Metrolojinin aksiyomları. Teorinin temelleri ve ölçüm yöntemleri. Hangi ifadelerin altında yatan
Gerçek bir ölçüm sürecinde, rastgele faktörlerin etkisi nedeniyle, her zaman bir veya farklı enstrümanların rastgele okumalarının bir dağılımı veya bir tekniğin veya birkaç ölçüm tekniğinin uygulanması sonucunda elde edilen rastgele ölçülen değerlerin bir dağılımı vardır. (MI) aynı ölçülen nicelik. Herhangi bir ölçümün amacı bulmaktır. gerçek değerölçülen büyüklük - ölçülen büyüklüğün tanımına karşılık gelen bir değer (gerçek değer) . Formüle edilmiş tanımdan, miktarın hangi koşullar altında ölçümlerin amacına karşılık gelen tek bir sabit değer aldığı açık olmalıdır.
Kabul edilmelidir ki ölçülen değer (veya cihaz okuması) her zaman belirli bir zamanda rastgele bir değişkenin gerçekleştirilmesidir yalnızca gerçek değeriyle ilgili olan olasılık bağımlılığı, ve bu aksiyom. Bu yüzden çoklu ölçümler, belirli bir zaman aralığında bir dizi tek ölçüm olarak kabul edilebilir., her birinde cihazın bir okumasının (veya ölçüm prosedürünü uygularken miktarın bir ölçülen değerinin) kaydedildiği.
Bir ölçüm teorisi oluştururken, iki kişi dikkate alınmalıdır. ortak özellikler herhangi bir ölçüm:
1) ölçülen miktarın gerçek değerinin belirsizliği (gerçek değer);
2) belirsizlik matematiksel beklentiölçülen değerler (beklenen değer) .
Ölçümlerin bu iki özelliğine dayanarak, temel metroloji 2 varsayım:
1) ölçülen miktarın gerçek değeri mevcut, sabittir (ölçüm sırasında) ve belirlenemez ;
2) bir niceliğin rastgele ölçülen değerlerinin matematiksel beklentisi vardır, sabittir ve belirlenemez .
Bu varsayımlardan, niceliğin ölçülen değerinin rastgeleliğinin ürettiği sonucu çıkar. belirsizlik bir miktarın herhangi bir ortalama ölçülen değerinin kendi değerinden sapması gerçek değer, ve matematiksel beklentiölçülmüş değerler.
Daha fazlasını tahsis et iki aksiyom metroloji:
Bir miktar birimi saklayan bir ölçüm aleti olmadan ölçüm imkansızdır;
Ön bilgi olmadan (nesne, standartlar, araçlar ve ölçüm koşulları hakkında), ölçüm yapmak imkansızdır.
Bu varsayımların bir sonucu olarak, iki ifade ayırt edilebilir:
sonuç numarası 1- "miktarın ölçülen değerinin gerçek değerinden (düzeltmenin gerçek değeri) sapmasının gerçek bir değeri vardır ve bunu belirlemek imkansızdır";
sonuç numarası 2- "Bir büyüklük biriminin bir ölçüm cihazına hatasız aktarılması imkansızdır."
Metroloji ile ilgili uluslararası belgelerde " doğru" bazen atlanır ve sadece terimi " miktar değeri» . kavramlar olduğuna inanılmaktadır. ölçülen miktarın gerçek değeri" Ve " ölçülen büyüklük" eşdeğer.
Rabinovich S.G.'nin monografında. aşağıdaki metroloji varsayımları önerilmiştir: "ölçülen niceliğin (1) gerçek bir değeri vardır, bu benzersizdir (2), bir sabittir (3) ve belirlenemez (4)".
Fiziksel büyüklüklerin ölçümleri
Doğanın ayrılmaz bir parçası olarak insan, etrafındaki fiziksel dünyayı esas olarak miktarların ölçümleri yoluyla tanır. Bilgi teorisi - epistemoloji Yukarıda "" kavramının tanımında kullanılan nitelik ve nicelik kategorilerini dikkate alan felsefeyi ifade eder. büyüklük».
Değerlerin, parametrelerin ve göstergelerin ölçülmesiyle elde edilen güvenilir ilk bilgiler, her türlü yönetim, analiz, tahmin, planlama, kontrol ve düzenlemenin temelidir. Çalışmada da önemli doğal Kaynaklar, akılcı kullanımlarını izlerken, çevreyi korurken ve çevre güvenliğini sağlar.
Modern toplumda ölçümler büyük bir rol oynamaktadır; gelişmiş ülkelerde sosyal emeğin %10'una kadarı bunlara harcanmaktadır.
ölçümle isminde " Ölçülen büyüklüğe makul olarak atfedilebilecek bir veya daha fazla nicelik değerinin deneysel olarak elde edilmesi süreci» . Burada kelime " 1» hata bilgisinin herkes tarafından bilindiği (varsayılan) ve yalnızca basitlik amacıyla ölçüm sonucunda belirtilmediği durumlarda bir istisna olarak kabul edilmelidir. Aksi takdirde, yalnızca belirli bir ölçülen değer doğru kabul edilecektir.
Ölçüm de denir bir miktarın nicel değerini belirlemek için gerçekleştirilen bir dizi işlem. Bu tanım federal yasada formüle edilmiştir. Ne yazık ki," ifadesinin yorumlanmasında özgürlük sağlar. miktar değeri» ve yalnızca bir ölçülen büyüklük değerinin sunumunu hariç tutmaz.
Eskiden ölçüm denirdi birim olarak alınan değeri ile bir miktarı karşılaştırma süreci. Kanaatimizce bu tanım, ölçüm sürecinin özünü yeterince yansıtmaktadır. Bazı kaynaklarda “ölçüm, ölçülen niceliğin değerinin arıtılmasıdır” ifadesi de belirtilmektedir.
" için daha genel bir tanım vardır. ölçüm» – ölçüm nesnesinin gerçek özelliğinin bulunduğu fiziksel gerçeklik koşullarında soyut bir yansımasının sayısal ekseninde elde edilmesi. Bu soyut yansıma bir sayıdır (matematiksel soyutlama).
Ölçüm, ölçüm sonucunun kullanım amacına uygun olarak miktarın bir tanımını, bir ölçüm prosedürünü ve düzenlenmiş ölçüm prosedürüne uygun olarak çalışan ve aynı zamanda ölçüm koşullarını da dikkate alan bir ölçüm aletini sağlar.
Ölçüm bazı esaslara göre yapılır. maddi dünyanın fenomenleri isminde ölçüm prensibi. Örneğin, nesnelerin, maddelerin ve malzemelerin kütlesini tartarak ölçerken yerçekimi çekiminin kullanılması.
Ölçüm prensibini uygulamak için kullanılır ölçüm metodu – ölçülen bir niceliği kendi birimiyle veya bir ölçekle korelasyonla karşılaştırmak için bir teknik veya bir dizi teknik. Doğrudan değerlendirme yöntemleri ve karşılaştırma yöntemleri vardır. Karşılaştırma yöntemleri sırasıyla diferansiyel (sıfır) yöntemi, ikame yöntemi ve çakışma yöntemine ayrılır.
Ölçülen değer (ölçülen değişken) – ölçülecek miktar. Bu, ölçüm nesnesi modelinin, büyüklük birimleri veya göreceli birimler olarak ifade edilen, ölçüm koşullarını gösteren ve özne tarafından tanım gereği ölçülebilir olarak kabul edilen bir parametresidir (veya parametrelerin işlevi). Örneğin, bir çelik çubuğun uzunluğu, (20 ± 1) o C sıcaklıkta düzlem-paralel uç yüzeyleri arasındaki en kısa mesafedir.
Ölçüm nesnesi - bir veya daha fazla ölçülen nicelik ile karakterize edilen maddi bir nesne.
Bu nedenle, terimler arasında net bir ayrım yapılmalıdır. büyüklük" Ve " ölçülen büyüklük anlam ve tanım açısından önemli ölçüde farklılık gösteren ”. kavram büyüklük felsefi kategoriye ait Genel» ve genel olarak bir miktarın herhangi bir ölçümü için bir dizi nesne için formüle edilmiştir. kavram ölçülen büyüklük kategoriye ait özel» ve belirli bir nesnenin seçilen modeline veya sabit ölçüm koşulları için aynı tipteki bir dizi nesneye göre formüle edilir.
Standartların kusurluluğunu, çalışan ölçüm aletlerini ve bir bütün olarak ölçüm sürecini dikkate alarak, ölçülen miktarın gerçek değerinin ifadesi Doğu zamanda sabit bir noktada teorik olarak bir denklem olarak temsil edilebilir:
nerede izmde– SI okuması (ölçülen değer);
θ ist- ölçüm çalışma koşullarında cihazın okumasına yapılan düzeltmenin gerçek değeri ("+" işaretiyle veya "-" işaretiyle).
Miktarın gerçek değeri asla bilinmediğinden, düzeltmenin gerçek değeri belirlenemez (yukarıdaki Sonuç No. 2'ye bakın). Yani ifade:
(2)
niceliğin gerçek değeri yalnızca bilgisayar teknolojisinin yetenekleri (rakam kapasitesi) tarafından belirlenen bir hata ile ayarlanabildiğinde, yalnızca ölçüm sürecinin matematiksel modellemesinde pratik değere sahip olabilir. Düzeltmenin gerçek değeri "karşıt işaretli hata" olarak adlandırılamaz, çünkü ölçüm sürecini tanımlamak için asla ve asla kullanılamaz.
Çoğu zaman, bir miktarın ölçülen değerini gerçek değerine mümkün olduğunca yaklaştırmaya ihtiyaç vardır. Bunu yapmak için, üniteyi depolayan cihazın okumaları, aşağıdaki koşullar altında belirlenen ek düzeltmeler getirilerek düzeltilir:
1) normal- standardı kullanarak daha önce cihaza aktarılan miktar birimini netleştirmek;
2) işçiler- aynı SI'nın okumalarına göre cihazın okumalarındaki değişiklikleri hesaba katmak için normal koşullar.
İlk değişiklik türü (θ n) birimi saklayan ölçüm cihazının okumalarına, kalibrasyonu sırasında değerlendirilir. Normal koşullar altında referans değeri arasındaki fark olarak ( içinde) ve gösterge (miktarın ölçülen değeri Ölçü.n'de) üzerinde
formül:
(3)
Standart tarafından üretilen sabit bir değer ölçülürken okumalarda bir yayılma varsa, düzeltmelerde bir yayılma vardır ve ortalama düzeltme değerinin hesaplanması gerekir.
İkinci düzeltme türü θ p Birimi saklayan ölçüm cihazının okumalarına, kalibrasyonu sırasında değer arasındaki fark olarak değerlendirilir ( Ölçü.n'de) ölçülen normal koşullar, ve değer ( meas.r'de) ölçülen çalışma şartları,
formüle göre:
(4)
Aynı zamanda SI okumalarında da bir yayılma varsa, normal ve çalışma koşullarında miktarın ortalama değerlerinden düzeltme hesaplanır.
Miktarın nihai ölçülen değerini elde etmek için, birinci tip düzeltme ve ikinci tipte elde edilen tüm düzeltmeler, işaretleri ile SI okumalarına eklenmelidir.
Hem ölçülen değerin hem de ölçüm cihazının değişebileceği ölçümler için biraz zaman harcanır. Bu süre zarfında çok sayıda rastgele okuma kaydedilir ve ortalama değer, ölçülen değer olarak alınır.
Tartışılabilir gerçek değer ölçülür ve ölçülen değer nesne modelinin parametresine atanır. İlk olarak, nesnenin özelliğini ve bu değerin standart birimini tanımlayan bir değer seçilir. Daha sonra, bu nesnenin modelinin ölçülen parametresinin tanımı formüle edilir ve bu parametreyi ölçmek için bir yöntem, tek bir gösterge veya bir ölçüm aletinin birden fazla göstergesinin ortalaması temelinde oluşturulur.
Standart büyüklük birimi, ölçüm sürecine doğrudan dahil değildir. Ölçüm sürecinde kullanılan SI'ın, standarttan daha önce iletilen büyüklük birimini zaten depoladığına inanılmaktadır..
Şu anda, olasılık teorisine ve matematiksel istatistiklere dayalı olarak, genel bir ölçüm teorisi (gerçek bir ölçüm sürecinin matematiksel tanımına) oluşturmak için iki yaklaşım oluşturulmaktadır:
1) dayalı belirsizlik kavramları;
2) dayalı hata kavramı.
belirsizlik kavramı
Gerçek değer her zaman bilinmediğinden, miktarın rastgele ölçülen değeri civarında her biri makul bir şekilde farklı bir olasılıkla ölçülene atfedilebilecek bir dizi olası gerçek değer tahmin edilir. Pratikte, genellikle tek bir (örneğin, ortalama) ölçülen değer belirtilir, ancak bununla birlikte
Bu ölçülen değerin bilinmeyen bir gerçek değerden olası sapmasının belirsizlik derecesini yansıtan göstergeler verin
miktarları.
Ölçüm belirsizliği kavramı, bugün hala yürürlükte olan SSCB GOST 8.207-73 devlet standardının altında yatan fikirlere dayanmaktadır. Mantıksal bir sıra üzerine inşa edilmiştir: kesin ölçümü olmayan(genel bir özellik olarak) - belirsizlik göstergeleri - bu göstergelerin değerlendirilmesi».
Ölçüm belirsizliği iki ana nedenden kaynaklanmaktadır:
1) sonsuz sayıda okuma saymanın imkansızlığı (sınırlı sayıda ölçülen değer);
2) miktar birimi standardı ve ölçüm koşulları hakkında sınırlı bilgi dahil olmak üzere, bir miktarın ölçülen değerini etkileyen gerçek bir ölçüm sürecinin tüm sistematik etkileri hakkında sınırlı bilgi.
Bilinen tüm değişikliklerin uygulanmasından sonra Toplam gösterge olarak ifade edilen, ölçülen niceliğin en olası tahmininin gerçek değerinden sapmasının belirsizliği kalır..
ISO tanımına göre " ölçüm belirsizliği, ölçülen büyüklükle makul olarak ilişkilendirilebilecek bir miktarın değerlerinin dağılımını karakterize eden bir ölçüm sonucuyla ilişkili bir parametredir.» (1995).
ISO 2008 tarafından tanımlandığı gibi, “ ölçüm belirsizliği negatif olmayanölçüm bilgileri temelinde ölçülen büyüklükle ilişkilendirilen miktar değerlerinin dağılımını karakterize eden parametre» .
Bu tanımlardan, sayının parametre miktar değerlerinin dağılımını yansıtır. Bu dağınık değerler kümesi yalnızca ifade edilebilir. sayı doğrusundaki boşluk . Uygulamada, böyle bir aralık her zaman çağrılmıştır. hata.
Bununla birlikte, ISO, ölçüm belirsizliğinin aşağıdaki üç gösterge ile karakterize edilmesini önermektedir. belirsizlik» :
1) standart belirsizlik, standart sapma (RMS) olarak ifade edilir;
2) toplam standart belirsizlik B;
3) genişletilmiş belirsizlik birleştirilmiş standart belirsizliğin ve olasılığa bağlı olan kapsam faktörünün ürünüdür.
Bu belirsizlikler istatistiksel yöntemlerle (yöntem A) ve olasılık yöntemleriyle (yöntem B) tahmin edilebilir.
Belirsizlik kavramında, yapılan ölçümlerin sonucunun değerlendirilmesi karşılaştırmadan ayrılmış referans değeri gibi başka bir bilinen değerle ölçülen değer. Tüm olası düzeltmelerin, ölçüm sonucunun sunulmasından önce tahmin edildiği ve uygulandığı ve bunların belirsizlik göstergelerinin de makul bir şekilde tahmin edildiği kabul edilir.
İÇİNDE yabancı ülkelerölçüm sonucunu sunmak için, esas olarak “belirsizlik” kelimesiyle belirtilen üç gösterge kullanılır ve “kelime” hata' neredeyse hiç kullanılmaz.
Belirsizlik kavramının dezavantajları, seçilen göstergelerdeki çelişkiyi içerir; " belirsizlik", prensipte tanımlanamayan bir şey anlamına gelir ( hesaplanamaz), ancak yine de tanımlanması önerilir.
hata kavramı
Hata kavramı, Rus düzenleyici belgelerinin temelidir ve " kavramına dayanmaktadır. ölçüm hatası 2015 yılından bu yana “olarak tanımlanan ” ölçülen büyüklük değeri ile referans büyüklük değeri arasındaki fark» . Daha önce GOST 16273-70'de şu şekilde tanımlanıyordu: bir miktarın ölçülen değeri ile bir miktarın gerçek değeri arasındaki fark, ve RMG 29-99'da olduğu gibi ölçüm sonucunun miktarın gerçek (gerçek) değerinden sapması. Görüldüğü gibi, kelime Referans değeri"Kötü seçilmiş ifadenin yerini aldı" gerçek (gerçek) değer". Hata kavramı mantıksal bir sıraya dayanmaktadır: “ hata - hata özelliği - hata modeli - hata tahmini».
Örneğin, MI kalibrasyonu sırasında bilinen bir referans değeri referans olarak alınırsa, bir hata biliniyor olarak kabul edilir. Gerçek değer referans olarak alınırsa, hata bilinmiyor (belirsiz) olarak kabul edilir.
Bu kavramda, bir terimle bir girişimde bulunulur " hata» Rastgele ölçülen bir değer olduğunda iki uyumsuz işlemi birleştirin atfedilen Bilinmeyenölçülen değer ve aynı rastgele ölçülen değer karşılaştırıldı diğeriyle birlikte ünlü miktarın değeri. Terimin belirsizliği hata Farklı durumlarda hem bilinen (tanımlanabilir) hem de bilinmeyen (tanımlanamaz) bir değere karşılık gelebilen ”, her seferinde ihtiyaca yol açar. anlamı geliştirmek her özel durumda bu kavram. Temel terimin tanımında kalan çelişki, ölçüm sürecinin özünün anlaşılmasına hiçbir şekilde katkıda bulunmaz.
Açıkçası, ölçümlerin sonucunu tanımlamak ve sunmak için " terimi ölçüm hatası» önerilen tanımla, hatanın bilinmediği veya zaten bilindiği durumlarda kullanılamaz, çünkü her zaman bir düzeltme yapılabilir. Bu nedenle, ölçüm sonucunu temsil etmek için yeni bir terime ihtiyaç vardı - " ölçüm hatası karakteristiği”, yani temelde tanımlanamayan, ancak yalnızca tahmin edilebilecek olanın bir özelliği. Böyle bir özellik, örneğin, sıklıkla kullanılır " güven sınırları - belirli bir olasılıkla ölçüm hatasının bulunduğu aralık» kavramına yakın olan « genişletilmiş belirsizlik» belirsizlik kavramında.
İkisi de düşünüldüğünden bilimsel kavramlar her iki fenomeni de yansıtır. Miktarın ölçülen ve gerçek değeri arasındaki göstergelerin dağılımı ve bilinmeyen fark, ardından ilgili terimler " rastgele hata" Ve " Sistematik hataÖlçümlerde her zaman mevcut olan ”, ölçüm belirsizliğinin olasılık göstergelerinin anlamını vermeniz önerilir.
Ayrıca ölçüm sonucunun bir aralık olduğunu, hatanın aynı aralık olduğunu not ediyoruz (bu, “ sembolü ile gösterilir). ± ”), herhangi bir düzeltme, hatasıyla birlikte bir aralıktır.
Teorik metroloji?
Fiziksel miktar?
ölçü birimi nedir
Fiziksel bir niceliğin ölçü birimi Koşullu olarak bire eşit sayısal bir değer atanan ve onunla homojen olan fiziksel nicelikleri ölçmek için kullanılan sabit büyüklükteki fiziksel bir niceliktir. Belirli bir değerin ölçü birimleri boyut olarak farklılık gösterebilir, örneğin uzunluk birimleri olan metre, ayak ve inç farklı bir boyuta sahiptir: 1 fit = 0.3048 m, 1 inç = 0.0254 m.
Hangi ifadelerin altında yatan
Teorik metrolojide, metrolojik çalışmanın üç aşamasına rehberlik eden üç önerme (aksiyom) benimsenmiştir:
Ölçümlere hazırlanırken (varsayım 1);
Ölçümler yapılırken (varsayım 2);
Ölçüm bilgilerini işlerken (varsayım 3).
varsayım 1: a priori bilgi olmadan ölçüm imkansızdır.
varsayım 2: ölçüm karşılaştırmadan başka bir şey değildir.
varsayım 3: Yuvarlama olmadan ölçüm sonucu rastgele.
Metrolojinin ilk aksiyomu: a priori bilgi olmadan ölçüm imkansızdır. Metrolojinin ilk aksiyomu, ölçümden önceki duruma atıfta bulunur ve bizi ilgilendiren özellik hakkında hiçbir şey bilmiyorsak, o zaman hiçbir şey bilemeyeceğimizi söyler. Öte yandan, onun hakkında her şey biliniyorsa, ölçüme gerek yoktur. Bu nedenle, ölçüm, bir nesnenin veya olgunun belirli bir özelliği hakkında nicel bilgi eksikliğinden kaynaklanır ve onu azaltmayı amaçlar.
Herhangi bir boyut hakkında önsel bilginin varlığı, değerinin -¥ ile +¥ aralığında eşit derecede olası olmaması gerçeğiyle ifade edilir. Bu, a priori entropinin
ve ölçüm bilgilerini elde etmek için
herhangi bir sonsal entropi H için sonsuz miktarda enerji gerekecektir.
Metrolojinin ikinci aksiyomu:ölçüm karşılaştırmadan başka bir şey değildir. Metrolojinin ikinci aksiyomu, ölçüm prosedürüne atıfta bulunur ve herhangi bir boyut hakkında birbirleriyle karşılaştırmak dışında bilgi elde etmenin başka bir deneysel yolu olmadığını söyler. "Karşılaştırmayla her şey bilinir" diyen popüler bilgelik, burada L. Euler'in 200 yılı aşkın bir süre önce yaptığı ölçüm yorumuyla yankılanıyor: aynı türdendir ve onunla olan ilişkisini gösterir.
Metrolojinin üçüncü aksiyomu: yuvarlamadan ölçüm sonucu rastgeledir. Metrolojinin üçüncü aksiyomu, ölçümden sonraki duruma atıfta bulunur ve gerçek bir ölçüm prosedürünün sonucunun her zaman rastgele dahil olmak üzere birçok farklı faktörden etkilendiği gerçeğini yansıtır, kesin olarak hesaplanması prensipte imkansızdır ve nihai sonuç tahmin edilemez. Sonuç olarak, uygulamanın gösterdiği gibi, aynı sabit boyutta tekrarlanan ölçümlerle veya farklı kişiler tarafından farklı yöntemler ve araçlarla aynı anda ölçülmesiyle, yuvarlatılmış (kaba) olmadıkça eşit olmayan sonuçlar elde edilir. Bunlar, doğası gereği rastgele olan bir ölçüm sonucunun bireysel değerleridir.
Fiziksel büyüklüklerin ölçümü.
Ölçüm kavramı. Ölçümün altında yatan metroloji aksiyomları. Fiziksel bir miktarın ölçümü
Ölçümlerin sınıflandırılması.
Ölçüm yöntemleri.
Ölçüm hataları ve nedenleri. Ölçüm hatalarının sınıflandırılması. Ölçüm hatası bileşenlerinin toplamı
Metrolojinin aksiyomları.
1. Herhangi bir ölçüm bir karşılaştırmadır.
2. Ön bilgi olmadan herhangi bir ölçüm mümkün değildir.
3. Yuvarlamasız herhangi bir ölçümün sonucu rastgele bir değerdir.
Ölçüm sınıflandırması
Teknik ölçümler- bunlar önceden geliştirilmiş ve üzerinde çalışılmış belirli bir metodolojiye göre belirli koşullar altında gerçekleştirilen ölçümlerdir; kural olarak, bilimsel araştırma hariç, ulusal ekonominin tüm sektörlerinde gerçekleştirilen toplu ölçümleri içerir. Teknik ölçümlerde hata, kullanılan ölçüm yöntemi dikkate alınarak SI'nın metrolojik özelliklerine göre tahmin edilir.
Metrolojik ölçümler.
Kontrol ve doğrulama ölçümleri- Ölçü aletlerinin metrolojik özelliklerini belirlemek amacıyla metrolojik gözetim hizmetleri tarafından yapılan ölçümlerdir. Bu tür ölçümler, ölçüm cihazlarının metrolojik sertifikasyonu sırasında yapılan ölçümleri, uzman ölçümlerini vb. içerir.
Mümkün olan en yüksek doğrulukta ölçümler, bilim ve teknolojinin mevcut gelişme düzeyinde elde edilmiştir. Bu tür ölçümler, standartlar oluşturulurken ve fiziksel sabitler ölçülürken gerçekleştirilir. Bu tür ölçümler için tipik olan, hataların tahmini ve kaynaklarının analizidir.
Ölçümü elde etme yöntemine göre:
- Doğrudan çizgiler - bir fiziksel nicelik doğrudan ölçümüyle ilişkilendirildiğinde;
· Dolaylı - ölçülen değerin istenen değeri, bilinen bir ilişki ile istenen değerle ilişkilendirilen niceliklerin doğrudan ölçümlerinin sonuçlarıyla belirlendiğinde. Örneğin bir devre bölümünün direnci, bu bölümdeki akım ve gerilim bilinerek ölçülebilir.
Kümülatif ölçümler birkaç eş zamanlı ölçümdür homojen miktarlar, doğrudan ölçümler ve bu miktarların çeşitli kombinasyonları ile elde edilen denklemler sisteminin çözülmesiyle niceliklerin istenen değerlerinin bulunduğu.
Kümülatif ölçümlere bir örnek, bu dirençlerin seri ve paralel bağlantılarının dirençlerinin ölçümlerinin sonuçlarından iki direncin dirençlerini bulmaktır.
İstenilen direnç değerleri iki denklem sisteminden bulunur.
B)
Ortak ölçümler iki veya daha fazla eşzamanlı ölçümdür aynı isimde olmayan miktarlar Aralarındaki ilişkiyi bulmak için
Ortak - miktarlar arasında bir ilişki kurmak için üretilir. Bu ölçümlerle aynı anda birkaç gösterge belirlenir. Eklem ölçümlerinin klasik bir örneği, bir direncin direncinin sıcaklığa bağımlılığını bulmaktır:
nerede nerede R20- t = 20° С'de direnç direnci; α, b - sıcaklık katsayıları.
Değerleri belirlemek için R20,α,b önce direnci ölçün rt , direnç, örneğin, üç farklı sıcaklıkta (t 1 , t 2 , t 3) ve daha sonra parametrelerin bulunduğu üç denklemden oluşan bir sistem oluştururlar. R20 ve ve B:
Ölçülen büyüklüklerin istenilen değerlerin bulunması açısından ortak ve kümülatif ölçümler birbirine yakındır, çünkü istenen değerler denklem sistemleri çözülerek bulunur. Aradaki fark, kümülatif ölçümlerle, aynı adı taşıyan birkaç miktarın aynı anda ve ortak ölçümlerle birkaç karşıt olanın ölçülmesidir.
Ölçülen değerdeki değişikliğin doğası gereği:
- Statik - ölçüm süresi boyunca değişmeyen bu tür miktarlarla ilişkilidir.
- Dinamik - ölçüm işlemi sırasında (ortam sıcaklığı) değişen miktarlarla ilişkilidir.
Bir serideki ölçüm sayısına göre:
- Tek kullanımlık;
- Çoklu. Ölçüm sayısı en az 3'tür (en iyi - en az 4);
Ana ölçü birimleriyle ilgili olarak:
- mutlak(bir temel nicelik ve fiziksel sabitin doğrudan ölçümünü kullanın).
- akraba- Birim olarak kullanılan ölçülen miktarın oranının belirlenmesine dayanır. Bu ölçülen değer, kullanılan ölçü birimine bağlıdır.
| Çoklu n≠1 |
Ölçüm prensibi bu, fiziksel fenomenlere dayalı bir nesne ile bir dizi SI etkileşimidir (yukarıya bakın).
Sayfa 1
ARAÇ SETİ
GENEL METROLOJİ ELEMANLARI
MOSKOVA 2007
|
Tanıtım…………………………………………………………………………
|
3 |
Şimdi öğretici“Metroloji” dersini okuyan akşam bölümü öğrencilerine yöneliktir. Standardizasyon. Sertifika". Kılavuz, "Metroloji" kursuyla ilgili ana çalışılan soruları içerir.
Kılavuz 5 bölümden oluşmaktadır: “1. Metrolojinin konusu ve görevleri. Ölçümlere yaklaşımın temel ilkeleri”, “2. Fiziksel Miktarlar”, “3. Ölçüm teorisinin genel soruları”, “4. Fiziksel büyüklük birimlerinin boyutlarının aktarılması” ve “5. Ölçü aletlerinin hataları”. Her bölümün sonunda, dersin sınav sorularına dahil edilecek olan, kapsanan materyalde uzmanlaşmak için bir soru listesi bulunur.
Kılavuz 25 sayfa, 1 şekil içerir.
1. Metrolojinin konusu ve görevleri. Ölçümlere yaklaşımın temel ilkeleri
Ölçümler, bir kişinin pratik faaliyetine sürekli olarak eşlik eder. Çoğu zaman, fiziksel nicelikler ölçülür: uzunluk, kütle, zaman, vb. Doğanın incelenmesinde ölçümler gereklidir, çünkü yalnızca ölçümler yoluyla incelenen nesnelerin nicel özellikleri bulunabilir. Şu veya bu bilimin ancak ölçümler sayesinde doğa yasalarını ifade eden kesin nicel ilişkiler bulma fırsatı bulduğunda kesinleştiğini söyleyebiliriz.
Ölçüm- bu, özel teknik cihazlar kullanarak deneysel olarak fiziksel bir miktarın değerini bulmaktır. Ölçümler yapılırken, ölçülen değer her zaman ona benzer bir başkasıyla karşılaştırılır ve bir birim olarak alınır. Bu durumda, ölçülen değer her zaman kabul edilen belirli sayıda birim şeklinde değerlendirilir. Bu sayıya fiziksel niceliğin değeri denir.
Pratik açıdan ölçümün tanımına göre fiziksel bir miktarı ölçme süreci Fiziksel bir niceliğin bir birimini depolayan ve ölçülen miktarın kendi birimiyle (açık veya dolaylı olarak) karşılaştırılmasından oluşan teknik bir aracın kullanımı için bir dizi işlemi temsil eder. Bu işlemlerin amacı, fiziksel bir miktarın değerini (veya onunla ilgili bilgiyi) kullanıma en uygun biçimde elde etmektir.
Bu nedenle, en basit durumda, herhangi bir parçaya bölmeli bir cetvel uygulayarak, boyutu cetvel tarafından depolanan birim ile karşılaştırılır ve sayıldıktan sonra değerin değeri (uzunluk, yükseklik, kalınlık ve diğer parametreler) kısmı) elde edilir. Bir ölçüm cihazı, örneğin bir mikrometre yardımıyla, işaretçinin hareketine dönüştürülen değerin boyutu, bu cihazın ölçeği tarafından depolanan birim ile karşılaştırılır. Ölçüm sisteminin ölçüm kanalında, genellikle kodlanmış biçimde, saklanan birim ile karşılaştırma da yapılır.
Belirli bir dizi işlem, bir dizi koşul oluşturulur ve uygulanırsa, yani: ölçüm olarak adlandırılabilir:
Diğer nicelikler arasında ölçülen değeri vurgulama imkanı;
Seçilen değeri ölçmek için gerekli birimin oluşturulması;
Kurulan birimin teknik yollarla gerçekleştirilmesi (çoğaltılması veya depolanması);
En azından ölçümler için gerekli süre boyunca birimin boyutunu değiştirmeden (belirtilen doğruluk dahilinde) tutmak.
Metroloji, ölçüm teorisi ve uygulamasıyla ilgilenir (bu isim Yunanca metron - ölçü ve logos - doktrininden gelir ve "ölçüler doktrini" olarak tercüme edilebilir). Şu anda, Rusya'da aşağıdaki metroloji tanımı kabul edilmiştir:
Metroloji- birliklerini sağlamanın ölçümleri, yöntemleri ve araçları ve gerekli doğruluğu elde etmenin yolları.
Görüldüğü gibi metrolojinin tanımında "ölçülerin tekdüzeliği" ve "ölçülerin doğruluğu" kavramları kullanılmaktadır.
ölçü birliği- sonuçlarının yasal birimlerde ifade edildiği ve ölçüm hatalarının belirli bir olasılıkla belirlenmiş sınırların ötesine geçmediği ölçümlerin durumu.
Ölçümlerin doğruluğu- sonuçlarının ölçülen miktarın gerçek değerine yakınlığını yansıtan ölçümlerin kalitesi.
Pratikte ölçümlerin tekdüzeliğinin her zaman sağlanmadığını unutmayın; özellikle, nicel kimyasal analiz durumunda gözlenmez.
Teorik ve uygulamalı metroloji vardır.
teorik metroloji metrolojinin teorik temellerinin oluşturulması ile ilgilenmektedir. Aşağıdaki görevleri çözer:
Ölçüm teorisinin oluşturulması ve geliştirilmesi ve ölçüm ekipmanlarının teorik temelleri;
Birimler ve standartlardan oluşan bina sistemleri için teorik temellerin oluşturulması ve iyileştirilmesi;
Matematiksel istatistik ve olasılık teorisine dayalı hata teorisinin geliştirilmesi;
Gelişim Genel İlkeler bir ölçüm deneyi kurmak ve yürütmek;
İyonlaştırıcı radyasyon ölçümü, denge dışı süreçler, mikro altı düzeyde ölçümler gibi yeni ortaya çıkan ve standart olmayan gelişen ölçüm türleri ve alanları için teorik temellerin geliştirilmesi;
Nesnelerin ve teknolojik süreçlerin parametrelerinin nicel değerlendirmesi için bilimsel temellerin oluşturulması, ürünlerin güvenilirlik, dayanıklılık ve güvenlik derecesini değerlendirmek için bilimsel temelli kriterlerin geliştirilmesi.
uygulamalı metroloji teorik metroloji ve yasal metroloji hükümleri çerçevesinde araştırma sonuçlarının çeşitli faaliyet alanlarında pratik uygulama konularıyla ilgilenir. Görevleri şunlardır:
Ölçüm yöntemlerinin oluşturulması ve iyileştirilmesi;
Ölçümlerin doğruluğunun iyileştirilmesi;
Standartların oluşturulması için temel temellerin gözden geçirilmesi;
Bir birimin boyutunu standarttan çalışan ölçüm cihazlarına minimum doğruluk kaybıyla aktarma yöntemleri ve araçlarının geliştirilmesi;
Tüm kalibrasyon çalışmalarının tam otomasyonunun sağlanması;
Maddelerin ve malzemelerin özelliklerinin ve bileşiminin standart referans verilerinin ve referans malzemelerinin Ulusal hizmetlerinin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi.
Rusya dahil çoğu ülkede, ölçümlerin tekdüzeliğini ve gerekli doğruluklarını sağlamaya yönelik önlemler kanunla belirlenir. Yasal metroloji, metrolojik faaliyetin yasal desteği ile ilgilenmektedir.
Yasal metroloji faaliyetlerinin sonucu, her ikisi de bağlayıcı olan çeşitli belgelerdir (kanunlar, devlet standartları(GOST)) ve danışmanlık. Burada metrolojideki "standart" teriminin maddeler veya ürünler için değil, sadece belgeler için geçerli olduğuna dikkat edin.
Böyle bir sınıflandırma tamamen katı olmasa da, genellikle metrolojinin belirli bir bölümü, hizmet verdiği endüstriden sonra adlandırılır. Örneğin, (pratik) metrolojiye tıpta "tıbbi metroloji", kimyada "kimyasal metroloji" vb. denir. Bu kitap esas olarak kimyadaki ölçümlere ayrılmıştır. Kimyasal metrolojiyi ayrı bir alana ayırma ihtiyacı, kimyadaki ölçümlerin (kimyasal analiz) önemli özelliklere sahip olmasından kaynaklanmaktadır.
Kimyasal metroloji - kimyadaki ölçümlerle, özellikle de nicel kimyasal analizlerle ilgilenen metroloji dalı.
Herhangi bir kesin bilim gibi, metrolojinin de kendi temel ilkeleri vardır. Aşağıdaki aksiyomlar genellikle bu tür ilkeler olarak kabul edilir.
Aksiyom 1. Ön bilgi olmadan ölçüm imkansızdır.
Bu aksiyom, ölçümden önceki duruma atıfta bulunur ve önceden hiçbir şey bilmeden bizi ilgilendiren özelliğin bir tahminini alamayacağımızı söyler. Bundan, ölçüm ihtiyacının, nesnenin incelenen özelliği hakkında nicel bilgi eksikliğinden kaynaklandığı ve ölçümün bu açığı azaltmayı amaçladığı anlaşılmaktadır (bu özellik hakkında her şey biliniyorsa, hiçbir şeyin gerekli olmadığı açıktır). ölçülebilir).
Aksiyom 2. Ölçüm, karşılaştırmadan başka bir şey değildir.
Bu, herhangi bir boyut hakkında bilgi edinmenin tek yolunun onları birbirleriyle karşılaştırmak olduğunun bir ifadesidir. Bu aksiyomun sonucu, fiziksel büyüklüklerin standartlarını ve büyüklüklerini örnek ve çalışan ölçüm aletlerine aktarmak için bir sistem getirme ihtiyacıdır.
Aksiyom 3. Yuvarlamasız ölçüm sonucu rastgeledir.
Bu aksiyom, ölçümden sonraki duruma atıfta bulunur ve ölçüm sonucunun her zaman, rastgele olanlar da dahil olmak üzere, prensipte doğru bir şekilde dikkate alınamayan birçok faktöre bağlı olduğu gerçeğini yansıtır. Bundan, ölçüm sonuçlarını tanımlamak için matematiksel istatistik aparatını tam olarak kullanmak gerektiği sonucuna varılır.
Bölüm 1 için güvenlik soruları:
1. "Ölçüm" kavramını tanımlayın ve fiziksel bir miktarı ölçmek için koşulları listeleyin?
2. Teorik ve uygulamalı metrolojinin amaç ve hedeflerini sıralar mısınız?
3. Metrolojinin temel ilkeleri nelerdir?
2. Fiziksel miktarlar
2.1 Fiziksel bir miktarın boyutu
Fizik, kimya ve metrolojideki temel kavramlardan biri de "fiziksel nicelik" kavramıdır.
Fiziksel miktar- birçok fiziksel nesne için niteliksel olarak ortak olan (fiziksel sistemler, bunların durumları ve içlerinde meydana gelen süreçler), ancak her nesne için nicel olarak ayrı olan bir özellik. Tipik fiziksel nicelikler kütle, zaman, sıcaklık vb. Fiziksel bir niceliğin tanımından, herhangi bir fiziksel niceliğin kendisini daha fazla veya daha az ölçüde gösterebileceği açıktır, yani. niceliksel bir özelliğe sahiptir.
Fiziksel bir nesnenin aynı özelliği farklı niceliklerle ifade edilebilir. Örneğin, bir cismin ısınma derecesi, hem sıcaklık hem de moleküllerin ortalama hızı ile karakterize edilebilir. Kolaylık sağlamak ve her mülk için ölçümlerin tekdüzeliğini sağlamak için, anlaşmalarla yasallaştırılan ve gelecekte yalnızca kullanılan bir özellik seçilir.
Fiziksel bir nicelik tarafından görüntülenen bir özelliğin her bir belirli nesnesindeki nicel içerikte farklılıklar oluşturabilmek için, fiziksel bir niceliğin boyutu kavramı tanıtılır. Gerçek hayatta, "boyut (kütle, uzunluk, madde miktarı)" yerine genellikle "kütle, uzunluk, madde miktarı" derler.
2.2 Ölçüm dönüştürme
Ölçme dönüşümü- iki niceliğin boyutları arasında bire bir yazışmanın kurulduğu, dönüştürülmüş miktarın belirli bir dizi boyutu için (dönüşüm aralığı olarak adlandırılır) kendisi için tanımlanan tüm ilişkileri ve işlevleri koruyan böyle bir dönüşüm. Bu nedenle, bir termokupl (dönüştürücü) kullanarak belirli bir aralıkta (dönüşüm aralığı) sıcaklık ölçerken, emf'ye dönüştürülür.
Dönüşüm kullanılarak gerçekleştirilir dönüştürücü.
Doğrusal dönüşüm- dönüşümün sonucunun olduğu böyle bir ölçüm dönüşümü r tarafından artar ∆R dönüştürülecek değer ise Q tarafından artar ∆ Q; eğer değer Q tarafından artar n∆Q,, daha sonra dönüşümün sonucu r tarafından artar n∆R(tüm değerlerin dönüşüm aralığında olduğu varsayılarak).
her boyut Q pozitif olarak atanabilir gerçek Numara Q, verilen değerin fiziksel miktarın boyutundan kaç kez daha büyük olduğunu gösteren | Q| birim olarak alınmıştır. değer Q niceliğin sayısal değeri denir Q ve onun için kabul edilen belirli sayıda birim şeklinde nicel ifadesi
fiziksel bir miktarın değeri. Tablonun uzunluğunun (veya sadece uzunluğunun) 1,2 m (değer) olduğunu varsayalım, o zaman 1,2 sayısal bir değerdir. Fiziksel bir niceliğin hem boyutunun hem de değerinin, sayısal bir değerin aksine, birim seçimine bağlı olmadığına dikkat edin.
Fiziksel bir miktarın ölçeği- belirli bir şekilde oluşturulmuş çeşitli boyutlarda aynı adlı fiziksel niceliklerin bir dizisi.
2.3 Temel ve türetilmiş büyüklükler. Boyut
Fiziksel nicelikler nesnel olarak birbirine bağlıdır. Fiziksel nicelikler arasındaki ilişkiler genellikle fiziksel niceliklerin denklemleriyle ifade edilir. Bir grup nicelik seçilir (bunların her bilim alanındaki sayısı, bağımsız denklemlerin sayısı ile bunlara dahil edilen fiziksel niceliklerin sayısı arasındaki farkla belirlenir). Bu büyüklüklere temel büyüklükler, bunlara karşılık gelen birimlere temel birimler denir. Ana olanlar olarak hangi fiziksel niceliklerin ve birimlerin seçileceği sorusu teorik olarak çözülemez. Verimlilik ve uygunluk nedenleriyle seçilirler. Özellikle yüksek doğrulukla çoğaltılabilen miktarlar ve birimler ana olanlar olarak seçilmiştir. Diğer tüm niceliklere ve birimlerine türev denir; fiziksel büyüklüklerin denklemleri kullanılarak temel büyüklükler ve birimler yardımıyla oluşturulurlar.
Seçilen temel fiziksel nicelikler kümesine, nicelikler sistemi, temel niceliklerin birimleri kümesi denir. fiziksel büyüklük birimleri sistemi.
Tanımlanan fiziksel nicelik sistemleri ve birimleri oluşturma ilkesi, 1832'de Gauss tarafından önerildi.
Bilim ve teknolojinin gelişimi sırasında, temel birimlerde farklılık gösteren birkaç fiziksel nicelik sistemi ortaya çıktı. Şu anda, Uluslararası Birimler Sistemi (kısaltılmış SI) genel olarak kabul edilmektedir, ancak şimdiye kadar pratik düşünceler sistemik olmayan birimler de yaygın olarak kullanılmaktadır ve teorik fizikte - sözde doğal fiziksel miktar sistemleri. Birleşik SI sistemini kullanmanın başlıca avantajları şunlardır:
çok yönlülük;
Ölçü birimlerinin birleştirilmesi;
Çoğu durumda fiilen ölçülen değerlerin aralığının ortasına yakın bir yerde bulunan birimlerin pratik kullanımının kolaylığı;
0000-=-090-0shsh (çoğu temel denklemde, SI birimleri kullanıldığında katsayılar 1'e eşittir);
SI sistemini inceleme kolaylığı (özellikle kuvvet ve kütle arasında ayrım yapar).
Fiziksel niceliklerin niteliksel farkının resmileştirilmiş yansıması, boyutlarıdır (boyutları). Standart boyut gösterimi loş. Ana fiziksel büyüklüklerin boyutu, büyüklüklerin tanımlarına karşılık gelen büyük Latin harfleriyle yazılmıştır: dim ben = L(uzunluk); loş m= M(ağırlık); loş t = T(zaman), vb. Kalan miktarların boyutu, formüle göre ana miktarların boyutları aracılığıyla belirlenir.
loş Q = L α · m β · T γ ·…,
nerede L, M, N, ... - temel miktarların boyutları, α, β, γ , ... - fiziksel niceliklerin denklemlerinden belirlenen sayılar (0, tamsayı veya kesirli) olan boyut göstergeleri.
Tüm boyutlar sıfıra eşitse, değer boyutsuz olarak adlandırılır. Boyutsuz nicelikler göreli (aynı boyutlara sahip iki niceliğin oranı) ve logaritmiktir (göreceli değerin logaritması). Dolayısıyla havanın bağıl nemi boyutsuz bir bağıl değerdir ve çözeltilerin optik yoğunluğu boyutsuz bir logaritmik değerdir.
2. bölüm için güvenlik soruları:
"Fiziksel nicelik"in tanımı nedir?
Temel ve türetilmiş fiziksel nicelikler: SI sisteminin ana avantajları?
Temel ve türetilmiş fiziksel büyüklüklerin boyutunun belirlenmesi.
3. Ölçüm teorisinin genel soruları
3.1. Ölçüm sınıflandırması
Ölçümler farklı şekillerde sınıflandırılabilir.
Ölçülen değerin zamana bağımlılığının doğası gereğiÖlçümler statik (ölçülen değer tüm ölçüm periyodu boyunca sabittir) ve dinamik (ölçülen değer zamanla değişir) olabilir.
Örnekler: statik ölçümler - uzunluk veya kütle ölçümü sağlam vücut, dinamik - kimyasal bir reaktörde sıcaklık veya basınç ölçümü.
Sonuç alma yolu ileÖlçümler, ölçülen miktarın istenen değeri doğrudan deneysel verilerden bulunduğunda doğrudan ve miktarın değeri, bu nicelik ile doğrudan ölçümlere tabi olan miktarlar arasındaki bilinen bir ilişki temelinde bulunduğunda dolaylı olarak ikiye ayrılır.
Aynı adı taşıyan birkaç miktarın aynı anda ölçülmesi durumunda bunlara denir. Kümülatif. Bu durumda, istenen değer, bu miktarların çeşitli kombinasyonlarının doğrudan ölçülmesiyle elde edilen bir denklem sistemi çözülerek bulunur.
Ölçümlerin doğruluğunu belirleyen koşullara göre,ölçümleri tahsis etmek mümkün olan en yüksek doğruluk, mevcut teknoloji ile ulaşılabilir; doğrulama ölçümleri- ölçüm aletleri kullanılarak ve belirli bir olasılıkla sonucun hatasını garanti eden yöntemlere göre yapılan ölçümler; teknik ölçümler, sonucun hatasının ölçüm cihazlarının hatası ile belirlendiği.
Sonuçları ifade etme yolu ileölçümler, bir veya daha fazla fiziksel niceliğin doğrudan ölçümlerine veya fiziksel sabitlerin değerlerinin kullanımına dayalı olarak mutlak olarak bölünür; göreceli, bir birimin rolünü oynayan veya ilk olarak alınan bir miktarın aynı adlı miktara oranı ölçüldüğünde. Göreceli ölçümlerin sonuçları ya kesirler (boyutsuz miktarlar) ya da yüzdeler olarak ifade edilir.
Ölçüm doğruluğunun özelliklerine göre eşit ölçümleri dikkate alın - aynı doğrulukta ve aynı koşullar altında ölçüm cihazlarıyla yapılan belirli bir değere sahip bir dizi ölçüm, örneğin, aynı koşullar altında aynı ağırlıklar kullanılarak aynı analitik terazi üzerinde bir maddenin birkaç test parçasının alınması ve eşit olmayan ölçümler - farklı doğruluktaki ve (veya) ölçüm cihazlarıyla gerçekleştirilen belirli bir değere sahip bir dizi ölçüm farklı koşullarörneğin, farklı hassasiyette veya farklı sıcaklıklarda aynı maddenin bir örneğini almak.
Bir dizi ölçümde aynı miktardaki ölçüm sayısına göre ikincisi tekli ve çoklu olarak ayrılır. Tek ölçümler bir kez gerçekleştirilir, örneğin, sabit koşullar altında saat veya çözeltinin sıcaklığı ile zaman içinde bir noktanın ölçümü. Uygulamada, bu genellikle yeterlidir. Fiziksel bir niceliğin aynı boyutunu tekrar tekrar ölçerken, sonuç birkaç ardışık ölçüm temelinde elde edilir, yani. bir dizi tek ölçümden. Çoklu ölçümlerin sonucu genellikle bireysel ölçümlerin sonuçlarının toplamının aritmetik ortalaması olarak alınır. Geleneksel olarak, bireysel ölçümlerin sayısı 4'e eşit veya daha büyükse bir ölçüm çoklu olarak kabul edilir. Bu durumda, bir dizi ölçümün verileri matematiksel istatistik yöntemleriyle işlenebilir.
3.2 İlkeler, yöntemler ve ölçüm teknikleri
Herhangi bir ölçümün uygulanmasının temeli, birbirine bağlı bir üçlüdür: ölçüm ilkesi, yöntemi ve metodolojisi.
Ölçüm prensibi- ölçümün altında yatan bir dizi fiziksel olay. Örnekler: bir çözeltideki bir maddenin konsantrasyonunu ölçmek için spektrofotometrik ve atomik absorpsiyon yöntemlerinin altında monokromatik radyasyon absorpsiyon fenomeni yatar; yerçekiminin etkisi, bir maddenin kütlesini tartarak ölçme ilkesidir.
Ölçüm yöntemi- uygulanan ölçüm ilkesine göre ölçülen fiziksel miktarı birimiyle karşılaştırmak için alım veya yöntemler seti. Ölçüm yöntemi, kullanılan ölçüm cihazlarının tasarımı ile belirlenir. Birkaç temel ölçüm yöntemi vardır.
Tanıma göre ölçüm yöntemi biriminin tanımına göre bir miktarı ölçmekten oluşur ve kural olarak temel birimleri yeniden üretirken kullanılır. Örneğin, sıcaklık birimi (kelvin) tanımına göre yeniden üretilirken yapılan ölçümlerdir.
Ölçü karşılaştırma yöntemi (karşılaştırma yöntemi)Ölçülen değerin, ölçü tarafından üretilen değerle karşılaştırılmasından oluşur. Örneğin, kütlenin bilinen bir değerle karşılaştırılması, ağırlıklarla bir terazide kütlenin ölçülmesinin temelini oluşturur.
Diferansiyel (fark) ölçüm yöntemiÖlçülen miktarın, bilinen bir değere sahip homojen bir miktarla karşılaştırılmasından oluşur. Bu durumda ölçülen değer ile gerçekte ölçülen bilinen bir değere sahip değer arasındaki fark, bu değerlerin kendilerine göre küçüktür. Örnekler: bir karşılaştırıcıda standart bir ölçü ile karşılaştırılarak uzunluk ölçülerini kontrol ederken gerçekleştirilen ölçümler; Ölçülen değer - optik yoğunluk - analiz edilen çözeltinin mutlak optik yoğunlukları ile standart (sıfır) çözeltiler arasındaki fark olduğunda, analiz edilen çözeltideki büyük ve küçük madde içeriğinin spektrofotometrik olarak belirlenmesi.
Sıfır ölçüm yöntemiölçülen nicelik ve ölçünün karşılaştırıcı üzerindeki sonuç etkisinin sıfıra getirilmesidir. Bu yöntem, prensibi tam dengeleme yoluyla bir köprü kullanarak elektrik direncinin ölçülmesine dayanan tüm cihazlarda uygulanmaktadır. Örneğin, bu yöntem bir gaz kromatografik termal iletkenlik dedektöründe (katharometre) kullanılır.
İÇİNDE temas ölçüm yöntemi cihazın hassas elemanı, ölçüm nesnesi ile temas ettirilir. Örnek: cıva termometresi ile sıcaklık ölçümü.
İÇİNDE temassız ölçüm yöntemi cihazın hassas elemanı, ölçüm nesnesi ile temas ettirilmez. Örnek: atomik absorpsiyon analizinde bir pirometre kullanarak bir grafit küvetin sıcaklığının ölçülmesi.
Ölçüm teknikleri- uygulaması bilinen bir hatayla sonuç veren bir dizi işlem ve kural. Genellikle, ölçüm tekniği, ölçümlerin yapıldığı tüm normları ve kuralları belirleyen ilgili düzenleyici ve teknik belge tarafından düzenlenir: ölçüm cihazlarının seçimi için gereklilikler, ölçüm cihazını iş için hazırlama prosedürü, gereksinimler ölçüm koşulları, ölçümler, sayılarını, sıralarını gösteren; Hataları ifade etmek için düzeltmelerin ve yöntemlerin hesaplanması ve tanıtılması dahil olmak üzere ölçüm sonuçlarının işlenmesi ("birleşik yöntemler"). Aşağıda gösterileceği gibi, nicel kimyasal analiz yöntemlerinin çoğu bu tanımı karşılamamaktadır, ancak "ölçüm prosedürü" terimi hala onlar için geçerlidir.
3.3 Ölçüm aletleri
Ölçüm aletleri - ölçümler için amaçlanan, normalize edilmiş metrolojik özelliklere sahip, boyutunun bilinen bir zaman aralığı için değişmediği (belirlenen hata dahilinde) bir fiziksel nicelik birimini yeniden üreten ve (veya) depolayan teknik cihazlar. Bir dizi kritere göre, aşağıdaki ölçüm araçları ayırt edilir.
Randevuyla- metrolojik ve işçiler. Metrolojik ölçüm aletleri fiziksel bir miktar birimini yeniden üretmek ve (veya) depolamak veya birimin boyutunu çalışan ölçüm cihazlarına aktarmak için tasarlanmıştır. Onların yardımıyla ülkede ölçü birliği sağlanır. Bunlara standartlar, örnek ölçüm aletleri, doğrulama olanakları, karşılaştırma araçları (karşılaştırıcılar, vb.), standart numuneler dahildir.
Çalışma ölçüm aletleri bir fiziksel nicelik biriminin boyutunun diğer ölçüm aletlerine aktarılmasıyla ilgili olmayan ölçümler için tasarlanmıştır. Gerçek fiziksel miktarları ölçmenize izin verirler ve en çok sayıdadırlar. Bunlar, kullanılan ölçüm araçlarını içerir. bilimsel araştırma(pH ölçerler, spektrometreler, spektrograflar), çeşitli ürün parametrelerini ve teknolojik süreçleri (sensörler, sayaçlar) vb. izlerken.
Standardizasyon seviyesine göre- standardize edilmiş ve standardize edilmemiş. Standartlaştırılmış ölçüm cihazları, bir eyalet veya endüstri standardının gereklilikleri dahilinde üretilir. Bu tür araçların teknik özellikleri, durum testleri temelinde elde edilen benzer türdeki ölçüm cihazlarının özelliklerine karşılık gelir. Devlet Ölçü Aletleri Sicilinde yer alan ölçü aletleri, kural olarak, standartlaştırılmış olanlar arasındadır. Laboratuvar kimya pratiğinde yaygın olarak kullanılan pipetler, ölçülü balonlar, ağırlıklar, standart titreler (sabit maddeler) bu tür araçlara örnektir.
Standartlaştırılmamış ölçüm aletleri, özel bir ölçüm görevi gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır. Bu tür araçlar genellikle benzersizdir, kendi kendine yapılır. Onların yardımıyla yapılan ölçümlerin güvenilir olması için öncelikle metrolojik olarak sertifikalandırılmış olmaları gerekir.
Ölçülen fiziksel miktarla ilgili olarak- ana ve yardımcı. Temel ölçüm aletleri değeri ölçüm görevi çerçevesinde elde edilmesi gereken fiziksel niceliğin ölçümlerini yapar. Yardımcı ölçüm aletleri Gerekli doğrulukta ölçüm sonuçlarını elde etmek için ana ölçüm aleti veya ölçüm nesnesi üzerindeki etkisinin dikkate alınması gereken fiziksel niceliğin ölçüldüğü.
Tasarım gereği- ölçüler, ölçüm cihazları, ölçüm tesisatları, ölçüm sistemleri, ölçüm kompleksleri.
Ölçüm bir ölçüm aracı olarak, değerleri yerleşik birimlerde ifade edilen ve gerekli doğrulukla bilinen bir veya daha fazla belirli boyutun fiziksel bir miktarını çoğaltmak ve (veya) depolamak amaçlanmıştır. Normal Weston öğesi, nominal değeri 1V olan bir emf ölçüsüdür; kuvars osilatörü - elektriksel salınımların frekansının bir ölçüsü; 6.02·10 23 - bir mole eşit herhangi bir parçacığın (atomlar, iyonlar, moleküller) sayısının bir ölçüsü.
Ölçü, bir fiziksel nicelik biriminin taşıyıcısı olarak hareket eder ve ölçümler için temel görevi görür. Ölçülen miktarın büyüklüğü onunla karşılaştırıldığında, değeri aynı birimlerde elde edilir.
Ölçüler, tek değerli, çok değerli, ölçü setleri, ölçü depoları, kurulum olarak ayrılmıştır. Aynı boyuttaki fiziksel bir miktarı yeniden üreten bir ölçü - açık ölçü(belirli bir kütlenin ağırlığı, sabit kapasitans kondansatörü, normal bir Weston elemanı, bir kalibre). Farklı boyutlardaki fiziksel bir miktarı yeniden üreten bir ölçü - çok değerli ölçü(değişken kapasitör, gömlekli spektrofotometrik ölçümler için küvetler). Hem tek tek hem de çeşitli kombinasyonlarda pratik uygulama için gerekli olan, aynı fiziksel niceliğe sahip farklı boyutlardaki bir dizi ölçü, bir dizi ölçüdür (bir dizi ağırlık, ölçü, vb.).
Ölçü aleti - ölçülen fiziksel miktarın değerlerini belirtilen aralıkta elde etmek için tasarlanmış bir ölçüm cihazı. Böyle bir cihaz, ölçülen değeri bir ölçüm bilgisi sinyaline dönüştürmek için bir cihaza ve algıya erişilebilir bir biçimde göstergesine sahiptir. Çoğu durumda, görüntüleme cihazının ok veya başka bir cihazla bir ölçeği, bir kalem veya dijital işaretçi ile bir diyagramı vardır, bununla fiziksel bir miktarın değerlerini okuyabilir veya kaydedebilirsiniz. Cihaz bir bilgisayarla eşleştirilmişse, ekrandan veya çıktıdan okuma alınabilir.
Ölçülen değerin değerlerinin gösterilmesinin doğası gereğiÖlçü aletleri gösterge ve kayıt olmak üzere ikiye ayrılır. Birincisi, yalnızca ölçülen değerin değerlerinin okunmasına izin verir ve ikincisi - ayrıca bunları kaydetmeye izin verir. Gösterge aletlerine bir örnek, bir mikrometre, analog veya dijital voltmetre, saattir. Göstergelerin kaydı analog veya sayısal biçimde gerçekleştirilebilir. Aynı anda bir veya daha fazla miktarın birkaç değerini kaydetmenize izin veren cihazlar vardır.
Eyleme göreölçme araçları integrasyon ve toplama olarak ikiye ayrılır. Entegre ölçüm cihazları yardımı ile ölçülen büyüklüğün değeri, başka bir değere (elektrik sayacı, mesafe ölçer) göre entegre edilerek belirlenir. Toplama ölçüm cihazları, çeşitli ölçüm kanallarından sağlanan iki veya daha fazla miktarın toplamı ile işlevsel olarak ilişkili okumalar verir (birkaç elektrik jeneratörünün toplam gücünü ölçmek için bir watt metre);
Ölçüm dönüştürücüleri - İletim, daha fazla dönüştürme, işleme ve depolama için uygun bir biçimde ölçüm bilgisi sinyali oluşturmaya hizmet eden, ancak gözlemci tarafından doğrudan algılamaya uygun olmayan ölçüm aletleri. Bunlar yapısal olarak ayrı elemanlardır, kural olarak ölçümler için bağımsız bir önemleri yoktur. Genellikle daha karmaşık ölçüm komplekslerinin ve otomatik kontrol, yönetim ve düzenleme sistemlerinin bileşenleridir.
Ölçüm sistemleri - işlevsel olarak entegre edilmiş bir dizi ölçü, ölçü aleti, ölçü dönüştürücü, bilgisayar ve diğerleri teknik araçlar kontrol edilen uzayın (çevre, nesne, vb.) farklı noktalarına, bu uzayın (çevre, nesne, vb.) doğasında bulunan bir veya daha fazla fiziksel niceliği ölçmek için yerleştirilir. Amaca göre ikiye ayrılırlar. ölçme Bilgi sistemi (IIS), ölçüm kontrol sistemleri(X), ölçüm kontrol sistemleri(ICS), vb. Bu sistemlerden ilki ölçüm bilgilerini tüketicinin istediği formda sunar. İkincisi, teknolojik bir sürecin, bir olgunun, hareketli bir nesnenin veya durumunun parametrelerinin sürekli izlenmesi için tasarlanmıştır. IMS, teknolojik sürecin, üretimin, hareketli nesnenin vb. otomatik kontrolünü sağlar. Bu sistem, ölçüm bilgilerinin parametrelerinin normatif olanlarla karşılaştırılması için öğelerin yanı sıra kontrol edilecek bir işlemin veya hareketli bir nesnenin parametrelerini nominal değerlere getirmeyi mümkün kılan geri bildirim öğelerini içerir. Ölçüm kanallarının sayısına bağlı olarak ölçüm sistemleri bir, iki, üç veya daha fazla kanal olabilir. Sistem, ölçüm bilgilerini almak ve işlemek için otomatik araçlara sahipse, buna otomatik ölçüm sistemi denir. Ölçme görevinin amacına göre yeniden yapılandırılan sisteme esnek ölçüm sistemi denir.
Ölçüm kompleksleri - IMS'nin bir parçası olarak belirli bir ölçüm görevini gerçekleştirmek için tasarlanmış, işlevsel olarak entegre edilmiş bir ölçüm aletleri ve yardımcı cihazlar seti. Örnek: üretilen entegre devrelerin kalitesini değerlendirmek için ölçüm sistemleri.
Otomasyon seviyesine göre- otomatik olmayan ölçü aletleri, otomatik ölçü aletleri, otomatik ölçü aletleri. Otomatik olmayan ölçüm aleti
otomatik ölçüm ve sonuçlarının işlenmesi için cihazlara sahip değildir (mezura, teodolit, pirometre, gösterge kağıdı). Otomatik ölçüm cihazı
otomatik modda bir veya daha fazla ölçüm işlemi gerçekleştirir. Otomatik ölçüm cihazı
otomatik modda ölçümleri ve ölçüm sonuçlarının alınması ve işlenmesi, bunların kaydedilmesi, veri iletimi veya bir kontrol sinyalinin oluşturulması ile ilgili tüm işlemleri gerçekleştirir.
3.4 Ölçüm koşulları
Ölçümler, etkileyen büyüklüklerin tüm değerlerinin nominal değerlerini aşmayan sınırlar içinde tutulduğu koşullar altında gerçekleştirilir. Bu tür koşullar denir normal. Belirli bir türdeki ölçüm cihazları için veya doğrulamaları sırasında normatif ve teknik belgelerde belirlenirler. Çoğu ölçüm için normal sıcaklık değeri normalleştirilir (bazı durumlarda 20 ° C veya 293 K, diğerlerinde - 23 ° C veya 296 K). Normal değer genellikle, farklı koşullar altında gerçekleştirilen birçok ölçümün sonuçlarının verildiği ölçüm cihazının ana hatası olarak hesaplanır.
Etkisi altındaki ölçüm sonucundaki değişikliğin, belirlenmiş doğruluk standartlarına göre ihmal edilebileceği, etkileyen miktarın değer aralığına denir. normal etki miktarı aralığı (normal alan).
Ölçüm cihazının okumalarındaki ek hata veya değişikliğin normalleştirildiği, etkileyen miktarın değer aralığına denir. etkileyen miktar değerlerinin çalışma alanı (çalışma alanı).
Ölçülen ve etkileyen büyüklüklerin uç değerler aldığı ve ölçü aletinin metrolojik özelliklerinde herhangi bir hasar ve bozulma olmaksızın hala dayanabileceği ölçüm koşullarına denir. Sınırlayıcı ölçüm koşulları.
3.5 Ölçüm belirsizlikleri
Ölçüm sonuçlarının ana metrolojik özelliklerinden biri hatadır.
Ölçüm hatası - ölçüm sonuçlarının ölçülen miktarın gerçek değerinden sapması. Hata, ölçüm sürecinin kusurlu olmasından kaynaklanmaktadır.
Hataların tezahürünün spesifik nedenleri ve doğası çok çeşitlidir. Buna göre birçok kritere göre sınıflandırılırlar.
ifade yolu ile- mutlak ve göreli hatalar.
Mutlak ölçüm hatası - ölçülen değerin birimlerinde ifade edilen ölçüm hatası. Göreceli ölçüm hatası - mutlak ölçüm hatasının ölçülen miktarın gerçek değerine oranı.
Tezahürün niteliğine göre- sistematik ve rastgele hatalar.
Sistematik ölçüm hatası - aynı fiziksel niceliğin tekrarlanan ölçümleri sırasında sabit kalan veya düzenli olarak değişen ölçüm hatası bileşeni. Değişimin niteliğine göre sistematik hatalar sabit, orantısal ve karmaşık bir yasaya göre değişen hatalar olmak üzere ikiye ayrılır.
Sabit hatalar değerlerini, özellikle tüm ölçüm süresi boyunca uzun süre korur. En yaygın olanlarıdır. Bu tür yanlılığa iyi bir örnek, sabit, sıfır olmayan bir boş değerdir.
oransal hatalarölçülen miktarın değeri ile orantılı olarak değişir.
Periyodik hatalar zamanın periyodik bir işlevi veya sayaç işaretçisini hareket ettirme işlevidir.
Karmaşık bir yasaya göre değişen hatalar, birkaç sistematik hatanın birleşik eyleminin sonucudur.
Oluşma nedenlerine bağlı olarak, sistematik hatalar, araçsal, ölçüm yöntemi hataları, belirlenen ölçüm koşullarına uyulmaması nedeniyle öznel hatalara ayrılır.
Enstrümantal (donanım) hatalar ölçümler kullanılan ölçüm cihazının hatalarından kaynaklanmaktadır. Parçaların ve bir bütün olarak cihazın aşınması, cihazın mekanizmasındaki aşırı sürtünme, kalibrasyon sırasında yanlış vuruşlar, ölçümün gerçek ve nominal değerleri arasındaki tutarsızlık vb. Son yıllarda, bu tür bir hata, ölçüm aletinde bulunan hatanın rastgele bir bileşenini de içermeye başlamıştır.
Ölçüm yöntemi hataları (teorik) Kabul edilen ölçüm yönteminin kusurlu olması nedeniyle. Bunlar, ölçümlerin altında yatan fenomenler ve etkiler hakkındaki basitleştirilmiş fikirlerin sonucudur.
Öznel ölçüm hataları(kişisel, kişisel farklılık) operatörün bireysel özelliklerinden kaynaklanır.
Değişen ölçüm koşulları nedeniyle ölçüm hataları Bir veya diğerini etkileyen niceliklerin (sıcaklık, basınç, hava nemi, manyetik alan gücü, titreşim vb.), ölçüm cihazlarının yanlış kurulumu ve ölçüm koşullarıyla ilgili diğer faktörlerin hesaba katılmaması veya yeterince dikkate alınmaması nedeniyle ortaya çıkar.
Rastgele ölçüm hatası - aynı miktarın tekrarlanan ölçümleri sırasında rastgele değişen (işaret ve değer olarak) ölçüm hatası bileşeni. Rastgele hatalar kaçınılmaz ve kaçınılmazdır ve ölçüm sonuçlarında her zaman mevcuttur. Değişmeyen koşullar altında tekrarlanan ve yeterince doğru ölçüm sırasında ölçülen miktarın sayısal değerlerinin (son önemli rakamlardaki farklılıkları) dağılmasına neden olurlar.
Ölçülen değeri ölçmek için koşullara göre- statik ve dinamik . Statik ölçüm hataları statik ölçümlerin koşullarını karşılamak, dinamik - dinamik ölçüm koşulları. Ölçüm koşullarına bağlı olarak ana ve ek hatalar da dikkate alınır.
Ayrıca, tahsis brüt ölçüm hatası- verilen ölçüm koşulları altında bekleneni önemli ölçüde aşan bir hata.
Bölüm 3 için güvenlik soruları:
1. Ölçümleri sınıflandırmanın yollarını listeleyin?
2. Ölçüm yöntemlerinin türlerini listeleyin ve her birinin kısa bir tanımını yapın?
3. Ölçü aletlerinin sınıflandırılması.
4. Önlemlerin sınıflandırılması.
5. Ölçü aletlerinin sınıflandırılması.
6. Mutlak ve bağıl hata.
7 Sistematik hata türleri.
4. Fiziksel büyüklük birimlerinin boyutlarının transferi
4.1 Fiziksel büyüklüklerin standartları
Ölçümlerin tekdüzeliğini sağlamak için gerekli koşul, aynı fiziksel niceliğe sahip tüm ölçüm cihazlarının derecelendirildiği birimlerin kimliğidir. Bu, belirlenmiş fiziksel nicelik birimlerinin doğru bir şekilde çoğaltılması ve depolanması ve boyutlarının standartlar ve örnek ölçüm cihazları aracılığıyla ölçüm cihazlarına aktarılmasıyla sağlanır.
Standart ölçü birimi- Büyüklüğünü belirli bir miktardaki diğer ölçüm cihazlarına aktarmak için bir miktar birimini (veya bir miktar biriminin katları veya kesirli değerlerini) yeniden üretmek ve saklamak için tasarlanmış bir ölçüm cihazı. Yetkili devlet organının kararıyla bölgede ilk olarak tanınan birimlerin standartları Rusya Federasyonu, ulusal ölçüm standartları olarak adlandırılır. Standart, ülkedeki en yüksek doğrulukla bir fiziksel nicelik birimini yeniden üretiyorsa, buna birincil denir. Kural olarak, ulusal standartlar birincildir. Temel birimlerin birincil standartları, bu birimleri tanımlarına göre yeniden üretir (diğer yandan, fiziksel bir niceliğin biriminin nasıl tanımlandığı, bir dereceye kadar birincil standardın aygıtı tarafından belirlenir).
4.2 Fiziksel büyüklük birimlerinin boyutlarının transferi
Transfer, örnek ölçü aletleri vasıtasıyla gerçekleştirilir.
Referans ölçüm cihazlarıÜzerindeki diğer ölçü aletlerinin doğrulanması ve kalibrasyonu için tasarlanmış ölçüler, ölçü aletleri veya ölçü dönüştürücülerdir. Ulusal doğrulama şemasına göre metrolojik parametrelerinin ve kategorisinin belirtildiği, yerleşik prosedüre göre onaylanmış örnek bir ölçüm cihazı için bir sertifika verilir. Örnek ölçüm cihazları, Devlet Metroloji Servisi organları ve departman metroloji hizmetleri organları tarafından saklanır ve kullanılır.
Pirinç. 1 - Boyutu birincil standarttan örnek ve çalışan ölçüm cihazlarına aktarma şeması
En genel haliyle, fiziksel nicelik birimlerinin boyutlarını aktarmak için metrolojik zincir Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. Şek. 1 şemasının katı bir hiyerarşisi vardır: standartlar arasındaki boyutların aktarımı yukarıdan aşağıya doğru gider: birincil standarttan işçilere, işçilerden 1. kategorideki örnek ölçü ve ölçüm araçlarına, vb. Altta yatan örnek ölçüm araçları, bir adım daha yüksekte bulunanlar tarafından doğrulanır. Çalışma ölçüleri ve ölçü aletleri, uygun doğruluğa sahip örnek örneklere göre doğrulanır. Tüm örnek ölçüm cihazları, Federal Teknik Düzenleme ve Metroloji Ajansı'nın (Yönergeleme) kuralları tarafından belirlenen zaman sınırları içinde zorunlu doğrulamaya tabidir.
Şek. 1 metrolojik boyut iletim zinciri yalnızca birkaç fiziksel nicelik için kullanılır. Diğer durumlarda, hiyerarşideki adımların sayısı önemli ölçüde daha küçük olabilir. Bu sayı ve her bir belirli fiziksel miktar için boyutun iletim sırası, doğrulama şemalarında sabitlenmiştir.
4. bölüm için güvenlik soruları:
"Standart miktar birimi" teriminin tanımı nedir?
Fiziksel büyüklük birimlerinin boyutlarının iletiminin metrolojik zinciri.
5 Ölçü aletlerinin belirsizlikleri
5.1 Ölçü aletlerinin metrolojik özellikleri
Metrolojik özelliklerölçüm aletleri onları çağırır özellikler, sonuçları ve ölçüm hatalarını etkiler. Her bir ölçüm cihazı için, bu özelliklerden oluşan bir set, ölçüm hatasını tahmin etmek için kullanılabilecek şekilde seçilir ve normalleştirilir.
Ölçüm cihazlarının ana metrolojik özellikleri aşağıdaki gibidir:
- Statik dönüştürme özelliği (dönüştürme işlevi, kalibrasyon özelliği) formun bir bağımlılığıdır y= f(x)çıkış sinyali de giriş sinyalinden x. Bu özellik, bir denklem, grafik veya tablo şeklinde ayarlanır (normalize edilir) ve resmi olarak tüm niyet aralığında bu ölçüm cihazına atfedilir. değer f'(x)= dy/dx isminde dönüşüm karakteristiğinin duyarlılığı. Genellikle bir ölçüm cihazının hassasiyetinden, ölçüm prosedüründen vb. söz edilir, bu da karşılık gelen statik dönüşüm karakteristiğinin hassasiyetini ima eder. Görünüm dönüşümünün statik özelliği y = Kx isminde doğrusal, bu durumda hassasiyet İLE.
- Bölünmenin değeri (ölçek aletleri için) - göstergenin hareketine karşılık gelen ölçülen değerde bir değişiklik ölçeğin bir bölümü. Dijital cihazlar için, bölme fiyatının rolü, enstrüman okumasında sayının en az anlamlı basamağının biriminin fiyatı tarafından oynanır. Ölçüm aralığının her noktasında hassasiyetin sabit olması durumunda skala denir. üniforma.
Enstrüman hatası bu ölçüm cihazı kullanılarak elde edilen sonuçlarda bir hata var. Bu, ölçüm cihazının en önemli özelliğidir. Bölümde verilen tanımlara uygun olarak. 1.2 ayırt etmek mutlak Ve akraba hatalar aşağıdaki gibi yazılabilir.
Bir ölçü için mutlak hata ∆, nominal x n ve gerçek x D değerleri arasındaki farktır.
∆ \u003d x n - x D.
Bir ölçüm cihazı için mutlak hata ∆, gösterge x p ile ölçülen x d miktarının gerçek değeri arasındaki farktır.
∆ \u003d x P - x D.
Ölçüm cihazının bağıl hatası δ, mutlak hatanın oranıdır. ∆x genellikle yüzde olarak ifade edilen gerçek değere:
δ = ( ∆x/x d)100 (%).
Neredeyse her zaman δ ‹‹ 1 olduğundan, x p ≈ x d varsayılır:
δ ≈ (( ∆x/x P 100 (%).
Ölçüm cihazlarının hataları ve ölçümlerin hataları ikiye ayrılır. statik Ve dinamik(burada sadece statik hatalardan bahsediyoruz), sistematik Ve rastgele. Rastgele hatalardan farklı olarak, sistematik hatalar ölçülen miktar ve zamanın bir fonksiyonudur. Ek olarak, ölçüm cihazlarının hatalarını (hata bileşenleri) analiz ederken, koşullu olarak ayırt ederiz. orantılı(ölçülen değer) ve kalıcı(ölçülen değerden bağımsız) hatalar.
5.2 Ölçü aletlerinin metrolojik özelliklerinin standardizasyonu
tayın - Ölçü aletlerinin gerçek metrolojik özelliklerinin nominal değerlerinden sapmalarının kabul edilebilirlik sınırlarının belirlenmesi. Normlar ilgili kuruluşlar tarafından belirlenir. standartlar. Ölçü aletlerinin gerçek metrolojik özellikleri, imalatları sırasında ve ayrıca doğrulama sırasında belirlenir ve bunlardan en az birinin yetersiz olması durumunda ölçü aleti ayarlanır veya geri çekilir.
Ölçü aletlerinin hem metrolojik özelliklerinin hem de çalıştırıldıkları koşulların normalize edildiğine dikkat edin ( başvuru koşulları), atmosferik havanın sıcaklığı veya basıncı gibi. Aynı zamanda tahsis normal uygulama koşulları (değişen çalışma koşullarının proses ve ölçüm sonuçları üzerindeki etkisinin ihmal edilebileceği aralık) ve çalışma alanı, çalışma koşullarındaki değişikliklerin ölçüm sonuçlarını etkilediği, ancak bu etkilerin normalleştirildiği.
Normal koşullar altında ölçüm cihazının toplam hatasına ∆ toplamları denir. temel hata ve ∆d limiti ayarlanarak normalleştirilir.Çoğu zaman, hatanın sistematik ∆c ve rastgele bileşenleri ayrı ayrı normalleştirilir.
5.3 Ölçü aletlerinin doğruluk sınıfları
Doğruluk sınıfı- izin verilen temel ve ek hataların sınırları ile belirlenen ölçüm cihazının genelleştirilmiş bir özelliği ve ölçüm cihazının yardımlarıyla yapılan ölçümlerin doğruluğunu etkileyen diğer özellikleri. Ölçüm cihazlarının doğruluk sınıfları, aşağıdakiler için ölçüm cihazları için belirlenir:
Sistematik ve rastgele hatalar ayrı ayrı standartlaştırılmamıştır;
Dinamik hata ihmal edilebilir.
Ölçüm cihazının doğruluk sınıfını belirleme yöntemi, izin verilen temel hatanın sınırlarını belirleme yöntemiyle belirlenir. Bunun için genellikle azaltılmış veya göreceli bir hata kullanılır.
5.4 Ölçü aletlerinin doğrulanması için yöntemler
Ölçüm cihazının doğrulanması- ölçüm cihazının belirlenen teknik gerekliliklere uygunluğunu belirlemek ve onaylamak için devlet metroloji servisi organları (diğer yetkili organlar, kuruluşlar) tarafından gerçekleştirilen bir dizi işlem. Ölçüler ve ölçü aletleri için farklılık gösteren birkaç doğrulama yöntemi vardır.
Önlemleri doğrulamak için aşağıdaki yöntemler kullanılır:
Bir karşılaştırma cihazı kullanarak doğrulanmış, örnek niteliğinde bir ölçümden daha doğru bir karşılaştırma;
Doğrulanmış ölçü, ilgili kategori ve sınıftaki ölçü aletleri ("ölçülerin kalibrasyonu") tarafından üretilen değerin ölçümü;
Bir kümeden (veya çok değerli bir ölçümün ölçek işaretlerinden birinden) bir ölçümün daha doğru bir ölçümle karşılaştırılmasından oluşan kalibrasyon. Aynı zamanda, doğrulanan kümenin diğer ölçülerinin boyutları (diğer ölçek işaretlerinde tekrarlanabilir değerin değerleri), karşılaştırma cihazlarında çeşitli kombinasyonlarda karşılaştırılarak ve elde edilen sonuçlar işlenerek belirlenir.
Ölçüm cihazları iki şekilde doğrulanabilir:
Onların yardımıyla, ilgili kategori veya doğruluk sınıfının örnek ölçümleriyle üretilen değeri ölçerek. Genellikle, bu durumda, ölçülen miktarın değerleri, alet ölçeğindeki karşılık gelen işaretlere eşit olarak seçilir ve ana hata, ölçüm sonucu ile ölçünün boyutu arasındaki en büyük farka eşittir. Tipik bir örnek: standart bir ağırlık (ölçü) tartılarak terazinin doğrulanması;
Aynı değere (değerlere) sahip kalibre edilmiş ve örnek niteliğindeki cihazlarla ölçüm ve kalibre edilmiş cihazın hatası, kalibre edilmiş ve örnek niteliğindeki cihazların okumalarındaki fark ile belirlenir. Örnek: Bir ve aynı nesnenin, örneğin bir termostattaki suyun sıcaklığını ölçerek bir referans termometre kullanarak bir termometrenin doğrulanması.
Hem doğrulamada hem de fiziksel bir niceliğin birimlerinin boyutlarını aktarmak için zincirlerin yapımında en önemli an, örnek ve doğrulanmış ölçüm cihazlarının hata oranının seçimidir. Bu seçim, küçük hataların ihmal edilmesi temel ilkesine uygun olarak yapılır. Genellikle hata oranı 1:3 - 1:5 olarak seçilir, ancak bazen (doğrulama prosedürünün belirli özellikleri ve bunun için gereklilikler dikkate alınarak), diğer oranlar da kullanılır.
Bölüm 5 için güvenlik soruları:
Ölçü aletlerinin temel metrolojik özelliklerini listeler misiniz?
Ölçü aletlerinin mutlak ve bağıl hatası.
SI'nın metrolojik özelliklerinin sınıflandırılması.
SI doğruluk sınıfları.
Ölçülerin ve ölçü aletlerinin doğrulanmasının ana yöntemlerini sıralar mısınız?
bibliyografya
Dvorkin V.I. Kantitatif kimyasal analizin metroloji ve kalite güvencesi M.: Kimya. 2001. - 263 s.
Rusya Federasyonu Kanunu "Ölçümlerin tekdüzeliğinin sağlanması hakkında"
Burdun G.D., Markov B.N. Metrolojinin temelleri. M.: Standartların yayınevi. 1985 - 256 s.
29-99" Devlet sistemiölçümlerin tekdüzeliğini sağlamak. Metroloji. Temel terimler ve tanımlar »
GOST 8.563-96 “GSOEI. Ölçüm Yöntemleri »
GOST 8.061-80 “GSI. Doğrulama şemaları. İçerik ve yapı.
Sayfa 1
Diğer bilimler gibi, ölçüm teorisi(metroloji), ilk aksiyomlarını tanımlayan bir dizi temel varsayım temelinde inşa edilmiştir.
Ölçümler teorisinin ilk varsayımı bir varsayım A:kabul edilen çalışma nesnesi modeli çerçevesinde, belirli bir fiziksel miktar ve gerçek değeri vardır..
Parçanın bir silindir (model - silindir) olduğunu varsayarsak, o zaman ölçülebilen bir çapa sahiptir. Parça silindirik olarak kabul edilemezse, örneğin kesiti bir elips ise, ölçülen değer parça hakkında faydalı bilgiler taşımadığından çapını ölçmek anlamsızdır. Ve bu nedenle, yeni model çerçevesinde çap mevcut değil. Ölçülen değer yalnızca kabul edilen model çerçevesinde var olur, yani yalnızca modelin nesne için yeterli olduğu kabul edildiği sürece anlamlıdır. Farklı araştırma amaçları için, bu nesneyle farklı modeller karşılaştırılabilir, daha sonra varsayımdan FAKAT takip eder
sonuçlar FAKAT 1 : ölçüm nesnesinin belirli bir fiziksel miktarı için, birçok ölçülen nicelik (ve buna bağlı olarak gerçek değerleri) vardır.
Ölçümler teorisinin ilk postülasından şu şekildedir:ölçüm nesnesinin ölçülen özelliği, modelinin bazı parametrelerine karşılık gelmelidir. Bu modelölçüm için gereken süre boyunca, bu parametrenin değişmemiş olarak kabul edilmesine izin vermelidir. Aksi takdirde ölçü alınamaz.
Bu gerçek anlatılıyor varsayımı B:ölçülen miktarın gerçek değeri sabittir.
Modelin sabit parametresini seçtikten sonra, karşılık gelen değerin ölçümüne geçebiliriz. Değişken bir fiziksel miktar için, bazı sabit parametrelerin seçilmesi veya seçilmesi ve ölçülmesi gerekir. Genel durumda, böyle bir sabit parametre, bazı işlevler kullanılarak tanıtılır. Fonksiyonlar aracılığıyla tanıtılan zamanla değişen sinyallerin bu tür sabit parametrelerinin bir örneği, doğrultulmuş ortalama veya kök-ortalama-kare değerleridir. Bu yönü yansıtıyor
sonuç B1:değişken bir fiziksel miktarı ölçmek için, sabit parametresini - ölçülen miktarı - belirlemek gerekir.
Bir ölçüm nesnesinin matematiksel bir modelini oluştururken, kaçınılmaz olarak özelliklerinden birini veya diğerini idealize etmek gerekir.
Bir model, bir ölçüm nesnesinin tüm özelliklerini asla tam olarak tanımlayamaz. Bu ölçüm problemini çözmek için gerekli olan bazılarını belirli bir yaklaşıklık derecesiyle yansıtır. Model, ölçümden önce nesne hakkında a priori bilgiler temelinde ve ölçümün amacı dikkate alınarak oluşturulur.
Ölçülen büyüklük, kabul edilen modelin bir parametresi olarak tanımlanır ve kesinlikle doğru bir ölçüm sonucunda elde edilebilecek değeri, bu ölçülenin gerçek değeri olarak alınır. Ölçülen nesnenin bir modelini oluştururken benimsenen bu kaçınılmaz idealleştirme,
model parametresi ile eşik adı verilen nesnenin gerçek özelliği arasındaki kaçınılmaz tutarsızlık.
"Eşik tutarsızlığı" kavramının temel doğası belirlenir varsayım C:ölçülen değer ile nesnenin araştırılan özelliği arasında bir tutarsızlık var (ölçülen değer arasında eşik farkı) .
Eşik uyuşmazlığı, ölçülen fiziksel niceliğin kabul edilen tanımıyla ölçümlerin ulaşılabilir doğruluğunu temel olarak sınırlar.
Ölçümlerin doğruluğunda bir artış gerektirenler de dahil olmak üzere, ölçüm amacındaki değişiklikler ve iyileştirmeler, ölçüm nesnesinin modelini değiştirme veya iyileştirme ve ölçülen büyüklük kavramını yeniden tanımlama ihtiyacına yol açar. Yeniden tanımlamanın temel nedeni, daha önce kabul edilen tanımın eşik uyumsuzluğunun, ölçüm doğruluğunun gerekli düzeye çıkarılmasına izin vermemesidir. Modelin yeni tanıtılan ölçülen parametresi de yalnızca bir hatayla ölçülebilir;
durum, eşik uyumsuzluğundan kaynaklanan hataya eşittir. Ölçülen nesnenin kesinlikle yeterli bir modelini oluşturmak temelde imkansız olduğundan, imkansızdır.
ölçülen fiziksel nicelik ile onu tanımlayan ölçüm nesnesi modelinin parametresi arasındaki eşik farklılığını ortadan kaldırın.
Bundan önemli bir sonuç C1:ölçülen miktarın gerçek değeri bulunamaz.
Model, yalnızca ölçüm nesnesi hakkında ön bilgi varsa oluşturulabilir. Aynı zamanda, daha fazla bilgi, model daha yeterli olacak ve buna bağlı olarak, ölçülen fiziksel miktarı tanımlayan parametresi daha doğru ve doğru seçilecektir. Bu nedenle, a priori bilginin arttırılması, eşik uyumsuzluğunu azaltır.
Bu durum yansıtılır soruşturmaİTİBAREN2: ulaşılabilir ölçüm doğruluğu, ölçüm nesnesi hakkında önsel bilgilerle belirlenir.
Bu sonuçtan, a priori bilginin yokluğunda ölçümün temelde imkansız olduğu sonucu çıkar. Aynı zamanda, mümkün olan maksimum ön bilgi, doğruluğu gerekli olana eşit olan, ölçülen değerin bilinen bir tahmininden oluşur. Bu durumda ölçüm yapılmasına gerek yoktur.
Yükleniyor...