Элементы измерительной процедуры

Предметом метрологии является получение качественной или количественной информации о свойствах объектов окружающего мира путем измерения. Само измерение - сложная процедура, включающая целый ряд последовательных и взаимодействующих элементов. Совокупность и порядок следования элементов процедуры измерения конкретного свойства фиксируется в форме соответствующей методики выполнения измерений (МВИ).

Начальным элементом всякого измерения является его задача (цель). Задача измерения в общем случае – это получение результата измерения требуемого качества, то есть необходимой точности и достоверности. Формулирование конкретной измерительной задачи осуществляется с учетом априорной (полученной до проведения самого измерения) информации об измеряемом объекте и его свойствах. Анализ априорной информации способен заранее определить характеристики предстоящего измерения, в том числе достижимый уровень его точности.

Элементы измерительной процедуры представлены на рис. 2.2

Объект измерения – это реальный объект (тело, вещество, явление, процесс), обладающий некоторой суммой свойств и находящийся в многосторонних и сложных связях с другими объектами. Субъект измерения (человек, выполняющий измерение) принципиально не может охватить объект целиком, во всем многообразии его свойств и связей. Поэтому его взаимодействие с объектом измерения возможно только на основе модели объекта. Модель объекта измерения строится в соответствии с целью измерения на основе априорной информации об объекте и условиях измерения. Построение адекватной модели объекта измерения является сложной и неформализуемой задачей.

Субъект измерения осуществляет выбор принципа, метода и средства измерений. Принцип измерения – научно описанное явление (или эффект), положенное в основу метода измерения. Например, при эталонных измерениях электрического напряжения используется эффект Джозефсона. При измерении температуры применяется термоэлектрический эффект, при измерении скорости – эффект Доплера.

Средством измерений называют объект, воспроизводящий и (или) хранящий какую-либо часть шкалы измерений (точку, участок) и предназначенный для выполнения измерений. Большинство средств измерений являются конструктивно законченными техническими устройствами. Каждое средство измерений имеет нормированные метрологические характеристики, которые оказывают влияние на качество результатов измерений. Своеобразным «средством измерений» является человек, который использует при органолептических измерениях свои органы чувств (осязание, обоняние, зрение, слух, вкус), интуицию – при эвристических измерениях, знания и навыки – при экспертных измерениях.

Метод измерения – логическая последовательность операций, описанная в общем виде и применяемая для сравнения конкретного проявления свойства объекта со шкалой измерения этого свойства. Методы измерений весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам. Зачастую методу измерения дается собственное название не потому, что он существенно отличается от известных методов, а лишь для удобства его практического использования. Например, методы непосредственной оценки, дифференциальный, противопоставления, замещения, совпадения, нулевой метод измерения являются, по существу, разновидностями метода сравнения с мерой.

Важную роль в процессе измерения играют условия измерения - совокупность влияющих величин, описывающих состояние окружающей среды и средства измерений. К влияющим относят величины, не измеряемые в конкретной процедуре измерения, но оказывающие влияние на его результаты (температура, давление, влажность, частота и другие). Отклонение от нормальных условий измерения приводит к изменению состояния объекта измерения и средства измерений, что может вызвать дополнительную погрешность измерения.

Измерительный эксперимент является центральным элементом процедуры измерения. В узком смысле – это отдельное измерение. В общем случае измерительный эксперимент содержит ряд последовательных операций по взаимодействию средства измерений с измеряемым объектом, получению, преобразованию и индикации сигналов измерительной информации, регистрации результатов наблюдений.

Завершает процедуру измерения обработка экспериментальных данных, включающая проведение вычислений согласно принятому алгоритму, получение результата измерений, оценку его точности и достоверности, запись результата и его неопределенности (погрешности) в соответствии с установленной формой представления.