- Артикул:00203960
- Автор: Лячнев В.В. и др.
- ISBN: 5-7399-0137-5
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Элмор (все книги издательства)
- Город: СПб
- Страниц: 424
- Год: 2007
Развернуть ▼
Изложена совокупность понятий теоретической метрологии.
Выполнен системный анализ измерения как процедуры, представляемой в виде последовательности этапов - от постановки задачи до интерпретации результатов измерений.
Последовательно раскрыто содержание каждого этапа измерения. Основные теоретические положения сопровождаются примерами.
В приложения вынесены некоторые вопросы, важные для практики и непосредственно связанные с излагаемыми в пособии разделами теории.
Рекомендуется специалистам и студентам, изучающим дисциплины, связанные с измерительной техникой, а также метрологам и всем научно-техническим работникам, использующим измерения в практической деятельности.
Введение
Непрерывный прогресс современных технологий вызвал существенное расширение круга измеряемых величин, диапазонов их значений и, соответственно, растущее количество и разнообразие средств измерений.
Развитие измерительного дела в целом ориентируется на обеспечение автоматизации управления различными процессами (технологическими, испытательными) и сопровождается ростом требований к показателям качества измерений.
Поэтому основное направление совершенствования измерительных процедур проявляется в развитии аппаратных и методических аспектов измерений, а также во все большем использовании вычислительной техники. В связи с этим растут требования к алгоритмизации измерений, формализации описания измерительных процедур.
Повышается влияние разных элементов измерения и методики его выполнения на качество результатов измерений.
Однако решение конкретных прикладных задач зачастую наталкивается на теоретические и методологические проблемы, требующие разрешения фундаментальных вопросов теории измерений.
К середине XX века были разработаны основные аспекты теоретических основ метрологии, которые изложены в классических трудах М.Ф. Маликова, Г.Д. Бурдуна, Е.Ф. Долинского, К.П. Широкова. За рубежом появились капитальные работы Н. Кэмпбелла, А. Лебега. Сложность возникающих измерительных задач вызвала повышенный интерес к методологическим вопросам, восходящим к фундаментальным положениям науки. В 70-е годы на страницах журнала "Измерительная техника" развернулась дискуссия по определению предмета и границ метрологии как науки, формированию исходных положений метрологии и уточнению .ее фундаментальных понятий, таких как "измерение" и "измеряемая величина".
Возникавшие обсуждения способствовали выработке единой методологической базы и терминологии.
В то же время в работах М.Э. Омельяновского, Л.М. Гутнера и ряда других философов были подвергнуты детальному анализу философские аспекты измерений.
Эти исследования подчеркнули общенаучную значимость метрологии.
Всеобщий интерес к метрологическим проблемам вызвали работы, направленные на построение формального аппарата метрологии. Здесь выделяются несколько направлений, в частности, информационная теория, основанная на заимствовании понятий теории информации (работы Г.И. Кавалерова и СМ. Мандельштама, П.В. Новицкого), репрезентационная теория измерений (С. Стивене, И. Пфанцагль), алгоритмическая теория измерений (А.П. Стахов).
Растущие требования к точности измерений заставили обратиться приборостроителей к метрологическим проблемам. Формальный аппарат разрабатывали В.Я. Розенберг, Э.И. Цветков; обобщающие исследования предпринимали П.П. Орнатский, А.В. Алферов и В.А. Боднер, В.Г. Кнорринг.
Обширные монографии (Я. Пиотровского, В. Хоффмана) изданы и за рубежом. В этих работах основное внимание уделено прикладным проблемам или отдельным операциям измерительной процедуры.
Большое значение придается обработке данных для различных категорий измерений, особенно при построении функциональных зависимостей. Наиболее распространены работы, основанные на методах математической статистики. Они обобщены в трудах Ю.В. Линника, Л.З. Румшиского, С.А. Айвазяна и др. В то же время теория погрешностей измерений и основные практические методы обработки данных при измерениях изложены в трудах метрологов Е.Ф. Долинского, С.Г. Рабиновича, П.В. Новицкого, В.А. Грановского, Т.Н. Сирой.
Значительное число работ посвящено вопросам обработки сигналов (результатов наблюдений) в таких областях, как автоматическое управление, радиолокация, геофизика.
Обширность тематики и разнородность публикаций определяет острую потребность в последовательном и глубоком анализе измерения, систематическом изложении основных положений метрологии, которые послужили бы основой для решения теоретических и прикладных измерительных задач с единых метрологических позиций.
Настоящая книга является дальнейшим развитием учебного пособия
"Основы теоретической метрологии" и представляет собой труд, созданный на базе материалов научных исследований, выполненных авторами. Результаты исследований, в основном, были опубликованы в статьях, ряде монографий и брошюр, представлены в докладах на Всесоюзных совещаниях по теоретической метрологии и конференциях ИМЕКО, а также на Всеакадемических школах по проблемам стандартизации и метрологического обеспечения.
В книге изложены методологические основы метрологии, дан детальный анализ измерительной процедуры с учетом всех ее элементов и необходимых вспомогательных операций. За пределами книги оставлен ряд существенных разделов метрологического обеспечения, связанных с организационно-законодательной деятельностью, в т.ч. развитие системы единиц физических величин и эталонов, совершенствование законодательной базы и метрологической службы.
Эти разделы заслуживают отдельного рассмотрения.
Далее приведено краткое содержание книги по главам.
В главе 1 дано определение метрологии как науки, освещены этапы ее исторического развития. Представлена общая структура метрологии и сформулированы современные проблемы в каждом из разделов. Отмечены направления, которые выходят за рамки книги.
В главе 2 рассмотрены основные понятия теории измерений на современном этапе развития метрологии. Особое внимание уделено анализу понятий "физическая величина", "измерение", а также "единица физической величины" и "погрешность результата измерения". Предложена классификация физических величин. Дано понятие о показателях качества измерений.
В главе 3 изложены методологические основы теории измерений. Сформулированы постулаты теории измерений и следствия из них. Представлена система аксиом теории измерений и подходы к формальному описанию измерений. Рассмотрены особенности использования математических методов в теории измерений.
Глава 4 посвящена анализу общей структуры измерения и определению всех ее элементов, а также уточнению основных вариантов классификации измерений. Здесь же введено представление об измерении как последовательности ряда операций, начиная от постановки задачи и кончая интерпретацией результатов измерений. Проведен анализ содержания и взаимосвязей этапов измерений.
Глава 5 посвящена важнейшему элементу измерения - погрешности его результата. Изложены основы теории погрешностей и обобщены последние исследования в этом направлении. Уточнена классификация погрешностей; сформулированы принципы их анализа и оценивания. Сопоставлено оценивание погрешностей и неопределенностей измерений.
Главе 6 проведен анализ различных подходов к формализованному описанию измерений. Рассмотрены различные виды уравнений измерений, сущность и структура репрезентационной и алгоритмической теорий измерений и их взаимосвязь. Приведены исходные положения операторного описания измерительных процедур. Изложены основы приложений теории информации к решению измерительных задач, а также геометрического подхода к теории измерений
В последующих главах книги детально анализируются этапы измерительной процедуры - от постановки измерительной задачи до обработки экспериментальных данных при измерениях.
Глава 7 посвящена вопросам анализа цели измерений, уточнению модели объекта исследования и физической величины. Рассмотрено понятие адекватности измерительных моделей. Изложен анализ и формализация априорной информации в рамках принятой модели объекта.
В главе 8 рассмотрено планирование и подготовка измерений. Описаны операции по выбору методов и средств измерений, а также параметров измерительного эксперимента. Обсуждаются вопросы выбора алгоритма обработки данных и априорного оценивания погрешности.
В главе 9 проведен детальный анализ экспериментальных операций при измерениях - от взаимодействия средств измерений с объектом исследования до получения (регистрации) результатов измерений. Проведен анализ понятия "метод измерений".
В главе 10 изложены методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Описан порядок операций обработки в общем случае, а также варианты решения задач обработки в наиболее часто встречающихся на практике случаях (применительно к основным категориям измерений).
Глава 11 содержит описание структуры методики выполнения измерений как своеобразной модели измерительной процедуры, а также общие требования к методикам при их аттестации.
В приложениях конкретизированы некоторые существенные для теории вопросы взаимосвязи измерений с другими методами познания, а также рассмотрены принципы построения классификатора измерений. Изложены методы обработки данных при построении функциональных зависимостей и методы проверки однородности групп наблюдений.
Для удобства пользования книгой дается общий список литературы (в алфавитном порядке) и отдельно список нормативных документов.
В тексте использованы сокращения сложных терминов - как общепринятые (например, ЭВМ, АЦП, ИИС), так и ряд специальных, список которых приведен ниже:
АТИ - алгоритмическая теория измерений;
ВУ - вычислительное устройство;
ИВ - измеряемая величина;
ИЭ - измерительный эксперимент;
МВИ - методика выполнения измерений;
МИ -- метод измерений;
МНК - метод наименьших квадратов;
MX - метрологическая характеристика;
НСП - неисключенная систематическая погрешность;
ОИ - объект исследования;
РТ - репрезентационная теория;
СИ - средство измерений;
СКО - среднее квадратическое отклонение;
СОЕЙ - система обеспечения единства измерений;
ФВ - физическая величина.
Кроме того, в некоторых главах используются сокращения, поясняемые в тексте.
Авторы заранее благодарят за отзывы и замечания, которые просят направлять в издательство или по адресу: 194292, Санкт-Петербург, пр. Культуры, 26, корп. 1, Санкт-Петербургский филиал Академии стандартизации, метрологии и сертификации.
Рекомендуем
