Что понимается под измерением
Понятия об измерениях
Измерение— совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или не явном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины.
Например, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, по сути, сравнивают её размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчёт, получают значения величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали); с помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и проводят отсчёт.
Метод измерения – приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Пример: измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением).
Результат измерения – значение величины, полученное путём её измерения.
Погрешность результата измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Высокая точность измерения соответствует малым погрешностям. Количественно точность оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности, например, если относительная погрешность составляет 0,01, то точность равна 100.
Прямые измерения – измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных. К прямым измерениям относится нахождение значения напряжения, тока, мощности по шкале прибора и т.д.
Косвенные измерения – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. При этом числовое значение искомой величины находится расчётным путём, например значение мощности в нагрузке определяется по показаниям амперметра и вольтметра (P=UI). Хотя косвенные измерения сложнее прямых, они широко применяются в практике измерений, особенно там, где прямые измерения практически невыполнимы, либо тогда, когда косвенное измерение позволяет получить более точный результат по сравнению с прямым измерением.
1.4.ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Что такое прямые измерения?
2. Что такое косвенное измерение?
3. В чем заключается основная задача измерений?
4. Что такое истинное значение измеряемой величины?
5. Физический смысл записи конечного результата.
6. Методы теории подобия и размерностей.
7. Адиабатические инварианты.
8. Современная физическая картина мира.
9. Ретроспективный взгляд на формирование естественнонаучных представлений.
10. Особенности описания природы в классической версии естественнонаучной картины мира.
11. Особенности описания природы в неклассической версии естественнонаучной картины мира.
12. Концепция измерения в классическом естествознании.
13. Классические измерительные системы.
14. Единицы измерения и системы единиц.
15. В чем состоит смысл понятия однородность применительно к времени, к пространству?
16. Как понимать термин «изотропность пространства»?
17. Почему пространство и время относительны?
18. Почему движение объекта отражает взаимосвязь пространства и времени?
19. Масса как фундаментальная характеристика инертности и гравитации.
21. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта.
22 Концепция контролируемого воздействия.
23. Характеристики контролируемого воздействия на частицу.
24. Механическая энергия и динамика частицы.
25. Концепция измерения в неклассическом естествознании.
26. Концепция моделирования состояний.
27. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний.
28. Фундаментальные модели неклассической физики.
29. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы.
30. Микросостояние одной микрочастицы.
31. Целостность микросостояний.
32. Особенность микросостояний системы тождественных частиц.
33. Тепловое равновесие как макросостояние.
34. Детерминированное и стохастическое движения.
35. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы.
36. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии.
37. Два способа описания природы на макроуровне.
38. Концепция флуктуаций и их корреляций.
39. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире.
40. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире.
41. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
42. Физические принципы создания современной эталонной базы.
43. Явления сверхпроводимости.
44. Эффект Ааронова-Бома.
46. Эффект Джозевсона.
47. Эффект Мессбауэра.
49. Естественные пределы точности измерений. Броуновское движение. Шумы сопротивления.
50. Естественные пределы точности измерений. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Шумы и помехи окружающей среды.
Измерение
Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).
Характеристикой точности измерения является его погрешность или неопределённость. Примеры измерений:
В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая, или не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности землетрясений, Шкала Мооса — шкала твёрдости минералов.
Наука, предметом изучения которой являются все аспекты измерений, называется метрологией.
Содержание
Классификация измерений
По видам измерений
Согласно РМГ 29-99 «Метрология. Основыне термины и определения» выделяют следующие виды измерений:
Также стоит отметить, что в различных источниках дополнительно выделяют таки виды измерений: метрологически и технические, необходимые и избыточные и др.
По методам измерений
По условиям, определяющим точность результата
По отношению к изменению измеряемой величины
Статические и динамические.
По результатам измерений
Классификация рядов измерений
По точности
По числу измерений
Классификация измеряемых величин
По точности
По результатам измерений
История
Единицы и системы измерения
См. также
Примечания
Литература и документация
Литература
Нормативно-техническая документация
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Измерение» в других словарях:
ИЗМЕРЕНИЕ — представление свойств реальных объектов в виде числовой величины, один из важнейших методов эмпирического познания. В самом общем случае величиной называют все то, что может быть больше или меньше, что может быть присуще объекту в большей или… … Философская энциклопедия
Измерение X — Измерение Икс … Википедия
измерение — замер, обмер; вымеривание, установление, фиксирование, замеривание, распознавание, промер, диагностирование, смеривание, нахождение, обмеривание, определение Словарь русских синонимов. измерение см. установление 2 Словарь синонимов … Словарь синонимов
измерение — (в психологии) научный метод представления числами интересующего психического свойства или параметров психического процесса на основе нек рых процедурных правил. Совокупность теоретико математических представлений и процедурных правил,… … Большая психологическая энциклопедия
ИЗМЕРЕНИЕ — ИЗМЕРЕНИЕ, измерения, ср. 1. Действие по гл. измерить измерять. Измерение роста. 2. Измеряемая величина, протяжение (мат.). Куб имеет три измерения: длину, высоту и ширину. ❖ Четвертое измерение (ирон.) перен. сверхъестественная и бесплодно… … Толковый словарь Ушакова
ИЗМЕРЕНИЕ — последовательность эксперим. и вычислит. операций, осуществляемая с целью нахождения значения физ. величины, характеризующей нек рый объект или явление. И. завершается определением степени приближения найденного значения к истинному значению… … Физическая энциклопедия
ИЗМЕРЕНИЕ — ИЗМЕРЕНИЕ, действия, производимые с целью нахождения числовых значений какой либо величины в принятых единицах измерения. Измерение выполняют с помощью соответствующих средств измерения (линейка, часы, весы и т.д.). Различают прямые… … Современная энциклопедия
ИЗМЕРЕНИЕ — совокупность действий, выполняемых при помощи средств измерений с целью нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерения. Различают прямые измерения (напр., измерение длины проградуированной линейкой) и косвенные… … Большой Энциклопедический словарь
измерение — Сравнение конкретного проявления измеряемого свойства (измеряемой величины) со шкалой (частью шкалы) измерений этого свойства (величины) с целью получения результата измерения (значения величины или оценки свойства). [МИ 2365 96] измерение… … Справочник технического переводчика
Измерение — ИЗМЕРЕНИЕ, действия, производимые с целью нахождения числовых значений какой либо величины в принятых единицах измерения. Измерение выполняют с помощью соответствующих средств измерения (линейка, часы, весы и т.д.). Различают прямые… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Измерение
Измерение — это познавательная операция, в которой производится процедура сравнения какой-либо величины с другой величиной, принятой за эталон. В широком смысле измерение понимается как метод познавательной деятельности (см. Методы научного познания), в результате которого определённые объекты получают количественные характеристики по тем или иным свойствам. В математике понятие измерения трактуется как протяжённость: линия имеет одно измерение (длину), поверхность — два (длину и ширину), тело — три (длину, ширину и высоту); наряду с этим в современных (неевклидовых) геометриях вводится понятие многомерности пространства (пространства n-измерений).
В практической деятельности и в научном исследовании имеют место различные типы измерительных процедур. Особенности этих процедур определяются природой измеряемых объектов, состоянием покоя или движения, приёмами обработки полученных результатов, интерпретацией результатов измерения, определёнными законами, которым подчиняются измеряемые объекты. В науке (см. Наука) измерение дополняет качественные методы познания действительности точными количественными методами. В основе операции измерения лежит сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам, характеристикам, признакам. Через измерение осуществляется переход от наблюдаемого в опыте к математическим абстракциям и обратно. С помощью эталонов (единиц измерения) становится возможным точно соизмерить рассматриваемые величины, выражая их отношение через отношение чисел. Учитывая, что многие величины функционально связаны между собой, удаётся на основе знания одних величин косвенным путём устанавливать другие.
В научной практике количественное знание изучаемых величин может быть получено как непосредственно в виде прямого измерения, так и косвенного, то есть выполненного путём расчёта. На этой основе складывается представление о прямом и косвенном измерении.
Прямое измерение представляет собой непосредственно эмпирическую процедуру. Оно выступает как сравнение некоторого измеряемого свойства с эталоном. Эталон — это особая вещь, которая обеспечивает сохранение и воспроизведение некоторого выделенного свойства, по которому измеряют определённый класс величин. Появление эталонов измерения является результатом длительного исторического развития общественной практики и совершенствования методики самого научного исследования. Оно связано с переходом от случайной к развёрнутой и затем ко всеобщей форме прямого измерения. На ранних этапах измерение выступает в случайной форме, когда ещё нет эталонов, а измерение величины, характеризующей вещь, производится посредством любой другой вещи, характеризуемой этой же величиной. Затем по мере развития практики измерение начинает охватывать всё более широкие классы объектов и из случайной переходит в развёрнутую форму. На этом этапе вещь становится эталоном. Эталон служит первой основой для введения единиц измерения (например, эталон длины в Парижской палате мер и весов одновременно служит мерой и масштабом длины и даёт её единицу 1 м). Постоянство эталона является наиболее важным условием процедуры измерения, так как если эталон оказывается подвержен изменению, это неизбежно приводит к ошибкам.
В процессе проведения прямых измерений применяются специальные измерительные инструменты, или приборы, которые позволяют через ряд шагов сравнивать измеряемую величину с эталоном. Качество измерения определяется точностью, чувствительностью и надёжностью применяемого инструмента. Точностью инструмента называется его соответствие существующему в данной области стандарту или эталону. В сложных случаях эмпирического исследования прямое измерение может осуществляться в процессе эксперимента, выступать как его элемент. Но, тем не менее, измерение не отождествляется с экспериментальной процедурой. Оно может осуществляться и вне эксперимента. С другой стороны, эксперимент не всегда бывает связан с измерением и может носить качественный характер. Таким образом, измерение и эксперимент выступают как специфические методы эмпирического исследования, которые могут выступать как отделённые друг от друга, так и синтезированные в рамках единой деятельности.
Косвенные измерения развиваются на основе прямых измерений. Их сущность состоит в том, что они позволяют получить значение измеряемой величины на основе математической зависимости, не прибегая к сравнению с эталоном. Таким путём наука получает численные значения величин в условиях, когда процесс прямого измерения сложен, а также в условиях, когда прямое измерение принципиально невозможно. В отличие от прямого измерения косвенное не является уже эмпирической процедурой, а представляет переход от эмпирического исследования к теоретическому (см. Теория). В своих наиболее простых формах оно непосредственно примыкает к эмпирическому исследованию, но в сложных формах косвенное измерение непосредственно связано с теоретическими расчётами.
Косвенные и прямые измерения взаимодействуют между собой в ходе развития науки, уточняя и проверяя друг друга. В частности, точность прямых измерений возрастает благодаря поправкам, вносимым за счёт применения косвенных измерений. В свою очередь отыскание новых уравнений и проведение всё более сложных косвенных измерений опирается на прямые измерения.
Процедура измерения подразумевает присвоение рубрикационных символов наблюдаемым объектам в соответствии с некоторым правилом или эталоном. Символы могут быть просто метками, представляющими классы или категории объектов в популяции, или числами, характеризующими степень выраженности у объекта измеряемого свойства. Символы-метки могут также представлять собой числа, но при этом не обязательно нести в себе характерную «числовую» информацию. Алгоритм (правило) присвоения символа объекту называется измерительной шкалой. Как всякая модель, измерительные шкалы должны корректно отражать изучаемые характеристики объекта и, следовательно, иметь те же свойства, что и измеряемые показатели. Различают четыре основных типа измерительных шкал, получившие следующие названия: шкала наименований; шкала порядка; шкала интервалов; шкала отношений.
Шкала наименований, или номинальная шкала, используется только для обозначения принадлежности объекта к одному из нескольких непересекающихся классов. Приписываемые объектам символы, которые могут быть цифрами, буквами, словами или некоторыми специальными символами, представляют собой только метки соответствующих классов. Характерной особенностью номинальной шкалы является принципиальная невозможность упорядочить классы по измеряемому признаку — к ним нельзя прилагать суждения типа «больше — меньше», «лучше — хуже» и так далее. Единственным отношением, определённым на шкале наименований, является отношение тождества: объекты, принадлежащие к одному классу, считаются тождественными, к разным классам — различными. Если при этом классы обозначены цифрами, что удобно при компьютерной обработке, то такие цифры не являются числами в прямом смысле этого слова и не обладают свойствами чисел. В частности, к ним нельзя применять действия арифметики. Частным случаем шкалы наименований является дихотомическая шкала, с помощью которой фиксируют наличие у объекта определённого качества или его соответствие некоторому требованию. По установившейся традиции при измерении дихотомических показателей применяют следующие обозначения: 0 — если объект не обладает требуемым свойством, 1 — если обладает.
Шкала порядка позволяет не только разбивать объекты на классы, но и упорядочивать классы по возрастанию (убыванию) изучаемого признака. На шкале порядка, кроме отношения тождества, определено также отношение порядка: об объектах, отнесённых к одному из классов, известно не только то, что они тождественны друг другу, но также, что они обладают измеряемым свойством в большей или меньшей степени, чем объекты из других классов. Но при этом порядковые шкалы не могут ответить на вопрос, на сколько (во сколько раз) это свойство выражено сильнее у объектов из одного класса, чем у объектов из другого класса. Упорядоченные классы достаточно часто нумеруют в порядке возрастания (убывания) измеряемого признака. Однако в силу того, что различия в значениях признака точному измерению не поддаются, к шкалам порядка, также как к номинальным шкалам, действия арифметики не применяют. Исключение составляют оценочные шкалы, при использовании которых объект получает (или сам выставляет) некоторые оценки, исходя из определённого числа баллов, поэтому для них считается вполне допустимым рассчитывать, например, средний балл. Другим частным случаем шкалы порядка является ранговая шкала, применяемая обычно в тех случаях, когда изучаемый признак заведомо не поддаётся объективному измерению или когда порядок объектов более важен, чем точная величина различий между ними. В силу того, что символы, присваиваемые объектам в соответствии с порядковыми и номинальными шкалами, не обладают числовыми свойствами, даже если записываются с помощью цифр, эти два типа шкал получили общее название качественных в отличие от количественных шкал интервалов и отношений.
Шкала интервалов и шкала отношений имеют общее свойство, отличающее их от качественных шкал: они предполагают не только определённый порядок между объектами или их классами, но и наличие некоторой единицы измерения, позволяющей определять, на сколько значение признака у одного объекта больше или меньше, чем у другого. Другими словами, на обеих количественных шкалах, помимо отношений тождества и порядка, определено отношение разности, к ним можно применять арифметические действия сложения и вычитания. Естественно, что символы, приписываемые объектам в соответствии с количественными измерительными шкалами, могут быть только числами. Основное различие между этими двумя шкалами состоит в том, что шкала отношений имеет абсолютный нуль, не зависящий от произвола наблюдателя и соответствующий полному отсутствию измеряемого признака, а на шкале интервалов нуль устанавливается произвольно или в соответствии с некоторыми условными договорённостями. Шкала оценок с заданным количеством баллов часто рассматривается как интервальная в предположении, что минимальное и максимальное положения на шкале соответствуют некоторым крайним оценкам или позициям, и интервалы между баллами шкалы имеют одинаковую длину. К шкалам отношений относится абсолютное большинство измерительных шкал, применяемых в науке, технике и быту. Шкала отношений является единственной шкалой, на которой определено отношение отношения, то есть разрешены арифметические действия умножения и деления и, следовательно, возможен ответ на вопрос, во сколько раз одно значение больше или меньше другого. Количественные шкалы делятся на дискретные и непрерывные. Дискретные показатели измеряются в результате счёта. Непрерывные показатели предполагают, что измеряемое свойство изменяется непрерывно, и при наличии соответствующих приборов и средств могло бы быть измерено с любой необходимой степенью точности. Результаты измерения непрерывных показателей довольно часто выражаются целыми числами, но это связано не с природой самих показателей, а с характером измерительных процедур.
Целью измерения является получение формальной модели, исследование которой могло бы, в определённом смысле, заменить исследование самого объекта. Как всякая модель, измерение приводит к потере части информации об объекте и/или её искажению, иногда значительному. Потеря и искажение информации приводит к возникновению ошибок измерения, величина которых может обусловливаться различными факторами, влияющими на процесс измерения. Среди наиболее распространённых факторов — несовершенство измерительной аппаратуры, естественные недостатки органов чувств, неполнота знаний о наблюдаемых явлениях, связанных с процедурой измерения, недостаточный уровень квалификации наблюдателя и другие, вызывающие неизбежные погрешности в результатах. Сами по себе погрешности становятся предметом исследования ради достижения точности измерения. Различают два класса погрешностей — систематические и случайные. При исследовании отдельно взятого объекта ошибки обоих типов представляют одинаковую опасность. При статистическом обобщении информации о некоторой совокупности измеренных объектов случайные ошибки, в известной степени, взаимно «погашаются», в то время как систематические ошибки могут привести к значительному смещению результатов. Для изучения причин неточностей проводятся многократные повторения измерений. Если погрешности при этом остаются, то это указывает на систематичность погрешностей. Такие погрешности происходят, например, от неверной градуировки приборов или от происшедшего изменения температуры применяемых эталонов, а также температуры приборов. Случайные погрешности весьма неопределённы по величине и по своим причинам. Случайность погрешностей обнаруживается в тех случаях, когда при тщательном измерении получаются различные результаты в последних значащих цифрах. Такого рода погрешности вызывают необходимость применения статистических методов.
В целом, наука с каждым новым этапом своего развития совершенствует средства и способы измерения, создавая новые методы расчёта, новые измерительные приборы и эталоны. Благодаря этому становится возможным изучить ранее не исследованные типы процессов и открыть новые законы природы. В свою очередь, познание законов природы всегда приводит к совершенствованию способов и инструментов измерения. Таким образом, в науке постоянно происходит овеществление добытых знаний в новых средствах измерения и разработка на основе ранее открытых законов природы новых способов измерения. Это позволяет научному познанию подниматься на более высокие ступени своего развития.
Прямое измерение
Измерения как экспериментальные процессы весьма разнообразны. Это объясняется множеством экспериментальных величин, различным характером измерения величин, различными требованиями точности измерения и другие.
Наиболее распространена классификация видов измерений в зависимости от способа обработки экспериментальных данных. В соответствии с этой классификацией измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные.
Содержание
Прямое измерение
Прямое измерение — это измерение, при котором искомое значение физической величины находится непосредственно из опытных данных в результате сравнения измеряемой величины с эталонами.
Косвенное измерение
Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение величины находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
Совместное измерение
Совместное измерение — одновременное измерение нескольких неодноименных величин, для нахождения зависимости между ними. При этом решается система уравнений.
Совокупное измерение
Совокупное измерение — одновременное измерение нескольких одноименных величин, при котором искомые значения величин находятся решением системы уравнений, состоящих из результирующих прямых измерений различных сочетаний этих величин.
Полезное
Смотреть что такое «Прямое измерение» в других словарях:
прямое измерение — Измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно. Примечание. Термин прямое измерение возник как противоположный термину косвенное измерение. Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как… … Справочник технического переводчика
прямое измерение — 3.5 прямое измерение (direct measurement): Измерение, посредством которого отдельные компоненты и/или группы компонентов определяются путем сравнения с идентичными компонентами в ГСО. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Прямое измерение — 19) прямое измерение измерение, при котором искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений;. Источник: Федеральный закон от 26.06.2008 N 102 ФЗ (ред. от 28.07.2012) Об обеспечении единства измерений … Официальная терминология
прямое измерение — tiesioginis matavimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuojamojo dydžio vertės nustatymas tiesiog iš eksperimento duomenų. pavyzdys( iai) Kūno masės matavimas skaitmeninėmis svarstyklėmis. atitikmenys: angl. direct… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
прямое измерение — tiesioginis matavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. direct measurement vok. direkte Messung, f rus. непосредственное измерение, n; прямое измерение, n pranc. mesure directe, f … Fizikos terminų žodynas
прямое измерение — tiesioginis matavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. direct measurement vok. direkte Messung, f; Direktmessung, f rus. прямое измерение, n pranc. mesurage direct, m; mesure directe, f … Automatikos terminų žodynas
Прямое измерение — 1. Измерение, при котором искомое значение величины получают непосредственно Употребляется в документе: ОСТ 45.159 2000 Отраслевая система обеспечения единства измерений. Термины и определения … Телекоммуникационный словарь
Измерение (физика) — Измерение совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением… … Википедия
Измерение — У этого термина существуют и другие значения, см. Измерение (значения). Измерение совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом… … Википедия
Измерение — [measurement] операция, посредством которой определяется отношение одной (измеряемой) величины к другой однородной величине (принимаемой за единицу); число, выражающее такое отношение, называется численным значением измеряемой величины.… … Энциклопедический словарь по металлургии