Контрольні питання. Для виконання вимірів недостатньо визначити фізичні величини і призначити одиниці їхнього виміру

М-2.1.5. Шкали

Для виконання вимірів недостатньо визначити фізичні величини і призначити одиниці їхнього виміру. Необхідною умовою виміру є розташування різних значень вимірюваної величини в певній послідовності, що встановлюється за узгодженням і зветься шкалою. Шкала - упорядкована безліч вимірюваних величини. Характер шкали залежить від мети виміру і виду вимірюваної величини.

Існує декілька основних видів шкал, що відрізняються за типом арифметичних операцій з величинами:

1. Шкала порядку - вимірні величини, які розташовані в порядку зростання або убування. Операція розташування розмірів в порядку їхнього зростання або убування з метою отримання вимірювальної інформації називається ранжируванням. З метою виміру деякі точки на шкалі порядку можна зафіксувати як опорні, або реперні. Точкам реперної шкали можуть бути поставлені у відповідність цифри, які називаються балами. За допомогою реперних шкал виміряють знання (реперні точки - «незадовільно», «задовільно», «добре», «відмінно»), силу землетрусів, твердість і т.д. Недоліком реперних шкал є невизначеність інтервалів між точками шкали, тому бали не можна складати, множити тощо.

2. Шкала інтервалів - це шкала, складена зі строго певних інтервалів. Шкалу інтервалів можна використовувать для вимірюваних величин, у яких початок відліку (нуль) прийнятий за узгодженням і не має об'єктивного характеру. Прикладом такої шкали є тимчасова шкала календарних дат, початок відліку якої є не однаковим в різних країнах. По цій шкалі можна визначити, наскільки одна подія відбулася раніше за іншу (віднімання), але не можна - наскільки швидше (поділ).

3. Шкала відношень - це шкала яку складено із строго певних інтервалів і при побудові якої однією з реперних точок (початок вiдлiку) прийнято таку точку, в якій розмір вимірної величини не приймається рівним нулю умовно, а дорівнює нулю насправді. Такі шкали звичайно відповідають фізичним величинам. Наприклад, шкали довжини, маси, температури. Шкала відношень є найбільш зручною. На ній виконуються математичні операції додавання, віднімання, множення, поділу. Іншими словами, по шкалі відношень можна визначити, у скільки разів ФВ (наприклад, довжина) одного розміру більше за іншу. Побудова такої шкали можлива не завжди. Час можна вимірювати тільки по шкалі інтервалів.

Література

[13]

[15]

1. Охарактерізувати фізичну величину та систему фізичних величин.

2. Дати приклади основної та похідної фізичної величини.

3. Якісна характеристика фізичної величини.

4. Чим відрізняється істинне значення фізичної величини від її дійсного значення.

5. Охарактерізувати Міжнародну систему одиниць – SI.

6. Надати приклади видів шкал.

ТЕМА М-3.. ВИДИ І МЕТОДИ ВИМІРІВ

Вимір - знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спе­ціаль­них технічних засобів. Вимір є одним із центральних понять метрології, в якій розглядаються умови, методи і засоби виконання вимірів для забезпечення їхньої єдності. З цією метою в метрології розроблени загальні питання теорії вимірів, що і розглядаються в даній главі. Вимір ФВ включає сукупність операцій по застосуванню технічного засобу (приладу), що збе­рі­гає одиницю або відтворює шкалу ФВ. Ці операції полягають в порівнянні вимірюваної величи­ни, з її одиницею або шкалою з метою отримання значення цієї величини в зручній для вико­рис­­тан­ня формі.

М-3.1. ВИДИ ВИМІРІВ

Існують наступні основні види вимірів:

Прямий вимір - вимір, при якому це значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних (наприклад, вимір температури термометром, довжини - за допомогою лiнійки). Рівняння прямого виміру має вид:

А = c×x,

де А - значення вимірної величини в прийнятих для неї одиницях виміру;

с - ціна поділки шкали або одиничного показу цифрового відлікового пристрою в одиницях вимірюваної величини;

x - відлік по індикаторному пристрою в поділках шкали.

Прямий вимір - більш простий і точний вид вимірів, однак більшість вимірюваних величини, недосяжні для прямого виміру, тому використовуються інші види вимірів.

1. Посередній вимір - вимір, при якому це значення величини знаходять на підставі відомої залежності між величиною, що вимірюється, і величинами, піддаваними прямими виміри (наприклад, знаходження щільності тіла за його обсягом і масою). Рівняння посереднього виміру:

А = f (a₁, a₂,..., a_n),

де А - це величина, що є функцією аргументів a₁, a₂,..., a_n, виміряних прямим засобом.

Точність посереднього виміру є нижчою, оскільки залежить від точності декількох вимірю­ва­них вели­чини безпосередньо.

2. Спільні виміри - створювані водночас виміри двох або декількох неоднакових величин для знаходження залежності між ними. Спільні виміри використовуються в науці для знаходження закономірностей між різними величинами. В метрології спільні виміри часто використовуються при дослідженні точності засобів вимірів і впливу на них параметрів навколишньої середовища.

Від виду вимірів залежать засоби обробки експериментальних даних, отриманих в ході вико­нання вимірів, і методи знаходження результату вимірів, оскільки результат виміру звичайно не дається безпосередньо в досліді, а вимагає спеціальної математичної обробки дослідних даних.

Більшість вимірів в нинішній час виконують на виробництві для здійснення контролю над якістю продукції, що випускається, і параметрів технологічного процесу. Контроль - вимір, в про­цесі якого визначають, чи знаходиться значення вимірюваної величини в заздалегідь вста­новлених для неї межах. Подробніше види і методи контролю будут розглядаютися у відповід­ному розділі даного курсу.

Будь-який вимір грунтується на певному принципі виміру, який є сукупністю фізичних явищ, покладених в основу виміру. Наприклад, використання термоелектричного ефекту для визна­чен­ня температури, використання сили ваги, пропорційній масі, при вимірі маси зважуванням. Більш загальним поняттям є поняття «метод вимірів».

М-3.2. МЕТОДИ ВИМІРІВ

Метод вимірів - сукупність прийомів використання принципів і засобів вимірів. Основні методи прямих вимірів полягають в наступному:

1. Метод безпосереднього оцінювання - отримання значення вимірюваної ФВ безпосередньо по вiдліковому пристрою або шкалі вимірювального приладу. Позитивною якістю методу є швидкість процесу виміру, що зумовлює його широке використання в практиці, недоліком - обмежена точність. Для виміру цим методом в основному використовуються прилади, що показують, у тому числі і стрiлочнi прилади (манометри, вольтметри та ін.).

2. Метод порівняння з мірою - отримання значення шляхом порівняння вимірної величини з величиною, відтворюваною мірою. Метод використовується для виконання особливо точних вимірів. Наприклад, вимір маси на важільних вагах з зрівноваженими гирями.

3. Метод протиставлення - різновид методу порівняння з мірою. В цьому методі величина, що вимірюється, і величина, відтворювана мірою, водночас впливають на прилад порівняння, за допомогою якого встановлюється співвідношення між цими величинами. Прикладом є вимір маси на рівноплечних вагах з розміщенням вимірної маси та її гирь, що урівноважують, на двох різних чашках вагів.

4. Диференціальний (р і зничний) метод - різновид методу порівняння з мірою, полягає в вимірі різниці між величиною, що вимірюється, і величиною, відтворюваною мірою. Наприклад, виміри, що виконуються при перевірці мір довжини шляхом порівняння зі зразковою мірою на компараторі. Метод дозволяє одержувати точні результати при використанні відносно недостатньо точних засобів виміру різниці.

5. Метод збігів - метод порівняння з мірою, в якому різниця між величиною, що вимірюється, і величиною, відтворюваною мірою, визначають шляхом суміщення відміток шкал. Наприклад, вимір довжини за допомогою штангенциркуля з ноніусом заснований на використанні методу збігів: спостерігають збіг відміток на шкалах штангенциркуля і ноніуса.

Галузь вимірів - сукупність вимірів ФВ, властивих будь-якій галузі науки і техніки. В виробництві будівельних конструкцій, будівництві і в будівельних науках існують наступні галузі і види вимірів:

1. Виміри геометричних величин: довжин, відхилень форми поверхонь, параметрів складних поверхонь кутів. Через велику важливість і розповсюдження такого роду вимірів в будівництві існує спеціальна Система забезпечення точності геометричних параметрів в будівництві, в якій тлумачаться основні питання, пов'язані з призначенням і виміром геометричних розмірів.

2. Виміри механічних величин: маси, сили, крутильних моментів, напружень і деформацій, параметрів руху, твердості. Виміри таких видів використовуються в основному підчас випробувань будівельних конструкцій і обладнання.

3. Фізико-хімічні виміри: в’язкості; щільності; концентрації компонентів у твердих, рідких і газоподібних речовинах; вологості. Такі виміри використовуються в основному в промисловості будматеріалів.

Виміри здійснюються шляхом виконання спостережень. Спостереження - операція в процесі виміру, в результаті якої одержується одне значення вимірної величини. Існують виміри з однократними і багатократними спостереженнями. Засоби обробки даних, одержуваних в процесі виміру і знаходження результату виміру залежать від кількості виконаних спостережень вимірюваної величини.

Література

[13]

[14]

[15]

Дата добавления: 2015-04-30