Измерения в зависимости от способа обработки экспериментальных данных - результатов наблюдений, для нахождения результата измерений, относят к прямым измерениям, косвенным или совокупным.

Выбор метода измерений определяется принятой моделью измерения и доступными или имеющимися средствами измерения. Выбор средств измерения складывается из следующих этапов: сбор исходных данных; определение первоначальной совместимости средств измерения; расчет требуемой точности измерения; выбор конкретного средства измерения из первоначальной совместимости. Сбор исходных данных необходим для четкой постановки измерительной задачи, то есть для выявления состава, характеристик и условия проведения измерений. Также определяются особенности подключения средства измерения к объекту, допустимая продолжительность измерений, возможные ограничения габаритных масс, стоимостных и других характеристик средства измерения.

При анализе условий, в которых будут проводиться измерения или измерительный контроль, определяются:

а) уровни механических нагрузок (вибраций, ударов);

б) климатические условия (температура, влажность);

в) наличие или отсутствие активной разрушающей среды, в которой будут эксплуатироваться средства измерений и их элементы;

г) наличие электрических или магнитных помех (полей).

Перечисленные исходные данные позволяют выявить совместимость средства измерения, из которых и будет произведен выбор прибора, необходимого для измерения или измерительного контроля конкретного параметра.

При этом выбранные средства измерения должны удовлетворять следующим требованиям:

- обладать требуемым уровнем безотказности, необходимым техническим ресурсом и гарантийным сроком службы;

- обеспечивать простоту, удобство и безопасность применения, технического обслуживания и ремонта;

- обладать необходимым быстродействием;

- устойчивость средства измерения к внешним воздействующим факторам, которая должна быть такой, чтобы обеспечивалась их нормальная работа в условиях измерения (измерительного контроля) параметров.

Основными характеристиками средств измерений являются погрешности. Суммарная погрешность с входящими в её состав предельными погрешностями определяется по формуле (1):

 

, (1)

 

где - суммарная погрешность;

- предельная погрешность метода;

- предельная допускаемая погрешность используемых средств измерения;

- предельная погрешность, обусловленная влиянием внешних факторов;

- предельная погрешность, вносимая оператором;

- допускаемая погрешность измерений.

В данном сборнике измерения делятся по разделам на следующие области:

- геометрические измерения;

- механические измерения;

- измерения теплоты;

- измерения расхода;

- измерения давления;

- измерения вязкости материалов и жидкости;

- измерения электрических величин;

- измерения величин магнетизма;

- измерения колебаний механических величин;

- измерения колебаний электрических величин;

- измерение акустики;

- измерение лучистой энергии;

- измерения оптических величин.

Лабораторную работу выполняют в следующей последовательности:

1) выбрать свой вариант;

2) провести измерения и записать результаты наблюдений (3 и более).

Мероприятия, выполняемые перед началом измерений. Каждый человек, выполняющий измерения, выполняет обязанности оператора измерения. При подготовке к измерениям оператор должен:

- ознакомиться с методикой выполнения измерений (МВИ) и последовательностью выполнения операций. Расчет требуемой точности выбранного средства измерений должен быть приведен в методике выполнения измерений (МВИ), но при отсутствии МВИ, такой расчет делается на уровне метрологической экспертизы по формуле (2):

 

(2)

 

где К _т - коэффициент точности;

δ _доп – поле допуска измерений;

Δ _п.д.п. – предельно допускаемая погрешность в составе НСП по (1).

 

- проверить наличие необходимого комплекта СИ и вспомогательных материалов;

- должен убедиться в том, что основные и вспомогательные средства измерения имеют действующие свидетельства о поверке или калибровке. Если действующего свидетельства нет, нужно убедиться в наличие поверительного клейма или пломбы. Если и этого нет, то пользоваться таким средством измерения нельзя, так как оно может привести к заведомо неверным результатам наблюдений;

- выполнить операции по созданию необходимых условий измерений, включая требования безопасности (личной);

- опробовать средство измерения, включить, проверить действие органов управления, убедиться в том, что прибор реагирует на ручки управления, настройки. Если средства измерения снабжены средствами самоконтроля, то выполнить соответствующие операции.

- провести 2 – 3 пробных наблюдения и сравнить результаты наблюдений с ожидаемыми результатами измерений. Принять меры для устранения ошибок.

Указания по безопасности. К обслуживанию приборов должны допускаться лица, ознакомленные с их назначением, схемой и устройством.

При работе с приборами необходимо соблюдать общие правила безопасности труда.

Должна обеспечиваться безопасность прибора прочностью измерительных систем и конструкций.

Эксплуатация изделия разрешается только при наличии инструкции по безопасности.

При эксплуатации, техническом обслуживании и поверке необходимо соблюдать требования ГОСТ 12.3.019 – 80, «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и т.д.

Для проведения лабораторной работы и оформления результатов необходимо:

1 ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы, которая содержит общие сведения о конкретном приборе, порядке проведения измерений на данном приборе;

2 следуя указаниям, провести измерения с помощью данного прибора;

3 записать результаты в таблицу;

4 провести статистическую обработку результатов;

Целью обработки результатов измерений (наблюдений) является установление значения измеряемой величины и оценка погрешности полученного результата измерения.

При статистической обработке результатов наблюдений выполняют следующие операции:

- исключают известные систематические погрешности из результатов наблюдений;

- проводят расчет случайных погрешностей.

Проводят «n» наблюдений при измерениях, если есть их различие по величине - и , то поправки существуют, и следует оценить для них норму однократности измерений. К таким нормам относятся известные зависимости:

 

; ; ,

 

Определяем N_сост.

N_сост – это количество погрешностей, которые влияют на результаты наблюдения. Если N ≤ 3, то НСП вычисляется по формуле (3):

 

, (3)

 

если N ≥ 4, то используют формулу (4):

 

, (4)

где K_t – коэффициент Стьюдента.

N_сост – есть совокупность 4 – х составляющих:

1 – я составляющая - это предельно допустимая погрешность СИ;

2 – я составляющая – это погрешность оператора, которая равна 5 % от предельно допустимой погрешности;

3 – я составляющая – это погрешность, учитывающая все влияющие на измерения факторы.

4 – я составляющая – поправка от исключенной систематической погрешности.

Среднее арифметическое определяют по формуле (5):

 

, (5)

СКО результатов наблюдений обозначается S или σ и вычисляют по (6):

S(x) = , (6)

 

где - среднеарифметическое значение.

Дисперсия будет равна

, (7)

 

Если делим на и получаем численное соотношение , то величиной - НСП пренебрегают и окончательно вычисляют погрешность результата измерения по (8):

 

=Δ р, (8)

 

 

где - значение нормированной функции Лапласа в точке P/2 при доверительной вероятности P = 0,99 (таблица 1)

 

Таблица 1 – Значение коэффициента Лапласа

 

N	Значение при Р
	0,9	0,95	0,99
	1,412	1,414	1,414
	1,689	1,710	1,728
	1,869	1,917	1,972
	1,996	2,067	2,161
	2,093	2,182	2,310
	2,172	2,273	2,431
	2,237	2,349	2,532
	2,294	2,414	2,616
	2,387	2,519	2,753
	2,461	2,602	2,855
	2,523	2,670	2,946

 

 

Если , то пренебрегают, и за погрешность принимают = Δ р.

Если , то проводят расчет по ниже приведенным (9,10,11,12).

 

= K_∑[Θ(P) + (P)], (9)

 

K_∑= , (10)

 

, (11)

(P) =Z_p/2 · S(x), (12)

 

 

K_∑ сверяют по таблице 2

 

Таблица 2 – Значения суммарного коэффициента

 

Обозначение величины	Значение величины
g		0,3	0,5	0,7	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	5,0
	1,00	0,80	0,75	0,72	0,71	0,72	0,75	0,79	0,82	0,85

 

5 оформить отчет проведения лабораторной работы.

 

Более подробную информацию по статистической обработке результатов можно получить из учебного пособия «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», где подробно описан теоретический материал и приведены необходимые формулы.

Лабораторные работы далее изложены по видам измерений в соответствующих разделах.