Измерение - это познавательная операция , в которой производится процедура сравнения какой-либо величины с другой величиной, принятой за эталон . В широком смысле измерение понимается как метод познавательной деятельности (см. ), в результате которого определённые объекты получают количественные характеристики по тем или иным свойствам. В математике понятие измерения трактуется как протяжённость : линия имеет одно измерение (длину), поверхность - два (длину и ширину), тело - три (длину, ширину и высоту); наряду с этим в современных (неевклидовых) геометриях вводится понятие многомерности пространства (пространства n -измерений).

В практической деятельности и в научном исследовании имеют место различные типы измерительных процедур. Особенности этих процедур определяются природой измеряемых объектов, состоянием покоя или движения, приёмами обработки полученных результатов, интерпретацией результатов измерения, определёнными законами, которым подчиняются измеряемые объекты. В науке (см. ) измерение дополняет качественные методы познания действительности точными количественными методами. В основе операции измерения лежит сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам, характеристикам, признакам. Через измерение осуществляется переход от наблюдаемого в опыте к математическим абстракциям и обратно. С помощью эталонов (единиц измерения) становится возможным точно соизмерить рассматриваемые величины, выражая их отношение через отношение чисел. Учитывая, что многие величины функционально связаны между собой, удаётся на основе знания одних величин косвенным путём устанавливать другие.

В научной практике количественное знание изучаемых величин может быть получено как непосредственно в виде прямого измерения, так и косвенного, то есть выполненного путём расчёта. На этой основе складывается представление о прямом и косвенном измерении.

Прямое измерение представляет собой непосредственно эмпирическую процедуру. Оно выступает как сравнение некоторого измеряемого свойства с эталоном. Эталон - это особая вещь, которая обеспечивает сохранение и воспроизведение некоторого выделенного свойства, по которому измеряют определённый класс величин. Появление эталонов измерения является результатом длительного исторического развития общественной практики и совершенствования методики самого научного исследования. Оно связано с переходом от случайной к развёрнутой и затем ко всеобщей форме прямого измерения. На ранних этапах измерение выступает в случайной форме, когда ещё нет эталонов, а измерение величины, характеризующей вещь, производится посредством любой другой вещи, характеризуемой этой же величиной. Затем по мере развития практики измерение начинает охватывать все более широкие классы объектов и из случайной переходит в развёрнутую форму. На этом этапе вещь становится эталоном. Эталон служит первой основой для введения единиц измерения (например, эталон длины в Парижской палате мер и весов одновременно служит мерой и масштабом длины и даёт её единицу 1 м). Постоянство эталона является наиболее важным условием процедуры измерения, так как если эталон оказывается подвержен изменению, это неизбежно приводит к ошибкам.

В процессе проведения прямых измерений применяются специальные измерительные инструменты , или приборы, которые позволяют через ряд шагов сравнивать измеряемую величину с эталоном. Качество измерения определяется точностью, чувствительностью и надёжностью применяемого инструмента. Точностью инструмента называется его соответствие существующему в данной области стандарту или эталону. В сложных случаях эмпирического исследования прямое измерение может осуществляться в процессе эксперимента , выступать как его элемент. Но, тем не менее, измерение не отождествляется с экспериментальной процедурой. Оно может осуществляться и вне эксперимента. С другой стороны, эксперимент не всегда бывает связан с измерением и может носить качественный характер. Таким образом, измерение и эксперимент выступают как специфические методы эмпирического исследования, которые могут выступать как отделённые друг от друга, так и синтезированные в рамках единой деятельности.

Косвенные измерения развиваются на основе прямых измерений. Их сущность состоит в том, что они позволяют получить значение измеряемой величины на основе математической зависимости, не прибегая к сравнению с эталоном. Таким путём наука получает численные значения величин в условиях, когда процесс прямого измерения сложен, а также в условиях, когда прямое измерение принципиально невозможно. В отличие от прямого измерения косвенное не является уже эмпирической процедурой, а представляет переход от эмпирического исследования к теоретическому (см. ). В своих наиболее простых формах оно непосредственно примыкает к эмпирическому исследованию, но в сложных формах косвенное измерение непосредственно связано с теоретическими расчётами.

Косвенные и прямые измерения взаимодействуют между собой в ходе развития науки, уточняя и проверяя друг друга. В частности, точность прямых измерений возрастает благодаря поправкам, вносимым за счёт применения косвенных измерений. В свою очередь отыскание новых уравнений и проведение всё более сложных косвенных измерений опирается на прямые измерения.

Процедура измерения подразумевает присвоение рубрикационных символов наблюдаемым объектам в соответствии с некоторым правилом или эталоном. Символы могут быть просто метками, представляющими классы или категории объектов в популяции, или числами, характеризующими степень выраженности у объекта измеряемого свойства. Символы-метки могут также представлять собой числа, но при этом не обязательно нести в себе характерную «числовую» информацию. Алгоритм (правило) присвоения символа объекту называется измерительной шкалой. Как всякая модель, измерительные шкалы должны корректно отражать изучаемые характеристики объекта и, следовательно, иметь те же свойства, что и измеряемые показатели. Различают четыре основных типа измерительных шкал, получившие следующие названия: шкала наименований; шкала порядка; шкала интервалов; шкала отношений.

Шкала наименований , или номинальная шкала, используется только для обозначения принадлежности объекта к одному из нескольких непересекающихся классов. Приписываемые объектам символы, которые могут быть цифрами, буквами, словами или некоторыми специальными символами, представляют собой только метки соответствующих классов. Характерной особенностью номинальной шкалы является принципиальная невозможность упорядочить классы по измеряемому признаку - к ним нельзя прилагать суждения типа «больше - меньше», «лучше - хуже» и так далее. Единственным отношением, определённым на шкале наименований, является отношение тождества: объекты, принадлежащие к одному классу, считаются тождественными, к разным классам - различными. Если при этом классы обозначены цифрами, что удобно при компьютерной обработке, то такие цифры не являются числами в прямом смысле этого слова и не обладают свойствами чисел. В частности, к ним нельзя применять действия арифметики. Частным случаем шкалы наименований является дихотомическая шкала, с помощью которой фиксируют наличие у объекта определённого качества или его соответствие некоторому требованию. По установившейся традиции при измерении дихотомических показателей применяют следующие обозначения: 0 - если объект не обладает требуемым свойством, 1 - если обладает.

Шкала порядка позволяет не только разбивать объекты на классы, но и упорядочивать классы по возрастанию (убыванию) изучаемого признака. На шкале порядка, кроме отношения тождества, определено также отношение порядка: об объектах, отнесённых к одному из классов, известно не только то, что они тождественны друг другу, но также, что они обладают измеряемым свойством в большей или меньшей степени, чем объекты из других классов. Но при этом порядковые шкалы не могут ответить на вопрос, на сколько (во сколько раз) это свойство выражено сильнее у объектов из одного класса, чем у объектов из другого класса. Упорядоченные классы достаточно часто нумеруют в порядке возрастания (убывания) измеряемого признака. Однако в силу того, что различия в значениях признака точному измерению не поддаются, к шкалам порядка, также как к номинальным шкалам, действия арифметики не применяют. Исключение составляют оценочные шкалы, при использовании которых объект получает (или сам выставляет) некоторые оценки, исходя из определённого числа баллов, поэтому для них считается вполне допустимым рассчитывать, например, средний балл. Другим частным случаем шкалы порядка является ранговая шкала, применяемая обычно в тех случаях, когда изучаемый признак заведомо не поддаётся объективному измерению или когда порядок объектов более важен, чем точная величина различий между ними. В силу того, что символы, присваиваемые объектам в соответствии с порядковыми и номинальными шкалами, не обладают числовыми свойствами, даже если записываются с помощью цифр, эти два типа шкал получили общее название качественных в отличие от количественных шкал интервалов и отношений.

Шкала интервалов и шкала отношений имеют общее свойство, отличающее их от качественных шкал: они предполагают не только определённый порядок между объектами или их классами, но и наличие некоторой единицы измерения, позволяющей определять, на сколько значение признака у одного объекта больше или меньше, чем у другого. Другими словами, на обеих количественных шкалах, помимо отношений тождества и порядка, определено отношение разности, к ним можно применять арифметические действия сложения и вычитания. Естественно, что символы, приписываемые объектам в соответствии с количественными измерительными шкалами, могут быть только числами. Основное различие между этими двумя шкалами состоит в том, что шкала отношений имеет абсолютный нуль, не зависящий от произвола наблюдателя и соответствующий полному отсутствию измеряемого признака, а на шкале интервалов нуль устанавливается произвольно или в соответствии с некоторыми условными договорённостями. Шкала оценок с заданным количеством баллов часто рассматривается как интервальная в предположении, что минимальное и максимальное положения на шкале соответствуют некоторым крайним оценкам или позициям, и интервалы между баллами шкалы имеют одинаковую длину. К шкалам отношений относится абсолютное большинство измерительных шкал, применяемых в науке, технике и быту. Шкала отношений является единственной шкалой, на которой определено отношение отношения, то есть разрешены арифметические действия умножения и деления и, следовательно, возможен ответ на вопрос, во сколько раз одно значение больше или меньше другого. Количественные шкалы делятся на дискретные и непрерывные. Дискретные показатели измеряются в результате счёта. Непрерывные показатели предполагают, что измеряемое свойство изменяется непрерывно, и при наличии соответствующих приборов и средств могло бы быть измерено с любой необходимой степенью точности. Результаты измерения непрерывных показателей довольно часто выражаются целыми числами, но это связано не с природой самих показателей, а с характером измерительных процедур.

Целью измерения является получение формальной модели, исследование которой могло бы, в определённом смысле, заменить исследование самого объекта. Как всякая модель, измерение приводит к потере части информации об объекте и/или её искажению, иногда значительному. Потеря и искажение информации приводит к возникновению ошибок измерения, величина которых может обусловливаться различными факторами, влияющими на процесс измерения. Среди наиболее распространённых факторов - несовершенство измерительной аппаратуры, естественные недостатки органов чувств, неполнота знаний о наблюдаемых явлениях, связанных с процедурой измерения, недостаточный уровень квалификации наблюдателя и другие, вызывающие неизбежные погрешности в результатах. Сами по себе погрешности становятся предметом исследования ради достижения точности измерения. Различают два класса погрешностей - систематические и случайные . При исследовании отдельно взятого объекта ошибки обоих типов представляют одинаковую опасность. При статистическом обобщении информации о некоторой совокупности измеренных объектов случайные ошибки, в известной степени, взаимно «погашаются», в то время как систематические ошибки могут привести к значительному смещению результатов. Для изучения причин неточностей проводятся многократные повторения измерений. Если погрешности при этом остаются, то это указывает на систематичность погрешностей. Такие погрешности происходят, например, от неверной градуировки приборов или от происшедшего изменения температуры применяемых эталонов, а также температуры приборов. Случайные погрешности весьма неопределённы по величине и по своим причинам. Случайность погрешностей обнаруживается в тех случаях, когда при тщательном измерении получаются различные результаты в последних значащих цифрах. Такого рода погрешности вызывают необходимость применения статистических методов.

В целом, наука с каждым новым этапом своего развития совершенствует средства и способы измерения, создавая новые методы расчёта, новые измерительные приборы и эталоны. Благодаря этому становится возможным изучить ранее не исследованные типы процессов и открыть новые законы природы. В свою очередь, познание законов природы всегда приводит к совершенствованию способов и инструментов измерения. Таким образом, в науке постоянно происходит овеществление добытых знаний в новых средствах измерения и разработка на основе ранее открытых законов природы новых способов измерения. Это позволяет научному познанию подниматься на более высокие ступени своего развития.

Физика – наука, основанная на постоянных экспериментальных действиях. Физические законы доказаны на основании проведенных опытов и исследований. Однако, для того чтобы иметь полное представление о всех явлениях, изучаемых физикой одних экспериментов и опытных исследований недостаточно.

Физика использует большой набор теоретических сведений и методов для проведения физических исследований, предусматривающих анализирование, полученных экспериментальных результатов и природных законов. На основе выведенных законов физики-исследователи объясняют конкретно произошедшие явления, и могут предвидеть и обосновать теоретически новые не описанные явления. В анализе широко используются математические методы.

Важно понимать своеобразность теоретических исследований, которые проводятся без использования реального физического тела или явления, а берется его идеализированный аналог – некая физическая модель по своим основным параметрам и свойствам соответствующая реальному исследуемому образцу. В качестве примера можно привести материальную точку, которую физика использует, как модель для изучения разнообразных механических движений. Подобные модели используются, если при исследовании не важны размеры и форма тела.

Измерение физических величин

Физическая величина - это параметр, являющийся общим для большого числа разнообразных объектов, явлений, выраженный в качественном виде, но при определенных обстоятельствах, приобретающий для любого из них индивидуальное значение.

Для анализа проводят ряд последовательных опытно-экспериментальных операций, позволяющих найти искомую величину. Сделать измерение – значит провести сравнение измеряемой величины с существующим зафиксированным эталоном.

После проведения ряда однотипных экспериментальных исследований измерение завершается. Полученные значения приближаются к истинному (единому) или истинному среднему (усредненному). Усредненное значение характеризует величину, которая имеет статистический или общий для многих явлений, объектов характер. Примерами могут служить: средний возраст или рост человека и другие подобные величины. В тоже время параметры, типа массы тела или объем тела, характеризуются единым значением. Используя пример с массой тела можно говорить о некой степени приближения полученного среднего значения к единому (истинному) значению.

Измерения бывают косвенными и прямыми. Отличия их в том, что при прямых - исследуемую величину определяют по проведенным опытным данным, в то время, как при косвенных – величину определяют, изучая определенные зависимости между физическими величинами.

Наиболее интересными для практического использования являются экспериментальные исследования, проведенные прямыми измерениями.

Самые яркие примеры прямых измерений:

• Давление и напряжение;
• Скорость и температура;
• Плотность и сила;
• Путь и освещенность;
• Время и масса.

Чтобы измерить любую из этих величин - нужно сравнить ее значение с эталонной, т.е. с однородной величиной, считаемой за единицу.

При прямых измерениях исследуемую величину, например секунду, килограмм, метр, сравнивают с ее эталонной единицей, используя для этого измерительный прибор с соответствующими проградуированными единицами.

Наиболее часто в реальной жизни измеряемые величины - это:

• масса, измеряемая весами разного вида и назначения;
• расстояние, измеряемое рулеткой или другими более сложными приборами;
• время, отсчитываемое часовыми механизмами.

Для более сложных величин приборы определения имеют более сложную конструкцию: для скорости – спидометр и многие другие.

Типы погрешностей при проведении измерений

Приборы, с помощью которых проводятся измерения, не всегда точно показывают результат измерения, человеческие органы чувств тоже не идеальны. Зачастую сама измеряемая величина имеет тенденцию к показанию неточных результатов при любом виде, качестве и количестве измерений. Таким образом, экспериментальное измерение не показывает истинное значение, а только максимально близкое к нему.

В таких случаях точность проведенного измерения считается по близости данного результата к истинной величине или усредненной. При этом мера точности, выраженная в количественном виде, считается погрешностью. Обычно принято учитывать абсолютную погрешность проведенного измерения.

Погрешности могут быть нескольких типов и включать в себя:

• Грубые погрешности (промахи), возникающие при проведении небрежного, плохо подготовленного эксперимента или невнимательности эксперта. К таким промахам можно отнести неверно проведенный эксперимент по измерению расстояния, который проведен без соответствующих инструментов (приборов), или не увидели цифру на шкале. Обычно такие погрешности избегаются.
• Случайные погрешности (ошибки) отличаются при проведении разных экспериментов и могут возникать по различным причинам. Часто предугадать эти причины заранее не возможно. Подобные погрешности просчитываются на основании математического статанализа и считаются подчиненными закономерностям.
• Систематические ошибки наиболее часто возникают при использовании для проведения анализа неправильного измерительного метода или неисправного прибора для измерения. Так, систематическая погрешность прибора определяет точность проведения измерения этими приборами. Считывая результат, происходит его неизбежное округление до заданной величины с учетом цены деления, что определяет – точность измеряющего прибора. Такие ошибки тяжело просчитать и учесть, поэтому они принимаются вместе со случайными погрешностями.

Площадь, скорость и иные производные в системе СИ

Скорость, объем и площадь считаются производными единицами, поэтому их размерность считается от основных измерительных единиц. В подсчетах и анализах используются не только реально высчитанные единицы, но и кратные им – увеличенные или уменьшенные в n-ное количество раз. Примерами таких кратных единиц могут служить единицы, измеряющие расстояние: 1000м = 1км. 1 м = 100 см или 1000 мм. Или иной вариант – единицы в целой степени меньше эталонной, зафиксированной: 1 см = 0, 01 м. Несколько иная ситуация с временными единицами: 1 час = 60 мин или 1 мс = 0,001 с.

Измерительные приборы для измерения

Измерительные приборы – это механизмы или оборудование для измерения физических величин. Это могут быть:

• Скалярные величины, задающиеся только в числовом значении.
• Векторные величины, определяющиеся направлением и его числовым значением. У значения есть особое название – модуль.
• Длина, рассчитываемая, как расстояние от одной зафиксированной точки к другой.
• Площадь, определяемая общим размером исследуемой поверхности.
• Объем, определяемая вместимость тела, или часть пространства с границами.
• Перемещение, определяется, как отрезок пространства, где объект переведен из первоначального положения в конечное.
• Масса, определяется, как характеристика тела.
• Сила притяжения, рассчитывается, как сила планеты. притягивающая объекты, предметы.

Люди часто сталкиваются с нахождением какой-либо физической величины. В этом случае говорят об измерении чего-либо. Этот термин происходит из науки, которая называется метрологией. Что такое измерение?

Определение

Измерением называется процесс определения какой-либо физической величины при помощи средств измерения опытным путем. Результат процесса измерения - это значение в принятых единицах, которое называют действительным.

Принципом измерений называют физическое явление или несколько таких явлений, которые положены в основу измерений. К примеру, измерение температуры при помощи термоэлектрического эффекта.

Что такое метод измерения? Это такая совокупность приемов применения средств измерений и их принципов. А что такое Это те технические средства, которые имеют метрологические свойства, соответствующие нормам.

Виды измерений

Итак, что такое измерение, определение которого дано выше, понятно. Но бывают еще и виды, классификацию которых проводят, исходя из того, как измеряемая величина зависит от вида уравнения, времени, условий, которые определяют точность итогов измерения, а также способов, которыми эти результаты выражаются.

Зависимость от времени

Обращая внимание на зависимость величины, которая измеряется от времени, можно выделить два вида измерения:

• Динамическими называются такие измерения, в процессе которых величина изменяется во времени. Примером может быть измерение температуры или давления при процессе сжатия газа в цилиндрах двигателя.
• Статическими называют измерения, при которых необходимая величина с течением времени не изменяется. Примеры: измерение температуры, постоянного давления, размеров.

Зависимость от уравнения

Способ получения результатов, который определяется видом уравнения для измерений делит измерения на прямые и косвенные, а также совместные и совокупные.

• измерение? Это такое измерение, при котором нужное значение физической величины находится непосредственно из данных, полученных в результате опыта. Примерами прямых измерений могут служить: измерение температуры при помощи термометра, измерение диаметра изделия при помощи микрометра или штангенциркуля, измерение углов при помощи угломера.
• Что такое измерение косвенное? Это такое измерение, при котором искомая величина определяется на основании зависимости между теми величинами, которые находятся при помощи прямых измерений и искомой величиной. Примеры таких измерений: измерение диаметра резьбы при помощи метода трех проволочек, нахождение объема тела с использование прямых измерений его размеров. Косвенные измерения очень распространены тогда, когда величину чересчур сложно или же невозможно измерить прямым способом. Бывает так, что искомую величину можно измерить лишь косвенным путем. Сюда можно отнести измерение размеров астрономических тел.
• Что такое измерение совокупное? Это такое измерение, при котором нужные значения определяются по результатам нескольких измерений величин при различных сочетаниях. Само значение искомой величины определяется с помощью решения системы уравнений, которые составляются по результатам серии прямых измерений. Пример совокупных измерений: определение массы каждой гири из набора, то есть это калибровка по известной массе одной из гирь, а также по результатам прямых измерений и сравнения масс сочетаний гирь.
• Совместным измерением называется то, которое производится одновременно для двух или же нескольких величин с разными именами для того, чтобы найти между ними функциональную зависимость. Примером может быть определение длины объекта в зависимости от температуры.

Зависимость от условий

По условиям, которые определяют точность результата, можно разделить измерения на три класса:

1. которая является максимальной. Сюда можно отнести измерения высокой и эталонной точности.

2. Контрольно-проверочные. Их погрешность с некоторой вероятность не должна быть выше какого-то заданного значения.

3. Технические. Это измерения, где погрешность итогового значения определяется характеристиками средств, используемых в процессе измерения.

Зависимость от способов выражения результатов

По способу выражения результатов измерения можно разделить на абсолютные и относительные.

• Что такое измерение абсолютное? Это то измерение, которое основано на прямых измерениях величин либо на применении значений каких-то физических констант. Примеры: определение силы тока в амперах, длины в метрах.
• Что такое измерение относительное? Это такое измерение, при котором нужную с другой величиной, которая играет роль единицы или является принятой за исходную. Пример таких измерений: нахождение относительной влажности воздуха, которая определяется в виде отношения числа водяных паров в кубическом метре воздуха к числу паров, насыщающих кубический метр воздуха при заданной температуре.

Система измерений

Единство измерений означает согласованность размеров всех величин. Это очевидно, если обратить внимание на то, что одну и ту же величину можно измерить как прямыми, так и косвенными методами. Такой согласованности можно достичь, создав систему единиц. Первая такая система появилась в конце 18 века. Ею стала всем известная метрическая система. А первой научно обоснованной системой единиц стала система, предложенная Карлом Гауссом. В ней были приняты за основу три единицы: секунда, миллиметр и миллиграмм. Именно на основе такой абсолютной системы была построена современная система единиц.

Что такое единица измерения и какими они бывают

Единицей измерения называют конкретную величину, которая определена и установлена по договоренности. С ней сопоставляются другие величины такого же рода для выражения их размера относительно указанной величины.

Каждой измеряемой физической величине должна соответствовать своя единица измерения. Таким образом, отдельные единицы необходимы для длины, объема, веса, расстояния и так далее. Каждую единицу можно определить, если выбрать какой-либо эталон. Система единиц становится более удобной, если она содержит только несколько единиц, которые выбраны основными, а остальные определяются уже через них. Эталонной единицей длины является метр. Основываясь на этом, единицей площади считают квадратный метр, единицей скорости - метр в секунду, а единицей измерения объема - метр в кубе.

Погрешность

Что такое погрешность измерения? Этим термином называют отклонение результатов измерения от действительного или истинного значения величины, которая измеряется. Истинное значение величины является неизвестным. Оно применяется лишь в теоретических исследованиях.

Иногда на вопрос «что такое погрешность измерения?» можно услышать в качестве ответа другое определение - «ошибка измерения». Но лучше его не применять, так как оно является менее удачным.

Виды погрешностей

Систематической является составляющая часть погрешности итогового результата измерения, которая остается постоянной или изменяется закономерно при повторяющихся измерениях физической величины. Характер измерения делит систематические погрешности несколько видов.

• Постоянная погрешность - это такая погрешность, которая сохраняет свое значение на протяжении длительного времени. Такой вид встречается наиболее часто.
• Прогрессивная погрешность - это та, которая непрерывно возрастает или убывает. Сюда можно отнести погрешности, происходящие из-за износа измерительных приборов или наконечников, которые контактируют с деталями.
• Периодическая погрешность - это погрешность, значение которой представляет собой периодическую функцию времени или перемещение указателя прибора, применяемого при измерении.
• Погрешность, которая измеряется по сложному закону - это та, которая происходит из-за совестного действия сразу нескольких систематических погрешностей.

Инструментальной погрешностью называют составляющую погрешности измерений, которая обусловлена погрешностью используемого средства.

Погрешностью метода измерений является составляющая, которая обусловлена несовершенством метода, который принят для измерения.

Результат измерения

Что такое результат измерения? Это значение физической величины, которое получено путем ее измерения.

Неисправленным результатом измерения называют значение величины, которое получено в процессе измерения до того, как в него были введены поправки, учитывающие систематические погрешности.

Исправленным результатом является значение величины, которое получено при измерении и уточнено при помощи введения нужных поправок.

Сходимостью результатов измерений называется близость результатов, которые выполнялись повторно при помощи одних и тех же средств, тем же самым методом и в тех же самых условиях.

Что такое воспроизводимость результатов? Это близость друг к другу результатов, которые были получены в разных местах, разными средствами и операторами при помощи различных методов, но которые были приведены к одинаковым условиям.

Рядом результатов измерений является последовательность значений одной и той же величины, которые были получены в результате серии измерений, следующих друг за другом.

Измерение информации

Сегодня измерять можно не только физические величины. Так как наступила эра компьютерных технологий, всюду используется информация в цифровом виде. Ее тоже возможно измерить. Что такое измерение информации? Это определение числа данных, которые выражены в своих единицах. Эталонной единицей измерения информации является бит, который является объемом информации, которая возникает при равновероятных событиях. К примеру, подбрасывание монеты может привести к двум равновероятным исходам. Выпадение одной из сторон содержит в себе информацию объемом в один бит.

Название этой единицы измерения произошло от сокращения термина «двоичное число». Это такое число, которое может принимать лишь два значения - единицу или ноль. Такие числа использую во всех видах вычислительной техники для представления любой информации. Так как бит является очень маленькой единицей измерения информации, то принято использовать более крупные. Это байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и так далее.

Объем, который занимает любой символ, введенный с клавиатуры равен одному байту. Это 8 бит.

Итоги

Таким образом, были рассмотрены все понятия, используемые в измерении. Это система измерений, погрешность и ее виды, результаты. Было рассмотрено, что такое единица измерения, и какими эти единицы бывают. Все это необходимо знать людям, имеющим дело с наукой, вычислениями, а также просто для расширения кругозора. Ведь в век информационных технологий актуальна мудрость о том, что знание - это сила.

Измерение – нахождение истинного значения физической величины опытным путём с использованием специальных технологических устройств, имеющих нормированные характеристики.

Существует 4 основных вида измерений:

1)Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных или с помощью технического средства измерения непосредственно отсчитывающего значение измеряемой величины по шкале. В этом случае уравнение измерения имеет вид: Q=qU .

2)Косвенное измерение – измерение, при котором значение физической величины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, подлежащими прямым измерениям. В этом случае уравнение измерения имеет вид: Q=f(x1,x2,…,xn) , где x1 - xn – физические величины, полученные путём прямых измерений.

3)Совокупные измерения – производятся одновременно измерение нескольких одноименных величин, при котором искомое значение находят путём решения системы уравнений, полученных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

4)Совместные измерения – производимые одновременно двух или нескольких неодноимённых физических величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Как правило, эти измерения проводятся путём клонирования эксперимента и составления таблицы матрицы рангов.

Кроме того измерения классифицируется по: условиям проведения, характеристике точности, числу выполняемых измерений, характеру измерений во времени, выражению результата измерений.

9. Метод измерений. Классификация методов измерения.

Метод измерений – совокупность приёмов использования принципов и средств измерения. Все существующие методы измерений условно делятся на 2 основных вида:Метод непосредственной оценки – значения определяемой величины определяется непосредственно по отчетному устройству прибора или измерительного устройства прямого действия.Метод сравнения с мерой – измеряется величина, сравнивающаяся с величиной заданной мерой. При этом сравнение может быть переходное, равновремённое, разновремённое и другие. Метод сравнения с мерой делится на следующие два метода:- Нулевой метод - предусматривает одновременное сравнение измеряемой величины и меры, а результирующий эффект воздействия доводится с помощью прибора сравнения до нуля.- Дифференциальный - на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой, пример – схема неуравновешенного моста.

Оба эти метода делятся на следующие:

1) Метод противопоставления – измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения с помощью которого устанавливаются соотношения между этими величинами. (во сколько раз?)

2) Метод замещения – измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Широко применяется при измерении неэлектрических величин, при этом методе одновременно или периодически сравнивается измеряемая величина с мерной величиной, а далее измеряют разницу между ними, используя совпадение отметок шкалы или совпадение периодических сигналов по времени.

3) Метод совпадений – разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов.

Из всех методов измерения метод сравнения с мерой является более точным по сравнению с методом непосредственной оценки, причём дифференциальный метод измерения является более точным, чем нулевой метод измерения.

Недостатком нулевого метода измерения является необходимость иметь большой число мер, различных сочетаний для воспроизведения мерных величин кратных измеряемым. Разновидностью нулевого метода является компенсационный метод измерения, при котором происходит измерения физической величины без нарушения процесса в котором она участвует.

Измерение (физика)

Измерение - совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений - мер , измерительных приборов , измерительных преобразователей , систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).

• Принцип измерений - физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.
• Метод измерений - приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

Характеристикой точности измерения является его погрешность Примеры измерений

1. В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, по сути сравнивают её размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчёт, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали).
2. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и проводят отсчёт.

В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая и не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности землетрясений , Шкала Мооса - шкала твёрдости минералов

Наука, предметом изучения которой являются все аспекты измерений, называется метрологией .

Классификация измерений

По видам измерений

• Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.
• Косвенное измерение - определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.
• Совместные измерения - проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними.
• Совокупные измерения - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.

По методам измерений

• Метод непосредственной оценки - метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений
• Метод сравнения с мерой - метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
  • Нулевой метод измерений - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.
  • Метод измерений замещением - метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.
  • Метод измерений дополнением - метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению
  • Дифференциальный метод измерений - метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами

По назначению

Технические и метрологические измерения

По точности

Детерминированные и случайные

По отношению к изменению измеряемой величины

Статические и динамические

По числу измерений

Однократные и многократные

По результатам измерений

• Абсолютное измерение - измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.
• Относительное измерение - измерение отношения величины к одноимённой величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноимённой величине, принимаемой за исходную.

История

Единицы и системы измерения

Литература и документация

Литература

• Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения : Учебник для техникумов связи - М.: Связь, 1980
• Нефедов В. И., Хахин В. И., Битюков В. К. Метрология и радиоизмерения : Учебник для вузов - 2006
• Н. С. Основы метрологии : практикум по метрологии и измерениям - М.: Логос, 2007

Нормативно-техническая документация

• РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения
• ГОСТ 8.207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Измерение (физика)" в других словарях:

Измерение: В математике (а также в теоретической физике): Количество измерений пространства определяет его размерность. Измерение любая из координат точки или точечного события. В физике: Измерение (физика) определение значения физической… … Википедия

Представление свойств реальных объектов в виде числовой величины, один из важнейших методов эмпирического познания. В самом общем случае величиной называют все то, что может быть больше или меньше, что может быть присуще объекту в большей или… … Философская энциклопедия

Содержание 1 Методы получения 1.1 Испарение жидкостей … Википедия

Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Измерение (значения). Квантовая механика … Википедия

Исследование влияния, оказываемого на вещество очень высокими давлениями, а также создание методов получения и измерения таких давлений. История развития физики высоких давлений удивительный пример необычайно быстрого прогресса в науке,… … Энциклопедия Кольера

Слабые измерения являются типом квантово механического измерения, где измеряемая система слабо связана с измерительным прибором. После слабого измерения указатель измерительного прибора оказывается смещённым на так называемую «слабую величину». В … Википедия

Нейтронная физика раздел физики элементарных частиц, занимающийся исследованием нейтронов, их свойств и структуры (времени жизни, магнитного момента и др.), методов получения, а также возможностями использования в прикладных и научно… … Википедия

Кибернетическая физика область науки на стыке кибернетики и физики, изучающая физические системы кибернетическими методами. Под кибернетическими методами понимаются методы решения задач управления, оценивания переменных и параметров… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Оператор. Квантовая механика … Википедия

Книги

• Физика: колебания и волны. Лабораторный практикум. Учебное пособие для прикладного бакалавриата , Горлач В.В.. В учебном пособии представлены лабораторные работы по темам: вынужденные колебания, колебания груза на пружине, волны в упругой среде, измерение длины звуковой волны и скорости звука, стоячие…