Sa isang tunay na proseso ng pagsukat, dahil sa impluwensya ng mga random na salik, palaging may pagkalat ng mga random na pagbabasa mula sa isa o iba't ibang mga instrumento o isang pagkakalat ng mga random na sinusukat na halaga na nakuha bilang resulta ng pagpapatupad ng isang pamamaraan o ilang mga diskarte sa pagsukat (MI) ng parehong sinusukat na dami. Ang layunin ng anumang mga sukat ay upang mahanap tunay na kahulugan sinusukat na dami - isang halaga na tumutugma sa kahulugan ng sinusukat na dami (tunay na halaga). Mula sa nabuong kahulugan dapat itong maging malinaw sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang kumukuha ng isang dami sa isang solong pare-parehong halaga na tumutugma sa layunin ng pagsukat.
Dapat aminin na ang sinusukat na halaga (o pagbabasa ng instrumento) ay palaging isang pagsasakatuparan ng isang random na variable sa isang tiyak na punto ng oras , na nauugnay lamang sa tunay na halaga nito probabilistikong pag-asa, at ito axiom. kaya lang maramihang mga sukat ay maaaring ituring na isang serye ng mga solong sukat sa isang tiyak na agwat ng oras, sa bawat isa kung saan ang isang pagbabasa ng instrumento ay naitala (o isang sinusukat na halaga ng isang dami kapag ipinapatupad ang pamamaraan ng pagsukat).
Kapag gumagawa ng teorya ng pagsukat, dalawang bagay ang dapat isaalang-alang Pangkalahatang pag-aari anumang mga sukat:
1) kawalan ng katiyakan ng tunay na halaga ng sinusukat na dami (tunay na halaga);
2) kawalan ng katiyakan ng pag-asa sa matematika ng mga sinusukat na halaga (inaasahang halaga).
Batay sa dalawang katangian ng mga sukat, ang batayan metrology maglagay ng dalawa postulate:
1) ang tunay na halaga ng sinusukat na dami ay umiiral, ito ay pare-pareho (sa oras ng pagsukat) at hindi matukoy ;
2) ang matematikal na inaasahan ng mga random na sinusukat na halaga ng isang dami ay umiiral, ito ay pare-pareho at hindi matukoy .
Mula sa mga postulates ito ay sumusunod na ang randomness ng sinusukat na halaga ng isang dami ay nagbubunga kawalan ng katiyakan mga paglihis ng anumang average na nasusukat na halaga ng isang dami, pareho mula sa nito tunay na kahulugan, at mula sa inaasahan sa matematika sinusukat na halaga.
Nag-highlight din sila dalawang axiom metrology:
Kung walang instrumento sa pagsukat na nag-iimbak ng isang yunit ng dami, imposible ang pagsukat;
Kung walang priori na impormasyon (tungkol sa bagay, pamantayan, paraan at kondisyon ng pagsukat), imposible ang mga pagsukat.
Bilang resulta ng mga postulate na ito, maaaring makilala ang dalawang pahayag:
kahihinatnan No. 1– “may tunay na halaga ng paglihis ng sinusukat na halaga ng isang dami mula sa tunay na halaga nito (ang tunay na halaga ng pagwawasto) at hindi ito matukoy”;
kahihinatnan Blg. 2– “Imposible ang paglilipat ng isang yunit ng dami sa isang instrumento sa pagsukat nang walang pagkakamali.”
Sa internasyonal na mga dokumento ng metrology ang salitang " totoo" ay minsan ay tinanggal at simpleng termino " halaga ng dami» . Ito ay pinaniniwalaan na ang mga konsepto tunay na halaga ng sinusukat na dami"At" sinusukat na dami»katumbas.
Sa monograp ni Rabinovich S.G. ang mga sumusunod na postulate ng metrology ay iminungkahi: "may tunay na halaga ng sinusukat na dami (1), ito ay natatangi (2), ay pare-pareho (3) at hindi matukoy (4)."
Mga sukat ng pisikal na dami
Ang tao, bilang isang mahalagang bahagi ng kalikasan, ay nakikilala ang pisikal na mundo sa paligid niya pangunahin sa pamamagitan ng pagsukat ng mga dami. Teorya ng kaalaman - epistemolohiya ay tumutukoy sa pilosopiya, na isinasaalang-alang ang mga kategorya ng kalidad at dami, na ginamit sa itaas sa kahulugan ng konsepto " magnitude».
Ang maaasahang paunang impormasyon na nakuha sa pamamagitan ng pagsukat ng mga dami, parameter at tagapagpahiwatig ay ang batayan ng anumang anyo ng pamamahala, pagsusuri, pagtataya, pagpaplano, kontrol at regulasyon. Mahalaga rin ito sa pag-aaral ng mga likas na yaman, sa pagsubaybay sa kanilang makatwirang paggamit, sa pagprotekta sa kapaligiran at pagtiyak ng kaligtasan sa kapaligiran.
Malaki ang papel na ginagampanan ng mga sukat sa modernong lipunan; sa mga binuo bansa, hanggang 10% ng panlipunang paggawa ang ginugugol sa kanila.
Sa pamamagitan ng pagsukat tinawag" proseso ng eksperimento na pagkuha ng isa o higit pang mga halaga ng isang dami na maaaring makatwirang italaga sa dami na sinusukat". Narito ang salitang " isa» ay dapat isaalang-alang bilang isang pagbubukod kapag ang impormasyon ng error ay karaniwang kilala (bilang default) at hindi ipinahiwatig sa resulta ng pagsukat para lamang sa pagiging simple. Kung hindi, isang tinukoy na nasusukat na halaga lamang ang maituturing na totoo.
Ang pagsukat ay tinatawag din isang hanay ng mga operasyong isinagawa upang matukoy ang quantitative value ng isang quantity. Ang kahulugan na ito ay nabuo sa Federal Law. Sa kasamaang palad, nagbibigay ito ng kalayaan sa interpretasyon ng pariralang " quantitative value ng isang quantity» at hindi ibinubukod ang pagtatanghal ng isang nasusukat na halaga lamang ng isang dami.
Noong nakaraan, ang pagsukat ay tinatawag ang proseso ng paghahambing ng isang dami sa halaga nito na kinuha bilang isang yunit. Ang kahulugan na ito, sa aming opinyon, ay sapat na sumasalamin sa kakanyahan ng proseso ng pagsukat. "Ang pagsukat ay ang paglilinaw ng halaga ng sinusukat na dami" ay nabanggit din sa ilang mga mapagkukunan.
Mayroong mas pangkalahatang kahulugan ng konsepto " pagsukat» – pagkuha sa numerical axis ng abstract na pagmuni-muni ng tunay na pag-aari ng isang bagay sa pagsukat sa mga kondisyon ng pisikal na katotohanan kung saan ito matatagpuan. Ang abstract reflection na ito ay isang numero (mathematical abstraction).
Ang pagsukat ay nagsasangkot ng isang paglalarawan ng dami alinsunod sa nilalayon na paggamit ng resulta ng pagsukat, isang pamamaraan ng pagsukat at isang instrumento sa pagsukat na gumagana alinsunod sa kinokontrol na pamamaraan ng pagsukat, pati na rin ang pagsasaalang-alang sa mga kondisyon ng pagsukat.
Ang pagsukat ay batay sa alinman phenomena ng materyal na mundo, tinawag prinsipyo ng pagsukat. Halimbawa, ang paggamit ng gravitational attraction kapag sinusukat ang masa ng mga bagay, sangkap at materyales sa pamamagitan ng pagtimbang.
Upang ipatupad ang prinsipyo ng pagsukat, ginagamit ito paraan ng pagsukat – isang pamamaraan o hanay ng mga pamamaraan para sa paghahambing ng isang sinusukat na dami sa yunit nito o pag-uugnay nito sa isang sukat. May mga direktang pamamaraan ng pagtatasa at mga paraan ng paghahambing. Ang mga pamamaraan ng paghahambing, sa turn, ay nahahati sa kaugalian (zero) na pamamaraan, paraan ng pagpapalit at paraan ng pagkakataon.
Sinusukat na dami (sinukat na parameter) – dami na susukat. Ito ay isang parameter (o functionality ng mga parameter) ng modelo ng isang nasusukat na bagay, na ipinahayag sa mga yunit ng magnitude o sa mga kamag-anak na yunit na nagsasaad ng mga kondisyon ng pagsukat at tinatanggap ng paksa bilang sinusukat sa pamamagitan ng kahulugan. Halimbawa, ang haba ng steel rod ay ang pinakamaikling distansya sa pagitan ng plane-parallel end surface nito sa temperatura na (20±1) o C.
Layon ng pagsukat - isang materyal na bagay na nailalarawan sa pamamagitan ng isa o higit pang masusukat na dami.
Kaya, kinakailangan na malinaw na makilala ang mga konsepto " magnitude"At" sinusukat na dami”, na malaki ang pagkakaiba sa kahulugan at kahulugan. Konsepto magnitude kabilang sa kategoryang pilosopiko " pangkalahatan” at binuo para sa isang hanay ng mga bagay, na para bang para sa anumang mga sukat ng dami sa pangkalahatan. Konsepto sinusukat na dami kabilang sa kategoryang " pribado"at binabalangkas na may kaugnayan sa napiling modelo ng isang partikular na bagay o isang hanay ng mga katulad na bagay para sa mga nakapirming kondisyon sa pagsukat.
Isinasaalang-alang ang di-kasakdalan ng mga pamantayan, gumaganang mga instrumento sa pagsukat at ang proseso ng pagsukat sa kabuuan, ang pagpapahayag para sa tunay na halaga ng sinusukat na dami Sa silangan sa isang nakapirming punto ng oras ay maaaring theoretically kinakatawan bilang isang equation:
saan Sa pagbabago– Pagbabasa ng SI (sinusukat na halaga ng isang dami);
θ pinagmulan– ang tunay na halaga ng pagwawasto sa pagbabasa ng instrumento sa ilalim ng mga kundisyon ng pagsukat sa pagpapatakbo (maaaring may “+” sign o may “-” sign).
Dahil hindi malalaman ang tunay na halaga ng isang dami, hindi matutukoy ang tunay na halaga ng pagwawasto (tingnan ang Corollary No. 2 sa itaas). Nangangahulugan ito ng expression:
(2)
ay maaaring magkaroon ng praktikal na halaga lamang sa matematikal na pagmomodelo ng proseso ng pagsukat, kapag ang tunay na halaga ng isang dami ay maaaring tukuyin sa isang error na tinutukoy lamang ng mga kakayahan (bit na kapasidad) ng teknolohiya ng computer. Ang tunay na halaga ng pagwawasto ay hindi matatawag na "error na may kabaligtaran na tanda", dahil hindi ito kailanman at hindi kailanman magagamit upang ilarawan ang proseso ng pagsukat.
Kadalasan mayroong pangangailangan na dalhin ang sinusukat na halaga ng isang dami nang mas malapit hangga't maaari sa tunay na halaga nito. Upang gawin ito, ang mga pagbabasa ng device na nag-iimbak ng unit ay inaayos sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga additive correction na tinutukoy sa ilalim ng mga sumusunod na kondisyon:
1) normal– upang linawin ang yunit ng dami na dati nang inilipat sa aparato gamit ang isang pamantayan;
2) manggagawa– upang isaalang-alang ang mga pagbabago sa mga pagbabasa ng instrumento na may kaugnayan sa mga pagbabasa ng parehong SI sa ilalim ng normal na mga kondisyon.
Unang uri ng susog (θ n) sa mga pagbabasa ng SI na nag-iimbak ng yunit, ay tinasa sa panahon ng pagkakalibrate nito sa ilalim ng normal na kondisyon bilang pagkakaiba sa pagitan ng reference na halaga ( Sa en) at indikasyon (sinusukat na halaga Bilang amyendahan) Ni
formula:
(3)
Kung, kapag sinusukat ang isang pare-parehong halaga na muling ginawa ng isang pamantayan, ang isang scatter ng mga pagbabasa ay sinusunod, pagkatapos ay isang scatter ng mga pagwawasto ay sinusunod at ang average na halaga ng pagwawasto ay dapat kalkulahin.
Pangalawang uri ng pagwawasto θ р sa mga pagbabasa ng SI na nag-iimbak ang yunit ay tinasa sa panahon ng pagkakalibrate nito bilang pagkakaiba sa pagitan ng halaga ( Bilang amyendahan), sinusukat sa normal na kondisyon, at ang halaga ( Sa meas.r), sinusukat sa kondisyon sa pagtatrabaho,
ayon sa formula:
(4)
Kung mayroon ding scatter sa mga pagbabasa ng SI, kung gayon ang pagwawasto ay kinakalkula batay sa mga average na halaga sa ilalim ng normal at mga kondisyon ng operating.
Upang makuha ang panghuling nasusukat na halaga ng isang dami, ang pagwawasto ng unang uri at lahat ng nakuhang pagwawasto ng pangalawang uri ay dapat idagdag sa mga pagbabasa ng SI kasama ng kanilang mga palatandaan.
Ilang oras ang ginugugol sa mga pagsukat, kung saan maaaring magbago ang mismong sinusukat na halaga at ang instrumento sa pagsukat. Sa panahong ito, maraming random na pagbabasa ang naitala at ang average na halaga ay kinukuha bilang sinusukat na halaga.
Ito ay maaaring argued na ang isang tunay na halaga ay sinusukat, at ang sinusukat na halaga ay itinalaga sa isang parameter ng object model. Una, pinipili ang isang halaga upang ilarawan ang pag-aari ng bagay at isang karaniwang yunit para sa halagang ito. Pagkatapos ay ang kahulugan ng sinusukat na parameter ng modelo ng bagay na ito ay binuo at isang paraan para sa pagsukat ng parameter na ito ay binuo batay sa isang solong pagbabasa o ang average ng maramihang mga pagbabasa ng instrumento sa pagsukat.
Ang pamantayan ng yunit ng magnitude ay hindi direktang kasangkot sa proseso ng pagsukat. Ito ay pinaniniwalaan na ang SI na ginamit sa proseso ng pagsukat ay nag-iimbak na ng isang yunit ng dami na dati nang ipinadala mula sa pamantayan..
Sa kasalukuyan, sa batayan ng teorya ng probabilidad at mga istatistika ng matematika, dalawang diskarte sa pagbuo ng isang pangkalahatang teorya ng mga sukat (sa matematikal na paglalarawan ng tunay na proseso ng pagsukat) ay nabuo:
1) batay sa konsepto ng kawalan ng katiyakan;
2) batay sa konsepto ng error.
Konsepto ng kawalan ng katiyakan
Dahil ang tunay na halaga ay palaging hindi alam, pagkatapos ay sa paligid ng random na sinusukat na halaga ng dami ang hanay ng mga posibleng tunay na halaga ay hinuhulaan, ang bawat isa ay maaaring makatwirang maiugnay sa nasusukat na halaga na may iba't ibang mga probabilidad. Sa pagsasagawa, ang isang solong (halimbawa, average) na sinusukat na halaga ay karaniwang ipinahiwatig, ngunit kasama nito
magbigay ng mga tagapagpahiwatig na sumasalamin sa antas ng kawalan ng katiyakan ng posibleng paglihis ng sinusukat na halaga na ito mula sa hindi kilalang totoong halaga
dami.
Ang konsepto ng kawalan ng katiyakan sa pagsukat ay batay sa mga ideyang pinagbabatayan ng pamantayan ng estado ng USSR na GOST 8.207-73, na ipinapatupad pa rin ngayon. Ito ay binuo sa isang lohikal na pagkakasunud-sunod: " kawalan ng katiyakan sa pagsukat(bilang pangkalahatang pag-aari) - mga tagapagpahiwatig ng kawalan ng katiyakan - pagtatasa ng mga tagapagpahiwatig na ito».
Ang kawalan ng katiyakan sa pagsukat ay dahil sa dalawang pangunahing dahilan:
1) ang imposibilidad ng pagbibilang ng walang katapusang bilang ng mga pagbabasa (limitadong bilang ng mga sinusukat na halaga);
2) limitadong kaalaman tungkol sa lahat ng sistematikong epekto ng tunay na proseso ng pagsukat na nakakaimpluwensya sa sinusukat na halaga ng isang dami, kabilang ang limitadong kaalaman tungkol sa karaniwang yunit ng dami at mga kondisyon ng pagsukat.
Matapos ipakilala ang lahat ng kilalang susog nananatiling walang katiyakan sa paglihis ng pinaka-malamang na pagtatantya ng sinusukat na halaga mula sa tunay na halaga nito, na ipinahayag ng kabuuang tagapagpahiwatig.
Ayon sa kahulugan ng ISO " Ang kawalan ng katiyakan sa pagsukat ay isang parameter na nauugnay sa isang resulta ng pagsukat na nagpapakilala sa pagpapakalat ng mga halaga ng isang dami na maaaring makatwirang maiugnay sa sinusukat na dami"(1995).
Tulad ng tinukoy ng ISO 2008 " ang kawalan ng katiyakan sa pagsukat ay hindi negatibo parameter na nagpapakilala sa pagpapakalat ng mga halaga ng dami na itinalaga sa sinusukat na dami batay sa impormasyon sa pagsukat» .
Mula sa mga kahulugan na ito ay sumusunod na ang numerical parameter sumasalamin sa pagpapakalat ng mga halaga ng dami. Ang napakaraming nakakalat na kahulugan na ito ay maaari lamang ipahayag spaced sa number line . Sa pagsasagawa, ang agwat na ito ay palaging tinatawag pagkakamali.
Gayunpaman, iminungkahi ng ISO na ang kawalan ng katiyakan sa pagsukat ay mailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na tatlong tagapagpahiwatig na may salitang " kawalan ng katiyakan» :
1) pamantayan kawalan ng katiyakan, ipinahayag bilang standard deviation (SD);
2) kabuuang pamantayan kawalan ng katiyakan b;
3) pinalawig kawalan ng katiyakan– ang produkto ng kabuuang karaniwang kawalan ng katiyakan at ang kadahilanan ng saklaw, na nakasalalay sa posibilidad.
Ang mga tagapagpahiwatig ng kawalan ng katiyakan na ito ay maaaring masuri sa pamamagitan ng mga istatistikal na pamamaraan (paraan A) at probabilistikong pamamaraan (paraan B).
Sa konsepto ng kawalan ng katiyakan, sinusuri ang resulta ng mga sukat na ginawa hiwalay sa paghahambing sinusukat na halaga sa ilang iba pang kilalang halaga, gaya ng isang reference na halaga. Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng posibleng pagwawasto ay nasuri at ipinakilala bago ang resulta ng pagsukat ay ipinakita, at ang kanilang mga tagapagpahiwatig ng kawalan ng katiyakan ay makatwirang nasuri din.
Sa mga dayuhang bansa, upang ipakita ang mga resulta ng pagsukat, pangunahing ginagamit nila ang tatlong ipinahiwatig na mga tagapagpahiwatig na may salitang "kawalan ng katiyakan", at ang salitang " pagkakamali» ay halos hindi na ginagamit.
Ang mga kawalan ng konsepto ng kawalan ng katiyakan ay kinabibilangan ng kontradiksyon sa mga napiling tagapagpahiwatig, kung saan ang salitang " kawalan ng katiyakan", na nangangahulugang isang bagay sa prinsipyong hindi matukoy ( hindi makalkula), ngunit, gayunpaman, iminungkahi na tukuyin ito.
Error sa konsepto
Ang konsepto ng error ay bumubuo ng batayan ng mga dokumento ng regulasyon ng Russia at batay sa konsepto " error sa pagsukat", na mula noong 2015 ay tinukoy bilang " pagkakaiba sa pagitan ng sinusukat na halaga ng dami at halaga ng reference na dami". Noong nakaraan, sa GOST 16273-70 ito ay tinukoy bilang pagkakaiba sa pagitan ng sinusukat na halaga ng isang dami at ang tunay na halaga ng isang dami, at sa RMG 29-99 bilang paglihis ng resulta ng pagsukat mula sa tunay (aktwal) na halaga ng dami. Malinaw na ang salitang " halaga ng sanggunian"Naging isang kapalit para sa mahinang napiling parirala " tunay (tunay) na halaga" Ang konsepto ng error ay batay sa lohikal na pagkakasunud-sunod: " error - katangian ng error - modelo ng error - pagtatantya ng error».
Ang error ay itinuturing na kilala kung, halimbawa, ang reference na halaga na kilala sa panahon ng pagkakalibrate ng SI ay kinuha bilang isang reference na halaga. Kung ang tunay na halaga ay kinuha bilang ang reference na halaga, kung gayon ang error ay itinuturing na hindi alam (hindi matukoy).
Sinusubukan ng konseptong ito na gumamit ng isang termino " pagkakamali» pagsamahin ang dalawang hindi magkatugma na proseso kapag random na sinusukat na halaga iniugnay sa hindi kilala sinusukat na halaga at kapag ang parehong random na sinusukat na halaga inihambing kasamang iba sikat ang halaga ng dami. Kalabuan ng termino " pagkakamali", na sa iba't ibang mga sitwasyon ay maaaring tumutugma sa parehong kilalang (matukoy) at isang hindi kilalang (hindi matukoy) na halaga, ay humahantong sa pangangailangan sa bawat oras linawin ang kahulugan konseptong ito sa bawat partikular na sitwasyon. Ang pagkakasalungatan na natitira sa kahulugan ng pangunahing termino ay hindi nakakatulong sa anumang paraan sa isang malinaw na pag-unawa sa kakanyahan ng proseso ng pagsukat.
Malinaw, upang ilarawan at ipakita ang resulta ng pagsukat, ang terminong " error sa pagsukat"Na may iminungkahing kahulugan ay hindi maaaring gamitin alinman sa kaso kapag ang error ay hindi alam, o sa kaso kapag ito ay kilala na, dahil ang isang pagwawasto ay palaging maaaring ipakilala. Samakatuwid, upang kumatawan sa resulta ng pagsukat, kailangan ng isang bagong termino - " katangian ng error sa pagsukat", iyon ay, isang katangian ng isang bagay na sa panimula ay hindi matukoy at maaari lamang matantya. Halimbawa, ang ganitong katangian ay kadalasang ginagamit " mga limitasyon ng kumpiyansa - isang agwat kung saan ang error sa pagsukat ay nakasalalay sa isang ibinigay na posibilidad", na malapit sa konsepto " pinalawak na kawalan ng katiyakan"sa konsepto ng kawalan ng katiyakan.
Dahil ang parehong mga konseptong pang-agham na isinasaalang-alang ay sumasalamin sa parehong mga phenomena - scatter of readings at hindi alam na pagkakaiba sa pagitan ng sinusukat at totoong halaga ng isang dami, pagkatapos ay ang mga kaukulang termino " random error"At" sistematikong pagkakamali”, na laging naroroon sa mga sukat, ipinapayong bigyan ng kahulugan ang mga probabilistikong tagapagpahiwatig ng kawalan ng katiyakan sa pagsukat.
Tandaan din na ang resulta ng mga sukat ay isang agwat, ang error ay ang parehong agwat (ito ay ipinahiwatig ng simbolo na " ± "), ang anumang pagwawasto kasama ang error nito ay isa ring pagitan.
Pagsukat ng mga pisikal na dami.
Konsepto ng pagsukat. Mga Axiom ng metrology na pinagbabatayan ng pagsukat. Pagsukat ng isang pisikal na dami
Pag-uuri ng mga sukat.
Mga paraan ng pagsukat.
Mga error sa pagsukat at ang mga dahilan para sa kanilang paglitaw. Pag-uuri ng mga error sa mga resulta ng pagsukat. Pagbubuod ng mga bahagi ng error sa pagsukat
Mga Axiom ng metrology.
1. Anumang sukat ay isang paghahambing.
2. Ang anumang pagsukat na walang priori na impormasyon ay imposible.
3. Ang resulta ng anumang pagsukat nang walang pag-ikot ay isang random na variable.
Pag-uuri ng mga sukat
Mga teknikal na sukat- ito ay mga sukat na isinasagawa sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon gamit ang isang tiyak na pamamaraan na binuo at pinag-aralan nang maaga; Bilang isang tuntunin, kabilang dito ang mga pagsukat ng masa na isinasagawa sa lahat ng sektor ng pambansang ekonomiya, maliban sa siyentipikong pananaliksik. Sa mga teknikal na sukat, ang error ay tinasa ayon sa metrological na mga katangian ng SI, na isinasaalang-alang ang paraan ng pagsukat na ginamit.
Metrological na mga sukat.
Mga sukat ng kontrol at pag-verify- ito ay mga pagsukat na isinagawa ng mga serbisyo ng metrological na pangangasiwa upang matukoy ang metrological na katangian ng mga instrumento sa pagsukat. Kasama sa mga naturang sukat ang mga sukat sa panahon ng sertipikasyon ng metrological ng mga instrumento sa pagsukat, mga pagsukat ng dalubhasa, atbp.
Mga sukat na may pinakamataas na posibleng katumpakan, nakamit sa umiiral na antas ng pag-unlad ng agham at teknolohiya. Ang ganitong mga sukat ay isinasagawa kapag lumilikha ng mga pamantayan at pagsukat ng mga pisikal na pare-pareho. Ang katangian ng naturang mga sukat ay ang pagtatasa ng mga pagkakamali at pagsusuri ng mga pinagmumulan ng kanilang paglitaw.
Ayon sa paraan ng pagkuha ng pagsukat:
- Direkta – kapag ang isang pisikal na dami ay direktang nauugnay sa sukat nito;
· Di-tuwiran – kapag ang nais na halaga ng sinusukat na dami ay naitatag batay sa mga resulta ng direktang pagsukat ng mga dami na nauugnay sa nais na dami sa pamamagitan ng isang kilalang dependence. Halimbawa, ang paglaban ng isang seksyon ng isang circuit ay maaaring masukat na alam ang kasalukuyang at boltahe sa seksyong ito.
Pinagsama-samang Pagsukat- ito ay mga sukat na kinuha nang sabay-sabay ng ilang homogenous na dami, kung saan ang mga kinakailangang halaga ng mga dami ay matatagpuan sa pamamagitan ng paglutas ng isang sistema ng mga equation na nakuha mula sa mga direktang sukat at iba't ibang kumbinasyon ng mga dami na ito.
Ang isang halimbawa ng pinagsama-samang mga sukat ay ang paghahanap ng mga resistensya ng dalawang resistors batay sa mga resulta ng pagsukat ng mga resistensya ng serye at parallel na koneksyon ng mga resistor na ito.
Ang mga kinakailangang halaga ng paglaban ay matatagpuan mula sa isang sistema ng dalawang equation.
b)
Pinagsamang mga sukat ay mga sukat na kinuha nang sabay-sabay ng dalawa o higit pa hindi magkaparehong dami upang mahanap ang dependency sa pagitan nila
Pinagsanib – ginawa na may layuning magtatag ng ugnayan sa pagitan ng mga dami. Sa mga sukat na ito, maraming mga tagapagpahiwatig ang tinutukoy nang sabay-sabay. Ang isang klasikong halimbawa ng magkasanib na mga sukat ay ang paghahanap ng pag-asa ng paglaban ng risistor sa temperatura:
saan R 20- resistor resistance sa t = 20° C; α, b - mga koepisyent ng temperatura.
Upang matukoy ang dami R 20α, b unang sukatin ang paglaban Rt, risistor sa, halimbawa, tatlong magkakaibang temperatura (t 1 , t 2 , t 3), at pagkatapos ay bumuo ng isang sistema ng tatlong equation, kung saan matatagpuan ang mga parameter R 20 at at b:
Ang pinagsamang at pinagsama-samang mga sukat ay malapit sa bawat isa sa mga tuntunin ng mga pamamaraan para sa paghahanap ng nais na mga halaga ng mga sinusukat na dami. ang mga nais na halaga ay matatagpuan sa pamamagitan ng paglutas ng mga sistema ng mga equation. Ang pagkakaiba ay na sa pinagsama-samang mga sukat, maraming dami ng parehong pangalan ang sinusukat nang sabay-sabay, at sa magkasanib na mga sukat, maraming iba't ibang dami ang sinusukat.
Ayon sa likas na katangian ng pagbabago sa sinusukat na halaga:
- Static – nauugnay sa mga dami na hindi nagbabago sa oras ng pagsukat.
- Dynamic – nauugnay sa mga dami na nagbabago sa panahon ng proseso ng pagsukat (ambient temperature).
Sa bilang ng mga sukat sa isang serye:
- Isang beses;
- Maramihan. Ang bilang ng mga sukat ay hindi bababa sa 3 (mas mabuti 4, hindi bababa sa);
Kaugnay ng mga pangunahing yunit ng pagsukat:
- Ganap(gumamit ng direktang pagsukat ng isang pangunahing dami at isang pisikal na pare-pareho).
- Kamag-anak– ay batay sa pagtatatag ng ratio ng sinusukat na dami na ginamit bilang isang yunit. Ang sinusukat na dami na ito ay depende sa yunit ng pagsukat na ginamit
| Maramihang n≠1 |
Prinsipyo ng pagsukat ito ay isang set ng interaksyon ng SI sa isang bagay batay sa pisikal na phenomena (tingnan sa itaas).
Teoretikal na metrology?
Pisikal na sukat?
Ano ang isang yunit ng pagsukat
Yunit ng pagsukat ng pisikal na dami ay isang pisikal na dami ng isang nakapirming laki, na kung saan ay karaniwang itinalaga ng isang numerical na halaga na katumbas ng isa, at ginagamit para sa quantitative na pagpapahayag ng mga pisikal na dami na katulad nito. Ang mga yunit ng pagsukat ng isang tiyak na dami ay maaaring magkaiba sa laki, halimbawa, metro, paa at pulgada, bilang mga yunit ng haba, ay may iba't ibang laki: 1 talampakan = 0.3048 m, 1 pulgada = 0.0254 m.
Ano ang mga pinagbabatayan na pahayag?
Sa teoretikal na metrology, tatlong postulates (axioms) ang pinagtibay, na gumagabay sa tatlong yugto ng metrological na gawain:
Bilang paghahanda para sa mga sukat (postulate 1);
Kapag nagsasagawa ng mga sukat (postulate 2);
Kapag nagpoproseso ng impormasyon sa pagsukat (postulate 3).
Postulate 1: Kung walang priori na impormasyon, imposible ang pagsukat.
Postulate 2: ang pagsukat ay walang iba kundi paghahambing.
Postulate 3: Ang resulta ng pagsukat na walang rounding ay random.
Ang unang axiom ng metrology: Kung walang priori na impormasyon, imposible ang pagsukat. Ang unang axiom ng metrology ay tumutukoy sa sitwasyon bago ang pagsukat at sinasabi na kung wala tayong alam tungkol sa ari-arian na interesado tayo, kung gayon wala tayong malalaman. Sa kabilang banda, kung ang lahat ay alam tungkol dito, kung gayon ang pagsukat ay hindi kinakailangan. Kaya, ang pagsukat ay sanhi ng kakulangan ng dami ng impormasyon tungkol sa isang partikular na katangian ng isang bagay o kababalaghan at naglalayong bawasan ito.
Ang pagkakaroon ng isang priori na impormasyon tungkol sa anumang laki ay ipinahayag sa katotohanan na ang halaga nito ay hindi maaaring pantay na posibilidad sa loob ng saklaw mula -¥ hanggang +¥. Nangangahulugan ito na ang isang priori entropy
at upang makakuha ng impormasyon sa pagsukat
para sa anumang posterior entropy H isang walang katapusang malaking halaga ng enerhiya ang kakailanganin.
Pangalawang axiom ng metrology: ang pagsukat ay walang iba kundi paghahambing. Ang pangalawang axiom ng metrology ay nauugnay sa pamamaraan ng pagsukat at nagsasabing walang ibang pang-eksperimentong paraan upang makakuha ng impormasyon tungkol sa anumang mga sukat maliban sa pamamagitan ng paghahambing ng mga ito sa isa't isa. Ang popular na karunungan, na nagsasabing "lahat ay nakikilala sa pamamagitan ng paghahambing," ay umaalingawngaw dito ang interpretasyon ng pagsukat ni L. Euler, na ibinigay mahigit 200 taon na ang nakalilipas: "Imposibleng matukoy o sukatin ang isang dami maliban sa pagkuha bilang kilala sa isa pang dami ng parehong uri at nagpapahiwatig ng kaugnayan kung saan ito nakatayo sa kanya."
Ang ikatlong axiom ng metrology: Ang resulta ng pagsukat nang walang pag-ikot ay random. Ang ikatlong axiom ng metrology ay nauugnay sa sitwasyon pagkatapos ng pagsukat at sumasalamin sa katotohanan na ang resulta ng isang tunay na pamamaraan ng pagsukat ay palaging naiimpluwensyahan ng maraming iba't ibang, kabilang ang mga random, mga kadahilanan, ang eksaktong accounting kung saan ay imposible, at ang pangwakas na resulta ay hindi mahuhulaan. Bilang isang resulta, tulad ng ipinapakita ng kasanayan, na may paulit-ulit na mga sukat ng parehong pare-pareho ang laki, o may sabay-sabay na pagsukat ng iba't ibang mga tao, iba't ibang mga pamamaraan at paraan, hindi pantay na mga resulta ay nakukuha, maliban kung sila ay bilugan (coarsened). Ito ay mga indibidwal na halaga ng isang resulta ng pagsukat na random sa kalikasan.
Tulad ng ibang agham, teorya ng pagsukat(metrology) ay binuo batay sa isang bilang ng mga pangunahing postulate na naglalarawan sa mga paunang axiom nito.
Ang unang postulate ng teorya ng pagsukat ay postulate A:sa loob ng balangkas ng tinanggap na modelo ng object ng pag-aaral, mayroong isang tiyak na pisikal na dami at ang tunay na halaga nito.
Kung ipagpalagay natin na ang bahagi ay isang silindro (ang modelo ay isang silindro), kung gayon mayroon itong diameter na maaaring masukat. Kung ang bahagi ay hindi maituturing na cylindrical, halimbawa, ang cross-section nito ay isang ellipse, kung gayon ang pagsukat sa diameter nito ay walang kabuluhan, dahil ang sinusukat na halaga ay hindi nagdadala ng kapaki-pakinabang na impormasyon tungkol sa bahagi. At, samakatuwid, sa loob ng balangkas ng bagong modelo, ang diameter ay hindi umiiral. Ang sinusukat na dami ay umiiral lamang sa loob ng balangkas ng tinanggap na modelo, ibig sabihin, ito ay makatuwiran lamang hangga't ang modelo ay kinikilala bilang sapat sa bagay. Dahil, para sa iba't ibang layunin ng pananaliksik, ang iba't ibang mga modelo ay maaaring ihambing sa isang naibigay na bagay, pagkatapos ay mula sa postulate A umaagos palabas
kahihinatnan A 1 : para sa isang naibigay na pisikal na dami ng sinusukat na bagay, mayroong maraming sinusukat na dami (at, nang naaayon, ang kanilang mga tunay na halaga).
Mula sa unang postulate ng teorya ng pagsukat ito ay sumusunod na ang sinusukat na katangian ng isang bagay sa pagsukat ay dapat tumugma sa ilang parameter ng modelo nito. Dapat pahintulutan ng modelong ito ang parameter na ito na ituring na hindi nagbabago sa panahon na kinakailangan para sa pagsukat. Kung hindi, hindi maaaring gawin ang mga sukat.
Ang katotohanang ito ay inilarawan postulate B:pare-pareho ang tunay na halaga ng sinusukat na dami.
Ang pagkakaroon ng natukoy na pare-parehong parameter ng modelo, maaari kang magpatuloy sa pagsukat ng kaukulang halaga. Para sa isang variable na pisikal na dami, kinakailangan na ihiwalay o pumili ng ilang pare-parehong parameter at sukatin ito. Sa pangkalahatang kaso, ang naturang pare-parehong parameter ay ipinakilala gamit ang ilang functional. Ang isang halimbawa ng ganoong mga pare-parehong parameter ng mga signal na nag-iiba-iba ng oras na ipinakilala sa pamamagitan ng mga functional ay naituwid na average o root mean square na mga halaga. Ang aspetong ito ay makikita sa
kinahinatnan B1:Upang sukatin ang isang variable na pisikal na dami, kinakailangan upang matukoy ang pare-parehong parameter nito - ang sinusukat na dami.
Kapag gumagawa ng isang mathematical na modelo ng isang bagay sa pagsukat, hindi maiiwasang kailangang gawing ideyal ng isa ang ilang mga katangian nito.
Hindi kailanman ganap na mailarawan ng isang modelo ang lahat ng katangian ng isang nasusukat na bagay. Sinasalamin nito, na may isang tiyak na antas ng pagtatantya, ang ilan sa mga ito na mahalaga para sa paglutas ng isang naibigay na gawain sa pagsukat. Ang modelo ay binuo bago ang pagsukat batay sa isang priori na impormasyon tungkol sa bagay at isinasaalang-alang ang layunin ng pagsukat.
Ang sinusukat na dami ay tinukoy bilang isang parameter ng pinagtibay na modelo, at ang halaga nito, na maaaring makuha bilang resulta ng isang ganap na tumpak na pagsukat, ay tinatanggap bilang tunay na halaga ng sinusukat na dami na ito. Ang hindi maiiwasang ideyalisasyon na ito, na pinagtibay kapag gumagawa ng isang modelo ng bagay sa pagsukat, ay tumutukoy
ang hindi maiiwasang pagkakaiba sa pagitan ng parameter ng modelo at ng tunay na pag-aari ng bagay, na tinatawag na threshold.
Ang pangunahing katangian ng konsepto ng "pagkakaibang limitasyon" ay itinatag postulate C:mayroong pagkakaiba sa pagitan ng sinusukat na dami at ng pag-aari ng bagay na pinag-aaralan (pagkaiba ng threshold sa pagitan ng sinusukat na dami) .
Ang pagkakaiba ng threshold ay pangunahing nililimitahan ang maaabot na katumpakan ng pagsukat sa tinatanggap na kahulugan ng pisikal na dami na sinusukat.
Ang mga pagbabago at paglilinaw ng layunin ng pagsukat, kabilang ang mga nangangailangan ng pagtaas ng katumpakan ng mga sukat, ay humantong sa pangangailangan na baguhin o linawin ang modelo ng sinusukat na bagay at muling tukuyin ang konsepto ng sinusukat na dami. Ang pangunahing dahilan para sa muling pagtukoy ay ang pagkakaiba ng threshold sa dating tinanggap na kahulugan ay hindi nagpapahintulot sa pagtaas ng katumpakan ng pagsukat sa kinakailangang antas. Ang bagong ipinakilalang nasusukat na parameter ng modelo ay maaari ding masukat lamang sa isang error, na pinakamaganda
ang kaso ay katumbas ng error dahil sa pagkakaiba ng threshold. Dahil sa panimula imposibleng bumuo ng isang ganap na sapat na modelo ng object ng pagsukat, imposible ito
alisin ang pagkakaiba ng threshold sa pagitan ng sinusukat na pisikal na dami at ng parameter ng modelo ng sinusukat na bagay na naglalarawan dito.
Ito ay humahantong sa isang mahalagang kinahinatnan C1:hindi mahanap ang tunay na halaga ng sinusukat na dami.
Ang isang modelo ay maaaring itayo lamang kung mayroong isang priori na impormasyon tungkol sa pagsukat na bagay. Sa kasong ito, mas maraming impormasyon, mas magiging sapat ang modelo at, nang naaayon, ang parameter nito na naglalarawan sa sinusukat na pisikal na dami ay pipiliin nang mas tumpak at tama. Samakatuwid, ang pagtaas ng naunang impormasyon ay binabawasan ang pagkakaiba sa threshold.
Ang sitwasyong ito ay makikita sa kahihinatnanSA2: ang maaabot na katumpakan ng pagsukat ay tinutukoy ng isang priori na impormasyon tungkol sa bagay na pagsukat.
Mula sa corollary na ito ay sumusunod na sa kawalan ng isang priori na impormasyon, ang pagsukat ay sa panimula imposible. Kasabay nito, ang maximum na posibleng a priori na impormasyon ay nasa isang kilalang pagtatantya ng sinusukat na dami, ang katumpakan nito ay katumbas ng kinakailangan. Sa kasong ito, hindi na kailangan ng pagsukat.
Ang anumang pagsukat sa sukat ng ratio ay nagsasangkot ng paghahambing ng hindi kilalang sukat sa isang kilalang sukat at pagpapahayag ng una hanggang sa pangalawa sa maramihan o fractional na ratio. Sa isang mathematical expression, ang pamamaraan para sa paghahambing ng isang hindi kilalang halaga sa isang kilala at pagpapahayag ng una hanggang sa pangalawa sa isang maramihang o fractional ratio ay isusulat tulad ng sumusunod:
Sa pagsasagawa, ang hindi kilalang laki ay hindi palaging kinakatawan para sa paghahambing sa isang yunit. Ang mga likido at solid, halimbawa, ay ipinakita para sa pagtimbang sa mga lalagyan. Ang isa pang halimbawa ay kapag ang napakaliit na linear na dimensyon ay masusukat lamang pagkatapos i-magnify ang mga ito gamit ang isang mikroskopyo o iba pang device. Sa unang kaso, ang pamamaraan ng pagsukat ay maaaring ipahayag ng kaugnayan
sa pangalawa
kung saan ang v ay ang tare mass, at n ang magnification factor. Ang paghahambing mismo, sa turn, ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng maraming random at non-random, additive (mula sa Latin na aiShuak - idinagdag) at multiplicative (mula sa Latin na ggshShrNso - multiply) na mga kadahilanan, ang eksaktong accounting na imposible, at ang Ang resulta ng magkasanib na impluwensya ay hindi mahuhulaan. Kung, para sa pagiging simple ng pagsasaalang-alang, nililimitahan natin ang ating sarili sa mga additive na impluwensya lamang, ang magkasanib na impluwensya nito ay maaaring isaalang-alang ng random na termino μ, nakukuha natin ang sumusunod na equation mga sukat ng sukat ng ratio :
Ang equation na ito ay nagpapahayag ng aksyon, i.e. pamamaraan ng paghahambing sa totoong mga kondisyon, na pagsukat. Ang isang natatanging tampok ng naturang pamamaraan ng pagsukat ay kapag ito ay paulit-ulit, dahil sa random na katangian ng G| ang pagbabasa sa sukat ng ratio X ay nagiging iba sa bawat pagkakataon. Ang pangunahing posisyon na ito ay ang batas ng kalikasan. Batay sa malawak na karanasan ng mga praktikal na sukat, ang sumusunod na pahayag ay nabuo, na tinatawag na pangunahing postulate ng metrology : ang bilang ay isang random na numero. Ang lahat ng metrology ay batay sa postulate na ito.
Ang resultang equation ay isang mathematical model of measurement sa isang ratio scale.
Mga Axiom ng metrology. Unang axiom: Kung walang priori na impormasyon, imposible ang pagsukat. Ang axiom na ito ng metrology ay tumutukoy sa sitwasyon bago ang pagsukat at sinasabi na kung wala tayong alam tungkol sa ari-arian na interesado tayo, wala tayong malalaman. Kasabay nito, kung ang lahat ay alam tungkol dito, kung gayon ang pagsukat ay hindi kinakailangan. Kaya, ang pagsukat ay sanhi ng kakulangan ng dami ng impormasyon tungkol sa isang partikular na katangian ng isang bagay o kababalaghan at naglalayong bawasan ito.
Pangalawang aksiom: ang pagsukat ay walang iba kundi paghahambing. Ang axiom na ito ay nauugnay sa pamamaraan ng pagsukat at nagsasabing walang ibang pang-eksperimentong paraan upang makakuha ng impormasyon tungkol sa anumang mga sukat maliban sa pamamagitan ng paghahambing ng mga ito sa isa't isa. Ang popular na karunungan, na nagsasabing "lahat ay nakikilala sa pamamagitan ng paghahambing," ang interpretasyon ng pagsukat ni L. Euler, na ibinigay mahigit 200 taon na ang nakalilipas: "Imposibleng matukoy o sukatin ang isang dami maliban sa pagtanggap ng isa pang dami ng parehong uri. bilang kilala at nagpapahiwatig ng relasyon kung saan siya nakatayo sa kanya."
Pangatlong axiom: Ang resulta ng pagsukat nang walang pag-ikot ay random. Ang axiom na ito ay tumutukoy sa sitwasyon pagkatapos ng pagsukat at sumasalamin sa katotohanan na ang resulta ng isang tunay na pamamaraan ng pagsukat ay palaging naiimpluwensyahan ng maraming iba't ibang, kabilang ang random, mga kadahilanan, ang eksaktong accounting kung saan ay imposible sa prinsipyo, at ang huling resulta ay hindi mahuhulaan. Bilang isang resulta, tulad ng ipinapakita ng kasanayan, na may paulit-ulit na mga sukat ng parehong pare-pareho ang laki o may sabay-sabay na pagsukat ng iba't ibang mga tao, iba't ibang mga pamamaraan at paraan, hindi pantay na mga resulta ay nakukuha, maliban kung sila ay bilugan (coarsened). Ito ay mga indibidwal na halaga ng isang resulta ng pagsukat na random sa kalikasan.
Mga salik na nakakaapekto sa kalidad ng mga sukat
Ang pagkuha ng pagbabasa (o paggawa ng desisyon) ay ang pangunahing pamamaraan ng pagsukat. Gayunpaman, marami pang mga kadahilanan ang dapat isaalang-alang, ang accounting na kung minsan ay medyo mahirap na gawain. Kapag naghahanda at nagsasagawa ng mga pagsukat ng mataas na katumpakan sa kasanayan sa metrological, ang impluwensya ng:
Bagay ng pagsukat;
Paksa (eksperto, o eksperimento);
Paraan ng pagsukat;
Pagsukat;
Mga kondisyon sa pagsukat.
Bagay ng pagsukat dapat pag-aralan nang sapat. Bago ang pagsukat, kinakailangang isipin ang isang modelo ng bagay na pinag-aaralan, na sa hinaharap, habang magagamit ang impormasyon sa pagsukat, ay maaaring baguhin at pinuhin. Kung mas ganap na tumutugma ang modelo sa sinusukat na bagay o phenomenon na pinag-aaralan, mas tumpak ang eksperimento sa pagsukat.
Para sa mga sukat sa palakasan, ang bagay ng pagsukat ay isa sa pinakamahirap na sandali, dahil ito ay kumakatawan sa isang interweaving ng maraming magkakaugnay na mga parameter na may malalaking indibidwal na "scatters" ng mga sinusukat na halaga (sila naman, ay naiimpluwensyahan ng biological na "panlabas" at "panloob", heograpikal, genetic, sikolohikal, sosyo-ekonomiko at iba pang mga kadahilanan).
Eksperto o eksperimento, ay nagpapakilala ng elemento ng pagiging subject sa proseso ng pagsukat, na dapat bawasan kung maaari. Depende ito sa mga kwalipikasyon ng metro, psychophysiological state nito, pagsunod sa mga kinakailangan sa ergonomic sa panahon ng mga pagsukat, at marami pang iba. Ang lahat ng mga salik na ito ay nararapat pansin. Ang mga taong sumailalim sa espesyal na pagsasanay at may naaangkop na kaalaman, kasanayan at praktikal na kasanayan ay pinapayagang kumuha ng mga sukat. Sa mga kritikal na kaso, ang kanilang mga aksyon ay dapat na mahigpit na kinokontrol.
Impluwensya mga instrumento sa pagsukat sa sinusukat na halaga sa maraming mga kaso ay nagpapakita ng sarili bilang isang nakakagambalang kadahilanan. Ang pagsasama ng mga instrumento sa pagsukat ng elektrikal ay humahantong sa muling pamamahagi ng mga alon at boltahe sa mga de-koryenteng circuit at sa gayon ay nakakaapekto sa mga sinusukat na halaga.
Kasama rin sa mga nakakaimpluwensyang salik ang mga kondisyon ng pagsukat. Kabilang dito ang ambient temperature, humidity, barometric pressure, electric at magnetic field, power supply voltage, shaking, vibration at marami pang iba.
Ang isang pangkalahatang paglalarawan ng mga kadahilanan na nakakaimpluwensya ay maaaring ibigay mula sa iba't ibang mga anggulo: panlabas at panloob, random at hindi random, ang huli - pare-pareho at nagbabago sa paglipas ng panahon, atbp. at iba pa. Ang isa sa mga opsyon para sa pag-uuri ng mga salik na nakakaimpluwensya ay ibinigay sa ibaba.
