Действительное значение

8. Истинное, действительное и измеренное значение физической величины.

Физической величиной называется одно из свойств физического объекта (явления, процесса), которое является общим в качественном отношении для многих - физических объектов, отличаясь при этом количественным значением.

Целью измерений является определение значения физической величины - некоторого числа принятых для нее единиц (например, результат измерения массы изделия составляет 2 кг, высоты здания -12 м и др.).

В зависимости от степени приближения к объективности различают истинное, действительное и измеренное значения физической величины.

Истинное значение физической величины - это значение, идеально отражающее в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Из-за несовершенства средств и методов измерений истинные значения величин практически получить нельзя. Их можно представить только теоретически. А значения величины, полученные при измерении, лишь в большей или меньшей степени приближаются к истинному значению.

Действительное значение физической величины - это значение величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Измеренное значение физической величины - это значение, полученное при измерении с применением конкретных методов и средств измерений.

9. Классификация измерений по зависимости измеряемой величины от времени и по совокупностям измеряемых величин.

По характеру изменения измеряемой величины — статические и динамические измерения.

Динамическое измерение— измерение величины, размер которой изменяется с течением времени. Быстрое изменение размера измеряемой величины требует ее измерения с точнейшим определением момента времени. Например, измерение расстояния до уровня поверхности Земли с воздушного шара или измерение постоянного напряжения электрического тока. По существу динамическое измерение является измерением функциональной зависимости измеряемой величины от времени.

Статическое измерение— измерение величины, которая принимается в соответствии с поставленной измерительной задачей за неизменяющуюся на протяжении периода измерения. Например, измерение линейного размера изготовленного изделия при нормальной температуре можно считать статическим, поскольку колебания температуры в цехе на уровне десятых долей градуса вносят погрешность измерений не более 10 мкм/м, несущественную по сравнению с погрешностью изготовления детали. Поэтому в этой измерительной задаче можно считать измеряемую величину неизменной. При калибровке штриховой меры длины на государственном первичном эталоне термостатирование обеспечивает стабильность поддержания температуры на уровне 0,005 °С. Такие колебания температуры обусловливают в тысячу раз меньшую погрешность измерений — не более 0,01 мкм/м. Но в данной измерительной задаче она является существенной, и учет изменений температуры в процессе измерений становится условием обеспечения требуемой точности измерений. Поэтому эти измерения следует проводить по методике динамических измерений.

По сложившимся совокупностям измеряемых величин на электрические (сила тока, напряжение, мощность), механические (масса, количество изделий, усилия);, теплоэнергетические (температура, давление);, физические (плотность, вязкость, мутность); химические(состав, химические свойства, концентрация) , радиотехнические и т. д.

Классификация измерений по способу получения результата (по виду).

По способу получения результатов измерений различают: прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных.

Косвенными называют измерения, при которых искомое значение измеряемой величины находят на основании известной зависимости между измеряемой величиной и величинами, определяемыми с помощью прямых измерений.

Совокупными называют измерения, при которых одновременно измеряются несколько одноименных величин и определяемое значение находят, решая систему уравнений, которую получают на основании прямых измерений одноименных величин.

Совместными называют измерения двух или более неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

Классификация измерений по условиям, определяющим точность результата и по количеству измерений для получения результата.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

1. Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.

К ним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего универсальных (например, абсолютного значения ускорения свободного падения, гиромагнитного отношения протона и др.).

К этому же классу относятся и некоторые специальные измерения, требующие высокой точности.

2. Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения.

К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями, которые гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.

3. Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.

Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.

По количеству измерений измерения делятся на однократные и многократные.

Однократное измерение - это измерение одной величины, сделанное один раз. Однократные измерения на практике имеют большую погрешность, в связи с этим рекомендуется для уменьшения погрешности выполнять минимум три раза измерения такого типа, а в качестве результата брать их среднее арифметическое.

Многократные измерения - это измерение одной или нескольких величин, выполненное четыре и более раз. Многократное измерение представляет собой ряд однократных измерений. Минимальное число измерений, при котором измерение может считаться многократным, - четыре. Результатом многократного измерения является среднее арифметическое результатов всех проведенных измерений. При многократных измерениях снижается погрешность.

Классификация случайных погрешностей измерений.

Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.

1)Грубая- не превышает допустимую погрешность

2)Промах- грубая погрешность, зависит от человека

3)Ожидаемая- полученная в результате эксперимента при созд. условиях

StudFiles.ru

Истинное и действительное значение физической величины

При любом измерении неизбежны обусловленные разнообразными причинами отклонения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинные значения физических величин – это значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта. Они не зависят от применяемых средств измерений и являются объективной характеристикой объекта.

Результаты измерения представляют собой приближённые оценки значений величин, найденные путём измерения. Они зависят не только от величин, но и от метода измерения, от средств измерения, от свойств органов чувств оператора.[1]

Таким образом, действительное значение измеряемой величины – значение, полученное в результате измерения и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Виды измерений физических величин

Прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это организованное действие человека, выполняемое для количественного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины.

Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений, и способов выражения этих результатов.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:

– статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

– динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими – измерения пульсирующих давлений, вибраций.

По способу получения результатов измерений (виду уравнения измерений) их разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые – это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой Q=X, где Q – искомое значение измеряемой величины, а X – значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых измерений служат измерения длины тела масштабной линейкой, массы при помощи весов и др. Прямые измерения широко применяются в машиностроении (измерения размерных параметров), а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).

Косвенные– это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

При косвенных измерениях измеряют не собственно определяемую величину, а другие величины, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле:

Q=f(X1, X2, X3,…),

где Q – искомое значение косвенно измеряемой величины; f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны; X1, X2, X3, ... – значения величин, измеренных прямым способом.

Примерами косвенных измерений могут служить определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника поего сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль косвенных измерений особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.[2]

Совокупные– это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные – это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноимённых величин для нахождения зависимостей между ними.

В качестве примера совместных измерений можно назвать измерение электрического сопротивления при 20°С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

Средства измерений физических величин

StudFiles.ru

Физические величины

Общие сведения о физических величинах

Как уже говорилось, предметом метрологииявляется извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов, т.е. измерение количественных свойств объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Свойство– философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления, процесса, продукции), которая обуславливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами, продукцией) и обнаруживается в его отношениях к ним.

Величина - одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), которое может выделяться качественно и определяться количественно.

Анализ величин позволяет разделить их на два вида:

- величины материального вида (реальные);

- величины идеальных моделей реальности, которые относятся главным образом к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.

Реальные величины, в свою очередь, делятся на:

- физические, в самом общем случае могут быть определены как свойственные материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках;

- нефизические,присущие общественным (нефизическим) наукам – философии, социологии, экономике и т.п.

Измеряемая физическая величина (измеряемая величина) - физическая величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.

Размер физической величины - количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Размер является объективной количественной характеристикой материального объекта, не зависящей от выбора единиц измерений.

Пример - 1000 мг; 1 г; 0,001 кг - три варианта представления одного и того же размера. Каждый из них является значением физической величины (в данном случае - массы) - выражением размера в тех или иных единицах измерений.

Значение физической величины - это выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Из приведённых примеров видно, что значение, как и размер, от выбора единиц не зависят, в отличие от числового значения. Для одного и того же размера числовое значение тем меньше, чем больше единица измерения (и наоборот).

Из-за зависимости числовых значений от размеров единиц физической величины, роль последних очень велика. Если допустить произвол в выборе единиц, то результаты измерений будут несопоставимы между собой, т.е. нарушится единство измерений.Чтобы этого не произошло, единицы измерений устанавливаются по определённым правилам и закрепляются законодательным путём.

Числовое значение физической величины (числовое значение величины, числовое значение) - отвлеченное число, входящее в значение величины.

Истинное значение физической величины (истинное значение величины; истинное значение) - значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Истинное значение физической величины может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.

Действительное значение физической величины(действительное значение величины, действительное значение) - значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Физический параметр (параметр) - физическая величина, рассматриваемая при измерении данной физической величины как вспомогательная.

Пример - При измерении электрического напряжения переменного тока частоту тока рассматривают как параметр напряжения. При измерении мощности поглощенной дозы рентгеновского излучения в некоторой точке поля этого излучения напряжение генерирования излучения часто рассматривают как один из параметров этого поля.

Измеряемый параметр-. физическая величина, обычно наилучшим образом отражающая качество изделий или процессов, термин применяется, как правило, при оценивании качества продукции.

Влияющая физическая величина(влияющая величина) - физическая величина, оказывающая влияние на размер измеряемой величины и (или) результат измерений.

studopedia.ru

Действительное значение

Alexey khoroshev

Действительное значение — значение величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
В условиях отсутствия необходимых эталонов, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу соответствующих значений величин, необходимых для определения погрешности (точности) результатов измерений, в отечественной и международной практике за действительное значение зачастую принимают общее среднее значение (математическое ожидание) заданной совокупности результатов измерений, выражаемое в отдельных случаях в условных единицах. Эта ситуация и отражена в термине «принятое опорное значение» и рекомендуется для использования в отечественной практике.
Понятие принятого опорного значения является более универсальным, чем понятие « действительное значение ». Оно определяется не только как условно истинное значение измеряемой величины через теоретические константы и (или) эталоны, но и (в их отсутствии) как ее среднее значение по большому числу предварительно выполненных измерений в представительном множестве лабораторий. Таким образом, принятым опорным значением может быть как эталонное, так и среднее значение измеряемой характеристики.