مختصری درباره اندازه گیری
27 شهریور 1403 0
تاریخچه اندازهگیری
هنگامی که انسان‌ها برای اولین بار به دنبال یک واحد طول بودند، قسمت‌هایی از بدن انسان، به‌طور عمده دست‌ها، بازوها یا پاها را برای مقایسه تصویب کردند. غیرکاربردی بودن این روش‌ها به سرعت مشخص شد، چرا که این موارد در سراسر جهان یکسان نبودند. اندازهگیری موفق، باید بر اساس استانداردهای قابل اطمینان، تکرارپذیر و ترجیحاً تصویب شده جهانی باشد. به عنوان می توان به واحد اندازه گیری متر اشاره نمود که امروزه تمام کشورهای صنعتی، متر بین‌المللی را به عنوان مرجع اصلی طول پذیرفته‌اند. درشکل زیر نمونه ای از واحدهای اندازه گیری اولیه که در طول تاریخ از آنها به گونه ها مختلف مورد استفاده قرار گرفته شده است نشان داده شده است. 
اهمیت اندازه گیری در فیزیک و زندگی آنقدر زیاد است که می توان گفت «فیزیک علم اندازه گیری است». دانشمندان برای آن که رقم های حاصل از اندازه گیری های مختلف یک کمیت را با هم مقایسه کنند، در نشستهای بین المللی توافق کرده اند که برای هر کمیت یکای معینی را تعریف کنند. برای مثال برای طول یکای متر، برای جرم یکای کیلوگرم و … را تعیین کرده اند. مجموعه یکاهای مورد توافق بین المللی را به اختصار واحد SI می نامند.
اندازه شناسی یا مترولوژی به کالیبراسیون وسایل اندازه گیری، بازرسی وکنترل های دوره ای، روش های اندازهگیری؛ عدم قطعیت انداز هگیری در کالیبراسیون و آزمون و طراحی روش های جدید اندازه گیری و ... مربوط میشود. اندازه شناسی در کنار استاندارد سازی و تایید صلاحیت به عنوان مهم ترین ابزار جهت پیشرفتهای اقتصادی و علمی در سازمان های تولیدی، خدماتی، تحقیقاتی و علمی به کار گرفته می شود. خدمات مرتبط با اندازه شناسی باید در برگیرنده فعالیت های مختلف مترولوژی مانند آموزش، کالیبراسیون، مشاوره برای ایجاد سیستم مبتنی بر استاندارد های مرتبط و ... جهت انتقال اندازه شناسی به عرصه های مختلف طراحی، تولید و زندگی روزانه مردم به منظور افزایش کسب درآمد و رفاه بوده باشد.
اندازه گیری چیست؟
اندازه گیری عبارت است از مقایسه یک کمیت مجهول با مقداری معلوم از همان کمیت که اصطلاحا واحد یا یکا نامیده می شود. واحدهای استاندارد که برای هر کمیت از اندازه گیری ها تعیین می گردد بر طبق قراردادهای بین المللی تعیین شده و مقداری را که ما از هر اندازه گیری بدست می آوریم نشان می دهد که مقدار اندازه گیری شده در واقع چند برابر مقدار واحد آن کمیت است.
به عنوان مثال وقتی صحبت از 10 کیلوگرم گوجه فرنگی میکنیم، بطور پیش فرض جسمی را در نظر داریم که به عنوان مقیاس و مبنای اندازه گیری ما مورد استفاده قرار می گیرد که معادل یک کیلوگرم است، مثلاً سنگ ترازوی یک کیلوگرمی به عنوان یک مقیاس و مبنا در نظر گرفته می شود.
در طبيعت و محيط پيرامون ما، همواره وقايع و اتفاقاتي در شرف رخ دادن است كه براي بررسي آنها مجبور به اندازه گيري و تجزيه و تحليل اين اندازه گيري ها مي باشيم. اين اندازه گيري ها توسط وسايل مختلف انجام ميشود و هر چه وسيله استفاده شده براي اندازه گيري پيشرفته تر و كاملتر باشد اندازه گيري ما دقيقتر و مطمئنتر خواهد بود.
اندازهگیری یا سنجش فرآیند برآورد اندازه ویژگی‌های یک چیز، مانند طول (درازا) یا وزنِ (سنگینی) آن نسبت به واحدهای اندازه‌گیریِ استاندارد، مانند متر و کیلوگرم است. مترولوژی، دانش بررسی اندازهگیری است.
عمل اندازهگیری، بیشتر با یک ابزار اندازهگیری مانند خط‌کش، ترازو، دماسنج، سرعت‌سنج، ولت‌سنج، سختی سنج، زبری سنج، بادسنج، عمق سنج، زاویه سنج، رطوبت سنج یا فشارسنج انجام میشود که با این کار، ویژگی اندازه‌گیری‌شده با یکای اندازهگیری بیان میشود. هر نوع ویژگی فیزیکی را می‌توان اندازه گرفت، کمّیت‌های فیزیکی، مانند مسافت، سرعت، انرژی، دما و زمان ازجمله این ویژگی‌ها هستند.
در اندازهگیریها پاسخ کامل یا مطلق نداریم. هر کسی که نتیجه اندازهگیری خود را گزارش میکند، همواره بهترین برآورد خود را از مقدار اصلی، همراه با خطای اندازهگیری آن، ارائه می‌دهد. البته درستیِ اندازهگیری به سرشت جسمی که اندازهگیری میشود نیز وابسته است. از این‌رو، درستیِ همه اندازهگیریها، به‌دلیل محدودیت در دقت و خطای برخاسته از سرشتِ ابزار و جسم یا هر آنچه اندازهگیری میشود، محدود است.
تعریف حدود اندازه گیری:
بر طبق تعریف حدود اندازه گیری یا رنج در یک دستگاه اندازه گیری عبارت است از ماکزیمم مقداری را که یک دستگاه اندازه گیری می تواند مورد اندازه گیری قرار دهد که در بیشتر موارد بالاترین عددی است که بر روی یک دستگاه اندازه گیری نوشته شده است.
تعریف دستگاه اندازه گیری:
به یک وسیله اندازه گیری به همراه کلیه وسایل و متعلقاتی که همراه آن است به طور کلی دستگاه اندازه گیری می گویند. هر چند متعلقات آن از یکدیگر به صورت جدا قرار داشته باشند.
روش های اندازه گیری:
کمیتهای مختلف الکتریکی را می توان به صورت کلی از دو طریق مستقیم و غیر مستقیم مورد اندازه گیری قرار داد. منظور از روش اندازه گیری به روش مستقیم آن است که برای اندازه گیری یک مقدار از کمیت مورد نظر از دستگاه مخصوص آن که کمیت مورد نظر را سنجش می کنند استفاده کنیم و مستقیما پس از وصل دستگاه مقدار آن کمیت قرائت گردد.
به عنوان مثال برای اندازه گیری مقدار ولتاژ در یک مدار می توانیم مستقیما از ولت متر استفاده کرد و پس از وصل کردن آن به مدار مقدار ولتاژ را به دست آورد. به این روش به اصطلاح روش اندازه گیری مستقیم می گویند. در مواردی که دستگاه اندازه گیری مخصوصی برای یک کمیت خاص در اختیار نباشد می توان از دستگاههای اندازه گیری سایر کمیت ها استفاده کرد و سپس با استفاده از روابطی که بین کمیت مجهول و کمیت های معلوم وجود دارد، کمیت مورد نظر را بدست آورد که به این روش اندازه گیری غیر مستقیم می گویند.
به عنوان مثال برای بدست آوردن یک مقاومت مجهول در صورت نبودن دستگاه اهم متر می توان در عوض از یک آمپر متر و ولت متر به صورت غیر مستقیم مقدار مقاومت را اندازه گیری کرد. این کار را پس از اندازه گیری ولتاژ و شدت جریان و استفاده از قانون اهم می توان عملی نمود.
در مورد اندازه گیری کمیت ها به روشهای فوق این نکته را باید مد نظر داشت که اندازه گیری یک کمیت به روش مستقیم خطای کمتری نسبت به روش غیر مستقیم دارد. علت آن است که در روش مستقیم فقط از یک دستگاه اندازه گیری استفاده می شود در حالی که در روش غیر مستقیم عموما از بیش از دو دستگاه سود برده می شود، لذا خطای کل ناشی از خطای تک تک ابزارهای مورد استفاده است و خطای کل مجموع خطاهای دستگاه های مورد استفاده می باشد لذا مقدار عددی این خطا، از خطای ناشی از یک دستگاه در روش مستقیم بیشتر خواهد بود. در بحث اندازه گیری نمی توان جواب کامل از اندازه گیری ارائه کرد. هرکسی که مقدار اندازه گیری را گزارش میکند در واقع بهترین تخمین خود را از مقدار اصلی به همراه خطای اندازه گیری را بیان میکند. درستی اندازه گیری از روی تطبیق مقدار اندازه گیری شده با واقعیت نتیجه میشود. اندازه گیری دقیق ، زمانی اتفاق میافتد که خطای آن، در مقایسه با مقدار اندازه گیری شده عددی بسیار کوچک باشد. دقت اندازه گیری به عوامل مهمی از جمله: مهارت فرد اندازه گیری کننده در تخمین، نحوه و ساختار اندازه گیری، مقدار رزولوشن یا تفکیک پذیری وسیله اندازه گیری ، مقدار تفکیک پذیری چشمی و غیره بستگی دارد. بنابراین، صحت تمامی اندازهگیریها، به دلیل محدودیت در دقت و خطای ناشی از طبیعت وسیله اندازه گیری و جسمی که اندازه گیری میشود، محدود است. در بحث اندازه گیری پارامترهای دیگری از جمله خطای اندازه گیری ، تجهیز مورد استفاده برای اندازه گیری ،نحوه محاسبه و تخمین خطا ، استفاده از یکا و ارقام با معنی و ... نقشی تاثیر گذار در نتیجه اندازه گیری دارند اما دو فاکتور اصلی و مهم در هر اندازه گیری یکای مد نظر و دقت اندازه گیری مربوط به آن است که در بالا به این دو مورد پرداخته شد.
براي اندازه گيري يك كميت بايستي آن را با مقدار ثابتي از آن كميت مقايسه كرد، كه به آن مقدار ثابت از كميت، يكا يا واحد آن مي گويند. يكاي هر كميت مقداري از آن كميت است كه به طور استاندارد به عنوان واحد در اندازه گيري ها پذيرفته شده و نتايج اندازه گيري را برحسب آن بيان مي كنند در هر اندازه گيري ما متوجه ميشويم كه هر كميت چند برابر يكاي آن است به عنوان مثال: زمانيكه مي گوييم طول ميزي ٢ متر است ما طول ميز را با يكاي طول كه متر است مقايسه كرده ايم و نتيجه گرفتيم كه طول ميز دو برابر يكاي آن يعني ٢ متر است.
هر چيز قابل اندازه گيري را كميت گويند. هر پديده ي قابل اندازه گيري كه بتواند كم يا زياد شود كميت ناميده ميشود (مانند طول- جرم- زمان- سرعت و . . .) كميتها اساس علم فيزيك را تشكيل ميدهند.
وسیله ای که به تنهایی ویا همراه با وسایل کمکی برای انجام اندازه گیری (یا اندازه گیری های مشخص ) به کار می رود را وسیله اندازه گیری گویند. مانند: کولیس
نظرات