Διαλέξεις για τις φυσικές βάσεις των μετρήσεων. Πρόλογος. Η αυτοκίνηση της ύλης και η ιδιαιτερότητά της

Δοκιμή

Πειθαρχία: "Ηλεκτρικές μετρήσεις"

Εισαγωγή 1. Μέτρηση αντίστασης και μόνωσης ηλεκτρικού κυκλώματος2. Μέτρηση ενεργού και αέργου ισχύος3. Μέτρηση μαγνητικών μεγεθώνΑναφορές
Εισαγωγή Προβλήματα μαγνητικών μετρήσεων Το πεδίο της τεχνολογίας ηλεκτρικών μετρήσεων που ασχολείται με τις μετρήσεις μαγνητικών μεγεθών συνήθως ονομάζεται μαγνητικές μετρήσεις.Με τη βοήθεια μεθόδων και εξοπλισμού μαγνητικών μετρήσεων, επί του παρόντος επιλύεται μια μεγάλη ποικιλία προβλημάτων. Τα κυριότερα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: μέτρηση μαγνητικών μεγεθών (μαγνητική επαγωγή, μαγνητική ροή, μαγνητική ροπή κ.λπ.). Προσδιορισμός των χαρακτηριστικών των μαγνητικών υλικών. μελέτη ηλεκτρομαγνητικών μηχανισμών, μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της Γης και άλλων πλανητών, μελέτη των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των υλικών (μαγνητική ανάλυση), μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων του ατόμου και του ατομικού πυρήνα, προσδιορισμός ελαττωμάτων σε υλικά και προϊόντα (ανίχνευση μαγνητικού ελαττώματος) κ.λπ. Παρά την ποικιλία των προβλημάτων που επιλύονται με μαγνητικές μετρήσεις, συνήθως προσδιορίζονται μόνο μερικά βασικά μαγνητικά μεγέθη: Επιπλέον, σε πολλές μεθόδους μέτρησης μαγνητικών μεγεθών, δεν μετριέται πραγματικά το μαγνητικό μέγεθος, αλλά το ηλεκτρικό μέγεθος στο οποίο μετατρέπεται το μαγνητικό μέγεθος κατά τη διαδικασία μέτρησης. Το μαγνητικό μέγεθος που μας ενδιαφέρει προσδιορίζεται με υπολογισμό με βάση τις γνωστές σχέσεις μεταξύ μαγνητικών και ηλεκτρικών μεγεθών. Η θεωρητική βάση τέτοιων μεθόδων είναι η δεύτερη εξίσωση του Maxwell, η οποία συσχετίζει το μαγνητικό πεδίο με το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτά τα πεδία είναι δύο εκδηλώσεις ενός ειδικού τύπου ύλης που ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Άλλες (όχι μόνο ηλεκτρικές) εκδηλώσεις του μαγνητικού πεδίου, για παράδειγμα μηχανικές, οπτικές, χρησιμοποιούνται επίσης στις μαγνητικές μετρήσεις. Αυτό το κεφάλαιο εισάγει τον αναγνώστη μόνο σε ορισμένες τους τρόπους προσδιορισμού των βασικών μαγνητικών του μεγεθών και τα χαρακτηριστικά των μαγνητικών υλικών .

1. Μέτρηση αντίστασης και μόνωσης ηλεκτρικού κυκλώματος

Οργανα μέτρησης

Τα όργανα μέτρησης μόνωσης περιλαμβάνουν μεγόμετρα: ESO 202, F4100, M4100/1-M4100/5, M4107/1, M4107/2, F4101. F4102/1, F4102/2, BM200/G και άλλα, που παράγονται από εγχώριες και ξένες εταιρείες. Η αντίσταση μόνωσης μετριέται με megohm μέτρα (100-2500V) με μετρημένες τιμές σε Ohm, kOhm και MOhm.

1. Εκπαιδευμένο ηλεκτρολογικό προσωπικό που διαθέτει πιστοποιητικό δοκιμών γνώσεων και ομάδα προσόντων ηλεκτρικής ασφάλειας τουλάχιστον 3ου, όταν εκτελεί μετρήσεις σε εγκαταστάσεις έως 1000 V και όχι μικρότερο του 4ου, όταν μετράει σε εγκαταστάσεις άνω των 1000, επιτρέπεται να πραγματοποιήστε μετρήσεις αντίστασης μόνωσης.

2. Άτομα από προσωπικό ηλεκτρολόγων μηχανικών με δευτεροβάθμια ή ανώτερη εξειδικευμένη εκπαίδευση μπορεί να επιτρέπεται να επεξεργάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων.

3. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων θα πρέπει να διενεργείται από προσωπικό που ασχολείται με τη μόνωση ηλεκτρικού εξοπλισμού, καλωδίων και καλωδίων.

Απαιτήσεις ασφαλείας

1. Κατά την εκτέλεση μετρήσεων αντίστασης μόνωσης, οι απαιτήσεις ασφαλείας πρέπει να πληρούνται σύμφωνα με τα GOST 12.3.019.80, GOST 12.2.007-75, Κανόνες λειτουργίας ηλεκτρικών εγκαταστάσεων καταναλωτή και Κανόνες ασφαλείας για τη λειτουργία καταναλωτικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.

2. Οι χώροι που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της μόνωσης πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις πυρασφάλειας και πυρασφάλειας σύμφωνα με το GOST 12.01.004-91.

3. Τα όργανα μέτρησης πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις ασφαλείας σύμφωνα με το GOST 2226182.

4. Οι μετρήσεις Megger επιτρέπεται να πραγματοποιούνται μόνο από εκπαιδευμένο ηλεκτρικό προσωπικό. Σε εγκαταστάσεις με τάσεις άνω των 1000 V, οι μετρήσεις πραγματοποιούνται από δύο άτομα κάθε φορά, ένα εκ των οποίων πρέπει να έχει ονομασίες ηλεκτρικής ασφάλειας τουλάχιστον IV. Η διενέργεια μετρήσεων κατά την εγκατάσταση ή την επισκευή καθορίζεται στην εντολή εργασίας στη γραμμή "Εμπιστευμένη". Σε εγκαταστάσεις με τάσεις έως 1000 V, οι μετρήσεις πραγματοποιούνται με εντολή δύο ατόμων, ένα εκ των οποίων πρέπει να έχει ομάδα τουλάχιστον III. Εξαίρεση αποτελούν οι δοκιμές που καθορίζονται στην ενότητα BZ.7.20.

5. Η μέτρηση της μόνωσης γραμμής που μπορεί να δέχεται τάση και από τις δύο πλευρές επιτρέπεται μόνο εάν έχει ληφθεί μήνυμα από τον υπεύθυνο της ηλεκτρικής εγκατάστασης που είναι συνδεδεμένος στο άλλο άκρο αυτής της γραμμής μέσω τηλεφώνου, messenger κ.λπ. (με αντίστροφο έλεγχο) ότι οι αποζεύκτες γραμμής και ο διακόπτης είναι απενεργοποιημένοι και έχει αναρτηθεί μια αφίσα «Μην ενεργοποιείτε. Οι άνθρωποι εργάζονται».

6. Πριν ξεκινήσετε τις δοκιμές, είναι απαραίτητο να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν άτομα που εργάζονται στο τμήμα της ηλεκτρικής εγκατάστασης στο οποίο είναι συνδεδεμένη η συσκευή δοκιμής, να απαγορεύσετε στα άτομα που βρίσκονται κοντά της να αγγίζουν τα ηλεκτροφόρα μέρη και, εάν είναι απαραίτητο, να ρυθμίστε την ασφάλεια.

7. Για την παρακολούθηση της κατάστασης μόνωσης των ηλεκτρικών μηχανών σύμφωνα με μεθοδολογικές οδηγίες ή προγράμματα, μπορούν να πραγματοποιηθούν μετρήσεις με megger σε σταματημένο ή περιστρεφόμενο, αλλά όχι διεγερμένο μηχάνημα από το επιχειρησιακό προσωπικό ή, κατόπιν εντολής του, κατά τη διάρκεια της ρουτίνας λειτουργία από εργάτες ηλεκτρολογικών εργαστηρίων. Υπό την επίβλεψη του προσωπικού λειτουργίας, αυτές οι μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν και από το προσωπικό συντήρησης. Οι δοκιμές μόνωσης ρότορων, οπλισμών και κυκλωμάτων διέγερσης μπορούν να πραγματοποιηθούν από ένα άτομο με ομάδα ηλεκτρικής ασφάλειας τουλάχιστον III, δοκιμές μόνωσης στάτορα - από τουλάχιστον δύο άτομα, ένα από τα οποία πρέπει να έχει ομάδα τουλάχιστον IV, και δεύτερο - όχι χαμηλότερο από III.

8. Όταν εργάζεστε με megger, απαγορεύεται να αγγίζετε τα ηλεκτροφόρα μέρη στα οποία είναι συνδεδεμένο. Μετά την ολοκλήρωση των εργασιών, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε το υπολειπόμενο φορτίο από τον εξοπλισμό που δοκιμάζεται γειώνοντάς τον για λίγο. Το άτομο που αφαιρεί το υπολειπόμενο φορτίο πρέπει να φοράει διηλεκτρικά γάντια και να στέκεται σε μονωμένη βάση.

9. Απαγορεύεται η λήψη μετρήσεων με megger: σε ένα κύκλωμα γραμμών διπλού κυκλώματος με τάση πάνω από 1000 V, ενώ το άλλο κύκλωμα είναι ενεργοποιημένο. σε γραμμή μονού κυκλώματος, εάν λειτουργεί παράλληλα με γραμμή εργασίας με τάση άνω των 1000 V. κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας ή όταν πλησιάζει.

10. Η μέτρηση της αντίστασης μόνωσης με megger πραγματοποιείται σε αποσυνδεδεμένα ηλεκτροφόρα μέρη από τα οποία έχει αφαιρεθεί η φόρτιση γειώνοντάς τα πρώτα. Η γείωση από τα ηλεκτροφόρα μέρη πρέπει να αφαιρείται μόνο μετά τη σύνδεση του megger. Κατά την αφαίρεση της γείωσης, πρέπει να χρησιμοποιείτε διηλεκτρικά γάντια.

Συνθήκες μέτρησης

1. Οι μετρήσεις μόνωσης πρέπει να πραγματοποιούνται υπό κανονικές κλιματολογικές συνθήκες σύμφωνα με το GOST 15150-85 και υπό κανονικές συνθήκες παροχής ρεύματος ή όπως ορίζεται στο διαβατήριο του κατασκευαστή - τεχνική περιγραφή για μεγόμετρα.

2. Η τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης μόνωσης των συρμάτων σύνδεσης του κυκλώματος μέτρησης πρέπει να υπερβαίνει τουλάχιστον 20 φορές την ελάχιστη επιτρεπόμενη τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης μόνωσης του υπό δοκιμή προϊόντος.

3. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε εσωτερικούς χώρους σε θερμοκρασία 25±10 °C και σχετική υγρασία αέρα όχι μεγαλύτερη από 80%, εκτός εάν προβλέπονται άλλες προϋποθέσεις στα πρότυπα ή τις τεχνικές προδιαγραφές για καλώδια, καλώδια, καλώδια και εξοπλισμό.

Προετοιμασία για τη λήψη μετρήσεων

Κατά την προετοιμασία για την εκτέλεση μετρήσεων αντίστασης μόνωσης, πραγματοποιούνται οι ακόλουθες λειτουργίες:

1. Ελέγξτε τις κλιματικές συνθήκες στο μέρος όπου μετράται η αντίσταση μόνωσης με τη μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας και τη συμμόρφωση του δωματίου σε σχέση με τον κίνδυνο έκρηξης και πυρκαγιάς για να επιλέξετε ένα μέγερ για τις κατάλληλες συνθήκες.

2. Ελέγξτε με εξωτερική επιθεώρηση την κατάσταση του επιλεγμένου μεγωχόμετρου, των αγωγών σύνδεσης και τη λειτουργικότητα του μεγωχόμετρου σύμφωνα με την τεχνική περιγραφή για το μεγομόμετρο.

3. Ελέγξτε την περίοδο ισχύος της επαλήθευσης κατάστασης στο μεγομόμετρο.

4. Η προετοιμασία των μετρήσεων των δειγμάτων καλωδίων και καλωδίων πραγματοποιείται σύμφωνα με το GOST 3345-76.

5. Κατά την εκτέλεση περιοδικών προληπτικών εργασιών σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, καθώς και κατά την εκτέλεση εργασιών σε ανακατασκευασμένες εγκαταστάσεις σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, η προετοιμασία του χώρου εργασίας πραγματοποιείται από το ηλεκτρολογικό τεχνικό προσωπικό της επιχείρησης όπου εκτελείται η εργασία σύμφωνα με τους κανόνες της ΠΤΒΕΕΕΠ και της ΠΕΕΠ.

Λήψη μετρήσεων

1. Η ανάγνωση των τιμών της ηλεκτρικής αντίστασης μόνωσης κατά τη μέτρηση πραγματοποιείται μετά από 1 λεπτό από τη στιγμή που εφαρμόζεται η τάση μέτρησης στο δείγμα, αλλά όχι περισσότερο από 5 λεπτά, εκτός εάν προβλέπονται άλλες απαιτήσεις στα πρότυπα ή τεχνικών συνθηκών για συγκεκριμένα καλωδιακά προϊόντα ή άλλο εξοπλισμό που μετράται.

Πριν από την εκ νέου μέτρηση, όλα τα μεταλλικά στοιχεία του καλωδιακού προϊόντος πρέπει να γειωθούν για τουλάχιστον 2 λεπτά.

2. Η ηλεκτρική αντίσταση μόνωσης μεμονωμένων πυρήνων μονοπύρηνων καλωδίων, καλωδίων και καλωδίων πρέπει να μετράται:

για προϊόντα χωρίς μεταλλικό περίβλημα, οθόνη και θωράκιση - μεταξύ του αγωγού και της μεταλλικής ράβδου ή μεταξύ του αγωγού και της γείωσης.

για προϊόντα με μεταλλικό κέλυφος, οθόνη και θωράκιση - μεταξύ του αγώγιμου αγωγού και του μεταλλικού κελύφους ή οθόνης ή θωράκισης.

3. Η ηλεκτρική αντίσταση μόνωσης των πολυπύρηνων καλωδίων, καλωδίων και καλωδίων πρέπει να μετράται:

για προϊόντα χωρίς μεταλλικό περίβλημα, πλέγμα και θωράκιση - μεταξύ κάθε αγωγού που μεταφέρει ρεύμα και των υπολοίπων αγωγών που συνδέονται μεταξύ τους ή μεταξύ κάθε αγώγιμου αγωγού. οικιστικοί και άλλοι αγωγοί που συνδέονται μεταξύ τους και γείωση.

για προϊόντα με μεταλλικό κέλυφος, σήτα και θωράκιση - μεταξύ κάθε αγωγού που μεταφέρει ρεύμα και των υπολοίπων αγωγών που συνδέονται μεταξύ τους και με το μεταλλικό κέλυφος ή σήτα ή θωράκιση.

4. Εάν η αντίσταση μόνωσης των καλωδίων, των καλωδίων και των καλωδίων είναι χαμηλότερη από τους κανονιστικούς κανόνες των PUE, PEEP, GOST, είναι απαραίτητο να πραγματοποιήσετε επαναλαμβανόμενες μετρήσεις αποσυνδέοντας τα καλώδια, τα καλώδια και τα καλώδια από τους ακροδέκτες καταναλωτή και διαχωρίζοντας το ρεύμα αγωγοί.

5. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης μόνωσης μεμονωμένων δειγμάτων καλωδίων, συρμάτων και κορδονιών, πρέπει να επιλέγονται για μήκη κατασκευής, τυλιγμένα σε τύμπανα ή σε ρόλους ή δείγματα μήκους τουλάχιστον 10 m, εξαιρουμένου του μήκους των ακραίων τομών, εάν στα πρότυπα ή τις τεχνικές προδιαγραφές για καλώδια, καλώδια και καλώδια, δεν καθορίζονται άλλα μήκη. Ο αριθμός των μηκών κατασκευής και των δειγμάτων για μέτρηση πρέπει να καθορίζεται στα πρότυπα ή τις τεχνικές προδιαγραφές για καλώδια, καλώδια και καλώδια.

Minsk: BNTU, 2003. - 116 σελ. Εισαγωγή.
Ταξινόμηση φυσικών μεγεθών.
Μέγεθος φυσικών μεγεθών. Η πραγματική αξία των φυσικών μεγεθών.
Το κύριο αξίωμα και το αξίωμα της θεωρίας μετρήσεων.
Θεωρητικά μοντέλα υλικών αντικειμένων, φαινομένων και διαδικασιών.
Φυσικά μοντέλα.
Μαθηματικά μοντέλα.
Λάθη θεωρητικών μοντέλων.
Γενικά χαρακτηριστικά της έννοιας της μέτρησης (πληροφορίες από τη μετρολογία).
Ταξινόμηση μετρήσεων.
Η μέτρηση ως φυσική διαδικασία.
Μέθοδοι μέτρησης ως μέθοδοι σύγκρισης με μέτρο.
Μέθοδοι άμεσης σύγκρισης.
Μέθοδος άμεσης αξιολόγησης.
Μέθοδος άμεσης μετατροπής.
Μέθοδος αντικατάστασης.
Μέθοδοι μετασχηματισμού κλίμακας.
Μέθοδος παράκαμψης.
Μέθοδος εξισορρόπησης παρακολούθησης.
Μέθοδος γέφυρας.
Μέθοδος διαφοράς.
Μηδενικές μέθοδοι.
Αναδιπλούμενη μέθοδος αντιστάθμισης.
Μέτρηση μετασχηματισμών φυσικών μεγεθών.
Ταξινόμηση μορφοτροπέων μέτρησης.
Στατικά χαρακτηριστικά και στατικά σφάλματα του SI.
Χαρακτηριστικά της επίδρασης (επιρροής) του περιβάλλοντος και των αντικειμένων στο SI.
Ζώνες και διαστήματα αβεβαιότητας ευαισθησίας SI.
SI με προσθετικό σφάλμα (μηδενικό σφάλμα).
SI με πολλαπλασιαστικό σφάλμα.
SI με αθροιστικά και πολλαπλασιαστικά σφάλματα.
Μέτρηση μεγάλων ποσοτήτων.
Τύποι στατικών σφαλμάτων οργάνων μέτρησης.
Πλήρεις και λειτουργικές σειρές οργάνων μέτρησης.
Δυναμικά σφάλματα οργάνων μέτρησης.
Δυναμικό σφάλμα του συνδέσμου ενοποίησης.
Αιτίες πρόσθετων σφαλμάτων SI.
Η επίδραση της ξηρής τριβής στα κινούμενα στοιχεία του SI.
Σχεδιασμός SI.
Διαφορά δυναμικού επαφής και θερμοηλεκτρισμό.
Διαφορά δυναμικού επαφής.
Θερμοηλεκτρικό ρεύμα.
Παρεμβολές λόγω κακής γείωσης.
Αιτίες πολλαπλασιαστικών σφαλμάτων SI.
Γήρανση και αστάθεια των παραμέτρων SI.
Μη γραμμικότητα της συνάρτησης μετασχηματισμού.
Γεωμετρική μη γραμμικότητα.
Φυσική μη γραμμικότητα.
Ρεύματα διαρροής.
Μέτρα ενεργητικής και παθητικής προστασίας.
Φυσική τυχαίων διεργασιών που καθορίζουν το ελάχιστο σφάλμα μέτρησης.
Δυνατότητες των ανθρώπινων οπτικών οργάνων.
Φυσικά όρια μετρήσεων.
Σχέσεις αβεβαιότητας Heisenberg.
Φυσικό φασματικό εύρος γραμμών εκπομπής.
Το απόλυτο όριο στην ακρίβεια μέτρησης της έντασης και της φάσης των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων.
Θόρυβος φωτονίων συνεκτικής ακτινοβολίας.
Ισοδύναμη θερμοκρασία ακτινοβολίας θορύβου.
Ηλεκτρικές παρεμβολές, διακυμάνσεις και θόρυβος.
Φυσική εσωτερικού ηλεκτρικού θορύβου μη ισορροπίας.
Θόρυβος πυροβολισμών.
Παραγωγή θορύβου - ανασυνδυασμός.
1/f θόρυβος και η ευελιξία του.
Κρουστικός θόρυβος.
Φυσική του εσωτερικού θορύβου ισορροπίας.
Στατιστικό μοντέλο θερμικών διακυμάνσεων σε συστήματα ισορροπίας.
Μαθηματικό μοντέλο διακυμάνσεων.
Το απλούστερο φυσικό μοντέλο διακυμάνσεων ισορροπίας.
Βασικός τύπος για τον υπολογισμό της διασποράς διακύμανσης.
Η επίδραση των διακυμάνσεων στο όριο ευαισθησίας των συσκευών.
Παραδείγματα υπολογισμού θερμικών διακυμάνσεων μηχανικών μεγεθών.
Ελεύθερη ταχύτητα σώματος.
Ταλαντώσεις μαθηματικού εκκρεμούς.
Περιστροφές ενός ελαστικά αναρτημένου καθρέφτη.
Μετατοπίσεις ελατηριωτών ζυγών.
Θερμικές διακυμάνσεις σε ηλεκτρικό ταλαντούμενο κύκλωμα.
Συνάρτηση συσχέτισης και φασματική πυκνότητα ισχύος θορύβου.
Θεώρημα διακύμανσης-διάσπασης.
Τύποι Nyquist.
Φασματική πυκνότητα διακυμάνσεων τάσης και ρεύματος σε κύκλωμα ταλάντωσης.
Ισοδύναμη θερμοκρασία μη θερμικού θορύβου.
Εξωτερικός ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος και παρεμβολές και μέθοδοι μείωσής τους.
Χωρητική σύζευξη (χωρητική παρεμβολή).
Επαγωγική σύζευξη (επαγωγική παρεμβολή).
Προστασία αγωγών από μαγνητικά πεδία.
Χαρακτηριστικά μιας αγώγιμης οθόνης χωρίς ρεύμα.
Χαρακτηριστικά μιας αγώγιμης οθόνης με ρεύμα.
Μαγνητική σύνδεση μεταξύ μιας οθόνης που μεταφέρει ρεύμα και ενός αγωγού που περικλείεται σε αυτό.
Χρησιμοποιώντας μια αγώγιμη οθόνη που μεταφέρει ρεύμα ως αγωγό σήματος.
Προστασία του χώρου από την ακτινοβολία από έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα.
Ανάλυση διαφόρων σχημάτων προστασίας κυκλωμάτων σήματος με θωράκιση.
Σύγκριση ομοαξονικού καλωδίου και θωρακισμένου συνεστραμμένου ζεύγους.
Χαρακτηριστικά της οθόνης σε μορφή πλεξούδας.
Επίδραση της τρέχουσας ανομοιογένειας στην οθόνη.
Επιλεκτική θωράκιση.
Καταστολή θορύβου σε κύκλωμα σήματος με τη μέθοδο εξισορρόπησής του.
Πρόσθετες μέθοδοι μείωσης θορύβου.
Διατροφική κατανομή.
Φίλτρα αποσύνδεσης.
Προστασία από ακτινοβολία θορυβωδών στοιχείων και κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας.
Θόρυβος ψηφιακού κυκλώματος.
συμπεράσματα.
Εφαρμογή σήτας από λεπτή λαμαρίνα.
Κοντά και μακρινά ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
Αποτελεσματικότητα θωράκισης.
Συνολική χαρακτηριστική αντίσταση και αντίσταση θωράκισης.
Απώλειες απορρόφησης.
Απώλεια αντανάκλασης.
Συνολικές απώλειες απορρόφησης και ανάκλασης για ένα μαγνητικό πεδίο.
Η επίδραση των οπών στην απόδοση θωράκισης.
Η επίδραση των ρωγμών και των οπών.
Χρήση κυματοδηγού σε συχνότητα κάτω από τη συχνότητα αποκοπής.
Επίδραση στρογγυλών οπών.
Χρήση αγώγιμων διαχωριστών για τη μείωση της ακτινοβολίας στα κενά.
συμπεράσματα.
Χαρακτηριστικά θορύβου των επαφών και προστασία τους.
Εκκένωση λάμψης.
Εκκένωση τόξου.
Σύγκριση κυκλωμάτων AC και DC.
Υλικό επαφής.
Επαγωγικά φορτία.
Αρχές προστασίας επαφής.
Μεταβατική καταστολή για επαγωγικά φορτία.
Κυκλώματα προστασίας επαφής για επαγωγικά φορτία.
Αλυσίδα με δοχείο.
Κύκλωμα με χωρητικότητα και αντίσταση.
Κύκλωμα με χωρητικότητα, αντίσταση και δίοδο.
Προστασία επαφής για ωμικά φορτία.
Συστάσεις για την επιλογή κυκλωμάτων προστασίας επαφής.
Στοιχεία διαβατηρίου για επαφές.
συμπεράσματα.
Γενικές μέθοδοι για την αύξηση της ακρίβειας των μετρήσεων.
Μέθοδος αντιστοίχισης μορφοτροπέων μέτρησης.
Μια ιδανική γεννήτρια ρεύματος και μια ιδανική γεννήτρια τάσης.
Συντονισμός αντιστάσεων τροφοδοσίας γεννήτριας.
Ταίριασμα αντίστασης παραμετρικών μετατροπέων.
Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αλυσίδων πληροφοριών και ενέργειας.
Χρήση ταιριαστών μετασχηματιστών.
Μέθοδος αρνητικής ανάδρασης.
Μέθοδος μείωσης εύρους ζώνης.
Ισοδύναμο εύρος ζώνης μετάδοσης θορύβου.
Μέθοδος μέσου όρου σήματος (συσσώρευση).
Μέθοδος φιλτραρίσματος σήματος και θορύβου.
Προβλήματα δημιουργίας βέλτιστου φίλτρου.
Μέθοδος μεταφοράς του φάσματος ενός χρήσιμου σήματος.
Μέθοδος ανίχνευσης φάσης.
Σύγχρονη μέθοδος ανίχνευσης.
Σφάλμα ενσωμάτωσης θορύβου με χρήση αλυσίδας RC.
Μέθοδος διαμόρφωσης συντελεστή μετατροπής SI.
Εφαρμογή διαμόρφωσης σήματος για αύξηση της ατρωσίας του στο θόρυβο.
Μέθοδος διαφορικής συμπερίληψης δύο τροφοδοτικών.
Μέθοδος διόρθωσης στοιχείων SI.
Μέθοδοι για τη μείωση της επιρροής του περιβάλλοντος και των μεταβαλλόμενων συνθηκών.
Οργάνωση μετρήσεων.

Μία από τις σημαντικές έννοιες στη θεωρία και την πράξη των μετρήσεων είναι η έννοια του φυσικού μεγέθους. Φυσική ποσότητα- μια ιδιότητα που είναι ποιοτικά κοινή σε πολλά αντικείμενα, αλλά ποσοτικά ατομική για καθένα από αυτά.

Μέτρησηφυσικό μέγεθος είναι ο προσδιορισμός της τιμής του πειραματικά με τη χρήση ειδικών τεχνικών μέσων. Σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης της αριθμητικής τιμής της μετρούμενης τιμής, όλες οι μετρήσεις χωρίζονται σε άμεσες, έμμεσες, σωρευτικές και κοινές.

Άμεσες μετρήσειςβασίζονται στη μέθοδο σύγκρισης της μετρούμενης ποσότητας με το μέτρο αυτής της ποσότητας ή στη μέθοδο άμεσης εκτίμησης της τιμής της μετρούμενης ποσότητας με τη χρήση συσκευής ανάγνωσης, η κλίμακα της οποίας βαθμολογείται σε μονάδες της μετρούμενης ποσότητας. Ένα παράδειγμα απευθείας μετρήσεων είναι η μέτρηση του ρεύματος με αμπερόμετρο.

Έμμεσες μετρήσεις– μετρήσεις, το αποτέλεσμα των οποίων προκύπτει μετά από άμεσες μετρήσεις ποσοτήτων που σχετίζονται με τη μετρούμενη ποσότητα με γνωστή εξάρτηση. Έτσι, η μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος πραγματοποιείται με άμεσες μετρήσεις ρεύματος με αμπερόμετρο και τάσης με βολτόμετρο, ακολουθούμενες από υπολογισμό της επιθυμητής τιμής αντίστασης.

Συγκεντρωτικές Μετρήσειςαντιπροσωπεύουν επαναλαμβανόμενες, συνήθως άμεσες μετρήσεις μιας ή περισσότερων ποσοτήτων με το ίδιο όνομα με τη λήψη ενός γενικού αποτελέσματος μέτρησης με την επίλυση ενός συστήματος εξισώσεων που συντάσσονται από συγκεκριμένα αποτελέσματα μετρήσεων. Για παράδειγμα, ας δούμε τη διαδικασία προσδιορισμού της αμοιβαίας επαγωγής μεταξύ δύο πηνίων μετρώντας τη συνολική τους αυτεπαγωγή δύο φορές. Αρχικά, τα πηνία συνδέονται έτσι ώστε τα μαγνητικά τους πεδία να αθροίζονται και μετράται η συνολική αυτεπαγωγή: L 01 = L 1 + L 2 + 2M, όπου M είναι η αμοιβαία επαγωγή. L 1, L 2 – επαγωγές του πρώτου και του δεύτερου πηνίου. Στη συνέχεια τα πηνία συνδέονται έτσι ώστε να αφαιρεθούν τα μαγνητικά τους πεδία και μετράται η συνολική αυτεπαγωγή: L 02 = L 1 + L 2 – 2M. Η επιθυμητή τιμή του M προσδιορίζεται με την επίλυση αυτών των εξισώσεων: M = (L 01 - L 02)/4.

Κοινές μετρήσειςσυνίστανται στην ταυτόχρονη μέτρηση δύο ή περισσότερων διαφορετικών μεγεθών με τον μετέπειτα υπολογισμό του αποτελέσματος με την επίλυση ενός συστήματος εξισώσεων που λαμβάνονται κατά τις μετρήσεις. Έστω, για παράδειγμα, πρέπει να βρείτε τους συντελεστές θερμοκρασίας A, B του θερμίστορ R t = R 0 (1+AT + BT 2), όπου R 0 είναι η τιμή αντίστασης σε T 0 = 20 o C, T είναι η θερμοκρασία του μέσου. Μετρώντας τις τιμές αντίστασης R 0 , R 1 , R 2 του θερμίστορ σε θερμοκρασίες T 0 , T 1 , T 2 που προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο και λύνοντας το προκύπτον σύστημα τριών εξισώσεων, θα βρούμε τις τιμές του τις ποσότητες Α και Β.

Εργαλείο μέτρησης– τεχνική συσκευή που χρησιμοποιείται στις μετρήσεις και έχει τυποποιημένα μετρολογικά χαρακτηριστικά. Τα όργανα μέτρησης περιλαμβάνουν μέτρα, μορφοτροπείς μέτρησης, όργανα μέτρησης και συστήματα μέτρησης.

Μετρήσει– ένα όργανο μέτρησης σχεδιασμένο να αποθηκεύει και να αναπαράγει μια φυσική ποσότητα δεδομένου μεγέθους. Τα μέτρα περιλαμβάνουν κανονικά στοιχεία, αποθήκες αντίστασης, τυπικές γεννήτριες σημάτων και βαθμονομημένες κλίμακες οργάνων ένδειξης.

Μετατροπείς– όργανα μέτρησης σχεδιασμένα να μετατρέπουν ένα σήμα μέτρησης σε μορφή κατάλληλη για μετάδοση, αποθήκευση και επεξεργασία.

Οργανα μέτρησης– όργανα μέτρησης σχεδιασμένα να παράγουν ένα σήμα πληροφοριών μέτρησης, λειτουργικά συνδεδεμένο με την αριθμητική τιμή της μετρούμενης ποσότητας και να εμφανίζουν αυτό το σήμα σε συσκευή ανάγνωσης ή να το καταχωρούν.

Σύστημα μέτρησης– ένα σύνολο οργάνων μέτρησης και βοηθητικών συσκευών που παρέχουν πληροφορίες μέτρησης για το υπό μελέτη αντικείμενο σε δεδομένο όγκο και δεδομένες συνθήκες.

Οι πιο σημαντικές ιδιότητες των οργάνων μέτρησης είναι οι μετρολογικές ιδιότητες. Οι μετρολογικές ιδιότητες (χαρακτηριστικά) περιλαμβάνουν την ακρίβεια, το εύρος μέτρησης, την ευαισθησία, την ταχύτητα κ.λπ.

Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ Ρ.Φ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΥ ΚΡΑΤΙΚΟΥ ΠΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ

"Κρατικό Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας και Διοίκησης Ανατολικής Σιβηρίας"

Τμήμα: IPIB

«Φυσική βάση μετρήσεων και πρότυπο»

Συμπλήρωσε: φοιτητής 3ου έτους

Eliseeva Yu.G.

Έλεγχος: Matuev A.A.

Εισαγωγή

1. Φυσική βάση μετρήσεων

2. Μέτρηση. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

3. Αβεβαιότητα και σφάλμα μέτρησης

4. Βασικές αρχές δημιουργίας συστήματος μονάδων και ποσοτήτων

5. Διεθνές σύστημα μονάδων, Γ

6. Υλοποίηση των βασικών ποσοτήτων του συστήματος (Si)

7. Μετρολογικά χαρακτηριστικά του SI

8. Αρχές, μέθοδοι και τεχνικές μετρήσεων

συμπέρασμα

Βιογραφικός κατάλογος

Εισαγωγή

Η τεχνική πρόοδος, η σύγχρονη ανάπτυξη της βιομηχανίας, της ενέργειας και άλλων τομέων είναι αδύνατες χωρίς τη βελτίωση των παραδοσιακών και τη δημιουργία νέων μεθόδων και οργάνων μέτρησης (MI). Το πρόγραμμα εργασίας «Φυσικές μετρήσεις και πρότυπα» περιλαμβάνει εξέταση θεμελιωδών φυσικών εννοιών, φαινομένων και προτύπων που χρησιμοποιούνται στη μετρολογία και την τεχνολογία μετρήσεων. Με την ανάπτυξη της επιστήμης, της τεχνολογίας και των νέων τεχνολογιών, οι μετρήσεις καλύπτουν νέα φυσικά μεγέθη (PV), τα εύρη μετρήσεων επεκτείνονται σημαντικά προς τη μέτρηση τόσο πολύ μικρών όσο και πολύ μεγάλων τιμών ΦΒ. Οι απαιτήσεις για ακρίβεια μέτρησης αυξάνονται συνεχώς. Για παράδειγμα, η ανάπτυξη νανοτεχνολογιών (περιτύλιξη χωρίς επαφή, λιθογραφία ηλεκτρονίων κ.λπ.) καθιστά δυνατή τη λήψη των διαστάσεων των εξαρτημάτων με ακρίβεια πολλών νανομέτρων, γεγονός που επιβάλλει αντίστοιχες απαιτήσεις στην ποιότητα των πληροφοριών μέτρησης. Η ποιότητα των πληροφοριών μέτρησης καθορίζεται από το νανο-επίπεδο μετρολογικής υποστήριξης για τεχνολογικές διεργασίες, το οποίο έδωσε ώθηση στη δημιουργία νανομετρίας, δηλ. μετρολογία στον τομέα της νανοτεχνολογίας. Σύμφωνα με τη βασική εξίσωση μέτρησης, η διαδικασία μέτρησης περιορίζεται στη σύγκριση ενός άγνωστου μεγέθους με ένα γνωστό, που είναι το μέγεθος της αντίστοιχης μονάδας του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων. Για να μετατραπούν οι νομιμοποιημένες μονάδες σε πρακτική χρήση σε διάφορους τομείς, πρέπει να εφαρμοστούν φυσικά. Η αναπαραγωγή μιας μονάδας είναι ένα σύνολο λειτουργιών για την υλοποίηση της χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο. Αυτό μπορεί να είναι ένα φυσικό μέτρο, ένα όργανο μέτρησης, ένα τυπικό δείγμα ή ένα σύστημα μέτρησης. Το πρότυπο που διασφαλίζει την αναπαραγωγή μιας μονάδας με την υψηλότερη ακρίβεια στη χώρα (σε σύγκριση με άλλα πρότυπα της ίδιας μονάδας) ονομάζεται πρωτεύον πρότυπο. Το μέγεθος της μονάδας μεταδίδεται "από πάνω προς τα κάτω", από πιο ακριβή όργανα μέτρησης σε λιγότερο ακριβή "κατά μήκος της αλυσίδας": πρωτεύον πρότυπο - δευτερεύον πρότυπο - πρότυπο εργασίας του 0ου ψηφίου... - όργανο μέτρησης εργασίας (RMI) . Η υπαγωγή των οργάνων μέτρησης που εμπλέκονται στη μεταφορά του μεγέθους της τυπικής μονάδας στο RSI καθορίζεται στα σχήματα δοκιμών των οργάνων μέτρησης. Τα πρότυπα και τα αποτελέσματα των μετρήσεων αναφοράς στον τομέα των φυσικών μετρήσεων παρέχουν καθιερωμένα σημεία αναφοράς στα οποία τα αναλυτικά εργαστήρια μπορούν να συσχετίσουν τα αποτελέσματα των μετρήσεών τους. Η ιχνηλασιμότητα των αποτελεσμάτων των μετρήσεων σε διεθνώς αποδεκτές και καθιερωμένες τιμές αναφοράς, μαζί με τις καθιερωμένες αβεβαιότητες των αποτελεσμάτων των μετρήσεων, που περιγράφονται στο Διεθνές Έγγραφο ISO/IEC 17025, αποτελούν τη βάση για συγκρίσεις και αναγνώριση των αποτελεσμάτων σε διεθνές επίπεδο. Αυτό το δοκίμιο «Φυσικά θεμέλια των μετρήσεων», που προορίζεται για φοιτητές 1-3 ετών ειδικοτήτων μηχανικών (κατεύθυνση «Τεχνολογίες και εξοπλισμός κατασκευής μηχανών»), εστιάζει στο γεγονός ότι η βάση οποιωνδήποτε μετρήσεων (φυσικές, τεχνικές κ.λπ. ) είναι φυσικοί νόμοι, έννοιες και ορισμοί. Οι τεχνικές και φυσικές διεργασίες καθορίζονται από ποσοτικά δεδομένα που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες και τις καταστάσεις των αντικειμένων και των σωμάτων. Για να ληφθούν τέτοια δεδομένα, χρειαζόταν να αναπτυχθούν μέθοδοι μέτρησης και ένα σύστημα μονάδων. Οι ολοένα και πιο περίπλοκες σχέσεις στην τεχνολογία και την οικονομική δραστηριότητα έχουν οδηγήσει στην ανάγκη εισαγωγής ενός ενοποιημένου συστήματος μονάδων μέτρησης. Αυτό εκδηλώθηκε με τη νομοθετική εισαγωγή νέων μονάδων για μετρούμενες ποσότητες ή την κατάργηση παλαιών μονάδων (για παράδειγμα, την αντικατάσταση της μονάδας ισχύος ενός ίππου ανά watt ή κιλοβάτ). Κατά κανόνα, οι νέοι ορισμοί των μονάδων εισάγονται αφού οι φυσικές επιστήμες έχουν υποδείξει έναν τρόπο για την επίτευξη αυξημένης ακρίβειας στον καθορισμό μονάδων και τη χρήση τους για τη βαθμονόμηση ζυγαριών, ρολογιών και οτιδήποτε άλλο, το οποίο στη συνέχεια βρίσκει εφαρμογή στην τεχνολογία και την καθημερινή ζωή. Ο Leonhard Euler (μαθηματικός και φυσικός) έδωσε επίσης έναν ορισμό μιας φυσικής ποσότητας που είναι αποδεκτή για τις μέρες μας. Στην «Άλγεβρα» του έγραψε: «Πρώτα απ' όλα, οτιδήποτε μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί, ή κάτι στο οποίο μπορεί να προστεθεί κάτι ή από το οποίο κάτι μπορεί να αφαιρεθεί ονομάζεται ποσότητα. Ωστόσο, είναι αδύνατο να οριστεί ή να μετρήσουμε μια ποσότητα εκτός από το να πάρουμε ως γνωστή ποσότητα μια άλλη ποσότητα του ίδιου είδους και να δείξουμε την αναλογία με την οποία βρίσκεται σε αυτήν.Όταν μετράμε ποσότητες οποιουδήποτε είδους, καταλήγουμε, λοιπόν, στο συμπέρασμα ότι, πρώτα από όλα, κάποια καθιερώνεται γνωστή ποσότητα του ίδιου είδους, που ονομάζεται μονάδα μέτρησης και εξαρτάται "αποκλειστικά από την αυθαιρεσία μας. Στη συνέχεια καθορίζεται σε ποια σχέση αντιστοιχεί μια δεδομένη ποσότητα σε αυτό το μέτρο, το οποίο εκφράζεται πάντα με αριθμούς, έτσι ώστε ένας αριθμός δεν είναι τίποτα άλλο από την αναλογία στην οποία βρίσκεται μια ποσότητα 10 προς μια άλλη, λαμβανόμενη ως μία." . Έτσι, η μέτρηση οποιασδήποτε φυσικής (τεχνικής ή άλλης) ποσότητας σημαίνει ότι αυτή η ποσότητα πρέπει να συγκριθεί με μια άλλη ομοιογενή φυσική ποσότητα που λαμβάνεται ως μονάδα μέτρησης (με ένα πρότυπο). Η ποσότητα (αριθμός) των φυσικών μεγεθών αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Μπορεί να δοθεί ένας μεγάλος αριθμός ορισμών ποσοτήτων και αντίστοιχων συγκεκριμένων μονάδων, και αυτό το σύνολο αυξάνεται συνεχώς λόγω των αυξανόμενων αναγκών της κοινωνίας. Για παράδειγμα, με την ανάπτυξη της θεωρίας του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού, της ατομικής και της πυρηνικής φυσικής, εισήχθησαν ποσότητες χαρακτηριστικές αυτών των κλάδων της φυσικής. Μερικές φορές, σε σχέση με την ποσότητα που μετράται, η διατύπωση της ερώτησης αλλάζει αρχικά ελαφρώς. Για παράδειγμα, είναι αδύνατο να πούμε: αυτό είναι "μπλε" και αυτό είναι "μισό μπλε", επειδή είναι αδύνατο να υποδειχθεί μια μονάδα με την οποία θα μπορούσαν να συγκριθούν και οι δύο αποχρώσεις του χρώματος. Ωστόσο, μπορεί κανείς να ρωτήσει για τη φασματική πυκνότητα της ακτινοβολίας στο εύρος μήκους κύματος l από 400 έως 500 nm (1 νανόμετρο = 10-7 cm = 10-9 m) και να διαπιστώσει ότι η νέα διατύπωση της ερώτησης επιτρέπει την εισαγωγή έναν ορισμό που δεν αντιστοιχεί στο «μισό μπλε» και στην έννοια «η μισή ένταση». Οι έννοιες των μεγεθών και των μονάδων μέτρησής τους αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου και στην εννοιολογική πτυχή. Ένα παράδειγμα είναι η ραδιενέργεια μιας ουσίας. Η αρχικά εισαχθείσα μονάδα μέτρησης της ραδιενέργειας, 1 κιουρί, που σχετίζεται με το όνομα Κιουρί, η οποία επιτρεπόταν για χρήση μέχρι το 1980, ορίζεται ως 1 Ci και μειώνεται στην ποσότητα μιας ουσίας που μετράται σε γραμμάρια. Επί του παρόντος, η δραστηριότητα μιας ραδιενεργής ουσίας Α αναφέρεται στον αριθμό των αποσαθρώσεων ανά δευτερόλεπτο και μετράται σε μπεκερέλ. Στο σύστημα SI, η δραστηριότητα μιας ραδιενεργής ουσίας είναι 1 Bq = 2,7?10-11 Ci. Διάσταση [A] = μπεκερέλ = s -1. Αν και το φυσικό αποτέλεσμα είναι οριζόμενο και μπορεί να οριστεί μια μονάδα για αυτό, ο ποσοτικός χαρακτηρισμός του αποτελέσματος αποδεικνύεται πολύ δύσκολος. Για παράδειγμα, εάν ένα γρήγορο σωματίδιο (ας πούμε, ένα σωματίδιο άλφα που παράγεται κατά τη ραδιενεργή διάσπαση μιας ουσίας) εγκαταλείψει όλη την κινητική του ενέργεια όταν φρενάρει σε ζωντανό ιστό, τότε αυτή η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας την έννοια της δόσης ακτινοβολίας, δηλ. ενέργειας απώλεια ανά μονάδα 11 μάζες. Ωστόσο, η λήψη υπόψη της βιολογικής επίδρασης ενός τέτοιου σωματιδίου εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο συζήτησης. Οι συναισθηματικές έννοιες δεν ήταν μέχρι στιγμής μετρήσιμες· δεν ήταν δυνατό να προσδιοριστούν οι μονάδες που αντιστοιχούν σε αυτές. Ο ασθενής δεν μπορεί να ποσοτικοποιήσει τον βαθμό της δυσφορίας του. Ωστόσο, οι μετρήσεις της θερμοκρασίας και του σφυγμού, καθώς και οι εργαστηριακές εξετάσεις που χαρακτηρίζονται από ποσοτικά δεδομένα, μπορούν να βοηθήσουν πολύ τον γιατρό για να εδραιώσει τη διάγνωση. Ένας από τους στόχους του πειράματος είναι η αναζήτηση παραμέτρων που περιγράφουν φυσικά φαινόμενα που μπορούν να μετρηθούν με τη λήψη αριθμητικών τιμών. Είναι ήδη δυνατό να δημιουργηθεί μια ορισμένη λειτουργική σχέση μεταξύ αυτών των μετρούμενων τιμών. Μια ολοκληρωμένη πειραματική μελέτη των φυσικών ιδιοτήτων διαφόρων αντικειμένων πραγματοποιείται συνήθως χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα μετρήσεων ορισμένων βασικών και παραγώγων μεγεθών. Από αυτή την άποψη, το παράδειγμα των ακουστικών μετρήσεων, που περιλαμβάνεται σε αυτό το εγχειρίδιο ως ενότητα, είναι πολύ χαρακτηριστικό. τυπικός τύπος σφάλματος φυσικής μέτρησης

1. Φυσική βάση μετρήσεων

Το φυσικό μέγεθος και η αριθμητική του αξία

Τα φυσικά μεγέθη είναι ιδιότητες (χαρακτηριστικά) υλικών αντικειμένων και διεργασιών (αντικειμένων, καταστάσεων) που μπορούν να μετρηθούν άμεσα ή έμμεσα. Οι νόμοι που συνδέουν αυτά τα μεγέθη μεταξύ τους έχουν τη μορφή μαθηματικών εξισώσεων. Κάθε φυσικό μέγεθος G είναι το γινόμενο μιας αριθμητικής τιμής και μιας μονάδας μέτρησης:

Φυσική ποσότητα = Αριθμητική τιμή H Μονάδα μέτρησης.

Ο αριθμός που προκύπτει ονομάζεται αριθμητική τιμή του φυσικού μεγέθους. Έτσι, η έκφραση t = 5 s (1.1.) σημαίνει ότι ο μετρούμενος χρόνος είναι πέντε φορές η επανάληψη ενός δευτερολέπτου. Ωστόσο, για να χαρακτηρίσουμε ένα φυσικό μέγεθος, δεν αρκεί μόνο μία αριθμητική τιμή. Επομένως, η αντίστοιχη μονάδα μέτρησης δεν πρέπει ποτέ να παραλείπεται. Όλα τα φυσικά μεγέθη χωρίζονται σε βασικά και παράγωγα μεγέθη. Οι κύριες ποσότητες που χρησιμοποιούνται είναι: μήκος, χρόνος, μάζα, θερμοκρασία, ένταση ρεύματος, ποσότητα ουσίας, ένταση φωτός. Οι παραγόμενες ποσότητες λαμβάνονται από θεμελιώδη μεγέθη, είτε χρησιμοποιώντας εκφράσεις για τους νόμους της φύσης, είτε με πρόσφορο προσδιορισμό μέσω πολλαπλασιασμού ή διαίρεσης των θεμελιωδών μεγεθών.

Για παράδειγμα,

Ταχύτητα = Διαδρομή/Χρόνος. t S v = ; (1.2)

Χρέωση = Τρέχουσα ώρα H. q = εγώ; t. (1.3)

Για την αναπαράσταση φυσικών μεγεθών, ειδικά σε τύπους, πίνακες ή γραφήματα, χρησιμοποιούνται ειδικά σύμβολα - προσδιορισμοί ποσοτήτων. Σύμφωνα με διεθνείς συμφωνίες, έχουν εισαχθεί κατάλληλα πρότυπα για τον προσδιορισμό των φυσικών και τεχνικών ποσοτήτων. Είναι σύνηθες να πληκτρολογείτε χαρακτηρισμούς φυσικών μεγεθών με πλάγια γράμματα. Οι δείκτες συμβολίζονται επίσης με πλάγιους χαρακτήρες αν είναι σύμβολα, δηλ. σύμβολα φυσικών μεγεθών, όχι συντομογραφίες.

Οι αγκύλες που περιέχουν έναν προσδιορισμό ποσότητας υποδεικνύουν τη μονάδα μέτρησης της ποσότητας, για παράδειγμα, η έκφραση [U] = V έχει ως εξής: «Η μονάδα τάσης είναι ίση με το βολτ». Δεν είναι σωστό να περικλείεται μια μονάδα μέτρησης σε αγκύλες (για παράδειγμα, [V]). Οι σγουρές αγκύλες ( ) που περιέχουν ονομασίες ποσότητας σημαίνουν «την αριθμητική τιμή της ποσότητας», για παράδειγμα, η έκφραση (U) = 220 διαβάζεται ως εξής: «η αριθμητική τιμή της τάσης είναι 220». Εφόσον κάθε τιμή μιας ποσότητας είναι το γινόμενο μιας αριθμητικής τιμής και μιας μονάδας μέτρησης, για το παραπάνω παράδειγμα προκύπτει: U = (U)?[U] = 220 V. (1.4) Κατά την εγγραφή, είναι απαραίτητο να αφήστε ένα διάστημα μεταξύ της αριθμητικής τιμής και της μονάδας μέτρησης ενός φυσικού μεγέθους, για παράδειγμα: I = 10 A. (1.5) Εξαιρούνται οι χαρακτηρισμοί των μονάδων: μοίρες (0), λεπτά (") και δευτερόλεπτα ("). Οι πολύ μεγάλες ή μικρές τάξεις αριθμητικών τιμών (σε σχέση με το 10) συντομεύονται με την εισαγωγή νέων ψηφίων μονάδων, που ονομάζονται ίδια με τα παλιά, αλλά με την προσθήκη ενός προθέματος. Έτσι σχηματίζονται νέες μονάδες, για παράδειγμα 1 mm 3 = 1; 10-3 m. Η ίδια η φυσική ποσότητα δεν αλλάζει, δηλ. όταν μια μονάδα μειωθεί κατά F φορές, η αριθμητική της τιμή θα αυξηθεί, κατά συνέπεια, κατά F φορές. Μια τέτοια αναλλοίωτη ποσότητα ενός φυσικού μεγέθους συμβαίνει όχι μόνο όταν η μονάδα αλλάζει δεκαπλάσια (στην ισχύ του n φορές), αλλά και με άλλες αλλαγές σε αυτή τη μονάδα. Στον πίνακα Το 1.1 δείχνει τις επίσημα αποδεκτές συντομογραφίες για τα ονόματα των μονάδων. 14 Προθέματα στις μονάδες SI Πίνακας 1.1 Ονομασία Πρόθεμα Λατινικά Ρωσικά Λογάριθμος ισχύος δέκα Πρόθεμα Λατινικά Ρωσικά Λογάριθμος ισχύος δέκα Tera T T 12 centi c s -2 Giga G G 9 milli m m -3 Mega M M 6 micro m mk -6 kilo k k 3 nano n n -9 hecto h g 2 pico p n -12 deca da ναι 1 femto f f -15 deci d d -1 atto.

2. Μέτρηση. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Έννοια μέτρησης

Μέτρησηείναι μια από τις αρχαιότερες λειτουργίες στη διαδικασία της ανθρώπινης γνώσης του περιβάλλοντος υλικού κόσμου. Ολόκληρη η ιστορία του πολιτισμού είναι μια συνεχής διαδικασία σχηματισμού και ανάπτυξης μετρήσεων, βελτίωσης των μέσων μεθόδων και μετρήσεων, αύξησης της ακρίβειας και της ομοιομορφίας των μέτρων.

Στη διαδικασία της ανάπτυξής της, η ανθρωπότητα έχει περάσει από τις μετρήσεις που βασίζονται στις αισθήσεις και τα μέρη του ανθρώπινου σώματος στις επιστημονικές βάσεις των μετρήσεων και στη χρήση πολύπλοκων φυσικών διεργασιών και τεχνικών συσκευών για αυτούς τους σκοπούς. Επί του παρόντος, οι μετρήσεις καλύπτουν όλες τις φυσικές ιδιότητες της ύλης, σχεδόν ανεξάρτητα από το εύρος διακύμανσης αυτών των ιδιοτήτων.

Με την ανάπτυξη της ανθρωπότητας, οι μετρήσεις έχουν γίνει όλο και πιο σημαντικές στα οικονομικά, την επιστήμη, την τεχνολογία και τις παραγωγικές δραστηριότητες. Πολλές επιστήμες άρχισαν να ονομάζονται ακριβείς λόγω του γεγονότος ότι μπορούν να δημιουργήσουν ποσοτικές σχέσεις μεταξύ φυσικών φαινομένων χρησιμοποιώντας μετρήσεις. Ουσιαστικά, όλη η πρόοδος στην επιστήμη και την τεχνολογία είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τον αυξανόμενο ρόλο και τη βελτίωση της τέχνης της μέτρησης. DI. Ο Mendeleev είπε ότι «η επιστήμη αρχίζει μόλις αρχίσουν να μετρούν. Η ακριβής επιστήμη είναι αδιανόητη χωρίς μέτρο».

Εξίσου σημαντικές είναι οι μετρήσεις στην τεχνολογία, τις παραγωγικές δραστηριότητες, όταν λαμβάνονται υπόψη τα υλικά περιουσιακά στοιχεία, κατά την εξασφάλιση ασφαλών συνθηκών εργασίας και της ανθρώπινης υγείας, καθώς και για τη διατήρηση του περιβάλλοντος. Η σύγχρονη επιστημονική και τεχνολογική πρόοδος είναι αδύνατη χωρίς την ευρεία χρήση οργάνων μέτρησης και πολυάριθμες μετρήσεις.

Στη χώρα μας πραγματοποιούνται περισσότερες από δεκάδες δισεκατομμύρια μετρήσεις την ημέρα, πάνω από 4 εκατομμύρια άνθρωποι θεωρούν τη μέτρηση ως επάγγελμά τους. Το μερίδιο του κόστους μέτρησης είναι (10-15)% του συνόλου του κοινωνικού κόστους εργασίας, φθάνοντας το (50-70)% στα ηλεκτρονικά και τη μηχανική ακριβείας. Στη χώρα χρησιμοποιούνται περίπου ένα δισεκατομμύριο όργανα μέτρησης. Κατά τη δημιουργία σύγχρονων ηλεκτρονικών συστημάτων (υπολογιστές, ολοκληρωμένα κυκλώματα κ.λπ.), έως και (60-80)% του κόστους πέφτει στη μέτρηση των παραμέτρων των υλικών, των εξαρτημάτων και των τελικών προϊόντων.

Όλα αυτά υποδηλώνουν ότι είναι αδύνατο να υπερεκτιμηθεί ο ρόλος των μετρήσεων στη ζωή της σύγχρονης κοινωνίας.

Αν και ο άνθρωπος κάνει μετρήσεις από αμνημονεύτων χρόνων και αυτός ο όρος φαίνεται διαισθητικά σαφής, δεν είναι εύκολο να τον ορίσουμε με ακρίβεια και σωστά. Αυτό αποδεικνύεται, για παράδειγμα, από τη συζήτηση σχετικά με την έννοια και τον ορισμό της μέτρησης, που έλαβε χώρα πριν από λίγο καιρό στις σελίδες του περιοδικού "Measuring Technology". Για παράδειγμα, παρακάτω είναι διάφοροι ορισμοί της έννοιας της «μέτρησης» από τη βιβλιογραφία και τα κανονιστικά έγγραφα διαφορετικών ετών.

Η μέτρηση είναι μια γνωστική διαδικασία που συνίσταται στη σύγκριση μιας δεδομένης ποσότητας μέσω ενός φυσικού πειράματος με μια συγκεκριμένη τιμή που λαμβάνεται ως μονάδα σύγκρισης (M.F. Malikov, Fundamentals of Metrology, 1949).

Εύρεση της τιμής μιας φυσικής ποσότητας πειραματικά με τη χρήση ειδικών τεχνικών μέσων (GOST 16263-70 για όρους και ορισμούς μετρολογίας, που δεν ισχύει πλέον).

Ένα σύνολο λειτουργιών για τη χρήση ενός τεχνικού μέσου που αποθηκεύει μια μονάδα φυσικής ποσότητας, διασφαλίζοντας ότι βρίσκεται η σχέση (ρητά ή σιωπηρά) της μετρούμενης ποσότητας με τη μονάδα της και λαμβάνεται η τιμή αυτής της ποσότητας (Συστάσεις για τη διακρατική τυποποίηση RMG 29-99 Μετρολογία Βασικοί όροι και ορισμοί, 1999).

Ένα σύνολο πράξεων που στοχεύουν στον προσδιορισμό της αξίας μιας ποσότητας (International Dictionary of Terms in Metrology, 1994).

Μέτρηση-- ένα σύνολο λειτουργιών για τον προσδιορισμό της αναλογίας μιας (μετρούμενης) ποσότητας προς μια άλλη ομοιογενή ποσότητα, που λαμβάνεται ως μονάδα αποθηκευμένη σε μια τεχνική συσκευή (όργανο μέτρησης). Η τιμή που προκύπτει ονομάζεται αριθμητική τιμή της μετρούμενης ποσότητας· η αριθμητική τιμή μαζί με τον προσδιορισμό της χρησιμοποιούμενης μονάδας ονομάζεται τιμή της φυσικής ποσότητας. Η μέτρηση ενός φυσικού μεγέθους πραγματοποιείται πειραματικά χρησιμοποιώντας διάφορα όργανα μέτρησης - μέτρα, όργανα μέτρησης, μορφοτροπείς μέτρησης, συστήματα, εγκαταστάσεις κ.λπ. Η μέτρηση ενός φυσικού μεγέθους περιλαμβάνει διάφορα στάδια: 1) σύγκριση της μετρούμενης ποσότητας με μια μονάδα. 2) μετατροπή σε μορφή κατάλληλη για χρήση (διάφορες μέθοδοι εμφάνισης).

· Η αρχή της μέτρησης είναι ένα φυσικό φαινόμενο ή αποτέλεσμα που βασίζεται στις μετρήσεις.

· Μέθοδος μέτρησης - μέθοδος ή σύνολο μεθόδων σύγκρισης μιας μετρούμενης φυσικής ποσότητας με τη μονάδα της σύμφωνα με την εφαρμοσμένη αρχή μέτρησης. Η μέθοδος μέτρησης καθορίζεται συνήθως από το σχεδιασμό των οργάνων μέτρησης.

Χαρακτηριστικό της ακρίβειας της μέτρησης είναι το σφάλμα ή η αβεβαιότητά της. Παραδείγματα μετρήσεων:

1. Στην απλούστερη περίπτωση, εφαρμόζοντας έναν χάρακα με διαιρέσεις σε οποιοδήποτε μέρος, ουσιαστικά συγκρίνετε το μέγεθός του με τη μονάδα που έχει αποθηκευτεί από τον χάρακα και, έχοντας κάνει μια καταμέτρηση, λάβετε την τιμή της τιμής (μήκος, ύψος, πάχος και άλλες παράμετροι του τμήματος).

2. Χρησιμοποιώντας μια συσκευή μέτρησης, το μέγεθος της ποσότητας που μετατρέπεται στην κίνηση του δείκτη συγκρίνεται με τη μονάδα που είναι αποθηκευμένη από την κλίμακα αυτής της συσκευής και γίνεται μια καταμέτρηση.

Σε περιπτώσεις όπου είναι αδύνατο να πραγματοποιηθεί μια μέτρηση (μια ποσότητα δεν προσδιορίζεται ως φυσική ποσότητα ή η μονάδα μέτρησης αυτής της ποσότητας δεν ορίζεται), εφαρμόζεται η εκτίμηση τέτοιων ποσοτήτων σε συμβατικές κλίμακες, για παράδειγμα, η Κλίμακα Richter της έντασης του σεισμού, η κλίμακα Mohs - μια κλίμακα σκληρότητας ορυκτών.

Η επιστήμη που μελετά όλες τις πτυχές της μέτρησης ονομάζεται μετρολογία.

Ταξινόμηση μετρήσεων

Ανά τύπο μέτρησης

Κύριο άρθρο: Είδη μετρήσεων

Σύμφωνα με το RMG 29-99 «Metrology. Βασικοί όροι και ορισμοί" προσδιορίζει τους ακόλουθους τύπους μετρήσεων:

· Άμεση μέτρηση είναι μια μέτρηση στην οποία λαμβάνεται απευθείας η επιθυμητή τιμή μιας φυσικής ποσότητας.

· Έμμεση μέτρηση - προσδιορισμός της επιθυμητής τιμής μιας φυσικής ποσότητας με βάση τα αποτελέσματα άμεσων μετρήσεων άλλων φυσικών μεγεθών που σχετίζονται λειτουργικά με την επιθυμητή ποσότητα.

· Κοινές μετρήσεις — ταυτόχρονες μετρήσεις δύο ή περισσότερων διαφορετικών μεγεθών για τον προσδιορισμό της μεταξύ τους σχέσης.

· Οι αθροιστικές μετρήσεις είναι ταυτόχρονες μετρήσεις πολλών ποσοτήτων με το ίδιο όνομα, στις οποίες οι επιθυμητές τιμές των ποσοτήτων καθορίζονται με την επίλυση ενός συστήματος εξισώσεων που λαμβάνονται με τη μέτρηση αυτών των ποσοτήτων σε διάφορους συνδυασμούς.

· Μετρήσεις ίσης ακρίβειας - μια σειρά μετρήσεων οποιασδήποτε ποσότητας, που εκτελούνται με όργανα μέτρησης ίδιας ακρίβειας υπό τις ίδιες συνθήκες με την ίδια προσοχή.

· Ανομοιόμορφες μετρήσεις ακριβείας - μια σειρά μετρήσεων οποιασδήποτε ποσότητας που εκτελούνται από όργανα μέτρησης που διαφέρουν ως προς την ακρίβεια και (ή) υπό διαφορετικές συνθήκες.

· Μία μέτρηση - μια μέτρηση που εκτελείται μία φορά.

· Πολλαπλή μέτρηση - μια μέτρηση μιας φυσικής ποσότητας του ίδιου μεγέθους, το αποτέλεσμα της οποίας λαμβάνεται από πολλές διαδοχικές μετρήσεις, δηλαδή, που αποτελείται από έναν αριθμό μεμονωμένων μετρήσεων

· Στατική μέτρηση είναι η μέτρηση μιας φυσικής ποσότητας που λαμβάνεται, σύμφωνα με μια συγκεκριμένη εργασία μέτρησης, για να παραμείνει αμετάβλητη καθ' όλη τη διάρκεια της μέτρησης.

· Δυναμική μέτρηση - μέτρηση φυσικού μεγέθους που αλλάζει μέγεθος.

· Σχετική μέτρηση - μέτρηση του λόγου μιας ποσότητας προς μια ομώνυμη ποσότητα, η οποία παίζει το ρόλο μιας μονάδας, ή μέτρηση μιας αλλαγής μιας ποσότητας σε σχέση με μια ποσότητα με το ίδιο όνομα, που λαμβάνεται ως αρχική .

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι διάφορες πηγές διακρίνουν επιπλέον αυτούς τους τύπους μετρήσεων: μετρολογικές και τεχνικές, απαραίτητες και περιττές κ.λπ.

Με μεθόδους μέτρησης

Η μέθοδος άμεσης αξιολόγησης είναι μια μέθοδος μέτρησης στην οποία η τιμή μιας ποσότητας προσδιορίζεται απευθείας από το όργανο μέτρησης ένδειξης.

· Η μέθοδος σύγκρισης με ένα μέτρο είναι μια μέθοδος μέτρησης κατά την οποία η μετρούμενη τιμή συγκρίνεται με την τιμή που αναπαράγεται από το μέτρο.

· Μέθοδος μηδενικής μέτρησης - μέθοδος σύγκρισης με μέτρο, κατά την οποία η προκύπτουσα επίδραση της επίδρασης της μετρούμενης ποσότητας και του μέτρου στη συσκευή σύγκρισης μηδενίζεται.

· Η μέθοδος μέτρησης με υποκατάσταση είναι μια μέθοδος σύγκρισης με ένα μέτρο, στο οποίο η μετρούμενη ποσότητα αντικαθίσταται από ένα μέτρο με μια γνωστή τιμή της ποσότητας.

· Η μέθοδος μέτρησης πρόσθεσης είναι μια μέθοδος σύγκρισης με ένα μέτρο, στην οποία η τιμή της μετρούμενης ποσότητας συμπληρώνεται με ένα μέτρο της ίδιας ποσότητας κατά τέτοιο τρόπο ώστε η συσκευή σύγκρισης να επηρεάζεται από το άθροισμά τους ίσο με μια προκαθορισμένη τιμή.

· Η μέθοδος διαφορικής μέτρησης είναι μια μέθοδος μέτρησης στην οποία η μετρούμενη ποσότητα συγκρίνεται με μια ομοιογενή ποσότητα που έχει μια γνωστή τιμή που διαφέρει ελαφρώς από την τιμή της μετρούμενης ποσότητας και στην οποία μετράται η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο μεγεθών.

Σύμφωνα με τις συνθήκες που καθορίζουν την ακρίβεια του αποτελέσματος

· Μετρολογικές μετρήσεις

· Μετρήσεις της υψηλότερης δυνατής ακρίβειας που μπορεί να επιτευχθεί με το υπάρχον επίπεδο τεχνολογίας. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει όλες τις μετρήσεις υψηλής ακρίβειας και, πρώτα απ 'όλα, τις μετρήσεις αναφοράς που σχετίζονται με την υψηλότερη δυνατή ακρίβεια αναπαραγωγής καθορισμένων μονάδων φυσικών μεγεθών. Αυτό περιλαμβάνει επίσης μετρήσεις φυσικών σταθερών, κυρίως καθολικών, για παράδειγμα, μέτρηση της απόλυτης τιμής της επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας.

· Μετρήσεις ελέγχου και επαλήθευσης, το σφάλμα των οποίων, με συγκεκριμένη πιθανότητα, δεν πρέπει να υπερβαίνει μια συγκεκριμένη καθορισμένη τιμή. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει μετρήσεις που πραγματοποιούνται από κρατικά εργαστήρια ελέγχου (εποπτείας) για τη συμμόρφωση με τις απαιτήσεις των τεχνικών κανονισμών, καθώς και την κατάσταση του εξοπλισμού μέτρησης και των εργοστασιακών εργαστηρίων μέτρησης. Αυτές οι μετρήσεις εγγυώνται το σφάλμα του αποτελέσματος με μια ορισμένη πιθανότητα να μην υπερβαίνει μια συγκεκριμένη προκαθορισμένη τιμή.

· Τεχνικές μετρήσεις, στο οποίο το σφάλμα του αποτελέσματος προσδιορίζεται από τα χαρακτηριστικά των οργάνων μέτρησης. Παραδείγματα τεχνικών μετρήσεων είναι οι μετρήσεις που πραγματοποιούνται κατά την παραγωγική διαδικασία σε βιομηχανικές επιχειρήσεις, στον τομέα των υπηρεσιών κ.λπ.

Σε σχέση με τη μεταβολή της μετρούμενης ποσότητας

Δυναμική και στατική.

Με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων

· Απόλυτη μέτρηση - μια μέτρηση που βασίζεται σε άμεσες μετρήσεις ενός ή περισσότερων βασικών μεγεθών και (ή) στη χρήση των τιμών των φυσικών σταθερών.

· Σχετική μέτρηση - μέτρηση του λόγου μιας ποσότητας προς μια ομώνυμη ποσότητα, η οποία παίζει το ρόλο μιας μονάδας ή μέτρηση μιας αλλαγής μιας ποσότητας σε σχέση με την ποσότητα του ίδιου ονόματος, που λαμβάνεται ως αρχική .

Ταξινόμηση σειρών μετρήσεων

Με ακρίβεια

· Μετρήσεις ίσης ακρίβειας - αποτελέσματα του ίδιου τύπου που λαμβάνονται κατά τη μέτρηση με το ίδιο όργανο ή συσκευή παρόμοια σε ακρίβεια, με την ίδια (ή παρόμοια) μέθοδο και υπό τις ίδιες συνθήκες.

· Ανισόμετρες μετρήσεις - μετρήσεις που γίνονται όταν παραβιάζονται αυτές οι συνθήκες.

3. Αβεβαιότητα και σφάλμα μέτρησης

Παρόμοια με τα σφάλματα, οι αβεβαιότητες μέτρησης μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

Σύμφωνα με τον τρόπο έκφρασης διακρίνονται σε απόλυτες και σχετικές.

Απόλυτη αβεβαιότητα μέτρησης-- αβεβαιότητα μέτρησης, εκφρασμένη σε μονάδες της μετρούμενης ποσότητας.

Σχετική αβεβαιότητα του αποτελέσματος της μέτρησης-- ο λόγος της απόλυτης αβεβαιότητας προς το αποτέλεσμα της μέτρησης.

1. Με βάση την πηγή της αβεβαιότητας της μέτρησης, όπως τα σφάλματα, μπορεί να χωριστεί σε οργανική, μεθοδολογική και υποκειμενική.

2. Με βάση τη φύση της εκδήλωσής τους, τα λάθη χωρίζονται σε συστηματικά, τυχαία και χονδροειδή. ΣΕ "Οδηγός για την έκφραση της αβεβαιότητας της μέτρησης"δεν υπάρχει ταξινόμηση των αβεβαιοτήτων σε αυτή τη βάση. Στην αρχή αυτού του εγγράφου αναφέρεται ότι πριν από τη στατιστική επεξεργασία των σειρών μετρήσεων, όλα τα γνωστά συστηματικά σφάλματα πρέπει να εξαιρεθούν από αυτές. Επομένως, δεν εισήχθη η διαίρεση των αβεβαιοτήτων σε συστηματικές και τυχαίες. Αντίθετα, οι αβεβαιότητες χωρίζονται σε δύο τύπους σύμφωνα με τη μέθοδο εκτίμησης:

* αβεβαιότητα που αξιολογείται από τον τύπο Α (αβεβαιότητα τύπου Α)- αβεβαιότητα, η οποία αξιολογείται με στατιστικές μεθόδους,

* αβεβαιότητα που αξιολογείται από τον τύπο Β (αβεβαιότητα τύπου Β)-- αβεβαιότητα που δεν αξιολογείται με στατιστικές μεθόδους.

Κατά συνέπεια, προτείνονται δύο μέθοδοι αξιολόγησης:

1. αξιολόγηση κατά τύπο Α - λήψη στατιστικών εκτιμήσεων με βάση τα αποτελέσματα ορισμένων μετρήσεων,

2. Αξιολόγηση τύπου Β - λήψη εκτιμήσεων με βάση εκ των προτέρων μη στατιστικές πληροφορίες.

Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι αυτή η καινοτομία συνίσταται μόνο στην αντικατάσταση υπαρχόντων όρων γνωστών εννοιών με άλλους. Πράγματι, μόνο το τυχαίο σφάλμα μπορεί να εκτιμηθεί με στατιστικές μεθόδους και επομένως η αβεβαιότητα τύπου Α είναι αυτό που προηγουμένως ονομαζόταν τυχαίο σφάλμα. Ομοίως, το NSP μπορεί να εκτιμηθεί μόνο με βάση a priori πληροφορίες, και επομένως υπάρχει επίσης μια αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ της αβεβαιότητας τύπου B και του NSP.

Ωστόσο, η εισαγωγή αυτών των εννοιών είναι αρκετά λογική. Το γεγονός είναι ότι όταν κάνετε μετρήσεις χρησιμοποιώντας πολύπλοκες μεθόδους, συμπεριλαμβανομένου ενός μεγάλου αριθμού διαδοχικά εκτελούμενων πράξεων, είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί και να ληφθεί υπόψη ένας μεγάλος αριθμός πηγών αβεβαιότητας στο τελικό αποτέλεσμα. Ταυτόχρονα, η διαίρεση τους σε NSP και τυχαία μπορεί να αποδειχθεί ψευδώς προσανατολιστική. Ας δώσουμε δύο παραδείγματα.

Παράδειγμα 1.Ένα σημαντικό μέρος της αβεβαιότητας μιας αναλυτικής μέτρησης μπορεί να είναι η αβεβαιότητα στον προσδιορισμό της εξάρτησης βαθμονόμησης της συσκευής, η οποία είναι η NSP τη στιγμή των μετρήσεων. Ως εκ τούτου, πρέπει να εκτιμηθεί με βάση εκ των προτέρων πληροφορίες χρησιμοποιώντας μη στατιστικές μεθόδους. Ωστόσο, σε πολλές αναλυτικές μετρήσεις, η κύρια πηγή αυτής της αβεβαιότητας είναι το τυχαίο σφάλμα ζύγισης κατά την προετοιμασία του μείγματος βαθμονόμησης. Για να αυξήσετε την ακρίβεια των μετρήσεων, μπορείτε να εφαρμόσετε πολλαπλή ζύγιση αυτού του τυπικού δείγματος και να βρείτε μια εκτίμηση του σφάλματος αυτής της ζύγισης χρησιμοποιώντας στατιστικές μεθόδους. Αυτό το παράδειγμα δείχνει ότι σε ορισμένες τεχνολογίες μέτρησης, προκειμένου να βελτιωθεί η ακρίβεια του αποτελέσματος της μέτρησης, ένας αριθμός συστηματικών συνιστωσών της αβεβαιότητας μέτρησης μπορεί να εκτιμηθεί με στατιστικές μεθόδους, δηλαδή μπορεί να είναι αβεβαιότητες τύπου Α.

Παράδειγμα 2. Για διάφορους λόγους, για παράδειγμα, προκειμένου να εξοικονομηθεί κόστος παραγωγής, η τεχνική μέτρησης προβλέπει όχι περισσότερες από τρεις μεμονωμένες μετρήσεις μιας τιμής. Σε αυτήν την περίπτωση, το αποτέλεσμα της μέτρησης μπορεί να προσδιοριστεί ως ο αριθμητικός μέσος όρος, ο τρόπος λειτουργίας ή η διάμεσος των λαμβανόμενων τιμών, αλλά οι στατιστικές μέθοδοι για την εκτίμηση της αβεβαιότητας με ένα τέτοιο μέγεθος δείγματος θα δώσουν μια πολύ χονδρική εκτίμηση. Φαίνεται πιο λογικό να υπολογιστεί εκ των προτέρων η αβεβαιότητα της μέτρησης με βάση τυποποιημένους δείκτες ακρίβειας SI, δηλαδή την εκτίμησή της σύμφωνα με τον τύπο Β. Κατά συνέπεια, σε αυτό το παράδειγμα, σε αντίθεση με το προηγούμενο, η αβεβαιότητα του αποτελέσματος της μέτρησης, σημαντικό μέρος εκ των οποίων οφείλεται στην επίδραση παραγόντων τυχαίας φύσης, είναι μια αβεβαιότητα τύπου Β.

Ταυτόχρονα, η παραδοσιακή διαίρεση των σφαλμάτων σε συστηματικά, NSP και τυχαία δεν χάνει επίσης τη σημασία της, καθώς αντικατοπτρίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια άλλα χαρακτηριστικά: τη φύση της εκδήλωσης ως αποτέλεσμα της μέτρησης και την αιτιώδη σχέση με τα αποτελέσματα που πηγές σφαλμάτων.

Έτσι, οι ταξινομήσεις των αβεβαιοτήτων και των σφαλμάτων μέτρησης δεν είναι εναλλακτικές και αλληλοσυμπληρώνονται.
Υπάρχουν επίσης ορισμένες άλλες ορολογικές καινοτομίες στον Οδηγό. Ακολουθεί ένας συνοπτικός πίνακας των ορολογικών διαφορών μεταξύ της έννοιας της αβεβαιότητας και της κλασικής θεωρίας της ακρίβειας.

Οι όροι είναι κατά προσέγγιση ανάλογα της έννοιας της αβεβαιότηταςκαι την κλασική θεωρία της ακρίβειας

Κλασική θεωρία	Έννοια της αβεβαιότητας
Σφάλμα αποτελέσματος μέτρησης	Αβεβαιότητα του αποτελέσματος της μέτρησης
Τυχαίο σφάλμα	Η αβεβαιότητα εκτιμάται από τον τύπο Α
	Η αβεβαιότητα εκτιμάται από τον τύπο Β
Απόκλιση RMS (τυπική απόκλιση) σφάλματος αποτελέσματος μέτρησης	Τυπική αβεβαιότητα του αποτελέσματος της μέτρησης
Όρια εμπιστοσύνης του αποτελέσματος της μέτρησης	Διευρυμένη αβεβαιότητα του αποτελέσματος της μέτρησης
Πιθανότητα εμπιστοσύνης	Πιθανότητα κάλυψης
Ποσοστό (συντελεστής) κατανομής σφάλματος	Συντελεστής κάλυψης

Οι νέοι όροι που παρατίθενται σε αυτόν τον πίνακα έχουν τους ακόλουθους ορισμούς.

1. Τυπική αβεβαιότητα-- η αβεβαιότητα εκφράζεται ως τυπική απόκλιση.

2. Διευρυμένη Αβεβαιότητα-- μια ποσότητα που καθορίζει το διάστημα γύρω από ένα αποτέλεσμα μέτρησης εντός του οποίου αναμένεται να βρίσκεται το μεγαλύτερο μέρος της κατανομής των τιμών που μπορούν εύλογα να αποδοθούν στη μετρούμενη ποσότητα.

Σημειώσεις

1. Κάθε τιμή διευρυμένης αβεβαιότητας συνδέεται με την τιμή της πιθανότητας κάλυψης P.

2. Ένα ανάλογο της διευρυμένης αβεβαιότητας είναι τα όρια εμπιστοσύνης του σφάλματος μέτρησης.

3. Πιθανότητα κάλυψης-- πιθανότητα, η οποία, κατά τη γνώμη του πειραματιστή, αντιστοιχεί στη διευρυμένη αβεβαιότητα του αποτελέσματος της μέτρησης.

Σημειώσεις

1. Ανάλογο αυτού του όρου είναι η πιθανότητα εμπιστοσύνης που αντιστοιχεί στα όρια εμπιστοσύνης του σφάλματος.

2. Η πιθανότητα κάλυψης επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη πληροφορίες σχετικά με το είδος του νόμου κατανομής αβεβαιότητας.

4. Βασικές αρχές κατασκευής συστημάτων μονάδων φυσικών μεγεθών

Συστήματα μονάδων φυσικών μεγεθών

Η βασική αρχή της κατασκευής ενός συστήματος μονάδων είναι η ευκολία χρήσης. Για να διασφαλιστεί αυτή η αρχή, ορισμένες μονάδες επιλέγονται τυχαία. Η αυθαιρεσία εμπεριέχεται τόσο στην επιλογή των ίδιων των μονάδων (οι βασικές μονάδες των φυσικών μεγεθών) όσο και στην επιλογή του μεγέθους τους. Για το λόγο αυτό, ορίζοντας τα βασικά μεγέθη και τις μονάδες τους, μπορούν να κατασκευαστούν πολύ διαφορετικά συστήματα μονάδων φυσικών μεγεθών. Θα πρέπει να προστεθεί σε αυτό ότι οι παράγωγες μονάδες φυσικών μεγεθών μπορούν επίσης να οριστούν διαφορετικά. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να κατασκευαστούν πολλά συστήματα μονάδων. Ας σταθούμε στα γενικά χαρακτηριστικά όλων των συστημάτων.

Το κύριο κοινό χαρακτηριστικό είναι ο σαφής ορισμός της ουσίας και της φυσικής σημασίας των βασικών φυσικών μονάδων και ποσοτήτων του συστήματος. Είναι επιθυμητό, ​​αλλά όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη ενότητα, δεν είναι απαραίτητο, η υποκείμενη φυσική ποσότητα να μπορεί να αναπαραχθεί με υψηλή ακρίβεια και να μπορεί να μεταδοθεί από το όργανο μέτρησης με ελάχιστη απώλεια ακρίβειας.

Το επόμενο σημαντικό βήμα για την κατασκευή ενός συστήματος είναι να καθοριστεί το μέγεθος των κύριων μονάδων, δηλαδή να συμφωνηθεί και να νομοθετηθεί η διαδικασία αναπαραγωγής της κύριας μονάδας.

Δεδομένου ότι όλα τα φυσικά φαινόμενα αλληλοσυνδέονται με νόμους γραμμένους με τη μορφή εξισώσεων που εκφράζουν τη σχέση μεταξύ των φυσικών μεγεθών, κατά τον καθορισμό παραγόμενων μονάδων, είναι απαραίτητο να επιλεγεί μια συστατική σχέση για το παραγόμενο μέγεθος. Στη συνέχεια, σε μια τέτοια έκφραση, ο συντελεστής αναλογικότητας που περιλαμβάνεται στην καθοριστική σχέση θα πρέπει να εξισωθεί με έναν ή τον άλλο σταθερό αριθμό. Έτσι, σχηματίζεται μια παράγωγη μονάδα, στην οποία μπορεί να δοθεί ο ακόλουθος ορισμός: Προκύπτουσα μονάδα φυσικής ποσότητας- μια μονάδα, το μέγεθος της οποίας συνδέεται με τα μεγέθη των βασικών μονάδων με σχέσεις που εκφράζουν φυσικούς νόμους ή ορισμούς των αντίστοιχων ποσοτήτων.»

Κατά την κατασκευή ενός συστήματος μονάδων που αποτελείται από βασικές και παράγωγες μονάδες, πρέπει να τονιστούν δύο πιο σημαντικά σημεία:

Πρώτον, η διαίρεση των μονάδων φυσικών μεγεθών σε βασικά και παράγωγα δεν σημαίνει ότι τα πρώτα έχουν κάποιο πλεονέκτημα ή είναι πιο σημαντικά από τα δεύτερα. Σε διαφορετικά συστήματα, οι βασικές μονάδες μπορεί να είναι διαφορετικές και ο αριθμός των βασικών μονάδων στο σύστημα μπορεί επίσης να είναι διαφορετικός.

Δεύτερον, θα πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ των εξισώσεων σύνδεσης μεταξύ των ποσοτήτων και των εξισώσεων σύνδεσης μεταξύ των αριθμητικών τιμών και των τιμών τους. Οι εξισώσεις επικοινωνίας είναι σχέσεις σε γενική μορφή που δεν εξαρτώνται από μονάδες. Οι εξισώσεις για τη σχέση μεταξύ αριθμητικών τιμών μπορούν να έχουν διαφορετικές μορφές ανάλογα με τις επιλεγμένες μονάδες για καθεμία από τις ποσότητες. Για παράδειγμα, εάν επιλέξετε το μέτρο, το χιλιόγραμμο μάζας και το δεύτερο ως βασικές μονάδες, τότε οι σχέσεις μεταξύ των μονάδων μηχανικής παραγώγου, όπως δύναμη, εργασία, ενέργεια, ταχύτητα κ.λπ., θα διαφέρουν από εκείνες εάν επιλεγούν οι βασικές μονάδες εκατοστό, γραμμάριο, δευτερόλεπτο ή μέτρο, τόνος, δευτερόλεπτο.

Χαρακτηρίζοντας διάφορα συστήματα μονάδων φυσικών μεγεθών, να το θυμάστε αυτό το πρώτο βήμα στην κατασκευή συστημάτωνσυνδέθηκε με μια προσπάθεια συσχέτισης βασικών μονάδων με ποσότητες που βρίσκονται στη φύση. Έτσι, κατά την εποχή της Μεγάλης Γαλλικής Επανάστασης το 1790-1791. Προτάθηκε η μονάδα μήκους να θεωρείται το ένα σαράντα εκατομμυριοστό του μεσημβρινού της γης. Το 1799, αυτή η μονάδα νομιμοποιήθηκε με τη μορφή ενός πρωτότυπου μετρητή - ενός ειδικού χάρακα πλατίνας-ιριδίου με τμήματα. Ταυτόχρονα, το κιλό ορίστηκε ως το βάρος ενός κυβικού δεκατόμετρου νερού στους 4°C. Για την αποθήκευση του κιλού, κατασκευάστηκε ένα μοντέλο βάρους - ένα πρωτότυπο του κιλού. Ως μονάδα χρόνου νομιμοποιήθηκε το 1/86400 της μέσης ηλιακής ημέρας.

Στη συνέχεια, η φυσική αναπαραγωγή αυτών των τιμών έπρεπε να εγκαταλειφθεί, καθώς η διαδικασία αναπαραγωγής συνδέεται με μεγάλα σφάλματα. Αυτές οι μονάδες ιδρύθηκαν με νόμο σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των πρωτοτύπων τους, και συγκεκριμένα:

· η μονάδα μήκους ορίστηκε ως η απόσταση μεταξύ των αξόνων των γραμμών στο πρωτότυπο του μετρητή πλατίνας-ιριδίου στους 0 °C.

· Μονάδα μάζας - μάζα του κιλό πρωτοτύπου πλατίνας-ιριδίου.

· Μονάδα δύναμης - το βάρος του ίδιου βάρους στον τόπο αποθήκευσης του στο Διεθνές Γραφείο Βαρών και Μέτρων (BIPM) στις Σεβρές (περιοχή του Παρισιού).

· μονάδα χρόνου - αστρικό δευτερόλεπτο, που είναι το 1/86400 μιας αστρικής ημέρας. Δεδομένου ότι, λόγω της περιστροφής της Γης γύρω από τον Ήλιο, σε ένα χρόνο υπάρχει μία αστρική ημέρα περισσότερο από τις ηλιακές ημέρες, ένα αστρικό δευτερόλεπτο είναι 0,99 726 957 από ένα ηλιακό δευτερόλεπτο.

Αυτή η βάση όλων των σύγχρονων συστημάτων μονάδων φυσικών μεγεθών έχει διατηρηθεί μέχρι σήμερα. Στις βασικές μηχανικές μονάδες προστέθηκαν θερμικές (Kelvin), ηλεκτρικές (Ampere), οπτικές (candela), χημικές (mole), αλλά τα βασικά διατηρούνται ακόμη. Πρέπει να προστεθεί ότι η ανάπτυξη της τεχνολογίας μέτρησης και ειδικότερα η ανακάλυψη και εφαρμογή λέιζερ στις μετρήσεις κατέστησε δυνατή την εύρεση και τη νομιμοποίηση νέων, πολύ ακριβών τρόπων αναπαραγωγής των βασικών μονάδων φυσικών μεγεθών. Θα σταθούμε σε τέτοια σημεία στις επόμενες ενότητες αφιερωμένες σε επιμέρους τύπους μετρήσεων.

Εδώ θα απαριθμήσουμε συνοπτικά τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα συστήματα ενοτήτων στις φυσικές επιστήμες του 20ου αιώνα, μερικά από τα οποία εξακολουθούν να υπάρχουν με τη μορφή μη συστημικών ή αργκό ενοτήτων.

Στην Ευρώπη τις τελευταίες δεκαετίες, τρία συστήματα μονάδων έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως: CGS (εκατοστό, γραμμάριο, δευτερόλεπτο), MKGSS (μέτρο, χιλιόγραμμο δύναμη, δευτερόλεπτο) και το σύστημα SI, το οποίο είναι το κύριο διεθνές σύστημα και προτιμάται στο έδαφος της πρώην ΕΣΣΔ «σε όλους τους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας και της εθνικής οικονομίας, καθώς και στη διδασκαλία».

Το τελευταίο εισαγωγικό, που λαμβάνεται σε εισαγωγικά, είναι από το κρατικό πρότυπο της ΕΣΣΔ GOST 9867-61 «Διεθνές Σύστημα Μονάδων», το οποίο τέθηκε σε ισχύ την 1η Ιανουαρίου 1963. Θα συζητήσουμε αυτό το σύστημα λεπτομερέστερα στην επόμενη παράγραφο. Εδώ απλώς επισημαίνουμε ότι οι κύριες μηχανικές μονάδες στο σύστημα SI είναι το μέτρο, το κιλό-μάζα και το δεύτερο.

Σύστημα GHSυπάρχει εδώ και πάνω από εκατό χρόνια και είναι πολύ χρήσιμο σε ορισμένους επιστημονικούς και μηχανικούς τομείς. Το κύριο πλεονέκτημα του συστήματος GHS είναι η λογική και η συνέπεια της κατασκευής του. Κατά την περιγραφή των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων, υπάρχει μόνο μία σταθερά - η ταχύτητα του φωτός. Αυτό το σύστημα αναπτύχθηκε μεταξύ 1861 και 1870. Βρετανική Επιτροπή Ηλεκτρικών Προτύπων. Το σύστημα GHS βασίστηκε στο σύστημα μονάδων του Γερμανού μαθηματικού Gauss, ο οποίος πρότεινε μια μέθοδο για την κατασκευή ενός συστήματος βασισμένου σε τρεις βασικές μονάδες - μήκος, μάζα και χρόνο. Σύστημα GaussΧρησιμοποίησα χιλιοστό, χιλιοστό και δευτερόλεπτο.

Για ηλεκτρικά και μαγνητικά μεγέθη, έχουν προταθεί δύο διαφορετικές εκδόσεις του συστήματος SGS - το απόλυτο ηλεκτροστατικό σύστημα SGSE και το απόλυτο ηλεκτρομαγνητικό σύστημα SGSM. Συνολικά, στην ανάπτυξη του συστήματος GHS, υπήρχαν επτά διαφορετικά συστήματα, τα οποία είχαν ως βασικές μονάδες το εκατοστό, το γραμμάριο και το δεύτερο.

Στα τέλη του περασμένου αιώνα εμφανίστηκε Σύστημα MKGSS, οι βασικές μονάδες των οποίων ήταν το μέτρο, το κιλό-δύναμη και το δεύτερο. Αυτό το σύστημα έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο στην εφαρμοσμένη μηχανική, τη θερμική μηχανική και συναφείς τομείς. Αυτό το σύστημα έχει πολλές ελλείψεις, ξεκινώντας από τη σύγχυση στα ονόματα της βασικής μονάδας, το κιλό, που σήμαινε κιλό-δύναμη σε αντίθεση με το ευρέως χρησιμοποιούμενο κιλό-μάζα. Δεν υπήρχε καν όνομα για τη μονάδα μάζας στο σύστημα MKGSS και ορίστηκε ως i.e. m (τεχνική μονάδα μάζας). Ωστόσο, το σύστημα MKGSS εξακολουθεί να χρησιμοποιείται εν μέρει, τουλάχιστον για τον προσδιορισμό της ισχύος του κινητήρα σε ιπποδύναμη. Ιπποδύναμη- ισχύς ίση με 75 kgf m/s - εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στην τεχνολογία ως μονάδα αργκό.

Το 1919, το σύστημα MTS υιοθετήθηκε στη Γαλλία - μέτρο, τόνος, δεύτερο. Αυτό το σύστημα ήταν επίσης το πρώτο σοβιετικό πρότυπο για μηχανικές μονάδες, που υιοθετήθηκε το 1929.

Το 1901, ο Ιταλός φυσικός P. Giorgi πρότεινε ένα σύστημα μηχανικών μονάδων που βασίζονται σε τρεις βασικές μηχανικές μονάδες - μετρητής, κιλό μάζαςΚαι δεύτερος. Το πλεονέκτημα αυτού του συστήματος ήταν ότι ήταν εύκολο να συσχετιστεί με το απόλυτο πρακτικό σύστημα ηλεκτρικών και μαγνητικών μονάδων, αφού οι μονάδες εργασίας (joule) και ισχύος (watt) σε αυτά τα συστήματα ήταν οι ίδιες. Έτσι, βρέθηκε η ευκαιρία να εκμεταλλευτούμε το ολοκληρωμένο και βολικό σύστημα GHS με την επιθυμία να «ραφούν» ηλεκτρικές και μαγνητικές μονάδες με μηχανικές μονάδες.

Αυτό επιτεύχθηκε εισάγοντας δύο σταθερές - την ηλεκτρική διαπερατότητα (e 0) του κενού και τη μαγνητική διαπερατότητα του κενού (m 0). Υπάρχει κάποια ταλαιπωρία στη σύνταξη τύπων που περιγράφουν τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ σταθερών και κινούμενων ηλεκτρικών φορτίων και, κατά συνέπεια, στον προσδιορισμό της φυσικής σημασίας αυτών των σταθερών. Ωστόσο, αυτές οι ελλείψεις αντισταθμίζονται σε μεγάλο βαθμό από τέτοιες ευκολίες όπως η ενότητα έκφρασης της ενέργειας κατά την περιγραφή τόσο μηχανικών όσο και ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων, επειδή

1 joule = 1 newton, μέτρο = 1 volt, coulomb = 1 ampere, weber.

Ως αποτέλεσμα της αναζήτησης για τη βέλτιστη έκδοση του διεθνούς συστήματος μονάδων το 1948 IX Γενική Συνέλευσησχετικά με τα βάρη και τα μέτρα, με βάση μια έρευνα των χωρών μελών της Σύμβασης Μετρικής, υιοθέτησε μια επιλογή που πρότεινε να ληφθούν ως βασικές μονάδες το μέτρο, το κιλό μάζας και το δεύτερο. Προτάθηκε να εξαιρεθούν από την εξέταση οι μονάδες χιλιόγραμμης δύναμης και οι σχετικές παράγωγες μονάδες. Η τελική απόφαση, βασισμένη στα αποτελέσματα μιας έρευνας σε 21 χώρες, διατυπώθηκε στη Δέκατη Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα το 1954.

Το ψήφισμα έγραφε:

«Ως βασικές ενότητες ενός πρακτικού συστήματος για τις διεθνείς σχέσεις, αποδεχτείτε:

μονάδα μήκους - μέτρο

μονάδα μάζας - κιλό

μονάδα χρόνου - δευτερόλεπτο

μονάδα ρεύματος - Αμπέρ

μονάδα θερμοδυναμικής θερμοκρασίας - βαθμός Kelvin

μονάδα φωτεινής έντασης - ένα κερί."

Αργότερα, με την επιμονή των χημικών, το διεθνές σύστημα συμπληρώθηκε από την έβδομη βασική μονάδα ποσότητας μιας ουσίας - το mole.

Στη συνέχεια, το διεθνές σύστημα SI ή στην αγγλική μεταγραφή Sl (System International) αποσαφηνίστηκε κάπως, για παράδειγμα, η μονάδα θερμοκρασίας ονομάστηκε Kelvin αντί για "βαθμός Kelvin", το σύστημα προτύπων των ηλεκτρικών μονάδων επαναπροσανατολίστηκε από Ampere σε Volt, δεδομένου ότι δημιουργήθηκε ένα πρότυπο διαφοράς δυναμικού με βάση το κβαντικό φαινόμενο - φαινόμενο Josephson, το οποίο κατέστησε δυνατή τη μείωση του σφάλματος στην αναπαραγωγή της μονάδας διαφοράς δυναμικού - το Volt - κατά περισσότερο από μια τάξη μεγέθους. Το 1983, στην XVIII Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα, υιοθετήθηκε ένας νέος ορισμός του μετρητή. Σύμφωνα με τον νέο ορισμό, μέτρο είναι η απόσταση που διανύει το φως σε 1/2997925 του δευτερολέπτου. Ένας τέτοιος ορισμός, ή μάλλον ένας επαναπροσδιορισμός, χρειαζόταν σε σχέση με την εισαγωγή των λέιζερ στην τεχνολογία αναφοράς. Θα πρέπει αμέσως να σημειωθεί ότι το μέγεθος της μονάδας, σε αυτήν την περίπτωση ο μετρητής, δεν αλλάζει. Αλλάζουν μόνο οι μέθοδοι και τα μέσα αναπαραγωγής του, που χαρακτηρίζονται από λιγότερα σφάλματα (μεγαλύτερη ακρίβεια).

5 . Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI)

Η ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας απαιτούνταν όλο και περισσότερο ενοποίηση μονάδωνΜετρήσεις. Απαιτήθηκε ένα ενιαίο σύστημα μονάδων, βολικό για πρακτική χρήση και που κάλυπτε διάφορους τομείς μέτρησης. Επιπλέον, έπρεπε να είναι συνεπής. Δεδομένου ότι το μετρικό σύστημα μέτρων χρησιμοποιήθηκε ευρέως στην Ευρώπη από τις αρχές του 19ου αιώνα, χρησιμοποιήθηκε ως βάση κατά τη μετάβαση σε ένα ενοποιημένο διεθνές σύστημα μονάδων.

Το 1960, η XI Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα ενέκρινε Διεθνές σύστημα μονάδωνφυσικές ποσότητες (ρωσική ονομασία SI, διεθνής SI) με βάση έξι βασικές μονάδες. Η απόφαση πάρθηκε:

Δώστε στο σύστημα που βασίζεται σε έξι βασικές μονάδες το όνομα «Διεθνές Σύστημα Μονάδων».

Ορίστε μια διεθνή συντομογραφία για το όνομα του συστήματος SI.

Εισαγάγετε έναν πίνακα με προθέματα για το σχηματισμό πολλαπλών και υποπολλαπλασίων.

Δημιουργήστε 27 παράγωγες μονάδες, υποδεικνύοντας ότι μπορούν να προστεθούν άλλες παράγωγες μονάδες.

Το 1971, μια έβδομη μονάδα βάσης της ποσότητας της ύλης (το mole) προστέθηκε στο SI.

Κατά την κατασκευή του SI, προχωρήσαμε από τα εξής βασικές αρχές:

Το σύστημα βασίζεται σε βασικές μονάδες που είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους.

Οι παράγωγες μονάδες σχηματίζονται χρησιμοποιώντας τις απλούστερες εξισώσεις επικοινωνίας και καθορίζεται μόνο μία μονάδα SI για κάθε τύπο ποσότητας.

Το σύστημα είναι συνεκτικό.

Μαζί με τις μονάδες SI, επιτρέπονται οι μονάδες εκτός συστήματος που χρησιμοποιούνται ευρέως στην πράξη.

Το σύστημα περιλαμβάνει δεκαδικά πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια.

ΠλεονεκτήματαΣΙ:

- ευστροφία, επειδή καλύπτει όλες τις περιοχές μέτρησης.

- ενοποίησημονάδες για όλους τους τύπους μετρήσεων - η χρήση μιας μονάδας για μια δεδομένη φυσική ποσότητα, για παράδειγμα, για πίεση, εργασία, ενέργεια.

Μονάδες SI κατά μέγεθος βολικό για πρακτική χρήση;

Πήγαινε σε αυτό αυξάνει το επίπεδο ακρίβειας της μέτρησης, επειδή Οι βασικές μονάδες αυτού του συστήματος μπορούν να αναπαραχθούν με μεγαλύτερη ακρίβεια από εκείνες άλλων συστημάτων.

Αυτό είναι ένα ενιαίο διεθνές σύστημα και οι μονάδες του κοινός.

Στην ΕΣΣΔ, το Διεθνές Σύστημα (SI) εισήχθη με το GOST 8.417-81. Καθώς το SI συνέχισε να αναπτύσσεται, η κατηγορία των συμπληρωματικών μονάδων αφαιρέθηκε από αυτό, εισήχθη ένας νέος ορισμός του μετρητή και εισήχθησαν ορισμένες άλλες αλλαγές. Επί του παρόντος, η Ρωσική Ομοσπονδία διαθέτει ένα διακρατικό πρότυπο GOST 8.417-2002, το οποίο καθορίζει τις μονάδες φυσικών ποσοτήτων που χρησιμοποιούνται στη χώρα. Το πρότυπο δηλώνει ότι οι μονάδες SI, καθώς και τα δεκαδικά πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια αυτών των μονάδων, υπόκεινται σε υποχρεωτική χρήση.

Επιπλέον, επιτρέπεται η χρήση ορισμένων μονάδων εκτός SI και των υποπολλαπλάσιων και πολλαπλασίων τους. Το πρότυπο προσδιορίζει επίσης μη συστημικές μονάδες και μονάδες σχετικών ποσοτήτων.

Οι κύριες μονάδες SI παρουσιάζονται στον πίνακα.

Μέγεθος
Ονομα	Διάσταση	Ονομα	Ονομασία
				Διεθνές
		χιλιόγραμμο
Ηλεκτρική ενέργεια
Θερμοδυναμική θερμοκρασία
Ποσότητα ουσίας
Η δύναμη του φωτός

Παράγωγες μονάδεςΤα SI σχηματίζονται σύμφωνα με τους κανόνες για το σχηματισμό συνεκτικών παράγωγων μονάδων (βλ. παράδειγμα παραπάνω). Δίνονται παραδείγματα τέτοιων μονάδων και παράγωγων μονάδων που έχουν ειδικά ονόματα και ονομασίες. Σε 21 παράγωγες μονάδες δόθηκαν ονόματα και ονομασίες σύμφωνα με ονόματα επιστημόνων, για παράδειγμα, Hertz, Newton, Pascal, Becquerel.

Μια ξεχωριστή ενότητα του προτύπου παρέχει μονάδες δεν περιλαμβάνονται στο SI.Αυτά περιλαμβάνουν:

1. Μη συστημικές μονάδες, επιτρέπεται για χρήση στο ίδιο επίπεδο με το SI λόγω της πρακτικής σημασίας τους. Χωρίζονται σε τομείς εφαρμογής. Για παράδειγμα, σε όλες τις περιοχές οι μονάδες που χρησιμοποιούνται είναι τόνος, ώρα, λεπτό, ημέρα, λίτρο. στην οπτική διόπτρα, στη φυσική ηλεκτρονιοβολτ κ.λπ.

2. Μερικοί σχετικές και λογαριθμικές τιμέςκαι τις μονάδες τους. Για παράδειγμα, τοις εκατό, ppm, λευκό.

3. Μη συστημικές μονάδες, προσωρινάεπιτρέπεται για χρήση. Για παράδειγμα, ναυτικό μίλι, καράτι (0,2 g), κόμπος, μπάρα.

Μια ξεχωριστή ενότητα παρέχει κανόνες για τη σύνταξη συμβόλων μονάδων, χρησιμοποιώντας σύμβολα μονάδων στις επικεφαλίδες των γραφημάτων πίνακα κ.λπ.

ΣΕ εφαρμογέςΤο πρότυπο περιέχει κανόνες για το σχηματισμό συνεκτικών παραγόμενων μονάδων SI, έναν πίνακα σχέσεων μεταξύ ορισμένων μη συστημικών μονάδων και μονάδων SI, και συστάσεις για την επιλογή δεκαδικών πολλαπλασίων και υποπολλαπλασίων.

Τα παρακάτω είναι παραδείγματα ορισμένων παραγόμενων μονάδων SI.

Μονάδες των οποίων τα ονόματα περιλαμβάνουν ονομασίες βασικών μονάδων.Παραδείγματα: μονάδα εμβαδού - τετραγωνικό μέτρο, διάσταση L 2, ονομασία μονάδας m 2; μονάδα ροής ιονιζόντων σωματιδίων - δεύτερο στην μείον πρώτη δύναμη, διάσταση T -1, σύμβολο μονάδας s -1.

Μονάδες που έχουν ειδικά ονόματα.Παραδείγματα:

δύναμη, βάρος - νεύτο,διάσταση LMT -2, ονομασία μονάδας N (διεθνές N), ενέργεια, εργασία, ποσότητα θερμότητας - μονάδα ενέργειας ή έργου,διάσταση L 2 MT -2, χαρακτηρισμός J (J).

Μονάδες των οποίων τα ονόματα σχηματίζονται χρησιμοποιώντας ειδικά ονόματα.Παραδείγματα:

στιγμή δύναμης - όνομα νεοτονόμετρο, διάσταση L 2 MT -2, ονομασία Nm (Nm); συγκεκριμένη ενέργεια - όνομα joule ανά κιλό, διάσταση L 2 T -2, ονομασία J/kg (J/kg).

Δεκαδικά πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσιαπου σχηματίζεται με πολλαπλασιαστές και προθέματα, από 10 24 (γιόττα) έως 10 -24 (γιότο).

Ένταξη του ονόματος δύο ή περισσότερες κονσόλες στη σειράΑυτό που δεν επιτρέπεται, για παράδειγμα, δεν είναι το κιλό, αλλά ο τόνος, που είναι μια μη συστημική μονάδα που επιτρέπεται μαζί με το SI. Λόγω του γεγονότος ότι το όνομα της βασικής μονάδας μάζας περιέχει το πρόθεμα κιλό, για να σχηματίσει υποπολλαπλάσιες και πολλαπλές μονάδες μάζας, χρησιμοποιείται το υποπολλαπλάσιο γραμμάριο μονάδας και προστίθενται προθέματα στη λέξη «γραμμάριο» - χιλιοστόγραμμα, μικρογραμμάριο.

Η επιλογή μιας πολλαπλής ή υποπολλαπλής μονάδας της μονάδας SI υπαγορεύεται κυρίως από την ευκολία χρήσης της, επιπλέον, αριθμητικές τιμέςοι λαμβανόμενες τιμές πρέπει να είναι αποδεκτές στην πράξη. Πιστεύεται ότι οι αριθμητικές τιμές των ποσοτήτων γίνονται πιο εύκολα αντιληπτές στην περιοχή από 0,1 έως 1000.

Σε ορισμένους τομείς δραστηριότητας, χρησιμοποιείται πάντα η ίδια υποπολλαπλή ή πολλαπλή μονάδα, για παράδειγμα, σε σχέδια μηχανολογίας, οι διαστάσεις εκφράζονται πάντα σε χιλιοστά.

Για να μειωθεί η πιθανότητα σφαλμάτων στους υπολογισμούς, συνιστάται η αντικατάσταση δεκαδικών και πολλαπλών υποπολλαπλών μονάδων μόνο στο τελικό αποτέλεσμα και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας υπολογισμού, να εκφράζονται όλες οι ποσότητες σε μονάδες SI, αντικαθιστώντας τα προθέματα με δυνάμεις 10.

Το GOST 8.417-2002 προβλέπει κανόνες γραφήςονομασίες μονάδων, οι κυριότερες από τις οποίες είναι οι εξής.

Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σύμβολα μονάδων γράμματα ή σημάδια, και καθιερώνονται δύο τύποι χαρακτηρισμών γραμμάτων: διεθνή και ρωσικά.Οι διεθνείς ονομασίες αναγράφονται σε σχέσεις με ξένες χώρες (συμβάσεις, προμήθεια προϊόντων και τεκμηρίωση). Όταν χρησιμοποιούνται στο έδαφος της Ρωσικής Ομοσπονδίας, χρησιμοποιούνται ρωσικές ονομασίες. Ταυτόχρονα, μόνο διεθνείς ονομασίες χρησιμοποιούνται σε πινακίδες, ζυγαριές και ασπίδες οργάνων μέτρησης.

Τα ονόματα των μονάδων γράφονται με μικρό γράμμα εκτός αν εμφανίζονται στην αρχή μιας πρότασης. Εξαίρεση αποτελούν οι βαθμοί Κελσίου.

Στη σημειογραφία μονάδας μην χρησιμοποιείτε τελεία ως ένδειξη συντομογραφίας, είναι τυπωμένα με ρωμαϊκή γραμματοσειρά. Εξαιρέσεις αποτελούν συντομογραφίες λέξεων που περιλαμβάνονται στο όνομα μιας ενότητας, αλλά δεν αποτελούν οι ίδιες ονόματα μονάδων. Για παράδειγμα, mm Hg. Τέχνη.

Ονομασίες μονάδωνχρησιμοποιείται μετά από αριθμητικές τιμές και τοποθετείται στη γραμμή με αυτές (χωρίς να αναδιπλώνεται στην επόμενη γραμμή). Μεταξύ του τελευταίου ψηφίου και του χαρακτηρισμού πρέπει να μείνετε χώρος,εκτός από την πινακίδα που υψώνεται πάνω από τη γραμμή.

Κατά τον καθορισμό των τιμών των ποσοτήτων με μέγιστες αποκλίσειςπρέπει να περιλαμβάνει αριθμητικές τιμές σε παρένθεσηκαι οι ονομασίες μονάδων θα πρέπει να τοποθετούνται μετά από τις αγκύλες ή να τοποθετούνται τόσο μετά την αριθμητική τιμή της ποσότητας όσο και μετά τη μέγιστη απόκλιση της.

Χαρακτηρισμοί γραμμάτων των μονάδων που περιλαμβάνονται στο δουλειά, θα πρέπει να διαχωριστούν κουκκίδες στη μέση γραμμή, σαν σημάδια πολλαπλασιασμού. Επιτρέπεται ο διαχωρισμός των χαρακτηρισμών των γραμμάτων με κενά, εάν αυτό δεν οδηγεί σε παρεξήγηση. Οι γεωμετρικές διαστάσεις υποδεικνύονται με το σύμβολο "x".

Στις σημειώσεις γραμμάτων, ο λόγος των μονάδων ως σημάδι διαίρεσηςπρέπει να εφαρμοστεί μόνο ένα χαρακτηριστικό: λοξό ή οριζόντιο. Επιτρέπεται η χρήση ονομασιών μονάδων με τη μορφή προϊόντος ονομασιών μονάδων αυξημένης ισχύος.

Όταν χρησιμοποιείτε κάθετο, τα σύμβολα μονάδας στον αριθμητή και στον παρονομαστή πρέπει να τοποθετούνται σε μια γραμμή, το γινόμενο του συμβολισμού στον παρονομαστή θα πρέπει να είναι σε παρένθεση.

Κατά τον καθορισμό μιας παράγωγης μονάδας που αποτελείται από δύο ή περισσότερες μονάδες, δεν επιτρέπεται ο συνδυασμός ονομασίες γραμμάτωνΚαι ονόματα μονάδων, δηλ. για άλλους είναι προσδιορισμοί, για άλλους είναι ονόματα.

Γράφονται οι ονομασίες των μονάδων των οποίων τα ονόματα προέρχονται από ονόματα επιστημόνων με κεφαλαίο γράμμα.

Επιτρέπεται η χρήση ονομασιών μονάδων σε επεξηγήσεις ονομασιών ποσοτήτων για τύπους. Δεν επιτρέπεται η τοποθέτηση χαρακτηρισμών μονάδων στην ίδια γραμμή με τύπους που εκφράζουν σχέσεις μεταξύ των ποσοτήτων και των αριθμητικών τους τιμών που παρουσιάζονται σε μορφή γράμματος.

Οι τυπικές επισημάνσεις μονάδεςανά τομείς γνώσεων στη φυσική και υποδεικνύονται τα συνιστώμενα πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια. Υπάρχουν 9 τομείς χρήσης των μονάδων:

1. χώρος και χρόνος.

2. περιοδικά και συναφή φαινόμενα.

Παρόμοια έγγραφα

Η ουσία μιας φυσικής ποσότητας, ταξινόμηση και χαρακτηριστικά των μετρήσεών της. Στατικές και δυναμικές μετρήσεις φυσικών μεγεθών. Επεξεργασία των αποτελεσμάτων άμεσων, έμμεσων και κοινών μετρήσεων, τυποποίηση της μορφής παρουσίασής τους και εκτίμηση αβεβαιότητας.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 03/12/2013


Γενικοί κανόνες σχεδιασμού συστημάτων μονάδων. Βασικές, συμπληρωματικές και παράγωγες μονάδες SI. Κανόνες για τη γραφή συμβόλων μονάδων. Εναλλακτικά σύγχρονα συστήματα φυσικών μονάδων. Η ουσία του φαινομένου Josephson. Το σύστημα μονάδων του Planck.

δοκιμή, προστέθηκε 02/11/2012


Ταξινόμηση οργάνων μέτρησης. Η έννοια της δομής των τυπικών μέτρων. Ένα ενιαίο γενικά αποδεκτό σύστημα μονάδων. Μελέτη των φυσικών θεμελίων των ηλεκτρικών μετρήσεων. Ταξινόμηση ηλεκτρικού εξοπλισμού μέτρησης. Ψηφιακά και αναλογικά όργανα μέτρησης.

περίληψη, προστέθηκε 28/12/2011


Συστήματα φυσικών μεγεθών και οι μονάδες τους, ο ρόλος του μεγέθους και της σημασίας τους, οι ιδιαιτερότητες της ταξινόμησης. Η έννοια της ενότητας των μετρήσεων. Χαρακτηριστικά προτύπων μονάδων φυσικών μεγεθών. Μεταφορά των μεγεθών των μονάδων ποσοτήτων: χαρακτηριστικά του συστήματος και μέθοδοι που χρησιμοποιούνται.

περίληψη, προστέθηκε 12/02/2010


περίληψη, προστέθηκε 01/09/2015


Η ουσία της έννοιας της «μέτρησης». Μονάδες φυσικών μεγεθών και τα συστήματά τους. Αναπαραγωγή μονάδων φυσικών μεγεθών. Τυπική μονάδα μήκους, μάζας, χρόνου και συχνότητας, ρεύματος, θερμοκρασίας και φωτεινής έντασης. Πρότυπο Ohm που βασίζεται στο κβαντικό φαινόμενο Hall.

περίληψη, προστέθηκε 07/06/2014


Η φυσική ποσότητα ως ιδιότητα ενός φυσικού αντικειμένου, οι έννοιες, τα συστήματα και τα μέσα μέτρησής τους. Η έννοια των μη φυσικών μεγεθών. Ταξινόμηση κατά είδη, μεθόδους, αποτελέσματα μετρήσεων, συνθήκες που καθορίζουν την ακρίβεια του αποτελέσματος. Η έννοια της σειράς μέτρησης.

παρουσίαση, προστέθηκε 26.09.2012


Βασικά στοιχεία μέτρησης φυσικών μεγεθών και ο βαθμός των συμβόλων τους. Η ουσία της διαδικασίας μέτρησης, ταξινόμηση των μεθόδων της. Μετρικό σύστημα μέτρων. Πρότυπα και μονάδες φυσικών μεγεθών. Δομή οργάνων μέτρησης. Αντιπροσωπευτικότητα της μετρούμενης τιμής.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 17/11/2010


Ποσοτικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος κόσμου. Σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών. Χαρακτηριστικά ποιότητας μέτρησης. Απόκλιση της μετρούμενης τιμής μιας ποσότητας από την πραγματική τιμή. Σφάλματα στη μορφή της αριθμητικής έκφρασης και στο μοτίβο εκδήλωσης.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε στις 25/01/2011


Βασικές, συμπληρωματικές και παράγωγες μονάδες SI. Κανόνες για τη γραφή συμβόλων μονάδων. Εναλλακτικά σύγχρονα συστήματα φυσικών μονάδων. Μέτρα αναφοράς σε ινστιτούτα μετρολογίας. Προδιαγραφές χρήσης μονάδων SI στον τομέα της φυσικής και της τεχνολογίας.