Що таке вимір? Одиниці вимірювань і похибки вимірювань

Люди часто стикаються з перебуванням будь-якої фізичної величини. У цьому випадку говорять про вимірювання чого-небудь. Цей термін походить з науки, яка називається метрологією. Що таке вимір?

визначення

Виміром називається процес визначення будь-якої фізичної величини за допомогою засобів вимірювання дослідним шляхом. Результат процесу вимірювання - це значення в прийнятих одиницях, яке називають дійсним.

Принципом вимірювань називають фізичне явище або кілька таких явищ, які покладені в основу вимірювань. Наприклад, вимірювання температури за допомогою термоелектричного ефекту.

Що таке метод вимірювання? Це така сукупність прийомів застосування засобів вимірювальної техніки та їх принципів. А що таке засіб вимірювання? Це ті технічні засоби, які мають метрологічні властивості, що відповідають нормам.

види вимірювань

Отже, що таке вимір, визначення якого дано вище, зрозуміло. Але бувають ще і види, класифікацію яких проводять, виходячи з того, як вимірюється величина залежить від виду рівняння, часу, умов, які визначають точність підсумків вимірювання, а також способів, якими ці результати виражаються.

Залежність від часу

Звертаючи увагу на залежність величини, яка вимірюється від часу, можна виділити два види вимірювання:

• динамічними називаються такі вимірювання, в процесі яких величина змінюється в часі. Прикладом може бути вимір температури або тиску при процесі стиснення газу в циліндрах двигуна.
• статичними називають вимірювання, при яких необхідна величина з плином часу не змінюється. Приклади: вимірювати температуру, постійного тиску, розмірів.

Залежність від рівняння

Спосіб отримання результатів, який визначається видом рівняння для вимірювань ділить вимірювання на прямі і непрямі, а також спільні та сукупні.

• Що таке пряме вимір? Це така складова, при якому потрібне значення фізичної величини знаходиться безпосередньо з даних, отриманих в результаті досвіду. Прикладами прямих вимірювань можуть служити: вимір температури за допомогою термометра, вимір діаметра вироби за допомогою мікрометра або штангенциркуля, вимірювання кутів за допомогою кутоміра.
• Що таке вимір непряме? Це така складова, при якому шукана величина визначається на підставі залежності між тими величинами, які знаходяться за допомогою прямих вимірювань і шуканої величиною. Приклади таких вимірювань: вимірювання діаметра різьби за допомогою методу трьох зволікань, знаходження кількості жиру за використання прямих вимірювань його розмірів. Непрямі вимірювання дуже поширені тоді, коли величину надто складно або ж неможливо виміряти прямим способом. Буває так, що шукану величину можна виміряти лише непрямим шляхом. Сюди можна віднести вимір розмірів астрономічних тел.
• Що таке вимір сукупне? Це така складова, при якому потрібні значення визначаються за результатами декількох вимірювань величин при різних поєднаннях. Саме значення шуканої величини визначається за допомогою рішення системи рівнянь, які складаються за результатами серії прямих вимірювань. Приклад сукупних вимірювань: визначення маси кожної гирі з набору, тобто це калібрування за відомою масою однієї з гир, а також за результатами прямих вимірювань і порівняння мас поєднань гирь.
• спільним вимірюванням називається те, яке проводиться одночасно для двох або ж декількох величин з різними іменами для того, щоб знайти між ними функціональну залежність. Прикладом може бути визначення довжини об`єкта в залежності від температури.

Залежність від умов

За умовами, які визначають точність результату, можна розділити вимірювання на три класи:

1. Вимірювання точності, яка є максимальною. Сюди можна віднести вимірювання високої і еталонної точності.

2. Контрольно-перевірочні. Їх похибка з деякою ймовірність не повинна бути вище якогось заданого значення.

Відео: 3. Одиниці виміру

3. Технічні. Це вимірювання, де похибка підсумкового значення визначається характеристиками засобів, використовуваних в процесі вимірювання.

Залежність від способів вираження результатів

За способом вираження результатів вимірювання можна розділити на абсолютні і відносні.

• Що таке вимір абсолютне? Це той вимір, яке засноване на прямих вимірах величин або на застосуванні значень якихось фізичних констант. Приклади: визначення сили струму в амперах, довжини в метрах.
• Що таке вимір відносне? Це така складова, при якому потрібну величину порівнюють з іншою величиною, яка грає роль одиниці або є прийнятої за вихідну. Приклад таких вимірів: знаходження відносної вологості повітря, яка визначається у вигляді відношення числа водяної пари в кубічному метрі повітря до числа парів, що насичують кубічний метр повітря при заданій температурі.

система вимірювань

Єдність вимірювань означає узгодженість розмірів всіх величин. Це очевидно, якщо звернути увагу на те, що одну і ту ж величину можна виміряти як прямими, так і непрямими методами. Такий узгодженості можна досягти, створивши систему одиниць. Перша така система з`явилася в кінці 18 століття. Нею стала всім відома метрична система. А першою науково обґрунтованою системою одиниць стала система, запропонована Карлом Гауссом. У ній були прийняті за основу три одиниці: секунда, міліметр і міліграм. Саме на основі такої абсолютної системи була побудована сучасна система одиниць.

Що таке одиниця виміру і якими вони бувають

Одиницею виміру називають конкретну величину, яка визначена і встановлена за домовленістю. З нею зіставляються інші величини такого ж роду для вираження їх розміру щодо зазначеної величини.

Кожній вимірюваної фізичної величини повинна відповідати своя одиниця виміру. Таким чином, окремі одиниці необхідні для вимірювання швидкості, довжини, обсягу, ваги, відстані і так далі. Кожну одиницю можна визначити, якщо вибрати будь-якої еталон. Система одиниць стає більш зручною, якщо вона містить лише кілька одиниць, які обрані основними, а інші визначаються вже через них. Еталонної одиницею довжини є метр. Грунтуючись на цьому, одиницею площі вважають квадратний метр, одиницею швидкості - метр в секунду, а одиницею виміру обсягу - метр в кубі.

похибка

Що таке похибка вимірювання? Цим терміном називають відхилення результатів вимірювання від дійсного або істинного значення величини, яка вимірюється. Істинне значення величини є невідомим. Воно застосовується лише в теоретичних дослідженнях.

Іноді на питання «що таке похибка вимірювання?» Можна почути в якості відповіді інше визначення - «помилка вимірювання». Але краще його не застосовувати, так як воно є менш вдалим.

види похибок

систематичної похибкою вимірювань є складова частина похибки підсумкового результату вимірювання, яка залишається постійною або змінюється закономірно при повторюваних вимірах фізичної величини. Характер вимірювання ділить систематичні похибки кілька видів.

• Постійна похибка - Це така похибка, яка зберігає своє значення протягом тривалого часу. Такий вид зустрічається найбільш часто.
• прогресивна похибка - Це та, яка безперервно зростає або убуває. Сюди можна віднести похибки, що відбуваються через зношування вимірювальних приладів або наконечників, які контактують з деталями.
• періодична похибка - Це похибка, значення якої є періодичну функцію часу або переміщення покажчика приладу, що застосовується при вимірюванні.
• Похибка, яка вимірюється по складному закону - Це та, яка відбувається через совісного дії відразу декількох систематичних похибок.

Інструментальною похибкою називають складову похибки вимірювань, яка обумовлена похибкою використовуваного кошти.

Похибкою методу вимірювань є складова, яка обумовлена недосконалістю методу, який прийнятий для вимірювання.

результат вимірювання

Що таке результат вимірювання? Це значення фізичної величини, яке отримано шляхом її вимірювання.

Відео: Номенклатура 1с. Визначення одиниць вимірювання номенклатури 1с.

Невиправленим результатом вимірювання називають значення величини, яке отримано в процесі вимірювання до того, як в нього були введені поправки, що враховують систематичні похибки.

Виправленим результатом є значення величини, яке отримано при вимірюванні і уточнено за допомогою введення потрібних поправок.

Збіжністю результатів вимірювань називається близькість результатів, які виконувалися повторно за допомогою одних і тих же засобів, тим же самим методом і в тих же самих умовах.

Що таке відтворюваність результатів? Це близькість один до одного результатів, які були отримані в різних місцях, різними засобами і операторами за допомогою різних методів, але які були приведені до однакових умов.

Поруч результатів вимірювань є послідовність значень однієї і тієї ж величини, які були отримані в результаті серії вимірів, що слідують один за одним.

Вимірювання інформації

Сьогодні вимірювати можна не тільки фізичні величини. Так як настала ера комп`ютерних технологій, усюди використовується інформація в цифровому вигляді. Її теж можливо виміряти. Що таке вимір інформації? Це визначення числа даних, які виражені в своїх одиницях. Еталонної одиницею виміру інформації є біт, який є обсягом інформації, яка виникає при рівноймовірно події. Наприклад, підкидання монети може привести до двох рівно можливих наслідків. Випадання однієї зі сторін містить в собі інформацію обсягом в один біт.

Назва цієї одиниці виміру походить від скорочення терміну «двійковечисло». Це таке число, яке може приймати лише два значення - одиницю або нуль. Такі числа використовую у всіх видах обчислювальної техніки для подання будь-якої інформації. Так як біт є дуже маленькою одиницею виміру інформації, то прийнято використовувати більші. Це байти, кілобайти, мегабайти, гігабайти, терабайти і так далі.

Обсяг, який займає будь-який символ, введений з клавіатури дорівнює одному байту. Це 8 біт.

підсумки

Таким чином, були розглянуті всі поняття, що використовуються в вимірі. Це система вимірювань, похибка і її види, результати. Було розглянуто, що таке одиниця виміру, і якими ці одиниці бувають. Все це необхідно знати людям, що мають справу з наукою, обчисленнями, а також просто для розширення кругозору. Адже в епоху інформаційних технологій актуальна мудрість про те, що знання - це сила.