Точність вимірювання, методи, інструменти та обладнання

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

Поняття і позначення – ази метрології

Метрологія – це вчення, яке допомагає розібратися в вимірюванні 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 наступним 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 істинних 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 дуже багато факторів, що впливають на процес визначення величини, що не залежать від дій людини. У зв'язку з цим метрологія допускає можливість існування похибок, які є неточностями, отриманими в процесі вимірювання, а також певним індикатором, який виявляє 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 кожний 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 проводити вимірювання часу в годинах і хвилинах, а в частках секунди, що дозволяють робити електронні секундоміри.

Сім разів відміряй

Необхідність одержання абсолютно точних знань величин обумовлена високою технологічністю сучасного світу. Якщо першим зразком меблів був грубо збитий стульчак, деталі якого вирізалися на око, то нинішні технології допомагають створювати елементи тих же самих табуретів з похибкою до міліметра. Можливо, у 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 термометри. На прикладі останніх можна ще раз продемонструвати методи і точність вимірювання. Так, звичайний спиртовий термометр, встановлений в приміщенні з метою визначення температури повітря в кімнаті, має шкалу з поділом десять градусів, тоді як ртутний термометр, призначений для вимірювання температури тіла людини, розбитий на десяту градуса, що допомагає знизити ймовірність похибки під час збору анамнезу хворого.

Що таке довжина і як її поміряти?

Однією з найбільш відомих і визначених величин є довжина. Ймовірно, спочатку людина відміряв відстань за допомогою кроків, зараз же одиниці виміру відстані унормовані. Світовий стандарт – це метричная система, де найбільше значення вимірюється в кілометрах, умовно поділених на метри, сантиметри і міліметри. Існують також проміжні величини (дециметри, мікрометри), проте використовуються вони найчастіше лише у вузькоспеціалізованих областях. Для того щоб визначити довжину, необхідно вибрати конкретний відрізок, який буде мати початок і кінець (точки А і Б), так от довжина – це значення величини найбільшого відстані на площині між цими точками. Для вимірювання довжини створено безліч інструментів від елементарних, таких як сантиметр і лінійка, до контрольно-вимірювального обладнання високої мірою 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 крокоміра, або навіть використовуючи смартфон, закачавши в нього спеціальну програму. Вдома 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 нанесеним на одну або обидві її сторони шкалою від 0 до 3575 30 метрів з додатковим сантиметровим і міліметровим поділом. Альтернативою простий 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 площа та об'єм приміщення.

Штангенциркуль

Вимірювання штангенциркулем дасть максимально точний результат. Це прилад, який використовується в промисловості і надає можливість дізнатися лінійну величину деталей розміром від 01 мм до 15 см з мінімальною похибкою. Щоб виявити, наскільки шкала близька до істинного значення, можна використовувати такі порівняльні методи – порівняння з вже перевіреним інструментом або з готової деталлю відповідного розміру. Існує кілька різновидів даного приладу, принцип дії у них схожий, вони відрізняються довжиною міліметрової шкали і механізмом, за допомогою якого власне і проводиться вимірювання. Штангенциркулем з ноніусом працювати найважче, однак 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, які використовуються на промислових підприємствах і в організаціях, які займаються монтажем ліній електропередач, прокладання телевізійних, телефонних та інтернет кабелів. Така техніка справляється відразу з декількома функціями. Основне завдання – це вимірювання довжини кабелю, однак попутно прилад може виявити похибки в роботі проводу, позначивши місце перебоїв подачі енергії, що значно мінімізує кошти і час, необхідні для виконання ремонтних робіт. Існують різні класи вимірювальних приладів. Найелементарніші – 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 доцільне на виробничих лініях, поширюється впровадження такої техніки на складах і у великих торгових точках.

Як осягнути неосяжне

Вимірювання часу - також складна і важлива задача. В життєвих ситуаціях мало хто звертає увагу на те, що особисті годинник можуть поспішати або відставати на кілька хвилин від загальноприйнятого стандарту. Однак громадські організації і 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 відзначити, що таке поняття, як точний час, досить умовно. 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.