﻿32. Основные этапы измерений  
Измерение – последовательность сложных и разнородных действий, состоящая из ряда этапов [3].
Первым этапом любого измерения является постановка измерительной задачи. Он включает в себя:
– сбор данных об условиях измерения и исследуемой физической величине, т.е. накопление априорной информации об объекте измерения и ее анализ;
– формирование модели объекта и определение измеряемой величины, что является наиболее важным, особенно при решении сложных измерительных задач. Измеряемая величина определяется с помощью принятой модели как ее параметр или характеристика. В простых случаях, т.е. при измерениях невысокой точности, модель объекта в явном виде не выделяется, а пороговое несоответствие пренебрежимо мало;
– постановку измерительной задачи на основе принятой модели объекта измерения;
– выбор конкретных величин, посредством которых будет находиться значение измеряемой величины
– формулирование уравнения измерения.
Вторым этапом процесса измерения является планирование измерения. В общем случае оно выполняется в следующей последовательности:
– выбор методов измерений непосредственно измеряемых величин и возможных типов СИ;
– априорная оценка погрешности измерения;
– определение требований к метрологическим характеристикам СИ и условиям измерения;
– выбор СИ в соответствии с указанными требованиями; 
– выбор параметров измерительной процедуры ( числа наблюдений для каждой измеряемой величины, моментов времени и точек выполнения наблюдений);
– подготовка СИ к выполнению экспериментальных операций;
– обеспечение требуемых условий измерений или создание возможности для их контроля.
Эти первые два этапа, являющиеся подготовкой к измерениям, имеют принципиальную важность, поскольку определяют конкретное содержание следующих этапов измерения. Подготовка проводится на основе априорной информации, и качество подготовки зависит от того, в какой мере эта информация была использована. Эффективная подготовка является необходимым, но недостаточным условием достижения цели измерения. Ошибки, допущенные при подготовке измерений, с трудом обнаруживаются и корректируются на последующих этапах.
Третий, главный этап измерения – измерительный эксперимент. В узком смысле он является отдельным измерением. В общем случае последовательность действий во время этого этапа следующая:
– взаимодействие средств и объекта измерений;
– преобразование сигнала измерительной информации;
– воспроизведение сигнала заданного размера;
– сравнение сигналов и регистрации результата.
Последний этап измерения – обработка экспериментальных данных. В общем случае она осуществляется в последовательности, которая отражает логику решения измерительной задачи:
– предварительный анализ информации, полученной на предыдущих этапах измерения;
– вычисление и внесение всевозможных поправок за систематические погрешности;
– формулирование и анализ математической задачи обработки данных;
– построение или уточнение возможных алгоритмов обработки данных, т.е. алгоритмов вычисления результата измерения и показателей его погрешности;
– анализ возможных алгоритмов обработки и выбор одного из них на основе известных свойств алгоритмов, априорных данных и предварительного анализа экспериментальных данных;
– проведение вычислений согласно принятому алгоритму, в итоге которых получают значения измеряемой величины и погрешностей измерений;
– анализ и интерпретация полученных результатов;
– запись результата измерений и показателей погрешности в соответствии с установленной формой представления.
Некоторые пункты данной последовательности могут отсутствовать при реализации конкретной процедуры обработки результатов измерений.
Задача обработки данных подчинена цели измерения и после выбора СИ однозначно вытекает из измерительной задачи, и следовательно, является вторичной. Подробно обработка результатов измерений различных типов рассмотрена в методических указаниях к практическим занятиям. 
Перечисленные выше этапы существенно различаются по выполняемым операциям и их трудоемкости. В конкретных случаях соотношение и значимость каждого из этапов заметно варьирует. Для многих технических измерений вся процедура измерения сводится к экспериментальному этапу, поскольку анализ и планирование, включая априорное оценивание погрешности, выбор нужных методов и средств измерений осуществляется предварительно, а обработка результатов измерений, как правило, минимизируется.
Выделение этапов измерения имеет непосредственное практическое значение – способствует своевременному осознанному выполнению всех действий и оптимальной реализации измерений. Это в свою очередь позволяет избежать серьезных методических ошибок, связанных с переносом проблем одного этапа на другой.

10.3.  Понятие об испытании и контроле
Испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, а также моделировании объекта и (или) воздействий (ГОСТ 16504-91). Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, оценивания и контроля.
Объектом испытаний является продукция или процессы ее производства и функционирования. В зависимости от вида продукции и программы испытаний объектом может быть как единичное изделие, таки и их партия. Объектом испытания может также быть макет или модель изделия.
Важнейшими признаками любых испытаний являются:
- принятие на основе их результатов определенных решений по объекту испытаний, например о его годности или забраковке, о возможности предъявления на следующие испытания и т.д.;
- задание требуемых реальных или моделируемых условий испытаний. Под условиями испытаний понимается	совокупность воздействующих факторов	(или) режимов функционирования объекта при испытаниях. В нормативно-технических документах на испытания конкретных объектов должны быть определены нормальные условия испытаний.
Существует большое число разновидностей испытании. Они классифицируются по различным признакам. 					
По назначению испытания делятся на исследовательские, контрольные, сравнительные и определительные.
По уровню проведения различают следующие категории испытаний: государственные, межведомственные и ведомственные.
По виду этапов разработки испытуемой продукции различают предварительные и приемочные испытания.
В зависимости от вида испытаний готовой продукции их подразделяют на квалификационные, приемосдаточные периодические и типовые. 
Определение этих видов испытаний можно найти в ГОСТ 16504-81. «Система государственных испытаний продукции. Основные термины и определения».
Целью испытаний следует считать нахождение истинного значения параметра (характеристики), определенного не при тех реальных условиях, в которых он фактически может находиться в ходе испытаний, а в заданных номинальных условиях испытания. Реальные условия испытаний практически всегда отличаются от номинальных, поскольку установить параметры условий испытаний абсолютно точно невозможно. Следовательно, результат испытаний всегда имеет погрешность, возникающую не только из-за погрешности определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных условий испытания. 
Результатом испытаний называется оценка характеристик свойств объекта заданным требованиям, данные анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний. Результат испытаний характеризуется точностью – свойством испытаний, описывающим близость их результатов к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний.
Между измерением и испытанием существует большое сходство: во-первых, результаты обеих операций выражаются в виде чисел; во-вторых, погрешности и в том, и в другом случае могут быть выражены как разности между результатами измерений (испытаний) и истинными значениями измеряемой величины (или определяемой характеристики при номинальных условиях эксплуатации). Однако с точки зрения метрологии между этими операциями имеется значительная разница: погрешность измерения является только одной из составляющих погрешности испытания. Поэтому можно сказать, что испытание – это более общая операция, чем измерение. Измерение можно считать частным случаем испытания, при котором условия испытаний не представляют интереса.
Контроль – это процесс определения соответствия значения параметра изделия установленным требованиям или нормам. Сущность всякого контроля состоит в проведении двух основных этапов. На первом из них получают информацию о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эта информация называется первичной. На втором – первичная информация сопоставляется с заранее установленными требованиями, нормами, критериями. При этом выявляется соответствие или несоответствие фактических данных требуемым. Информация об их расхождении называется вторичной. Она используется для выработки соответствующих решений по поводу объекта контроля. В ряде случаев граница между этапами контроля неразличима. При этом первый этап может быть выражен нечетко или практически не наблюдаться. Характерным примером такого рода контроль размера детали калибром, сводящийся к операции сопоставления фактического и предельно допустимого значений параметра.
Контроль состоит из ряда элементарных действий: измерительного преобразования контролируемой величины; операции воспроизведения уставок контроля; операции сравнения; определения результатов контроля.
Измерения и контроль тесно связаны друг с другом, близки по своей информационной сущности и содержат ряд общих операций (например, сравнение, измерительное преобразование). В то же время их процедуры во многом различаются:
– результатом измерения является количественная характеристика, а контроля - качественная;
– измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль – обычно в пределах небольшого числа возможных состояний;
– контрольные приборы, в отличие от измерительных, применяются для проверки состояния изделий, параметры которых заданы и изменяются в узких пределах;
– основной характеристикой качества процедуры измерения является точность, а контроля – достоверность.
Контроль может быть классифицирован по ряду признаков.
В зависимости от числа контролируемых параметров он подразделяется на однопараметровый, при котором состояние объекта определяется по размеру одного параметра, и многопараметровый, при котором состояние объекта определяется размерами многих параметров.
По форме сравниваемых сигналов контроль подразделяется на аналоговый, при котором сравнению подвергаются аналоговые сигналы, и цифровой, при котором сравниваются цифровые сигналы.
В зависимости от вида воздействия на объект контроль подразделяется на пассивный, при котором воздействие на объект не производится, и активный, при котором воздействие на объект осуществляется посредством специального генератора тестовых сигналов.
В практике большое распространение получил так называемый допусковый контроль, суть которого состоит в определении путем измерения или испытания значения контролируемого параметра объекта и сравнение полученного результата с заданными граничными допустимыми значениями. Частным случаем допускового контроля является поверка средств измерений, в процессе которой исследуется попадание погрешностей средства измерений в допускаемые пределы.
Результатом контроля является не число, а одно из взаимоисключающих утверждений:
1. «Контролируемая характеристика (параметр) находится в пределах допускаемых значений», результат контроля – «годен».
2. «Контролируемая характеристика (параметр) находится за пределами допускаемы значений», результат контроля – «не годен» или «брак».
Одна из важнейших задач планирования контроля выбор оптимальной точности измерения контролируемых параметров. При завышении допускаемых погрешностей измерения уменьшается стоимость средств измерений, но увеличиваются вероятности ошибок при контроле, что в конечном счете приводит к потерям. При занижении допускаемых погрешностей вероятность ошибок контроля уменьшается, однако стоимость средств измерений возрастает, увеличивая себестоимость выпускаемой продукции. Очевидно, что существует некоторая оптимальная точность, соответствующая минимуму суммы потерь от брака и стоимости контроля.

