Dalam suatu proses pengukuran yang nyata, karena pengaruh faktor-faktor yang bersifat acak, selalu terjadi hamburan pembacaan acak dari satu atau beberapa instrumen atau hamburan nilai-nilai terukur secara acak yang diperoleh dari penerapan suatu teknik atau beberapa teknik pengukuran. (MI) dengan besaran terukur yang sama. Tujuan dari setiap pengukuran adalah untuk menemukan arti sebenarnya besaran terukur – nilai yang sesuai dengan definisi besaran terukur (nilai sebenarnya). Dari definisi yang dirumuskan harus jelas dalam kondisi apa suatu besaran mempunyai nilai konstanta tunggal yang sesuai dengan tujuan pengukuran.

Harus diakui hal itu nilai terukur (atau pembacaan instrumen) selalu merupakan realisasi dari variabel acak pada titik waktu tertentu , yang terkait dengan nilai sebenarnya saja ketergantungan probabilistik, dan ini aksioma. Itu sebabnya beberapa pengukuran dapat dianggap sebagai serangkaian pengukuran tunggal selama interval waktu tertentu, yang masing-masing mencatat satu pembacaan instrumen (atau satu nilai terukur suatu besaran saat menerapkan teknik pengukuran).

Saat membangun teori pengukuran, ada dua hal yang harus dipertimbangkan properti Umum pengukuran apa pun:

1) ketidakpastian nilai sebenarnya dari besaran yang diukur (true value);

2) ketidakpastian ekspektasi matematis dari nilai yang diukur (expected value).

Berdasarkan dua sifat pengukuran tersebut, dasar metrologi letakkan dua mendalilkan:

1) nilai sebenarnya dari besaran yang diukur itu ada, konstan (pada saat pengukuran) dan tidak dapat ditentukan ;

2) ekspektasi matematis dari nilai terukur acak suatu besaran ada, konstan dan tidak dapat ditentukan .

Dari postulat tersebut dapat disimpulkan bahwa keacakan nilai terukur suatu besaran menimbulkan ketakpastian penyimpangan dari setiap nilai rata-rata terukur suatu besaran, baik dari besarannya arti sebenarnya, dan dari ekspektasi matematis nilai terukur.

Mereka juga menyoroti dua aksioma metrologi:

Tanpa alat ukur yang menyimpan suatu satuan besaran, pengukuran tidak mungkin dilakukan;

Tanpa informasi apriori (tentang objek, standar, sarana dan kondisi pengukuran), pengukuran tidak mungkin dilakukan.

Sebagai konsekuensi dari postulat ini, dua pernyataan dapat dibedakan:

konsekuensi No.1– “ada nilai sebenarnya dari penyimpangan nilai terukur suatu besaran dari nilai sebenarnya (nilai sebenarnya koreksi) dan tidak dapat ditentukan”;

konsekuensi No.2– “tidak mungkin memindahkan suatu satuan besaran ke suatu alat ukur tanpa kesalahan.”

Dalam dokumen metrologi internasional kata “ BENAR" terkadang dihilangkan dan hanya istilah " nilai kuantitas» . Diyakini bahwa konsepnya nilai sebenarnya dari besaran yang diukur" Dan " kuantitas yang diukur» setara.

Dalam monografi oleh Rabinovich S.G. postulat metrologi berikut diajukan: “ada nilai sebenarnya dari besaran yang diukur (1), unik (2), konstan (3) dan tidak dapat ditentukan (4).”

Pengukuran besaran fisika

Manusia, sebagai bagian integral dari alam, mengetahui dunia fisik di sekitarnya terutama melalui pengukuran besaran. Teori pengetahuan – epistemologi mengacu pada filsafat, yang mempertimbangkan kategori kualitas dan kuantitas, yang digunakan di atas dalam definisi konsep “ besarnya».

Informasi awal yang dapat dipercaya yang diperoleh dengan mengukur besaran, parameter dan indikator merupakan dasar dari segala bentuk manajemen, analisis, peramalan, perencanaan, pengendalian dan pengaturan. Hal ini juga penting dalam studi sumber daya alam, dalam memantau penggunaan rasionalnya, dalam melindungi lingkungan dan menjamin keamanan lingkungan.

Pengukuran memainkan peran besar dalam masyarakat modern, di negara maju, hingga 10% tenaga kerja sosial dihabiskan untuk pengukuran tersebut.

Dengan mengukur ditelepon " proses secara eksperimental memperoleh satu atau lebih nilai suatu besaran yang dapat ditetapkan secara wajar pada besaran yang diukur". Di sini kata " satu» harus dianggap sebagai pengecualian ketika informasi kesalahan diketahui secara umum (secara default) dan tidak ditunjukkan dalam hasil pengukuran hanya untuk kesederhanaan. Jika tidak, hanya satu nilai terukur tertentu yang dianggap benar.

Pengukuran disebut juga serangkaian operasi yang dilakukan untuk menentukan nilai kuantitatif suatu besaran. Definisi ini dirumuskan dalam Undang-undang Federal. Sayangnya, hal ini memberikan kebebasan dalam penafsiran kalimat “ nilai kuantitatif suatu besaran» dan tidak mengecualikan penyajian hanya satu nilai terukur suatu besaran.

Sebelumnya, pengukuran disebut proses membandingkan suatu besaran dengan nilainya yang diambil sebagai satuan. Definisi ini, menurut pendapat kami, cukup mencerminkan esensi proses pengukuran. “Pengukuran adalah klarifikasi nilai besaran yang diukur” juga disebutkan dalam beberapa sumber.

Ada definisi yang lebih umum tentang konsep " pengukuran» – memperoleh pada sumbu numerik refleksi abstrak dari sifat nyata suatu objek pengukuran dalam kondisi realitas fisik di mana ia berada. Refleksi abstrak ini berupa bilangan (abstraksi matematis).

Pengukuran meliputi uraian besaran sesuai dengan peruntukan hasil pengukuran, teknik pengukuran dan alat ukur yang beroperasi sesuai dengan tata cara pengukuran yang diatur, serta memperhatikan kondisi pengukuran.

Pengukurannya didasarkan pada apa saja fenomena dunia material, ditelepon prinsip pengukuran. Misalnya penggunaan gaya tarik gravitasi pada saat mengukur massa suatu benda, zat, dan bahan dengan cara menimbangnya.

Untuk menerapkan prinsip pengukuran digunakan Metode Pengukuran – suatu teknik atau serangkaian teknik untuk membandingkan besaran yang diukur dengan satuannya atau menghubungkannya dengan suatu skala. Ada metode penilaian langsung dan metode perbandingan. Metode perbandingan selanjutnya dibagi menjadi metode diferensial (nol), metode substitusi, dan metode kebetulan.

Kuantitas terukur (parameter terukur) – besaran yang akan diukur. Ini adalah parameter (atau fungsionalitas parameter) model objek yang diukur, dinyatakan dalam satuan besaran atau dalam satuan relatif yang menunjukkan kondisi pengukuran dan diterima oleh subjek sebagai diukur menurut definisi. Misalnya, panjang suatu batang baja adalah jarak terpendek antara permukaan ujung bidang sejajarnya pada suhu (20±1) o C.

Objek pengukuran – suatu objek material yang dicirikan oleh satu atau lebih besaran yang dapat diukur.

Oleh karena itu, perlu dibedakan dengan jelas konsep “ besarnya" Dan " kuantitas yang diukur”, yang arti dan definisinya sangat berbeda. Konsep besarnya termasuk dalam kategori filosofis” umum” dan dirumuskan untuk sekumpulan benda, seperti untuk pengukuran besaran apa pun secara umum. Konsep kuantitas yang diukur termasuk dalam kategori " pribadi"dan dirumuskan dalam kaitannya dengan model yang dipilih dari suatu objek tertentu atau sekumpulan objek serupa untuk kondisi pengukuran tetap.

Dengan mempertimbangkan ketidaksempurnaan standar, cara kerja alat ukur dan proses pengukuran secara keseluruhan, ekspresi nilai sebenarnya dari besaran yang diukur Di Timur pada titik waktu tertentu secara teoritis dapat direpresentasikan sebagai persamaan:

Di mana Dalam perubahan– Pembacaan SI (nilai terukur suatu besaran);

sumber θ– nilai sebenarnya dari koreksi pembacaan instrumen pada kondisi pengukuran pengoperasian (baik dengan tanda “+” atau dengan tanda “-”).

Karena nilai sebenarnya suatu besaran tidak pernah diketahui, maka nilai sebenarnya dari koreksi tersebut tidak dapat ditentukan (lihat Akibat Akibat No. 2 di atas). Ini berarti ungkapan:

(2)

dapat memiliki nilai praktis hanya dengan pemodelan matematis dari proses pengukuran, ketika nilai sebenarnya dari suatu besaran dapat ditentukan dengan kesalahan yang hanya ditentukan oleh kemampuan (kapasitas bit) teknologi komputer. Nilai sebenarnya dari koreksi tidak dapat disebut “kesalahan dengan tanda berlawanan”, karena tidak akan pernah dan tidak akan pernah digunakan untuk menggambarkan proses pengukuran.

Seringkali ada kebutuhan untuk membawa nilai terukur suatu besaran sedekat mungkin dengan nilai sebenarnya. Untuk melakukan ini, pembacaan perangkat yang menyimpan unit disesuaikan dengan memperkenalkan koreksi aditif yang ditentukan dalam kondisi berikut:

1) normal– untuk memperjelas satuan kuantitas yang sebelumnya ditransfer ke perangkat menggunakan standar;

2) pekerja– memperhitungkan perubahan pembacaan instrumen relatif terhadap pembacaan SI yang sama dalam kondisi normal.

Jenis amandemen pertama (θ n) dengan pembacaan SI yang menyimpan unit, dinilai selama kalibrasinya dalam kondisi normal sebagai perbedaan antara nilai referensi ( Dalam en) dan indikasi (nilai terukur Sebagaimana telah diubah) Oleh
rumus:

(3)

Jika, ketika mengukur nilai konstanta yang direproduksi oleh suatu standar, terdapat sebaran pembacaan, maka sebaran koreksi diamati dan nilai koreksi rata-rata harus dihitung.

Jenis koreksi kedua θ р untuk pembacaan SI yang menyimpan unit dinilai selama kalibrasi sebagai selisih antara nilai ( Sebagaimana telah diubah), diukur dalam kondisi normal, dan nilai ( Dalam ukuran r), diukur dalam kondisi kerja,

sesuai dengan rumus:

(4)

Apabila pada saat yang sama juga terdapat sebaran pembacaan SI, maka koreksi dihitung berdasarkan nilai rata-rata nilai pada kondisi normal dan operasi.

Untuk memperoleh nilai akhir terukur suatu besaran, koreksi jenis pertama dan semua koreksi jenis kedua yang diperoleh harus ditambahkan pada pembacaan SI beserta tandanya.

Beberapa waktu dihabiskan untuk pengukuran, di mana nilai yang diukur itu sendiri dan alat ukurnya dapat berubah. Selama waktu ini, banyak pembacaan acak dicatat dan nilai rata-rata diambil sebagai nilai yang diukur.

Dapat dikatakan demikian nilai nyata diukur, dan nilai terukur ditetapkan ke parameter model objek. Pertama, suatu nilai dipilih untuk menggambarkan properti suatu objek dan satuan standar untuk nilai ini. Kemudian definisi parameter yang diukur dari model objek ini dirumuskan dan metode untuk mengukur parameter ini dibangun berdasarkan pembacaan tunggal atau rata-rata dari beberapa pembacaan alat ukur.

Standar satuan besaran tidak terlibat langsung dalam proses pengukuran. SI yang digunakan dalam proses pengukuran diyakini sudah menyimpan satuan besaran yang sebelumnya diteruskan dari standar.

Saat ini, berdasarkan teori probabilitas dan statistik matematika, dua pendekatan sedang dibentuk untuk membangun teori umum pengukuran (untuk deskripsi matematis dari proses pengukuran nyata):

1) berdasarkan konsep ketidakpastian;

2) berdasarkan konsep kesalahan.

Konsep ketidakpastian

Karena nilai sebenarnya selalu tidak diketahui, maka di sekitar nilai kuantitas yang diukur secara acak kisaran kemungkinan nilai sebenarnya diprediksi, yang masing-masing dapat dikaitkan secara wajar dengan nilai terukur dengan probabilitas berbeda. Dalam praktiknya, satu nilai terukur (misalnya, rata-rata) biasanya ditunjukkan, tetapi bersamaan dengan itu
memberikan indikator yang mencerminkan tingkat ketidakpastian kemungkinan penyimpangan nilai terukur tertentu dari nilai sebenarnya yang tidak diketahui
jumlah.

Konsep ketidakpastian pengukuran didasarkan pada gagasan yang mendasari standar negara Uni Soviet, GOST 8.207-73, yang masih berlaku hingga saat ini. Itu dibangun di atas urutan logis: “ ketidakpastian pengukuran(sebagai milik bersama) - indikator ketidakpastian - penilaian indikator-indikator ini».

Ketidakpastian pengukuran disebabkan oleh dua alasan utama:

1) ketidakmungkinan menghitung jumlah bacaan yang tidak terbatas (jumlah nilai terukur yang terbatas);

2) terbatasnya pengetahuan tentang segala akibat sistematis dari proses pengukuran nyata yang mempengaruhi nilai terukur suatu besaran, termasuk terbatasnya pengetahuan tentang satuan baku besaran dan kondisi pengukuran.

Setelah memperkenalkan semua amandemen yang diketahui masih terdapat ketidakpastian dalam penyimpangan perkiraan yang paling mungkin dari nilai terukur dari nilai sebenarnya, yang dinyatakan dengan indikator total.

Menurut definisi ISO " ketidakpastian pengukuran adalah suatu parameter yang berkaitan dengan suatu hasil pengukuran yang mencirikan sebaran nilai-nilai suatu besaran yang secara wajar dapat dikaitkan dengan besaran yang diukur."(1995).

Seperti yang didefinisikan oleh ISO 2008 " ketidakpastian pengukuran adalah non-negatif parameter yang mencirikan dispersi nilai besaran yang ditetapkan ke besaran terukur berdasarkan informasi pengukuran» .

Dari definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa numerik parameter mencerminkan sebaran nilai kuantitas. Banyaknya makna yang tersebar ini hanya dapat diungkapkan diberi jarak pada garis bilangan . Dalam praktiknya, interval ini selalu disebut kesalahan.

Namun ISO mengusulkan agar ketidakpastian pengukuran dicirikan oleh tiga indikator berikut dengan kata “ ketakpastian» :

1) standar ketakpastian, dinyatakan sebagai standar deviasi (SD);

2) standar umum ketakpastian B;

3) diperpanjang ketakpastian– produk dari total ketidakpastian standar dan faktor cakupan, yang bergantung pada probabilitas.

Indikator ketidakpastian ini dapat dinilai dengan metode statistik (metode A) dan metode probabilistik (metode B).

Dalam konsep ketidakpastian, mengevaluasi hasil pengukuran yang dilakukan dipisahkan dari perbandingan nilai terukur dengan beberapa nilai lain yang diketahui, seperti nilai referensi. Diyakini bahwa semua kemungkinan koreksi telah dinilai dan dilakukan sebelum hasil pengukuran disajikan, dan indikator ketidakpastiannya juga telah dinilai secara wajar.

Di luar negeri, untuk menyajikan hasil pengukuran, mereka terutama menggunakan tiga indikator yang ditandai dengan kata “ketidakpastian”, dan kata “ kesalahan» Hampir tidak pernah digunakan.

Kekurangan dari konsep ketidakpastian antara lain adanya kontradiksi pada indikator yang dipilih, dimana terdapat kata “ ketakpastian", yang berarti sesuatu yang pada prinsipnya tidak dapat dijelaskan ( yg tdk dpt dihitung), namun, bagaimanapun, diusulkan untuk mendefinisikannya.

Konsep kesalahan

Konsep kesalahan menjadi dasar dokumen peraturan Rusia dan didasarkan pada konsep “ kesalahan pengukuran", yang sejak tahun 2015 ditetapkan sebagai" perbedaan antara nilai kuantitas terukur dan nilai kuantitas referensi". Sebelumnya di GOST 16273-70 didefinisikan sebagai perbedaan antara nilai terukur suatu besaran dan nilai sebenarnya suatu besaran, dan dalam RMG 29-99 sebagai penyimpangan hasil pengukuran dari nilai besaran yang sebenarnya (sebenarnya).. Jelas sekali bahwa kata “ nilai referensi" menjadi pengganti frasa yang dipilih dengan buruk " nilai sebenarnya (nyata)." Konsep kesalahan didasarkan pada urutan logis: “ kesalahan - karakteristik kesalahan - model kesalahan - perkiraan kesalahan».

Kesalahan dianggap diketahui jika, misalnya, nilai referensi yang diketahui selama kalibrasi SI diambil sebagai nilai referensi. Jika nilai sebenarnya diambil sebagai nilai acuan, maka kesalahannya dianggap tidak diketahui (tidak dapat ditentukan).

Konsep ini mencoba menggunakan satu istilah “ kesalahan» menggabungkan dua proses yang tidak kompatibel ketika nilai diukur secara acak dikaitkan dengan tidak dikenal nilai terukur dan ketika nilai terukur acak yang sama dibandingkan dengan yang lain terkenal nilai kuantitasnya. Ambiguitas istilah " kesalahan", yang dalam situasi berbeda dapat berhubungan dengan nilai yang diketahui (dapat ditentukan) dan tidak diketahui (tidak dapat ditentukan), mengarah pada kebutuhan setiap saat memperjelas maksudnya konsep ini dalam setiap situasi tertentu. Kontradiksi yang tersisa dalam definisi istilah dasar sama sekali tidak memberikan kontribusi pada pemahaman yang jelas tentang esensi proses pengukuran.

Tentunya untuk menggambarkan dan menyajikan hasil pengukuran, istilah “ kesalahan pengukuran"dengan definisi yang diusulkan tidak dapat digunakan baik dalam hal kesalahan tidak diketahui, atau dalam hal sudah diketahui, karena koreksi selalu dapat dilakukan. Oleh karena itu, untuk merepresentasikan hasil pengukuran diperlukan istilah baru - “ karakteristik kesalahan pengukuran“, yaitu suatu ciri dari sesuatu yang pada dasarnya tidak dapat didefinisikan dan hanya dapat diperkirakan. Misalnya, ciri seperti itu sering digunakan “ batas kepercayaan – interval di mana kesalahan pengukuran terletak pada probabilitas tertentu", yang dekat dengan konsep" ketidakpastian yang meluas" dalam konsep ketidakpastian.

Karena kedua konsep ilmiah yang dipertimbangkan mencerminkan kedua fenomena tersebut - sebaran bacaan dan perbedaan yang tidak diketahui antara nilai terukur dan nilai sebenarnya suatu besaran, maka istilah yang sesuai “ kesalahan acak" Dan " kesalahan sistematik”, yang selalu ada dalam pengukuran, disarankan untuk memberi makna pada indikator probabilistik ketidakpastian pengukuran.

Perhatikan juga bahwa hasil pengukuran adalah interval, kesalahannya adalah interval yang sama (ditunjukkan dengan simbol “ ± "), setiap koreksi beserta kesalahannya juga merupakan suatu interval.

Pengukuran besaran fisika.

Konsep pengukuran. Aksioma metrologi yang mendasari pengukuran. Pengukuran besaran fisis

Klasifikasi pengukuran.

Metode pengukuran.

Kesalahan pengukuran dan alasan terjadinya. Klasifikasi kesalahan hasil pengukuran. Penjumlahan komponen kesalahan pengukuran

Aksioma metrologi.

1. Setiap pengukuran adalah perbandingan.

2. Pengukuran apa pun tanpa informasi apriori tidak mungkin dilakukan.

3. Hasil pengukuran apa pun tanpa pembulatan merupakan variabel acak.

Klasifikasi pengukuran

Pengukuran teknis- ini adalah pengukuran yang dilakukan dalam kondisi tertentu dengan menggunakan teknik tertentu yang dikembangkan dan dipelajari sebelumnya; Biasanya, ini termasuk pengukuran massal yang dilakukan di semua sektor perekonomian nasional, kecuali penelitian ilmiah. Dalam pengukuran teknis, kesalahan dinilai menurut karakteristik metrologi SI, dengan memperhatikan metode pengukuran yang digunakan.

Pengukuran metrologi.

Pengukuran kontrol dan verifikasi- pengukuran yang dilakukan oleh dinas pengawasan metrologi untuk mengetahui sifat metrologi alat ukur. Pengukuran tersebut meliputi pengukuran pada saat sertifikasi metrologi alat ukur, pengukuran ahli, dan lain-lain.

Pengukuran dengan akurasi setinggi mungkin, dicapai pada tingkat perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang ada. Pengukuran tersebut dilakukan saat membuat standar dan mengukur konstanta fisik. Ciri khas pengukuran tersebut adalah penilaian kesalahan dan analisis sumber terjadinya.

Menurut cara memperoleh pengukuran:

• Langsung – ketika besaran fisika berhubungan langsung dengan ukurannya;

· Tidak Langsung – ketika nilai yang diinginkan dari besaran terukur ditentukan berdasarkan hasil pengukuran langsung besaran-besaran yang berhubungan dengan besaran yang diinginkan dengan ketergantungan yang diketahui. Misalnya, resistansi suatu bagian rangkaian dapat diukur dengan mengetahui arus dan tegangan pada bagian tersebut.

Pengukuran Agregat- ini adalah pengukuran yang dilakukan secara bersamaan dari beberapa pengukuran jumlah yang homogen, di mana nilai besaran yang diperlukan ditemukan dengan menyelesaikan sistem persamaan yang diperoleh dari pengukuran langsung dan berbagai kombinasi besaran tersebut.

Contoh pengukuran kumulatif adalah mencari hambatan dua buah resistor berdasarkan hasil pengukuran hambatan kawat seri dan paralel dari resistor tersebut.

Nilai resistansi yang diperlukan ditemukan dari sistem dua persamaan.

B)

Pengukuran sendi adalah pengukuran yang dilakukan secara bersamaan terhadap dua atau lebih jumlah yang tidak sama untuk menemukan ketergantungan di antara mereka

Gabungan – diproduksi dengan tujuan membangun hubungan antar kuantitas. Dengan pengukuran tersebut, beberapa indikator ditentukan sekaligus. Contoh klasik pengukuran sambungan adalah mencari ketergantungan resistansi resistor pada suhu:

Di mana R 20- resistansi resistor pada t = 20° C; α, b - koefisien suhu.

Untuk menentukan kuantitas R 20α, b ukur terlebih dahulu hambatannya Benar, resistor pada, misalnya, tiga suhu yang berbeda (t 1 , t 2 , t 3), dan kemudian buatlah sistem tiga persamaan, dari mana parameternya ditemukan R 20 dan dan B:

Pengukuran gabungan dan kumulatif berdekatan satu sama lain dalam hal metode untuk menemukan nilai yang diinginkan dari besaran yang diukur. nilai yang diinginkan ditemukan dengan menyelesaikan sistem persamaan. Perbedaannya adalah dengan pengukuran kumulatif beberapa besaran dengan nama yang sama diukur secara bersamaan, dan dengan pengukuran gabungan beberapa besaran yang berbeda diukur.

Menurut sifat perubahan nilai terukur:

• Statis – berhubungan dengan besaran yang tidak berubah selama waktu pengukuran.
• Dinamis – terkait dengan besaran yang berubah selama proses pengukuran (suhu lingkungan).

Berdasarkan banyaknya pengukuran dalam suatu rangkaian:

• Satu kali;
• Banyak. Jumlah pengukuran minimal 3 (sebaiknya minimal 4);

Sehubungan dengan satuan dasar pengukuran:

• Mutlak(gunakan pengukuran langsung satu besaran pokok dan konstanta fisis).
• Relatif– didasarkan pada penetapan rasio besaran terukur yang digunakan sebagai satuan. Besaran terukur ini bergantung pada satuan pengukuran yang digunakan

Kelipatan n≠1

Prinsip pengukuran ini adalah sekumpulan interaksi SI dengan suatu objek berdasarkan fenomena fisik (lihat di atas).

Metrologi teoretis?

Ukuran fisik?

Apa yang dimaksud dengan satuan pengukuran

Satuan pengukuran besaran fisis adalah besaran fisika dengan ukuran tetap, yang secara konvensional diberi nilai numerik sama dengan satu, dan digunakan untuk ekspresi kuantitatif besaran fisika yang serupa dengannya. Satuan ukuran suatu besaran tertentu mungkin berbeda ukurannya, misalnya meter, kaki, dan inci, sebagai satuan panjang, mempunyai ukuran yang berbeda-beda: 1 kaki = 0,3048 m, 1 inci = 0,0254 m.

Apa pernyataan yang mendasarinya?

Dalam metrologi teoretis, tiga postulat (aksioma) diadopsi, yang memandu tiga tahap pekerjaan metrologi:

Dalam persiapan pengukuran (postulat 1);

Saat melakukan pengukuran (postulat 2);

Saat memproses informasi pengukuran (postulat 3).

Mendalilkan 1: Tanpa informasi apriori, pengukuran tidak mungkin dilakukan.

Mendalilkan 2: pengukuran tidak lebih dari perbandingan.

Mendalilkan 3: Hasil pengukuran tanpa pembulatan adalah acak.

Aksioma pertama metrologi: Tanpa informasi apriori, pengukuran tidak mungkin dilakukan. Aksioma pertama metrologi mengacu pada situasi sebelum pengukuran dan mengatakan bahwa jika kita tidak mengetahui apa pun tentang properti yang kita minati, maka kita tidak akan mengetahui apa pun. Sebaliknya, jika semuanya sudah diketahui, maka pengukuran tidak diperlukan. Dengan demikian, pengukuran disebabkan oleh kurangnya informasi kuantitatif tentang suatu sifat tertentu dari suatu objek atau fenomena dan ditujukan untuk mereduksinya.

Kehadiran informasi apriori tentang ukuran apa pun dinyatakan dalam kenyataan bahwa nilainya tidak mungkin sama dalam rentang dari -¥ hingga +¥. Ini berarti entropi apriori

dan untuk memperoleh informasi pengukuran

untuk setiap entropi posterior H, diperlukan energi dalam jumlah yang sangat besar.

Aksioma metrologi kedua: pengukuran tidak lebih dari perbandingan. Aksioma metrologi kedua berkaitan dengan prosedur pengukuran dan mengatakan bahwa tidak ada cara eksperimental lain untuk memperoleh informasi tentang dimensi apa pun selain dengan membandingkannya satu sama lain. Kebijaksanaan populer, yang mengatakan bahwa “segala sesuatu diketahui melalui perbandingan,” menggemakan interpretasi pengukuran oleh L. Euler, yang diberikan lebih dari 200 tahun yang lalu: “Tidak mungkin untuk menentukan atau mengukur suatu besaran kecuali dengan mengetahui besaran lain dari besaran tersebut. sejenis dan menunjukkan hubungan yang ada dengannya.”

Aksioma metrologi ketiga: Hasil pengukuran tanpa pembulatan bersifat acak. Aksioma metrologi ketiga berkaitan dengan situasi setelah pengukuran dan mencerminkan fakta bahwa hasil prosedur pengukuran nyata selalu dipengaruhi oleh banyak faktor yang berbeda, termasuk faktor acak, yang penghitungan pastinya pada prinsipnya tidak mungkin, dan hasil akhirnya adalah tidak dapat diprediksi. Akibatnya, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, dengan pengukuran berulang dengan ukuran konstan yang sama, atau dengan pengukuran simultan oleh orang yang berbeda, metode dan cara yang berbeda, diperoleh hasil yang tidak sama, kecuali jika dibulatkan (diperbesar). Ini adalah nilai individual dari suatu hasil pengukuran yang bersifat acak.

Seperti ilmu pengetahuan lainnya, teori pengukuran(metrologi) dibangun atas dasar sejumlah postulat mendasar yang menggambarkan aksioma awalnya.

Postulat pertama teori pengukuran adalah postulat A:dalam kerangka model objek kajian yang diterima, terdapat besaran fisis tertentu dan nilai sebenarnya.

Jika kita asumsikan bagian tersebut berbentuk silinder (modelnya berbentuk silinder), maka bagian tersebut mempunyai diameter yang dapat diukur. Jika suatu bagian tidak dapat dianggap berbentuk silinder, misalnya penampangnya elips, maka pengukuran diameternya tidak ada gunanya, karena nilai yang diukur tidak membawa informasi yang berguna tentang bagian tersebut. Dan, oleh karena itu, dalam kerangka model baru, diameter tidak ada. Besaran yang diukur hanya ada dalam kerangka model yang diterima, yaitu masuk akal hanya selama model tersebut dianggap memadai untuk objeknya. Karena untuk tujuan penelitian yang berbeda, model yang berbeda dapat dibandingkan dengan suatu objek tertentu, maka dari postulatnya A mengalir keluar

konsekuensi A 1 : untuk besaran fisis tertentu dari suatu benda yang diukur, terdapat banyak besaran terukur (dan, karenanya, nilai sebenarnya).

Dari postulat pertama teori pengukuran berikut ini bahwa properti terukur dari suatu objek pengukuran harus sesuai dengan beberapa parameter modelnya. Model ini harus memungkinkan parameter ini dianggap tidak berubah selama waktu yang diperlukan untuk pengukuran. Jika tidak, pengukuran tidak dapat dilakukan.

Fakta ini dijelaskan postulat B:nilai sebenarnya dari besaran yang diukur adalah konstan.

Setelah mengidentifikasi parameter konstan model, Anda dapat melanjutkan mengukur nilai yang sesuai. Untuk besaran fisis variabel, perlu mengisolasi atau memilih beberapa parameter konstan dan mengukurnya. Dalam kasus umum, parameter konstan seperti itu diperkenalkan menggunakan beberapa fungsi. Contoh parameter konstan dari sinyal yang bervariasi terhadap waktu yang diperkenalkan melalui fungsi adalah nilai rata-rata atau akar rata-rata kuadrat yang diperbaiki. Aspek ini tercermin dalam

konsekuensi B1:Untuk mengukur besaran fisis variabel, perlu ditentukan parameter konstannya - besaran yang diukur.

Ketika membangun model matematika suatu objek pengukuran, mau tidak mau kita harus mengidealkan sifat-sifat tertentu.

Suatu model tidak akan pernah dapat menggambarkan seluruh sifat suatu objek yang diukur secara lengkap. Ini mencerminkan, dengan tingkat perkiraan tertentu, beberapa di antaranya penting untuk menyelesaikan tugas pengukuran tertentu. Model dibangun sebelum pengukuran berdasarkan informasi apriori tentang objek dan memperhatikan tujuan pengukuran.

Besaran yang diukur didefinisikan sebagai parameter model yang diadopsi, dan nilainya, yang dapat diperoleh sebagai hasil pengukuran yang benar-benar akurat, diterima sebagai nilai sebenarnya dari besaran yang diukur tersebut. Idealisasi yang tak terelakkan ini, yang diadopsi ketika membangun model objek pengukuran, menentukan

perbedaan yang tak terhindarkan antara parameter model dan properti sebenarnya dari objek, yang disebut ambang batas.

Sifat mendasar dari konsep “kesenjangan ambang batas” telah ditetapkan postulat C:terdapat ketidaksesuaian antara besaran yang diukur dengan sifat benda yang diteliti (threshold discrepancy antara besaran yang diukur) .

Perbedaan ambang batas pada dasarnya membatasi keakuratan pengukuran yang dapat dicapai dengan definisi besaran fisik yang diukur.

Perubahan dan klarifikasi tujuan pengukuran, termasuk yang memerlukan peningkatan ketelitian pengukuran, menyebabkan perlunya mengubah atau memperjelas model benda yang diukur dan mendefinisikan kembali konsep besaran yang diukur. Alasan utama untuk redefinisi adalah bahwa perbedaan ambang batas dengan definisi yang diterima sebelumnya tidak memungkinkan peningkatan akurasi pengukuran ke tingkat yang diperlukan. Parameter terukur model yang baru diperkenalkan juga dapat diukur hanya dengan kesalahan, yang merupakan yang terbaik

kasus sama dengan kesalahan karena perbedaan ambang batas. Karena pada dasarnya tidak mungkin untuk membangun model objek pengukuran yang benar-benar memadai, hal itu tidak mungkin dilakukan

menghilangkan perbedaan ambang batas antara besaran fisis yang diukur dan parameter model benda terukur yang menggambarkannya.

Hal ini mengarah pada hal yang penting konsekuensi C1:nilai sebenarnya dari besaran yang diukur tidak dapat ditemukan.

Suatu model hanya dapat dibangun jika terdapat informasi apriori tentang objek pengukuran. Dalam hal ini, semakin banyak informasi, semakin memadai model tersebut dan, oleh karena itu, parameternya yang menggambarkan besaran fisis yang diukur akan dipilih dengan lebih akurat dan benar. Oleh karena itu, menambah informasi sebelumnya akan mengurangi perbedaan ambang batas.

Situasi ini tercermin dalam konsekuensiDENGAN2: keakuratan pengukuran yang dapat dicapai ditentukan oleh informasi apriori tentang objek pengukuran.

Dari akibat wajar ini dapat disimpulkan bahwa tanpa adanya informasi apriori, pengukuran pada dasarnya tidak mungkin dilakukan. Pada saat yang sama, informasi apriori maksimum yang mungkin terletak pada perkiraan yang diketahui dari besaran yang diukur, yang keakuratannya sama dengan yang disyaratkan. Dalam hal ini, tidak diperlukan pengukuran.

Setiap pengukuran pada skala rasio melibatkan perbandingan ukuran yang tidak diketahui dengan ukuran yang diketahui dan menyatakan ukuran pertama hingga kedua dalam rasio kelipatan atau pecahan. Dalam ekspresi matematika, prosedur untuk membandingkan nilai yang tidak diketahui dengan nilai yang diketahui dan menyatakan nilai pertama hingga kedua dalam perbandingan kelipatan atau pecahan akan ditulis sebagai berikut:

Dalam praktiknya, ukuran yang tidak diketahui tidak selalu dapat direpresentasikan untuk dibandingkan dengan satuan. Cairan dan padatan, misalnya, disajikan untuk ditimbang dalam wadah. Contoh lainnya adalah ketika dimensi linier yang sangat kecil hanya dapat diukur setelah diperbesar dengan mikroskop atau alat lain. Dalam kasus pertama, prosedur pengukuran dapat dinyatakan dengan relasi

di detik

dimana v adalah massa tara, dan n adalah faktor pembesaran. Perbandingan itu sendiri, pada gilirannya, terjadi di bawah pengaruh banyak faktor acak dan non-acak, aditif (dari bahasa Latin aiShuak - ditambahkan) dan perkalian (dari bahasa Latin ggshShrNso - perkalian), yang penghitungan pastinya tidak mungkin, dan akibat dari pengaruh bersama tidak dapat diprediksi. Jika, untuk mempermudah pertimbangan, kita membatasi diri hanya pada pengaruh aditif, yang pengaruh gabungannya dapat diperhitungkan dengan suku acak μ, kita memperoleh persamaan berikut pengukuran skala rasio :

Persamaan ini menyatakan tindakan, yaitu. prosedur perbandingan dalam kondisi nyata, yaitu pengukuran. Ciri khas dari prosedur pengukuran tersebut adalah ketika diulangi, karena sifat acak dari G| pembacaan pada skala rasio X ternyata berbeda setiap waktu. Posisi mendasar ini adalah hukum alam. Berdasarkan pengalaman luas dalam pengukuran praktis, dirumuskan pernyataan berikut, yang disebut postulat dasar metrologi : hitungan adalah angka acak. Semua metrologi didasarkan pada postulat ini.

Persamaan yang dihasilkan merupakan model matematis pengukuran pada skala rasio.

Aksioma metrologi. Aksioma pertama: Tanpa informasi apriori, pengukuran tidak mungkin dilakukan. Aksioma metrologi ini mengacu pada situasi sebelum pengukuran dan mengatakan bahwa jika kita tidak mengetahui apa pun tentang properti yang kita minati, maka kita tidak akan mengetahui apa pun. Pada saat yang sama, jika semuanya diketahui tentang hal itu, maka pengukuran tidak diperlukan. Dengan demikian, pengukuran disebabkan oleh kurangnya informasi kuantitatif tentang suatu sifat tertentu dari suatu objek atau fenomena dan ditujukan untuk mereduksinya.

Aksioma kedua: pengukuran tidak lebih dari perbandingan. Aksioma ini berkaitan dengan prosedur pengukuran dan mengatakan bahwa tidak ada cara eksperimental lain untuk memperoleh informasi tentang dimensi apa pun selain dengan membandingkannya satu sama lain. Kebijaksanaan populer, yang mengatakan bahwa “segala sesuatu diketahui melalui perbandingan,” menggemakan interpretasi pengukuran oleh L. Euler, yang diberikan lebih dari 200 tahun yang lalu: “Tidak mungkin untuk menentukan atau mengukur suatu besaran kecuali dengan menerima besaran lain yang sejenis. seperti yang diketahui dan menunjukkan hubungan di mana dia berdiri dengannya.”

Aksioma ketiga: Hasil pengukuran tanpa pembulatan bersifat acak. Aksioma ini mengacu pada situasi setelah pengukuran dan mencerminkan fakta bahwa hasil dari prosedur pengukuran nyata selalu dipengaruhi oleh banyak faktor yang berbeda, termasuk faktor acak, yang penghitungan pastinya pada prinsipnya tidak mungkin, dan hasil akhirnya tidak dapat diprediksi. Akibatnya, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, dengan pengukuran berulang dengan ukuran konstan yang sama atau dengan pengukuran simultan oleh orang yang berbeda, metode dan cara yang berbeda, diperoleh hasil yang tidak sama, kecuali jika dibulatkan (diperbesar). Ini adalah nilai individual dari suatu hasil pengukuran yang bersifat acak.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas pengukuran

Memperoleh pembacaan (atau pengambilan keputusan) adalah prosedur pengukuran utama. Namun, masih banyak lagi faktor yang harus diperhitungkan, yang penghitungannya terkadang merupakan tugas yang cukup sulit. Saat mempersiapkan dan melakukan pengukuran presisi tinggi dalam praktik metrologi, pengaruh:

Objek pengukuran;

Subjek (ahli, atau pelaku eksperimen);

Metode pengukuran;

Ukur;

Kondisi pengukuran.

Objek pengukuran harus dipelajari secara memadai. Sebelum melakukan pengukuran, perlu dibayangkan model objek yang diteliti, yang kedepannya, seiring dengan tersedianya informasi pengukuran, dapat diubah dan disempurnakan. Semakin lengkap model tersebut sesuai dengan objek atau fenomena terukur yang diteliti, semakin akurat eksperimen pengukurannya.

Untuk pengukuran dalam olahraga, objek pengukuran adalah salah satu momen tersulit, karena merupakan jalinan banyak parameter yang saling terkait dengan “penyebaran” individu yang besar dari nilai yang diukur (mereka, pada gilirannya, dipengaruhi oleh “eksternal” biologis) dan faktor “internal”, geografis, genetik, psikologis, sosio-ekonomi dan lainnya).

Ahli atau pelaku eksperimen, memasukkan unsur subjektivitas ke dalam proses pengukuran, yang harus dikurangi jika memungkinkan. Itu tergantung pada kualifikasi meteran, keadaan psikofisiologisnya, kepatuhan terhadap persyaratan ergonomis selama pengukuran, dan banyak lagi. Semua faktor ini patut mendapat perhatian. Orang yang telah menjalani pelatihan khusus dan memiliki pengetahuan, keterampilan, dan keterampilan praktis yang sesuai diperbolehkan untuk melakukan pengukuran. Dalam kasus-kasus kritis, tindakan mereka harus diatur secara ketat.

Pengaruh alat pengukur pada nilai terukur dalam banyak kasus memanifestasikan dirinya sebagai faktor yang mengganggu. Dimasukkannya alat ukur listrik menyebabkan redistribusi arus dan tegangan dalam rangkaian listrik dan dengan demikian mempengaruhi nilai yang diukur.

Faktor yang mempengaruhi juga mencakup kondisi pengukuran. Ini termasuk suhu lingkungan, kelembapan, tekanan barometrik, medan listrik dan magnet, tegangan catu daya, guncangan, getaran, dan banyak lagi.

Gambaran umum tentang faktor-faktor yang mempengaruhi dapat diberikan dari sudut yang berbeda: eksternal dan internal, acak dan non-acak, yang terakhir - konstan dan berubah seiring waktu, dll. dan seterusnya. Salah satu opsi untuk mengklasifikasikan faktor-faktor yang mempengaruhi diberikan di bawah ini.