Измерение

Измерение, последовательность экспериментальных и вычислительных операций, осуществляемая с целью нахождения значения физической величины, характеризующей некоторый объект или явление. Измерение завершается определением степени приближения найденного значения к истинному значению величины (если об этом не имеется априорной информации).

Измерение является основным средством объективного познания окружающего мира. Законченное измерение включает следующие элементы: физический объект (явление), свойство или состояние которого характеризует измеряемая величина; единицу этой величины; технические средства измерения, проградуированные в выбранных единицах; метод измерения; наблюдателя (регистрирующее устройство), воспринимающего результат измерения; полученное значение измеряемой величины и оценку его отклонения от истинного значения, т. е. погрешность измерения. Найденное значение измеряемой величины представляет собой произведение отвлечённого числа (числового значения) на единицей данной величины. Оценку погрешности выражают в единицах измеряемой величины или в относительных единицах.

Различают прямые и косвенные измерения. При прямом измерении результат получается непосредственно из измерения самой величины (например, измерения длины предмета проградуированной линейкой, измерения массы тела при помощи гирь). Однако прямые измерения не всегда возможны или достаточно точны. В этих случаях прибегают к косвенным измерениям, при которых искомое значение величины находят по известной зависимости между ней и непосредственно измеряемыми величинами. Установленные наукой связи и количественные отношения между различными по своей природе физическими явлениями позволили создать систему единиц, охватывающую все области измерений. (см. Международная система единиц). Измерения следует отличать от счёта и других приёмов количественной характеристики величин, применяемых в тех случаях, когда нет однозначного соответствия между величиной и её количественным выражением в определенных единицах. Так, определение твёрдости минералов по шкале Мооса не следует считать измерением.

Всякое измерение неизбежно связано с его погрешностями. В зависимости от источников погрешностей измерений различают методические погрешности, порождённые несовершенством метода измерений, и инструментальные погрешности, обусловленные несовершенством технических средств, используемых при измерениях. По характеру проявления различают систематические погрешности, изменяющиеся закономерно или остающиеся постоянными при измерении, и случайные погрешности, изменяющиеся случайным образом (вследствие внутренних шумов элементов, из которых состоят измерительные приборы, неконтролируемых случайных колебаний температуры окружающей среды и других влияющих величин). При высокоточных измерениях систематические погрешности исключают введением поправок. Случайные погрешности оценивают по данным многократных наблюдений методами математической статистики. Особую проблему составляет определение погрешностей измерений, обусловленных инерционностью применяемых средств измерений, при измерениях изменяющихся во времени величин. В микромире предел достижимой точности измерений обусловлен неопределённостей соотношением.

Обеспечение единства И. в стране возлагается на метрологическую службу, поддерживающую такое состояние измерения, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерения известны с заданной вероятностью. В число мероприятий по обеспечению единства измерений входят хранение эталонов единиц, поверка применяемых средств измерений, разработка методов определения погрешностей измерений и т. д. Всё большее применение получают аттестация и стандартизация методик выполнения измерений. (ГОСТ 8.010—72), в т. ч. государственная стандартизация (ГОСТы 8.346—79, 8.361—79, 8.377—80 и др.). Способы представления результатов измерений и показатели точности измерений регламентированы в ГОСТе 8.011—72.