أنواع وطرق القياسات. أنواع القياسات وخصائصها طرق القياس أنواع الخصائص

طرق القياس (MI)- طريقة للحصول على نتائج القياس باستخدام المبادئ وأدوات القياس.

تنقسم MI إلى

طريقة التقييم المباشر

تتم قراءة قيمة الكمية المقاسة مباشرة من جهاز القراءة لجهاز قياس التأثير المباشر.

ميزة– سرعة القياسات مما يجعلها لا غنى عنها تطبيق عملي. العيب: دقة محدودة.

طريقة المقارنة مع القياس

تتم مقارنة القيمة المقاسة بالقيمة التي ينسخها المقياس. مثال: قياس الطول بالمسطرة.

ميزة- دقة قياس أكبر من طريقة التقييم المباشر. العيب هو أن اختيار التدابير يستغرق الكثير من الوقت.

طريقة المعارضة

تعمل الكمية المقاسة والكمية التي ينسخها المقياس في وقت واحد على جهاز المقارنة، الذي يتم من خلاله إنشاء العلاقة بين هذه الكميات.

على سبيل المثال، الوزن على ميزان متساوي الذراعين، الذي تقاس فيه الكتلة، يعرف بأنه مجموع كتلة الأوزان التي توازنه والقراءات الموجودة على الميزان.

ميزة- الحد من تأثير العوامل المؤثرة في تشوه إشارات معلومات القياس على نتائج القياس. العيب: زيادة وقت الوزن.

الطريقة التفاضلية (الفرق).

ويتميز بالفرق بين الكميات المقاسة والمعروفة (القياسية القابلة للتكرار). على سبيل المثال، يتم إجراء القياس بالمقارنة مع معيار العمل على المقارن عند التحقق من قياسات الطول.

ميزة- الحصول على نتائج بدقة عالية حتى عند استخدام وسائل بدائية نسبياً لقياس الفرق.

طريقة فارغة

طريقة للمقارنة مع مقياس يتم فيه تخفيض التأثير الناتج للتعرض لجهاز المقارنة إلى الصفر.

طريقة المطابقة

طريقة للمقارنة بمقياس يتم من خلاله قياس الفرق بين قيم مقياس الكميات المطلوب والمستنسخ باستخدام مصادفة علامات المقياس أو الإشارات الدورية.

ميزة– تتيح لك الطريقة زيادة دقة المقارنة مع المقياس بشكل كبير. العيب هو تكلفة الحصول على SRMs أكثر تعقيدًا والحاجة إلى المهارات المهنية للمشغل.

طريقة الاستبدال

على أساس المقارنة بمقياس، حيث يتم استبدال الكمية المقاسة بكمية معلومة يتكاثرها المقياس، مع إبقاء جميع الشروط دون تغيير. على سبيل المثال، الوزن مع وضع الكتلة المقاسة والأوزان بالتناوب على نفس كفة الميزان.

مزايا- خطأ القياس صغير، حيث يتم تحديده بشكل رئيسي من خلال خطأ القياس والمنطقة الميتة للجهاز (مؤشر الصفر). العيب هو الحاجة إلى استخدام مقاييس متعددة القيم.

طريقة القياس غير المباشرة أنا

قياس كمية فيزيائية من اسم واحد مرتبطة بكمية أخرى مرغوبة، تحددها علاقة وظيفية، مع الحساب اللاحق عن طريق حل التحكم. تستخدم الطرق غير المباشرة على نطاق واسع في طرق الاختبار الكيميائي.

مزايا- القدرة على قياس الكميات التي لا توجد لها طرق تقييم مباشرة أو لا تقدم نتائج موثوقة أو ترتبط بتكاليف كبيرة. العيوب: زيادة الوقت والمال المنفق على القياس.

1.6. تنظيم هيئة الأرصاد الجوية الحكومية

خدمة الأرصاد الجوية الحكومية في روسيا (SMS)هي مجموعة من الهيئات المترولوجية الحكومية ويتم إنشاؤها لإدارة الأنشطة لضمان توحيد القياسات.

يتم تنفيذ الإدارة العامة لـ HMS من خلال معيار الدولة للاتحاد الروسي، والذي تم تكليفه بالوظائف التالية بموجب قانون "ضمان توحيد القياسات":

• تنسيق الأنشطة على المستوى الأقاليمي وبين القطاعات لضمان توحيد القياسات؛
• وضع قواعد لإنشاء واعتماد وتخزين وتطبيق معايير وحدات الكميات؛
• تحديد المتطلبات المترولوجية العامة لوسائل وطرق ونتائج القياسات؛
• الرقابة والإشراف المترولوجي للدولة ؛
• مراقبة الامتثال لشروط المعاهدات الدولية للاتحاد الروسي بشأن الاعتراف بنتائج الاختبار والتحقق من أدوات القياس؛
• الموافقة على الوثائق التنظيمية لضمان توحيد القياسات؛
• الموافقة على معايير الدولة.
• تحديد فترات التحقق من أدوات القياس؛
• تصنيف الأجهزة التقنية كأدوات قياس؛
• وضع إجراءات لتطوير واعتماد تقنيات القياس؛
• إجراء وتنسيق أنشطة مراكز المقاييس العلمية الحكومية (SSMC).
• اعتماد مراكز الاختبار الحكومية لأدوات القياس؛
• الموافقة على نوع أدوات القياس؛
• الاحتفاظ بسجل الدولة لأدوات القياس؛
• وضع إجراءات لترخيص أنشطة الكيانات القانونية والأفراد في مجال إنتاج وإصلاح وبيع وتأجير أدوات القياس؛
• تنظيم الأنشطة واعتماد خدمات المترولوجية للكيانات القانونية للحق في القيام بأعمال المعايرة؛
• تخطيط وتنظيم العمل المترولوجي.

تضم HMS سبعة مراكز علمية مترولوجية حكومية، ومعهد عموم روسيا للبحوث العلمية لخدمة الأرصاد الجوية (VNIIMS) وحوالي 100 مركز توحيد ومقاييس.

ويقود أنشطة هذه الخدمات من قبل Gosstandart من الاتحاد الروسي، والتي تنسق عملها مع عمل دائرة الهجرة الحكومية على أساس سياسة فنية موحدة.

حقوق و واجبات

حقوق و واجبات الانقسامات الهيكليةيتم تحديد الخدمة المترولوجية في المكتب المركزي، وفي المؤسسات الأم والأساسية لخدمة المترولوجيا، وكذلك في المؤسسات والمنظمات من خلال اللوائح الخاصة بالخدمة المترولوجية للهيئة الإدارية للدولة أو الكيان القانوني، التي وافق عليها رئيسها.

يتم دعم أنشطة الخدمات المترولوجية من خلال الوثائق التشريعية والتنظيمية التي تنظم مختلف المجالات، بما في ذلك الدعم المترولوجي للإنتاج وإصدار شهادات أنظمة الجودة؛ معايير ووسائل القياس والمراقبة والاختبار؛ المتخصصين مع المهنية تدريب خاصوالمؤهلات والخبرة في أداء الأعمال والخدمات المترولوجية.

التمويل

تمويل العمليتم تنفيذ المهام من قبل المنظمة الأم من الأموال المركزية لهيئة إدارة الدولة ذات الصلة، وبالنسبة للمنظمة الأساسية - من الأموال التي تم إنشاؤها خصيصًا من خارج الميزانية.

يمكن اعتماد خدمات القياس للمؤسسات للحصول على الحق في معايرة أدوات القياس على أساس الاتفاقيات المبرمة مع مراكز القياس العلمية الحكومية أو هيئات دائرة الهجرة الحكومية.

كما ذكرنا سابقًا، القياس هو عملية الحصول تجريبيًا على قيمة واحدة أو أكثر لكمية يمكن تخصيصها لها بشكل معقول. تعتمد قيمة الكمية المقاسة على ظروف القياس والطريقة المختارة ونوع أداة القياس وما إلى ذلك.

خصائص القياس الرئيسيةوتشمل مبادئ القياس وطرق القياس ودقة القياس.

مبدأ القياس هو ظاهرة فيزيائية (تأثير) تشكل الأساس للقياسات باستخدام نوع أو آخر من أدوات القياس.

يتم استخدام عدد كبير من التأثيرات الفيزيائية التي اكتشفها العلماء أثناء البحث كمبادئ للقياس. على سبيل المثال، استخدام تأثير دوبلر لقياس السرعة؛ تطبيق تأثير هول لقياس الحث حقل مغناطيسي; استخدام الجاذبية في قياس الكتلة عن طريق الوزن.

ومن أمثلة تطبيق مبادئ القياس المختلفة التأثير الكهرضغطي والتأثير الكهروضوئي والتأثير الكهروضوئي.

تأثير كهرضغطيةيتكون من حدوث المجالات الكهرومغناطيسية على سطح (وجوه) بعض البلورات (الكوارتز، التورمالين، المواد الكهروضغطية الاصطناعية) تحت تأثير قوى خارجية. لقد وجد الكوارتز والسيراميك البيزو (على سبيل المثال، تيتانات الباريوم)، التي تتمتع بقوة ميكانيكية عالية إلى حد ما وثبات في درجة الحرارة (الكوارتز حتى درجة حرارة 200 درجة مئوية؛ والسيراميك البيزو - حتى 115 درجة مئوية)، أكبر تطبيق للقياسات.

تأثير كهرضغطيةقابل للعكس: إن القوة الدافعة الكهربية المطبقة على بلورة كهرضغطية تسبب ضغطًا ميكانيكيًا على سطحها. تعتبر محولات الطاقة المعتمدة على التأثير الكهرضغطي ذاتية التوليد للقياسات الديناميكية.

التأثير الحراريتستخدم لقياس درجة الحرارة، ويتم استخدام طريقتين رئيسيتين لتحقيق هذا التأثير.

في الحالة الأولى، يتم استخدام خاصية تغيير المقاومة الكهربائية للمعادن وأشباه الموصلات مع تغيرات درجة الحرارة. المعادن المستخدمة غالبًا هي النحاس (للقياسات الروتينية) والبلاتين (للقياسات عالية الدقة). يسمى محول القياس المقابل الثرمستور. العناصر الحساسة لمحول أشباه الموصلات - الثرمستور - مصنوعة من أكاسيد معادن مختلفة. مع زيادة درجة الحرارة، تقل مقاومة الثرمستور، بينما تزداد مقاومة الثرمستور. إن اعتماد مقاومة الثرمستورات مع التغيرات في درجات الحرارة يكون غير خطي؛ بالنسبة للثرمستورات النحاسية، يتم تقريبه بواسطة ثلاثي الحدود.

تسمح لك الثرمستورات البلاتينية بقياس درجات الحرارة في النطاق من -200 درجة مئوية إلى +1000 درجة مئوية.

لأغراض القياس، يتم استخدام التأثيرات الكهروضوئية الخارجية والداخلية. يحدث التأثير الكهروضوئي الخارجي في أسطوانة مفرغة تحتوي على أنود وكاثود ضوئي. عند إضاءة الكاثود الضوئي، تنبعث الإلكترونات تحت تأثير فوتونات الضوء. عندما يكون هناك جهد كهربائي بين الأنود والكاثود الضوئي، تشكل الإلكترونات المنبعثة من الكاثود الضوئي تيارًا كهربائيًا يسمى التيار الضوئي.

وبهذه الطريقة، يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.

طريقة القياس– هذه مجموعة من التقنيات (الطرق) المستخدمة لمقارنة الكمية المقاسة بوحدتها (أو مقياسها) وفقًا لمبدأ القياس المختار.

تنقسم طرق القياس إلى طرق التقييم المباشر وطرق المقارنة مع المقياس. تنقسم طرق المقارنة بالمقياس إلى طرق التباين والتفاضل والصفر والاستبدال والصدفة.

طريقة التقييم المباشريتكون من تحديد قيمة الكمية الفيزيائية باستخدام جهاز القراءة لجهاز قياس التأثير المباشر. على سبيل المثال، قياس الجهد باستخدام الفولتميتر. هذه الطريقة هي الأكثر شيوعًا، لكن دقتها تعتمد على دقة أداة القياس.

طريقة المقارنة مع القياسيستخدم مقارنة القيمة المقاسة مع القيمة المستنسخة بواسطة المقياس. قد تكون دقة القياس أعلى من دقة التقييم المباشر.

طريقة التباينيعتمد على التأثير المتزامن للكمية المقاسة والقابلة للتكرار على جهاز المقارنة، الذي يتم من خلاله إنشاء العلاقة بين الكميات. على سبيل المثال، قياس الوزن باستخدام ميزان رافعة ومجموعة من الأوزان.

متى الطريقة التفاضليةيتأثر جهاز القياس بالفرق بين الكمية المقاسة والكمية المعلومة الناتجة عن القياس. في هذه الحالة، لا يتم تنفيذ موازنة القيمة المقاسة مع القيمة المعروفة بشكل كامل. على سبيل المثال، قياس جهد التيار المستمر باستخدام مقسم جهد منفصل، ومصدر جهد مرجعي، وفولتميتر.

استخدام طريقة فارغةيتم جلب التأثير الناتج لتأثير كلا الكميتين على جهاز المقارنة إلى الصفر، والذي يتم تسجيله بواسطة جهاز حساس للغاية - مؤشر صفر. على سبيل المثال، قياس مقاومة المقاوم باستخدام جسر ذو أربعة أذرع، حيث يتم موازنة انخفاض الجهد عبر مقاومة ذات مقاومة معروفة مع انخفاض الجهد عبر مقاومة معروفة المقاومة.

طريقة الاستبداليعتمد على ربط الكمية المقاسة وكمية معروفة بمدخل الجهاز بالتناوب، وبناء على قراءتي الجهاز يتم تقدير قيمة الكمية المقاسة، ومن ثم باختيار كمية معروفة يتم التأكد من ذلك كلا القراءتين متطابقتان.

وبهذه الطريقة يمكن تحقيق دقة قياس عالية من خلال قياس عالي الدقة لكمية معروفة وحساسية عالية للجهاز. على سبيل المثال، القياس الدقيق لجهد صغير باستخدام جلفانومتر حساس للغاية، والذي يتم توصيله أولاً بمصدر جهد غير معروف ويتم تحديد انحراف المؤشر، ثم باستخدام مصدر قابل للتعديل للجهد المعروف، نفس انحراف المؤشر يتم تحقيق المؤشر. في هذه الحالة، الجهد المعروف يساوي المجهول.

بطريقة الصدفةتحديد الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة الناتجة عن القياس، وذلك باستخدام مصادفة علامات المقياس أو الإشارات الدورية. على سبيل المثال، قياس سرعة دوران جزء ما باستخدام مصباح وامض قوي: بملاحظة موضع العلامة على الجزء الدوار في لحظات وميض المصباح، يتم تحديد سرعة الجزء من التردد المعروف للومضات و إزاحة العلامة.

يتم التحقق من الامتثال للمتطلبات والقواعد الإلزامية بطريقة سيطرة الدولة (الإشراف) على الامتثال للمتطلبات الإلزامية.

دقة القياساتيتم تحديده من خلال القرب من الصفر لخطأ القياس، أي. قرب نتائج القياس من القيمة الحقيقية للكمية.

القيمة الحقيقية للكمية المقاسة– قيمة الكمية الفيزيائية التي من شأنها أن تعكس بشكل مثالي الخاصية المقابلة لجسم ما من الناحية الكمية والنوعية.

القيمة الفعلية للكمية المقاسةهي قيمة تم العثور عليها تجريبيًا وهي قريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامها بدلاً من ذلك لغرض معين.

نظرًا لخصائص أعضاء الحواس لدينا (الرؤية والسمع) وعيوب أدوات القياس التي نستخدمها، فمن المستحيل تحديد القيمة الحقيقية للقيمة المقاسة.

ولا يمكن إلا أن يدل على أنه بين بعض القيمتين، إحداهما مأخوذة بنقص، والأخرى زائدة. وكلما كانت هذه القيم أقرب إلى بعضها البعض، كلما كان الفرق بينها أصغر، وبالتالي كان القياس أكثر دقة.

ويمكن التعبير عن خطأ القياس كمياً بوحدات القيمة المقاسة أو بالنسبة لخطأ نتيجة القياس، ولكن لا يمكن تحديد دقة القياسات مباشرة من نتائج القياس. لذلك، عادة ما يتحدثون عن دقة قياس عالية (متوسطة، منخفضة) بالمعنى النوعي.

وهذا هو السبب في أنه من الملائم أكثر قياس دقة القياسات باستخدام الخطأ.

وبالتالي فإن مهمة المجرب لا تقتصر على تحديد هذه القيمة أو تلك القيمة المرغوبة فحسب، بل أيضا الإشارة إلى مدى دقة تحديد هذه القيمة، أو بمعنى آخر، ما هي قيمة الخطأ المسموح به.

يوجد حاليًا أنواع عديدة من القياسات، تتميز بالطبيعة الفيزيائية للكمية التي يتم قياسها والعوامل التي تحدد الظروف المختلفة وطرق القياس. الأنواع الرئيسية للقياسات كميات فيزيائية، بما في ذلك الزوايا الخطية (GOST 16263–70)، هي مستقيم, غير مباشر, تراكمي, مشترك, مطلقو نسبي.

الأكثر استخداما القياسات المباشرة ، والتي تتكون من حقيقة أن القيمة المطلوبة للكمية المقاسة تم العثور عليها من البيانات التجريبية باستخدام أدوات القياس. يمكن ضبط البعد الخطي مباشرة باستخدام مقاييس المسطرة، وشريط القياس، والفرجار، والميكرومتر، والقوة المؤثرة - باستخدام مقياس القوة، ودرجة الحرارة - باستخدام مقياس الحرارة، وما إلى ذلك.

معادلة القياس المباشر لها الشكل:

حيث Q هي القيمة المطلوبة للكمية المقاسة؛ X هي قيمة الكمية المقاسة التي تم الحصول عليها مباشرة من قراءات أدوات القياس.

غير مباشر- القياسات التي يتم فيها تحديد الكمية المطلوبة من خلال العلاقة المعروفة بين هذه الكمية والكميات الأخرى التي يتم الحصول عليها عن طريق القياسات المباشرة.

معادلة القياس غير المباشرة لها الشكل:

س = و (× 1، × 2، × 3، ...)،

حيث Q هي القيمة المطلوبة للكمية المقاسة بشكل غير مباشر؛ x 1, x 2, x 3,... – قيم الكميات المقاسة بالقياس المباشر.

قياسات غير مباشرةتستخدم في الحالات التي يكون فيها الكمية المطلوبة مستحيلة أو صعبة للغاية لقياسها مباشرة، أي. نوع القياس المباشر، أو عندما يعطي نوع القياس المباشر نتيجة أقل دقة.

من أمثلة نوع القياس غير المباشر تحديد حجم متوازي السطوح بضرب ثلاث كميات خطية (الطول والارتفاع والعرض) يتم تحديدها باستخدام نوع القياس المباشر، وحساب قدرة المحرك، وتحديد المقاومة الكهربائية للموصل من خلال مقاومته، وطوله. ومساحة المقطع الخ

مثال على القياس غير المباشر هو أيضًا قياس متوسط ​​قطر خيط التثبيت الخارجي باستخدام طريقة "الأسلاك الثلاثة". تعتمد هذه الطريقة على التحديد الأكثر دقة لمتوسط ​​قطر الخيط d2 باعتباره قطر الأسطوانة التقليدية، حيث تقسم المولدات ملف تعريف الخيط إلى أجزاء متساوية P/2 (الشكل 2.1):

حيث Dmeas - المسافة، بما في ذلك أقطار الأسلاك، التي يتم الحصول عليها عن طريق القياسات المباشرة؛

د 2 - قطر السلك، مما يضمن ملامسة ملف تعريف الخيط عند النقاط الموجودة على المولد د 2؛

α - زاوية ملف تعريف الخيط؛

P - درجة الخيط.

القياسات الإجماليةيتم ذلك عن طريق القياس المتزامن لعدة كميات تحمل نفس الاسم، حيث يتم العثور على القيمة المطلوبة عن طريق حل نظام المعادلات التي تم الحصول عليها عن طريق القياسات المباشرة لمجموعات مختلفة من هذه الكميات. مثال على القياسات التراكمية هو معايرة أوزان مجموعة باستخدام الكتلة المعروفة لأحدها ونتائج المقارنات المباشرة لكتل ​​مجموعات مختلفة من الأوزان.

على سبيل المثال، من الضروري معايرة كتلة محترقة بقيمة 1؛ 2؛ 5؛ 10 و 20 كجم. الوزن المثالي هو 1 كجم، ملحوظ بحجم واحد.

لنأخذ القياسات ونغير مجموعة الأوزان في كل مرة:

1 = 1 06 + أ; 1 + لتر = 2 + ب; 2 = 2 + مع; 1+2 + 2 = 5 + دإلخ.

حروف أ, ب, مع, د– قيم غير معروفة للأوزان التي يجب إضافتها أو طرحها من كتلة الوزن. ومن خلال حل نظام المعادلات، يمكنك تحديد قيمة كل وزن.

القياسات المشتركة– قياسات متزامنة لكميتين مختلفتين أو أكثر لإيجاد العلاقة بينهما، على سبيل المثال، قياسات حجم جسم يتم إجراؤها بقياسات درجات الحرارة المختلفة التي تحدد التغير في حجم هذا الجسم.

تشمل الأنواع الرئيسية للقياسات، بناءً على طبيعة نتائج القياس للكميات الفيزيائية المختلفة، القياسات المطلقة والنسبية.

القياسات المطلقةتعتمد على قياسات مباشرة لواحدة أو أكثر من الكميات الفيزيائية. مثال على القياس المطلق هو قياس قطر أو طول الأسطوانة باستخدام الفرجار أو الميكرومتر، أو قياس درجة الحرارة باستخدام مقياس الحرارة.

تكون القياسات المطلقة مصحوبة بتقييم للقيمة المقاسة بأكملها.

القياسات النسبيةتعتمد على قياس نسبة الكمية المقاسة، التي تلعب دور الوحدة، أو قياس الكمية بالنسبة إلى الكمية التي تحمل الاسم نفسه، مأخوذة من الكمية الأولية. كعينات، غالبًا ما يتم استخدام التدابير القياسية في شكل مقاييس طول النهاية المتوازية للمستوى.

مثال على القياسات النسبية يمكن أن يكون قياسات عيارات المقابس والدبابيس على أجهزة القياس الأفقية والرأسية مع ضبط أدوات القياس وفقًا للمقاييس القياسية. عند استخدام المعايير المرجعية أو الأجزاء المرجعية، يمكن للقياسات النسبية تحسين دقة نتائج القياس مقارنة بالقياسات المطلقة.

بالإضافة إلى أنواع القياسات التي يتم النظر فيها، وفقا للخاصية الرئيسية - طريقة الحصول على نتيجة القياس، يتم تصنيف أنواع القياسات أيضا وفقا لدقة نتائج القياس - إلى دقيقة على قدم المساواةو غير متكافئ، حسب عدد القياسات – لكل عديدو مره واحده، فيما يتعلق بالتغير في القيمة المقاسة مع مرور الوقت - بواسطة ثابتةو متحركوذلك من خلال وجود تماس بين سطح القياس لأداة القياس وسطح المنتج اتصالو تماسوإلخ.

اعتمادًا على الغرض المترولوجي ، يتم تقسيم القياسات إلى اِصطِلاحِيّ- قياسات الإنتاج، السيطرة والتحققو المترولوجية- القياسات بأعلى دقة ممكنة باستخدام المعايير من أجل إعادة إنتاج وحدات الكميات الفيزيائية لنقل حجمها إلى أدوات القياس العاملة.

طرق القياس

وفقًا لـ RMG 29–99، تشمل طرق القياس الرئيسية طريقة التقييم المباشر وطرق المقارنة: التفاضلية والصفر والاستبدال والصدفة.

طريقة مباشرة- طريقة قياس يتم فيها تحديد قيمة الكمية مباشرة من جهاز قراءة جهاز قياس مباشر المفعول، على سبيل المثال، قياس العمود بالميكرومتر والقوة بمقياس الدينامومتر الميكانيكي.

طرق المقارنة مع القياس- الطرق التي تتم بها مقارنة القيمة المقاسة بالقيمة التي يكررها القياس:

الطريقة التفاضلية تتميز بقياس الفرق بين الكمية المقاسة والكمية المعروفة التي يتكاثرها القياس. مثال على الطريقة التفاضلية هو القياس بالفولتميتر للفرق بين جهدين، أحدهما معروف بدقة كبيرة، والآخر هو القيمة المطلوبة؛

طريقة فارغة- حيث يتم تقليل الفرق بين الكمية المقاسة والقياس إلى الصفر. في هذه الحالة، تتمتع الطريقة الصفرية بميزة أن القياس يمكن أن يكون أصغر بعدة مرات من القيمة المقاسة، على سبيل المثال، الوزن على الميزان، عندما يكون الحمل الذي يتم وزنه على ذراع واحدة، ومجموعة الأوزان المرجعية على الذراع الأخرى ;

طريقة الاستبدال- طريقة للمقارنة مع مقياس، حيث يتم استبدال القيمة المقاسة بقيمة معروفة ينسخها القياس. يتم استخدام طريقة الاستبدال عند الوزن مع وضع الكتلة والأوزان المقاسة بالتناوب على نفس الميزان؛

طريقة الصدفة- طريقة للمقارنة مع مقياس، يتم فيها قياس الفرق بين الكمية المقاسة والقيمة التي يكررها القياس باستخدام مصادفة علامات المقياس أو الإشارات الدورية. مثال على استخدام هذه الطريقة هو قياس الطول باستخدام الفرجار الورني.

اعتمادًا على نوع أدوات القياس المستخدمة، يتم التمييز بين طرق القياس الآلية والخبيرة والإرشادية والحسية.

طريقة مفيدةيعتمد على استخدام وسائل تقنية خاصة، بما في ذلك الآلي والآلي.

طريقة الخبراءيتم التقييم بناءً على حكم مجموعة من المتخصصين.

الأساليب الإرشاديةوتستند التقديرات على الحدس.

الطرق الحسيةوتستند التقييمات على استخدام الحواس البشرية. يمكن إجراء تقييم حالة الجسم من خلال قياسات معقدة لكل عنصر على حدة. تتميز طريقة عنصر بعنصر بقياس كل معلمة منتج على حدة. على سبيل المثال، الانحراف، البيضاوي، قطع عمود أسطواني. طريقة معقدةويتميز بقياس مؤشر الجودة الشاملة الذي يتأثر بمكوناته الفردية. على سبيل المثال، قياس الجريان الشعاعي لجزء أسطواني، والذي يتأثر بالانحراف، والبيضاوية، وما إلى ذلك؛ التحكم في موضع الملف الشخصي على طول الخطوط الحدودية، وما إلى ذلك.

طريقة القياس هي مجموعة من التقنيات لاستخدام المبادئ وأدوات القياس.

أ) تتمثل طريقة التقييم المباشر في تحديد قيمة الكمية الفيزيائية باستخدام جهاز القراءة لجهاز قياس التأثير المباشر. على سبيل المثال، قياس الجهد باستخدام الفولتميتر، هذه الطريقة هي الأكثر شيوعًا، لكن دقتها تعتمد على دقة جهاز القياس.

ب).طريقة المقارنة مع المقياس - في هذه الحالة، تتم مقارنة القيمة المقاسة مع القيمة الناتجة عن المقياس. قد تكون دقة القياس أعلى من دقة التقييم المباشر.

هناك الأنواع التالية من طرق المقارنة مع المقياس:

طريقة التباين، حيث تؤثر الكمية المقاسة والمكررة في نفس الوقت على جهاز المقارنة، الذي يتم من خلاله إنشاء العلاقة بين الكميات. مثال: قياس الوزن باستخدام الميزان الرافعة ومجموعة الأوزان.

الطريقة التفاضليةحيث يتأثر جهاز القياس بالفرق بين القيمة المقاسة والقيمة المعلومة الناتجة عن القياس. في هذه الحالة، لا يتم تنفيذ موازنة القيمة المقاسة مع القيمة المعروفة بشكل كامل. مثال: قياس جهد التيار المستمر باستخدام مقسم جهد منفصل، ومصدر جهد مرجعي، وفولتميتر.

طريقة فارغةحيث يصل التأثير الناتج لتأثير الكميتين على جهاز المقارنة إلى الصفر، والذي يتم تسجيله بواسطة جهاز شديد الحساسية - مؤشر صفر. مثال: قياس مقاومة مقاومة باستخدام جسر رباعي الأذرع، حيث يتم موازنة انخفاض الجهد عبر مقاومة مجهولة المقاومة مع انخفاض الجهد عبر مقاومة معروفة المقاومة.

طريقة الاستبدالحيث يتم توصيل الكمية المقاسة والكمية المعروفة بالتناوب بمدخل الجهاز، ويتم تقدير قيمة الكمية المقاسة من قراءتين للجهاز، ومن ثم باختيار كمية معروفة يتم التأكد من كلا القراءتين تزامن. وبهذه الطريقة يمكن تحقيق دقة قياس عالية من خلال قياس عالي الدقة لكمية معروفة وحساسية عالية للجهاز. مثال: قياس دقيق ودقيق لجهد صغير باستخدام جلفانومتر حساس للغاية، يتم توصيله أولاً بمصدر جهد غير معروف ويتم تحديد انحراف المؤشر، ثم باستخدام مصدر قابل للتعديل لجهد معروف، نفس انحراف المؤشر يتم تحقيق المؤشر. في هذه الحالة، الجهد المعروف يساوي المجهول.

طريقة المطابقة، حيث يتم قياس الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة المستنسخة بواسطة المقياس باستخدام مصادفة علامات المقياس أو الإشارات الدورية. مثال: قياس سرعة دوران جزء ما باستخدام مصباح وامض قوي: بملاحظة موضع العلامة على الجزء الدوار عند لحظات وميض المصباح، يتم تحديد سرعة الجزء من التردد المعروف للومضات والإزاحة من العلامة.

تشمل أنواع القياسات (إذا لم نقسمها حسب أنواع الكميات الفيزيائية المقاسة إلى خطية وضوئية وكهربائية وغيرها) القياسات:

• مباشر و غير مباشر،
• التراكمي والمشترك ،
• المطلقة والنسبي
• مفردة ومتعددة
• التقنية والمترولوجية،
• متساوين وغير متساوين،
• متناثرة بالتساوي وموزعة بشكل غير متساو،
• ثابتة وديناميكية.

ويتم التمييز بين القياسات المباشرة وغير المباشرة حسب طريقة الحصول على نتيجة القياس.

وفي القياسات المباشرة يتم تحديد القيمة المطلوبة للكمية مباشرة من الجهاز لعرض معلومات القياس الخاصة بأداة القياس المستخدمة. رسميا، دون مراعاة خطأ القياس، يمكن وصفها بالتعبير

حيث Q هي الكمية المقاسة،

القياسات غير المباشرة هي القياسات التي يتم فيها إيجاد القيمة المطلوبة لكمية ما على أساس علاقة معروفة بين هذه الكمية والكميات الخاضعة للقياسات المباشرة. تدوين رسمي لمثل هذا القياس

س = و (X، Y، Z،…)،

حيث X، Y، Z،... هي نتائج القياسات المباشرة.

يتم تصنيف قياس مجموعة معينة من الكميات الفيزيائية وفقا لتجانس (أو عدم تجانس) الكميات المقاسة.

في القياسات الإجمالية، يتم قياس عدة كميات بنفس الاسم.

تتضمن القياسات المشتركة قياس عدة كميات بأسماء مختلفة، على سبيل المثال، للعثور على العلاقة بينها.

عند إجراء القياسات، يمكن استخدام مقاييس تصنيف مختلفة لعرض النتائج، بما في ذلك تلك المتدرجة إما في وحدات الكمية الفيزيائية التي يتم قياسها، أو في وحدات نسبية مختلفة، بما في ذلك الوحدات التي لا أبعاد لها. ووفقا لهذا، فمن المعتاد التمييز بين القياسات المطلقة والنسبية.

واستنادًا إلى عدد القياسات المتكررة لنفس الكمية، يتم التمييز بين القياسات الفردية والمتعددة، وتعني القياسات المتعددة ضمنيًا معالجة رياضية لاحقة للنتائج.

اعتمادًا على الدقة، يتم تقسيم القياسات إلى تقنية ومترولوجية، بالإضافة إلى دقة متساوية وغير متساوية ومشتتة بشكل متساوٍ وغير متساوية.

يتم إجراء القياسات الفنية بدقة محددة مسبقًا، بمعنى آخر، يجب ألا يتجاوز خطأ القياسات الفنية قيمة محددة مسبقًا.

يتم إجراء القياسات المترولوجية بأعلى دقة يمكن تحقيقها، مع تحقيق الحد الأدنى من خطأ القياس.

يعتمد تقييم الدقة المتساوية وعدم التكافؤ والتشتت المتساوي وعدم التشتت المتساوي لنتائج عدة سلاسل من القياسات على المقياس المحدد المختار للفرق في الأخطاء أو مكوناتها العشوائية، والتي يتم تحديد قيمتها المحددة اعتمادًا على القياس مهمة.

من الأصح وصف القياسات الثابتة والديناميكية اعتمادًا على مدى تناسب طريقة إدراك إشارة الإدخال لمعلومات القياس وتحويلها. عند القياس في وضع ثابت (شبه ثابت)، يكون معدل تغيير إشارة الدخل أقل بشكل غير متناسب من معدل تحويلها في دائرة القياس، ويتم تسجيل جميع التغييرات دون تشوهات ديناميكية إضافية. عند القياس في الوضع الديناميكي، تظهر أخطاء (ديناميكية) إضافية بسبب التغيرات السريعة جدًا في الكمية المادية المقاسة نفسها أو إشارة الإدخال لقياس المعلومات من كمية مقاسة ثابتة.

كولتشكوف ف. المقاييس والمواصفات وإصدار الشهادات. م: كتاب مدرسي

3. المقاييس والقياسات الفنية

3.2. أنواع وطرق القياسات

قياس- عملية إيجاد قيمة الكمية الفيزيائية تجريبياباستخدام أدوات القياس.

نتيجة العملية هي قيمة الكمية الفيزيائية س = كيو، أين س- القيمة العددية لكمية فيزيائية بالوحدات المقبولة؛ ش- وحدة الكمية الفيزيائية. قيمة الكمية الفيزيائية س، وجدت أثناء القياس، ويسمى صالح.

مبدأ القياس- ظاهرة فيزيائية أو مجموعة الظواهر الفيزيائيةوالتي تشكل أساس القياسات. على سبيل المثال، قياس وزن الجسم باستخدام الوزن باستخدام الجاذبية المتناسبة مع الكتلة، وقياس درجة الحرارة باستخدام التأثير الحراري.

طريقة القياس- مجموعة من التقنيات لاستخدام المبادئ وأدوات القياس.

أدوات القياس (MI)تستخدم ر الوسائل التقنية ذات الخصائص المترولوجية الموحدة.

هناك العديد أنواع القياسات.ويتم تصنيف أنواع القياس على أساس طبيعة اعتماد القيمة المقاسة على الزمن ونوع معادلة القياس والشروط التي تحدد دقة نتيجة القياس وطرق التعبير عن هذه النتائج.

• بناءً على طبيعة اعتماد القيمة المقاسة على وقت القياس، يتم تقسيمها إلى القياسات الثابتة والديناميكية.

ثابتة - هي القياسات التي تظل فيها الكمية المقاسة ثابتة مع مرور الوقت. مثل هذه القياسات هي، على سبيل المثال، قياسات أبعاد المنتج، والضغط الثابت، ودرجة الحرارة، وما إلى ذلك.

متحرك - وهي قياسات تتغير خلالها القيمة المقاسة بمرور الوقت، على سبيل المثال، قياس الضغط ودرجة الحرارة أثناء ضغط الغاز في أسطوانة المحرك.

• وفقا لطريقة الحصول على النتائج التي يحددها نوع معادلة القياس هناك مباشر غير مباشر، القياسات الإجمالية والمشتركة.

مباشر - هذه هي القياسات التي يتم فيها العثور على القيمة المطلوبة للكمية الفيزيائية مباشرة من البيانات التجريبية. يمكن التعبير عن القياسات المباشرة بالصيغة س = X، أين س- القيمة المطلوبة للكمية المقاسة، و X- القيمة التي تم الحصول عليها مباشرة من البيانات التجريبية. ومن أمثلة هذه القياسات: قياس الطول باستخدام المسطرة أو شريط القياس، وقياس القطر باستخدام الفرجار أو الميكرومتر، وقياس الزاوية بالمنقلة، وقياس درجة الحرارة باستخدام مقياس الحرارة، وما إلى ذلك.

غير مباشر - هي القياسات التي يتم فيها تحديد قيمة الكمية على أساس علاقة معروفة بين الكمية المطلوبة والكميات التي يتم العثور على قيمها عن طريق القياسات المباشرة. وبالتالي، يتم حساب قيمة الكمية المقاسة باستخدام الصيغة Q = F(×1, ×2 ... xN)، أين س- القيمة المطلوبة للكمية المقاسة؛ F- الاعتماد الوظيفي المعروف، ×1، ×2, … , xN- قيم الكميات التي تم الحصول عليها عن طريق القياسات المباشرة. أمثلة على القياسات غير المباشرة: تحديد حجم الجسم عن طريق القياسات المباشرة لأبعاده الهندسية، وإيجاد المقاومة الكهربائية للموصل من خلال مقاومته وطوله ومساحة مقطعه، وقياس متوسط ​​قطر الخيط باستخدام طريقة الأسلاك الثلاثة ، إلخ. تُستخدم القياسات غير المباشرة على نطاق واسع في الحالات التي يكون فيها قياس الكمية المطلوبة مستحيلاً أو يصعب قياسها عن طريق القياس المباشر. هناك حالات لا يمكن فيها قياس الكمية إلا بشكل غير مباشر، على سبيل المثال، أبعاد الترتيب الفلكي أو داخل الذرات.

إجمالي - هي القياسات التي يتم فيها تحديد قيم الكميات المقاسة بناءً على نتائج القياسات المتكررة لكمية واحدة أو أكثر تحمل الاسم نفسه لمجموعات مختلفة من القياسات أو هذه الكميات. يتم تحديد قيمة الكمية المطلوبة عن طريق حل نظام المعادلات المجمعة من نتائج عدة قياسات مباشرة. مثال على القياسات الإجمالية هو تحديد كتلة الأوزان الفردية لمجموعة، أي. إجراء المعايرة باستخدام الكتلة المعروفة لأحدها وبناء على نتائج القياسات المباشرة ومقارنة كتل مجموعات الأوزان المختلفة. لنأخذ مثالاً على القياسات التراكمية، والتي تتكون من معايرة وزن يتكون من أوزان 1، 2، 2*، 5، 10 و20 كجم. يمثل عدد من الأوزان (ما عدا 2*) كتلًا نموذجية ذات أحجام مختلفة. تشير العلامة النجمية إلى وزن له قيمة غير القيمة الدقيقة البالغة 2 كجم. وتتكون المعايرة من تحديد كتلة كل وزن باستخدام وزن مرجعي واحد، على سبيل المثال، وزن يزن 1 كجم. ومن خلال تغيير مجموعة الأوزان، سنأخذ القياسات. لنقم بإنشاء معادلات نشير فيها إلى كتلة الأوزان الفردية بالأرقام، على سبيل المثال 1 arr تعني كتلة وزن قياسي 1 كجم، إذن: 1 = 1 arr + أ; 1 + 1 دورة = 2 + ب; 2* = 2 + ج; 1 + 2 + 2* = 5 + دإلخ. يتم الإشارة إلى الأوزان الإضافية التي يجب إضافتها أو طرحها من كتلة الوزن المبينة على الجانب الأيمن من المعادلة لموازنة الميزان ا ب ت ث. ومن خلال حل نظام المعادلات هذا، يمكنك تحديد كتلة كل وزن.

مشترك - هي قياسات يتم إجراؤها في وقت واحد لكميتين أو عدة كميات مختلفة لإيجاد العلاقة الوظيفية بينهما. من أمثلة قياسات المفاصل تحديد طول القضيب كدالة لدرجة حرارته أو اعتماد المقاومة الكهربائية للموصل على الضغط ودرجة الحرارة.

• وبحسب الشروط التي تحدد دقة النتيجة تنقسم القياسات إلى ثلاث فئات.

1. القياسات بأعلى دقة ممكنة, يمكن تحقيقها مع المستوى التكنولوجي الحالي. تتضمن هذه الفئة جميع القياسات عالية الدقة، وقبل كل شيء، القياسات المرجعية المرتبطة بأعلى دقة ممكنة لاستنساخ الوحدات المحددة للكميات الفيزيائية. ويشمل ذلك أيضًا قياسات الثوابت الفيزيائية، وخاصة الثوابت العالمية، على سبيل المثال، قياس القيمة المطلقة لتسارع الجاذبية.

2. قياسات المراقبة والتحقق, الخطأ الذي، مع احتمال معين، يجب ألا يتجاوز قيمة معينة محددة. تتضمن هذه الفئة القياسات التي تجريها مختبرات مراقبة (إشراف) الدولة للامتثال لمتطلبات اللوائح الفنية، وكذلك حالة تكنولوجيا القياسومعامل القياس بالمصنع. تضمن هذه القياسات خطأ النتيجة باحتمال معين لا يتجاوز قيمة معينة محددة مسبقًا.

3. القياسات الفنية ، حيث يتم تحديد خطأ النتيجة من خلال خصائص أدوات القياس. ومن أمثلة القياسات الفنية القياسات التي تم إجراؤها أثناء عملية التصنيع في المؤسسات الصناعية، في قطاع الخدمات، الخ.

• اعتمادا على طريقة التعبير عن نتائج القياس، هناك المطلقة والنسبيقياسات.

مطلق هي القياسات التي تعتمد على قياسات مباشرة لواحدة أو أكثر من الكميات الأساسية أو على استخدام قيم الثوابت الفيزيائية. ومن أمثلة القياسات المطلقة: تحديد الطول بالأمتار، والتيار الكهربائي بالأمبير، وتسارع الجاذبية بالمتر في الثانية المربعة.

نسبي هي قياسات تتم فيها مقارنة الكمية المطلوبة مع الكمية التي تحمل نفس الاسم، والتي تلعب دور الوحدة أو تعتبر الوحدة الأولية. ومن أمثلة القياسات النسبية: قياس قطر القشرة بعدد دورات أسطوانة القياس، وقياس رطوبة الهواء النسبية، والتي تعرف بأنها نسبة كمية بخار الماء في 1 متر مكعب من الهواء إلى كمية بخار الماء التي يشبع 1 متر مكعب من الهواء عند درجة حرارة معينة.

• اعتماداً على طريقة تحديد قيم الكميات المطلوبة، هناك طريقتان رئيسيتان للقياس طريقة التقييم المباشر وطريقة المقارنة مع المقياس.

طريقة التقييم المباشر - طريقة قياس يتم فيها تحديد قيمة الكمية مباشرة من جهاز قراءة جهاز قياس مباشر المفعول. ومن أمثلة هذه القياسات: قياس الطول بالمسطرة، وأبعاد الأجزاء بالميكرومتر، ومقياس الميل، والضغط بالمانومتر، وما إلى ذلك.

طريقة المقارنة مع القياس - طريقة قياس تتم فيها مقارنة القيمة المقاسة بالقيمة التي ينسخها القياس. على سبيل المثال، لقياس قطر مقياس ما، يتم ضبط مقياس الأمثل على الصفر باستخدام كتلة من كتل القياس، ويتم الحصول على نتيجة القياس من إشارة سهم مقياس الأمثل، وهو الانحراف عن الصفر. وبالتالي، تتم مقارنة القيمة المقاسة بحجم كتلة القياس. هناك عدة أنواع من طريقة المقارنة:

أ) الطريقة المعارضات، حيث تؤثر القيمة المقاسة والقيمة المستنسخة بواسطة المقياس في نفس الوقت على جهاز مقارنة يجعل من الممكن إنشاء العلاقة بين هذه القيم، على سبيل المثال، قياس المقاومة باستخدام دائرة جسر مع تضمين جهاز إشارة في قطري الجسر؛

ب) التفاضليطريقة يتم من خلالها مقارنة الكمية المقاسة بكمية معروفة يعاد إنتاجها بواسطة القياس. تحدد هذه الطريقة، على سبيل المثال، انحراف القطر المتحكم فيه لجزء ما على مقياس الأمثل بعد ضبطه على الصفر باستخدام كتلة كتل القياس؛

الخامس) باطلالطريقة هي أيضًا نوع من طرق المقارنة مع القياس، حيث يتم تقليل التأثير الناتج لتأثير الكميات على جهاز المقارنة إلى الصفر. تقيس هذه الطريقة المقاومة الكهربائية باستخدام دائرة الجسر مع توازنها الكامل؛

د) مع الطريقة اعواد الكبريتيتم تحديد الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة المستنسخة بواسطة المقياس باستخدام مصادفة علامات المقياس أو الإشارات الدورية. على سبيل المثال، عند القياس باستخدام الفرجار، تتطابق علامات المقاييس الرئيسية والورنية.

• اعتمادا على طريقة الحصول على معلومات القياس، يمكن إجراء القياسات الاتصال وعدم الاتصال.
• حسب النوع , أدوات القياس المستخدمة , يميز مفيدة ، خبيرة ، إرشادية وحسيةطرق القياس.

طريقة مفيدة يعتمد على استخدام وسائل تقنية خاصة، بما في ذلك الآلي والآلي.

طريقة الخبراء يتم التقييم بناءً على حكم مجموعة من المتخصصين.

الأساليب الإرشادية وتستند التقديرات على الحدس.

الطرق الحسية وتستند التقييمات على استخدام الحواس البشرية. من الممكن إجراء تقييم لحالة الكائن عنصرا تلو الآخر ومعقدةقياسات. عنصر بعنصرتتميز الطريقة بقياس كل معلمة للمنتج على حدة. على سبيل المثال، الانحراف، البيضاوي، قطع عمود أسطواني. طريقة معقدةويتميز بقياس مؤشر الجودة الشاملة الذي يتأثر بمكوناته الفردية. على سبيل المثال، قياس الجريان الشعاعي لجزء أسطواني، والذي يتأثر بالانحراف، والبيضاوية، وما إلى ذلك؛ التحكم في موضع الملف الشخصي على طول الخطوط الحدودية، وما إلى ذلك.

نظرية ورشة عملمهام معلومة