Засоби вимірювальної техніки

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВИМІРЮВАННЯ ТА ЗАСОБИ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

1.1. Метрологічне забезпечення, інформація, вимірювання, метрологія: визначення і взаємозв’язок

Поняття "метрологічне забезпечення" виникло порівняно недавно і викликано необхідністю встановлення єдиного підходу до організації і проведення вимірювань, а також до єдиного розуміння їх результатів.

У широкому значенні під метрологічним забезпеченням розуміють установлення і застосування метрологічних норм і правил, а також розробку, виготовлення та застосування технічних засобів, необхідних для досягнення єдності і потрібної точності вимірювань.

Метрологічне забезпечення перетворилося в самостійну галузь техніки, яка має важливе практичне значення. Головними сферами його застосування є підвищення ефективності наукових досліджень і дослідно-конструкторських робіт, технічного обслуговування різних фізичних об’єктів і підтримання їх працездатного стану, зберігання матеріальних цінностей і енергетичних ресурсів, медицина, охорона навколишнього середовища і контроль умов життєдіяльності людей, підвищення вірогідності випробувань і контролю якості продукції тощо.

З визначення метрологічного забезпечення випливає, що центральне місце в ньому посідає поняття "вимірювання". Проте перед тим, як дати визначення "вимірюванню", введемо поняття "об’єкт вимірювання", "фізична величина" та "одиниця вимірювань", або "одиниця фізичної величини"(ОФВ).

Примітка. Терміни і визначення в главі 1 наведені згідно з ДСТУ 2681-94, хоча автор не завжди з ними згоден.

Об’єкт вимірювання - матеріальний об’єкт, одна або декілька властивостей якого підлягають вимірюванню.

Кожному об’єкту матеріального світу, до якого, зокрема, належать технічні об’єкти (елементи, пристрої, прилади, агрегати, системи, комплекси), речовини, явища і процеси (фізичні, хімічні, біологічні, технологічні та ін.), а також люди, притаманна безліч різних властивостей, на підставі яких можуть бути одержані певні відомості про стан об’єкта вимірювання (ОВ). Сукупність цих відомостей називається узагальненим поняттям інформація.

Властивості ОВ відрізняються якісними і кількісними ознаками, які відображаються в понятті "фізична величина" (рис. 1.1).

Під фізичною величиною (ФВ) розуміють властивість, загальну в якісному відношенні для багатьох об’єктів вимірювань, але в кількісному відношенні індивідуальну для кожного з них. Отже, якісні ознаки мають узагальнений характер, вони об’єднують однорідні властивості найрізноманітніших ОВ. Так, до фізичних величин належать, наприклад, маса, довжина, температура, струм, електрична напруга, частота тощо. Якісна ознака ФВ відображається в понятті "рід ФВ".

Рис. 1.1. Фізична величина та її характеристики

Фізичні величини, що підлягають вимірюванню, називають вимірюваними величинами. Інколи використовують термін "контрольовані параметри". Наприклад, вимірюваними величинами, або контрольованими параметрами, можуть бути напруга і частота джерела живлення, температура, тиск і вологість повітря атмосфери, частотні характеристики технічного об’єкта і т.д.

Найважливішими є відомості про кількісні характеристики властивостей ОВ, які одержують за допомогою вимірювань. Такі відомості розширюють наші знання, тобто знижують якоюсь мірою невизначеність знань про ОВ. Таким чином, вимірювання служать для одержання інформації про явища, технічні процеси, об’єкти тощо, тому вони вважаються інформаційним процесом. Основним інструментом одержання кількісної інформації є засоби вимірювальної техніки. Отже, вимірювальна техніка призначена для одержання експериментальної кількісної інформації про властивості різноманітних об’єктів матеріального світу. Таку інформацію одержують за допомогою процесів вимірювання, контролю, обліку, розпізнавання, виявлення, діагностики.

Інформацію про вимірювані величини та залежності між ними називають вимірювальною інформацією. Вона виникає під час взаємодії, принаймні, двох матеріальних об’єктів - об’єкта вимірювання і засобу вимірювальної техніки (ЗВТ). Отже, засіб вимірювальної техніки є джерелом вимірювальної інформації.

Індивідуальність фізичної величини в кількісному відношенні відображається в поняттях "розмір" і "значення фізичної величини".

Під розміром фізичної величини розуміють кількісний вміст фізичної величини в даному об’єкті вимірювання.

Значення фізичної величини - це відображення розміру фізичної величини у вигляді числового значення величини з позначенням одиниці вимірювання.

Числове значення фізичної величини - число, яке дорівнює відношенню розміру вимірюваної фізичної величини до розміру одиниці вимірювань (одиниці цієї фізичної величини) або кратної (часткової) одиниці.

Одиниця вимірювань (одиниця фізичної величини) - фізична величина певного розміру, прийнята за згодою для кількісного відображення однорідних з нею величин.

Таким чином, зміст понять "розмір" і "значення фізичної величини" полягає в тому, що кількість даної властивості одного ОВ може бути в певне число разів більше або менше від кількості аналогічної властивості іншого ОВ. Неправильно кількість властивості виражати терміном "величина", наприклад, "величина опору" або "величина напруги", оскільки і опір, і напруга є фізичними ве