Измерение — определение, методы и единицы¶

Измерение — это процесс определения числового значения некоторой величины путём сравнения её с эталоном, принятой единицей измерения. Измерение является одним из фундаментальных методов познания и научного познания мира, основой естественных и технических наук, производства, торговли и повседневной жизни. Результатом измерения является числовое значение, выраженное в единицах измерения, и обычно сопровождается оценкой погрешности.

¶Основные понятия

В теории измерений различают несколько ключевых понятий:

• Измеряемая величина — физическое свойство, которое может быть количественно оценено (длина, масса, время, температура, электрическое сопротивление и т. д.).
• Единица измерения — эталон, с которым сравнивается измеряемая величина.
• Измерительный прибор — устройство, обеспечивающее процесс сравнения.
• Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения.

Важнейшим условием корректного измерения является прослеживаемость (трассируемость) — возможность подтвердить результат измерения через непрерывную цепь сравнений с эталонами, как правило, с государственными эталонами единиц измерений.

¶Классификация измерений

Измерения классифицируют по ряду признаков.

По числу измерений различают:

• Прямые — когда значение величины определяется непосредственно по показаниям прибора (измерение длины линейкой).
• Косвенные — когда искомая величина вычисляется по результатам прямых измерений других величин (измерение плотности через массу и объём).
• Совместные — когда одновременно измеряется несколько однородных величин.
• Совокупные — когда результат определяется на основании системы уравнений, описывающих связь измеряемых величин.

По условиям проведения:

• Статические — величина не меняется во время измерения.
• Динамические — величина изменяется во время измерения.
• Разрушающие — при проведении измерения объект утрачивает свои свойства (испытание материалов на прочность).
• Неразрушающие — объект сохраняет целостность.

По точности измерения подразделяют на классы точности, устанавливаемые для конкретных типов средств измерений.

¶Единицы измерения

Для количественного выражения результатов измерений используются единицы измерения. В современной науке и технике применяется Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году на Генеральной конференцией по мерам и весам. СИ включает семь основных единиц:

В Российской Федерации единицы измерения регулируются Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» (№ 102-ФЗ от 26 июня 2008 года), который устанавливает требования к средствам измерений, поверке, калибровке и метрологической службе.

¶Средства измерений

Средства измерений — это технические устройства, предназначенные для измерений. К ним относятся:

• Меры — средства, воспроизводящие известное значение величины (гиря, мерная линейка).
• Измерительные приборы — устройства, показывающие измеряемую величину (мультиметр, термометр, манометр).
• Измерительные преобразователи — устройства, вырабатывающие сигнал, функционально связанный с измеряемой величиной (термопара, тензодатчик).
• Меры и измерительные приборы с вычислительным устройством — приборы, выполняющие вычисления по результатам измерений (счётчик электроэнергии).
• Измерительные системы — комплексы взаимосвязанных средств измерений.

¶Погрешности измерений

Любое измерение сопровождается погрешностью. Различают:

• Систематические погрешности — постоянные или закономерно меняющиеся ошибки, вызванные недостатками метода, прибора или условий измерения.
• Случайные погрешности — непредсказуемые отклонения, обусловленные множеством мелких факторов.
• Грубые погрешности (промахи) — значительные отклонения, возникающие из-за ошибок экспериментатора.

Оценка неопределённости измерения регламентируется международным документом «Словарь международных терминов по метрологии» (VIM) и ГОСТ Р ИСО/МЭК 99.

¶Метрология

Наука об измерениях, методах и средствах их обеспечения называется метрологией. В России метрологическая деятельность координируется Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Международная организация законодательной метрологии — Организация международных законодательных метрологий (ОИМЛ), а научную метрологию координирует Всеобщая конференция по мерам и весам (ГКМВ).

¶Применение

Измерения применяются практически во всех сферах человеческой деятельности:

• Наука — получение количественных данных о природе, проверка гипотез.
• Промышленность — контроль качества, управление технологическими процессами.
• Медицина — измерение температуры, давления, уровня глюкозы.
• Торговля — определение массы и объёма товаров.
• Навигация и геодезия — измерение расстояний, координат, высот.

¶Историческая справка

Измерения существуют с древнейших времён. Древние египтяне и вавилоняне использовали простые меры длины (локоть, пядь) и веса. Античные учёные — Евклид, Архимед — заложили основы геометрических измерений. В XVI–XVII веках с развитием механики и оптики появились первые точные приборы. В 1795 году во Франции была принята метрическая система мер, ставшая основой современной СИ. В XIX веке были определены эталоны основных единиц, а в 1960 году — принята Международная система единиц.

¶См. также

• Метрология
• Единицы измерения
• Погрешность измерений
• Средства измерений

¶Источники

• Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ (26.06.2008)
• ГОСТ Р ИСО/МЭК 99 — Международный словарь метрологии
• VIM — Словарь международных терминов по метрологии (JCGM 200:2012)
• Большая российская энциклопедия, статья «Измерения»
• «Основы метрологии» — учебник под редакцией В. А. Савина