Основные понятия и определения метрологии

В этом разделе для удобства сведены основные понятия и определения метрологии.

Физическая величина – одно из свойств объекта (физической системы, явления или процесса) общее в качественном отношении для многих объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта (масса тела, ток через проводник, сопротивление резистора).

Единица измерения физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин (кг, А, Ом).

Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц (0,5 кг, 0,1 А, 100 Ом).

Истинное значение физической величины – значение, которое идеальным образом характеризует физическую величину.

Действительное значение физической величины – значение, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному, что может быть использовано вместо него.

Измерение физических величин – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или не явном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения ее величины (взвешивание – сравнение с эталонной массой – 1 кг. Измерение тока – сравнение с эталонным ампером через градуированную шкалу прибора). Измерение характеризуют по нижеследующим признакам.

Принцип измерений – физическое явление или эффект лежащий в основе измерений. Так измерение массы на рычажных весах использует третий закон Ньютона, измерение силы тока может использовать закон Ампера и т.д.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения физической величины с ее единицей в соответствии с принципом измерений, например, измерение массы на рычажных весах с помощью гирь определенной массы.

Результат измерений – значение величины, полученное в результате измерения и усреднения полученных величин.

Ошибка измерения – отклонение результата измерения х_изм от истинного значения величины х_ист.

. (1.1)

Различают случайные, систематические ошибки и промахи.

Случайные ошибки – это ошибки, величина и знак которых изменяются от опыта к опыту непредсказуемым образом. Например, при взвешивании вследствие колебаний установки не абсолютно одинаковой тщательности измерений и т.д. Эти ошибки, как правило вызываются большим количеством одновременно действующих факторов, характер которых изменяется со временем.

Систематические ошибки – это ошибки, величина и знак которых изменяется закономерно или сохраняются. Они вызываются постоянно действующими причинами, односторонне влияющими на результат измерений, например неточный вес гирь, величина сопротивления, емкость, индуктивность, зависимость их от температуры и др. Такие ошибки можно уменьшить путем совершенствования измерительных приборов, уточнения методик измерений и обработки результатов.

Промахами называют грубые ошибки, существенно превышающие ожидаемую в данных условиях погрешность. Они вызываются невнимательностью экспериментатора, резким изменением условий опыта, поломкой прибора. Например, экспериментатор положил на весы не 200 мг, а 500 мг или прочитал по шкале 18 мА вместо 13 мА. Наблюдения, содержащие промахи, отбрасываются как не заслуживающие доверия.

Погрешность результата измерений – Δ х является количественной мерой неизвестной экспериментатору (поскольку х_ист неизвестна) истинной ошибки δх

. (1.2)

Погрешность определяют в зависимости от вероятности P выполнения (1.2).

Интервал называют доверительным интервалом, а вероятность P – доверительной вероятностью. Кроме абсолютной погрешности Δ x используют относительную погрешность измерения.

Отличие ошибки измерения от погрешности измерения в том, что первая отсчитывается от неизвестного истинного значения величины в случае единичного измерения, а вторая использует реальные результаты измерении при повторяющихся измерениях и близких условиях опытов.

Также как и ошибки измерения, существуют систематические и случайные погрешности. Кроме того, существуют погрешности округления и приборные погрешности.

Точность результатов измерений одна из характеристик качеств измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Количественно точность оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности.

Сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами, разными операторами в разное время, но в одних условиях (давление, температура, влажность и др.)

Достоверность – характеристика качества измерений, отражающая доверие к их результатам, которая определяется вероятностью (доверительной) того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных границах (доверительных).

Измерения делят на достоверные и недостоверные в зависимости от того, насколько известны вероятные характеристики их отклонений от действительного значения величины.

Приведенные в этом разделе понятия и определения метрологии близки по формулировкам к принятым в основополагающих стандартах но, естественно, представляют собой лишь выборку из последних.