Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

ЛЕКЦИЯ №2




Основные характеристики измерений.

Для того чтобы производить измерения необходимо знать чем характеризуются измерения. Основные характеристики измерений следующие:

1. Метод измерений, которым проводятся измерения – это способ или комплекс способов посредством которых производится измерение данной величины, иными словами производится сравнение измеряемой величины с ее мерой согласно принятому принципу измерения.

Методы измерений, в свою очередь, классифицируют по нескольким критериям:

1) По способам получения искомого значения измеряемой величины, при этом выделяют:

а) прямой метод - (при помощи прямых непосредственных измерений);

б) косвенный метод.

2) По приемам измерения выделяют:

а) контактный метод измерения – основанный на непосредственном контакте какой-либо части измерительного прибора с измеряемым объектом;

б) бесконтактный метод измерения – измерительный прибор не контактирует непосредственно с измеряемым объектом.

3) По приемам сравнения величины с ее мерой выделяют:

а) метод непосредственной оценки – основанный на применении измерительного прибора, показывающего значение измеряемой величины;

б) метод сравнения с мерой – основанный на сравнении объекта измерения с его мерой.

2. Принцип измерений – это некоторое физические явления или их комплекс, на которых основано измерение (измерение температуры основано на расширении жидкости при ее нагревании).

3. Погрешность измерения – это разность между результатом измерения и настоящим (действительным) значением этой величины. Погрешность возникает из-за недостаточной точности средств и методов измерения или из-за невозможности обеспечить одинаковые условия при многократных наблюдениях.

4. Точность измерений – характеристика, выражающая степень соответствия результатов измерения настоящему значению измеряемой величины.

Количественно точность измерений равна величине относительной погрешности в минус первой степени, взятой по модулю.

5. Правильность измерения – это качественная характеристика измерения, которая определяется тем, насколько близка к нулю величина постоянной или фиксировано изменяющейся при многократных измерениях погрешности (систематическая погрешность). Данная характеристика зависит от точности средств измерений.

Основная характеристика измерений – достоверность измерений.

6. Достоверность измерений – это характеристика, определяющая степень доверия к полученным результатам измерений. По данной характеристике измерения делятся на достоверные и недостоверные. Достоверность измерений зависит от того, известна ли вероятность отклонения результатов измерения от настоящего значения измеряемой величины. Если достоверность измерений не определена, то результаты таких измерений не используются. Достоверность измерений ограничена сверху погрешностью измерений.

Понятие о физической величине и значение систем физических единиц

Физическая величина является понятием для двух наук: физики и метрологии. По определению физическая величина это некое свойство объекта, процесса, общее для целого ряда объектов по качественным параметрам, отличающееся в количественном отношении. Размер физической величины считается количественным наполнением, содержанием, а значение физической величины представляет собой числовую оценку ее размеров. В связи с этим существует понятие однородной физической величины, когда она является носителем аналогичного свойства в качественном смысле. Т.о., получение информации о значениях физической величины как некоего числа принятых для нее единиц - есть главная задача измерений. И поэтому физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное единице, есть единица физической величины. Но значения физических величин традиционно делят на: истинные и действительные. Истинные значения представляют собой значения, идеальным образом отражающие в качественном и количественном отношении соответствующие свойства объекта, а действительные – значения, найденные экспериментальным путем и настолько приближенные к истине, что могут быть приняты вместо нее. Но этим классификация физических величин не исчерпывается. Есть целый ряд классификаций, созданных по различным признакам. Основными из них является деления на:

1) Активные и пассивные физические величины – при делении по отношению к сигналам измерительной информации. Причем активные представляют собой величины, которые без использования вспомогательных источников энергии имеют вероятность быть преобразованными в сигнал измерительной информации. Пассивные представляют собой такие величины, для измерения которых нужно использовать вспомогательные источники энергии, создающие сигнал измерительной информации;

2) Аддитивные (экстенсивные) и неаддитивные (интенсивные) физические величины – при разделении по признаку аддитивности. Первые величины измеряются по частям, кроме того, их можно точно воспроизводить с помощью многозначной меры, основанной на суммировании размеров отдельных мер. Вторые величины прямо не измеряются, т.к. они преобразуются в непосредственное измерение величины или измерение путем косвенных измерений.

В 1791 г. Национальное собрание Франции приняло первую в истории систему единиц физических величин. В нее входили: единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса. В их основу были положены две общеизвестные единицы: метр и килограмм. В 1832 г. немецким математиком К. Гауссом была разработана и опубликована новая система единиц, представляющая собой некую совокупность основных и производных единиц.

В этой системе были заложены три основные независимые друг от друга величины: масса, длина, время. В качестве основных единиц измерения данных величин были взяты миллиграмм, миллиметр и секунда. С развитием цивилизации и научно-технического прогресса возникли еще ряд систем единиц физических величин, основанием для которых служит принцип системы Гаусса. Все они построены как метрические, отличаются различными основными единицами. Из них выделяют следующие основные системы единиц физических величин:

1) система СГС (1881г.) – основные единицы: сантиметр – единица длины, грамм – единица массы, секунда – единица времени;

2) система МКГС (конец Х1Х в.) – основные единицы: метр – единица длины, килограмм – сила – единица силы и секунда – единица времени;

3) система МКСА (1901г.) – основные единицы: метр, килограмм, секунда и ампер.

В настоящее время существует большое множество всевозможных систем единиц физических величин и так называемых внесистемных единиц. Это приводит к определенным неудобствам и сложилась ситуация, при которой возникла необходимость унификации единиц измерения. Была создана комиссия по разработке единой Международной системы единиц, которая представила проект «Международной системы единиц» в 1954 г. Он был утвержден Генеральной конференцией по мерам и весам. Т.о., система, основанная на семи основных единицах, стала называться Международной системой единиц, сокращенно СИ. Система СИ содержит семь основных единиц, две дополнительные, а также несколько внесистемных, логарифмических единиц измерения.

Физические величины, обладающие официально утвержденным эталоном Единица измерения Сокращения, принятые для обозначения единиц измерения физической величины
Русские Международные
Длина Метр м m
Масса Килограмм Кг kg
Время Секунда С s
Сила электрического тока Ампер А А
Температура Кельвин К К
Единица освещенности Кандела канд. cd
Количество вещества Моль моль mol

 

Генеральная конференция по мерам и весам приняла следующие определения основных единиц измерения физических величин системы СИ:

1) метр считается длиной пути, который проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды;

2) килограмм считается приравненным к существующему международному прототипу килограмма;

3) секунда равна 919 2631 770 периодам излучения, соответствующего тому переходу, который происходит между двумя так называемыми сверхтонкими уровнями основного состояния атома Cs 133;

4) ампер считается мерой той силы неизменяющегося тока, вызывающего на каждом участке проводника длиной 1м силу взаимодействия при условии прохождения по двум прямолинейным параллельным проводникам, обладающим такими показателями, как ничтожно малая площадь кругового сечения и бесконечная длина, а также расположение на расстоянии в 1м друг от друга в условии вакуума;

5) кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры, так называемой тройной точки воды;

6) моль равен количеству вещества системы, в которую входит такое количество структурных элементов, что и в атомы в С12 массой 0,012 кг;

7) кандела равна силе света в данном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение 540х1012 Гц (540 ТГц),сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Кроме того система СИ содержит две дополнительные единицы, необходимые для измерения плоского и телесного углов. Единица плоского угла – радиан, или сокращенно рад, представляющий собой угол между двух радиусов окружности, длина дуги между которыми равняется длине радиуса окружности. Радиан равен 5701748. Стерадиан, или ср представляет собой телесный угол, расположение вершины которого фиксируется в центре сферы, а площадь, вырезаемая данным углом на поверхности сферы, равна площади квадрата, сторона которого равна длине радиуса сферы.

К внесистемным единицам относятся:

1) за логарифмическую единицу принята десятая часть бела, децибел (дБ);

2) диоптрия – сила света для оптических приборов;

3) реактивная мощность – ВАр (ВАр);

4) астрономическая единица (а.е.) – 149,6 млн. км;

5) световой год, под которым понимается такое расстояние, которое луч света проходит за 1год;

6) вместимость – литр;

7) площадь – гектар.

Кроме того, логарифмические единицы делят на абсолютные и относительные. Абсолютные логарифмические единицы – это десятичный логарифм соотношения физической величины и нормированного значения. Относительная логарифмическая единица образуется как десятичный логарифм отношения любых двух однородных величин.

 

 

Физические величины и измерения

Объектом измерения являются физические величины. Физические величины используются для характеристики различных объектов, явлений и процессов. Разделяют основные и производные от основных величин. Семь основных и две дополнительных физических величин установлены в системе СИ.

У физических величин есть качественные и количественные характеристики.

Качественное различие физических величин отражается в их размерности. Обозначение размерности установлено международным стандартом ИСО, им является символ dim*.

Т.о., размерность длины, массы и времени:

dim* l = L

dim* m = M

dim* t = T.

Для производной величины размерность выражается посредством размерности основных величин и степенногоодночлена:

dim*Y = Lk x Ml x Tm,

где k, l, m – показатели степени размерности основных величин.

Показатель степени размерности может принимать различные значения и разные знаки, может быть как целым, так и дробным, может принимать значение ноль. Если при определении размерности производной величины все показатели степени размерности равны нулю, то основание степени принимает значение единицы и величина является безразмерной.

Размерность производной величины может определяться как отношение одноименных величин, тогда величина является относительной. Размерность относительной величины может также быть логарифмической.

Количественная характеристика объекта измерения – это его размер, полученный в результате измерения. Самый простой способ получить сведения о размере определенной величины объекта измерения – это сравнить его с другим объектом. Результат сравнения не будет точной количественной характеристикой, он позволит лишь выяснить какой из объектов больше (меньше) по размеру. Если размеры объектов измерения разместить по возрастанию ли по убыванию, то получится шкала порядка. Процесс такого расположения по шкале порядка наз. ранжированием. Определенные точки на шкале порядка фиксируются и называются опорными, или реперными точками. Им могут ставиться цифры, которые называют баллами.

У реперных шкал есть недостаток: неопределенная величина интервалов между фиксированными реперными точками.

В этом плане преимущество есть у шкалы интервалов (например, шкала измерения времени). Она поделена на большие интервалы – годы, большие интервалы поделены на меньшие – сутки. С помощью шкалы интервалов можно определить не только, какой из размеров больше, но и насколько один размер больше другого.

Недостаток шкалы интервалов заключается в том, что с ее помощью нельзя определить, во сколько раз данный размер больше другого, потому что на шкале интервалов зафиксирован только масштаб, а начало отсчета не фиксировано и может устанавливаться произвольно.

Оптимальным вариантом является шкала отношений, на данной шкале есть фиксированное начало отсчета. Основное преимущество шкалы отношений заключается в том, что с ее помощью можно определить, во сколько раз один размер больше или меньше другого.

Размер объекта измерения может быть представлен в разных видах. Это зависит от того, на какие интервалы разбита шкала, помощью которой измеряется данный размер.

Значение величины может быть вычислено с помощью основного уравнения измерения, которое имеет вид:

Q = X [Q]

Где Q – значение величины;

X – числовое значение данной величины в установленной для нее единице;

[Q] – установленная для данного измерения единица.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1074; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.041 сек.