4.3. Виды измерений. Основное уравнение измерений

Представленное уравнение описывает физический смысл измерения, но не учитывает всего многообразия преобразований, которые измеряемая величина претерпевает в процессе измерения. Действительно, совсем необязательно получение на выходе числового значения величины, однородной с измеряемой (например, измерение объема жидкости по результатам измерения ее массы). В этом случае уравнение измерения может быть представлено в виде:

Результат измерения представляет собой конечный продукт производственного процесса, имеющего свои показатели качества как измерительного процесса и, конечно, важнейший из них — точность полученного результата. Под точностью результата измерений понимают одну из его характеристик, отражающую близость к нулю погрешности. Из сопоставления формул (4.28) и (4.29) видно, что первая, очевидная, составляющая погрешности измерения величины Q, — это погрешность примененного средства измерений, включая погрешность отсчета его показаний. Однако, применив другую модель процесса измерений, мы получаем другую (более простую или более сложную) структуру его погрешности, куда входит, как это следует из зависимости (4.29) дополнительно по отношению к зависимости (4.28), погрешность, вносимая функцией преобразования F.

Уравнение измерения является основным признаком, по которому измерения классифицируются с целью разделения методов обработки экспериментальных данных и получения характеристик погрешности результата. Известно достаточно много классификаций измерений (по виду измеряемой величины, по виду представления измерительной информации и др.). По виду уравнения измерения, связывающего измеряемую и непосредственно наблюдаемую величины, измерения подразделяются на прямые, косвенные, совместные и совокупные [20].

¦ Прямыми называются измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно (например, измерение массы на весах). ¦

Прямые измерения характеризуются уравнением измерения (4.28), которое соответствует преобразованию вида:

где Q — значение измеренной величины;

с — коэффициент (постоянный или переменный);

X — непосредственно наблюдаемая величина.

¦ Косвенными называются измерения, при которых определение искомого значения физической величины производится на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой (например, определение объема тела по результатам его трех измерений). ¦

Уравнение косвенных измерений характеризуется зависимостью (4.29), а преобразования имеют вид:

¦ Совместными называются проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними (например, измерение температуры и плотности вещества). ¦

¦ Совокупными принято называть проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемой в результате измерений этих величин в различных сочетаниях (например, определение массы отдельных гирь из набора при известном значении лишь одной из них).

При проведении совокупных измерений реализуется метод измерения сумм или разностей искомых значений этой величины в различных сочетаниях [8], т.е. уравнение измерения имеет вид:

Вторым важным классификационным признаком, определяющим качество результатов измерений и технологию их получения, является разделение измерений на однократные и многократные. Напомним, что однократным измерением называется измерение, выполненное один раз, а многократным — измерение, результат которого получен из нескольких, следующих друг за другом, измерений (т.е. состоящее из ряда однократных измерений).