Люди часто сталкиваются с нахождением какой-либо физической величины. В этом случае говорят об измерении чего-либо. Этот термин происходит из науки, которая называется метрологией. Что такое измерение?
Определение
Измерением называется процесс определения какой-либо физической величины при помощи средств измерения опытным путем. Результат процесса измерения – это значение в принятых единицах, которое называют действительным.
Принципом измерений называют физическое явление или несколько таких явлений, которые положены в основу измерений. К примеру, измерение температуры при помощи термоэлектрического эффекта.
Что такое метод измерения? Это такая совокупность приемов применения средств измерений и их принципов. А что такое средство измерения? Это те технические средства, которые имеют метрологические свойства, соответствующие нормам.
Виды измерений
Итак, что такое измерение, определение которого дано выше, понятно. Но бывают еще и виды, классификацию которых проводят, исходя из того, как измеряемая величина зависит от вида уравнения, времени, условий, которые определяют точность итогов измерения, а также способов, которыми эти результаты выражаются.
Зависимость от времени
Обращая внимание на зависимость величины, которая измеряется от времени, можно выделить два вида измерения:
- Динамическими называются такие измерения, в процессе которых величина изменяется во времени. Примером может быть измерение температуры или давления при процессе сжатия газа в цилиндрах двигателя.
- Статическими называют измерения, при которых необходимая величина с течением времени не изменяется. Примеры: измерение температуры, постоянного давления, размеров.
Зависимость от уравнения
Способ получения результатов, который определяется видом уравнения для измерений делит измерения на прямые и косвенные, а также совместные и совокупные.
- Что такое прямое измерение? Это такое измерение, при котором нужное значение физической величины находится непосредственно из данных, полученных в результате опыта. Примерами прямых измерений могут служить: измерение температуры при помощи термометра, измерение диаметра изделия при помощи микрометра или штангенциркуля, измерение углов при помощи угломера.
- Что такое измерение косвенное? Это такое измерение, при котором искомая величина определяется на основании зависимости между теми величинами, которые находятся при помощи прямых измерений и искомой величиной. Примеры таких измерений: измерение диаметра резьбы при помощи метода трех проволочек, нахождение объема тела с использование прямых измерений его размеров. Косвенные измерения очень распространены тогда, когда величину чересчур сложно или же невозможно измерить прямым способом. Бывает так, что искомую величину можно измерить лишь косвенным путем. Сюда можно отнести измерение размеров астрономических тел.
- Что такое измерение совокупное? Это такое измерение, при котором нужные значения определяются по результатам нескольких измерений величин при различных сочетаниях. Само значение искомой величины определяется с помощью решения системы уравнений, которые составляются по результатам серии прямых измерений. Пример совокупных измерений: определение массы каждой гири из набора, то есть это калибровка по известной массе одной из гирь, а также по результатам прямых измерений и сравнения масс сочетаний гирь.
- Совместным измерением называется то, которое производится одновременно для двух или же нескольких величин с разными именами для того, чтобы найти между ними функциональную зависимость. Примером может быть определение длины объекта в зависимости от температуры.
Зависимость от условий
По условиям, которые определяют точность результата, можно разделить измерения на три класса:
1. Измерения точности, которая является максимальной. Сюда можно отнести измерения высокой и эталонной точности.
2. Контрольно-проверочные. Их погрешность с некоторой вероятность не должна быть выше какого-то заданного значения.
3. Технические. Это измерения, где погрешность итогового значения определяется характеристиками средств, используемых в процессе измерения.
Зависимость от способов выражения результатов
По способу выражения результатов измерения можно разделить на абсолютные и относительные.
- Что такое измерение абсолютное? Это то измерение, которое основано на прямых измерениях величин либо на применении значений каких-то физических констант. Примеры: определение силы тока в амперах, длины в метрах.
- Что такое измерение относительное? Это такое измерение, при котором нужную величину сравнивают с другой величиной, которая играет роль единицы или является принятой за исходную. Пример таких измерений: нахождение относительной влажности воздуха, которая определяется в виде отношения числа водяных паров в кубическом метре воздуха к числу паров, насыщающих кубический метр воздуха при заданной температуре.
Система измерений
Единство измерений означает согласованность размеров всех величин. Это очевидно, если обратить внимание на то, что одну и ту же величину можно измерить как прямыми, так и косвенными методами. Такой согласованности можно достичь, создав систему единиц. Первая такая система появилась в конце 18 века. Ею стала всем известная метрическая система. А первой научно обоснованной системой единиц стала система, предложенная Карлом Гауссом. В ней были приняты за основу три единицы: секунда, миллиметр и миллиграмм. Именно на основе такой абсолютной системы была построена современная система единиц.
Что такое единица измерения и какими они бывают
Единицей измерения называют конкретную величину, которая определена и установлена по договоренности. С ней сопоставляются другие величины такого же рода для выражения их размера относительно указанной величины.
Каждой измеряемой физической величине должна соответствовать своя единица измерения. Таким образом, отдельные единицы необходимы для измерения скорости, длины, объема, веса, расстояния и так далее. Каждую единицу можно определить, если выбрать какой-либо эталон. Система единиц становится более удобной, если она содержит только несколько единиц, которые выбраны основными, а остальные определяются уже через них. Эталонной единицей длины является метр. Основываясь на этом, единицей площади считают квадратный метр, единицей скорости – метр в секунду, а единицей измерения объема – метр в кубе.
Погрешность
Что такое погрешность измерения? Этим термином называют отклонение результатов измерения от действительного или истинного значения величины, которая измеряется. Истинное значение величины является неизвестным. Оно применяется лишь в теоретических исследованиях.
Иногда на вопрос «что такое погрешность измерения?» можно услышать в качестве ответа другое определение – «ошибка измерения». Но лучше его не применять, так как оно является менее удачным.
Виды погрешностей
Систематической погрешностью измерений является составляющая часть погрешности итогового результата измерения, которая остается постоянной или изменяется закономерно при повторяющихся измерениях физической величины. Характер измерения делит систематические погрешности несколько видов.
- Постоянная погрешность – это такая погрешность, которая сохраняет свое значение на протяжении длительного времени. Такой вид встречается наиболее часто.
- Прогрессивная погрешность – это та, которая непрерывно возрастает или убывает. Сюда можно отнести погрешности, происходящие из-за износа измерительных приборов или наконечников, которые контактируют с деталями.
- Периодическая погрешность – это погрешность, значение которой представляет собой периодическую функцию времени или перемещение указателя прибора, применяемого при измерении.
- Погрешность, которая измеряется по сложному закону – это та, которая происходит из-за совестного действия сразу нескольких систематических погрешностей.
Инструментальной погрешностью называют составляющую погрешности измерений, которая обусловлена погрешностью используемого средства.
Погрешностью метода измерений является составляющая, которая обусловлена несовершенством метода, который принят для измерения.
Результат измерения
Что такое результат измерения? Это значение физической величины, которое получено путем ее измерения.
Неисправленным результатом измерения называют значение величины, которое получено в процессе измерения до того, как в него были введены поправки, учитывающие систематические погрешности.
Исправленным результатом является значение величины, которое получено при измерении и уточнено при помощи введения нужных поправок.
Сходимостью результатов измерений называется близость результатов, которые выполнялись повторно при помощи одних и тех же средств, тем же самым методом и в тех же самых условиях.
Что такое воспроизводимость результатов? Это близость друг к другу результатов, которые были получены в разных местах, разными средствами и операторами при помощи различных методов, но которые были приведены к одинаковым условиям.
Рядом результатов измерений является последовательность значений одной и той же величины, которые были получены в результате серии измерений, следующих друг за другом.
Измерение информации
Сегодня измерять можно не только физические величины. Так как наступила эра компьютерных технологий, всюду используется информация в цифровом виде. Ее тоже возможно измерить. Что такое измерение информации? Это определение числа данных, которые выражены в своих единицах. Эталонной единицей измерения информации является бит, который является объемом информации, которая возникает при равновероятных событиях. К примеру, подбрасывание монеты может привести к двум равновероятным исходам. Выпадение одной из сторон содержит в себе информацию объемом в один бит.
Название этой единицы измерения произошло от сокращения термина «двоичное число». Это такое число, которое может принимать лишь два значения – единицу или ноль. Такие числа использую во всех видах вычислительной техники для представления любой информации. Так как бит является очень маленькой единицей измерения информации, то принято использовать более крупные. Это байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и так далее.
Объем, который занимает любой символ, введенный с клавиатуры равен одному байту. Это 8 бит.
Итоги
Таким образом, были рассмотрены все понятия, используемые в измерении. Это система измерений, погрешность и ее виды, результаты. Было рассмотрено, что такое единица измерения, и какими эти единицы бывают. Все это необходимо знать людям, имеющим дело с наукой, вычислениями, а также просто для расширения кругозора. Ведь в век информационных технологий актуальна мудрость о том, что знание – это сила.
