Измерительный эксперимент. 
Метрология. 
Теория измерений

Формализованное (общее) описание процесса измерений

Рассмотрим формализованное описание измерения — сложного процесса последовательных преобразований формального и неформального характера [11].

Измерение является прежде всего одной из разновидностей познания как процесса преобразования информации. Поэтому в качестве исходного уравнения для описания измерения необходимо взять общее уравнение преобразования априорной информации 1_а в апостериорную I_v

где 7 — оператор преобразования.

Последующая конкретизация абстрактного уравнения (3.1) основана на том, что измерение без постановки конкретной измерительной задачи проводить нельзя (бессмысленно).

На первом подготовительном подэтапе измерений — постановке измерительной задачи ставится вопрос: «что измерять?» Для проведения измерения необходимо указать, на каком объекте М, какую величину Q, в каких условиях {?,}, с какой погрешностью 5Q, когда t и за какое время At и т. д. требуется измерить, т. е. задать компоненты конкретной измерительной задачи Z (.

Теперь рассмотрим измерительный процесс как процедуру решения измерительной задачи.

На втором подготовительном подэтапе измерений планирование измерительного эксперимента в соответствии с измерительной задачей Z, отражающей вопрос «что измерять?», разрабатывают план измерительного эксперимента, уточняющий вопрос «как измерять?».

На этом этапе проводят выбор метода измерений т_ь необходимых средств измерений {S;}, определяют наблюдателя У, (оператора, который может выполнить измерительный эксперимент), уточняют (разрабатывают, выбирают) методику использования выбранных средств измерений, методику m_oi и средств обработки экспериментальных данных {W,}.

Разработку плана измерительного эксперимента осуществляют на основе априорной информации 1_а, т. е. метрологической информации, накопленной до постановки задачи, и из содержания самой задачи Z₍.

На первом этапе уравнение преобразования имеет вид.

где 4 — информация, соответствующая плану измерительного эксперимента; V_z — субъект, перерабатывающий исходную информацию I_a, Z,.

Субъект, перерабатывающий исходную информацию, может не совпадать с наблюдателем (субъектом, выполняющим эксперимент) :Vi^V_z.

Таким образом, план измерения определяется уравнением.

План измерительного эксперимента может быть многовариантным (альтернативным) за счет варьирования управляемых параметров m_f, {S;}, V_t, m_oi, {W_t}.

Схематически первый этап изображен на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема первого этапа измерений.

На втором этапе идет процесс реальных (физических) преобразований, связанных с физическим взаимодействием выбранных средств измерения {S,} с объектом М₍, внешними условиями {^} и наблюдателем У_{.

Общее уравнение преобразования на этом этапе:

где h_s — показания средств измерении, соответствующие реальному размеру измеряемой величины Q_t.

Схематически второй этап изображен на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема второго этапа измерений.

На третьем этапе проводят обработку полученной измерительной информации h_s на основе имеющейся априорной информации 1_а с использованием (или без) вспомогательной вычислительной техники {Wпо выбранной методике обработки результатов m_oi.

Уравнение этапа:

Апостериорная информация 1_р является совокупностью измерительной информации о значении измеряемой величины Q_3H, оценок неопределенности этого значения § Q_3H и уточненной информации Г_а:

Алгоритм (оператор) перехода от h_s к Q_3H зависит от типа и метода измерения. Например, для прямых однократных измерений имеем.

где Q_oS — постоянная данного СИ для выбранной числовой шкалы (цена деления шкалы); N_s и [Q]_s — числовое значение и единица измеряемой величины, соответствующие данному СИ.

Схематически третий этап изображен на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема третьего этапа измерений.