Рис. 3. Схема для пояснения термина «метод исследования»

Р.Т. – рабочее тело, D – дисплей, устройство отсчета,

К – зона контакта, (α_i) – действия,

(ß_i) – первичные параметры, 1,2,3,4 – ручки/тумблеры управления,

Q – свойство, Р.Т. – рабочее тело.

 

В литературе можно встретить следующую информацию: «Принцип измерения это есть физическое явление (или физический эффект), на котором основано измерение заданного свойства». Принципами измерения являются, например:

а) использование силы тяжести в методе измерении массы путем взвешивания на рычажных весах; силы тяжести, действующие на тело и гири, находятся в равновесии,

б) использование эффекта Доплера при измерении скорости,

в) использование термоэлектрического эффекта Зеебека для определения температуры Р.Т.,

г) использование спектральных характеристик оптического излучения для определения высоких температур Р.Т.,

д) использование поворота пружины Бурдона под действием внутреннего давления для определения давления Р.Т.,

е) использование поворота катушки с током в магнитном поле для измерения силы тока.

В метрологии, экспериментальной физике и измерительной технике известно всего около 1500 различных принципов/ эффектов.

Формулировка 2, отражающая метод определения свойства Q рабочего тела

Рассмотрим формулировку 2 (рабочая формулировка):

«Метод измерения свойства Q представляет собой совокупность действий (α_i) ( рис. 3), которые производятся средством измерения ( рис. 3), и оператором при взаимодействии СИ и рабочего тела с целью получения (записи) первичных параметров (ß_i) ( рис. 3); значения (ß_i) должны быть подставлены в расчетное уравнение f (ß), с использованием которого вычисляют результат А или значение свойства Q вданном методе».

Например, оператор реализует метод измерения температуры воды с помощью термометра сопротивления. В этом эксперименте он выполняет ряд действий (α_i), в том числе измерят (получает, фиксирует, записывает) значение напряжения, U, на терморезисторе.

Расчетное уравнение метода можно представить в форме

А = f (ß).                                     (2)

Например, оператор реализует метод измерения температуры, Т, воды с помощью терморезистора (термометр сопротивления). В этом эксперименте он измеряет R и применят расчетное уравнение f (R) в виде

T = T ₀  + a(R - R ₀) + b(R - R ₀)²,                           (2 б)

 

где R ₀ - сопротивление проводника при температуре T ₀, выбранной за начало отсчета.

Подчеркнем термин «измерение». На этом этапе мы говорим о термине «измерение», понимая под ним:

1) познавательный процесс, который дает численное значение А, относящееся к свойству Q;

2) экспериментальное исследование или эксперимент, в котором:

а) взаимодействуют СИ, Р.Т. и оператор,

б) оператор получает численную информацию, А, о свойстве Q.

Измерение дает А, то есть численное отношение между исследуемым свойством Q и однородным свойством U, принятым за единицу измерения. Значение А входит в «уравнение измерения» для заданного свойства Q

Q = AU,                                                   (3)

где Q – измеряемое свойство (величина), A – числовое значение свойства, U – единица измерения или эталон.

Модель средства измерения

Модель реального СИ можно представить графически (Рис. 4).

 

 

Рис. 4. Модель реального СИ

х – входной сигнал, у(х) – выходной сигнал.

 

С помощью СИ оператор измеряет свойство х и фиксирует число, y. Параметры (х, y), относящиеся к модели реального СИ (Рис. 4), связаны уравнением

у = х/ [ x ],                                         (4)

где [ x ] – эталон, х – входной сигнал.

 

Пример реального СИ

 

Рис. 4б. Часть реальной экспериментальной установки. Виден трубчатый манометр (1902 г.)

Технический университет, г. Грац, Австрия