Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц

Dim (V) = L / T.

Средства измерений - технические средства, применяемые в измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики.

Закон Республики Беларусь «Об обеспечении единства измерений» (1995 г.). Онустанавливает основы законодательной метрологии и направлен на обеспечение единства измерений, правовой защиты юридических и физических лиц от последст­вий неточных и неправильных измерений Закон регулирует от­ношения между государственными органами управления Рес­публики Беларусь и субъектами хозяйствования по вопросам изготовления, ремонта, продажи, импорта и проката средств из­мерений.

Применение настоящего Закона признано обеспечивать развитие научных п технических знаний, экономического про­гресса на основе единообразия единиц и национальных эталонов измерений, совершенствования методов и средств измерений и повышения их точности, выраженных в узаконенных единицах величин.

РАЗДЕЛ 1 Основы метрологии

Тема 1.1. Международная система единиц физических величин

Единицы физических величин взаимосвязаны, поэтому их размеры образуются с использованием определенных закономерностей. Все единицы объединяют в системы единиц физических величин. Основу системы составляют несколько единиц, размер которых устанавливается произвольно и которые называются основными. Размер остальных единиц, называемых производными, определяется из уравнений связи между этими величинами и величинами, единицы которых приняты за основные. Если коэффициенты пропорциональности в уравнениях связи равны единице, то соответствующая производная единица физической величины называется когерентной (согласованной). Систему, построенную из когерентных единиц, называют когерентной системой.

Каждая единица физической величины имеет свое наименование: единица силы тока - ампер, единица скорости - метр в секунду и т.д.

Уравнение связи физической величины с основными величинами системы единиц, в котором коэффициенты пропорциональности равны единице, называют размерностью физической величины. Размерность физической величины не зависит от выбора размера ее единицы. Например, единицей ско­рости может быть м/с, км/ч, узел (морская миля в час), т.е. размеры этих единиц различны, а размерность скорости dim(V) всегда одинакова - расстояние L, деленное на время Т:

Известны различные системы единиц физических величин и их моди­фикации, которые применялись в различных областях науки и техники. Кроме того, исторически возник целый ряд единиц, не относящихся ни к одной системе, это так называемые внесистемные единицы. К ним относятся: единицы давления - атмосфера, бар, миллиметр ртутного столба; единицы длины - световой год, единица массы - карат.

В 1956 году Международным комитетам по мерам и весам (при активном участии ученых СССР) была разработана международная система единиц физических величин, которая получила сокращенное наименование SI (начальные буквы французского наименования системы System International). По-русски это сокращенное наименование обозначается как СИ.

Эта система была введена в СССР в 1981 году ГОСТом 8.417-81, а в Республике Беларусь Постановлением Совета Министров Республики Беларусь № 856 от 31.12.96 г. «О единицах измерений, применяемых на территории Республики Беларусь». Ее основными единицами являются (их 7): длина – метр (м); масса – килограмм (кг); время – секунда (с); сила электрического тока – ампер (А); термодинамическая температура – кельвин (К); сила света – кандела (кд); количество вещества – моль (моль);. На базе основных определены производные единицы для всех отраслей науки и техники, например: частота – герц (Гц); мощность – ватт (Вт); напряжение – вольт (В); энергия – джоуль (Дж); световой поток – люмен (лм); освещенность – люкс (лк); давление – паскаль (Па); сила – ньютон (Н); индуктивность – генри (Гн) и др.

Международная система единиц охватывает все области науки, техники, народного хозяйства и исключает разнообразие в единицах для одноименных величин. Система является когерентной, что упрощает запись важнейших физических уравнений ввиду отсутствия в них размерных коэффициентов. Стандарт устанавливает обязательное применение единиц СИ во всей нормативно-технической документации и публикациях, в учебном процессе (включая учебники и учебные пособия) во всех учебных заведениях.

Обозначения названий единиц, образованных от фамилий ученых, пишутся с заглавной буквы, например: ватт - Вт, джоуль - Дж, ампер - А и т.д.

Наравне с единицами СИ допускается применение кратных и дольных единиц, образованных от единиц СИ присоединением приставок кратности и дольности (таблица 2.1). Приставки пишутся слитно с наименование единицы, к которой они присоединяются, например: миллиметр - мм, микроампер - мкА.

Таблица 2.1

Величины	Приставки	Обозначение (русское)
10^1	дека	да
10^2	гекто	г
10^3	кило	к
10^6	мега	М
10^9	гига	Г
10^-2	санти	с
10^-3	милли	м
10^-6	микро	мк
10^-9	нано	н
10^-12	пико	п

Для определения усиления, ослабления, уровня сигнала к помехе и др. используется удобная безразмерная относительная единица децибел (дБ), основанная на десятичном логарифме отношений:

1 дБ = 10 lg (P₂ / P₁) при P₂ = 10 P₁ = 10^1/10 = 1,259 или

1 дБ = 20 lg (U₂ / U₁) при U₂ =10 U₁ = 10^1/20 = 1,12,

где P₂ , P₁ – энергетические величины (мощность и др.);

U₂ , U₁ – напряжение, ток или другие силовые величины.

Изменение коэффициента 10 на 20 при переходе от энергетических величин к силовым объясняется следующим образом:

Р = U² / R = I² R; 10 lg (P₂ / P₁) = 10 lg ((U²₂ / R₂): (U²₁ / R₁)) = 10 lg (U₂ / U₁) + 10 lg (U₂ / U₁) – 10 lg (R₁ / R₂) = 20 lg (U₂ / U₁) – 10 lg (R₁ / R₂). При R₁ = R₂ 10 lg (R₁ / R₂) = 0.

Поэтому 10 lg (P₂ / P₁) = 20 lg (U₂ / U₁).

Если отношение величин больше единицы, то децибелы положительны, иначе – отрицательны.

Для удобства перевода отношений мощностей и напряжений (токов) в децибелы и обратно используются специальные таблицы. Вот несколько соотношений из них (таблица 2.2), часто используемых в практике:

Таблица 2.2

Отношение напряжений (токов)	√ 2		3,16
Отношение мощностей					10^4	10^6
Децибелы

Пример. На входе УНЧU₁ = 10 мВ, на выходе U₂ = 0,5 В. Определим коэффициент усиления УНЧ в децибелах:

К = 20 lg (500 / 10) = 20 lg (100 / 2) = 20 lg 100 - 20 lg 2 = 40 – 6 = 34 дБ.

Тема 1.2 Погрешности измерений

( Измерения и их классификация. Погрешности измерений и их классификация. Формы выражения погрешности измерений.)

Виды измерений. Различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величин находят непосредственно из опытных данных, например измерение напряжения вольтметром, температуры термометром и т.д.

Косвенное измерение характеризуется тем, что искомое значение физической величины находят по известной математической зависимости между этой величиной и физическими величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Иначе говоря, значение данной физической величины определяют косвенным путем: прямыми измерениями других физических величин и вычислением по их результатам, используя соответствующую математическую формулу. В качестве примера косвенных измерений можно привести определение мощности Р, потребляемой нагрузкой, по результатам прямых измерений постоянного тока I, протекающего через нагрузку, и падения напряжения U на ней: Р = U×I.

Совокупными называются производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение величин находят решением системы уравнений. Система уравнений составляется на основании прямых измерений сочетаний величин, например определение массы отдельных гирь набора при известной массе одной из них.

Совместные - это производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними (например, снятие различных характеристик: вольтамперных, амплитудно-частотных и т.п.).

Методы измерений

Метод измерений — это способ экспериментального на­хождения значения физической величины.

Метод непосредственной оценки - когда искомое значе­ние определяется непосредственно по шкале измерительного прибора.

Метод сравнения - при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, значение которой известно. При этом методе действие измеряемой величины на какую-либо систему сравнивается с действием на эту же систему меры. Мера принима­ет непосредственное участие в процессе измерения.

Пример. Измерение массы на рычажных весах с уравновешивани­ем гирями.

Такой метод реализуется в измерительной практике в виде с ледующих модификаций:

♦ пулевой (компенсационный) - при котором результи­рующий эффект воздействия обеих величин на измерительный прибор доводится до нуля. Измеряемая величина или величина, шиисящая от нее, уравновешивается образцовой. Индикаторный прибор регистрирует исчезновение какой-либо величины (тока или напряжения), которое будет наблюдаться при равенстве сравниваемых величин (особенность: высокая точность);

Примеры. Методы компенсации, уравновешенного моста, нуле­вых биений; измерение частоты осциллографом при помощи фигур Лиссажу.

♦ дифференциальный - при котором прибором измеряют разность между искомой величиной и известной эталонной. Полного уравновешивания не происходит, а прибор должен быть отградуирован в единицах измеряемой величины (особен­ность: метод обеспечивает высокую точность, если сравнивае­мые величины мало отличаются друг от друга);

Примеры. Неуравновешенные мосты, компенсаторы с неполной компенсацией, измерение частоты цифровым частотомером с гетеро­динным переносчиком частоты.

♦ замещения — измеряемую величину замещают на протя­жении измерения образцовой. Метод позволяет исключить сис­тематическую погрешность измерения (особенность: эффект от воздействия сравниваемых величин наблюдается не одновре­менно, а поочередно).

Примеры. Для измерения сопротивления резисторов, измерение ослабления аттенюатора с помощью образцового переменного атте­нюатора.

Погрешность измерения. Значение ФВ X, полученное в результате измерения, всегда отличается от истинного значения этой величины Q, т.е.

X = Q + ∆,

где ∆ - погрешность измерения; ∆ = X - Q.

Погрешность измерения - это отклонение результата измерения какой-либо физической величины от ее истинного значения ( или это разность между результатом измерения и истинным значением физической величины).

Так как истинное значение физической величины определить точно, как правило, невозможно, то на практике находят приближенную оценку по­грешности измерения, заменяя истинное значение Q действительным значением Ад, т.е. ∆ = X – Ад.

Под действительным значением измеряемой величины понимают значение, найденное экспериментально и настолько мало отличающееся для данной цели от истинного значения, что может быть использовано вместо него. В качестве действительного значения часто (про рабочих измерениях) используют значение величины, полученное в результате измерения. При поверках средств измерений за действительное принимают значение, полученное с помощью более точного, образцового средства измерения (на рынках, например - с помощью контрольных весов).

Дата добавления: 2013-12-14