Определение меры образца на основании пробы
Некоторые образцы получаются путем выплавки металла или сплава, число проб из одной плавки достигает N. Мера образца устанавливается на основе исследования n<<N проб. Выходной материал отличается некоторой неоднородностью состава и свойств в пространстве, обычно определяемом геометрическими координатами. Неоднородность описывается моделью (2.69), т. е. представляет собой многомерный нестационарный случайный процесс, а точность определяется столькими процессами, сколько свойств характеризует образец. Так, например, в случае сплава меру образца определяют m составляющих элементов и их концентрации, а пробы характеризуют m трехмерных процессов, причем эти процессы по природе коррелированны:
; j=1,2,…,m, (2.73)
Стационарный процесс {ej} описывает флуктуацию концентрации, например, вследствие плохого перемешивания составляющих, а функция h — различные расслоения в результате седиментации, выделения газа и т. д. перед затвердеванием сплава. Одна проба реализует процесс qi геометрические размеры пробы ограничивают возможности наблюдения за процессом {ej}. Число реализаций зависит от предполагаемого характера функции hi.
Мерой образца является среднее значение мер проб, скорректированное на величину интерполированного значения систематической неоднородности 
. Мерой недостоверности служит сумма составляющей 
, недостоверности расчета функции 
и погрешности измерения состояний характеристики 
,т. е.
. (2.74)
При суммировании этих процессов граница недостоверности определяется как доверительный интервал при заданном доверительном уровне. Эта систематическая по природе, неизвестная по величине недостоверность характеризует образец материала, являющийся единичной реализацией процесса 
. Расчет ожидаемого значения недостоверности, а также дисперсии проводится по формулам типа (2.19), (2.20).
Для уменьшения недостоверности меры пригодны следующие формы использования образцов, получаемых этим методом.
1. Выбор n образцов из одной партии и принятие в качестве результата средней для этих образцов величины. Соответственно в пропорции n уменьшается недостоверность меры, вносимая первым и вторым членами, а также часть 
третьего члена правой части формулы (2.74). Однако член hq не уменьшается. Средние значения первого и второго членов равны нулю, а 
.
2. Член hq может быть уменьшен посредством использования m образцов, мера которых определена с помощью m составов измерительной аппаратуры, для которой 
. Здесь имеется аналогия с эталонами, представленными в предыдущей главе в качестве примеров (разд. 2.2.2—2.2.6).
Образцы материалов играют в метрологии большую роль. Они не только упрощают измерения, но и нередко являются источниками стабильных, точно определенных состояний физических величин. Такие состояния часто определяются с использованием чистого материала (например, воды, чистых металлов) для воспроизведения температурных констант и т. д. Поэтому образцы материалов можно рассматривать как псевдоэталоны некоторых физических величин, т. е. псевдоэталоны меры.
Контрольные вопросы к разделу 2
1. Из каких соображений эталоны физических величин постоянно совершенствуются?
2. Что такое групповой эталон? В чем его достоинства?
3. Какие свойства эталонов вы знаете?
4. Что такое первичный и что такое вторичный эталон? Чем они отличаются?
5. Что такое номинальная мера эталона?
6. Чем определяются случайная и систематическая погрешности эталонов?
7. Какие свойства случайной и систематической погрешности вы знаете?
8. Что такое компаратор? Для чего он применяется?
9. В чем состоит одноразовое сравнение эталонов? Для чего сравниваются эталоны?
10. Для чего предназначено n-кратное сравнение с одним и тем же первичным эталоном?
11. Какая цель у m-кратного сравнения с разными первичными эталонами?
12. Вторичный элемент имеет m-кратную меру – что это означает?
13. Как сравниваются эталоны, когда вторичный элемент имеет 1/m‑кратную меру?
14. Что такое иерархия эталонов, как она формируется?
15. Что такое образцы материалов, чем они отличаются от эталонов физических величин?
16. Что такое качественные категории и количественные характеристики образцов материалов? В чем их различие?
17. Какие виды образцов материалов вы знаете?