Măsurare dinamică-- măsurarea unei cantități a cărei mărime se modifică în timp. O schimbare rapidă a mărimii mărimii măsurate necesită măsurarea acesteia cu cea mai precisă determinare a momentului în timp.

De exemplu, măsurarea distanței până la nivelul suprafeței Pământului de la balon cu aer cald sau măsurarea tensiunii DC curent electric. În esență, o măsurare dinamică este o măsurare a dependenței funcționale a mărimii măsurate în timp.

Semnul prin care o măsurătoare este clasificată ca statică sau dinamică este eroarea dinamică la o viteză sau o frecvență dată de modificare a mărimii măsurate și proprietățile dinamice specificate ale SI. Să presupunem că este neglijabilă (pentru problema de măsurare care se rezolvă), în acest caz măsurarea poate fi considerată statică. Dacă aceste cerințe nu sunt îndeplinite, este dinamic.

Eroare dinamică de măsurare- eroarea rezultatului măsurătorii inerentă condițiilor de măsurare dinamică. Eroarea dinamică apare la măsurarea cantităților variabile și este cauzată de proprietățile inerțiale ale instrumentelor de măsură. Eroarea dinamică a unui instrument de măsură este diferența dintre eroarea instrumentului de măsură în condiții dinamice și eroarea sa statică corespunzătoare valorii mărimii la un moment dat. Când se dezvoltă sau se proiectează un instrument de măsurare, ar trebui să se țină seama de faptul că o creștere a erorii de măsurare și o întârziere a apariției semnalului de ieșire sunt asociate cu schimbarea condițiilor.

Erorile statice și dinamice se referă la erorile din rezultatul măsurării. În majoritatea instrumentelor, erorile statice și dinamice sunt interconectate, deoarece relația dintre aceste tipuri de erori depinde de caracteristicile instrumentului și de timpul caracteristic de modificare a valorii.

Măsurători statice

Măsurare statică-- măsurarea unei mărimi care este acceptată, în conformitate cu sarcina de măsurare atribuită, ca neschimbată pe parcursul perioadei de măsurare.

De exemplu: 1) măsurătorile dimensiunii corpului;

2) măsurători de presiune constantă;

3) măsurători de presiuni pulsatorii, vibrații;

4) măsurarea dimensiunii liniare a unui produs fabricat la temperatură normală poate fi considerată statică, deoarece fluctuațiile de temperatură în atelier la nivelul zecimii de grad introduc o eroare de măsurare de cel mult 10 μm/m, ceea ce este nesemnificativ în comparație la eroarea de fabricație a piesei. Prin urmare, în această sarcină de măsurare, cantitatea măsurată poate fi considerată neschimbată. La calibrarea unei măsuri de lungime a liniei în raport cu standardul primar de stat, termostatarea asigură stabilitatea menținerii temperaturii la nivelul de 0,005 °C. Astfel de fluctuații de temperatură provoacă o eroare de măsurare de o mie de ori mai mică - nu mai mult de 0,01 μm/m. Dar în această sarcină de măsurare este esențială și luarea în considerare a schimbărilor de temperatură în timpul procesului de măsurare devine o condiție pentru asigurarea preciziei de măsurare necesare, prin urmare aceste măsurători ar trebui efectuate folosind tehnica de măsurare dinamică.

Eroare de măsurare statică- eroarea rezultatului măsurării inerentă condițiilor de măsurare statică, adică la măsurare valori constante după finalizare procese tranzitoriiîn elemente de dispozitive și convertoare.

1. Clasificarea măsurătorilor.

2. Tipuri și metode de măsurători.

3. Tipuri de instrumente de măsură și principalele lor caracteristici metrologice.

4. Clasele de precizie ale instrumentelor de măsură.

5. Caracteristicile metrologice ale dispozitivelor digitale.

1. Clasificarea măsurătorilor

Clasificarea instrumentelor de măsurare poate fi efectuată după următoarele criterii.

1. Caracteristici de precizie măsurătorile sunt împărțite în egale și inegale.

La fel de precise măsurătorile unei mărimi fizice sunt o serie de măsurători ale unei anumite mărimi efectuate cu ajutorul instrumentelor de măsură (MI) de egală precizie în condiții inițiale identice.

Inegal de precise măsurătorile unei mărimi fizice sunt o serie de măsurători ale unei anumite mărimi efectuate cu ajutorul instrumentelor de măsură cu precizie diferită și (sau) în condiții inițiale diferite.

2. După cantitate măsurători măsurătorile sunt împărțite în unice și multiple.

Măsurare unică - măsurare făcută o singură dată.

Măsurare multiplă - o singură mărime de măsurare cantități, rezultatul acestei măsurători se obține din mai multe ulterioare măsurători unice (numărări).

Câte măsurători trebuie să facem pentru a considera că am făcut mai multe măsurători? Nimeni nu poate răspunde la asta cu siguranță. Dar știm că, cu ajutorul tabelelor de distribuții statistice, o serie de măsurători pot fi studiate după regulile statisticii matematice cu numărul de măsurători n ≥ 4. Prin urmare, se crede că o măsurătoare poate fi considerată multiplă dacă numărul de măsurători este de cel puțin 4.

3. După tip modificările valorii măsurate sunt împărțite în statice și dinamice.

Măsurători statice- Acestea sunt măsurători ale unei mărimi fizice constante, neschimbabile.

De exemplu, măsurarea dimensiunii liniare a unui produs fabricat la temperatură normală poate fi considerată statică, deoarece fluctuațiile de temperatură în atelier la nivelul zecimii de grad introduc o eroare de măsurare de cel mult 10 μm/m, ceea ce este nesemnificativ în comparație. la eroarea de fabricație a piesei.

Dinamic măsurătorile sunt măsurători ale unei mărimi fizice în schimbare, neconstante. De exemplu, măsurarea distanței până la suprafața Pământului de la un balon sau măsurarea tensiunii constante a unui curent electric. În esență, o măsurare dinamică este o măsurare a dependenței funcționale a mărimii măsurate în timp.

4. După scop măsurătorile sunt împărțite în tehnice și metrologice.

Tehnic măsurătorile sunt măsurători efectuate cu instrumente tehnice de măsură.

Exemplu: pentru monitorizarea și gestionarea dezvoltărilor experimentale, monitorizarea parametrilor tehnologici ai produselor sau a tot felul de procese de producție, gestionarea fluxurilor de trafic, în medicină la realizarea unui diagnostic și tratament, monitorizarea stării mediului etc.

Metrologic măsurători - măsurători pentru a realiza unitatea și acuratețea cerută a măsurătorilor tehnice (măsurători efectuate folosind standarde).

Acestea includ:

Reproducerea unităților și scalelor mărimi fizice standarde primare și transferul dimensiunilor acestora la standarde mai puțin precise;

Calibrarea instrumentelor de masura;

Măsurătorile efectuate în timpul etalonării sau verificării instrumentelor de măsură;

Alte măsurători efectuate în acest scop (de exemplu, măsurători în timpul comparațiilor reciproce ale standardelor de același nivel de precizie) sau pentru a satisface alte nevoi interne ale metrologiei (de exemplu, măsurători pentru a clarifica constantele fizice fundamentale și informațiile standard de referință despre proprietățile materialelor). și substanțe, măsurători pentru a confirma capacitățile declarate ale laboratorului de măsurare).

Măsurătorile metrologice sunt efectuate folosind standarde.

5. Prin prezentarea rezultatului măsurătorile sunt împărțite în absolute și relative.

Absolut măsurătorile sunt măsurători care se fac prin măsurarea directă a unei mărimi fundamentale și/sau aplicarea unei constante fizice. g (accelerația gravitației universale) și măsurile masei (cantitate de bază SI) - absolută.

Relativmăsurători- sunt măsurători în care se calculează raportul cantităților omogene, numărătorul fiind mărimea comparată, iar numitorul fiind baza de comparație (unitatea). De exemplu, o măsurătoare relativă este determinarea activității unui radionuclid într-o sursă prin măsurarea raportului acestuia la activitatea unui radionuclid dintr-o altă sursă certificată ca măsură de referință a cantității.

6. Prin metode de obţinere a rezultatelormăsurători sunt împărțite în directe, indirecte, cumulative și comune.

Măsurare directă este o măsurătoare efectuată cu ajutorul unui instrument de măsurare care stochează unitatea sau scara mărimii măsurate. De exemplu, măsurarea lungimii unui produs cu un șubler, a tensiunii electrice cu un voltmetru etc.

Indirectmăsurători sunt măsurători în care valoarea măsurandului este calculată folosind valorile obținute prin măsurători directe. De exemplu, găsirea densității unui corp omogen pe baza masei sale.

Agregat măsurători - măsurători a mai multor mărimi omogene simultan, când valorile acestor mărimi se găsesc prin rezolvarea unui sistem de ecuații obținute prin măsurarea diferitelor combinații ale acestor mărimi Exemplu, măsurarea rezistenței unor rezistențe conectate printr-un triunghi prin măsurarea rezistenței dintre diferite vârfuri. a triunghiului; Pe baza rezultatelor a trei măsurători, se determină rezistența rezistențelor.

Comun - sunt măsurători efectuate simultan de două sau mai multe nume diferite cantități pentru a găsi relația funcțională dintre ele. Exemple de măsurători de îmbinare sunt determinarea lungimii unei tije în funcție de temperatura acesteia sau dependența rezistenței electrice a unui conductor de presiune și temperatură.

Curs 3. MĂSURĂRILE CANTITAȚILOR FIZICE

3.1 Măsurători ale mărimilor fizice și clasificarea acestora

3.2 Principii, metode de măsurare

3.3. Procedura de măsurare

Măsurătorile mărimilor fizice și clasificarea acestora

Fiabilitatea informațiilor de măsurare stă la baza analizei, prognozării, planificarii și managementului producției în general, ajută la creșterea eficienței contabilizării materiilor prime, produselor finite și a costurilor energetice, precum și la îmbunătățirea calității produselor finite.

Măsurare- un set de operatii efectuate pentru determinarea valorii cantitative a unei marimi;

Măsurarea unei mărimi fizice - un set de operații pentru utilizarea unui dispozitiv tehnic care stochează o unitate de mărime fizică, asigurându-se că se află relația mărimii măsurate cu unitatea sa și se obține valoarea acestei mărimi.

Obiectul de măsurare– un obiect fizic real, ale cărui proprietăți sunt caracterizate de unul sau mai multe PV măsurate.

tehnologie de măsurare– un set de mijloace tehnice utilizate pentru efectuarea măsurătorilor.

Principalul consumator de echipamente de măsurare este industria. aici tehnologia de măsurare este o parte integrantă proces tehnologic, deoarece este folosit pentru a obține informații despre regimurile tehnologice care determină cursul proceselor.

măsurători tehnologice– un set de aparate de măsurare și metode de măsurare utilizate în procesele tehnologice.

Obiectul de măsurare– un corp (sistem fizic, proces, fenomen etc.), care se caracterizează prin una sau mai multe mărimi fizice măsurabile sau măsurabile.

Calitatea măsurării este un set de proprietăți care determină conformitatea mijloacelor, a metodei, a metodologiei, a condițiilor de măsurare și a stării unității de măsură cu cerințele sarcinii de măsurare.

Măsurătorile sunt clasificate după următoarele semne:

3.1.1 În funcție de dependența valorii măsurate de timpîn statică și dinamică ;

Măsurători statice – măsurarea unei mărimi fizice care, în conformitate cu sarcina de măsurare, este acceptată ca constantă pe tot parcursul timpului de măsurare (de exemplu, măsurarea dimensiunii unei piese la temperatura normală).

Măsurători dinamice– măsurători ale unei mărimi fizice a cărei mărime se modifică în timp (de exemplu, măsurarea fracție de masă apă din produs în timpul procesului de uscare).

3.1.2 După metoda de obţinere a rezultatelorîn direct, indirect, cumulativ, comun;

Măsurare directă– o măsurătoare în care valoarea dorită a unei mărimi fizice este găsită direct din datele experimentale. În procesul de măsurare directă, obiectul de măsurat este adus în interacțiune cu instrumentul de măsură și, conform citirilor acestuia din urmă, se măsoară valoarea mărimii măsurate. Exemple de măsurători directe includ măsurarea lungimii cu o riglă, a masei cu o scară, a temperaturii cu un termometru de sticlă și a acidității active cu un pH-metru etc.

Măsurătorile directe includ măsurători ale marii majorități a parametrilor unui proces tehnologic chimic.

Măsurare indirectă– o măsurătoare în care valoarea dorită a unei mărimi se găsește pe baza unei relații cunoscute între această mărime și mărimile obținute prin măsurare directă.

Măsurătorile indirecte sunt utilizate în două cazuri:

· nu există instrument de măsurare pentru măsurători directe;

· Măsurătorile directe nu sunt suficient de precise.

La conducere analize chimice Măsurătorile indirecte ale compoziției și proprietăților nutrienților sunt utilizate pe scară largă. Un exemplu de măsurători indirecte pot fi măsurători ale densității unui corp omogen prin masa și volumul acestuia; determinarea fracției de masă a apei din produsele din pește prin uscare la o temperatură de 105 O C, a cărei esență este de a usca produsul la o masă constantă și de a determina fracția de masă a apei conform formulei:

unde M 1 – greutatea sticlei de cântărire cu o probă înainte de uscare, g; M 2 – greutatea sticlei de cântărire cu o probă după uscare, g; M este masa probei.

măsurători cumulate - măsurători ale mai multor mărimi omogene, în care valorile cerute ale mărimilor se găsesc prin rezolvarea unui sistem de ecuații obținute prin măsurători directe ale diferitelor combinații ale acestor mărimi (măsurători în care masa greutăților individuale ale unei mulțimi se găsește din masa cunoscută a uneia dintre ele și din rezultatele comparațiilor directe ale maselor diferitelor combinații de greutăți).

măsurători articulare - măsurători simultane a două sau mai multe mărimi diferite pentru a găsi relația dintre ele (de exemplu, măsurători simultane ale creșterii lungimii unei probe în funcție de modificările temperaturii acesteia și determinarea coeficientului de dilatare liniară folosind formula k= l/( l Dt)).

Măsurătorile comune nu sunt practic diferite de cele indirecte.

3.1.3. Prin legătură cu obiectulîn contact și fără contact , la care elementul sensibil al dispozitivului este adus în contact sau nu este adus în contact cu obiectul de măsurat.

3.1.4. Conform condițiilor de precizieîn egal și inegal.

Măsurători de precizie egală - o serie de măsurători ale oricărei mărimi efectuate cu instrumente de măsurare de precizie egală în aceleași condiții.

Măsurătorile inegale– o serie de măsurători de orice mărime, efectuate cu instrumente de măsură cu precizie diferită și în condiții diferite. De exemplu, fracția de masă a apei din peștele uscat a fost determinată prin două metode: uscare la o temperatură de 130°C. O C și pe dispozitivul HF la o temperatură de 150 O C, eroarea admisibilă în primul caz este de +1%, în al doilea – +0,5%.

3.1.5 După numărul de măsurători dintr-o serie de măsurători unică și multiplă.

Măsurare unică– măsurători efectuate o singură dată (măsurarea unui anumit timp cu ajutorul unui ceas).

Măsurare multiplă– o măsurătoare a unei mărimi fizice de aceeași dimensiune, al cărei rezultat se obține din mai multe măsurători succesive, i.e. constând dintr-o serie de măsurători unice. De obicei, măsurătorile multiple sunt cele care sunt efectuate de mai mult de trei ori. Media aritmetică a măsurătorilor individuale este de obicei luată ca rezultat al măsurătorilor multiple.

3.1.6. Conform scopului metrologic pentru tehnic, metrologic;

Dimensiunea tehnică– o măsurătoare efectuată cu ajutorul unui instrument de măsurare de lucru în scopul monitorizării și gestionării experimentelor științifice, monitorizării parametrilor produsului etc. (măsurarea temperaturii într-un cuptor de afumare, determinarea fracției de masă a grăsimii din pește).

Măsurarea metrologică– o măsurătoare efectuată cu ajutorul unui instrument de măsură standard și standard în scopul introducerii unei noi unități de mărime fizică sau transferării dimensiunii acesteia la instrumentele de măsurare de lucru.

3.1.7 Prin exprimarea rezultatului măsurăriiîn absolut și relativ;

Măsurare absolută– o măsurătoare bazată pe măsurători directe ale uneia sau mai multor mărimi de bază și pe utilizarea constantelor fizice. De exemplu, măsurarea gravitației se bazează pe măsurarea mărimii de bază - masa (m) și utilizarea constantei fizice g: F = mg.

Dimensiunea relativă– o măsurătoare efectuată în scopul obținerii raportului dintre o cantitate și o cantitate cu același nume, care joacă rolul unei unități, sau măsurarea unei mărimi în raport cu o cantitate cu același nume, luată ca fiind inițială. De exemplu, măsurarea umidității relative a aerului.

3.1.8. Bazat pe seturile existente de valori măsurate pe electric ( curent, tensiune, putere) , mecanic ( masa, numărul de produse, efortul); , putere termică(temperatura, presiunea); , fizică(densitate, vâscozitate, turbiditate); chimic(compus, proprietăți chimice, concentrare) , inginerie radio etc.

Analiza stării măsurătorilor în industria alimentară a permis stabilirea compoziției calitative și cantitative a parcului de echipamente de măsurare, care se caracterizează prin următorul raport (%):

– măsurători termice – 50,7;

– măsurători mecanice – 30,4;

– putere electrică – 12,1;

– măsurători fizico-chimice – 6.2;

– măsurători de timp și frecvență – 0,6.

Principii și metode de măsurare

Principiul de măsurare– un fenomen fizic sau un efect care stau la baza măsurătorilor. De exemplu, măsurarea temperaturii cu un termometru pentru lichid se bazează pe creșterea volumului lichidului pe măsură ce temperatura crește.

Metoda de măsurareth- o tehnică sau un set de tehnici pentru compararea unei mărimi fizice măsurate cu unitatea sa în conformitate cu principiile de măsurare implementate.

Clasificarea metodelor de măsurare este prezentată în Fig. 3.1.


Figura 3.1. Clasificarea metodelor de măsurare

Metoda de evaluare directă– o metodă de măsurare în care valoarea mărimii măsurate este determinată direct de la un dispozitiv de citire instrument de măsurare acțiune directă (cu citire pe o scară sau pe o scară vernier - o scară auxiliară pe care se numără fracțiile de împărțire a scalei principale). De exemplu, numărarea după un ceas sau o riglă.

Metoda de comparare cu masura– o metodă de măsurare în care valoarea măsurată este comparată cu valoarea reprodusă de măsură.

Măsură– SI conceput pentru a reproduce PV de o dimensiune dată

Se întâmplă metoda de comparație zero, diferenţial, substituţie.

Metoda nulă– un tip de metodă diferențială în care efectul rezultat al influenței cantităților asupra unui dispozitiv de comparare este adus la zero (sânare de cupă). În acest caz, valoarea mărimii măsurate este egală cu valoarea pe care o reproduce măsura.

La metoda diferentiala valoarea măsurată x este comparată direct sau indirect cu valoarea x și o măsură reproductibilă. Valoarea lui x se apreciază după diferența Δx = x – x m măsurată de dispozitiv în valorile măsurate simultan x și xm și după valoarea cunoscută xm reprodusă de măsură. Apoi

x = x m + Δx

Metoda de înlocuire- o metodă în care cantitatea dorită este înlocuită cu o măsură cu o valoare cunoscută.

În funcție de contactul cu valoarea măsurată, metodele se împart în contact și non-contact , la care elementul sensibil al dispozitivului este adus în contact sau nu este adus în contact cu obiectul de măsurat. Un exemplu de măsurare prin contact este măsurarea temperaturii unui produs cu un termometru, iar o măsurătoare fără contact este măsurarea temperaturii într-un furnal cu un pirometru.

În funcție de principiul care stă la baza măsurării, metodele sunt împărțite în fizice, chimice, fizico-chimice, microbiologice, biologice .

Metoda fizica– metoda se bazează pe înregistrarea unui semnal analitic care înregistrează ca rezultat o anumită proprietate proces fizic.

Prin utilizarea metoda fizica determinați proprietățile fizice ale hidrobionților (masă, lungime, culoare) și mulți parametri de control al procesului (temperatură, presiune, timp etc.) La efectuarea cercetărilor, se prevede utilizarea diferitelor instrumente de măsurare. Această metodă este cea mai obiectivă și progresivă.

Avantaje – viteza de determinare, acuratețea rezultatelor

Dezavantaje - incapacitatea de a determina mulți indicatori, în principal analitici

Metoda chimică– pe baza înregistrării semnalului analitic care apare ca urmare reacție chimică, este folosit pentru a evalua compoziția și proprietățile unui produs De exemplu: titrometrie (determinarea salinității, gravimetria - determinarea conținutului de sulfat în sarea de masă).

Avantaje: cel mai precis și obiectiv.

Dezavantaje: timp de analiză, necesită pregătirea reactivilor, cantitate mare feluri de mâncare.

Metoda fizico-chimică– se bazează pe înregistrarea unui semnal care apare ca urmare a unei reacții chimice, dar care este înregistrat sub forma unei măsurători a unor proprietăți fizice. În prezent este cel mai progresist. Metodele fizico-chimice se împart în:

DESPRE metode optice– comunicarea între proprietăți optice sistem și compoziția acestuia.

- calorimetric Dacă - se bazează pe măsurarea absorbției energiei electromagnetice într-un interval restrâns de lungimi de undă luminii (determinarea cantității de fenoli, a conținutului de vitamine etc.).

- refractometric - bazat pe măsurarea indicelui de refracție al unei soluții (determinarea conținutului de substanță uscată la o roșie).

- potenţialometrice– se bazează pe determinarea potențialului de echilibru (măsurarea EMF) și găsirea relației dintre valoarea acestuia și componenta determinantă a potențialului a soluției (Determinarea pH-ului unei soluții)

- polarografice– bazat pe determinarea dependenței curentului de creșterea tensiunii pe electrodul unei celule scufundate într-o soluție (determinarea metalelor grele)

- conductometrice– bazat pe determinarea conductivității electrice a soluțiilor de electroliți (determinare metale grele, concentrația de sare de suprafață în soluție).

- metode combinate-bazat pe diviziune amestecuri complexeîn componente individuale și ale acestora cuantificare, există: cromatografice (strat subțire - determinarea compoziției acizilor grași; gaz-lichid - determinarea compoziției aminoacizilor, pesticide, adsorbție, schimb ionic).

Clasificarea instrumentelor de măsură poate fi efectuată după următoarele criterii.

1. În funcție de caracteristicile de precizie, măsurătorile sunt împărțite în egale și inegale.

Măsurătorile la fel de precise ale unei mărimi fizice sunt o serie de măsurători ale unei anumite mărimi efectuate cu ajutorul instrumentelor de măsură (MI) cu aceeași precizie în condiții inițiale identice.

Măsurătorile inegal de precise ale unei mărimi fizice sunt un număr de măsurători ale unei anumite mărimi efectuate folosind instrumente de măsurare cu precizie diferită și (sau) în condiții inițiale diferite.

2. Pe baza numărului de măsurători, măsurătorile sunt împărțite în unice și multiple.

O singură măsurare este măsurarea unei cantități făcută o singură dată. Măsurătorile unice în practică au eroare mare, în acest sens, se recomandă reducerea erorii efectuând măsurători de acest tip de cel puțin trei ori și luând ca rezultat media lor aritmetică.

Măsurătorile multiple sunt măsurători ale uneia sau mai multor cantități efectuate de patru sau mai multe ori. O măsurătoare multiplă este o serie de măsurători unice. Numărul minim de măsurători la care o măsurătoare poate fi considerată multiplă este de patru. Rezultatul măsurătorilor multiple este media aritmetică a rezultatelor tuturor măsurătorilor efectuate. Cu măsurători repetate, eroarea este redusă.

3. Pe baza tipului de modificare a mărimii, măsurătorile sunt împărțite în statice și dinamice.

Măsurătorile statice sunt măsurători ale unei mărimi fizice constante, neschimbabile. Un exemplu de astfel de mărime fizică constantă în timp este lungimea unui teren.

Măsurătorile dinamice sunt măsurători ale unei mărimi fizice în schimbare, neconstante.

4. După scopul lor, măsurătorile se împart în tehnice și metrologice.

Măsurătorile tehnice sunt măsurători efectuate cu instrumente tehnice de măsură.

Măsurătorile metrologice sunt măsurători efectuate folosind standarde.

5. După metoda de prezentare a rezultatului, măsurătorile se împart în absolute și relative.

Măsurătorile absolute sunt măsurători care se fac prin măsurarea directă a unei mărimi fundamentale și/sau aplicarea unei constante fizice.

Măsurătorile relative sunt măsurători în care se calculează raportul cantităților omogene, numărătorul fiind mărimea comparată și numitorul fiind baza de comparație (unitatea). Rezultatul măsurării va depinde de ce valoare este luată ca bază de comparație.

6. După metodele de obținere a rezultatelor, măsurătorile se împart în directe, indirecte, cumulative și comune.


Măsurătorile directe sunt măsurători efectuate folosind măsuri, adică mărimea măsurată este comparată direct cu măsura sa. Un exemplu de măsurători directe este măsurarea unui unghi (măsură - raportor).

Măsurătorile indirecte sunt măsurători în care valoarea măsurandului este calculată folosind valorile obținute prin măsurători directe și o relație cunoscută între aceste valori și măsurand.

Măsurătorile cumulate sunt măsurători care au ca rezultat rezolvarea unui anumit sistem de ecuații, care este compus din ecuații obținute ca urmare a măsurării posibilelor combinații de mărimi măsurate.

Măsurătorile în comun sunt măsurători în timpul cărora sunt măsurate cel puțin două mărimi fizice neomogene pentru a stabili relația dintre ele.

Eroare de măsurare

În practica utilizării măsurătorilor, acuratețea acestora devine un indicator foarte important, care reprezintă gradul de apropiere a rezultatelor măsurătorilor de o anumită valoare reală, care este utilizată pentru compararea calitativă a operațiilor de măsurare. Și ca a cuantificare, de regulă, se utilizează eroarea de măsurare. Mai mult, cu cât eroarea este mai mică, cu atât se consideră mai mare acuratețea.

Conform legii teoriei erorii, dacă este necesar să se mărească precizia rezultatului (cu excluderea erorii sistematice) de 2 ori, atunci numărul de măsurători trebuie crescut de 4 ori; dacă este necesar să creșteți precizia de 3 ori, atunci numărul de măsurători este crescut de 9 ori etc.

Procesul de evaluare a erorii de măsurare este considerat una dintre cele mai importante activități în asigurarea uniformității măsurătorilor. Desigur, există un număr mare de factori care influențează acuratețea măsurării. În consecință, orice clasificare a erorilor de măsurare este destul de arbitrară, deoarece adesea, în funcție de condițiile procesului de măsurare, erorile pot apărea în diferite grupuri. Mai mult, conform principiului dependenței de formă, aceste expresii ale erorii de măsurare pot fi: absolute, relative și reduse.

În plus, în funcție de natura manifestării, de cauzele apariției și de posibilitatea de eliminare, erorile de măsurare pot fi componente În acest caz, se disting următoarele componente ale erorii: sistematice și aleatorii.

Componenta sistematică rămâne constantă sau se modifică cu măsurătorile ulterioare ale aceluiași parametru.

Componenta aleatorie se schimbă atunci când același parametru este schimbat din nou aleatoriu. Ambele componente ale erorii de măsurare (aleatorie și sistematice) apar simultan. În plus, valoarea erorii aleatoare nu este cunoscută în avans, deoarece aceasta poate apărea din cauza unui număr de factori nespecificați. Acest tip de eroare nu poate fi exclus complet, dar influența lor poate fi oarecum redusă prin prelucrarea rezultatelor măsurătorilor.

Eroarea sistematică și aceasta este particularitatea sa, în comparație cu eroarea aleatorie, care este detectată indiferent de sursele sale, este considerată în funcție de componentele sale în legătură cu sursele de apariție.

Componentele erorii pot fi împărțite și în: metodologice, instrumentale și subiective. Erorile sistematice subiective sunt asociate cu caracteristicile individuale ale operatorului. O astfel de eroare poate apărea din cauza erorilor de citire sau a lipsei de experiență a operatorului. Practic, apar erori sistematice din cauza componentelor metodologice și instrumentale. Componenta metodologică a erorii este determinată de imperfecțiunea metodei de măsurare, metodele de utilizare a SI, incorectitudinea formulelor de calcul și rotunjirea rezultatelor. Componenta instrumentală apare datorită erorii intrinseci a SI, determinată de clasa de precizie, influența SI asupra rezultatului și rezoluția SI. Există, de asemenea, „erori sau erori grave”, care pot apărea din cauza acțiunilor eronate ale operatorului, a funcționării defectuoase a instrumentului de măsurare sau a modificărilor neprevăzute ale situației de măsurare. Astfel de erori sunt de obicei descoperite în procesul de revizuire a rezultatelor măsurătorilor folosind criterii speciale. Un element important Această clasificare este prevenirea erorilor, înțeleasă ca modalitatea cea mai rațională de reducere a erorii, adică eliminarea influenței oricărui factor.

Tipuri de erori

Se disting următoarele tipuri de erori:

1) eroare absolută;

2) eroare relativă;

3) eroare redusă;

4) eroare de bază;

5) eroare suplimentară;

6) eroare sistematică;

7) eroare aleatorie;

8) eroare instrumentală;

9) eroare metodologică;

10) eroare personală;

11) eroare statică;

12) eroare dinamică.

Erorile de măsurare sunt clasificate după următoarele criterii.

Conform metodei de exprimare matematică, erorile sunt împărțite în erori absolute și erori relative.

Pe baza interacțiunii dintre schimbările în timp și valoarea de intrare, erorile sunt împărțite în erori statice și erori dinamice.

Pe baza naturii apariției lor, erorile sunt împărțite în erori sistematice și erori aleatorii.

Eroarea absolută este o valoare calculată ca diferență între valoarea unei mărimi obținute în timpul procesului de măsurare și valoarea reală (reală) a acestei mărimi.

Eroarea absolută a unei măsuri este o valoare calculată ca diferență între numărul care este valoarea nominală a măsurii și valoarea reală (reala) a mărimii reproduse de măsură.

Eroarea relativă este un număr care reflectă gradul de precizie a măsurării.

Eroarea redusă este o valoare calculată ca raport dintre valoarea erorii absolute și valoarea standard.

Valoarea standard este determinată după cum urmează:

1) pentru instrumentele de măsură pentru care este aprobată o valoare nominală, această valoare nominală este luată ca valoare standard;

2) pentru instrumentele de măsură la care valoarea zero este situată la marginea scalei de măsurare sau în afara scalei, valoarea de normalizare se ia egală cu valoarea finală din domeniul de măsurare. Excepție fac instrumentele de măsurare cu o scară de măsurare semnificativ neuniformă;

3) pentru instrumentele de măsurare al căror marcaj zero este situat în intervalul de măsurare, valoarea de normalizare este acceptată egal cu suma valori numerice finite ale domeniului de măsurare;

4) pentru instrumentele de măsură (instrumente de măsurare) la care scara este neuniformă, valoarea de normalizare se ia egală cu întreaga lungime a scalei de măsurare sau lungimea acelei părți a acesteia care corespunde domeniului de măsurare. Eroarea absolută este apoi exprimată în unități de lungime.

Eroarea de măsurare include eroarea instrumentală, eroarea de metodă și eroarea de numărare. Mai mult, eroarea de numărare apare din cauza inexactității în determinarea fracțiilor de împărțire a scalei de măsurare.

Eroarea instrumentală este o eroare care apare din cauza erorilor făcute în timpul procesului de fabricație a pieselor funcționale ale instrumentelor de măsură.

O eroare metodologică este o eroare care apare din următoarele motive:

1) inexactitatea în construirea unui model al procesului fizic pe care se bazează instrumentul de măsurare;

2) utilizarea incorectă a instrumentelor de măsură.

Eroarea subiectivă este o eroare care apare din cauza gradului scăzut de calificare a operatorului instrumentului de măsurare, precum și din cauza erorii organelor vizuale umane, adică cauza erorii subiective este factorul uman.

Erorile în interacțiunea modificărilor în timp și cantitatea de intrare sunt împărțite în erori statice și dinamice.

Eroarea statică este o eroare care apare în procesul de măsurare a unei cantități constante (care nu se modifică în timp).

Eroarea dinamică este o eroare, a cărei valoare numerică este calculată ca diferență între eroarea care apare la măsurarea unei mărimi neconstante (variabilă în timp) și eroarea statică (eroarea în valoarea mărimii măsurate la o anumită măsură). moment în timp).

În funcție de natura dependenței erorii de mărimile care influențează, erorile sunt împărțite în de bază și suplimentare.

Eroarea principală este eroarea obținută în condiții normale de funcționare a instrumentului de măsurare (la valori normale ale mărimilor de influență).

O eroare suplimentară este o eroare care apare atunci când valorile cantităților de influență nu corespund valorilor lor normale sau dacă mărimea de influență depășește limitele zonei valorilor normale.

Condițiile normale sunt condiții în care toate valorile cantităților de influență sunt normale sau nu depășesc limitele intervalului normal.

Condițiile de funcționare sunt condiții în care modificarea cantităților de influență are o gamă mai largă (valorile de influență nu depășesc limitele intervalului de lucru al valorilor).

Intervalul de lucru al valorilor cantității de influență este intervalul de valori în care sunt normalizate valorile erorii suplimentare.

Pe baza naturii dependenței erorii de valoarea de intrare, erorile sunt împărțite în aditive și multiplicative.

Eroarea aditivă este o eroare care apare din cauza însumării valorilor numerice și nu depinde de valoarea mărimii măsurate luate modulo (absolut).

Eroarea multiplicativă este o eroare care se modifică odată cu modificările valorilor mărimii măsurate.

Trebuie remarcat faptul că valoarea erorii aditive absolute nu este legată de valoarea mărimii măsurate și de sensibilitatea instrumentului de măsurare. Erorile aditive absolute sunt constante pe întregul domeniu de măsurare.

Valoarea erorii aditive absolute determină valoarea minimă a mărimii care poate fi măsurată de instrumentul de măsurare.

Valorile erorilor multiplicative se modifică proporțional cu modificările valorilor mărimii măsurate. Valorile erorilor multiplicative sunt, de asemenea, proporționale cu sensibilitatea instrumentului de măsură Eroarea multiplicativă apare din cauza influenței cantităților de influență asupra caracteristicilor parametrice ale elementelor dispozitivului.

Erorile care pot apărea în timpul procesului de măsurare sunt clasificate în funcție de natura apariției lor. Evidențiați:

1) erori sistematice;

2) erori aleatorii.

În timpul procesului de măsurare pot apărea și erori grave și erori.

Eroarea sistematică este componentăîntreaga eroare a rezultatului măsurării, care nu se modifică sau se modifică în mod natural cu măsurători repetate ale aceleiași mărimi. De obicei, o eroare sistematică se încearcă să fie eliminată în moduri posibile (de exemplu, prin utilizarea metodelor de măsurare care reduc probabilitatea apariției acesteia), dar dacă eroarea sistematică nu poate fi eliminată, atunci se calculează înainte de începerea măsurătorilor și este adecvată. se fac corecții la rezultatul măsurării. În procesul de normalizare a erorii sistematice, se determină limitele acesteia valori acceptabile. Eroarea sistematică determină acuratețea măsurătorilor instrumentelor de măsură (proprietatea metrologică).

Erorile sistematice în unele cazuri pot fi determinate experimental. Rezultatul măsurării poate fi apoi clarificat prin introducerea unei corecții.

Metodele de eliminare a erorilor sistematice sunt împărțite în patru tipuri:

1) eliminarea cauzelor și surselor de erori înainte de începerea măsurătorilor;

2) eliminarea erorilor în procesul de măsurare deja început prin metode de substituție, compensare a erorilor prin semn, opoziție, observații simetrice;

3) corectarea rezultatelor măsurătorilor prin efectuarea unei modificări (eliminarea erorilor prin calcule);

4) determinarea limitelor erorii sistematice în cazul în care aceasta nu poate fi eliminată.

Eliminarea cauzelor și surselor de erori înainte de începerea măsurătorilor. Această metodă este cea mai optimă opțiune, deoarece utilizarea acesteia simplifică cursul ulterioar al măsurătorilor (nu este nevoie să eliminați erorile în procesul de măsurare deja început sau să faceți corecții la rezultatul obținut).

Pentru a elimina erorile sistematice în procesul de măsurare deja început, se folosesc diverse metode

Metoda de introducere a corecțiilor se bazează pe cunoașterea erorii sistematice și a modelelor actuale ale schimbării acesteia. La utilizarea acestei metode, se fac corecții la rezultatul măsurării obținute cu erori sistematice, egale ca mărime cu aceste erori, dar cu semn opus.

Metoda de substituire este ca mărimea măsurată să fie înlocuită cu o măsură plasată în aceleași condiții în care a fost localizat obiectul de măsurare. Metoda de înlocuire este utilizată la măsurarea următorilor parametri electrici: rezistență, capacitate și inductanță.

Metoda de compensare a erorilor prin semn este că măsurătorile sunt efectuate de două ori, astfel încât o eroare de magnitudine necunoscută să fie inclusă în rezultatele măsurătorii cu semnul opus.

Metoda opoziției este asemănătoare cu cea a compensării prin semn. Această metodă constă în efectuarea măsurătorilor de două ori, astfel încât sursa de eroare din prima măsurare să aibă un efect opus asupra rezultatului celei de-a doua măsurători.

Eroarea aleatorie este o componentă a erorii unui rezultat de măsurare care se modifică aleatoriu și neregulat atunci când sunt efectuate măsurători repetate ale aceleiași mărimi. Apariția unei erori aleatoare nu poate fi prevăzută sau prezisă. Eroarea aleatorie nu poate fi eliminată complet; ea distorsionează întotdeauna rezultatele măsurătorii finale într-o oarecare măsură. Dar puteți face ca rezultatul măsurării să fie mai precis luând măsurători repetate. Cauza unei erori aleatoare poate fi, de exemplu, o modificare aleatorie a factorilor externi care afectează procesul de măsurare. O eroare aleatorie atunci când se efectuează măsurători repetate cu un grad suficient de mare de precizie duce la împrăștierea rezultatelor.

Alunecările și erorile brute sunt erori care depășesc cu mult erorile sistematice și aleatorii așteptate în condițiile de măsurare date. Erorile și erorile majore pot apărea din cauza erorilor grave în timpul procesului de măsurare, a defecțiunii tehnice a instrumentului de măsurare sau a modificărilor neașteptate ale condițiilor externe.

Erori la instrumentele de măsură

Erorile instrumentelor de măsurare sunt clasificate după următoarele criterii:

1) prin expresie;

2) după natura manifestării;

3) în raport cu condițiile de utilizare. După metoda de exprimare, se disting erori absolute și relative.

Eroarea relativă este un număr care reflectă gradul de precizie al unui instrument de măsurare.

Eroarea relativă este exprimată ca procent.

Pe baza naturii manifestării lor, erorile sunt împărțite în aleatorii și sistematice.

În ceea ce privește condițiile de aplicare, erorile sunt împărțite în de bază și suplimentare.

Eroarea principală a instrumentelor de măsură este eroarea care se determină dacă instrumentele de măsură sunt utilizate în condiții normale.

Eroarea suplimentară a instrumentelor de măsură este o componentă a erorii instrumentului de măsurare, care apare suplimentar dacă oricare dintre mărimile care influențează depășește valoarea sa normală.

Ideea unei mărimi fizice este completă doar atunci când este măsurată. Necesitatea de a măsura PV a apărut într-un stadiu incipient al cunoașterii naturii și a crescut odată cu dezvoltarea și complexitatea producției și activitate științifică persoană. Cerințele pentru acuratețea măsurătorilor EF sunt în continuă creștere.

Măsurați o mărime fizică- înseamnă compararea acesteia cu o mărime omogenă, acceptată convenţional ca unitate de măsură.

Există două moduri de a măsura o mărime fizică necunoscută:

O) Măsurare directă numită măsurătoare în care valoarea PV este determinată direct din experiență. Măsurătorile directe includ, de exemplu, măsurarea masei cu o cântar, a temperaturii cu un termometru și a lungimii cu o riglă.

b) Măsurare indirectă este o măsurătoare în care valoarea PV dorită este găsită prin măsurarea directă a altor PV pe baza unei relații cunoscute între ele. O măsurătoare indirectă este, de exemplu, determinarea densității ρ substanțe prin măsurători directe de volum V si mase m corpuri.

Sunt numite implementări specifice ale aceluiași PV omogen cantități. De exemplu, distanța dintre pupilele ochilor tăi și înălțimea turnului Ostankino sunt realizări specifice aceleiași PV - lungime și, prin urmare, sunt cantități omogene. Masa unui telefon mobil și masa unui spărgător de gheață nuclear sunt, de asemenea, mărimi fizice omogene.

PV omogene diferă între ele în mărime. Mărimea PV este conținutul cantitativ dintr-un obiect dat al unei proprietăți corespunzătoare conceptului de „cantitate fizică”. Dimensiunile cantităților fizice omogene ale diferitelor obiecte pot fi comparate între ele.

Să subliniem diferența semnificativă dintre mărimile fizice și unitățile de măsură ale acestora. Dacă valoarea PV măsurată răspunde la întrebarea „cât?”, atunci unitatea de măsură răspunde la întrebarea „ce?” Unele unități de măsură pot fi reproduse sub forma unui fel de corpuri sau mostre (greutăți, rigle etc.). Astfel de mostre sunt numite măsuri. Se numesc măsurători efectuate cu cea mai mare precizie posibilă în prezent standardele.

Valoarea unei marimi fizice este o evaluare a unei marimi fizice sub forma unui anumit numar de unitati acceptate pentru aceasta. Unitățile de măsură de bază sunt unități de măsură arbitrare pentru câteva cantități (independente unele de altele), cu care toate celelalte sunt într-o anumită legătură. Este necesar să distingem adevărat Şi real valorile unei marimi fizice.

Adevărat sens EF este valoarea ideală a EF, existând obiectiv indiferent de persoană și de metodele de măsurare a acesteia. Cu toate acestea sens adevărat FV este, de regulă, necunoscut pentru noi. Și poate fi cunoscut doar aproximativ cu o anumită precizie prin măsurare.


Valoare reală PV este o valoare găsită experimental – prin măsurare. Gradul de aproximare a valorii reale a PV la cea adevărată depinde de perfecțiunea instrumentelor tehnice de măsură utilizate.

Măsurătorile EF se bazează pe diferite fenomene fizice. De exemplu, dilatarea termică a corpurilor este folosită pentru măsurarea temperaturii, fenomenul gravitației este folosit pentru măsurarea masei corpurilor prin cântărire etc. Totalitate fenomene fizice pe care se bazează măsurătorile sunt numite principiul de măsurare .

Instrumentele de măsurare includ măsuri, instrumente de măsurare etc.

Metru este un instrument de măsurare conceput pentru a genera un semnal de informație de măsurare într-o formă accesibilă percepției directe de către o persoană. Instrumentele de măsurare includ ampermetru, dinamometru, riglă, cântare, manometru etc.

Pe lângă mărimile fizice de bază din fizică, există mărimi fizice derivate care pot fi exprimate prin cele de bază. Pentru a face acest lucru, este necesar să se introducă două concepte: dimensiunea mărimii derivate și ecuația definitorie. Unități derivate se obţin din cele de bază folosind ecuaţii de legătură între mărimile corespunzătoare.

Sensibilitatea instrumentelor de măsură – Instrumentele de măsurare se caracterizează prin sensibilitate. Sensibilitatea dispozitivului de măsurare este egală cu raportul dintre mișcarea liniară (Dl) sau unghiulară (Da) a indicatorului de semnal pe scara dispozitivului și modificarea DX a valorii măsurate X care a determinat-o valoarea PV măsurată folosind acest dispozitiv.