Измерения, испытания и контроль. Методы и средства - Т. Горбунова

Практика химических измерений в значительной степени находится вне этого направления развития. Огромное количество химических веществ и материалов (более 3,5 млн.) делает почти невозможным создание иерархической системы эталонов – стандартных образцов (СО), как это было сделано для физических измерений.

Кроме того в химических измерениях (анализе) отсутствуют резервы точности или их трудно привести в действие. В физических измерениях приемлемой точности можно добиться выбором подходящего средства измерения из имеющихся. В химическом анализе (химических измерениях) даже при использовании прецизионных методик правильность реально получаемых результатов не всегда соответствует ожидаемой. Кроме того, применение подобных методик часто приводит к потере других важных качеств анализа, например, возможности получать его данные в приемлемые сроки.

2.2 Классификация видов измерений

Существуют различные виды измерений.

1. По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют:

– статические измерения – измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени; статическими измерениями являются, например, измерения геометрических параметров объекта, постоянной температуры, концентрации раствора постоянного состава;

– динамические измерения – измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени; это связано с инерционными (динамическими) свойствами средств измерений и с изменениями самой измеряемой величины.

2. По способу получения результата измерения существуют:

– прямые;

– косвенные;

– совокупные;

– совместные измерения.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений (ФЗ «Об обеспечении единства измерений»). К прямым измерениям можно отнести измерение:

– массы при помощи весов;

– температуры при помощи термометра;

– рН при помощи рН-метра;

– электропроводности при помощи кондуктометра и т.п.

Косвенное измерение – измерение, при котором значение физической величины получают на основании известной зависимости между этой величиной и величиной (величинами), подвергаемыми прямым измерениям:

y= f (x1, x2, x3 …)

где y – искомое значение косвенно измеряемой величины;

xi – значения величин, подвергаемых прямым измерениям;

f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны.

Примером косвенного измерения может служить измерение содержания (концентрации) поглощающего излучение вещества с использованием фотометрического метода на основании зависимости, выражаемой уравнением Бугера-Ламберта-Бера (A = ελ٠ℓ٠C), откуда:

C = A / ελ٠ℓ

где A – оптическая плотность раствора, значение которой получают непосредственно от средства измерения – спектрофотометра;

C – концентрация поглощающего вещества, моль/л;

ℓ – толщина поглощающего слоя, см;

ελ – коэффициент пропорциональности (молярный коэффициент поглощения), л·моль-1·см-1.

В подавляющем большинстве случаев анализ (аналитический контроль) предполагает использование косвенных измерений.

Совокупные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместные измерения – это проводимые одновременно измерения нескольких неодноименных величин для установления функциональной зависимости между ними.

3. По условиям, определяющим точность результата, измерения делят на три класса:

– измерения максимально возможной точности, достигаемой при существующем уровне техники; к ним относят:

– эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин;

– измерения физических констант (прежде всего – универсальных);

– некоторые специальные измерения, требующие высокой точности;

– контрольно-поверочные (метрологические) измерения – измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение; к ним относят:

– измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники;

– измерения, выполняемые измерительными лабораториями предприятий такими средствами измерений и по такой методике, которые гарантируют заданную погрешность;

– технические измерения – измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств и методик измерений; к ним относят измерения, выполняемые в процессе производства.

4. По способу выражения результата измерения различают:

– абсолютные и

– относительные измерения.

Абсолютными называют измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант. Примерами абсолютных измерений могут служить: измерения силы электрического тока амперметром, измерения напряжения (потенциала) с помощью вольтметра (потенциометра).

Относительными называют измерения отношения величины к одноименной (однородной) величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Примером относительного измерения может служить измерение относительной плотности вещества пикнометрическим методом.

5. В зависимости от числа проводимых измерений существуют:

– многократные (статистические) измерения – измерения с последующей статистической обработкой результатов;

– однократные (единичные, простые) измерения.

6. По условиям измерений выделяют:

– равноточные и

– неравноточные измерения.

7. По связи с объектом измерения различают:

– бесконтактные и

– контактные измерения.

8. По связи с объектом измерения во времени выделяют:

– непрерывные измерения – измерения, при которых поступление измерительной информации происходит непрерывно;

– периодические измерения – измерения, при которых информация поступает через установленные интервалы времени.

2.3 Методы измерений

Методы измерения классифицируют по различным признакам.

1. По физическому принципу, положенному в основу измерения, методы делят на:

– электрические;

– акустические;

– оптические;

– механические;

– магнитные;

– термические и т.п.

2. По режиму взаимодействия средства и объекта измерений различают:

– статические и

– динамические методы.

3. По применяемому в средстве измерения виду измерительного сигнала выделяют:

– аналоговые и

– цифровые методы.

4. По совокупности приемов использования принципов и средств измерений (по способу применения меры) различают:

– метод непосредственной оценки;

– методы сравнения с мерой.

Из теории измерений известно, что искомое значение физической величины находят посредством сопоставления ее с мерой (значением, принятым за единицу сравнения).

Метод непосредственной оценки заключается в том, что о значении измеряемой величины судят по показанию средства измерения, которое проградуировано в соответствующих единицах. Примерами могут служить: измерения силы тока амперметром, измерения массы на циферблатных весах и др.

Методы сравнения с мерой состоят в том, что измеряемую величину находят сравнением с величиной, воспроизводимой мерой (значением, принятым за единицу сравнения). Примерами могут служить: измерение содержания компонента в образце вещества сравнением со стандартным образцом состава; измерения массы на рычажных весах и др. К разновидностям метода относятся:

Конец ознакомительного фрагмента.