14575 IMG�65 (2)

Ze sformułowania (lub uświadomienia) celu pomiaru (oraz konkretnych okoliczności) wynikać będzie sposób realizacji celów cząstkowych składających się na proces pomiarowy.

-tworzenie lub uświadomienie sobie modelowego opisu fizycznego obiektu pomiaru, pomyślanego ze względu na cel pomiaru,

-wybór mierzonej wielkości fizycznej i definicji jej miary;

-postulowaną dokładność danych pomiarowych, konieczną do podjęcia decyzji; -planowanie i wykonanie doświadczenia pomiarowego przy użyciu odpowiednich przyrządów i wg trafnie dobranej procedury;

-sposób opracowania surowych danych doświadczalnych (surowych wyników pomiaru), w tym ocena niepewności wyniku;

-interpretacja metrologiczna końcowego wyniku pomiaru jako przybliżonej liczby odwzorowującej miarę wielkości mierzonej (mezurandu).

Interpretacja poznawcza lub techniczna wyniku pomiaru, jak również podejmowanie decyzji na podstawie wyników pomiaru, nie należą do procesu pomiarowego. W interpretacji poznawczej odpowiadamy na pytanie, co nowego mówią nam liczby otrzymane w wyniku mierzenia o właściwościach fizycznych badanego obiektu lub co potwierdzają o nieznanej nam właściwości badanego przedmiotu lub zjawiska. Interpretacja techniczna jest natomiast najczęściej określeniem aktualnego stanu fizycznego urządzenia: potrzebujemy wiedzieć, czy stwierdzony stan obiektu jest „w normie” lub czy „nie spełnia normy”, albo też że jest zgodny albo niezgodny ze stanem oczekiwanym

Mówimy tu o pomiarze jednej wielkości fizycznej, ale to samo powiedzielibyśmy o pomiarze złożonym - wielu wielkości tego samego obiektu lub serii pomiarów składających się na charakterystykę danego obiektu, np. w funkcji czasu lub innej wielkości.

Wymienione czynności nie muszą występować zawsze wszystkie jawnie, ani nie muszą być świadomie podejmowane i wykonywane. Mogą być przecież wykonywane rutynowe pomiary lub pomiary znormalizowane (wg przepisów normalizacyjnych), gdzie sposób wykonania czynności procesu pomiarowego uwzględniony jest w znormalizowanej lub rutynowej procedurze pomiarowej. Niektóre z tych czynności są ignorowane również, gdy rutynowe czynności pomiarowe i użyte przyrządy zapewniają lepszą dokładność niż dokładność potrzebna do podejmowania decyzji, a równocześnie ta potrzebna dokładność jest mierna Szczególnie ten ostatni przypadek jest coraz częstszy, ponieważ technicznie narzędzia pomiarowe są coraz doskonalsze i lak konstruowane, żeby użytkownik w typowych okolicznościach nie musiał być „kompetentnym pomiarowcem", a mimo to mógł otrzymać z zasady poprawne wyniki. Programowe ignorowanie jednak wymienionych czynności, które łącznie są konieczne do poprawnej interpretacji metrologicznej wyniku pomiaru może sprawić, że wyniki pomiaru mogą stać się pozornymi danymi o obiekcie. Nie będziemy wówczas mieć podstaw, żeby powiedzieć, jaki naprawdę sens fizyczny mają liczby otrzymane w wyniku odczytywania wskazań przyrządów pomiarowych, czyli co znaczą dla obiektu, bo nie będziemy znać „kontekstu fizycznego", z którym należy je łączyć i nie będziemy wiedzieć, jaki jest stopień ich wiarygodności. Nie chodzi o wiarygodność wskazań przyrządu pomiarowego, bo te mogą być bezdyskusyjne dla sprawnego przyrządu, ale o wiarygodność danych liczbowych charkteryzujących właściwości badanego obiektu.

1.4.1. Obiekt pomiaru. Wielkość mierzona. Miara wielkości. Odtwarzalność i porównywalność miar

Obiektem pomiaru jest przedmiot materialny (urządzenie techniczne), wyróżnione z otoczenia zjawisko fizyczne lub specjalnie wywołane zjawisko w celach badawczych,

którego pewną właściwość chcemy poznać lub którego stan fizyczny chcemy określić ze wzglądu na wybraną wielkość fizyczną. Takim obiektem może być np urządzenie elektroniczne, przyrząd pomiarowy, silnik, ale też pole akustyczne w określonej przestrzeni (obiekt „niematerialny"!), którego stan fizyczny ze względu na daną wielkość chcemy poznać, tzn wyrazić za pomocą liczby. Na podstawie dotychczasowej wiedzy o obiekcie tworzymy na potrzeby pomiaru określone wyobrażenia o obiekcie lub formalny opis jego ogólnych właściwości fizycznych, opis nazywany modelem, pomyślany ze względu na podjęte zadanie pomiarowe i wykorzystywany w każdej fazie procesu pomiarowego Z tego względu posiadanie wstępnej wiedzy fizycznej o obiekcie jest warunkiem koniecznym podejmowania i wykonania pomiarów o określonej dokładności, a znajomość fizyki obiektu musi być tym wnikliwsza, im pomiary mają być dokładniejsze. I przeciwnie - nie można planować i realizować dokładnego pomiaru dla obiektu, który jest nam fizycznie nie znany, gdy nie kontrolujemy zjawisk fizycznych, które składają się na len obiekt lub które mogłyby mieć wpływ na wynik pomiaru.

Z modelu obiektu pomyślanego do celów pomiarowych wyodrębnia się zależność przedstawianąjako funkcja

y =f(x,.xz....x_k...xj,    (1.1)

w której zmienna y reprezentuje stan mierzonej wielkości fizycznej (nazywany mezuran-dcm), x, - wielkości wpływające (wpływowe). Mówimy, że zależność ta definiuje wielkość mierzoną y albo że zbiór stanów wielkości x„ wyznacza podstawowe warunki fizyczne definiujące (określające) stan wielkości mierzonej (mezurandu) y. Funkcja (1.1) nie musi być prezentowana analitycznie, może być werbalnym opisem lub uświadomianą zależnością y od */, np. mogą być to dane o wrażliwości y na zmianę x,. Gdy funkcja (1.1) dana jest analitycznie, to obliczając pochodne łatwo możemy poznać wrażliwość y na zmiany (nieokreśloność) każdej z wielkości x,. W określeniu „podstawowe warunki fizyczne" specyfikacja „podstawowe” oznacza, że wyróżniliśmy ten zespół x, wielkości, które są istotne. Im dokładniej zamierzamy mierzyć, tym bardziej rozbudowany powinien być układ warunków fizycznych x„, a stan każdej z wielkości x, dokładniej znany. Praktycznie stan wielkości x, może być przyjęty na podstawie oceny szacunkowej wartości (domniemania, jeżeli to wystarczy) lub otrzymany z dodatkowych pomiarów tych wielkości.

Przykład. Wzorzec jednostki masy lkg wykonano jako walec ze stopu platyny i irydu. Pierwotnie uważano, że tak wykonany obiekt będzie miał masę zawsze jednakową, bo cóż. mogłoby zmienić masę odważnika, jeżeli piłowanie lub ścieranie było wykluczone. Okazało się, że walec lak starannie wykonany „oddycha" na skutek zjawiska adsorpcji i jego masa zmienia się. Trzeba też było pomyśleć o sile wyporu, gdy masa była ważona w powietrzu. Uznano więc. że należy przyjąć masę taką, jaką ta bryła metalu przedstawia w próżni i taki układ warunków fizycznych w odpowiednim czasie wprowadzono do definicji wzorca masy. Okazało się następnie w loku badaó, że masa odważnika w próżni zmienia się, bo stan „oddechu" jest trudny do określenia. Powrócono do warunków atmosferycznych przechowywania wzorca, ale tym razem dokładnie zdefiniowano układ warunków fizycznych (temperaturę, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność....), w których masa odważnika jest masą wzorcową. Takich problemów nie byłoby, gdyby wymagania dokladno-ściowc były przeciętne, jednak tu chodziło o dużą dokładność. Istotne tu jest. że nic jesteśmy pewni co do tego, ile faktycznie wynosi masa, której przypisuje się wartość lkg, bo nic wiemy, w jakim stanie fizycznym znajduje się bryła metalu (odważnik) wykonana zc stopu plalyna-iryd. Zauważmy wyraźnie, że nic chodzi tu o dokładność mierzenia, lecz o naszą wiedzę co do tego, z czym mamy do czynienia. To naszą niewiedzę o stanie fizycznym tego odważnika ocenia sic liczbowo, gdy mówi się, że średni kwadratowy możliwy rozrzut masy lego odważnika wynosi 10'* albo 10 . Na tym przykładzie powinniśmy dostrzec, skąd bierze się kres dokładności mierzenia. Przykład iluslnijo leż, jak wnikliwe muszą być dociekania, gdy dokładność ma być duża i odwrotnie, nic ma uzasadnienia duża dokładność danych pomiarowych, jeżeli nie wiadomo, jakich one dotyczą warunków fizycznych obiektu. Z przykładu widać też, jak dociekliwe stosowanie fizyki jest potrzebne do definiowania sianu wielkości mierzonej, żeby wyniki pomiaru mogły być „zakotwiczone" w

15