Задача вимірювання

В техніці, основним способом отримання інформації є вимірювання різних фізичних величин. Вимірювання фізичної величини полягає у порівнянні її з іншою однорідною їй фі-зичною величиною, прийнятою за одиницю міри. За одиницю міри довжини, наприклад, прийнято 1 метр, маси 1 кілограм, сили струму 1 Ампер тощо.

Під час вимірювання фізичних величин користуються не самими еталонами фізичних величин, а вимірювальними при-ладами, які тим чи іншим способом звірені з еталонами, що зберігаються в державних метрологічних установах. Це відно-ситься до приладів, за допомогою яких вимірюють довжину (лінійки, штангенциркулі, мікрометри), час (годинники і се-кундоміри), масу (різного роду ваги, різноважки), а також електровимірювальних приладів (амперметри, вольтметри).

Порівняння вимірювальних приладів і інструментів з еталонами завжди супроводжується неточністю в їх калібру-ванні. Наприклад, довжина метрової лінійки не співпадає з міжнародним метром. На це впливає і недосконалість техно-логії виготовлення лінійок і вимірювання довжини лінійки зі зміною температури і багато іншого. Тому ясно, що за до-помогою вимірювальних приладів неможливо провести абсо-лютно точні вимірювання, тобто встановити істинне значення вимірюваної величини. Результат вимірювання буде в більшій чи меншій мірі відрізнятися від істинного значення, або, як прийнято говорити, буде містити похибку.

Інструментальні похибки, про які говорилося вище, не-можливо видалити принципово. Однак вони є лише одним з видів похибок вимірювань. На результат вимірювання, крім того, може впливати багато зовнішніх факторів (електричні і магнітні поля, вібрації, коливання температури середовища, тиску, вологості і т.д.), недосконалість органів чуття, а також обмежений характер наших знань.

Таким чином, ніякі вимірювання не можуть бути вико-нані абсолютно точно. Відмінність результату вимірювання від істинного призводить до наступного правила, обов’язкове виконання якого лежить в основі професійної культури кож-ного інженера.

Числове значення отриманої з досліду фізичної вели-чини повинно обов’язково супроводжуватися вказуванням величини можливої помилки.

Наприклад, результат вимірювання деякої величини Х повинно бути представлено наступним чином:

, (1.1)

де , – істинне і виміряне значення фізичної вели-чини, – похибка вимірювань. Такий запис означає, що істинне значення величини знаходиться десь в межах інтер-валу (; ). Без такої інформації про точ-ність вимірювання, результат його не буде врахований під час проведення наступних розрахунків для будь-яких практичних цілей чи для перевірки теоретичних висновків і т.д.

Отже, задача вимірювання містить не тільки знаход-ження самої величини, але й визначення величини можливої похибки. Методи їх розрахунку і способи зменшення вивчає теорія похибок. Нижче будуть розглянуті деякі положення цієї теорії, які дозволяють проводити елементарні оцінки похибок.