Måling

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

En måling er udførelse af planlagte aktiviteter (f.eks. Som en del af et eksperiment) til en kvantitativ erklæring om en målt variabel i sammenligning med en måleenhed . [1] Metrologi og måleteknologi omhandler det teoretiske grundlag og den praktiske implementering af målinger.

Målingen foregår efter en bestemt metode med passende måleenheder . Der skelnes mellem direkte og indirekte målinger. Med direkte metoder sammenlignes størrelsen med det samme, for eksempel ved at placere en folderegel på kanten af ​​et møbel, der skal måles. På den anden side taler man om en indirekte måling, når den målte værdi bestemmes ved at måle andre størrelser. For eksempel for at måle køretøjets hastighed ved hjælp af radar måles ændringen i frekvensen af radarsignalet, der reflekteres af køretøjet, først og konverteres derefter til dets hastighed. For alle målinger er det vigtigt at kende det underliggende måleprincip nøjagtigt.

Udtrykket "måling" udviklet inden for fysik og teknik overføres også til andre områder. B. i samfundsvidenskaben får imidlertid en anden betydning. Fordi "en overførsel af dette målekoncept til samfundsvidenskaberne mislykkes, fordi disse enheder i denne forstand stadig mangler i samfundsvidenskaberne." [2] For at bruge udtrykket alligevel er der yderligere formuleret der: "Måling er en opgave af tal til objekter eller begivenheder, forudsat at denne opgave er en homomorfisk kortlægning af en empirisk slægtning til en numerisk slægtning. "

Grundlag for handel på markedet i Meppen: Enhederne længde, fødder og alen , der afhænger af den individuelle højde, er ensartet defineret her.

Måling med hensyn til måleteknologi

I den måleteknologi, der bruges udtryk for Tyskland i standarden DIN 1319 definerer.

Formålet med en måling er at opnå et måleresultat som en erklæring om den ukendte værdi af en fysisk variabel. "De aktiviteter, der er involveret i måling, er overvejende af praktisk (eksperimentel) art, men inkluderer teoretiske overvejelser og beregninger." [1]

I det første trin er resultatet af målingen en måleværdi , som dog indeholder en måleafvigelse og afviger fra dens sande værdi . Kendte systematiske afvigelser skal beregnes ud fra den målte værdi. Et komplet måleresultat er en estimeret værdi opnået fra målinger for den sande værdi af den målte variabel med kvantitative udsagn om målingens nøjagtighed. "Evalueringen af ​​måleværdierne for den målte variabel til det ønskede resultat er en del af måleobjektet og forventes at måle den målte variabel." [1] Den videre anvendelse af måleværdien eller måleresultatet er ikke en del af målingen , z. B.

Mængden, der skal måles, kan være næsten enhver fysisk mængde. De fleste fysiske størrelser kan ikke måles direkte, men skal beregnes ud fra andre målte data ved hjælp af fysiske modeller og formler afledt af dem. Et eksempel er måling af et objekts hastighed ved at måle dets position på to forskellige tidspunkter og beregne kvoten for den tilbagelagte afstand og den nødvendige varighed.

En måleværdi eller måleresultat udtrykkes som et produkt af den numeriske værdi og (måleenheden) (også i henhold til DIN 1313 ). Fra og med den internationale målerkonvention i 1875 blev der oprettet et internationalt enhedssystem (SI -systemet fra Système International d'Unités ) under ledelse af Generalkonferencen for vægte og mål . Det består af syv grundenheder: meter , kilogram , sekund , ampere , kelvin , muldvarp , candela , samt afledte SI -enheder , f.eks. B. Volt . Der er også generelt gældende enheder uden for SI, f.eks. B. Time . SI -enhederne er internationalt aftalte, nationalt lovligt fastsatte værdier af fysiske størrelser, der er inkluderet i standardiseringen, med det formål, at alle andre værdier af denne mængde skal specificeres som et multiplum af enheden. (Definition i Tyskland i enheds- og tidsloven og i DIN 1301-1 .)

Skridt til måling

Måling omfatter:

  1. Klar definition af måleopgaven (måleproblem) og den målte variabel :
    Opgaven, objektet, der skal måles, og den fysiske målbare variabel skal angives.
  2. Definition af måleenheden for resultatet:
    Enheden og dens symbol er normalt defineret i overensstemmelse med SI; præfikser for strøm på ti kan vælges (også i henhold til DIN 1301-1).
    Eksempel på længden: mm, cm, m, km.
    Eksempel for hastighed: m / r eller uden for SI km / t eller til særlige områder af anvendelsesområder knob (DIN 1301-2).
    Der er også mængder af dimensionsnummeret , [3] [4] z. B. brydningsindeks , tal , vinkel , hvis værdier er givet uden en enhed eller med en hjælpemåleenhed .
  3. Opstilling af randbetingelserne:
    Grænsebetingelserne er f.eks. B. Måleobjektets egenskaber (materiale, overfladekvalitet) og miljøet (temperatur, vibrationer) skal overholdes.
  4. Valg af måleapparat eller måleenhed :
    Baseret på måleprincippet og målemetoden udvikles en målemetode , der implementeres i en måleindretning . I mange tilfælde er en færdig måleenhed allerede tilgængelig til måleopgaven. (For definitioner af udtrykkene se nedenfor)
  5. Kalibrering af måleenhed / måleinstrument:
    DIN EN ISO 9001 kræver sporbarhed af alle målinger til nationale standarder . Dette sikres ved måling af udstyrs overvågning. Til dette formål skal en måleenhed kalibreres med jævne mellemrum. Derved bestemmes den målte værdi (outputvariabel) for en værdi af den målte variabel (inputvariabel), der skal betragtes som korrekt, og måleusikkerheden forbundet med disse værdier. Hvis den målte værdi ikke matcher værdien af ​​den målte variabel inden for de angivne fejlgrænser , skal enheden justeres (indstilles), eller de fastsatte værdier skal rettes aritmetisk bagefter.
  6. Definition af måleprocessen:
    Temporal eller rumlig målesekvens: z. B. Sekvens af individuelle målinger , gentagelser, måleserier under ændrede forhold; rumlig fordeling af målepunkterne ( målepunkter ), måleprofiler , almindeligt gitter osv.
  7. Udførelse af målingen og bestemmelse af måleresultatet:
    En måling eller flere målinger af samme størrelse (sammenligning / gentagelsesmålinger) opnået under de samme betingelser kan udføres. Derefter skal middelværdi og standardafvigelse beregnes.
    Endvidere kan der være behov for målinger af forskellige størrelser, hvorfra måleværdien af ​​den ønskede størrelse kan beregnes i henhold til definerede matematiske forhold.
  8. Overvejelse af virkningerne af påvirkende faktorer :
    Rettelse af systematiske målefejl.
    Afhængigt af omstændighederne inkluderer dette også en reduktion , dvs. en korrektion til ensartede forhold.
  9. Bestemmelse af det komplette måleresultat:
    Et komplet måleresultat består af måleværdien (muligvis middelværdien fra en eller flere måleserier eller den beregnede værdi baseret på andre målinger), suppleret med kvantitative udsagn om måleusikkerheden .

Flere vilkår for måling

Måleprincip

"Det videnskabelige grundlag for en måleproces." (VIM: 1994); "Målingens fysiske grundlag." (DIN 1319-1: 1995),

z. B. Lorentz -kraften som grundlag for en måling af den elektriske strømstyrke.

Målemetode

"Særlig måleprocedure uafhængig af måleprincippet" (DIN 1319-1),

z. B. afbøjningsmålemetode , nulbalanceringsmålemetode, differensmålemetode

eller - ifølge et andet, uafhængigt synspunkt - analog metode, digital metode, se nedenfor eller digital måleteknologi .

Målemetode

"Praktisk anvendelse af et måleprincip og en målemetode" (DIN 1319-1),

z. B. Bestemmelse af masse med en bjælkebalance og vægte ved hjælp af nulbalancemetoden.

Indflydelsesfaktor

Mængde, der ikke er genstand for målingen, men påvirker den målte mængde eller de oplysninger, som måleenheden giver om den målte værdi (i henhold til DIN 1319-1), (se også krydsfølsomhed ),

z. B. Omgivelsestemperatur, elektromagnetisk feltstyrke.

Måleinstrument, måleindretning, målemekanisme

En måleindretning er defineret som "en enhed, der er beregnet til at måle en målt variabel alene eller sammen med andet udstyr" (DIN 1319-1). For måleudstyrs generelle egenskaber, se måleudstyr .

Et måleapparat er ofte en del af et måleinstrument, der er defineret som "totaliteten af ​​alle måleudstyr og yderligere enheder til at opnå et måleresultat" (også DIN 1319-1).

Udtrykket måleinstrument forekommer ikke i "Metrologiens ordliste" [5] , i DIN 1319-1: 1995 er oversættelsen af ​​" en: Måleinstrument " også en måleindretning .

Målemekanismen er den aktive del i en mekanisk måleindretning. Det bevægelige element med markør og dele, der er vigtige for driftsmåden, tilhører målemekanismen, f.eks. B. permanentmagnet , spole .

Måleobjekt

"Bærer af den målte variabel" - "Objekter, der skal måles, kan være legemer, processer eller tilstande." (DIN 1319-1), f. B.

  • den målte variabel "volumen af ​​et nuværende fartøj" er en egenskab ved et målt objekt "fartøj"
  • den målte variabel "fluxdensitet af et eksisterende magnetfelt" er en egenskab ved et måleobjekt (tilstand) "magnetfelt".

Forskelle

Direkte og indirekte måling

Direkte målinger er dem, hvis resultater kan læses direkte på måleudstyret , f.eks. Målinger med en lineal, vinkelmåler eller målebånd .

Ved indirekte målemetoder er resultatet kun tilgængeligt efter et par mellemliggende trin (se måleapparat ), f. B. Temperaturbestemmelse af stjerner ud fra deres elektromagnetiske spektre .

Analog og digital måling

I en analog måling af måleværdien ved et trin-fri behandling af målesignalet detekteret i et digitalt måling ved en trinvis forarbejdning (DIN 1319-2).

  • Ved en analog måling genereres der ofte en mellemliggende afstand eller vinkel, så den målte værdi kan aflæses på en skala med en tilpasset skalainddeling.
  • I tilfælde af en digital måling genereres ofte en mellemvariabel, der kan indstilles trin for trin eller kan bestemmes ved tælling, så den målte værdi kan aflæses på et numerisk display baseret på trinpositionen eller tællerlæsningen .

På grund af "brug af tællemåleudstyr bruges tælling i stigende grad inden for metrologi som en særlig målingstype" (DIN 1319-1).

For en mere detaljeret sammenligning af disse to målemetoder, se digital måleteknologi .

Grænser for målinger

Målbarhed

En mængde kan måles, hvis der er et måleprincip, som den kan måles efter, dvs. hvis den kan defineres meningsfuldt ud fra et fysisk synspunkt og derfor er særligt kvantificerbart . Dette inkluderer også alle krav til måleresultatets reproducerbarhed .

Fysiske mængder kan måles. Nogle ikke-fysiske størrelser kan spores tilbage til fysiske størrelser, såsom volumen på lydtryk , farveopfattelse af fordelingen i lysspektret .

Bestemmelsen af ​​ikke-fysiske størrelser, såsom inflationen opnået ved hjælp af statistiske metoder, intelligenskvotienten eller kundetilfredshed, kaldes undertiden også måling. Fra et fysisk synspunkt er dette normalt bestridt, fordi der mangler en fysisk defineret enhed. Se også: operationalisering (gør målbar)

En egenskab, der kun kan vurderes subjektivt, som f.eks B. Skønhed (f.eks. En farve) eller snedighed er ikke almindeligt anerkendt og kan derfor ikke alene kvantificeres.

Værdier, der er for små til at kunne måles med nutidens metoder, kaldes undertiden "umålelige", men er simpelthen "ikke påviselige".

Fysiske grænser

I den københavnske fortolkning af kvantemekanik indtager måling en afgørende plads. Dette kommer til udtryk i, at der ud over den Schrödingerligningen , som beskriver tid udvikle en kvantemekanisk tilstand, der også er specifikke love om systemets opførsel under en kvantemekaniske måling . Usikkerhedsforholdet beskriver også en grundlæggende grænse for målinger, uanset apparatets nøjagtighed. Men selv i klassisk fysik er der grænser for målingernes nøjagtighed, da hver måling skal være en interaktion. Et velkendt eksempel på selve målingens indflydelse på måleobjektet kommer fra elektroteknik, se feedbackafvigelse . Det betyder, at den åbne kredsløbsspænding for en reel spændingskilde ikke kan måles nøjagtigt med rigtige måleenheder.

Det skal også huskes på, at lysets hastighed har en endelig værdi, så informationen har brug for tid til at komme fra det observerede objekt til det observerende subjekt. Derfor ser man altid et billede af fortiden og kan ikke observere, hvad der sker på det nøjagtige tidspunkt for målingen. Ikke engang udtrykket "nutid" (ifølge relativitetsteorien ) kan være det samme for to observatører, når de bevæger sig mod hinanden.

Yderligere information i nøgleord

Weblinks

Wiktionary: Measurement - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

svulme

  1. ↑ a b c DIN 1319-1: 1995; Nr. 2.1
  2. ^ Bortz, J. & Döring, N.: Forskningsmetoder og evaluering for mennesker og samfundsforskere. Springer, Heidelberg 2006, ISBN 978-3-540-33305-0 , s.65 .
  3. ↑ DIN EN ISO 80000-1: 2013-08 Størrelser og enheder-generelt .
  4. ↑ DIN EN ISO 80000-11: 2013-08 Størrelser og enheder-parametre for målnummeret.
  5. ↑ Metrologisk ordliste
Hentet fra " https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Messung&oldid=214551722 "