При проведении испытаний для оценки качества строительных деталей, изделий, конструкций, соответствия их проекту или оценки прочности сооружений должны выполняться измерения определенных технических параметров.. Для обеспечения правильности измерений и требуемой точности показаний измерительных приборов необходимо единообразие измерений, то есть совпадение результатов измерений, выполненных в разных местах различными приборами. Указанными задачами занимается метрология — наука, методы которой используются при производстве измерений.

Для того, чтобы достигнуть значительной экономии времени и средств при испытании моделей конструкций или сооружений, необходимы знания положений теории подобия и размерностей, являющихся основой для выбора масштаба и материала моделей. Выполнение экспериментов на моделях или в натуре требует заблаговременного планирования их, то есть выбора числа и условий постановки экспериментов, необходимых и достаточных для решения задачи с требуемой точностью. Обработка и анализ результатов экспериментов основан на применении методов математической статистики. В настоящем параграфе приведены некоторые сведения, посвященные перечисленным вопросам.

Метрологическое обеспечение эксперимента

При изучении явлений и предметов окружающей природы, а также в своей повседневной практической деятельности человеку приходится измерять те или иные физические величины, характеризующие эти явления или предметы.

Под измерением физической величины подразумевается совокупность экспериментальных операций для нахождения количественного значения данной величины.

Единицы измерения различных физических величин объединены в систему. Размерность физической величины — выражение, отражающее связь величины с основными величинами системы, в котором коэффициент пропорциональности принят равным единице. Так, например, для напряжения о — Р/А определительное уравнение, то есть размерность

где [о] — размерность напряжения; [Р] — размерность силы; [Ь] — размерность длины.

Анализ размерностей выполняется, если заранее известно, что между всеми значениями существенных параметров, определяющими данное явление, имеется степенная функциональная связь.

Нужно иметь в виду, что при измерении физической величины ее сравнивают не с единицей измерения, а с вещественным воспроизведением этой единицы в форме конкретного образца — меры. Таким образом, мера — это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины, значение которой известно.

Например, мера длины — измерительная линейка, мера массы — гиря и т. д.

Меры, воспроизводящие единицу с наибольшей точностью, называются эталонами. Последние устанавливаются по рекомендации международных конгрессов, изготовляются с предельно возможной точностью и хранятся в особых

условиях. Они для непосредственных измерений не применяются, а используются для проверки рабочих эталонов, которые в свою очередь служат для проверки образцовых мер и измерительных приборов, по которым сверяются рабочие меры и измерительные приборы, предназначенные для практических целей измерения.

Измерения физических величин принято разделять на три основных вида: прямые, косвенные и совокупные измерения. Измерения, производимые при эксперименте и получаемые путем сравнения с образцовыми эталонными мерами, являются прямыми. Косвенные измерения производят путем прямых измерений величин, связанных определенной зависимостью с искомой. При совокупных измерениях косвенным измерениям подвергают одновременно несколько величин, значения которых находят путем решения получаемой системы уравнения.

Установление единиц измерения физических величин, их воспроизведение с помощью эталонов и разработка методов измерений составляют предмет метрологии.

Метрологией разрабатываются проблемы обоснования выбора единиц физических величин и построение их систем; экспериментальное воспроизведение единиц с помощью эталонов; разработка методов и средств передачи единиц в практику измерений; разработка стандартных образцов веществ и материалов, определение физических констант и стандартных справочных данных о свойствах материалов, веществ и др.

В законодательном разделе метрологии разрабатываются мероприятия, касающиеся узаконения единиц физических величин, средств измерений, контроля за их состоянием и т. д.

Решением вопросов поверки мер и измерительных приборов занимается метрологическая служба страны, обеспечивающая единство измерений. Все измерения должны выполняться в единицах, допущенных к применению, должна правильно оцениваться точность измерений. Государственный комитет стандартов Совета Министров  (Госстандарт ) осуществляет межотраслевой метрологический контроль и надзор, а отраслевые министерства и ведомства организуют непосредственное их выполнение. При этом порядок и методы поверки средств измерений, в том числе и в области строительства реализуются с учетом инструкции и методических указаний Госстандарта  и опыта поверочных органов строительных министерств, ведомств и промышленности строительных материалов.