Эксперимент әдістемесін дұрыс әзірлеу ерекше мәнге ие. Техника-бұл зерттеу мақсатына қол жеткізілетін белгілі бір ретпен орналастырылған психикалық және физикалық операциялардың жиынтығы. Эксперимент жүргізу әдістемесін әзірлеу кезінде мыналарды көздеу қажет: - зерттелетін объектіге немесе құбылысқа оның бастапқы деректерін анықтау мақсатында алдын ала мақсатты бақылау жүргізу (әртүрлі факторларды, гипотезаларды таңдау); - эксперимент жасау мүмкін болатын оңтайлы жағдайлар жасау (эксперименттік әсер ету үшін объектілерді таңдау, кездейсоқ факторлардың әсерін жою); - зерттелетін құбылыстың даму барысын жүйелі бақылау және фактілерді дәл сипаттау; - өлшеу шектерін анықтау; - өлшеулерді жүйелі тіркеуді және фактілерді әртүрлі тәсілдермен және құралдармен бағалауды жүргізу; - айқас әсерлерді, қайталанатын жағдайларды жасау, жағдайлар мен олардың сипатын өзгерту; - бұрын алынған деректерді растау немесе теріске шығару мақсатында күрделі жағдайларды жасау; -; - эмпирикалық зерттеуден алынған нақты материалды логикалық жалпылауға, талдауға және теориялық өңдеуге көшу.

Эксперименттік зерттеудің дұрыс әзірленген әдістемесі оның құндылығын анықтайды. Сондықтан техниканы әзірлеу, таңдау, анықтау әсіресе мұқият жүргізілуі керек. Зерттеуші эксперимент әдісін таңдағанда оның практикалық жарамдылығына көз жеткізуі керек. Әдістемеде эксперимент жүргізу процесі егжей-тегжейлі әзірленеді, бақылаулар мен өлшеу операцияларын жүргізу дәйектілігі жасалады, эксперимент жүргізу үшін таңдалған құралдарды ескере отырып, әрбір операция жеке-жеке егжей-тегжейлі сипатталады, олардың берілген дәлдігі мен жоғары сенімділігін өлшемдердің ең аз (бұрын белгіленген) Саны кезінде қамтамасыз ететін операциялардың сапасын бақылау әдістері негізделеді. Әдістеменің маңызды бөлімі тәжірибелік деректерді өңдеу және талдау әдістерін таңдау болып табылады. Деректерді өңдеу барлық сандарды жүйелеуге, жіктеуге және талдауға дейін азаяды. Эксперименттердің нәтижелері алынған нәтижелерді сапалы және тез салыстыруға және талдауға мүмкіндік беретін графиктерге, формулаларға, кестелерге жинақталуы керек. Барлық айнымалылар физикалық шамалардың бірыңғай жүйесінде бағалануы керек. Әдістемеде деректерді өңдеудің және талдаудың математикалық әдістеріне ерекше назар аудару керек, мысалы, әртүрлі сипаттамалар арасындағы байланыстарды жақындату, эмпирикалық тәуелділіктерді орнату және әртүрлі критерийлерді белгілеу. Критерийлердің сезімталдық немесе сезімталдық диапазоны тұрақтандырылуы керек. Эксперименттің жоспар-бағдарламасын жасау кезінде әрқашан сенімділік пен дәлдікті жоғалтпай оны жеңілдетуге тырысу керек. Көлемі бойынша эксперименттер әртүрлі болуы мүмкін. Ең жақсы жағдайда, зертханалық жеткілікті, нашар жағдайда бірқатар зерттеулер жүргізу керек: полигон, іздеу немесе алдын-ала, зертханалық. Кез-келген экспериментке көптеген ресурстар жұмсалады, көптеген бақылаулар мен өлшеулер жасалады. Кейде артық және қажетсіз көп нәрсе жасалуы мүмкін. Көбінесе бұл экспериментатордың эксперименттің мақсаты мен міндеттерін нақты дәлелдемегендігімен байланысты. Сондықтан экспериментті бастамас бұрын оның әдіснамасын дұрыс және нақты жасау өте маңызды. Жақында зерттеушілер эксперименттің математикалық теориясын жиі қолдана бастады, бұл жұмыс көлемін едәуір азайтуға және зерттеудің дәлдігін арттыруға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда эксперимент әдістемесі жоспар-бағдарламаны әзірлеу сияқты кезеңдерді қамтиды; өлшеулерді бағалау және эксперимент жүргізу құралдарын таңдау; бір мезгілде эксперимент жүргізе отырып, экспериментті математикалық жоспарлау; алынған деректерді өңдеу және талдау. Сонымен, эксперимент әдісі-бұл экспериментті дәйекті және тиімді жүзеге асырудың әртүрлі тәсілдері мен әдістерінің жүйесі. Әрбір экспериментатор: – эксперименттің мақсаты мен міндеттерін қоюды; – эксперимент көлемін, эксперименттер санын негіздеуді; – өзгермелі факторларды таңдауды; – факторлардың өзгеру реттілігін анықтауды; – эксперименттерді іске асыру тәртібін қамтитын эксперимент жүргізудің жоспарын немесе бағдарламасын жасауы тиіс; - факторлардың өзгеру қадамын таңдау, болашақ эксперименттік нүктелер арасындағы аралықтарды белгілеу; – эксперимент жүргізуді сипаттау; – өлшеу құралдарын негіздеу; - эксперимент нәтижелерін өңдеу және талдау тәсілдерін негіздеу [3, 10]. Жоғарыда аталған тармақтардан басқа эксперимент жоспарына: зерттеу тақырыбының атауы; жұмыс гипотезасы, эксперимент әдістемесі, қажетті материалдар, аспаптар, қондырғылар тізбесі; орындаушылар тізімі, күнтізбелік жоспар және смета кіреді. Осылайша, эксперимент жүргізу ең маңызды және көп уақытты қажет ететін кезең болып табылады, оны орындау кезінде тәжірибенің дәйектілігі өте маңызды. Эксперимент көлемін анықтағаннан кейін өлшеу құралдарының, материалдардың тізімі, орындаушылар тізімі, күнтізбелік жоспар және шығындар сметасы жасалады. Зерттелетін процестің барлық сипаттамалары мен бақылау нәтижелері жазылған журнал жүргізу эксперименттің міндетті талабы болып табылады. Сондай-ақ, эксперимент жүргізумен бір мезгілде Орындаушы нәтижелерді алдын ала өңдеуді және оларды талдауды жүргізуі тиіс [3, 9]. Экспериментті жоспарлау ең қысқа мерзімде және ең аз шығынмен, сенімді және нақты ақпарат алу кезінде жасалуы керек. Бұған өлшеу нәтижелерінің ықтималды сипатын және зерттелетін объектіге әсер етуі мүмкін сыртқы кедергілердің болуын ескеретін белгілі бір ережелерді жоспарлау кезінде қол жеткізуге болады.

Процесті анықтайтын барлық факторлар бір уақытта арнайы ережелерге сәйкес өзгереді, ал эксперимент нәтижелері кейбір статикалық қасиеттері бар математикалық модель түрінде ұсынылады. Осылайша, экспериментті жоспарлаудың бірнеше кезеңдерін бөліп көрсетуге болады – - жиналған ақпаратты жинау және талдау; - кіріс және шығыс айнымалыларын, эксперимент саласын таңдау; - эксперименттік деректер ұсынылатын математикалық модельді таңдау; - эксперимент жоспары және оңтайлылық өлшемін таңдау – - деректерге талдау жүргізу және әдісті анықтау; - эксперимент жүргізу; – алынған эксперименттік деректер үшін статикалық алғышарттарды тексеру; – алынған нәтижелерді өңдеу; - алынған нәтижелерді пайдалану бойынша түсіндіру және ұсынымдар. Жиналған және өңделген ақпаратты жинау және талдау барысында зерттелетін процесс немесе объект туралы барлық белгілі деректерді, процестің немесе объектінің жағдайына қандай факторлар және қалай әсер етеді, олардың өзара байланысы, өзгерудің мүмкін шектері және т. б. Кіріс факторларын таңдаудың негізгі талаптары-бұл фактордың қажетті мәнін белгілеу және оны бүкіл тәжірибе барысында сақтау мүмкіндігі. Факторлар сапалы және сандық болуы мүмкін. Сандық факторлардың деңгейіне сандық шкала (қысым, температура және т.б.) сәйкес келеді. Сапалы факторлар-бұл құрылғылардың дизайны, катализаторлар және т.б. Шығыс айнымалылары – кіріс параметрлерінің әсеріне реакциялар немесе жауаптар. Олар экономикалық (пайда, энергия шығыны және т. б.), технологиялық (сенімділік, доғаның жану тұрақтылығы және т. б.) және т. б. болуы мүмкін. Зерттеу моделін таңдау объект немесе процесс туралы, оның мақсаттары мен математикалық аппараты туралы білімімізге байланысты. Жиі зерттелген модельдер мен тапсырмалар статикалық модельді алу проблемасына дейін азаяды. Бұл зерттелетін процестің немесе объектінің кіріс және шығыс параметрлері арасындағы математикалық байланыс. Статикалық модельдеу мәселесін шешудің теориялық негізі-бұл жүріп жатқан процесті математикалық теңдеумен сипаттау мүмкіндігі туралы болжам. Көбінесе зерттеу міндеті-процесті оңтайландыру, яғни. Шығыс параметр максималды немесе минималды мәні бар кіріс параметрлерінің мәндерін анықтау. Бұл мәселені шешуде екі негізгі тәсіл бар: теориялық және эмпирикалық. Аралық тәсіл де бар. Бұл тәсілді қолданған кезде Шығыс модельдің түрі теориялық тұрғыдан ұсынылады, ал параметрлердің мәндері объектіні зерттеу кезінде алынған эксперименттік мәліметтер бойынша есептеледі. Соңғы жылдары эмпирикалық тәсіл әлдеқайда кең қолданылады. Бұл зерттелетін объектілердің күрделілігінің артуымен, оларды егжей-тегжейлі зерттеуге уақыттың болмауымен, оңтайландырудың жаңа эмпирикалық әдістерінің пайда болуымен және т.б. түсіндіріледі [2].

Өлшеу эксперименттік зерттеулерде өте маңызды орын алады. Өлшеу дегеніміз-арнайы техникалық құралдарды қолдана отырып, физикалық шаманың мәнін эмпирикалық жолмен табу (ГОСТ 1626370). Өлшемнің мәні өлшенетін шаманы бірлік ретінде қабылданған белгілі шамамен, яғни эталонмен салыстыруды құрайды. Q физикалық шамасын өлшеу оны өлшеу бірлігі ретінде қабылданған басқа q шамасымен салыстыруды және соңғысының фракцияларында біріншісін білдіруді білдіреді. Математикалық формада оны Q = kq тәуелділігі түрінде ұсынуға болады, мұндағы k – Q-ден қанша есе көп немесе аз екенін көрсететін кез-келген оң бүтін немесе бөлшек сан. Бұл олардың бірлігін қамтамасыз етудің өлшемдері, әдістері мен құралдары және қажетті дәлдікке жету жолдары туралы ғылым. Метрологияның негіздеріне мыналар жатады: – Өлшемдердің жалпы теориясы; - физикалық шамалардың бірліктері, яғни анықтау бойынша бірлікке тең сандық мән берілген шамалар. Сондай – ақ олардың жүйелері, яғни кейбір принциптерге сәйкес құрылған негізгі және туынды бірліктер жиынтығы, мысалы, халықаралық бірліктер жүйесі – SI; - өлшеу әдістері мен құралдары. Әдістерге өлшеу кезінде қолданылатын және метрологиялық қасиеттерін нормалайтын принциптер мен техникалық құралдарды пайдалану тәсілдерінің жиынтығы жатады; – өлшеулердің дәлдігін анықтау әдістері; – өлшем бірлігін қамтамасыз ету негіздері. Өлшеу нәтижелері заңдастырылған бірліктерде көрсетілуі керек, ал өлшеу қателіктері белгілі ықтималдықпен белгілі, бұл өлшеу құралдарының біркелкілігімен ғана мүмкін болады. Олар заңдастырылған бірліктерде бағдарламалануы керек және олардың метрологиялық қасиеттері стандарттарға сәйкес келуі керек [3, 12]. Метрологияда стандарттар мен үлгілі өлшеу құралдары өте маңызды. Өлшем құралдары немесе оның мөлшерін төмен тұрған өлшем құралдарына беру мақсатында бірлікті жаңғыртуды және сақтауды қамтамасыз ететін олардың кешені эталон болып саналады. Эталондар арнайы ерекшелік бойынша орындалады. Ресейде эталондық базада 120-дан астам мемлекеттік эталондар, оның ішінде масса, ұзындық бірліктері және т.б. бар [3, 13]. Бұл зерттеулерде үнемі қолданылатын жұмысшылар мен техникалық өлшеу құралдарын тексеру үшін қолданылатын үлгілі өлшеу құралдары. Бірліктердің өлшемдерін стандарттардан немесе үлгілі өлшеу құралдарынан жұмыс құралдарына беруді Ресейдің метрологиялық қызметін құрайтын мемлекеттік және ведомстволық метрологиялық органдар жүзеге асырады (ГОСТ 16263-70). Біздің еліміздегі осы органдардың қызметі өлшем бірлігі мен өлшем құралдарының біркелкілігін қамтамасыз етеді. Ресейдің метрологиялық қызметі бүкіл стандарттау жүйесімен байланысты. Метрологияның өзі өлшемдерді стандарттау жүзеге асырылатын және стандарттарға енгізілген сапа көрсеткіштерінің сенімділігі мен салыстырмалылығы қамтамасыз етілетін көрсеткіштерді анықтау және бақылау әдістерін береді. Бұл метрологиялық қызметті дамытуға көп көңіл бөлуді түсіндіреді. Біздің еліміздегі метрологиялық қызмет-бұл ғылыми және бақылау-сынақ ұйымдарының кең желісі. Метрологиялық қызмет органдары нақты өлшемдердің ғылыми-теориялық және қолданбалы аспектілерінде маңызды жұмыстарды орындай алады.

Қазіргі уақытта елдегі стандарттау және метрология жөніндегі жұмысты Ресей стандарттары жөніндегі мемлекеттік комитет (РФ Мемстандарты) басқарады. Оның міндеттеріне стандарттау және метрология жүйесін жетілдіру, халық шаруашылығының барлық салаларының өнімдерінің техникалық деңгейі мен сапасын тиімді арттыру үшін оларды пайдалану ауқымын кеңейту, мемлекеттік метрологиялық қызметті нығайту және дамыту, өлшеу әдістері мен құралдарын стандарттау және т.б. кіреді. Жалпы мемлекеттік өлшем бірлігін қамтамасыз ету бойынша ведомствода немесе кәсіпорында күнделікті жүйелі жұмыс жүргізу министрліктер мен ведомстволарда, жекелеген кәсіпорындарда, ғылыми-зерттеу институттарында, жоғары оқу орындарында ұйымдастырылатын метрологиялық қызметтің басты мақсаты болып табылады. Сондықтан ведомстволық метрологиялық қызметтің мемлекетпен ажырамас байланысы бар, соңғысы бұл мәселеде жетекші, шешуші және бақылаушы болып табылады. Өлшенетін шама уақыт пен динамикалық өзгермеген кезде өлшеулер статикалық болуы мүмкін. Өлшеу, сондай-ақ, кейде тікелей және жанама. Тікелей өлшеу кезінде қажетті мән тікелей эксперименттерден орнатылады. Жанама – тікелей өлшеулермен анықталған басқа шамалардан функционалды, мысалы, дененің тығыздығын оның массасы мен көлемі арқылы өлшеу. Абсолютті және салыстырмалы өлшемдер де ерекшеленеді. Абсолютті-өлшенетін шаманың бірліктеріндегі тікелей өлшеулер. Салыстырмалы-өлшенетін шаманың бастапқы мән ретінде қабылданатын бірдей шамаға қатынасы арқылы берілген өлшемдер. Сондай-ақ өлшеудің үш класы бар: арнайы, жоғары дәлдіктегі және техникалық. Жоғарыда айтылғандай, өлшемдер кез-келген эксперименттің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Эксперименттің соңғы нәтижесі өлшеулердің мұқият болуына байланысты. Сондықтан әрбір зерттеуші зерттелетін шамаларды дұрыс өлшей білуі, өлшенетін процестердің заңдылықтарын білуі, өлшеулердегі қателіктерді дұрыс бағалай білуі, қателіктер ең аз болатын ең жақсы өлшеу жағдайларын анықтай алуы, шамалардың мәндерін және олардың қажетті минималды санын есептеп, өлшеу нәтижелеріне жалпы талдау жасай алуы керек [3].

Меторологияда өлшеудің бірнеше негізгі әдістері бар. Тікелей бағалау әдісі. Ол шаманың мәнін тікелей әрекет ететін өлшеу құралының санау құрылғысы арқылы анықтайды (мысалы, теру таразыларындағы массаны өлшеу). Өлшеммен салыстыру әдісі. Оны пайдалану кезінде өлшенетін шаманы көбейтілетін өлшемнің шамасымен салыстырады (мысалы, салмақ тепе-теңдігімен рычаг таразыларындағы массаны өлшеу). Нөлдік әдіс шаманың құрылғыға нөлге әсер ету әсері үшін қолданылады, мысалы, электр кедергісін көпірмен өлшеу, оны толық теңдестіру арқылы. Дифференциалды әдіс өлшеу құралына өлшенетін және белгілі шаманың айырмашылығы әсер ететіндігіне негізделген, мысалы, компараторлардағы модельдік өлшеммен салыстыру арқылы ұзындық өлшемдерін тексеру кезінде жүргізілген өлшеулер. Сәйкестік әдісі. Өлшенетін шама мен көбейтілетін Өлшем шамасының арасындағы айырмашылық мерзімді сигналдарды немесе шкала белгілерінің сәйкес келуін қолдана отырып өлшенеді. Ауыстыру әдісі. Оны пайдалану кезінде өлшенген шаманы өлшеммен көбейтілетін белгілі мәнмен алмастырады, мысалы, өлшенетін масса мен салмақтың бір шыныаяқының кезектесіп орналасуымен өлшеу. Өлшеу құралдары эксперименттік зерттеулердің міндетті және ажырамас бөлігі болып табылады. Олар экспериментаторға қажетті ақпаратты беретін нормаланған қателіктері бар техникалық құралдардың жиынтығы. Қазіргі уақытта механикалық, физикалық, химиялық көрсеткіштерді, сондай-ақ әртүрлі материалдар мен бұйымдардың құрылымын және т.б. өлшеуге арналған көптеген өлшеу және бақылау құралдары шығарылады. Өлшеу - бұл қарапайым өлшеу құралы және ол белгілі бір мөлшердегі физикалық шаманы көбейтуге арналған, мысалы, салмақ – Масса өлшемі. Сондай-ақ, сыналатын индикаторды тікелей анықтауға мүмкіндік беретін өлшеу құралдары бар, мысалы, материалдардың беріктігін анықтау үшін баспасөз. Зерттелетін индикаторды жанама түрде бағалауға мүмкіндік беретін өлшеу құралдары, мысалы ультрадыбыстық дефектоскоп, бұл ультрадыбыстық жылдамдықпен материалдың беріктігін бағалауға мүмкіндік береді.

Өлшеу қондырғысы немесе стенд. Бұл бір немесе бірнеше шамаларды өлшеуге арналған негізгі және көмекші өлшеу құралдарынан тұратын арнайы жүйе. Қондырғылар өлшеу нәтижелерін автоматты түрде өңдеуге ыңғайлы сигналдарды шығара алады. Эксперимент кезінде кейде әртүрлі физикалық шамаларды бекітетін өлшеу қондырғыларын жасау қажет. Өлшеу құралы-бақылаушының тікелей қабылдауына қол жетімді нысанда өлшеу ақпаратының сигналын шығаруға арналған өлшеу құралы.