أنواع طرق القياس المميزة. الخصائص الرئيسية وطرق القياس. التوزيع حسب طريقة العد

8. حسب طبيعة الكمية المقاسة:

ميكانيكي

الكهربائية والمغناطيسية

فيزياء حرارية

بصري

الفيزيائية والكيميائية

صوتي

إشعاع

10- حسب درجة كفاية القياسات:

من الضروري

متكرر

1. القياسات الفنية - القياسات التي أجريت بمساعدة أدوات قياس العمل. يتم استخدامها لغرض التحكم والإدارة في عملية الإنتاج في مؤسسات الصناعات المختلفة ، في المجال الاجتماعي ، في الحياة اليومية. على سبيل المثال ، قياسات درجة الحرارة أثناء العملية التكنولوجية ، وقياس كثافة محلول الفورمالديهايد أثناء مراقبة جودة الفورمالين ، والوقت الذي يركض فيه الرياضي 100 متر ، وكتلة ثلاث أرجل في السوق. مع القياسات الفنية ، ليست هناك حاجة لتحديد وتحليل أخطاء النتائج التي تم الحصول عليها. لذلك ، يتم قبول الخطأ المنسوب إلى أداة القياس أو إجراء القياس ، وهو ما يكفي لحل هذه المشكلة العملية. القياسات الفنية هي أكثر أنواع القياسات انتشارًا

القياسات المترولوجية - القياسات التي يتم إجراؤها باستخدام المعايير وأدوات القياس النموذجية من أجل إعادة إنتاج وحدات الكميات الفيزيائية وتحويل حجمها إلى أدوات قياس عاملة. القياسات المرجعية- هذه قياسات بأعلى دقة ممكنة ، يمكن تحقيقها مع المستوى الحالي لتطور الهندسة والتكنولوجيا ، على سبيل المثال ، قياسات الثوابت الفيزيائية الأساسية - القيمة المطلقة لتسارع الجاذبية ، كتلة نظائر العناصر الكيميائية. الخامس قياسات التحكميجب تحديد الخطأ أو تأكيده ويجب ألا يتجاوز القيمة المحددة. يتضمن ذلك القياسات التي تقوم بها مختبرات الإشراف المترولوجي للدولة. على سبيل المثال،“GOST 8.024-75 GSI. معيار الولاية الأساسي ونظام التحقق من جميع الاتحادات لأدوات قياس الكثافة السائلة.

القياسات المعملية هي وسيطة بين التقنية والمترولوجية ويمكن إجراؤها بدقة مختلفة حسب الغرض من الدراسة.

2. طريقة قياس الاتصال ، وطريقة الاتصال - يتلامس العنصر الحساس بالجهاز مع جسم القياس. أمثلة: 1. قياس قطر العمود باستخدام الفرجار ، أو مشبك القياس ، أو التحقق من خلال المقاييس وعبرها. 2. قياس درجة حرارة الجسم بميزان حرارة.

طريقة قياس عدم الاتصال ، طريقة عدم الاتصال - طريقة قياس تستند إلى حقيقة أن العنصر الحساس لجهاز القياس لا يتلامس مع كائن القياس. أمثلة: 1. قم بقياس المسافة إلى الجسم بواسطة الرادار 2. قم بقياس درجة الحرارة في الفرن العالي باستخدام البيرومتر.

3. قياس ثابت - قياس الكمية المادية المأخوذة وفقًا لمهمة قياس محددة على أنها لم تتغير على مدار فترة القياس. حدود الانحرافات المسموح بها ليست مهمة فيما يتعلق بالقيمة الاسمية للكمية المقاسة. أمثلة: 1. قياس الموصلية الكهربائية لخطوط المسح بالكهرباء عند درجة حرارة ثابتة. 2. قياس كتلة الملح عند تعبئته في أكياس.

القياس الديناميكي - قياس كمية مادية تختلف في الحجم. ملاحظات: 1. يشير المصطلح "ديناميكي" إلى الكمية التي يتم قياسها. 2. بالمعنى الدقيق للكلمة ، تخضع جميع الكميات المادية لتغيير واحد أو لآخر في الوقت المناسب. هذا يقنع بالحاجة إلى استخدام المزيد والمزيد من أدوات القياس الحساسة ، والتي تجعل من الممكن اكتشاف التغيرات في القيم التي كانت تعتبر في السابق ثابتة ، وبالتالي فإن تقسيم القياسات إلى ديناميكي وثابت هو أمر مشروط..

أمثلة: قياسات المتغيرات في اتساع الإشارات في الهندسة الكهربائية وهندسة الراديو والإلكترونيات. في الكيمياء التحليلية ، هذه إشارة في اللوني ، قياس الطيف ، قياس الجهد. يتم تمثيل نتيجة القياس بقيمة متغيرة بمرور الوقت ، تشير إلى النقاط الزمنية التي تتوافق معها هذه القيم.

4. القياسات المباشرة - القياسات التي يتم فيها الحصول على القيمة المرغوبة للكمية مباشرة. على سبيل المثال ، يُقاس الطول مباشرةً بمسطرة ، ودرجة حرارة باستخدام مقياس حرارة ، وقوة بمقياس ديناميكي ، والتيار بمقياس التيار الكهربائي ، والجهد مع الفولتميتر ، والمقاومة الكهربائية بمقياس الأومتر ، والكتل على المقاييس. معادلة القياس المباشر: X= ف, أينkX- قسمة أداة القياس.القياسات غير المباشرة . تحديد القيمة المرغوبة للكمية المادية بناءً على نتائج القياسات المباشرة للكميات المادية الأخرى المرتبطة وظيفيًا بالقيمة المطلوبة. على سبيل المثال ، يمكن إيجاد حجم خط الموازي بضرب ثلاث كميات خطية (الطول والعرض والارتفاع) ؛ المقاومة الكهربائية - عن طريق قسمة انخفاض الجهد المقاس بواسطة الفولتميتر على قوة التيار الكهربائي المقاسة بواسطة مقياس التيار الكهربائي ، وتركيز الرصاص في الأسماك المعلبة باستخدام طريقة مطياف الامتصاص الذري ، وقياس الفولتميتر - وفقًا للرسم البياني للمعايرة في الإحداثيات المقاسة قيمة الممتلكات - التركيز. معادلة القياس غير المباشر: X= و (ص 1 ، ذ 2 ،… ، ذ ن ) ، اين أنا –i القيم-Xتم العثور على القيمالقياسات المباشرة.

القياسات التراكمية - قياسات متزامنة للعديد من الكميات المتشابهة (المتجانسة) ، حيث يتم إيجاد القيمة المرغوبة من خلال حل نظام المعادلات التي تم الحصول عليها عن طريق قياس هذه الكميات في مجموعات مختلفة. على سبيل المثال ، عند تحديد تركيز مكونين من طيف الامتصاص ، يتكون نظام المعادلات: 1 ( 1 )مع 1 +  2 ( 1 )مع 2 = أ 1

 1 ( 2 )مع 1 +  2 ( 2 )مع 2 = أ 2

حيث A هي القيمة المقاسة للكثافة البصرية للمحلول عند الأطوال الموجية 1 و 2

 1 و 2 - المعاملات المولية لامتصاص الضوء ، القيم الجدولية.

قياسات مشتركة - قياسات متزامنة (مباشرة وغير مباشرة) لكميتين أو أكثر غير متجانسة (غير متجانسة) لإيجاد علاقة وظيفية بينهما. على سبيل المثال ، المقاومةص ر موصل عند درجة حرارة ثابتةريتم تحديده من خلال الصيغةص ر = ص 0 (1 +  ر), أينص 0 و - مقاومة على التوالي عند درجة حرارة معروفةر 0 (عادة 20 ا ج) ومعامل درجة الحرارة (هذه الكميات ثابتة ويتم قياسها بطريقة غير مباشرة) ؛ ر = ر - ر 0 - الفرق في درجة الحرارة؛رهي نقطة ضبط درجة الحرارة المقاسة بالطريقة المباشرة.

5. طريقة القياس - طريقة أو مجموعة طرق لمقارنة الكمية المادية المقاسة بوحدتها وفقًا لمبدأ القياس المحقق. عادة ما يتم تحديد طريقة القياس من خلال تصميم أدوات القياس.

طريقة التقييم المباشر - طريقة قياس يتم فيها تحديد قيمة الكمية مباشرة بواسطة أداة القياس المبينة. مثال: الضغط بمقياس ضغط ، الوقت مع ساعة توقيت ، الوزن على مقياس قرص ، درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة زئبقي ، إلخ.

طريقة قياس المقارنة - طريقة قياس يتم فيها مقارنة الكمية التي يتم قياسها بالكمية التي يمكن إعادة إنتاجها بواسطة القياس. مثال: - قياس الكتلة على ميزان مع أوزان (قياسات) ، قياس محتوى عنصر في عينة بالمقارنة مع عينة معيارية للتكوين ،

طريقة القياس الصفري - طريقة للمقارنة مع مقياس يتم فيه تقليل التأثير الصافي للمقياس والقياس على المقارنة إلى الصفر. مثال: قياس المقاومة الكهربائية ، المحاثات والسعة باستخدام جسر متوازن بالكامل ، بالوزن على ميزان متساوي الذراع

طريقة قياس النزوح – طريقة المقارنة مع مقياس ، حيث يتم استبدال المقياس بمقياس بقيمة معروفة للكمية.

طريقة قياس الإضافة - طريقة للمقارنة مع مقياس يتم فيه استكمال قيمة الكمية المقاسة بمقياس من نفس الكمية بحيث يتأثر المقارنة بمجموعها الذي يساوي قيمة محددة مسبقًا.

طريقة القياس التفاضلي - طريقة للمقارنة مع مقياس تقارن فيه الكمية المقاسة بكمية متجانسة لها قيمة معروفة. يختلف قليلاً عن قيمة الكمية المقاسة. والتي يقاس فيها الفرق بين الكميتين.

6. القياس المطلق - قياس يعتمد على القياسات المباشرة لواحدة أو أكثر من الكميات الأساسية و (أو) استخدام الثوابت الفيزيائية ، أي بالوحدات المطلقة. ملاحظة - يتم استخدام مفهوم "القياس المطلق" على عكس مفهوم "القياس النسبي" ويعتبر مقياسًا لكمية في وحداتها.

القياس النسبي - قياس نسبة كمية إلى كمية تحمل نفس الاسم ، والتي تلعب دور وحدة ، أو قياس كمية فيما يتعلق بكمية من نفس الاسم ، مأخوذة على أنها الكمية الأولية ، أي في الوحدات النسبية. أمثلة: قياس قيمة الإرسال في مقياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء ، الرطوبة النسبية للهواء - هي نسبة كمية بخار الماء في 1 متر 3 الهواء بكمية بخار الماء المشبعة 1 م 3 الهواء عند درجة حرارة معينة. يمكن إجراء القياسات النسبية ، مع تساوي الأشياء الأخرى ، بشكل أكثر دقة من القياسات المطلقة ، حيث لا يتم تضمين الخطأ في قياس الكمية في الخطأ الكلي.

7. القياسات المكافئة - سلسلة من القياسات للكمية ، يتم إجراؤها بواسطة أجهزة قياس من نفس الدقة في نفس الظروف وبنفس الدقة. ملاحظة: قبل معالجة سلسلة من القياسات ، عليك التأكد من أن جميع قياسات هذه السلسلة دقيقة بشكل متساوٍ.. يختلف إجراء معالجة القياسات المتساوية وغير المتكافئة ، فهو أبسط في الحالة الأولى.

قياسات غير متكافئة - سلسلة من القياسات لكمية معينة ، يتم إجراؤها بواسطة أجهزة قياس ذات دقة مختلفة و (أو) في ظل ظروف مختلفة. ملاحظة - تتم معالجة سلسلة من القياسات غير المتكافئة مع مراعاة وزن القياسات الفردية المدرجة في السلسلة.

8. قياس واحد - يتم القياس مرة واحدة. ملحوظة – في كثير من الحالات ، يتم إجراء قياسات فردية فقط في الممارسة العملية. على سبيل المثال ، عادةً ما يتم إجراء قياس نقطة زمنية محددة بواسطة الساعة مرة واحدة. يرتبط التطبيق العملي لهذا النوع من القياس دائمًا بأخطاء كبيرة. للقضاء على خطأ جسيم - خطأ ، يجب إجراء قياسين أو ثلاثة قياسات فردية ويجب العثور على النتيجة النهائية كمتوسط ​​حسابي لاثنين أو ثلاثة قياسات.

قياس متعدد - قياس كمية مادية من نفس الحجم ، يتم الحصول على نتيجة لها من عدة قياسات متتالية ، أي تتكون من عدد من القياسات الفردية ، غالبًا أكثر من أربعة. ميزة القياسات المتعددة هي انخفاض كبير في تأثير العوامل العشوائية على خطأ القياس.

يوجد حاليًا العديد من أنواع القياسات التي تتميز بالطبيعة الفيزيائية للكمية المقاسة والعوامل التي تحدد الظروف وأنماط القياس المختلفة. الأنواع الرئيسية لقياسات الكميات الفيزيائية ، بما في ذلك القياسات الخطية الزاوية (GOST 16263–70) ، هي مستقيم, غير مباشر, تراكمي, مشترك, مطلقو نسبيا.

الأكثر استخداما القياسات المباشرة ، وتتكون من حقيقة أن القيمة المرغوبة للكمية المقاسة تم العثور عليها من البيانات التجريبية باستخدام أدوات القياس. يمكن ضبط الحجم الخطي مباشرة على موازين المسطرة ، وشريط القياس ، والفرجار ، والميكرومتر ، والقوة المؤثرة - باستخدام مقياس القوة ، ودرجة الحرارة - باستخدام مقياس حرارة ، إلخ.

معادلة القياس المباشر لها الشكل:

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

غير مباشر- تلك القياسات التي يتم فيها تحديد القيمة المرغوبة بالعلاقة المعروفة بين هذه القيمة والكميات الأخرى التي تم الحصول عليها بالقياسات المباشرة.

معادلة القياس غير المباشر لها الشكل:

س \ u003d و (× 1 ، × 2 ، × 3 ، ...) ،

حيث Q هي القيمة المرغوبة للكمية المقاسة بشكل غير مباشر ؛ х 1، х 2، х 3، ... هي قيم الكميات المقاسة بالنوع المباشر للقياسات.

تستخدم القياسات غير المباشرة في الحالات التي تكون فيها القيمة المرغوبة مستحيلة أو يصعب قياسها بشكل مباشر ، أي القياس المباشر ، أو عندما يعطي القياس المباشر نتيجة أقل دقة.

من أمثلة نوع القياس غير المباشر إنشاء حجم خط متوازي بضرب ثلاث كميات خطية (الطول والارتفاع والعرض) المحددة باستخدام النوع المباشر للقياس ، وحساب قوة المحرك ، وتحديد المقاومة الكهربائية لـ موصل بمقاومته وطوله ومنطقة المقطع العرضي ، إلخ.

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 d 2 كقطر الأسطوانة الشرطية ، حيث تقسم المصفوفة العامة ملف تعريف الخيط إلى أجزاء متساوية P / 2 (الشكل 2.1):

حيث D المقياس هي المسافة ، بما في ذلك أقطار الأسلاك ، التي تم الحصول عليها عن طريق القياسات المباشرة ؛

د 2 - قطر السلك ، مما يوفر ملامسة لملف الخيط عند نقاط ملقاة على التوليد d 2 ؛

α هي زاوية ملف تعريف الخيط ؛

ف - الملعب الخيط.

القياسات التراكميةيتم إجراؤها عن طريق القياس المتزامن لعدة كميات تحمل نفس الاسم ، حيث يتم العثور على القيمة المرغوبة عن طريق حل نظام من المعادلات التي تم الحصول عليها عن طريق القياسات المباشرة لتوليفات مختلفة من هذه الكميات. مثال على القياسات التراكمية هو معايرة أوزان مجموعة بالكتلة المعروفة لواحد منها ونتائج المقارنات المباشرة لكتل ​​مجموعات مختلفة من الأوزان.

على سبيل المثال ، من الضروري معايرة كتلة محترقة من 1 ؛ 2 ؛ 5 ؛ 10 و 20 كجم. الوزن المثالي هو 1 كجم ، مع علامة 1 دورة.

لنأخذ قياسات ، ونغير تركيبة الأوزان في كل مرة:

1 = 1 06 + أ؛ 1 + لتر حول = 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 الجرس. من خلال حل نظام المعادلات ، يمكنك تحديد قيمة كل وزن.

قياسات المفاصل- قياسات متزامنة لكميتين متباينتين أو أكثر لإيجاد العلاقة بينهما ، على سبيل المثال ، قياسات حجم الجسم التي يتم إجراؤها باستخدام قياسات درجات حرارة مختلفة ، مما يتسبب في حدوث تغيير في حجم هذا الجسم.

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

القياسات المطلقةتستند إلى قياسات مباشرة لواحدة أو أكثر من الكميات المادية. مثال على القياس المطلق هو قياس قطر أو طول حبة باستخدام فرجار أو ميكرومتر ، أو قياس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة.

القياسات المطلقة مصحوبة بتقييم كامل للقياس.

القياسات النسبيةتستند إلى قياس نسبة القيمة المقاسة ، والتي تلعب دور الوحدة ، أو قياس القيمة فيما يتعلق بقيمة نفس الاسم ، المأخوذة على أنها القيمة الأولية. كعينات ، غالبًا ما تُستخدم تدابير نموذجية في شكل كتل طرفية متوازية مستوية بطول.

يمكن أن يكون أحد الأمثلة على القياسات النسبية هو قياسات عيارات المقابس والمشابك على أجهزة تحسين أفقية ورأسية مع ضبط أدوات القياس وفقًا لمقاييس نموذجية. عند استخدام المقاييس النموذجية أو الأجزاء النموذجية ، يمكن للقياسات النسبية تحسين دقة نتائج القياس مقارنة بالقياسات المطلقة.

بالإضافة إلى أنواع القياس المدروسة ، وفقًا للميزة الرئيسية - طريقة الحصول على نتيجة القياس ، يتم أيضًا تصنيف أنواع القياسات وفقًا لدقة نتائج القياس - إلى ما يعادلو غير متكافئحسب عدد القياسات مضاعفو غير مرتبط، فيما يتعلق بالتغير في القيمة المقاسة في الوقت المناسب - بحلول ثابتةو متحرك، من خلال ملامسة سطح جهاز القياس لسطح المنتج - على اتصلو تلامسوإلخ.

اعتمادًا على الغرض المترولوجي ، يتم تقسيم القياسات إلى تقني- قياسات الإنتاج ، التحكم والتحققو المترولوجية- القياسات بأقصى قدر ممكن من الدقة باستخدام المعايير من أجل إعادة إنتاج وحدات الكميات الفيزيائية من أجل تحويل حجمها إلى أجهزة قياس عاملة.

طرق القياس

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

طريقة مباشرة- طريقة قياس يتم فيها تحديد قيمة الكمية مباشرة من جهاز القراءة لجهاز قياس مباشر التأثير ، على سبيل المثال ، قياس عمود بميكرومتر وقوة بمقياس ديناميكي ميكانيكي.

طرق مقارنة القياس- الطرق التي تتم فيها مقارنة القيمة المقاسة بالقيمة المعاد إنتاجها بواسطة المقياس:

طريقة تفاضليةتتميز بقياس الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة المعروفة ، المقياس القابل للتكرار. مثال على الطريقة التفاضلية هو القياس بواسطة الفولتميتر للفرق بين جهدين ، أحدهما معروف بدقة كبيرة والآخر هو القيمة المرغوبة ؛

طريقة فارغة- حيث يتم تقليل الفرق بين القيمة المقاسة والقياس إلى الصفر. في الوقت نفسه ، تتميز طريقة الصفر بأن المقياس يمكن أن يكون أقل بعدة مرات من القيمة المُقاسة ، على سبيل المثال ، الوزن على ميزان ، عندما يكون الوزن الذي يتم وزنه على ذراع واحدة ، ومجموعة من الأوزان المرجعية قيد التشغيل الأخرى؛

طريقة الاستبدال- طريقة للمقارنة مع مقياس يتم فيه استبدال القيمة المقاسة بقيمة معروفة يمكن استنساخها بواسطة المقياس. يتم استخدام طريقة الاستبدال عند الوزن مع الوضع البديل للكتلة والأوزان المقاسة على نفس صينية الميزان ؛

طريقة المباراة- طريقة للمقارنة مع مقياس يقاس فيه الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة المعاد إنتاجها بواسطة المقياس باستخدام تزامن علامات المقياس أو الإشارات الدورية. مثال على استخدام هذه الطريقة هو قياس الطول باستخدام الفرجار ذي الورنية.

اعتمادًا على نوع أدوات القياس المستخدمة ، هناك طرق قياس مفيدة وخبيرة وإرشادية وحسية.

طريقة مفيدةعلى أساس استخدام وسائل تقنية خاصة ، بما في ذلك الآلي والآلي.

طريقة الخبراءيعتمد التقييم على استخدام أحكام مجموعة من المتخصصين.

الأساليب الاستكشافيةتستند التقديرات على الحدس.

طرق الحسيةتعتمد التقديرات على استخدام حواس الإنسان. يمكن إجراء تقييم حالة الكائن عن طريق القياسات المعقدة والعنصر عنصرًا تلو الآخر. تتميز طريقة عنصر تلو الآخر بقياس كل معلمة منتج على حدة. على سبيل المثال ، اللامركزية ، البيضاوية ، قطع عمود أسطواني. تتميز الطريقة المعقدة بقياس مؤشر الجودة الإجمالي الذي يتأثر بمكوناته الفردية. على سبيل المثال ، قياس التدفق الشعاعي لجزء أسطواني ، والذي يتأثر بالانحراف ، أو البيضاوية ، وما إلى ذلك ؛ التحكم في موضع الملف الشخصي على طول حدود الحدود ، إلخ.

أخطاء القياس

الأحكام العامة. تكون عملية القياس مصحوبة حتماً بأخطاء ناتجة عن عيوب أدوات القياس ، وعدم استقرار شروط القياس ، ونقص الطريقة نفسها وتقنية القياس ، والخبرة غير الكافية والعيوب في أعضاء الإحساس لدى الشخص الذي يقوم بالأداء. القياسات ، فضلا عن عوامل أخرى.

خطأ في القياسيسمى انحراف ناتج القياس عن القيمة الحقيقية للكمية المقاسة:

iz izi \ u003d X i - X و ،

حيث X j هي القيمة i لنتيجة القياس ؛

X و - القيمة الحقيقية للقيمة المقاسة.

نظرًا لأن القيمة الحقيقية للكمية المقاسة تظل دائمًا غير معروفة ، يتم أخذ متوسط ​​القيمة الحسابية لها من خلال القياسات المتكررة:

, (2.1)

حيث n هو عدد القياسات المأخوذة.

يسمى خطأ القياس (ΔХ izi) ، معبراً عنه بوحدات الكمية المقاسة ، مطلق. انها ليست دائما مفيدة. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الخطأ المطلق 0.01 مم كبيرًا جدًا عند قياس القيم بأعشار المليمتر والصغير عند قياس القيم الأكبر من بضعة أمتار.

القيمة الأكثر إفادة هي الخطأ النسبي ، والذي يُفهم على أنه نسبة خطأ القياس المطلق إلى قيمته الحقيقية (أو التوقع الرياضي) ،٪:

.

إنه الخطأ النسبي المستخدم لوصف دقة القياس.

بالطبيعة ( أنماط المظهر) تنقسم أخطاء القياس إلى أخطاء منهجية وعشوائية وجسيمة.

أخطاء منهجية. تشمل الأخطاء المنهجية الأخطاء التي عندما تظل القياسات المتكررة ثابتة أو تتغير وفقًا لبعض القوانين. الأخطاء المنهجية في القياس بنفس الطريقة ونفس أدوات القياس لها دائمًا قيم ثابتة. تشمل أسباب ظهورهم ما يلي:

- أخطاء الأسلوب أو الأخطاء النظرية ؛

- أخطاء في الآلات ؛

- الأخطاء الناتجة عن تأثير البيئة وظروف القياس.

أخطاء الأسلوبتحدث بسبب أخطاء أو تطوير غير كافي لطريقة القياس. وهذا يشمل أيضًا الاستقراء غير القانوني للممتلكات التي تم الحصول عليها نتيجة قياس واحد للكائن المقاس بأكمله. على سبيل المثال ، عند اتخاذ قرار بشأن مدى ملاءمة العمود بقياس واحد ، يمكن للمرء أن يرتكب خطأ ، لأن أخطاء الشكل مثل الانحرافات عن الأسطوانية ، والاستدارة ، وملف المقطع الطولي ، وما إلى ذلك ، لا تؤخذ في الاعتبار. لذلك ، من أجل استبعاد مثل هذه الأخطاء المنهجية في إجراء القياس ، يوصى بإجراء قياسات في عدة أماكن للأجزاء واتجاهات متعامدة بشكل متبادل.

تتضمن أخطاء الطريقة أيضًا تأثير الأداة على خصائص الكائن (على سبيل المثال ، قوة قياس كبيرة تغير شكل الجزء الرقيق الجدران) أو الأخطاء المرتبطة بالتقريب التقريبي المفرط لنتيجة القياس.

أخطاء مفيدةالمرتبطة بالأخطاء في أدوات القياس الناتجة عن أخطاء التصنيع أو تآكل مكونات أداة القياس.

تسبب في الأخطاء تأثير البيئة وظروف القياس، تشير إلى درجة الحرارة (على سبيل المثال ، قياسات الجزء الذي لم يبرد بعد) ، والاهتزازات ، وعدم صلابة السطح الذي تم تثبيت أداة القياس عليه ، وما إلى ذلك.

يمكن أن تكون إحدى طرق اكتشاف خطأ منهجي استبدال أداة قياس بأخرى مماثلة إذا كان من المفترض أن تكون مصدرًا لخطأ منهجي. بطريقة مماثلة ، يمكن اكتشاف خطأ منهجي ناتج عن ظروف خارجية: على سبيل المثال ، استبدال السطح المثبت عليه أداة القياس بسطح أكثر صلابة.

يمكن الكشف عن ظهور خطأ منهجي إحصائيًا عن طريق رسم نتائج القياس على الورق على فترات زمنية محددة بحدود محددة (على سبيل المثال ، أبعاد محددة). ستعني الحركة المستقرة لنتيجة القياس باتجاه أحد الحدود ظهور خطأ منهجي والحاجة إلى التدخل في العملية التكنولوجية.

للقضاء على الأخطاء المنهجية في ظروف الإنتاج ، تتم معايرة أدوات القياس ، وإزالة الأسباب التي تسببها التأثيرات البيئية ، ويتم إجراء القياسات نفسها وفقًا للمنهجية الموصى بها ، واتخاذ التدابير لتحسينها ، إذا لزم الأمر.

لا تؤثر الأخطاء المنهجية الثابتة على قيم الانحرافات العشوائية للقياسات عن الوسط الحسابي ، لذلك يصعب اكتشافها بالطرق الإحصائية. لا يمكن تحليل مثل هذه الأخطاء إلا على أساس المعرفة المسبقة حول الأخطاء التي تم الحصول عليها ، على وجه الخصوص ، أثناء التحقق من أدوات القياس. على سبيل المثال ، عند فحص أدوات قياس الكميات الخطية ، عادةً ما يتم إعادة إنتاج القيمة المقاسة بواسطة مقياس نموذجي (قياس نهائي للطول) ، والذي تُعرف قيمته الفعلية. تؤدي الأخطاء المنهجية إلى تشويه نتائج القياس وبالتالي يجب تحديدها وأخذها في الاعتبار عند تقييم نتائج القياس. يكاد يكون من المستحيل القضاء على الخطأ المنهجي بالكامل ؛ دائمًا في عملية القياس ، تظل هناك كمية صغيرة معينة تسمى الخطأ المنهجي غير المستبعد. يتم أخذ هذه القيمة في الاعتبار من خلال إجراء التعديلات.

يسمى الفرق بين المتوسط ​​الحسابي لنتائج القياس وقيمة المقياس بدقة يحددها الخطأ أثناء اعتماده تعديل . يتم إدخاله في شهادة أداة القياس المعتمدة ويتم اعتباره خطأ منهجيًا مرغوبًا.

أخطاء عشوائية. الأخطاء العشوائية هي الأخطاء التي تأخذ قياسات متكررة لقيم مختلفة ، مستقلة في الإشارة والحجم ، ولا تخضع لأي انتظام. يمكن أن يكون هناك العديد من الأسباب للأخطاء العشوائية ؛ على سبيل المثال ، التقلبات في بدل الآلات ، الخواص الميكانيكية للمواد ، الشوائب الأجنبية ، دقة تركيب الأجزاء على الماكينة ، دقة أداة قياس قطعة العمل ، التغيرات في قوة قياس تثبيت الجزء على الماكينة ، قوى القطع ، إلخ.

كقاعدة عامة ، يكون التأثير الفردي لكل سبب من هذه الأسباب على نتائج القياس صغيرًا ولا يمكن تقييمه ، خاصة أنه ، مثل أي حدث عشوائي ، قد يحدث أو لا يحدث في كل حالة محددة.

تخضع الأخطاء العشوائية لعدد من الشروط:

- الأخطاء العشوائية الصغيرة أكثر شيوعًا من الأخطاء الكبيرة ؛

- سالبة وإيجابية بالنسبة لمتوسط ​​قيمة القياس ، متساوية في الخطأ ، تحدث بشكل متساوٍ ؛

- كل طريقة قياس لها حدودها الخاصة ، والتي بعدها لا تحدث الأخطاء عمليًا (وإلا فإن هذا الخطأ سيكون تقريبيًا).

يعد تحديد الأخطاء العشوائية ضروريًا بشكل خاص لإجراء قياسات دقيقة ، على سبيل المثال ، القياسات المختبرية. للقيام بذلك ، يتم استخدام قياسات متعددة لنفس الكمية ، وتتم معالجة نتائجها من خلال طرق نظرية الاحتمالات والإحصاءات الرياضية. هذا يسمح لك بتحسين نتائج القياسات.

يتم التعبير عن تأثير الأخطاء العشوائية في انتشار النتائج التي تم الحصول عليها بالنسبة للتوقع الرياضي ، وبالتالي ، فإن وجود أخطاء عشوائية يتم قياسه بشكل جيد من خلال الانحراف المعياري (RMS).

لتقدير تشتت نتائج القياس للكمية المادية X i بالنسبة إلى المتوسط ​​المحدد بواسطة (2.1) ، يتم تحديد RMS بواسطة الصيغة

لـ n ≥ 20 (2.2)

لـ n ≤ 20 ، (2.3)

أين ن هو عدد القياسات.

نظرًا لأن متوسط ​​قيمة سلسلة من القياسات هو تقريب عشوائي للقيمة الحقيقية للكمية المقاسة ، ثم لتقييم الانحرافات المحتملة لمتوسط ​​القيمة ، يتم استخدام RMS - S التجريبي:

. (2.4)

يتم استخدام قيمة S عند تقدير أخطاء النتيجة النهائية.

ومع ذلك ، فإن أخطاء القياس العشوائية ، دون تغيير دقة نتيجة القياس ، تؤثر على موثوقيتها.

في هذه الحالة ، يكون لتشتت المتوسط ​​الحسابي لسلسلة من القياسات دائمًا خطأ أصغر من الخطأ في كل قياس محدد. ويترتب على الصيغتين (2.2) و (2.3) أنه إذا كان من الضروري زيادة دقة النتيجة (مع استبعاد الخطأ النظامي) بمعامل 2 ، فيجب زيادة عدد القياسات بمعامل 4.

إجمالي الأخطاء (يخطئ). الأخطاء الإجمالية هي أخطاء ليست من سمات العملية أو النتيجة التكنولوجية ، مما يؤدي إلى تشوهات واضحة في نتائج القياس. في أغلب الأحيان ، يُسمح بها من قبل أفراد غير مؤهلين بسبب المعالجة غير الصحيحة لأداة القياس ، أو القراءة غير الصحيحة للقراءات ، أو أخطاء التسجيل ، أو بسبب سبب غريب مفاجئ أثناء تنفيذ العمليات التكنولوجية لمعالجة الأجزاء. تكون مرئية على الفور بين النتائج التي تم الحصول عليها ، حيث تختلف القيم التي تم الحصول عليها عن باقي قيم مجموعة القياسات.

إذا كان من الممكن ، أثناء عملية القياس ، العثور على أسباب تسبب اختلافات كبيرة ، وبعد استبعاد هذه الأسباب ، لا تؤكد القياسات المتكررة هذه الاختلافات ، فيمكن عندئذ استبعاد هذه القياسات من الاعتبار. لكن الرفض غير المدروس للقياسات التي تختلف بشكل حاد عن النتائج الأخرى يمكن أن يؤدي إلى تشويه كبير في خصائص القياس. في بعض الأحيان ، عند معالجة نتائج القياس ، لا يمكن مراعاة جميع الظروف التي تم الحصول عليها بموجبها. في هذه الحالة ، عند تقدير الأخطاء الجسيمة ، يتعين على المرء أن يلجأ إلى الأساليب المعتادة لاختبار الفرضيات الإحصائية.

تتكون الفرضية المختبرة من التأكيد على أن نتيجة القياس X i لا تحتوي على خطأ إجمالي ، ولكنها إحدى قيم المتغير العشوائي. عادة تحقق من أكبر X m ah و أصغر قيم X min لنتائج القياس. تستخدم المعايير التالية لاختبار الفرضيات.

1) إذا كان عدد القياسات ن ≤ 10 إذن معيار شوفيني. في هذه الحالة ، الخطأ الإجمالي (الخطأ) هو النتيجة X i إذا تجاوز الاختلاف القيم S ، يتم تحديدها اعتمادًا على عدد القياسات:

حيث σ x هو الانحراف المعياري الناتج عن الصيغة (2.3).

2) معيار رومانوفسكي، تستخدم عندما يكون عدد القياسات 10< n < 20. При этом вычисляют отношение

وتمت مقارنة القيمة التي تم الحصول عليها لـ مع القيمة النظرية t عند مستوى الأهمية المختار q (انظر الجدول 2.4). تذكر أن مستوى الدلالة هو احتمال رفض الفرضية الصحيحة في اختبار الفرضية الإحصائية. عادة ، عند معالجة نتائج القياسات ، يتم أخذ قيمتها في حدود 0.05 ... 0.1. إذا كانت تتجاوز β t ، فإن النتيجة X i تعتبر خطأ فادحًا.

الجدول 2.4

جدول القيم β t = F(ن)

3) المعيار 3S - الأكثر شيوعًا. يتم استخدامه عندما يكون عدد القياسات n ≥ 20… 50. في هذه الحالة ، يُعتبر أن النتيجة التي تم الحصول عليها باحتمالية P = 0.003 غير مرجحة ويمكن اعتبارها خاطئة ، أي يجب استبعاد النتيجة المشكوك فيها X i من القياسات إذا

مثال 1. عند قياس الفتحة Ø20H13 (+0.33) ، تم الحصول على النتائج التالية:

قطر 20.32 ؛ قطر 20.18 ؛ قطر 20.26 ؛ قطر 20.21 ؛ قطر 20.28 ؛ قطر 20.42 ملم.

من الضروري التحقق مما إذا كان الحجم Ø20.42 مم مفقود.

بما أن ن = 6 ، ينطبق معيار شوفيني:

من المعادلة (2.1) نجد

بالمعادلة (2.3) نجد S.

هذا يعني أنه على الرغم من أن النتيجة خارج الحد المحدد للحجم ، فلا يمكن اعتبارها مفقودة. لذلك ، يجب رفض العنصر.

مثال 2. عند قياس العمود بقطر 40 × 12 (-0.25) ، تم الحصول على النتائج التالية: 39.72 ؛ 39.75 39.76 ؛ 39.80 ؛ 39.81 ؛ 39.82 ؛ 39.82 ؛ 39.83 ؛ 39.85 ؛ 39.87 ؛ 39.88 ؛ 39.88 ؛ 39.90 ؛ 39.91 39.92 39.92 39.93 39.94 39.96 39.98 ؛ 39.99 ملم

نظرًا لأن نتيجة 39.72 مم خارج أصغر حد للحجم ويمكن رفض الجزء ، فيجب تحديد ما إذا كان هذا الحجم ليس سهواً.

نظرًا لأن عدد القياسات يتجاوز 20 ، يمكنك استخدام معيار S. بعد معالجة نتائج القياس ، نحصل على:

39.91 مم ، S = 0.12 مم ،

ثم 3S = 3 0.12 = 0.36 ملم

لذلك ، لا يمكن اعتبار نتيجة القياس البالغة 39.72 مم مفقودة ويجب رفض الجزء.

كولشكوف ف. المقاييس والمعايير والتصديق. م: البرنامج التعليمي

3. المترولوجيا والقياسات الفنية

3.2 أنواع وطرق القياس

قياس- عملية إيجاد قيمة كمية مادية تجريبياً باستخدام أدوات القياس.

نتيجة العملية هي قيمة الكمية المادية س = qu، أين ف- القيمة العددية لكمية مادية بالوحدات المقبولة ؛ يو- وحدة الكمية المادية. قيمة الكمية المادية سوجدت أثناء القياس يسمى صالح.

مبدأ القياس- ظاهرة فيزيائية أو مجموعة من الظواهر الفيزيائية التي تقوم عليها القياسات. على سبيل المثال ، قياس وزن الجسم عن طريق الوزن باستخدام الجاذبية المتناسبة مع الكتلة ، وقياس درجة الحرارة باستخدام التأثير الكهروحراري.

طريقة القياس- مجموعة طرق استخدام أسس ووسائل القياس.

أدوات القياس (SI)تستخدم ر الوسائل التقنية لها خصائص مترولوجية طبيعية.

هناك العديد أنواع القياسات.يتم تصنيف أنواع القياس بناءً على طبيعة اعتماد الكمية المقاسة في الوقت المحدد ونوع معادلة القياس والظروف التي تحدد دقة نتيجة القياس وطرق التعبير عن هذه النتائج.

• وفقًا لطبيعة اعتماد القيمة المقاسة على وقت القياس ، فإنهم يميزون قياسات ثابتة وديناميكية.

ثابتة هي القياسات التي تظل فيها القيمة المقاسة ثابتة بمرور الوقت. هذه القياسات هي ، على سبيل المثال ، قياسات أبعاد المنتج ، والضغط الثابت ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك.

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

• وفقًا لطريقة الحصول على النتائج ، التي يحددها نوع معادلة القياس ، يميزون مباشر غير مباشر، القياسات الكلية والمفاصل.

مباشر - هذه قياسات يتم فيها العثور على القيمة المرغوبة لكمية مادية مباشرة من البيانات التجريبية. يمكن التعبير عن القياسات المباشرة بالصيغة س = X، أين س- القيمة المرغوبة للكمية المقاسة X- القيمة التي تم الحصول عليها مباشرة من البيانات التجريبية. ومن أمثلة هذه القياسات: قياس الطول باستخدام مسطرة أو شريط قياس ، وقياس القطر باستخدام الفرجار أو الميكرومتر ، وقياس الزاوية بمقياس الزوايا ، وقياس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة ، وما إلى ذلك.

غير مباشر - هذه هي القياسات التي يتم فيها تحديد قيمة الكمية على أساس علاقة معروفة بين الكمية المرغوبة والكميات التي يمكن إيجاد قيمها بالقياسات المباشرة. وبالتالي ، يتم حساب قيمة الكمية المقاسة بواسطة الصيغة Q = F(x1, x2 ... xN)، أين س- القيمة المرغوبة للكمية المقاسة ؛ F- الاعتماد الوظيفي المعروف ، x1 ، x2, … , xN- قيم الكميات التي تم الحصول عليها بالقياسات المباشرة. أمثلة على القياسات غير المباشرة: تحديد حجم الجسم بالقياسات المباشرة لأبعاده الهندسية ، وإيجاد المقاومة الكهربائية للموصل بمقاومته وطوله ومنطقة المقطع العرضي ، وقياس متوسط ​​قطر الخيط باستخدام طريقة الأسلاك الثلاثة ، إلخ. . تنتشر القياسات غير المباشرة في الحالات التي لا يمكن فيها قياس القيمة المرغوبة أو يصعب قياسها عن طريق القياس المباشر. هناك حالات يمكن فيها قياس الحجم بشكل غير مباشر فقط ، على سبيل المثال ، أبعاد الترتيب الفلكي أو داخل الذرة.

تراكمي - هذه هي القياسات التي يتم فيها تحديد قيم الكميات المقاسة من خلال نتائج القياسات المتكررة لكمية واحدة أو أكثر من نفس الاسم مع مجموعات مختلفة من القياسات أو هذه الكميات. يتم تحديد قيمة الكمية المرغوبة من خلال حل نظام من المعادلات التي تم تجميعها من نتائج العديد من القياسات المباشرة. مثال على القياسات التراكمية هو تحديد كتلة الأوزان الفردية للمجموعة ، أي إجراء المعايرة وفقًا للكتلة المعروفة لواحد منهم ووفقًا لنتائج القياسات المباشرة ومقارنة كتل الأوزان المختلفة. ضع في اعتبارك مثالًا للقياسات التراكمية ، والتي تتكون من معايرة الوزن ، والتي تتكون من أوزان كتلتها 1 و 2 و 2 * و 5 و 10 و 20 كجم. يمثل عدد من الأوزان (باستثناء 2 *) أوزانًا نموذجية بأحجام مختلفة. تشير علامة النجمة إلى وزن له قيمة بخلاف القيمة الدقيقة البالغة 2 كجم. تتكون المعايرة من تحديد كتلة كل وزن باستخدام وزن قياسي واحد ، على سبيل المثال ، باستخدام وزن 1 كجم. من خلال تغيير مجموعة الأوزان ، سنأخذ القياسات. دعونا نجعل المعادلات ، حيث نشير إلى كتلة الأوزان الفردية بالأرقام ، على سبيل المثال ، 1abr تعني كتلة الوزن القياسي 1 كجم ، ثم: 1 = 1abr + أ؛ 1 + 1rev = 2 + ب; 2* = 2 + ج; 1 + 2 + 2* = 5 + دإلخ. يشار إلى الأوزان الإضافية التي يجب إضافتها أو طرحها من كتلة الوزن الموضح على الجانب الأيمن من المعادلة لموازنة المقاييس ا ب ت ث. بحل نظام المعادلات هذا ، يمكنك تحديد قيمة كتلة كل وزن.

مشترك - هذه قياسات يتم إجراؤها في وقت واحد لكميتين متعاكستين أو أكثر من أجل إيجاد علاقة وظيفية بينهما. من أمثلة قياسات المفصل تحديد طول قضيب اعتمادًا على درجة حرارته أو اعتماد المقاومة الكهربائية للموصل على الضغط ودرجة الحرارة.

• وفقًا للشروط التي تحدد دقة النتيجة ، يتم تقسيم القياسات إلى ثلاثة فصول.

1. قياسات بأعلى دقة ممكنة, يمكن تحقيقه مع الوضع الحالي للفن. تشمل هذه الفئة جميع القياسات عالية الدقة ، وقبل كل شيء ، القياسات المرجعية المتعلقة بأقصى دقة استنساخ ممكنة للوحدات المحددة للكميات المادية. يتضمن هذا أيضًا قياسات الثوابت الفيزيائية ، وبشكل أساسي القياسات العامة ، مثل قياس القيمة المطلقة لتسارع الجاذبية.

2. قياسات التحكم والتحقق, الخطأ الذي يجب ألا يتجاوز فيه احتمال معين قيمة معينة معينة. تشمل هذه الفئة القياسات التي تقوم بها مختبرات سيطرة الدولة (الإشراف) على الامتثال لمتطلبات اللوائح الفنية ، وكذلك حالة معدات القياس ومختبرات قياس المصنع. تضمن هذه القياسات خطأ النتيجة باحتمالية معينة ، لا تتجاوز بعض القيمة المحددة مسبقًا.

3. القياسات الفنية ، حيث يتم تحديد خطأ النتيجة من خلال خصائص أدوات القياس. من أمثلة القياسات الفنية القياسات التي يتم إجراؤها أثناء عملية الإنتاج في المؤسسات الصناعية وقطاع الخدمات وما إلى ذلك.

• اعتمادًا على طريقة التعبير عن نتائج القياسات ، هناك مطلق ونسبيقياسات.

مطلق يشير إلى القياسات التي تستند إلى القياسات المباشرة لواحدة أو أكثر من الكميات الأساسية أو على استخدام قيم الثوابت الفيزيائية. من أمثلة القياسات المطلقة: تحديد الطول بالأمتار ، وقوة التيار الكهربائي بالأمبير ، وتسارع الجاذبية بالأمتار في الثانية المربعة.

نسبي تسمى القياسات التي تتم فيها مقارنة القيمة المرغوبة مع القيمة التي تحمل الاسم نفسه ، وتلعب دور الوحدة أو تؤخذ على أنها الأصل. من أمثلة القياسات النسبية: قياس قطر الغلاف بعدد دورات بكرة القياس ، وقياس الرطوبة النسبية للهواء ، والتي تُعرّف على أنها نسبة كمية بخار الماء في 1 متر مكعب من الهواء إلى كمية بخار الماء الذي يشبع مترًا مكعبًا من الهواء عند درجة حرارة معينة.

• اعتمادًا على طريقة تحديد قيم الكميات المطلوبة ، هناك طريقتان رئيسيتان للقياس طريقة التقدير المباشر وطريقة المقارنة مع القياس.

طريقة التقييم المباشر - طريقة قياس يتم فيها تحديد قيمة الكمية مباشرة من جهاز القراءة لجهاز قياس مباشر التأثير. ومن أمثلة هذه القياسات: قياس الطول بالمسطرة ، وقياس الأجزاء بالميكرومتر ، ومقياس الزوايا ، والضغط بمقياس ضغط الدم ، وما إلى ذلك.

طريقة قياس المقارنة - طريقة قياس يتم فيها مقارنة القيمة المقاسة بالقيمة المعاد إنتاجها بواسطة المقياس. على سبيل المثال ، لقياس قطر العيار ، يتم ضبط المحسن على صفر بواسطة كتلة كتل القياس ، ويتم الحصول على نتيجة القياس من مؤشر مؤشر المحسن ، وهو انحراف عن الصفر. وهكذا يتم مقارنة القيمة المقاسة مع حجم الكتلة الطرفية.هناك عدة أنواع من طريقة المقارنة:

أ) الطريقة معارضة، حيث تعمل القيمة المقاسة والقيمة المعاد إنتاجها بواسطة المقياس في وقت واحد على جهاز المقارنة ، مما يسمح لك بإنشاء العلاقة بين هذه الكميات ، على سبيل المثال ، قياس المقاومة في دائرة جسرية مع تضمين قطري لجهاز الإشارة كوبري؛

ب) التفاضليهطريقة يتم فيها مقارنة القياس بكمية معروفة يمكن استنساخها بواسطة المقياس. تحدد هذه الطريقة ، على سبيل المثال ، انحراف القطر المتحكم فيه للجزء الموجود على المحسن بعد أن يتم ضبطه على الصفر بواسطة كتلة كتل القياس ؛

الخامس) باطلالطريقة - أيضًا نوع من طرق المقارنة مع مقياس يتم فيه خفض التأثير الناتج لتأثير الكميات على جهاز المقارنة إلى الصفر. تقيس هذه الطريقة المقاومة الكهربائية وفقًا لدائرة الجسر بموازنتها الكاملة ؛

د) مع الطريقة الصدفيتم تحديد الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة المعاد إنتاجها بواسطة المقياس باستخدام تزامن علامات المقياس أو الإشارات الدورية. على سبيل المثال ، عند القياس باستخدام الفرجار ، يتم استخدام مصادفة علامات المقاييس الرئيسية والمقاييس الورنية.

• اعتمادًا على كيفية الحصول على معلومات القياس ، يمكن أن تكون القياسات الاتصال وعدم الاتصال.
• حسب النوع , أدوات القياس التطبيقية , تميز مفيد ، خبير ، إرشادي وحسيطرق القياس.

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

طريقة الخبراء يعتمد التقييم على استخدام أحكام مجموعة من المتخصصين.

الأساليب الاستكشافية تستند التقديرات على الحدس.

طرق الحسية تعتمد التقديرات على استخدام حواس الإنسان. يمكن إجراء تقييم لحالة الكائن عنصرًا عنصرًا ومعقدًاقياسات. عنصر بواسطة عنصرتتميز الطريقة بقياس كل معلمة للمنتج على حدة. على سبيل المثال ، اللامركزية ، البيضاوية ، قطع عمود أسطواني. طريقة معقدةيتميز بقياس مؤشر الجودة الشاملة والذي يتأثر بمكوناته الفردية. على سبيل المثال ، قياس التدفق الشعاعي لجزء أسطواني ، والذي يتأثر بالانحراف ، أو البيضاوية ، وما إلى ذلك ؛ التحكم في موضع الملف الشخصي على طول حدود الحدود ، إلخ.

نظرية ورشة عملمهام معلومة

أرز. 3. تصنيف أنواع القياسات

القياس المباشر- القياس ، حيث توجد القيمة المرغوبة للكمية مباشرة من البيانات التجريبية. من أمثلة القياسات المباشرة تحديد الطول باستخدام مقاييس خطية أو درجة حرارة باستخدام مقياس حرارة. تشكل القياسات المباشرة أساس القياسات غير المباشرة الأكثر تعقيدًا.

القياس غير المباشر -القياس الذي يتم فيه العثور على القيمة المرغوبة للكمية على أساس علاقة معروفة بين هذه الكمية والكميات التي تم الحصول عليها بالقياسات المباشرة ، على سبيل المثال ، الطرق المثلثية لقياس الزوايا ، حيث يتم تحديد الزاوية الحادة للمثلث القائم من قياس أطوال الأرجل والوتر ، أو قياس متوسط ​​قطر الخيط باستخدام طريقة الأسلاك الثلاثة أو قوة الدائرة الكهربائية وفقًا للجهد المقاس بواسطة الفولتميتر وقوة التيار بواسطة مقياس التيار ، باستخدام علاقة معروفة. في بعض الحالات ، تتيح القياسات غير المباشرة الحصول على نتائج أكثر دقة من القياسات المباشرة. على سبيل المثال ، أخطاء القياسات المباشرة للزوايا باستخدام مقاييس الزوايا هي ترتيب من حيث الحجم أعلى من أخطاء القياسات غير المباشرة للزوايا باستخدام مساطر الجيب.

مشتركتسمى قياسات متزامنة لكميتين أو أكثر من الكميات المعاكسة. الغرض من هذه القياسات هو إيجاد علاقة وظيفية بين الكميات.

مثال 1بناء خاصية المعايرة ص = و (س)جهاز الإرسال عند قياس مجموعات القيم في وقت واحد:

X 1، X 2، X 3،…، Xi،…، X n

Y 1، Y 2، Y 3،…، Y i،…، Y n

مثال 2. تحديد معامل درجة الحرارة للمقاومة عن طريق قياس المقاومة في نفس الوقت صودرجة الحرارة رثم تعريف التبعية أ (ر) = DR / Dt:

R 1، R 2،…، R i،…، R n

t 1، t 2،…، t i،…، t n

القياسات التراكميةيتم إجراؤها عن طريق القياس المتزامن للعديد من الكميات التي تحمل الاسم نفسه ، حيث يتم العثور على القيمة المرغوبة من خلال حل نظام من المعادلات التي تم الحصول عليها نتيجة للقياسات المباشرة لمجموعات مختلفة من هذه الكميات.

مثال:يتم تحديد قيمة كتلة الأوزان الفردية للمجموعة من خلال القيمة المعروفة لكتلة أحد الأوزان ونتائج القياسات (المقارنات) لكتل ​​مجموعات مختلفة من الأوزان.

هناك أوزان مع كتل م 1 ، م 2 ، م 3.

يتم تحديد كتلة الوزن الأول على النحو التالي:

يتم تحديد كتلة الوزن الثاني على أنها الفرق بين كتلة الوزن الأول والثاني م 1.2والكتلة المقاسة للوزن الأول:

يتم تحديد كتلة الوزن الثالث بالفرق بين كتل الأوزان الأول والثاني والثالث ( م 1،2،3) والكتل المقاسة للوزن الأول والثاني ():

غالبًا ما يكون هذا هو السبيل لتحسين دقة نتائج القياس.

تختلف القياسات الإجمالية عن قياسات المفاصل فقط حيث يتم قياس عدة كميات من نفس الاسم في وقت واحد مع القياسات التراكمية ، وقياسات معاكسة مع قياسات مشتركة.

غالبًا ما تستخدم القياسات التراكمية والمفاصل في قياس مختلف المعلمات والخصائص في مجال الهندسة الكهربائية.

حسب طبيعة التغيير في القيمة المقاسةهناك قياسات ثابتة وديناميكية وإحصائية.

ثابتة- قياسات PV غير المتغيرة مع الزمن ، على سبيل المثال ، قياس طول جزء في درجة الحرارة العادية.

متحرك- قياسات PVs المتغيرة بمرور الوقت ، مثل قياس المسافة إلى مستوى الأرض من طائرة هابطة ، أو الجهد في أنابيب التيار المتردد.

القياسات الإحصائيةالمرتبطة بتحديد خصائص العمليات العشوائية ، والإشارات الصوتية ، ومستويات الضوضاء ، إلخ.

بالدقةهناك قياسات بأعلى درجة ممكنة من الدقة والتحكم والتحقق والتقنية.

القياسات بأعلى دقة ممكنة- هذه قياسات مرجعية تتعلق بدقة استنساخ وحدات كمية مادية ، قياسات الثوابت الفيزيائية. يتم تحديد هذه القياسات بواسطة حالة من الفن.

التحكم والتحقق- القياسات التي يجب ألا يتجاوز الخطأ فيها قيمة معينة محددة. وتشمل هذه القياسات التي تقوم بها مختبرات إشراف الدولة على تنفيذ ومراعاة المعايير وحالة معدات القياس ، والقياسات بواسطة مختبرات قياس المصنع وغيرها من القياسات التي يتم إجراؤها باستخدام وسائل وطرق تضمن خطأ لا يتجاوز قيمة محددة مسبقًا.

القياسات الفنية- القياسات التي يتم فيها تحديد خطأ النتيجة من خلال خصائص أدوات القياس (MI). هذا هو أكثر أنواع القياس انتشارًا ، ويتم إجراؤه باستخدام أدوات قياس عاملة ، والخطأ معروف مسبقًا ويعتبر كافيًا لأداء هذه المهمة العملية.

القياسات عن طريق التعبير عن نتائج القياسيمكن أن يكون أيضًا مطلقًا ونسبيًا.

القياس المطلق- القياس على أساس القياسات المباشرة لواحدة أو أكثر من الكميات الأساسية ، وكذلك على استخدام قيم الثوابت الفيزيائية. مع القياسات المطلقة الخطية والزاوية ، كقاعدة عامة ، يتم العثور على كمية مادية واحدة ، على سبيل المثال ، قطر عمود مع الفرجار. في بعض الحالات ، يتم تحديد قيم الكمية المقاسة من خلال القراءة المباشرة على مقياس الجهاز ، ويتم معايرتها بوحدات القياس.

القياس النسبي- قياس نسبة كمية إلى كمية تحمل نفس الاسم ، والتي تلعب دور الوحدة. في الطريقة النسبيةالقياسات ، يتم إجراء تقييم لقيمة الانحراف للقيمة المقاسة بالنسبة لحجم معيار الإعداد أو العينة. مثال على ذلك هو قياس على مقياس أمثل أو مينيمتر.

حسب عدد القياساتالتمييز بين القياسات الفردية والمتعددة.

قياسات فردية- هذا قياس لكمية واحدة ، أي عدد القياسات يساوي عدد القيم المقاسة. يرتبط التطبيق العملي لهذا النوع من القياس دائمًا بأخطاء كبيرة ، لذلك يجب إجراء ثلاثة قياسات فردية على الأقل ويجب العثور على النتيجة النهائية كمتوسط ​​حسابي.

قياسات متعددةتتميز بزيادة عدد قياسات عدد الكميات المقاسة. عادة ما يكون الحد الأدنى لعدد القياسات في هذه الحالة أكثر من ثلاثة. ميزة القياسات المتعددة هي انخفاض كبير في تأثير العوامل العشوائية على خطأ القياس.

تشمل أنواع القياسات المعينة طرقًا مختلفة ، أي طرق حل مشكلة القياس مع التبرير النظري وفق المنهجية المتعارف عليها.

تتميز القياسات بطريقة الحصول على المعلومات ، وطبيعة التغيرات في القيمة المقاسة أثناء عملية القياس ، وكمية معلومات القياس ، فيما يتعلق بالوحدات الرئيسية.

وفقًا لطريقة الحصول على المعلومات ، تنقسم القياسات إلى مباشرة وغير مباشرة وتراكمية ومشتركة.

القياسات المباشرة -إنها مقارنة مباشرة بين كمية مادية بقياسها. على سبيل المثال ، عند تحديد طول كائن بمسطرة ، تتم مقارنة القيمة المرغوبة (التعبير الكمي لقيمة الطول) بالمقياس ، أي مسطرة.

القياسات غير المباشرةتختلف عن تلك المباشرة في أن القيمة المرغوبة للكمية يتم تحديدها من نتائج القياسات المباشرة لهذه الكميات المرتبطة بالاعتماد المحدد المطلوب. لذلك ، إذا قمت بقياس قوة التيار باستخدام مقياس التيار الكهربائي والجهد باستخدام مقياس الفولتميتر ، ثم من خلال العلاقة الوظيفية المعروفة لجميع الكميات الثلاثة المسماة ، يمكنك حساب قوة الدائرة الكهربائية.

القياسات التراكميةترتبط بحل نظام المعادلات التي تم تجميعها من نتائج القياسات المتزامنة للعديد من الكميات المتجانسة. يتيح حل نظام المعادلات حساب القيمة المطلوبة.

قياسات مشتركة -هذه قياسات لاثنين أو أكثر من الكميات الفيزيائية غير المتجانسة لتحديد العلاقة بينهما.

غالبًا ما تستخدم القياسات التراكمية والمفاصل في قياس مختلف المعلمات والخصائص في مجال الهندسة الكهربائية.

وفقًا لطبيعة التغيير في القيمة المقاسة أثناء عملية القياس ، توجد قياسات إحصائية وديناميكية وثابتة.

القياسات الإحصائيةالمرتبطة بتحديد خصائص العمليات العشوائية ، والإشارات الصوتية ، ومستويات الضوضاء ، إلخ.

قياسات ثابتةيحدث عندما تكون القيمة المقاسة ثابتة عمليا.

القياسات الديناميكيةترتبط بكميات تخضع لتغيرات معينة أثناء عملية القياس.

القياسات المثالية والديناميكية نادرة في الممارسة.

وفقًا لمقدار معلومات القياس ، يتم تمييز القياسات الفردية والمتعددة.

قياسات فردية- هذا قياس لكمية واحدة ، أي عدد القياسات يساوي عدد القيم المقاسة. يرتبط التطبيق العملي لهذا النوع من القياس دائمًا بأخطاء كبيرة ، لذلك يجب إجراء ثلاثة قياسات فردية على الأقل ويجب العثور على النتيجة النهائية كمتوسط ​​حسابي.

قياسات متعددةتتميز بزيادة عدد قياسات عدد الكميات المقاسة. عادة ما يكون الحد الأدنى لعدد القياسات في هذه الحالة أكثر من ثلاثة. ميزة القياسات المتعددة هي انخفاض كبير في تأثير العوامل العشوائية على خطأ القياس.

فيما يتعلق بوحدات القياس الأساسية ، يتم تقسيمها إلى مطلقة ونسبية.

القياسات المطلقةتسمى تلك التي يتم فيها استخدام القياس المباشر لكمية أساسية واحدة (عدة أحيانًا) وثابت مادي. إذن ، في صيغة آينشتاين المعروفة E \ u003d mc 2وزن ( م) هي الكمية المادية الأساسية التي يمكن قياسها مباشرة (بالوزن) ، وسرعة الضوء ( ج) ثابت فيزيائي.

القياسات النسبيةتستند إلى تحديد نسبة الكمية المقاسة إلى الكمية المتجانسة المستخدمة كوحدة. بطبيعة الحال ، تعتمد القيمة المرغوبة على وحدة القياس المستخدمة.

ترتبط مفاهيم مثل "مقياس القياسات" و "مبدأ القياسات" و "طريقة القياس" بالقياسات.

نطاق القياسهي مجموعة مرتبة من القيم للكمية المادية ، والتي تعمل كأساس لقياسها. دعونا نشرح هذا المفهوم باستخدام مثال مقاييس درجة الحرارة.

في المقياس المئوي ، تُؤخذ درجة حرارة انصهار الجليد كنقطة مرجعية ، ونقطة غليان الماء تؤخذ على أنها الفاصل الزمني الرئيسي (نقطة مرجعية). جزء من مائة من هذه الفترة هو وحدة درجة الحرارة (درجة مئوية). في مقياس درجة حرارة فهرنهايت ، يتم أخذ درجة حرارة انصهار خليط من الثلج والأمونيا (أو الملح الشائع) كنقطة مرجعية ، ويتم أخذ درجة حرارة الجسم الطبيعية للشخص السليم كنقطة مرجعية. وحدة درجة الحرارة (درجة فهرنهايت) تساوي سدسًا وتسعين من الفترة الرئيسية. على هذا المقياس ، تبلغ درجة انصهار الجليد + 32 درجة فهرنهايت ونقطة غليان الماء + 212 درجة فهرنهايت. وهكذا ، إذا كان الفرق بين درجة غليان الماء وذوبان الجليد على مقياس سيليزيوس 100 درجة مئوية ، فعندئذٍ في فهرنهايت يكون 180 درجة فهرنهايت. في هذا المثال ، نرى دور المقياس المعتمد في كل من القيمة الكمية للقيمة المقاسة ، وفي جانب ضمان توحيد القياسات. في هذه الحالة ، يلزم إيجاد نسبة أحجام الوحدات لمقارنة نتائج القياس ، أي ر o فهرنهايت / ر درجة مئوية.

في الممارسة المترولوجية ، تُعرف عدة أنواع من المقاييس: مقياس الأسماء ، مقياس الترتيب ، مقياس الفترات ، مقياس النسب ، إلخ.

مقياس الاسم -إنه نوع من المقياس النوعي وليس الكمي ، ولا يحتوي على صفر ووحدات قياس. مثال على ذلك هو أطلس الزهور (مقياس الألوان). تتكون عملية القياس من مقارنة بصرية للكائن المطلي مع عينات الألوان (عينات مرجعية للأطلس

الألوان). نظرًا لأن لكل لون العديد من الخيارات ، فإن مثل هذه المقارنة تقع في نطاق سلطة خبير متمرس لا يتمتع بخبرة عملية فحسب ، بل يتمتع أيضًا بالخصائص الخاصة المقابلة للقدرات البصرية.

مقياس الطلبيميز قيمة الكمية المقاسة بالنقاط (مقياس الزلازل ، قوة الرياح ، صلابة الأجسام المادية ، إلخ).

مقياس الفاصل(الاختلافات) لها قيم صفرية مشروطة ، ويتم تعيين الفواصل الزمنية بالاتفاق. هذه المقاييس هي مقياس الوقت ، مقياس الطول.

مقياس العلاقةلها قيمة صفرية طبيعية ، ويتم إنشاء وحدة القياس بالاتفاق. على سبيل المثال ، مقياس الكتلة (عادةً ما نقول "أوزان") ، بدءًا من الصفر ، يمكن أن يتدرج بطرق مختلفة اعتمادًا على دقة الوزن المطلوبة. قارن المنزلية والتحليلية