Основные этапы измерений

Основные этапы измерений следующие (рис. 1.2).

I этап. Организация и планирование измерительного эксперимента включает два подэтапа.

• 1.1. Постановка измерительной задачи, осуществляемая в последовательности:
  • • формирование модели объекта и определение измеряемой физической величины (ФВ);
  • • уточнение данных об условиях измерений и измеряемой ФВ;

• • постановка измерительной задачи на основе принятой модели объекта;
• • выбор конкретных величин, на основе которых будет находиться значение измеряемой ФВ (например, при косвенных измерениях — выбор измеряемых прямым образом аргументов);
• • формирование уравнения измерения.

Рис. 1.2. Основные этапы измерений

• 1.2. Планирование измерительного эксперимента, осуществляемое в последовательности:
  • • выбор методов измерений;
  • • априорная оценка погрешности измерения;
  • • формулирование требований к метрологическим характеристикам средств измерений (СИ) и условиям измерений;
  • • выбор СИ в соответствии с указанными требованиями;
  • • выбор параметров измерительной процедуры: числа наблюдений для каждого аргумента, моментов времени и точек выполнения наблюдений;
  • • подготовка СИ к выполнению экспериментальной операции;
  • • обеспечение требуемых условий или создание возможности их контроля.

На этом этапе для многих видов массовых измерений заранее разрабатываются в виде специального документа методики выполнения измерений (МВИ), которые должны включать:

• • цель измерительного эксперимента;
• • исходные данные (указываются в техническом задании);

• • объем и последовательность проведения измерений;
• • выбор СИ, оборудования;
• • алгоритмы проведения измерительного эксперимента;
• • алгоритмы обработки результатов измерений.

Планирование измерений составляет существенную часть разработки такой методики. Теория планирования является разделом теории измерений. Ошибки, допущенные на этапе планирования, трудно исправимы и обнаруживаются лишь при использовании результатов измерений.

Содержание первого этапа — это по сути поиск ответов на вопросы: «что измерить?», «как измерить?», «чем измерить?», «кто измерит?».

II этап. Измерительный эксперимент. Необходимо выделить основные измерительные операции, свойственные процессу измерений:

• • измерительные преобразования (первичные, промежуточные);
• • воспроизведение ФВ заданного размера;
• • сравнение величин.

В соответствии с этим можно определить метод измерения как алгоритм использования основных операций с целью нахождения значения измеряемой ФВ.

III этап. Обработка экспериментальных данных. Алгоритм этапа: преобразование априорных данных и данных наблюдений в совокупность результата измерения и оценка его погрешности. Данное преобразование осуществляется путем обработки данных с помощью математических методов (при необходимости с помощью средств вычислительной техники).

Алгоритм обработки данных во многих случаях бывает задан. Но при измерениях высшей точности часто необходимо построение нового алгоритма.

Последовательность обработки данных такова:

• 1) предварительный анализ информации, полученной на предыдущих этапах измерения;
• 2) вычисление и внесение возможных поправок на систематические погрешности;
• 3) формулирование и анализ математической задачи обработки данных;
• 4) построение и уточнение возможных алгоритмов обработки данных, т. е. алгоритма вычисления результата измерения и показателей его погрешности;

• 5) вычисление, согласно принятому алгоритму (получают значение измеряемой ФВ и показатели погрешности);
• 6) анализ и содержательная интерпретация полученных результатов;
• 7) запись результата измерений и показателей погрешностей в соответствии с установленной формой представления.

Содержание третьего этапа — это поиск ответа на вопрос: «как обработать результаты измерений?».