Аксиомы метрологии 1 Первая аксиома метрологии Без

Аксиомы метрологии 1

Первая аксиома метрологии Без априорной информации измерение НЕВОЗМОЖНО Ø Постановка измерительной задачи должна содержать: 1. 2. Ø Что измерить? С какой погрешностью (неопределённостью)? «Что измерить? » содержит априорную информацию: Ø Ø Ø размерность измеряемой величины диапазон размера измеряемой величины (от Q 1 до Q 2) «С какой погрешностью (неопределённостью)? » содержит априорную информацию: Ø диапазон погрешности (неопределённости) результата измерений измеряемой величины (от Q 3 до Q 4) 2

Первая аксиома метрологии Модель априорной информации Модель апостериорной информации p(Q) Q 1 Q 2 Q Q 3 Q 4 Q В качестве меры неопределённости используют энтропию: Количество информации (по Шеннону) 3

Первая аксиома метрологии Ø Первая аксиома метрологии относится к ситуации перед измерением. Ø Если мы не знаем, что собираемся измерять, не располагаем качественной и количественной информацией, то ничего и не узнаем. Ø Если о какой-либо величине известно всё (в частности – её количественная информация), то измерение не нужно. Ø Измерение обусловлено дефицитом априорной информации о количественной характеристике какой-то величины и направлено на её уменьшение. Ø Измерение – это уточнение значения измеряемой величины 4

Первая аксиома метрологии Опыт предшествовавших измерений Источники априорной информации Характеристики средств измерений Условия измерений

Опыт предшествовавших измерений Ø Если во время аналогичных измерений, выполнявшихся ранее Ø Ø одним и тем же экспериментатором в таких же условиях и тем же самым средством измерений, были установлены неопределённость результата измерения и тот факт, что она не зависит от значения измеряемой величины, то с достаточной степенью уверенности можно полагать, что неопределённость вновь получаемых результатов измерений будет оставаться такой же, если не меняются Ø Ø Ø квалификация экспериментатора условия измерений исправность средства измерений. 6

ГОСТ 8. 401 -80 ГСИ. Классы точности СИ. Общие требования 7

ГОСТ 8. 401 -80 ГСИ. Классы точности СИ. Общие требования 8

ГОСТ 8. 401 -80 ГСИ. Классы точности СИ. Общие требования 9

Условия измерений Ø Нормальные условия измерений – условия измерений, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости. Ø Примечание Ø Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке). 10

Условия измерений Ø Нормальное значение влияющей величины – значение влияющей величины, установленное в качестве номинального. Ø Ø Ø Примечание При измерении многих величин нормируется нормальное значение температуры 20 °C, а в других случаях нормируется 23 °C. Нормальная область значений влияющей величины – область значений влияющей величины, в пределах которой изменением результата измерений под ее воздействием можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности. Ø Ø Пример Нормальная область значений температуры при поверке нормальных элементов класса точности 0, 005 в термостате не должна изменяться более чем на ± 0, 05 °C от установленной температуры 20 °C, т. е. быть в диапазоне от 19, 95 до 20, 05 °C. 11

Условия измерений Ø Ø Рабочая область значений влияющей величины – область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средства измерений. Рабочие условия измерений – условия измерений, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей. Ø Примеры Ø 1. Для измерительного конденсатора нормируют дополнительную погрешность на отклонение температуры окружающего воздуха от нормальной. Ø 2. Для амперметра нормируют изменение показаний, вызванное отклонением частоты переменного тока от 50 Гц (50 Гц в данном случае принимают за нормальное значение частоты). 12

Вторая аксиома метрологии «Невозможно измерить одну величину иначе как приняв в качестве известной другую величину этого же рода и указав соотношение, в котором она находится с ней» (Л. Эйлер) «Всё познаётся в сравнении» (Народная мудрость) Измерение есть сравнение размеров опытным путём Вторая аксиома относится к процедуре измерения и говорит о том, что сравнение размеров опытным путём является единственным способом получения измерительной информации. При этом не уточняется, каким образом сравниваются размеры, с помощью каких приспособлений, приборов или без них. 13

Вторая аксиома метрологии Ø Варианты сравнения: 1. Какой из двух размеров больше? Измерения по шкале порядка 2. На сколько больше? Измерения по шкале интервалов 3. Во сколько раз больше? Измерения по шкале отношений 14

Варианты сравнения 1. Какой из двух размеров больше? Измерения по шкале порядка Результат сравнения (измерения по шкале порядка) убедительно свидетельствует о том, что первое изделие тяжелее второго. В некоторых случаях этого вполне достаточно 15

Варианты сравнения 2. На сколько больше? Измерения по шкале интервалов Результат измерения по шкале интервалов позволяет определить, на сколько масса первого изделия больше массы второго изделия – на массу песка. 16

Варианты сравнения 3. Во сколько раз больше? Измерения по шкале отношений 2 2 1 1 Результат измерений по шкале отношений получают путём сравнения неизвестного размера с принятой единицей измерения с целью определения числового значения измеряемой величины, показывающего во сколько раз неизвестный размер больше размера единицы величины 17

Третья аксиома метрологии Совместное влияние множества различных факторов, точный учёт которых невозможен, а итог непредсказуем, приводит к тому, что: Результат измерения является СЛУЧАЙНЫМ Следствие: Результат измерения не имеет конкретного значения 18

Третья аксиома метрологии Факторы, влияющие на результат измерения A priori В процессе измерения A posteriori 19

Факторы, влияющие на результат измерения A priori Качество и количество априорной информации Неадекватность модели объекту Несовершенство метода измерений Несовершенство средства измерений 20

Факторы, влияющие на результат измерения В процессе измерения Неправильная установка СИ Влияние СИ на объект Воздействие влияющих величин Квалификация и психофизиологическое состояние персонала 21

Факторы, влияющие на результат измерения A posteriori Качество алгоритма обработки данных Несовершенство средства обработки данных Квалификация и психофизиологическое состояние персонала 22