Точність вимірювання, методи, інструменти та обладнання

Точність вимірювання, методи, інструменти та обладнання

Ь

Точність вимірювання величин - можливість упорядкувати існування людини і її середовище проживання. Неможливо було б уявити життя, в якому були відсутні б всім нам звичні і затверджені поняття часу, довжини або маси. Однак, крім того що їх потрібно вміти виділяти, не менш важливо навчитися визначати і обчислювати відстані та відрізки, вагу, швидкість руху предметів, хід часових проміжків. За тисячолітню історію існування людство знайшло безліч безцінних знань і зуміло систематизувати їх в окремі науки.

Поняття і позначення - ази метрології

Метрологія - це вчення, яке допомагає розібратися у вимірі різних величин. Вона дає можливість зрозуміти, що таке міра, єдність і стандартизація величин, визначає такі поняття, як точність вимірювання, похибка, знайомить з різноманітними вимірювальними приладами та інструментами.

Процес вимірювання пов 'язаний з визначенням даних щодо тієї чи іншої величини за допомогою дослідів, а також подальшим співвідношенням отриманих значень із загальноприйнятими стандартами і одиницями. Таким чином, можна вважати, що точність вимірювання безпосередньо залежить від того, наскільки близькі отримані в результаті дослідів дані до справжніх значень величини, які в принципі не підлягають оскарженню і є аксіомою.

Абсолютна неточність

Вчені стверджують, що виміряти що-небудь абсолютно правильно практично неможливо. Справа в тому, що існує занадто багато факторів, що впливають на процес визначення величини, незалежних від дій людини. У зв 'язку з цим метрологія допускає можливість існування похибок, що є неточностями, отриманими в процесі вимірювання, а також якимось індикатором, який проявляє відхилення від загальноприйнятої істини і норми.

Похибка може бути систематичною або випадковою. Виключити під час досвіду першу практично неможливо, адже це такий фактор, який буде спотворювати результат кожен раз, а ось випадкова похибка може бути результатом грубої помилки або неточності аналітичної діяльності.

Знизити ймовірність похибки можна також за допомогою використання більш досконалих методів та інструментів, мінімізації впливу зовнішнього впливу під час досвідченого визначення величин. Елементарним прикладом зниження похибок можна вважати використання годин, якщо виробляти вимірювання часу не в годинах і хвилинах, а в частках секунди, що дозволяють робити електронні секундоміри.

Сім разів відміряй...

Необхідність отримання абсолютно точних знань величин обумовлена високою технологічністю сучасного світу. Якщо першим зразком меблів був грубо сколочений стільчак, деталі якого вирізалися на очок, то нинішні технології допомагають створювати елементи тих же самих табуретів з похибкою до міліметра. Можливо, в повсякденному житті людини такі мікроскопічні значення абсолютно неважливі, однак коли точність вимірювання стосується науки, медицини, виробництва - вона стає вирішальним фактором успіху підприємства.

Якщо уважно придивитися, то найпростіші вимірювальні прилади є у кожної людини в будинку. Елементарні приклади таких - рулетка будівельна, лінійка, кухонні або підлогові ваги, безмін, лічильники електроенергії, води, газу, різні таймери і годинники, термометри і градусники. На прикладі останніх можна ще раз продемонструвати методи і точність вимірювання. Так, звичайний спиртовий градусник, встановлений у приміщенні з метою визначення температури повітря в кімнаті, має шкалу з поділом у десять градусів, тоді як ртутний термометр, призначений для вимірювання температури тіла людини, розбитий на десяту частину градуса, що допомагає знизити ймовірність похибки під час збору анамнезу хворого.

Що таке довжина і як її поміряти?

Однією з найбільш впізнаваних і певних величин є довжина. Ймовірно, спочатку людина відміряла відстань за допомогою кроків, зараз же одиниці вимірювання відстані нормовані. Світовий стандарт - це метрична система, де найбільше значення вимірюється в кілометрах, умовно поділених на метри, сантиметри і міліметри. Існують також проміжні величини (дециметри, мікрометри), проте використовуються вони часто лише у вузькоспеціалізованих областях.

Для того, щоб визначити довжину, необхідно вибрати конкретний відрізок, який матиме початок і кінець (точки А і Б), так ось довжина - це значення величини найбільшої відстані на площині між цими точками. Для вимірювання довжини створено безліч інструментів від елементарних, таких як сантиметр і лінійка, до контрольно-вимірювального обладнання високого ступеня точності з мінімальною похибкою.

Побутові прилади для вимірювання довжини

Великі відстані звичайній людині вимірювати навряд чи знадобиться, кожен з нас приблизно знає протяжність своїх маршрутів, уточнити такі дані можна за допомогою автомобільного спідометра, спортивно-туристичного шагомера, або навіть використовуючи смартфон, закачавши в нього спеціальну програму.

Будинки ж прилади для вимірювання довжини частіше використовуються для будівництва і ремонту. Рулетка будівельна - це те, що є в коморі у будь-якого чоловіка. Вона являє собою металеву стрічку з нанесеної на одну або обидві її сторони шкалою від 0 до 3, 5, 7,5, 30 метрів з додатковим сантиметровим і міліметровим поділом. Альтернативою простій рулетці може бути лазерний далекомір, за допомогою якого можна обчислювати відстані до 250 м, крім того, вимірювання довжини ним просто робити навіть поодинці. Існують також моделі, які виводять на дисплей площу та обсяг приміщення.

Штангенціркуль

Вимірювання штангенциркулем дасть максимально точний результат. Це прилад, який використовується в промисловості і надає можливість дізнатися лінійну величину деталей розміром від 0,1 мм до 15 см з мінімальною похибкою. Щоб виявити, наскільки шкала близька до справжнього значення, можна використовувати такі порівняльні методи - зіставлення з уже перевіреним інструментом або з готовою деталлю відповідного розміру.

Існує кілька видів цього приладу, принцип дії у них схожий, відрізняються вони довжиною міліметрової шкали і механізмом, за допомогою якого власне і проводиться вимірювання. Штангенциркулем з ноніусом працювати найважче, проте цей варіант дає можливість звести до мінімуму систематичні похибки. У приладі з циферблатом або цифровим екраном вимірювання робляться за допомогою електроніки і якщо інструмент належної якості, то його результати виходять достовірними з високим ступенем ймовірності.

Складні технології

Ще більш складна обчислювальна техніка - це контрольно-вимірювальні прилади, що використовуються на промислових підприємствах і в організаціях, що займаються монтажем ліній електропередач, прокладанням телевізійних, телефонних та інтернет кабелів. Така техніка справляється відразу з кількома функціями. Основне завдання - це вимірювання довжини кабелю, проте попутно прилад може виявити похибки в роботі дроту, позначивши місце перебою подачі енергії, що значно мінімізує кошти і час, необхідні для виконання ремонтних робіт.

Існують різні класи вимірювальних приладів. Найбільш елементарні - ручні установки з лічильниками довжини кабелю, більш складні варіанти в змозі розрахувати не тільки довжину проводів, але і вимірювати широкі рулони з тканинами, папером, різними видами шнурів. Крім того, що їх використання доцільно на виробничих лініях, поширюється впровадження такої техніки на складах і у великих торгових точках.

Як охопити неосяжне

Вимірювання часу - також складне і важливе завдання. У життєвих ситуаціях мало хто звертає увагу на те, що особисті години можуть поспішати або відставати на кілька хвилин від загальноприйнятого стандарту. Однак громадські організації та підприємства такої вольності собі дозволити не можуть, а тому звіряють час з показниками в держустановах, які, в свою чергу, керуються даними, отриманими за допомогою супутників.

Варто зазначити, що таке поняття, як точний час, досить умовне. Часові пояси, на які поділена планета, носять об 'єктивний характер і мають пряму залежність від державних кордонів, а іноді від політичної волі уряду різних країн.