ИЗМЕРЕНИЕ

ИЗМЕРЕНИЕ

       

последовательность эксперим. и вычислит. операций, осуществляемая с целью нахождения значения физ. величины, характеризующей нек-рый объект или явление. И. завершается определением степени приближения найденного значения к истинному значению величины (если об этом не имеется априорной информации).

И. явл. осн. средством объективного познания окружающего мира. Законченное И. включает след. элементы: физ. объект (явление), св-во или состояние к-рого характеризует измеряемая величина; единицу этой величины; технич. средства И., проградуированные в выбранных единицах; метод И.; наблюдателя (регистрирующее устройство), воспринимающего результат И.; полученное значение измеряемой величины и оценку его отклонения от истинного значения, т. е. погрешность И. Найденное значение измеряемой величины представляет собой произведение отвлечённого числа (числового значения) на ед. данной величины. Оценку погрешности выражают в ед. измеряемой величины или в относит. единицах.

Различают прямые и косвенные И. При прямом И. результат получается непосредственно из И. самой величины (напр., И. длины предмета проградуированной линейкой, И. массы тела при помощи гирь). Однако прямые И. не всегда возможны или достаточно точны. В этих случаях прибегают к косвенным И., при к-рых искомое значение величины находят по известной зависимости между ней и непосредственно измеряемыми величинами. Установленные наукой связи и количеств. отношения между разл. по своей природе физ. явлениями позволили создать систему единиц, охватывающую все области И. (см. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ). И. следует отличать от счёта и др. приёмов количеств. хар-ки величин, применяемых в тех случаях, когда нет однозначного соответствия между величиной и её количеств. выражением в определ. единицах. Так, определение твёрдости минералов по шкале Мооса не следует считать И.

Всякое И. неизбежно связано с его погрешностями. В зависимости от источников погрешностей И. различают методические погрешности, порождённые несовершенством метода И., и инструментальные погрешности, обусловленные несовершенством техн. средств, используемых при И. По хар-ру проявления различают систематические погрешности, изменяющиеся закономерно или остающиеся постоянными при И., и случайные погрешности, изменяющиеся случайным образом (вследствие внутр. шумов элементов, из к-рых состоят измерит. приборы, неконтролируемых случайных колебаний темп-ры окружающей среды и др. влияющих величин). При высокоточных И. систематич. погрешности исключают введением поправок. Случайные погрешности оценивают по данным многократных наблюдений методами матем. статистики. Особую проблему составляет определение погрешностей И., обусловленных инерционностью применяемых средств И., при И. изменяющихся во времени величин. В микромире предел достижимой точности измерений обусловлен неопределённостей соотношением.

Обеспечение единства И. в стране возлагается на метрологическую службу, поддерживающую такое состояние И., при к-ром их результаты выражены в узаконенных ед. и погрешности И. известны с заданной вероятностью. В число мероприятий по обеспечению единства И. входят хранение эталонов ед., поверка применяемых средств И., разработка методов определения погрешностей И. и т. д. Всё большее применение получают аттестация и стандартизация методик выполнения И. (ГОСТ 8.010—72), в т. ч. государственная стандартизация (ГОСТы 8.346—79, 8.361—79, 8.377—80 и др.). Способы представления результатов И. и показатели точности И. регламентированы в ГОСТе 8.011—72.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ИЗМЕРЕНИЕ

- эксперим. определение значения измеряемой величины с применением средств измерений. К средствам измерений относятся меры, компараторы, измерительные показывающие и регистрирующие приборы, измерит. преобразователи, измерит. системы, измерительно-вычислит. комплексы. Конечный продукт И.- его результат - выражается числом или совокупностью чисел, именованных или неименованных в зависимости от того, размерной или безразмерной является измеряемая величина. Результат И. может быть выражен в любой системе счисления и записан при помощи кода на любом носителе. <Измеряемая величина (свойство объекта материального мира или параметр объекта) существует в сфере материального, где количеств, содержание свойства или параметра объекта отражается понятием "размера". Результат И.- число - существует в сфере абстрактного, в матем. сфере, т. е. И. есть процесс отражения "размера" измеряемой величины на числовую ось. И. служит осн. инструментом познания материального мира, т. к. обеспечивает возможность сравнения результатов теоретич. исследований, объектов с результатами эксперим. исследований. <Важнейшая особенность И.- принципиальная невозможность получения результатов И., в точности равных истинному значению измеряемой величины,- является следствием невозможности абс. познания мира. Невозможность полного достижения цели И. приводит к необходимости оценивать степень близости результата И. к истинному значению измеряемой величины, т. е. оценивать погрешность измерения. При подготовке к И. методику и средства И. выбирают так, чтобы погрешность была достаточно мала для решения конкретной задачи И. Проблемы оценки погрешностей И. являются предметом метрологии. <И. классифицируют по общим признакам на прямые и косвенные, статич. и динамич., по виду измеряемой величины - на И. механич., электрич., тепловых и др. величин. Классификация по общим признакам существенна для выбора способов обработки результатов И. и определения погрешности И. Вид измеряемой величины определяет конкретную методику и средства И. <Статическими считают такие И., при к-рых зависимость погрешности И. от скорости изменения измеряемой величины пренебрежимо мала и её можно не учитывать. Если эта зависимость существенна, то И. относят к динамическим. Результат прямых И. находят непосредственно из опыта, косвенных - путём расчёта по известной зависимости измеряемой величины от величин, находимых прямыми И. Однако часто при совр. И., когда измеряемой величиной является, напр., к.-л. функционал (ср. квадратическое значение напряжения и др.), при определении результата И. по опытным данным используют вычисления функционала как известной зависимости от ф-ции, оценки значения к-рой при разных значениях аргумента определяются прямыми измерениями. При этом, как и при косвенных И., необходимо учитывать корреляц. связь между значениями ф-ции при разных значениях её аргумента, а также между погрешностями прямых измерений ф-ции. <В том случае, когда зависимость измеряемой величины от др. величин учтена уже в номинальной ф-ции преобразования средства И. (напр., в ваттметре; на его вход подаются ток и напряжение, а измеряет он электрич. мощность), нет необходимости учитывать отдельно корреляцию между значениями величин, подвергаемых прямым И., и между погрешностями прямых И. Такие И. не относят к косвенным. <Классификация И. по общим признакам используется лишь в тех случаях, когда это помогает уменьшить погрешности. <В совр. измерит. технике часто применяют измерит, системы и измерительно-вычислит. комплексы, способные не только одновременно и быстро измерять большое число величин, но и оценивать и корректировать погрешности. Данные, необходимые для оценки погрешности И., должны содержаться в документации на соответствующее средство И. <Осн. компоненты процесса И.: восприятие информации о "размере" измеряемой величины непосредственно от объекта И. с помощью средства И.; преобразование полученной информации в форму, удобную для передачи на расстояние и (или) для регистрации на определённом носителе; запись информации при помощи кода (числа) на данном носителе. Может быть использована только часть этого процесса, без преобразования информации вкод или число; например, управляющий сигнал в системах управления формируется на основании информации, содержащейся в нек-ром промежуточном продукте И.- аналоговом "измерительном" сигнале, полученном преобразованием входного сигнала средства И. Соответствующая часть И. называется измерительным преобразованием, которое, строго говоря, не может считаться И., но характеризуется теми же особенностями, что и И. (за исключением конечного продукта - числа).Погрешность измерит. преобразования имеет такое же важное значение, что и погрешность И., и оценивается теми же методами. Лит.: Маликов М. Ф., Основы метрологии, ч. 1, М., 1949; Тиходеев П. М., Очерки об исходных (метрологических) измерениях, М.- Л., 1954; Бурдун Г. Д., Марков Б. Н., Основы метрологии, 3 изд., М., 1985; Розенберг В. Я., Введение в теорию точности измерительных систем, М., 1975; Земельман М. А., Миф Н. П., Планирование технических измерений и оценка их погрешностей, М., 1978; Земельман М. А., О понятии "измерение" и его обобщениях, "Измерительная техника", 1985, № 2. М. А. Земельман.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.