Теоретические основы метрологии

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Измеряемые величины могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения (масса, длина, плотность).

Оцениваемые величины, для которых не может быть введена единица измерения, величины указываются при помощи установленной шкалы (твердость).

Физические величины классифицируют по видам явлений:

• Вещественные, описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них;

• Энергетические, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии;

• Физические, характеризующие протекание процессов во времени.

Единица физической величины – размер физической величины, которому по определению придано значение, равное единице. Разновидности:

1. Основные единицы – единицы физических величин, которые объединяют в системы единиц по определенным принципам, т.е. произвольно устанавливают;

2. Производные единицы – выражают по формулам через основные единицы для данной области измерений;

3. Внесистемные единицы – единицы физических величин, которые вводятся независимо от системы единиц (миллиметр ртутного столба, рентген, кратные и дольные единицы);

4. Относительные единицы – безразмерное отношение физической величины к одноименной физической величине, принимаемой за исходную;

5. Логарифмические величины – логарифм (десятичный, натуральный) безразмерного отношения двух одноименных физических величин.

Международная система единиц

Основные системы СИ:

Величина	Единица измерения	Обозначения
		Русские	Международные
Длина	Метр	м	m
Масса	Килограмм	кг	kg
Время	Секунда	с	s
Сила электрического тока	Ампер	А	A
Термодинамическая температура	Кельвин	К	K
Сила света	Кандела	кд	cd
Количество вещества	Моль	моль	mol

Виды и методы измерений

Измерение – совокупность операций, выполняемых с помощью специального технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют:

• Статические измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

• Динамические измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

По способу получения результатов измерений:

1. Прямое измерение – искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (измерение угла угломером или измерение диаметра штангенциркулем);

2. Косвенное измерение – искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (определение плотности материала);

3. Совместное измерение – производимые одновременно (прямые или косвенные) двух или нескольких не одноименных величин; цель совместных измерений есть нахождение функциональной зависимости между величинами (зависимости длины тела от температуры);

4. Совокупное измерение – в котором значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин.

Теория измерений – это теория о классификации переменных величин по природе информации, которая содержится в числах – значениях этих переменных величин. Происхождение переменной величины накладывает ограничения на множество действий, которые можно производить с этой величиной.

Типы шкал измерений:

1. Шкала наименований или классификации. Используется для описания принадлежности объектов к определенным классам. Всем объектам одного и того же класса присваивается одно и то же число, объектам разных классов – разные (номера телефонов, автомашин, паспортов);

2. Шкала порядка. Применяется для измерения упорядочения объектов по одному или совокупности признаков. Примером является шкала твердости минералов. Числа в кале порядка отражают только порядок следования объектов и не дают возможности сказать, «на» сколько или «во» сколько один объект предпочтительней другого (оценки знаний);

3. Шкала интервалов. Применяется для отображения величины различия между свойствами объектов (измерения температуры по Фаренгейту и Цельсию). Шкала может иметь произвольные точки отсчета и масштаб;

4. Шкала отношений. Используется, например, для измерения массы, длины, веса. В этой шкале числа отражают отношения свойств объектов, т.е. во сколько раз свойство одного объекта превосходит свойство другого;

5. Шкала разностей. Используется для измерения свойств объектов при необходимости выражения, насколько один объект превосходит другой по одному или нескольким признакам;

6. Абсолютная шкала. Частный случай шкалы интервалов. В шкале обозначается нулевая точка отсчета и единичный масштаб. Применяется для измерения количества объектов.

Иерархия шкал измерений (слева направо по возрастанию):

Качественные шкалы		Количественные шкалы
Наименований	Порядковая	Интервалов	Разностей, Отношений	Абсолютная