan.
Dengan perjanjian- metrologi dan pekerja. Alat ukur metrologi dirancang untuk mereproduksi unit kuantitas fisik dan (atau) menyimpannya atau mentransfer ukuran unit ke instrumen pengukuran yang berfungsi. Dengan bantuan mereka, keseragaman pengukuran di negara ini dipastikan. Ini termasuk standar, alat ukur teladan, instalasi kalibrasi, alat pembanding (pembanding, dll), sampel standar.
Alat ukur yang berfungsi dimaksudkan untuk pengukuran yang tidak berkaitan dengan pemindahan ukuran suatu satuan besaran fisis ke alat ukur lainnya. Mereka memungkinkan Anda untuk mengukur jumlah fisik nyata dan yang paling banyak. Ini termasuk alat ukur yang digunakan dalam penelitian ilmiah (pengukur pH, spektrometer, spektrograf), saat memantau berbagai parameter produk dan proses teknologi (sensor, penghitung), dll.
Dengan tingkat standardisasi- standar dan non-standar. Alat ukur standar diproduksi sesuai dengan persyaratan standar negara atau industri. Karakteristik teknis instrumen tersebut sesuai dengan karakteristik jenis instrumen pengukuran serupa yang diperoleh berdasarkan pengujian keadaan. Alat ukur yang dimasukkan dalam Daftar Negara Alat Ukur, sebagai suatu peraturan, distandarisasi. Contoh alat jenis ini adalah pipet, labu ukur, timbangan, titer standar (saluran tetap), yang banyak digunakan dalam praktik kimia laboratorium.
Alat ukur non-standar dirancang untuk melakukan tugas pengukuran khusus. Produk semacam itu seringkali unik, dibuat sendiri. Agar pengukuran yang dilakukan dengan bantuan mereka dapat diandalkan, mereka harus disertifikasi secara metrologi terlebih dahulu.
Sehubungan dengan besaran fisis yang diukur- utama dan tambahan. Alat ukur tetap melakukan pengukuran besaran fisik itu, yang nilainya harus diperoleh dalam kerangka tugas pengukuran yang diberikan. Alat ukur bantu mengukur besaran fisis yang pengaruhnya terhadap alat ukur utama atau objek pengukuran harus diperhitungkan agar diperoleh hasil pengukuran dengan ketelitian yang dipersyaratkan.
Dengan desain- untuk pengukuran, alat ukur, instalasi pengukuran, sistem pengukuran, kompleks pengukuran.
Ukuran sebagai alat ukur, ini dimaksudkan untuk mereproduksi dan (atau) menyimpan kuantitas fisik dari satu atau lebih dimensi tertentu, yang nilainya dinyatakan dalam satuan yang ditetapkan dan diketahui dengan akurasi yang diperlukan. Elemen Weston normal adalah ukuran ggl dengan nilai nominal 1V; generator kuarsa - ukuran frekuensi getaran listrik; 6.02 · 10 23 - ukuran jumlah partikel (atom, ion, molekul), sama dengan satu mol.
Ukuran bertindak sebagai pembawa satuan kuantitas fisik dan berfungsi sebagai dasar pengukuran. Saat membandingkan ukuran nilai yang diukur dengannya, nilainya diperoleh dalam satuan yang sama.
Ukuran dibagi lagi menjadi satu-nilai, multi-nilai, set ukuran, simpanan ukuran, pengaturan. Sebuah ukuran yang mereproduksi kuantitas fisik dari satu ukuran - ukuran tegas(berat massa tertentu, kapasitor kapasitas konstan, elemen Weston normal, kaliber). Sebuah ukuran yang mereproduksi kuantitas fisik dari ukuran yang berbeda - ukuran multi-nilai(kapasitor variabel, kuvet untuk pengukuran spektrofotometri dengan sisipan). Seperangkat ukuran dengan ukuran berbeda dari kuantitas fisik yang sama, yang diperlukan untuk aplikasi praktis, baik secara individu maupun dalam berbagai kombinasi, adalah seperangkat ukuran (satu set bobot, kaliber, dll.).
Alat pengukur - alat ukur yang dirancang untuk mendapatkan nilai kuantitas fisik yang diukur dalam rentang yang ditentukan. Perangkat semacam itu memiliki perangkat untuk mengubah nilai terukur menjadi sinyal informasi pengukuran dan menampilkannya dalam bentuk yang dapat dipahami. Dalam banyak kasus, perangkat penunjuk memiliki skala dengan panah atau perangkat lain, bagan dengan pena atau penunjuk digital, yang dengannya Anda dapat membaca atau mendaftarkan nilai kuantitas fisik. Jika instrumen dipasangkan dengan komputer, pembacaan dapat diambil dari tampilan atau cetakan.
Dengan sifat indikasi nilai yang diukur alat ukur dibagi menjadi penunjuk dan pencatat. Yang pertama hanya memungkinkan membaca nilai dari nilai yang diukur, dan yang kedua juga mendaftarkannya. Contoh alat penunjuk adalah mikrometer, voltmeter analog atau digital, jam. Pendaftaran pembacaan dapat dilakukan dalam bentuk analog atau numerik. Ada perangkat yang memungkinkan Anda untuk mendaftarkan beberapa nilai dari satu atau lebih jumlah secara bersamaan.
Dengan tindakan alat ukur dibagi menjadi alat pengintegrasian dan alat penjumlahan. Dengan bantuan pengintegrasian alat ukur, nilai besaran yang diukur ditentukan dengan mengintegrasikannya dengan besaran lain (meteran energi listrik, penghitung jarak yang ditempuh). Alat pengukur penjumlahan memberikan bacaan yang secara fungsional terkait dengan jumlah dua atau lebih nilai yang disuplai melalui saluran pengukuran yang berbeda (watt-meter untuk mengukur daya total beberapa generator listrik);
Mengukur transduser - alat ukur yang digunakan untuk menghasilkan sinyal informasi pengukuran dalam bentuk yang nyaman untuk transmisi, transformasi lebih lanjut, pemrosesan dan penyimpanan, tetapi tidak dapat diterima oleh persepsi langsung oleh pengamat. Ini adalah elemen yang terpisah secara struktural, mereka biasanya tidak memiliki arti independen untuk melakukan pengukuran. Biasanya mereka adalah komponen kompleks pengukuran yang lebih kompleks dan sistem pemantauan, kontrol, dan regulasi otomatis.
Sistem pengukuran - seperangkat ukuran yang digabungkan secara fungsional, alat ukur, transduser pengukur, komputer dan sarana teknis lainnya yang terletak di berbagai titik ruang yang dikendalikan (lingkungan, objek, dll.) untuk mengukur satu atau lebih besaran fisik yang melekat di ruang ini (lingkungan , objek dll). Tergantung pada tujuannya, mereka dibagi menjadi mengukur sistem informasi(IIS), mengukur sistem kontrol(X), mengukur sistem kontrol(IMS), dll. Yang pertama dari sistem ini menyajikan informasi pengukuran dalam bentuk yang dibutuhkan oleh konsumen. Yang kedua dirancang untuk pemantauan terus menerus dari parameter proses teknologi, fenomena, objek bergerak atau keadaannya. I&C menyediakan kontrol otomatis dari proses teknologi, produksi, objek bergerak, dll. Sistem ini berisi elemen untuk membandingkan parameter informasi pengukuran dengan yang normatif, serta elemen umpan balik yang memungkinkan untuk membawa parameter proses atau objek bergerak yang akan dikontrol ke nilai nominal. Tergantung pada jumlah saluran pengukuran, sistem pengukuran dapat berupa saluran satu, dua, tiga atau lebih. Jika sistem memiliki sarana otomatis untuk menerima dan memproses informasi pengukuran, maka itu disebut sistem pengukuran otomatis. Sistem yang dikonfigurasi ulang tergantung pada tujuan tugas pengukuran disebut sistem pengukuran fleksibel.
Mengukur kompleks - seperangkat alat ukur dan perangkat tambahan yang digabungkan secara fungsional, yang dirancang untuk melakukan tugas pengukuran tertentu sebagai bagian dari IMS. Contoh: sistem pengukuran untuk menilai kualitas sirkuit terpadu yang diproduksi.
Menurut tingkat otomatisasi- alat ukur non-otomatis, alat ukur otomatis, alat ukur otomatis. Alat ukur non-otomatis
tidak memiliki perangkat untuk pengukuran otomatis dan pemrosesan hasilnya (pita pengukur, theodolit, pirometer, kertas indikator). Alat ukur otomatis
melakukan satu atau beberapa operasi pengukuran dalam mode otomatis. Alat ukur otomatis
melakukan pengukuran otomatis dan semua operasi yang terkait dengan penerimaan dan pemrosesan hasil pengukuran, mendaftarkannya, mentransmisikan data, atau menghasilkan sinyal kontrol.
3.4 Kondisi pengukuran
Pengukuran dilakukan dalam kondisi di mana semua nilai besaran yang mempengaruhi dipertahankan dalam batas nilai nominalnya. Kondisi seperti ini disebut normal... Mereka ditetapkan dalam dokumen normatif dan teknis untuk alat ukur dari jenis tertentu atau selama verifikasi mereka. Dalam sebagian besar pengukuran, nilai suhu normal dinormalisasi (dalam beberapa kasus adalah 20 ° C, atau 293 K, dalam kasus lain - 23 ° C, atau 296 K). Kesalahan dasar alat ukur biasanya dihitung untuk nilai normal, dimana hasil dari banyak pengukuran yang dilakukan dalam kondisi yang berbeda diberikan.
Rentang nilai besaran yang mempengaruhi, di mana perubahan hasil pengukuran di bawah pengaruhnya dapat diabaikan sesuai dengan standar akurasi yang ditetapkan, disebut kisaran nilai normal dari besaran yang mempengaruhi (daerah biasa).
Rentang nilai kuantitas yang mempengaruhi, di mana kesalahan tambahan atau perubahan dalam pembacaan alat ukur dinormalisasi, disebut wilayah kerja yang mempengaruhi nilai kuantitas (wilayah kerja).
Kondisi pengukuran di mana besaran yang diukur dan mempengaruhi mengambil nilai ekstrim dan alat ukur masih dapat bertahan tanpa kerusakan dan penurunan karakteristik metrologi disebut kondisi ekstrim pengukuran.
3.5 Kesalahan pengukuran
Salah satu karakteristik metrologi utama dari hasil pengukuran adalah kesalahan.
Kesalahan pengukuran - penyimpangan hasil pengukuran dari nilai sebenarnya dari nilai yang diukur. Kesalahan muncul dari ketidaksempurnaan proses pengukuran.
Penyebab spesifik dan sifat manifestasi kesalahan sangat beragam. Dengan demikian, mereka diklasifikasikan menurut banyak kriteria.
Dengan cara berekspresi- kesalahan absolut dan relatif.
Kesalahan pengukuran mutlak - kesalahan pengukuran, dinyatakan dalam satuan nilai yang diukur. Kesalahan pengukuran relatif - rasio kesalahan pengukuran absolut dengan nilai sebenarnya dari nilai yang diukur.
Berdasarkan sifat manifestasinya- kesalahan sistematis dan acak.
Kesalahan pengukuran sistematis - komponen kesalahan pengukuran, yang tetap konstan atau berubah secara teratur dengan pengukuran berulang dari kuantitas fisik yang sama. Tergantung pada sifat perubahannya, kesalahan sistematis dibagi menjadi kesalahan konstan, proporsional, dan kesalahan yang bervariasi menurut hukum yang kompleks.
Kesalahan permanen mempertahankan nilainya untuk waktu yang lama, khususnya, selama seluruh periode pengukuran. Mereka adalah yang paling umum. Contoh yang baik dari bias semacam ini adalah nilai kosong yang konstan dan bukan nol.
Kesalahan proporsional berubah secara proporsional dengan nilai yang diukur.
Kesalahan berkala adalah fungsi periodik waktu atau fungsi menggerakkan penunjuk alat pengukur.
Kesalahan bervariasi sesuai dengan hukum yang kompleks, adalah hasil dari tindakan gabungan dari beberapa kesalahan sistematis.
Tergantung pada alasan terjadinya, kesalahan sistematis dibagi lagi menjadi kesalahan instrumental, kesalahan metode pengukuran, kesalahan subjektif, kesalahan karena ketidakpatuhan dengan kondisi pengukuran yang ditetapkan.
Kesalahan instrumental (perangkat keras) pengukuran karena kesalahan alat ukur yang digunakan. Mereka muncul karena keausan komponen dan perangkat secara keseluruhan, gesekan berlebihan pada mekanisme perangkat, goresan yang tidak akurat selama kalibrasi, karena perbedaan antara nilai aktual dan nominal ukuran, dll. Dalam beberapa tahun terakhir, jenis kesalahan ini juga mulai memasukkan komponen acak dari kesalahan yang melekat pada alat ukur.
Kesalahan metode pengukuran (teoritis) karena ketidaksempurnaan metode pengukuran yang diadopsi. Mereka adalah hasil dari konsep sederhana dari fenomena dan efek yang mendasari pengukuran.
Kesalahan pengukuran subjektif(pribadi, perbedaan pribadi) disebabkan oleh karakteristik individu operator.
Kesalahan pengukuran karena perubahan kondisi pengukuran timbul karena pengaruh yang tidak diperhitungkan atau tidak cukup diperhitungkan dari satu atau lain besaran yang mempengaruhi (suhu, tekanan, kelembaban udara, kekuatan medan magnet, getaran, dll.), pemasangan alat ukur yang salah dan faktor lain yang terkait dengan kondisi pengukuran.
Kesalahan pengukuran acak - komponen kesalahan pengukuran, yang berubah secara acak (dalam tanda dan nilai) selama pengukuran berulang dengan kuantitas yang sama. Kesalahan acak tidak dapat dihindari dan tidak dapat diperbaiki dan selalu ada dalam hasil pengukuran. Mereka menyebabkan hamburan nilai numerik dari kuantitas yang diukur (perbedaannya dalam angka signifikan terakhir) dengan pengukuran berulang dan cukup akurat dalam kondisi konstan.
Sesuai dengan kondisi pengukuran nilai yang diukur- statis dan dinamis ... Kesalahan pengukuran statis memenuhi kondisi pengukuran statis, dinamis - kondisi pengukuran dinamis. Tergantung pada kondisi pengukuran, kesalahan dasar dan tambahan juga dipertimbangkan.
Selain itu, mereka mengalokasikan kesalahan pengukuran kotor- kesalahan secara signifikan melebihi yang diharapkan di bawah kondisi pengukuran yang diberikan.
Pertanyaan keamanan untuk bagian 3:
1. Sebutkan cara-cara mengklasifikasikan pengukuran?
2. Sebutkan jenis-jenis metode pengukuran dan berikan deskripsi singkat masing-masingnya?
3. Klasifikasi alat ukur.
4. Klasifikasi tindakan.
5. Klasifikasi alat ukur.
6. Kesalahan absolut dan relatif.
7 Jenis kesalahan sistematis.
4. Transfer ukuran satuan besaran fisis
4.1 Standar besaran fisis
Untuk memastikan keseragaman pengukuran, kondisi yang diperlukan adalah identitas satuan di mana semua alat ukur dengan besaran fisis yang sama dikalibrasi. Hal ini dicapai dengan secara akurat mereproduksi dan menyimpan satuan besaran fisika yang telah ditetapkan dan mentransfer ukurannya ke alat ukur melalui standar dan alat ukur teladan.
Satuan besaran standar- alat ukur yang dirancang untuk mereproduksi dan menyimpan satuan besaran (atau beberapa atau sub-kelipatan nilai satuan besaran) untuk mentransfer ukurannya ke alat ukur lain dengan nilai tertentu. Standar satuan yang diakui oleh keputusan badan negara yang berwenang sebagai inisial di wilayah Federasi Rusia disebut standar nasional satuan besaran. Jika standar mereproduksi unit kuantitas fisik dengan akurasi tertinggi di negara itu, itu disebut primer. Sebagai aturan, standar pengukuran nasional adalah yang utama. Standar primer dari satuan dasar mereproduksi satuan-satuan ini sesuai dengan definisinya (di sisi lain, bagaimana satuan kuantitas fisik ditentukan, sampai tingkat tertentu, disebabkan oleh struktur standar primer).
4.2 Perpindahan ukuran satuan besaran fisis
Transmisi dilakukan melalui alat ukur teladan.
Contoh alat ukur adalah alat ukur, alat ukur atau transduser pengukuran yang dimaksudkan untuk verifikasi dan kalibrasi alat ukur lain yang menggunakannya. Sertifikat dikeluarkan untuk alat ukur teladan yang disetujui sesuai dengan prosedur yang ditetapkan, yang menunjukkan parameter dan kategori metrologinya sesuai dengan skema verifikasi nasional. Instrumen pengukuran teladan disimpan dan digunakan oleh badan Layanan Metrologi Negara, serta oleh badan layanan metrologi departemen.
Beras. 1 - Skema mentransfer ukuran dari standar utama ke alat ukur teladan dan berfungsi
Dalam bentuknya yang paling umum, rantai metrologi transmisi ukuran unit kuantitas fisik ditunjukkan pada Gambar. 1. Disajikan dalam gambar. 1, skema memiliki hierarki yang ketat: transfer dimensi antara standar berjalan dari atas ke bawah: dari standar utama ke pekerja, dari pekerja ke ukuran teladan dan alat ukur dari kategori 1, dll. instrumen pengukuran teladan yang mendasari diverifikasi oleh mereka yang terletak satu langkah lebih tinggi. Langkah-langkah kerja dan alat ukur diverifikasi terhadap contoh yang memiliki akurasi yang sesuai. Semua alat ukur teladan tunduk pada verifikasi wajib dalam jangka waktu yang ditetapkan oleh aturan Badan Federal untuk Regulasi Teknis dan Metrologi (Rosregulasi).
Ditampilkan pada gambar. 1 rantai transmisi dimensi metrologi hanya digunakan untuk beberapa besaran fisis. Dalam kasus lain, jumlah langkah dalam hierarki mungkin jauh lebih sedikit. Nomor ini dan urutan pemindahan ukuran untuk setiap kuantitas fisik tertentu dicatat dalam diagram verifikasi.
Pertanyaan keamanan untuk bagian 4:
Berikan definisi konsep "satuan standar besaran"?
Rantai metrologi transmisi ukuran unit kuantitas fisik.
5 Kesalahan alat ukur
5.1 Karakteristik metrologi dari alat ukur
Karakteristik metrologi alat ukur disebut karakteristik teknisnya yang mempengaruhi hasil dan kesalahan pengukuran. Untuk setiap alat ukur, kompleks dari karakteristik ini dipilih dan distandarisasi sedemikian rupa sehingga dengan bantuan mereka dimungkinkan untuk memperkirakan kesalahan pengukuran.
Karakteristik metrologi utama dari alat ukur adalah sebagai berikut:
- Karakteristik konversi statis (fungsi konversi, karakteristik kalibrasi) adalah ketergantungan bentuk y = f (x) sinyal keluaran pada dari sinyal masukan NS... Karakteristik ini diatur (dinormalisasi) dalam bentuk persamaan, grafik atau tabel dan secara resmi dikaitkan dengan alat ukur tertentu di seluruh rentang niat. Nilai f '(x)= dy / dx disebut karakteristik konversi sensitivitas... Sering dikatakan tentang sensitivitas alat ukur, teknik pengukuran, dll., menyiratkan sensitivitas karakteristik konversi statis yang sesuai. Karakteristik statis dari transformasi bentuk y = Kx disebut linier, dalam hal ini sensitivitasnya adalah KE.
- Nilai pembagian (untuk instrumen dial) - perubahan nilai terukur, yang sesuai dengan pergerakan penunjuk dengan satu pembagian skala. Untuk perangkat digital, peran nilai pembagian dimainkan oleh harga satuan dari digit angka yang paling tidak signifikan dalam pembacaan perangkat. Dalam kasus ketika sensitivitas konstan pada setiap titik rentang pengukuran, skala disebut seragam.
Kesalahan alat ukur terdapat kesalahan pada hasil yang diperoleh dengan menggunakan alat ukur ini. Ini adalah karakteristik yang paling penting dari alat ukur. Sesuai dengan definisi yang diberikan dalam Sec. 1.2, membedakan mutlak dan relatif kesalahan yang dapat ditulis sebagai berikut.
Kesalahan mutlak untuk suatu ukuran adalah perbedaan antara nilai nominal x n dan nilai x D nyata
= x n - x D.
Kesalahan mutlak untuk alat ukur adalah perbedaan antara pembacaan x n dan nilai sebenarnya dari nilai terukur x d
= x P - x D.
Kesalahan relatif dari alat ukur adalah rasio kesalahan absolut x dengan nilai sebenarnya, biasanya dinyatakan sebagai persentase:
δ = ( x/ x d) 100 (%).
Karena hampir selalu 1, kita asumsikan x n x d:
δ ≈ (( x/ x P 100 (%).
Kesalahan alat ukur, serta kesalahan pengukuran, dibagi dengan: statis dan dinamis(kami hanya berbicara tentang kesalahan statis di sini), sistematis dan acak... Tidak seperti kesalahan acak, kesalahan sistematis adalah fungsi dari nilai dan waktu yang diukur. Selain itu, ketika menganalisis kesalahan alat ukur (komponen kesalahan), seseorang secara kondisional membedakan sebanding(nilai terukur) dan permanen(terlepas dari nilai yang diukur) kesalahan.
5.2 Standarisasi karakteristik metrologi alat ukur
Pendistribusian - menetapkan batas-batas izin penyimpangan karakteristik metrologi nyata dari alat ukur dari nilai nominalnya. Norma ditetapkan oleh yang sesuai standar... Karakteristik metrologi sebenarnya dari alat ukur ditentukan selama pembuatannya, serta selama verifikasi, dan jika setidaknya salah satunya tidak memuaskan, alat ukur disesuaikan atau ditarik.
Perhatikan bahwa karakteristik metrologi dari alat ukur dan kondisi pengoperasiannya distandarisasi ( kondisi penggunaan), misalnya suhu atau tekanan udara atmosfer. Pada saat yang sama, ada normal kondisi penggunaan (rentang di mana pengaruh perubahan kondisi operasi pada proses dan hasil pengukuran dapat diabaikan) dan area kerja, di mana perubahan kondisi operasi mempengaruhi hasil pengukuran, tetapi pengaruh ini dinormalisasi.
Kesalahan total alat ukur jumlah dalam kondisi normal disebut kesalahan dasar dan dinormalisasi dengan menetapkan batas d Paling sering, c sistematis dan komponen acak dari kesalahan dinormalisasi secara terpisah.
5.3 Kelas akurasi alat ukur
Kelas akurasi- karakteristik umum dari alat ukur, ditentukan oleh batas kesalahan dasar dan tambahan yang diizinkan, serta sifat lain dari alat ukur yang memengaruhi keakuratan pengukuran yang dilakukan dengan bantuannya. Kelas akurasi alat ukur ditetapkan untuk alat ukur yang:
Kesalahan sistematis dan acak tidak distandarisasi secara terpisah;
Kesalahan dinamis dapat diabaikan.
Cara menentukan kelas ketelitian alat ukur ditentukan dengan cara menetapkan batas-batas kesalahan dasar yang diperbolehkan. Biasanya, kesalahan yang dikurangi atau relatif digunakan untuk ini.
5.4 Metode verifikasi alat ukur
Verifikasi alat ukur- satu set operasi yang dilakukan oleh badan layanan metrologi negara (badan resmi lainnya, organisasi) untuk menentukan dan mengkonfirmasi kepatuhan alat ukur dengan persyaratan teknis yang ditetapkan. Ada beberapa metode verifikasi, yang berbeda untuk standar dan alat ukur.
Metode berikut digunakan untuk memverifikasi tindakan:
Perbandingan dengan yang lebih akurat dari yang dikalibrasi, ukuran teladan menggunakan komparator;
Pengukuran kuantitas yang direproduksi oleh standar yang dikalibrasi dengan alat ukur dari kategori dan kelas yang sesuai ("kalibrasi ukuran");
Kalibrasi, yang terdiri dari membandingkan satu ukuran dari satu set (atau salah satu tanda skala pengukuran multi-nilai) dengan ukuran yang lebih akurat. Dalam hal ini, dimensi ukuran lain dari himpunan yang akan diverifikasi (nilai nilai yang dapat direproduksi pada tanda skala lain) ditentukan dengan membandingkannya dalam berbagai kombinasi pada perangkat pembanding dan memproses hasil yang diperoleh.
Pengukur dapat diverifikasi dengan dua cara:
Dengan mengukur dengan bantuan mereka, nilai direproduksi dengan ukuran referensi dari kategori atau kelas akurasi yang sesuai. Biasanya, dalam hal ini, nilai kuantitas yang diukur dipilih sama dengan tanda skala instrumen yang sesuai, dan kesalahan dasar sama dengan perbedaan terbesar antara hasil pengukuran dan ukuran ukuran. Contoh umum: verifikasi neraca dengan menimbang berat referensi (standar);
Pengukuran besaran yang sama oleh alat yang dikalibrasi dan alat contoh, dan kesalahan alat yang dikalibrasi ditentukan oleh perbedaan antara pembacaan alat ukur dan alat contoh. Contoh: Memverifikasi termometer dengan termometer referensi dengan mengukur suhu benda yang sama, seperti air dalam termostat.
Poin terpenting, baik dalam verifikasi maupun dalam konstruksi rantai transmisi untuk dimensi satuan kuantitas fisik, adalah pilihan rasio kesalahan dari alat ukur yang dicontoh dan diverifikasi. Pemilihan ini dilakukan sesuai dengan prinsip dasar mengabaikan kesalahan kecil. Biasanya, rasio kesalahan dipilih sama dengan 1: 3 - 1: 5, tetapi kadang-kadang (dengan mempertimbangkan fitur spesifik dari prosedur verifikasi dan persyaratan untuk itu), rasio lain juga digunakan.
Pertanyaan keamanan untuk bagian 5:
Sebutkan ciri-ciri metrologi utama alat ukur?
Kesalahan mutlak dan kesalahan relatif alat ukur.
Standarisasi karakteristik metrologi alat ukur.
kelas akurasi SI.
Sebutkan metode utama verifikasi pengukuran dan alat ukur?
Bibliografi
Dvorkin V.I. Metrologi dan jaminan kualitas analisis kimia kuantitatif M.: Kimia. 2001 .-- 263 hal.
Hukum Federasi Rusia "Untuk memastikan keseragaman pengukuran"
Burdun G.D., Markov B.N. Dasar Metrologi. M.: Penerbitan rumah standar. 1985 - 256 hal.
RMG 29-99 “Sistem negara untuk memastikan keseragaman pengukuran. Metrologi. Istilah dan definisi dasar "
GOST 8.563-96 "GSOEI. Teknik Pengukuran"
GOST 8.061-80 “GSI. Diagram verifikasi. Konten dan konstruksi".
Halaman 1
Seperti ilmu lainnya, teori pengukuran(metrologi) dibangun atas dasar sejumlah postulat fundamental yang menggambarkan aksioma awalnya.
Postulat pertama dari teori pengukuran adalah postulat A:dalam model objek penelitian yang diterima, ada kuantitas fisik tertentu dan nilai sebenarnya.
Jika kita berasumsi bahwa bagian itu adalah silinder (model adalah silinder), maka ia memiliki diameter yang dapat diukur. Jika bagian tersebut tidak dapat dianggap silindris, misalnya, penampangnya adalah elips, maka tidak ada artinya mengukur diameternya, karena nilai yang diukur tidak membawa informasi yang berguna tentang bagian tersebut. Dan, oleh karena itu, dalam kerangka model baru, diameternya tidak ada. Kuantitas yang diukur hanya ada dalam kerangka model yang diadopsi, yaitu masuk akal hanya selama model tersebut diakui memadai untuk objek. Karena model yang berbeda dapat dibandingkan dengan objek yang diberikan untuk tujuan penelitian yang berbeda, maka dari postulat A mengikuti
konsekuensi A 1 : untuk kuantitas fisik tertentu dari objek pengukuran, ada banyak kuantitas terukur (dan, karenanya, nilai sebenarnya).
Dari postulat pertama teori pengukuran berikut: bahwa properti yang diukur dari objek pengukuran harus sesuai dengan parameter tertentu dari modelnya. Model ini harus memungkinkan parameter ini dianggap tidak berubah untuk waktu yang diperlukan untuk pengukuran. Jika tidak, pengukuran tidak dapat dilakukan.
Fakta ini dijelaskan postulat B:nilai sebenarnya dari nilai yang diukur adalah konstan.
Setelah memilih parameter konstan model, seseorang dapat melanjutkan ke pengukuran kuantitas yang sesuai. Untuk besaran fisis variabel, perlu untuk memilih atau memilih beberapa parameter konstan dan mengukurnya. Dalam kasus umum, parameter konstan seperti itu diperkenalkan menggunakan beberapa fungsional. Contoh parameter konstan dari sinyal yang berubah terhadap waktu yang diperkenalkan melalui fungsi adalah nilai rms atau rms. Aspek ini tercermin dalam
Akibat wajar B1:untuk mengukur kuantitas fisik variabel, perlu untuk menentukan parameter konstannya - kuantitas yang diukur.
Ketika membangun model matematika dari objek pengukuran, seseorang pasti harus mengidealkan satu atau lain sifat-sifatnya.
Sebuah model tidak pernah bisa sepenuhnya menggambarkan semua properti dari objek pengukuran. Ini mencerminkan, dengan tingkat pendekatan tertentu, beberapa dari mereka yang penting untuk memecahkan masalah pengukuran yang diberikan. Model dibangun sebelum pengukuran berdasarkan informasi apriori tentang objek dan dengan mempertimbangkan tujuan pengukuran.
Kuantitas yang diukur didefinisikan sebagai parameter model yang diadopsi, dan nilainya, yang dapat diperoleh sebagai hasil pengukuran yang benar-benar akurat, diambil sebagai nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur ini. Idealisasi yang tak terhindarkan ini, yang diadopsi ketika membangun model objek pengukuran, menentukan
perbedaan yang tak terelakkan antara parameter model dan properti sebenarnya dari objek, yang disebut ambang batas.
Sifat dasar dari konsep "ketidaksesuaian ambang batas" ditetapkan postulat C:ada perbedaan antara nilai yang diukur dan properti objek yang diselidiki (perbedaan ambang batas dari nilai yang diukur) .
Ketidaksesuaian ambang batas pada dasarnya membatasi akurasi pengukuran yang dapat dicapai dengan definisi yang diterima dari kuantitas fisik yang diukur.
Perubahan dan klarifikasi tujuan pengukuran, termasuk yang memerlukan peningkatan akurasi pengukuran, mengarah pada kebutuhan untuk mengubah atau menyempurnakan model objek pengukuran dan mendefinisikan kembali konsep besaran yang diukur. Alasan utama untuk redefinisi adalah bahwa ketidaksesuaian ambang batas dari definisi yang diadopsi sebelumnya tidak memungkinkan peningkatan akurasi pengukuran ke tingkat yang diperlukan. Parameter terukur model yang baru diperkenalkan juga dapat diukur hanya dengan kesalahan yang terbaik
kasus sama dengan kesalahan karena ketidakcocokan ambang batas. Karena pada dasarnya tidak mungkin untuk membangun model objek pengukuran yang benar-benar memadai, itu tidak mungkin
menghilangkan perbedaan ambang batas antara kuantitas fisik yang diukur dan parameter model objek pengukuran yang menggambarkannya.
Ini menyiratkan penting Akibat wajar C1:nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur tidak dapat ditemukan.
Model dapat dibangun hanya jika ada informasi apriori tentang objek pengukuran. Dalam hal ini, semakin banyak informasi, semakin memadai modelnya dan, karenanya, parameternya yang menggambarkan kuantitas fisik yang diukur akan lebih akurat dan benar. Oleh karena itu, meningkatkan informasi apriori mengurangi ketidaksesuaian ambang batas.
Situasi ini tercermin dalam konsekuensiDENGAN2: akurasi pengukuran yang dapat dicapai ditentukan oleh informasi apriori tentang objek pengukuran.
Dari akibat wajar ini, tanpa adanya informasi apriori, pengukuran pada dasarnya tidak mungkin. Pada saat yang sama, informasi apriori maksimum yang mungkin terdiri dari perkiraan yang diketahui dari kuantitas yang diukur, yang akurasinya sama dengan yang diperlukan. Dalam hal ini, tidak ada kebutuhan untuk pengukuran.
Memuat...