Метрология (шпора)

Классификация погрешностей[]

Погрешность средства измерений — это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины.
Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:

• по способу выражения — абсолютные, относительные;
• по характеру проявления — систематические, случайные;
• по отношению к условиям применения — основные, дополнительные;
• по причинам возникновения — методические, инструментаьные.

Абсолютная = (найденое значение) — (действ)
отностительная — выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины, измеряемой или воспроизводимой данным СИ
Точность может быть выражена обратной величиной относительной погрешностиСистематическая погрешность — составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной (или же закономерно изменяющейся) при повторных измерениях одной и той же величины.Случайная погрешность, составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же размера величины с одинаковой тщательностью.

Что такое прямое измерение?

Прямое измерение – это метод получения информации о физической величине путем сравнения ее значения с эталонными значениями, полученными непосредственно.

На практике прямое измерение используется для определения различных физических величин, например, длины, массы, времени, температуры и т.д. Для этого используются специальные инструменты, такие как линейки, весы, хронометры, термометры.

Преимущество прямого измерения заключается в том, что оно позволяет получить наиболее точную информацию о величине, без учета каких-либо ошибок, связанных с преобразованиями или вычислениями. Однако для некоторых величин, например, электрического напряжения или силы тока, прямое измерение может быть невозможным или слишком сложным.

В целом, прямое измерение является одним из наиболее точных и надежных методов измерения физических величин и широко используется во многих отраслях науки и техники.

Сравнение прямых и косвенных измерений

Прямые и косвенные измерения являются двумя основными подходами к получению и оценке данных в научных и технических исследованиях. Хотя они имеют общую цель — получить точные и достоверные результаты, есть несколько ключевых отличий между ними.

Прямые измерения

Прямые измерения представляют собой процедуру, при которой величина интереса измеряется непосредственно, с помощью инструментов или приборов. Они обычно выполняются с использованием физических величин, таких как длина, масса, время и температура. Прямые измерения могут быть субъективными или объективными, и их результаты могут быть представлены в числовой или графической форме.

Преимущества прямых измерений:

• Точность: Прямые измерения могут обеспечить высокую точность результатов, особенно если используются высококачественные инструменты и приборы.
• Простота: Прямые измерения обычно более просты в выполнении, поскольку не требуют дополнительных расчетов или приближений.
• Непосредственность: Прямые измерения дают непосредственную информацию о физической величине, которую мы измеряем, без необходимости делать предположения или использовать модели.

Косвенные измерения

Косвенные измерения являются методом получения данных путем использования математических моделей или формул на основе прямых измерений и других известных величин. В отличие от прямых измерений, косвенные измерения не дают прямой результат, а требуют дополнительных вычислений или использования уравнений.

Преимущества косвенных измерений:

• Гибкость: Косвенные измерения позволяют нам извлекать информацию о величине, которую мы не можем измерить прямо. Это позволяет расширить возможности измерений и получить более полное представление о системе или явлении.
• Экономия ресурсов: Косвенные измерения могут быть более экономичными, поскольку они могут использовать уже существующие данные или измерения, не требуя дополнительных затрат на оборудование или процедуры.
• Изучение сложных систем: Косвенные измерения позволяют изучать сложные системы или процессы, для которых прямые измерения могут быть неэффективными или невозможными.

В зависимости от конкретного исследования, прямые и косвенные измерения могут использоваться вместе или отдельно. Умение выбирать подходящий метод измерения является важным навыком для исследователя, поскольку это может существенно влиять на достоверность и точность полученных результатов.

Примеры однократных прямых измерений

Однократные прямые измерения осуществляются только один раз и позволяют получить информацию о конкретном объекте или явлении в определенный момент времени. Вот несколько примеров однократных прямых измерений:

• Измерение температуры — можно измерить температуру воздуха с помощью термометра в конкретное время и получить точное значение.

• Измерение массы — можно взвесить предмет на весах и узнать его точную массу.

• Измерение давления — можно измерить атмосферное давление с помощью барометра в определенное время и получить точное значение.

• Измерение скорости — можно измерить скорость автомобиля с помощью спидометра в конкретный момент времени.

Это лишь несколько примеров однократных прямых измерений. Они широко используются в нашей повседневной жизни и научных исследованиях для получения конкретной информации о различных физических величинах.

Примеры многократных прямых измерений

1. Исследование роста растений

В рамках ботанического исследования проводятся многократные прямые измерения роста растений. Ученые осуществляют измерение высоты каждого растения в течение определенного периода времени, например, еженедельно в течение года. Такие измерения позволяют оценить скорость роста, выявить фазы активного роста и замедления.

2. Мониторинг климатических показателей

Для изучения изменений климата на определенной территории проводятся многократные прямые измерения климатических показателей, таких как температура, атмосферное давление, влажность и другие. Измерения проводятся регулярно на протяжении длительного периода времени, обычно несколько лет или десятилетий. Такие данные позволяют выявить тренды и колебания климатических условий.

3. Изучение эффективности лекарственных препаратов

При клинических исследованиях проводятся многократные прямые измерения для изучения эффективности лекарственных препаратов. Например, пациенты могут измерять уровень боли до и после приема препарата через определенные временные интервалы. Такие измерения позволяют оценить эффект от препарата и сравнить его с другими методами лечения.

4. Геодезические измерения в строительстве

В строительстве многократные прямые измерения используются для контроля точности и качества работ. Геодезические измерения проводятся перед началом строительства, на различных этапах процесса и после завершения работ. Такие измерения позволяют выявить возможные отклонения от проектных решений и принять корректирующие меры.

5. Измерение качества воздуха

Для оценки качества воздуха в городах проводятся многократные прямые измерения содержания вредных веществ, таких как загрязняющие вещества или пыль. Измерения проводятся в различных местах города и регулярно повторяются для получения данных о динамике загрязнения. Такие измерения позволяют выявить проблемные зоны и принять меры по улучшению экологической ситуации.

Основные ошибки при использовании прямого способа измерения и их устранение

Прямой способ измерения – это простой и быстрый способ получения измерения при помощи измерительного прибора или просто линейки. Однако, как и в любой методике, существуют ошибки, которые могут возникнуть при использовании данного метода.

Неправильное использование измерительного прибора. При использовании измерительного прибора необходимо убедиться, что он находится в исправном состоянии. Ошибка может возникнуть, если прибор не откалиброван, не корректно установлен или его неправильно используют.

Неправильное установление точки начала измерения. Определение точки начала измерения является важным фактором. Если точка не была установлена правильно, измерение будет неверным.

Неправильное чтение измерений на шкале

Правильное чтение измерений на шкале очень важно, иначе измерения будут неверными. Если необходимо, повторите измерение или предложите другому человеку проверить результат, чтобы исключить ошибки.

Для устранения ошибок и достижения точности в измерениях при помощи прямого способа измерения, необходимо следовать спецификации и инструкциям при приобретении измерительного прибора

Важно помнить, что необходимо учитывать особенности измеряемого объекта, чтобы установить точку начала измерения и убедиться, что измерения проводятся корректно. Не стесняйтесь использовать дополнительное оборудование, такие как водяные уровни и верховые приборы, для увеличения точности измерений

Погрешности, как проводить с учетом ошибок

Абсолютно точные измерения невозможны хотя бы потому, что измеряемые величины, да и сами эталоны единиц измерения, не имеют абсолютно точных значений. Например, масса любого тела меняется из-за испарения его собственных молекул и поглощения молекул окружающего газа. Однако в большинстве случаев точности аппаратуры не хватает, чтобы заметить эти изменения. 

Для характеристики каждого конкретного измерения используют его абсолютную погрешность, т.е. модуль разности между точным значением величины и ее значением, полученным в результате измерения. Истинное значение величины узнать нельзя, но с помощью серии измерений и обработки их результатов можно найти ее приблизительное значение и оценить возможное отклонение от него измеренной величины. В этом и заключается смысл обработки результатов эксперимента.

Чтобы понимать, насколько велики ошибки по сравнению с самой измеряемой величиной, вводят относительную погрешность измерения:

Часть погрешностей связана с приборами, часть — с наблюдателем, часть — с методами обработки и расчета. Приборная погрешность проявляется из-за несовершенства измерительной аппаратуры, например, из-за большой силы трения, действующей на стрелку прибора. 

Есть погрешности и у цифровых измерительных приборов, поскольку аналого-цифровые преобразователи в принципе имеют ограниченное разрешение, что приводит к нелинейности и ошибкам квантования.

В процессе измерений человек привносит субъективные погрешности. Например, точность измерения секундомером ограничена временем реакции, равным 0,1–0,2 с.

Косвенные измерения требуют расчетов, а значит, появляется погрешность вычислений, ведь при любом вычислении приходится округлять результат: даже самый точный калькулятор вместо точного значения 2/3 использует десятичную дробь конечной длины: 0,66666667. Так как расчеты ведутся по формулам, созданным на основе определенной модели явления, то может обнаружиться и погрешность метода, она же методическая погрешность. Если раз за разом измерять ускорение свободного падения, увеличивая высоту, с которой тело отправляют в полет, то рано или поздно станет заметным влияние сопротивления воздуха. 

Результат измерения, как правило, число не целое, а дробное. Измеряемая величина не дискретная, а непрерывная. Повторение чисел в результатах измерений случается редко, и поэтому вероятность повтора какого-то конкретного числа крайне низка и уменьшается при росте выборки. 

Формула, по которой вычисляется плотность вероятности:

Так можно вычислить истинное значение величины — ее математическое ожидание.

Ширину распределения описывают средним значением квадрата отклонения от математического ожидания. Отклонение возводят в квадрат, чтобы суммировать неотрицательные числа и не получить в сумме нуль. Эта величина называется дисперсией. В случае реальных измерений физических величин можно рассчитать только выборочное среднее и дисперсию выборки, поскольку число измерений конечно.

При записи результатов измерений соблюдаются некоторые правила. Погрешность измерения обычно округляется до одной цифры, если первая цифра, отличная от нуля, больше 2, и до двух цифр, если она меньше или равна 2. Например, если найденные в результате проведенных измерений погрешности равны ±83, ±0,0218, то их записывают так: ±80, ±0,022. В физических справочниках цифры, в которых возможна ошибка, как правило, заключены в скобки.

Понятие измерения в физике

Процедура «измерения показателя» физического параметра практически осуществляется через задействование разного рода измерительных способов и приборов специального назначения, систем и оборудования. Определение материальной величины состоит из двух базовых этапов:

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

«Принцип измерений» принято считать физическим явлением или же совокупностью физических эффектов, которые положены в основание «измерения». «Метод измерений» – есть один приём или комплекс конкретных приёмов сопоставления величины, которая подвергается измерению, с её эталонной единицей (или шкалой единиц) в соответствии с осуществляемым принципом измерения, а также его средств. Чистота измерений отображает небольшую отдалённость их результатов от настоящих значений исследуемых величин. Извлечённая «погрешность», как характеристика точности, даёт чёткое понимание о достоверности выполненных измерений.

Примеры форматов измерений:

Методы измерений в научных и технических процессах

Измерение — это процесс определения количественных характеристик объектов или явлений при помощи определенного инструмента или метода. Методы измерений широко используются в научных и технических процессах для получения точной и надежной информации.

Существует множество различных методов измерений, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Вот некоторые из наиболее распространенных методов:

1. Прямые измерения — это самый простой и наиболее наглядный способ измерений. Он основан на использовании шкалы, которая позволяет измерить величину объекта или явления, например, длину, вес или температуру. Преимущество прямых измерений заключается в их простоте и прямой связи с измеряемым параметром. Однако этот метод может быть не применим, если требуется измерить величину, которая не может быть измерена прямо, например, скорость звука или давление газа.
2. Косвенные измерения — это методы измерений, основанные на использовании известных физических законов и математических моделей для определения искомых величин. Этот метод может быть использован, если невозможно или трудно провести прямые измерения. Например, для измерения скорости звука можно использовать эхолокацию или интерференцию звуковых волн.
3. Неконтактные измерения — это методы измерений, при которых измеряемый объект не требует прямого контакта с измерительным устройством. Неконтактные методы широко используются в технических процессах, где прямой контакт с объектом может быть нежелательным или невозможным. Например, для измерения температуры можно использовать инфракрасные термометры или термокамеры.
4. Точные измерения — это методы измерений, которые позволяют получить максимально точные результаты. Для этого используются высокоточные инструменты и методики, а также проводятся необходимые корректировки и компенсации возможных погрешностей. Точные измерения широко применяются в научных исследованиях и в технических процессах, где требуется высокая точность измерений.

Методы измерений играют важную роль в научных и технических процессах, позволяя получить точную и достоверную информацию о объектах и явлениях. Для выбора подходящего метода необходимо учитывать особенности измеряемого параметра, требования точности и доступность необходимых инструментов.

Примеры методов измерений
Метод
Описание
Применение

Весы
Измерение массы объекта путем сравнения с известным грузом
Торговля, химические анализы

Линейка
Измерение длины объекта путем сопоставления с измерительной шкалой
Строительство, инженерное проектирование

Термометр
Измерение температуры путем измерения расширения термочувствительного вещества
Метеорология, медицина, пищевая промышленность

Спектрофотометр
Измерение поглощения или отражения света для определения концентрации вещества в растворе
Химические анализы, биология

Понятие метрологии. Единство средств измерений[]

Метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
цели:

1. обеспечение качества продукции
2. повышение уровня нтп
3. повышение уровня измерительных технологий
4. исключение разнобоя полученных данных

задачи:

1. создание и совершенствование измерительной техники
2. создание и совершенствование эталонов
3. разработка общей теории измерения, теории погрешностей, преобразования и передачи информации
4. разработка методов передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения

Измереия — колич или кач оценка свойств продукции, услуг, процессов.
Под единством измерений понимается такое их состояние, когда результаты измерений выражаются в узаконенных единицах величин, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.
Метрология состоит из следующих основных разделов:
1.теоретическая (фундаментальная) метрология, предметом которой является разработка фундаментальных основ метрологии, таких, например, как общая теория измерений и теория погрешностей, теория единиц физических величин и их систем, теория шкал и поверочных схем и др.;
2.законодательная метрология, которая представляет собой совокупность обязательных для применения метрологических правил и норм по обеспечению единства измерений, которые функционируют в ранге правовых положений и находятся под контролем государства;
3.практическая (прикладная) метрология, которая решает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии, в частности, вопросы поверки и калибровки средств измерений.

Достоинства прямого способа измерения

2. Высокая точность: Использование прямого способа измерения позволяет получить данные с высокой точностью. При наблюдении и измерении объекта непосредственно, исключаются возможные погрешности, связанные с применением дополнительных формул или моделей.

3. Быстрая обработка результатов: Измерения, основанные на прямом способе, обычно легко обрабатываются и интерпретируются. Данные, полученные напрямую, могут быть анализированы и использованы без необходимости применения дополнительных алгоритмов или процедур обработки.

4. Широкий спектр применения: Прямой способ измерения может использоваться во множестве областей и на различных стадиях исследования или процесса. Он может быть применен в физическом эксперименте, в инженерном проектировании, а также в социальных или психологических исследованиях.

5. Минимальное влияние на измеряемый объект: При использовании прямого способа измерения минимизируется влияние на сам объект измерения. Это позволяет получать более точные результаты и учитывать реальные условия или особенности объекта, не искажая его характеристики.

6. Возможность повторных измерений: Прямой способ измерения обеспечивает возможность повторных наблюдений и измерений. Это позволяет контролировать процесс или явление, а также проверять полученные данные для подтверждения их достоверности или повторяемости.

7. Интуитивная понятность: Прямой способ измерения интуитивно понятен и легко воспринимается. Он позволяет получать информацию непосредственно из реального мира и предоставляет прямую связь между измеряемым объектом и получаемыми данными.

В целом, прямой способ измерения обеспечивает простоту, точность и доступность в получении информации. Он является ключевым инструментом в научных исследованиях и практически во всех областях, где требуется получение и анализ данных.

Преимущества и недостатки

Прямой способ измерения имеет несколько преимуществ.

Во-первых, он обеспечивает более точные и надежные результаты. Поскольку измерения производятся непосредственно на объекте, нет необходимости учитывать возможную погрешность, которая может возникнуть при использовании промежуточных средств измерения.

Во-вторых, прямой способ измерения обладает высокой степенью простоты и удобства. Нет необходимости проводить сложные расчеты или использовать специальное оборудование для измерения величин. Достаточно просто непосредственно измерить нужную величину с помощью линейки, штангенциркуля или иного подобного инструмента.

Однако у прямого способа измерения есть и некоторые недостатки.

Во-первых, он может быть не применим в некоторых случаях, когда объект измерения находится в труднодоступном месте или имеет нестандартную форму. В таких случаях возможны неточности и ошибки при измерении, что снижает достоверность результатов.

Во-вторых, прямой способ измерения ограничен в своей применимости для измерения некоторых величин. Например, он не эффективен для измерения температуры или электрического сопротивления, требующего специальной аппаратуры и методов измерения.

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.

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 — 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 — 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

Понятие прямых и косвенных измерений в физике

В соответствии с классификационным признаком измерения могут разделяться на прямые и косвенные, что и обозначает непосредственную характеристику их вида. «Прямым измерением» принято считать измерение, согласно которому, подлежащие нахождению значения физических величин достигаются непосредственным способом. В ситуации осуществления прямых измерений, с целью проведения замеров используются приборы специального назначения, которые отвечают за преобразование непосредственно исследуемой величины.

В частности, массу тел, к примеру, можно определить, пользуясь показателем на весах; длина становится известной при измерении объекта линейкой, а вот время определяется посредством секундомера. «Косвенное измерение» в физике считается обнаружением искомого значения величины вследствие обретённых в процессе измерения итогов прямого измерения прочих физических величин, которые взаимосвязаны с исходной величиной функциональным способом.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

При других обстоятельствах те же самые величины могут быть главным образом в результате косвенных измерений – пересчету оставшихся крупных величин, значения которых были сняты во время прямых измерений. Подобным образом физики производят подсчёт расстояния от планеты Земля до Солнца, массу нашей планеты или, к примеру, длительность геологических периодов.

Определение плотности тел (в соответствии с показателями их массы и объёмов), скорости подвижного состава (исходя из величины пройденного пути за определённое время), опять-таки нужно зачислить к косвенному измерению. На том основании, что физика, по аналогии с математикой, не является точной наукой, стопроцентная точность ей не свойственна. Следовательно, в пределах физических экспериментов какой угодно вид измерения (как прямой, так и косвенный) способен допускать не полностью точное, а всего лишь ориентировочное значение физической величины, которую измеряют.

Таким образом, конечный итог неявных измерений, которые были вычислены по приблизительным результатам, образовавшимся вследствие прямых измерений, в свою очередь, выявятся приблизительными. Вот почему, одновременно с результатом, каждый раз необходимо подтверждение его точности и это называется «абсолютной погрешностью» результатов.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил? Только не у нас!

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Определение и принципы

Основной принцип прямого способа измерения заключается в следующем: для определения значения измеряемой величины используется прибор или инструмент, который прямо воздействует на объект, измеряя некоторый из его характеристик. Например, для измерения длины используется линейка, которая прямо устанавливается на измеряемый объект и показывает его длину.

При прямом способе измерения полученное значение обычно считается точным и надежным. Однако, для достижения максимальной точности может потребоваться учет различных погрешностей, таких как погрешность прибора или влияние окружающей среды. Для этого используются специальные техники и методы коррекции.