Luento-omaisuus. Arvo. Perusmittausyhtälö. Mitat. Tarkista pisteytyksen, pisteytyksen ja mittauksen määritelmä. Korosta niiden yhteisiä ja erottuvia piirteitä Termi fyysinen määrä tarkoittaa ominaisuutta

Lataa talletustiedostoista

Luento 1. Kiinteistö. Arvo. Perusmittausyhtälö

2. Mittaukset

Määriä, mittoja ja mittalaitteita tutkitaan yksityiskohtaisesti kurssilla "Metrologia", joka luetaan sinulle neljäntenä vuonna. Tässä tarkastelemme pääkohtia, joiden tietämystä tarvitsemme kurssilla "Geodeesiset instrumentit ja mittaukset".

1. Omaisuus. Arvo. Perusmittausyhtälö

Kaikille ympäröivän maailman esineille on ominaista niiden ominaisuudet.

Voit esimerkiksi nimetä sellaisia ​​esineiden ominaisuuksia kuin väri, paino, pituus, korkeus, tiheys, kovuus, pehmeys jne. Siitä tosiasiasta, että esine on värillinen tai pitkä, emme kuitenkaan opi mitään muuta kuin sen, että sillä on väri- tai laajennusominaisuus.

Määrällinen kuvaus erilaisia ​​ominaisuuksia, prosesseja ja fyysisiä kehoja suuruuden käsite otetaan käyttöön.

Kaikki määrät voidaan jakaa kahteen tyyppiin:todellinen Ja ihanteellinen .

Ihanteellinen suuret liittyvät pääasiassa matematiikkaan ja ovat tiettyjen reaalikäsitteiden yleistys (malli). Emme ole niistä kiinnostuneita.

Todellinen arvot jaetaan puolestaanfyysistä Ja ei-fyysinen .

TO ei-fyysinen on välttämätöntä määrittää yhteiskuntatieteiden (ei-fysikaalisten) tieteiden arvot - filosofia, sosiologia, taloustiede jne. Nämä arvot eivät kiinnosta meitä.

Fyysinen määrä voidaan yleisesti määritellä luonnontieteissä (fysiikka, kemia) ja teknisissä tieteissä tutkituille aineellisille esineille (prosesseille, ilmiöille) ominaiseksi suureksi. Nämä arvot kiinnostavat meitä.

Yksilöllisyys kvantitatiivisesti ymmärretään siinä mielessä, että ominaisuus voi olla yhdelle esineelle tietyn määrän kertoja enemmän tai vähemmän kuin toiselle.

Esimerkiksi jokaisella esineellä maapallolla on sellainen ominaisuus kuin paino. Jos otat useita omenoita, jokaisella on paino. Mutta samaan aikaan kunkin omenan paino eroaa muiden omenoiden painosta.

Fyysiset suuret voidaan jakaamitattavissa Ja arvioitu.

Fyysiset suureet, joille ei syystä tai toisesta voida suorittaa mittausta tai syöttää mittayksikköä, voidaan vain arvioida. Näitä fyysisiä suureita kutsutaan arvioitu . arviointi sellaisista fyysisiä määriä valmistettu ehdollisilla asteikoilla. Esimerkiksi maanjäristysten voimakkuutta arvioidaan Richterin asteikolla, mineraalien kovuus - Mohsin asteikolla.

Ehdollisen riippumattomuuden asteen mukaan muista suureista fyysiset suureet jaetaan pää (ehdollisesti itsenäinen),johdannaisia (ehdollisesti riippuvainen) jalisää .

Kaikki nykyaikainen fysiikka voidaan rakentaa seitsemään perussuureen, jotka kuvaavat aineellisen maailman perusominaisuuksia. Nämä sisältävätseitsemän valitut fyysiset suureetSI-järjestelmä kuten suuri , Ja kaksi lisää fyysisiä määriä.

Seitsemän perus- ja kahden lisäsuureen avulla, jotka on otettu käyttöön yksinomaan mukavuussyistä, muodostetaan kaikki johdannaisfysikaaliset suureet ja tarjotaan kuvaus fyysisten esineiden ja ilmiöiden ominaisuuksista.

Mittojen olemassaolon mukaan fyysiset suureet jaetaanulottuvuus , eli joilla on mitat jamittaamaton .

konsepti fyysisen suuren mitat esiteltiin Fourier vuonna 1822.

Ulottuvuus laatu sen ominaisuus ja se on merkitty symbolilla
johdettu sanasta ulottuvuus (englanniksi - koko, mitta). Ulottuvuus suuri fyysiset suuret on merkitty vastaavalla isot kirjaimet. Esimerkiksi pituuden, massan ja ajan osalta

Fysikaalisen suuren derivaatan ulottuvuus ilmaistaan ​​fyysisten perussuureiden mitoina tehomonomiaalin avulla:

Missä ,
,, … ovat tärkeimpien fyysisten suureiden mitat;

, ,, … ovat mittaindikaattoreita.

Lisäksi jokainen mittaindikaattori voi olla positiivinen tai negatiivinen, kokonaisluku tai murtoluku sekä nolla.

Jos kaikki mitat nolla , niin tätä määrää kutsutaan mittaamaton .

Koko mitattu arvo onmäärällinen hänen ominaisuutensa.

Esimerkiksi laudan pituus on laudan määrällinen ominaisuus. Sama pituus voidaan määrittää vain mittauksen tuloksena.

Erikokoisia homogeenisia määriä edustavien lukujen tulee olla identtisesti nimettyjen lukujen joukko. Tämä nimeäminen on fyysisen määrän yksikkö tai hänen osuutensa. Sama esimerkki laudan pituudesta. On olemassa joukko numeroita, jotka kuvaavat eri taulujen pituutta: 110, 115, 112, 120, 117. Kaikkia numeroita kutsutaan senttimetreiksi. Nimeävä senttimetri on fyysisen suuren yksikkö, tässä tapauksessa pituusyksikkö.

Esimerkiksi metri, kilogramma, sekunti.

Esimerkiksi 54,3 metriä, 76,8 kiloa, 516 sekuntia.

Esimerkiksi 54,3, 76,8, 516.

Kaikki nämä kolme parametria liittyvät toisiinsa suhteella

, (3.1) jota kutsutaanperusmittausyhtälö .

2. Mittaukset

Perusmittausyhtälöstä seuraa, ettämittaus - tämä on suuren arvon määritelmä tai toisin sanoen se on suuren vertailu sen yksikköön. Fysikaaliset suureet mitataan teknisin keinoin. Voimme antaa seuraavan määritelmän ulottuvuudesta.

Tämä määritelmä sisältää neljä mittauskäsitteen ominaisuutta.

1. Vain fyysisiä suureita voidaan mitata(eli materiaalien esineiden, ilmiöiden, prosessien ominaisuudet).

2. Mittaus on suuren arviointia kokemuksen perusteella., eli se on aina kokeilu.

Mittaukseksi on mahdotonta kutsua suuren laskettua määritystä kaavojen ja tunnettujen lähtötietojen mukaan.

3. Mittaus suoritetaan käyttämällä erityisiä teknisiä välineitä - yksiköiden tai vaakojen kokoisia kantolaitteita, joita kutsutaan mittauslaitteiksi.

4. Mittaus on suuren arvon määrittämistä, ts. on suuren vertailu sen yksikköön tai mittakaavaan. Tätä lähestymistapaa on kehittänyt vuosisatojen mittauskäytäntö. Se vastaa täysin "mittauksen" käsitteen sisältöä, jonka L. Euler antoi yli 200 vuotta sitten: " On mahdotonta määrittää tai mitata yhtä suuretta muuten kuin ottamalla tunnetuksi toinen samanlainen suure ja osoittamalla, missä suhteessa se on siihen. » .

Fyysisen suuren mittaus sisältää kaksi (yleensä voi olla useita) vaihetta:

A) mitatun arvon vertailu yksikköön;

b) muuntaa käyttökelpoiseen muotoon (eri tavoilla osoitus).

Mitat ovat:

A) mittausperiaate on mittausten taustalla oleva fysikaalinen ilmiö tai vaikutus;

b) mittausmenetelmä– vastaanotto tai menetelmäsarja mitatun fyysisen suuren vertaamiseksi sen yksikköön toteutetun mittausperiaatteen mukaisesti. Mittausmenetelmä määräytyy yleensä mittauslaitteiden suunnittelun mukaan.

Kaikki mahdolliset ihmisen käytännössä kohdatut mittaukset voidaan luokitella useaan suuntaan.

1. Luokittelu mittaustyyppien mukaan :

A) suora mittaus - mittaus, jossa haluttu fyysisen suuren arvo saadaan suoraan.

Esimerkkejä: viivan pituuden mittaaminen mittanauhalla, vaaka- tai pystykulmien mittaaminen teodoliitilla;

b) epäsuora mittaus – fyysisen suuren halutun arvon määrittäminen muiden haettuun arvoon toiminnallisesti liittyvien fyysisten suureiden suorien mittausten tulosten perusteella.

Esimerkki 1. Viivan pituuksien mittaus parallaksimenetelmällä, jossa vaakakulma mitataan pohjakiskon merkeistä, joiden välinen etäisyys on tiedossa; haluttu pituus lasketaan kaavoilla, jotka yhdistävät tämän pituuden vaakakulmaan ja kantaan.

Esimerkki 2. Viivan pituuden mittaaminen etäisyysmittarilla. Tässä tapauksessa ei mitata suoraan itse linjan pituutta, vaan sähkömagneettisen pulssin kulkuaikaa emitterin ja heijastimen välillä, joka on asennettu niiden pisteiden yläpuolelle, joiden välillä viivan pituus mitataan.

Esimerkki 3. Pisteen paikkakoordinaattien määrittäminen maanpinta Global Navigation Satellite Systemin (GNSS) avulla. Tässä tapauksessa ei mitata koordinaatteja tai edes pituuksia, vaan taas aika, joka kuluu signaalin kulkeutumiseen kustakin satelliitista vastaanottimeen. Mitatun ajan mukaan määritetään epäsuorasti etäisyydet satelliiteista vastaanottimeen ja sitten jälleen epäsuorasti seisontapisteen koordinaatit.

V) yhteismitat - kahden tai useamman erilaisen suuren samanaikainen mittaus niiden välisen suhteen määrittämiseksi.

Esimerkki. Metallitangon pituuden mittaus ja lämpötila, jossa tangon pituus mitataan. Tällaisten mittausten tulos on metallin, josta sauva on valmistettu, lineaarilaajenemiskertoimen määritys lämpötilan muutoksista johtuen.

G) kokonaismittaukset - useiden samannimisen suureiden samanaikainen mittaus, jossa määrien halutut arvot määritetään ratkaisemalla yhtälöjärjestelmä, joka on saatu mittaamalla nämä suuret erilaisissa yhdistelmissä.

2. Luokittelu mittausmenetelmien mukaan :

A) suora arviointimenetelmä- menetelmä, jossa suuren arvo määritetään suoraan osoittavalla mittauslaitteella;

esimerkkejä paineen mittaamisesta ilmanpainemittarilla tai lämpötilan mittaamisesta lämpömittarilla;

b) mittavertailumenetelmä– mittausmenetelmä, jossa mitattavaa määrää verrataan mittauksella toistettavissa olevaan suureen;

esimerkkejä:

soveltamalla viivain jakoineen mihin tahansa osaan, itse asiassa he vertaavat sen kokoa viivaimen tallentamaan yksikköön, ja laskettuaan he saavat määrän arvon (pituus, korkeus, paksuus ja muut parametrit);

käyttämällä mittauslaite vertaa osoittimen liikkeeksi (alidadi) muunnetun arvon kokoa (esimerkiksi kulmaa) tämän laitteen asteikon tallentamaan yksikköön (vaakaympyrä, ympyrän jako on mitta) ja ota lukeminen.

Mittaustarkkuuden ominaisuus on sen virhe tai epävarmuus.

Mittauksia tehtäessä todellinen mittauskohde korvataan aina sen mallilla, joka epätäydellisyytensä vuoksi poikkeaa todellisesta kohteesta. Tämän seurauksena myös todellista kohdetta kuvaavat arvot eroavat saman kohteen vastaavista arvoista. Tämä johtaa väistämättömiin mittausvirheisiin, jotka yleensä jaetaan satunnaisiin ja systemaattisiin.

Mittausmenetelmä. Mittausmenetelmän valinnan määrää mittauskohteen hyväksytty malli ja käytettävissä olevat keinot mitat. Mittausmenetelmää valitessaan he varmistavat, että mittausmenetelmän virhe, ts. systemaattisen mittausvirheen komponentti hyväksytyn mallin ja mittausmenetelmän epätäydellisyydestä (muuten teoreettisesta virheestä) johtuen ei merkittävästi vaikuttanut tuloksena olevaan mittausvirheeseen, ts. ei ylittänyt 30 % häneltä.

Objekti malli. Muutokset mallin mitatuissa parametreissa havaintosyklin aikana, pääsääntöisesti ei saa ylittää 10 % annetusta mittausvirheestä. Jos vaihtoehdot ovat mahdollisia, otetaan huomioon myös taloudelliset näkökohdat: mallin ja mittausmenetelmän tarkkuuden tarpeeton yliarviointi johtaa kohtuuttomiin kustannuksiin. Sama koskee mittauslaitteiden valintaa.

Mittauslaitteet. Mittauslaitteiden ja apulaitteiden valinta määräytyy mitatun arvon, hyväksytyn mittaustavan ja mittaustulosten vaaditun tarkkuuden (tarkkuusstandardien) perusteella. Mittaukset, joissa käytetään riittämättömän tarkkoja mittalaitteita, ovat arvottomia (jopa merkityksettömiä), koska ne voivat johtaa vääriin johtopäätöksiin. Liian tarkkojen mittauslaitteiden käyttö on taloudellisesti kannattamatonta. Huomioon otetaan myös mittausarvon muutosalue, mittausolosuhteet, mittauslaitteiden suorituskyky ja hinta.

Päähuomio kiinnitetään mittauslaitteiden virheisiin. On välttämätöntä, että mittaustuloksen kokonaisvirhe
oli pienempi kuin suurin sallittu mittausvirhe
, eli

— käyttäjästä johtuva marginaalinen virhe.<

Fysikaalinen määrä ja sen ominaisuudet.

Kaikilla aineellisen maailman esineillä on useita ominaisuuksia, joiden avulla esineet voidaan erottaa toisistaan.

Omaisuus objekti - ϶ᴛᴏ objektiivinen ominaisuus, joka ilmenee sen luomisen, käytön ja kulutuksen aikana.

Objektin ominaisuus on ilmaistava laadullisesti - sanallisen kuvauksen muodossa ja kvantitatiivisesti - kaavioiden, numeroiden, kaavioiden, taulukoiden muodossa.

Metrologinen tiede käsittelee aineellisten esineiden kvantitatiivisten ominaisuuksien mittaamista - fyysisiä määriä.

Fyysinen määrä- ϶ᴛᴏ ominaisuus, joka on laadullisesti luontainen monille esineille ja määrällisesti yksilöllinen jokaiselle niistä.

Esim, massa on kaikki aineelliset esineet, mutta jokainen niistä massa-arvo yksilöllinen.

Fyysiset suureet jaetaan mitattavissa Ja arvioitu.

mitattu fyysiset suuret ilmaistaan määrällisesti tietyn määrän vahvistettuja mittayksiköitä.

Esim, verkon jännitearvo on 220 SISÄÄN.

Fyysiset suureet, joilla ei ole mittayksikköä, ovat vain arvioita. Esimerkiksi haju, maku. Niiden arviointi suoritetaan maistelemalla.

Jotkut määrät voidaan arvioida asteikolla. Esimerkiksi: materiaalin kovuus - Vickersin, Brinellin, Rockwellin asteikolla, maanjäristyksen voimakkuus - Richterin asteikolla, lämpötila - Celsius (Kelvin) asteikolla.

Fyysiset suuret voidaan määrittää metrologisten ominaisuuksien perusteella.

Tekijä: tyyppisiä tapahtumia ne on jaettu

A) todellinen kuvataan aineiden, materiaalien ja niistä valmistettujen tuotteiden fysikaalisia ja fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia.

Esimerkiksi massa, tiheys, sähkövastus (johtimen resistanssin mittaamiseksi sen läpi täytyy kulkea virta, tällaista mittausta kutsutaan ns. passiivinen).

b) energiaa energian muuntumis-, siirto- ja käyttöprosessien ominaisuudet.

Nämä sisältävät: virta, jännite, teho, energia. Näitä fyysisiä suureita kutsutaan aktiivinen. Οʜᴎ eivät vaadi lisävirtalähdettä.

On olemassa joukko fysikaalisia suureita, jotka kuvaavat prosessien kulkua ajassa, esimerkiksi spektriominaisuudet, korrelaatiofunktiot.

Tekijä: Lisätarvikkeet fyysisten prosessien eri ryhmiin suuret ovat

tila-ajallinen

mekaaninen,

sähkö,

magneettinen,

lämpö,

akustinen,

valo,

fysikaalis-kemiallinen,

· ionisoiva säteily, atomi- ja ydinfysiikka.

Tekijä: ehdollisen riippumattomuuden astetta fyysiset suureet jaetaan

tärkein (riippumaton),

Johdannaiset (riippuvainen),

lisää.

Tekijä: ulottuvuus fyysiset suureet jaetaan dimensiaalisiin ja ulottumattomiin.

Esimerkki ulottuvuus suuruus on pakottaa, mittaamaton- taso äänenvoimakkuutta.

Fyysisen suuren kvantifioimiseksi otetaan käyttöön käsite koko fyysinen määrä.

Fyysisen suuren koko- tämä on tietylle aineelliselle esineelle, järjestelmälle, prosessille tai ilmiölle ominaisen fysikaalisen suuren kvantitatiivinen varmuus.

Esim, jokaisella kappaleella on tietty massa, joten ne voidaan erottaa massan perusteella, ᴛ.ᴇ. fyysisen suuren koon mukaan.

Fyysisen suuren koon ilmaisu tietyn sille hyväksyttyjen yksiköiden lukumäärän muodossa määritellään seuraavasti fyysisen suuren arvo.

Fyysisen suuren arvo - tämä on fysikaalisen suuren ilmaus tietyn sille hyväksyttyjen mittayksiköiden muodossa.

Mittausprosessi - ϶ᴛᴏ menetelmä tuntemattoman suuren vertaamiseksi tunnettuun fysikaaliseen suureen (vertailu) ja tässä yhteydessä esitellään käsite todellinen arvo fyysinen määrä.

Fyysisen suuren todellinen arvo- ϶ᴛᴏ fyysisen suuren arvo, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ luonnehtii vastaavaa fyysistä määrää laadullisesti ja määrällisesti.

Riippumattomien fyysisten suureiden todellinen arvo toistetaan niiden standardeissa.

Todellista arvoa käytetään harvoin, käytetään enemmän todellinen arvo fyysinen määrä.

Fyysisen suuren todellinen arvo- ϶ᴛᴏ arvo saatu kokeellisesti ja hieman lähellä todellista arvoa.

Aiemmin oli käsite ʼʼmitatut parametritʼʼ, nyt säädösasiakirjan RMG 29-99 mukaan suositellaan käsitettä "mitatut arvot".

Fyysisiä suureita on monia ja ne on systematisoitu. Fysikaalisten suureiden järjestelmä on joukko fysikaalisia suureita, jotka muodostetaan hyväksyttyjen sääntöjen mukaisesti, kun jotkut suureet katsotaan itsenäisiksi, kun taas toiset määritetään riippumattomien suureiden funktioiksi.

Fyysisten suureiden järjestelmän nimessä käytetään suureiden symboleja, jotka hyväksytään tärkeimmiksi.

Esimerkiksi mekaniikassa, jossa pituus otetaan perus- L , paino - m ja aika - t , vastaavasti järjestelmän nimi - Lm t .

Kansainvälistä yksikköjärjestelmää SI vastaava perussuureiden järjestelmä ilmaistaan ​​symboleilla LmtIKNJ , ᴛ.ᴇ. perusyksiköiden symboleja käytetään: pituus - L , paino - M , aika - t , virran voimakkuus - minä , lämpötila - K, aineen määrä - N , valon voima - J .

Fyysiset perussuureet eivät riipu tämän järjestelmän muiden suureiden arvoista.

Johtettu fyysinen määrä- ϶ᴛᴏ on fyysinen suure, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja määräytyy tämän järjestelmän pääsuureiden kautta. Esimerkiksi voima määritellään massa kertaa kiihtyvyys.

3. Fysikaalisten suureiden mittayksiköt.

Fysikaalisen suuren mittayksikköä kutsutaan yleensä suureksi, jolle määritelmän mukaan annetaan numeerinen arvo, joka on yhtä suuri kuin 1 ja jota käytetään sen kanssa homogeenisten fysikaalisten määrien kvantitatiiviseen ilmaisemiseen.

Fysikaalisten suureiden yksiköt yhdistetään systeemiksi. Ensimmäisen järjestelmän ehdotti Gauss K (millimetri, milligramma, toinen). Nyt SI-järjestelmä on voimassa, aiemmin oli CMEA-maiden standardi.

Mittayksiköt jaetaan perus-, lisä-, johdannais- ja järjestelmän ulkopuolelle.

SI-järjestelmässä seitsemän perusyksikköä:

· pituus (metri),

· massa (kg),

· aika (toinen),

· termodynaaminen lämpötila (kelvin),

· aineen määrä (mol),

· sähkövirta (ampeeria),

· valon intensiteetti (kandela).

pöytä 1

SI-järjestelmän perusyksiköiden nimeäminen

Fyysinen määrä	Mittayksikkö
Nimi	Nimitys	Nimi	Nimitys
Venäjän kieli	kansainvälinen
pää
Pituus	L	mittari	m	m
Paino	m	kilogramma	kg	kg
Aika	t	toinen	Kanssa	s
Sähkövirran voimakkuus	minä	ampeeri	A	A
Termodynaaminen lämpötila	T	kelvin	TO	TO
Aineen määrä	n, v	mooli	mooli	mol
Valon voima	J	candela	CD	CD
lisää
tasainen kulma	-	radiaani	iloinen	rad
Kiinteä kulma	-	steradiaani	ke	sr

Huomautus. Radiaani on ympyrän kahden säteen välinen kulma, joiden välinen kaari on yhtä pitkä kuin säde. Asteina radiaani on 57 0 17 ’ 48 ’’ .

Steradiaani - ϶ᴛᴏ avaruuskulma, jonka kärki sijaitsee pallon keskellä ja joka leikkaa pallon pinnalta alueen, joka on yhtä suuri kuin neliön pinta-ala, jonka sivun pituus on yhtä suuri kuin pallon säde. pallo. Avaruuskulma mitataan määrittämällä tasaiset kulmat ja suorittamalla lisälaskelmia kaavalla:

Q \u003d 2p (1 - cosa / 2),

Missä K- avaruuskulma,a - tasainen kulma kartion yläosassa, joka muodostuu pallon sisälle annetusta avaruuskulmasta.

Rungon kulma 1 ke vastaa tasaista kulmaa, joka on yhtä suuri kuin 65 0 32 ’ , kulmap vrt - tasainen kulma 120 0 , kulma2pav - 180 0 .

Muita SI-yksiköitä käytetään kulmanopeuden, kulmakiihtyvyyden ja joidenkin muiden suureiden yksiköiden muodostamiseen.

Radaaneja ja steradiaaneja sinänsä käytetään pääasiassa teoreettisiin rakenteisiin ja laskelmiin, koska käytännöllisimmät kulma-arvot (täysi kulma, suora kulma jne.) radiaaneina ilmaistaan ​​transsendentaalisina lukuina ( 2p, p/2).

Johdannaiset kutsua mittayksiköitä, jotka on saatu käyttämällä fyysisten suureiden välisiä viestintäyhtälöitä. Esimerkiksi voiman SI-yksikkö on Newton ( H ):

H = kg∙m/s 2 .

Huolimatta siitä, että SI-järjestelmä on universaali, se sallii joidenkin käytön järjestelmän ulkopuoliset yksiköt, jotka ovat löytäneet laajan käytännön sovelluksen (esimerkiksi hehtaari).

Järjestelmän ulkopuolelta kutsuttu yksiköitä, jotka eivät sisälly mihinkään yleisesti hyväksyttyyn fyysisten määrien yksikköjärjestelmään.

Monissa käytännön tapauksissa valitut fyysisten määrien koot ovat epämukavia - liian pieniä tai liian suuria. Tästä syystä mittauskäytännössä he käyttävät usein kerrannaisina Ja laaksoon yksiköitä.

Useita On tapana kutsua yksikköä kokonaisluku, joka on suurempi kuin järjestelmäyksikkö tai ei-järjestelmäyksikkö. Esimerkiksi moniyksikkö 1km = 1000 m.

Dolny On tapana kutsua yksikköä, kokonaisluku kertaa vähemmän kuin järjestelmä- tai ei-järjestelmäyksikköä. Esimerkiksi murto-osayksikkö 1 cm = 0,01 m.

Metrinen mittajärjestelmän käyttöönoton jälkeen otettiin käyttöön desimaalijärjestelmä kertoimien ja osakertojen muodostamiseksi, joka vastaa numeerisen tilimme desimaalijärjestelmää. Esim, 10 6 – mega, A 10 -6 – mikro.

Fysikaalinen määrä ja sen ominaisuudet. - käsite ja tyypit. Luokan "Fyysinen määrä ja sen ominaisuudet" luokitus ja ominaisuudet. 2017, 2018.

Mittaus- joukko pääasiassa kokeellisia operaatioita, jotka suoritetaan teknisen työkalun avulla, joka tallentaa määräyksikön, jonka avulla voit verrata mitattua arvoa sen yksikköön ja saada

määrän haluttu arvo. Tätä arvoa kutsutaan mittaustulokseksi.

Näytetyn kohteen kvantitatiivisen arvon eron määrittämiseksi otetaan käyttöön fyysisen suuren käsite.

Fyysinen määrä (PV) kutsutaan yhtä fyysisen kohteen (ilmiön, prosessin) ominaisuuksista, joka on kvalitatiivisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti yksilöllinen jokaiselle esineelle (kuva 4.1).

Esimerkiksi tiheys, jännite, taitekerroin jne.

Joten mittauslaitteella, esimerkiksi DC-volttimittarilla, mittaamme tietyn sähköpiirin jännitteen voltteina vertaamalla osoittimen (nuolen) sijaintia volttimittarin asteikon tallentamaan sähköjännitteen yksikköön. Volttien lukumääränä löydetty jännitearvo edustaa mittauksen tulosta.

Riisi. 4.1.

Suuren tunnusmerkki voi olla mittayksikkö, mittausmenettely, vertailumateriaali tai näiden yhdistelmä.

Käytännön tarpeessa on mahdollista mitata fyysisen suuren lisäksi myös mitä tahansa fyysistä ja ei-fyysistä kohdetta.

Jos kehon massa on 50 kg, niin puhumme fyysisen suuren koosta.

Fyysisen suuren koko- tiettyyn materiaaliseen esineeseen (ilmiöön, prosessiin) kuuluvan fyysisen suuren kvantitatiivinen varmuus.

todellinen koko fyysinen määrä on objektiivinen todellisuus, joka ei riipu siitä, mitataanko kohteen ominaisuuksien vastaava ominaisuus vai ei. Todellinen arvo fyysinen määrä löydetään kokeellisesti. Se eroaa todellisesta arvosta virheen suuruuden mukaan.

Määrän koko riippuu siitä, mitä yksikköä käytetään määrän mittauksessa.

Koko voidaan ilmaista abstraktina numerona ilmoittamatta vastaavaa mittayksikköä fyysisen suuren numeerinen arvo. Fyysisen suuren kvantitatiivista arviointia, jota edustaa tämän suuren yksikköä osoittava numero, kutsutaan fyysisen suuren arvo.

Voimme puhua tietyn fyysisen suuren eri yksiköiden koosta. Tässä tapauksessa esimerkiksi kilogramman koko eroaa punnan koosta (1 lb. = 32 erää = 96 puolaa = 409,512 g), puun (1 p = 40 lb. = 1280 erää = 16,3805) kg) jne. d.

Tästä syystä eri maiden erilaiset fysikaalisten määrien tulkinnat on otettava huomioon, muuten tämä voi johtaa ylitsepääsemättömiin vaikeuksiin, jopa katastrofeihin.

Esimerkiksi vuonna 1984 kanadalainen Boeing-647-matkustajalentokone teki hätälaskun autojen testauspaikalle sen jälkeen, kun moottorit epäonnistuivat lentäessään 10 000 metrin korkeudessa käytetyn polttoaineen vuoksi. Tapahtuman selitys oli se, että koneen instrumentit kalibroitiin litroissa, kun taas koneeseen tankkaneen kanadalaisen lentoyhtiön instrumentit oli kalibroitu gallonoissa (noin 3,8 litraa). Näin ollen polttoainetta täytettiin lähes neljä kertaa vähemmän kuin vaadittiin.

Eli jos on jotain arvoa x, sille hyväksytty mittayksikkö on [X], silloin tietyn fyysisen suuren arvo voidaan laskea kaavalla

X = q [X], (4.1)

Missä q- fyysisen suuren numeerinen arvo; [ X] on fyysisen määrän yksikkö.

Esimerkiksi putken pituus l= 5m, missä l on pituusarvo, 5 on sen numeerinen arvo, m on tässä tapauksessa hyväksytty pituusyksikkö.

Yhtälöä (4.1) kutsutaan tärkein mittausyhtälö, osoittaa, että suuren numeerinen arvo riippuu hyväksytyn mittayksikön koosta.

Vertailualueesta riippuen arvot voivat olla homogeeninen Ja heterogeeninen. Esimerkiksi halkaisija, ympärysmitta, aallonpituus katsotaan pääsääntöisesti homogeenisiksi suureiksi, jotka liittyvät pituudeksi kutsuttuun suureen.

Yhden suuren järjestelmän puitteissa homogeenisilla suureilla on sama ulottuvuus. Samankokoiset määrät eivät kuitenkaan aina ole homogeenisia. Esimerkiksi voimamomentti ja energia eivät ole homogeenisiä suureita, vaan niillä on sama ulottuvuus.

Arvojärjestelmä on joukko suureita yhdessä joukon johdonmukaisia ​​yhtälöitä, jotka liittyvät näihin suureisiin.

Perusmäärä edustaa arvoa, joka on ehdollisesti valittu tietylle määräjärjestelmälle ja sisältyy perussuureiden joukkoon. Esimerkiksi SI-järjestelmän perussuureet. Päämäärät eivät liity toisiinsa.

Johdettu arvo määräjärjestelmä määräytyy tämän järjestelmän perussuureiden kautta. Esimerkiksi määräjärjestelmässä, jossa pääsuureet ovat pituus ja massa, massatiheys on johdettu suure, joka määritellään massan osamääränä jaettuna tilavuudella (pituus kolmanteen potenssiin).

Moniyksikkö saadaan kertomalla annettu mittayksikkö kokonaisluvulla, joka on suurempi kuin yksi. Esimerkiksi kilometri on metrin desimaalikerrannainen; ja tunti on sekunnin ei-desimaalikerrannainen.

moninkertainen yksikkö saadaan jakamalla mittayksikkö kokonaisluvulla, joka on suurempi kuin yksi. Esimerkiksi millimetri on desimaaliyksikkö, metrin murto-osa.

Järjestelmän ulkopuolinen yksikkö mittaus ei kuulu tähän yksikköjärjestelmään. Esimerkiksi päivä, tunti, minuutti ovat ei-systeemisiä mittayksiköitä suhteessa SI-järjestelmään.

Esitellään toinen tärkeä käsite - mittauksen muunnos.

Se ymmärretään prosessiksi, jossa muodostetaan yksi-yhteen vastaavuus kahden suuren koon välillä: muunnetun arvon (syöte) ja mittauksen tuloksena muunnetun (syöte) välillä.

Teknisen laitteen - mittausanturin avulla muunnettavan tulomuuttujan kokojoukko on ns. muunnosalue.

Mittausmuunnos voidaan suorittaa eri tavoin riippuen fysikaalisten suureiden tyypeistä, jotka yleensä jaetaan kolme ryhmää.

Ensimmäinen ryhmä edustaa suureita kokojoukossa, joista vain niiden suhteet on määritelty vertailuina "heikompi - vahvempi", "pehmeämpi - kovempi", "kylmämpi - lämpimämpi" jne.

Nämä suhteet muodostetaan teoreettisten tai kokeellisten tutkimusten perusteella ja niitä kutsutaan tilaussuhteet(ekvivalenssisuhteet).

Summiin ensimmäinen ryhmä Näitä ovat esimerkiksi tuulen voimakkuus (heikko, voimakas, kohtalainen, myrsky jne.), kovuus, jolle on ominaista tutkittavan kehon kyky vastustaa painumista tai naarmuuntumista.

Toinen ryhmä edustaa määriä, joille määräytyy järjestys- (ekvivalenssi)suhteet paitsi määrien kokojen välillä myös niiden kokoparien välisten määrien erojen välillä.

Näitä ovat esimerkiksi nestelämpömittarin asteikolla määritetty aika, energia, lämpötila.

Mahdollisuus verrata näiden arvojen kokojen eroja on toisen ryhmän arvojen määrittämisessä.

Joten käytettäessä elohopealämpömittaria lämpötilaerot (esimerkiksi välillä +5 - +10 ° C) katsotaan tasa-arvoisiksi. Tässä tapauksessa siis sekä suuruusluokan suhde (25 "lämpimämpää" kuin 10°С) ja ekvivalenssisuhde suureiden kokoparien erojen välillä tapahtuu: parin ero (25–20°). С) vastaa parin eroa (10–5°C).

Molemmissa tapauksissa järjestyssuhde muodostetaan yksiselitteisesti mittauslaitteen (mittausanturin) avulla, joka on mainittu nestelämpömittari.

On helppo päätellä, että lämpötila kuuluu sekä ensimmäisen että toisen ryhmän arvoihin.

Kolmas ryhmä suureille on ominaista se, että niiden kokojoukolla (lukuun ottamatta ilmoitettua järjestystä ja toisen ryhmän määrille ominaisia ​​ekvivalenssisuhteita) on mahdollista suorittaa yhteen- tai vähennyslaskua vastaavia toimintoja (additiivisuusominaisuus).

Kolmannen ryhmän arvot sisältävät huomattavan määrän fyysisiä suureita, esimerkiksi pituus, massa.

Joten kaksi 0,5 kg painavaa ruumista, jotka on asetettu yhdelle tasakäsivaakojen kupeille, tasapainotetaan 1 kg:n painolla, jotka asetetaan toiseen kulhoon.

Fysikaalinen määrä on yksi fyysisen kohteen (ilmiön, prosessin) ominaisuuksista, joka on laadullisesti yleinen monille fyysisille objekteille, mutta eroaa kvantitatiivisesti.

Mittausten tarkoituksena on määrittää fyysisen suuren arvo - tietty määrä sille otettuja yksiköitä (esimerkiksi tuotteen massan mittaustulos on 2 kg, rakennuksen korkeus 12 m jne. ).

Objektiivisuuden lähestymistavan asteesta riippuen erotetaan fyysisen suuren todelliset, todelliset ja mitatut arvot.

Tämä on arvo, joka ihannetapauksessa kuvastaa kohteen vastaavaa ominaisuutta laadullisesti ja määrällisesti. Mittausvälineiden ja -menetelmien epätäydellisyyden vuoksi määrien todellisia arvoja ei käytännössä voida saada. Ne voidaan vain kuvitella teoreettisesti. Ja mittauksen aikana saadun suuren arvot lähestyvät vain enemmän tai vähemmän todellista arvoa.

Tämä on kokeellisesti löydetyn suuren arvo ja niin lähellä todellista arvoa, että sitä voidaan käyttää sen sijaan tähän tarkoitukseen.

Tämä on arvo, joka saadaan mittaamalla tietyillä menetelmillä ja mittausvälineillä.

9. Mittausten luokittelu mitatun arvon aikariippuvuuden ja mitattujen arvojen kokonaismäärän mukaan.

Mitatun arvon muutoksen luonteen mukaan - staattiset ja dynaamiset mittaukset.

Dynaaminen mittaus - suuren mittaus, jonka koko muuttuu ajan myötä. Mittausarvon koon nopea muutos edellyttää sen mittaamista tarkimmalla ajanhetken määrityksellä. Esimerkiksi mittaamalla etäisyyttä maanpinnan tasoon ilmapallosta tai mittaamalla sähkövirran tasajännitettä. Pohjimmiltaan dynaaminen mittaus on mittaussuureen toiminnallisen riippuvuuden mittaus ajan kuluessa.

Staattinen mittaus - hyväksytyn suuren mittaus asetetun mittaustehtävän mukaisesti, jotta se ei muutu mittausjakson aikana. Esimerkiksi valmistetun tuotteen lineaarisen koon mittaamista normaalilämpötilassa voidaan pitää staattisena, koska lämpötilanvaihtelut konepajassa asteen kymmenesosien tasolla aiheuttavat enintään 10 µm/m mittausvirheen, joka on merkityksetön verrattuna osan valmistusvirheeseen. Siksi tässä mittaustehtävässä mitattua määrää voidaan pitää muuttumattomana. Kalibroitaessa linjan pituuden mittaa valtion primaaristandardilla, termostaatti varmistaa lämpötilan pysymisen 0,005 °C:n tasolla. Tällaiset lämpötilan vaihtelut aiheuttavat tuhat kertaa pienemmän mittausvirheen - enintään 0,01 µm/m. Mutta tässä mittaustehtävässä se on olennaista, ja lämpötilan muutosten huomioon ottaminen mittausprosessissa on edellytys vaaditun mittaustarkkuuden varmistamiselle. Siksi nämä mittaukset tulisi suorittaa dynaamisten mittausten menetelmän mukaisesti.

Vakiintuneiden mittausarvosarjojen mukaan päällä sähkö ( virta, jännite, teho) , mekaaninen ( massa, tuotteiden lukumäärä, ponnistelut); , lämpöteho(lämpötila, paine); , fyysistä(tiheys, viskositeetti, sameus); kemiallinen(koostumus, kemialliset ominaisuudet, pitoisuus) , radiotekniikka jne.

Mittausten luokittelu tuloksen saantimenetelmän mukaan (tyypeittäin).

Mittaustulosten saantimenetelmän mukaan on: suorat, epäsuorat, kumulatiiviset ja yhteismittaukset.

Suorat mittaukset ovat sellaisia, joissa mitatun suuren haluttu arvo saadaan suoraan koetiedoista.

Epäsuorat mittaukset ovat sellaisia, joissa mitatun suuren haluttu arvo löydetään mitatun suuren ja suorilla mittauksilla määritettyjen suureiden välisen tunnetun suhteen perusteella.

Aggregaattimittaukset ovat sellaisia, joissa mitataan useita samannimiä suureita samanaikaisesti ja määritetty arvo löydetään ratkaisemalla yhtälöjärjestelmä, joka saadaan samannimisen suureiden suorien mittausten perusteella.

Yhteisiä mittauksia kutsutaan kahdeksi tai useammaksi erilaiseksi suureeksi niiden välisen suhteen löytämiseksi.

Mittausten luokittelu olosuhteiden mukaan, jotka määräävät tuloksen tarkkuuden ja mittausten lukumäärän mukaan tuloksen saamiseksi.

Tuloksen tarkkuuden määräävien ehtojen mukaan mittaukset jaetaan kolmeen luokkaan:

1. Mittaukset, joilla on suurin mahdollinen saavutettavissa oleva tarkkuus nykyisellä tekniikan tasolla.

Näitä ovat ennen kaikkea vertailumittaukset, jotka liittyvät fysikaalisten suureiden vahvistettujen yksiköiden toiston maksimaaliseen mahdolliseen tarkkuuteen, ja lisäksi fysikaalisten vakioiden, ensisijaisesti universaalien (esimerkiksi painovoiman kiihtyvyyden itseisarvo) mittaukset. , protonin gyromagneettinen suhde jne.).

Myös eräät suurta tarkkuutta vaativat erikoismittaukset kuuluvat tähän luokkaan.

2. Kontrolli- ja varmistusmittaukset, joiden virhe tietyllä todennäköisyydellä ei saisi ylittää tiettyä määritettyä arvoa.

Näitä ovat mm. standardien täytäntöönpanoa ja noudattamista sekä mittauslaitteiden tilaa valvovien laboratorioiden ja tehtaan mittauslaboratorioiden tekemät mittaukset, jotka takaavat tuloksen virheen tietyllä todennäköisyydellä, joka ei ylitä tiettyä ennalta määrättyä arvoa.

3. Tekniset mittaukset, joissa tuloksen virhe määräytyy mittauslaitteiden ominaisuuksien mukaan.

Esimerkkejä teknisistä mittauksista ovat mittaukset, jotka suoritetaan tuotantoprosessin aikana koneenrakennusyrityksissä, voimalaitosten vaihteistoissa jne.

Mittausten lukumäärän mukaan mittaukset jaetaan yksittäisiin ja moninkertaisiin mittauksiin.

Yksittäinen mittaus on yhden suuren mittaus, joka on tehty kerran. Yksittäisillä mittauksilla on käytännössä suuri virhe, joten tämän tyyppiset mittaukset on suositeltavaa suorittaa vähintään kolme kertaa virheen pienentämiseksi ja ottaa tulokseksi niiden aritmeettinen keskiarvo.

Useat mittaukset ovat yhden tai useamman suuren mittauksia, jotka on otettu neljä tai useammin. Monimittaus on yksittäisten mittausten sarja. Mittausten vähimmäismäärä, jolle mittausta voidaan pitää useana, on neljä. Useiden mittausten tulos on kaikkien suoritettujen mittausten tulosten aritmeettinen keskiarvo. Toistuvilla mittauksilla virhe pienenee.

Satunnaismittausvirheiden luokittelu.

Satunnaisvirhe - mittausvirheen komponentti, joka muuttuu satunnaisesti saman suuren toistuvien mittausten aikana.

1) Karkea - ei ylitä sallittua virhettä

2) Neiti - törkeä virhe, riippuu henkilöstä

3) Odotettu - saatu kokeen tuloksena luotaessa. ehdot

Metrologian käsite

Metrologia- tiede mittauksista, menetelmistä ja keinoista, joilla varmistetaan niiden yhtenäisyys ja keinot saavuttaa vaadittu tarkkuus. Se perustuu joukkoon termejä ja käsitteitä, joista tärkeimmät on esitetty alla.

Fyysinen määrä- ominaisuus, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta jokaiselle esineelle kvantitatiivisesti yksilöllinen. Fysikaalisia suureita ovat pituus, massa, tiheys, voima, paine jne.

Fyysisen määrän yksikkö se arvo otetaan huomioon, jolle määritelmän mukaan on annettu arvo, joka on yhtä suuri kuin 1. Esimerkiksi massa on 1kg, voima on 1N, paine on 1Pa. Eri yksikköjärjestelmissä saman määrän yksiköt voivat vaihdella kooltaan. Esimerkiksi voimalle 1kgf ≈ 10N.

Fyysisen suuren arvo– tietyn kohteen fyysisen arvon numeerinen arviointi hyväksytyissä yksiköissä. Esimerkiksi tiilen massan arvo on 3,5 kg.

Tekninen mitta- erilaisten fysikaalisten suureiden arvojen määrittäminen erityisillä teknisillä menetelmillä ja keinoilla. Laboratoriokokeiden aikana määritetään geometristen mittojen, massan, lämpötilan, paineen, voiman jne. arvot. Kaikkien teknisten mittausten tulee täyttää tasaisuus- ja tarkkuusvaatimukset.

Suora mittaus– tietyn arvon kokeellinen vertailu toiseen, yksikkönä otettuun, lukemalla laitteen asteikolla. Esimerkiksi pituuden, massan, lämpötilan mittaaminen.

Epäsuorat mittaukset– suorien mittausten tuloksista saadut tulokset laskelmilla tunnettuja kaavoja käyttäen. Esimerkiksi materiaalin tiheyden, lujuuden määrittäminen.

Mittojen yhtenäisyys- mittausten tila, jossa niiden tulokset ilmaistaan ​​laillisina yksiköinä ja mittausvirheet tunnetaan tietyllä todennäköisyydellä. Mittausten yhtenäisyys on tarpeen, jotta eri paikoissa, eri aikoina, erilaisilla välineillä tehtyjen mittausten tuloksia voidaan verrata.

Mittausten tarkkuus– mittausten laatu, mikä kuvastaa saatujen tulosten läheisyyttä mitatun suuren todelliseen arvoon. Erota fyysisten suureiden todellinen ja todellinen arvo.

todellinen arvo Fysikaalinen määrä heijastaa ihanteellisesti laadullisesti ja kvantitatiivisesti kohteen vastaavia ominaisuuksia. Todellinen arvo ei sisällä mittausvirheitä. Koska fyysisen suuren kaikki arvot löytyvät empiirisesti ja ne sisältävät mittausvirheitä, todellinen arvo jää tuntemattomaksi.

Todellinen arvo fysikaaliset suuret löydetään kokeellisesti. Se on niin lähellä todellista arvoa, että sitä voidaan käyttää sen sijaan tiettyihin tarkoituksiin. Teknisissä mittauksissa todelliseksi arvoksi otetaan sellaisen fyysisen suuren arvo, joka on löydetty teknisten vaatimusten sallimalla virheellä.

Mittausvirhe– mittaustuloksen poikkeama mitatun suuren todellisesta arvosta. Koska mitatun suuren todellinen arvo jää tuntemattomaksi, käytännössä mittausvirhe arvioidaan vain likimääräisesti vertaamalla mittaustuloksia monta kertaa suuremmalla tarkkuudella saatuun saman suuren arvoon. Joten virhe näytteen mittojen mittauksessa viivaimella, joka on ± 1 mm, voidaan arvioida mittaamalla näyte jarrusatulalla, jonka virhe on enintään ± 0,5 mm.

Absoluuttinen virhe ilmaistaan ​​mitatun määrän yksiköinä.

Suhteellinen virhe- absoluuttisen virheen suhde mitatun suureen todelliseen arvoon.

Mittauslaitteet - tekniset välineet, joita käytetään mittauksissa ja joilla on normalisoidut metrologiset ominaisuudet. Mittauslaitteet jaetaan mitoihin ja mittalaitteisiin.

Mitata- mittauslaite, joka on suunniteltu toistamaan tietyn kokoinen fyysinen suure. Esimerkiksi paino on massan mitta.

Mittauslaite- mittauslaite, jonka tehtävänä on toistaa mittaustieto muodossa, joka on tarkkailijan havaittavissa. Yksinkertaisimpia mittalaitteita kutsutaan mittauslaitteiksi. Esimerkiksi viivain, jarrusatula.

Mittauslaitteiden tärkeimmät metrologiset indikaattorit ovat:

Asteikon jakoarvo on kahta vierekkäistä asteikkomerkkiä vastaavan mitatun arvon arvojen ero;

Asteikon alku- ja loppuarvo - vastaavasti asteikolla ilmoitetun mitatun arvon pienin ja suurin arvo;

Mittausalue - mitatun suuren arvojen alue, jolle sallitut virheet normalisoidaan.

Mittausvirhe- eri syistä johtuvien virheiden keskinäisen päällekkäisyyden tulos: itse mittauslaitteiden virhe, laitetta käytettäessä ja mittaustulosten lukemisessa syntyneet virheet sekä mittausehtojen noudattamatta jättämisestä johtuvat virheet. Riittävän suurella mittausmäärällä mittaustulosten aritmeettinen keskiarvo lähestyy todellista arvoa ja virhe pienenee.

Systemaattinen virhe- virhe, joka pysyy vakiona tai muuttuu säännöllisesti toistuvien mittausten aikana ja syntyy hyvin tunnetuista syistä. Esimerkiksi instrumentin asteikon siirtymä.

Satunnainen virhe - virhe, jonka esiintymisessä ei ole säännöllistä yhteyttä aikaisempien tai myöhempien virheiden kanssa. Sen esiintyminen johtuu monista satunnaisista syistä, joiden vaikutusta kuhunkin ulottuvuuteen ei voida ottaa etukäteen huomioon. Satunnaisvirheen ilmaantumiseen johtaneita syitä ovat esimerkiksi materiaalin epähomogeenisuus, näytteenoton aikana tapahtuneet poikkeamat ja virhe instrumentin lukemissa.

Jos ns törkeä virhe, mikä lisää merkittävästi odotettavissa olevaa virhettä tietyissä olosuhteissa, tällaiset mittaustulokset jätetään huomioimatta epäluotettavina.

Kaikkien mittausten yhtenäisyys varmistetaan mittayksiköiden vahvistamisella ja niiden standardien kehittämisellä. Vuodesta 1960 lähtien on toiminut kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI), joka on korvannut metrisen mittajärjestelmän perusteella kehittyneen monimutkaisen yksikköjärjestelmän ja yksittäisten ei-systeemisten yksiköiden joukon. Venäjällä SI-järjestelmä on otettu käyttöön vakiona, ja sen käyttöä on säännelty rakentamisen alalla vuodesta 1980 lähtien.

Luento 2. FYSIKAALISET MÄÄRÄT. MITTAYKSIKÖT

2.1 Fyysiset suuret ja asteikot

2.2 Fyysisen suuren yksiköt

2.3. Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI-järjestelmä

2.4 Teknisten prosessien fyysiset suureet

ruoan tuotanto

2.1 Fyysiset suuret ja asteikot

Fysikaalinen määrä on ominaisuus, joka on kvalitatiivisesti yhteinen monille fysikaalisille objekteille (fysikaalisille järjestelmille, niiden tiloille ja niissä tapahtuville prosesseille), mutta jokaiselle kvantitatiivisesti yksilöllinen.

Yksilöllinen määrällisesti tulee ymmärtää, että sama ominaisuus yhdelle objektille voi olla tietyn määrän kertoja suurempi tai pienempi kuin toisella.

Tyypillisesti termiä "fyysinen määrä" käytetään ominaisuuksiin tai ominaisuuksiin, jotka voidaan kvantifioida. Fysikaalisia suureita ovat massa, pituus, aika, paine, lämpötila jne. Ne kaikki määrittävät fysikaalisia ominaisuuksia, jotka ovat laadullisesti yhteisiä, niiden määrälliset ominaisuudet voivat olla erilaisia.

On suositeltavaa erottaa fysikaaliset suureet mitattavissa ja arvostettu. Mitatut FI:t voidaan ilmaista kvantitatiivisesti tiettynä määränä vahvistettuja mittayksiköitä. Mahdollisuus ottaa käyttöön ja käyttää jälkimmäistä on mitatun PV:n tärkeä erottava piirre.

On kuitenkin ominaisuuksia, kuten maku, haju jne., joiden yksiköitä ei voi syöttää. Tällaiset määrät voidaan arvioida. Arvot arvioidaan asteikoilla.

Tekijä: tuloksen tarkkuus Fysikaalisten suureiden arvoja on kolmenlaisia: tosi, todellinen, mitattu.

Fyysisen suuren todellinen arvo(suuren todellinen arvo) - fyysisen suuren arvo, joka laadullisesti ja kvantitatiivisesti heijastaisi ihanteellisesti kohteen vastaavaa ominaisuutta.

Metrologian postulaatit sisältävät

Tietyn suuren todellinen arvo on olemassa ja se on vakio

Mitatun suuren todellista arvoa ei löydy.

Fysikaalisen suuren todellinen arvo voidaan saada vain päättymättömän mittausprosessin tuloksena menetelmien ja mittauslaitteiden loputtomalla parannuksella. Kullekin mittaustekniikan kehitystasolle voimme tietää vain fyysisen suuren todellisen arvon, jota käytetään todellisen määrän sijaan.

Fyysisen suuren todellinen arvo- kokeellisesti löydetyn fyysisen suuren arvo, joka on niin lähellä todellista arvoa, että se voi korvata sen asetettua mittaustehtävää varten. Tyypillinen esimerkki mittaustekniikan kehittymisestä on ajan mittaaminen. Kerran ajan yksikkö - toinen määriteltiin 1/86400 keskimääräisestä aurinkopäivästä virheellä 10 -7 . Tällä hetkellä sekunti määritetään virheellä 10 -14 , eli 7 suuruusluokkaa lähempänä ajanmääritelmän todellista arvoa vertailutasolla.

Fysikaalisen suuren todellista arvoa pidetään yleensä yhtä tarkoilla mittauksilla saadun suuren arvojen sarjan aritmeettisena keskiarvona tai epätasaisilla mittauksilla aritmeettisena painotettuna keskiarvona.

Fyysisen suuren mitattu arvo- tietyllä tekniikalla saadun fyysisen suuren arvo.

PV-ilmiöiden tyypeillä jaettu seuraaviin ryhmiin :

- todellinen , nuo. kuvataan aineiden fysikaalisia ja fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Materiaalit ja tuotteet niistä. Näitä ovat massa, tiheys jne. Nämä ovat passiivisia PV:itä, tk. niiden mittaamiseen on tarpeen käyttää apuenergialähteitä, joiden avulla muodostuu mittaustiedon signaali.

- energiaa - kuvataan energian muuntamis-, siirto- ja käyttöprosessien energiaominaisuudet (energia, jännite, teho. Nämä suureet ovat aktiivisia. Ne voidaan muuntaa mittaustietosignaaleiksi ilman apuenergian lähteitä);

- luonnehtien aikaprosessien kulkua . Tämä ryhmä sisältää erilaisia ​​spektriominaisuuksia, korrelaatiofunktioita jne.

Ehdollisen riippuvuuden asteen mukaan muista PV-arvoista jaettu perus- ja johdannaisiin

Fyysinen perusmäärä on fyysinen suure, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja joka hyväksytään ehdollisesti riippumattomaksi tämän järjestelmän muista suureista.

Perusteiksi otettavien fyysisten suureiden ja niiden lukumäärän valinta suoritetaan mielivaltaisesti. Ensinnäkin tärkeimmiksi valittiin materiaalimaailman pääominaisuuksia kuvaavat suureet: pituus, massa, aika. Loput neljä fyysistä perussuureet valitaan siten, että jokainen niistä edustaa yhtä fysiikan osa-alueista: virran voimakkuus, termodynaaminen lämpötila, ainemäärä, valon intensiteetti.

Jokaiselle suuren järjestelmän fyysiselle perussuurelle on liitetty symboli latinalaisten tai kreikkalaisten aakkosten pienellä kirjaimella: pituus - L, massa - M, aika - T, sähkövirta - I, lämpötila - O, määrä aine - N, valon intensiteetti - J. Nämä symbolit sisältyvät fysikaalisten suureiden järjestelmän nimeen. Siten mekaniikan fyysisten suureiden järjestelmää, jonka pääsuureet ovat pituus, massa ja aika, kutsutaan "LMT-järjestelmäksi".

Johtettu fyysinen määrä on fyysinen suure, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja määritetään tämän järjestelmän perussuureiden kautta.

1.3 Fysikaaliset suureet ja niiden mittaukset

Fyysinen määrä - yksi fyysisen kohteen (fyysisen järjestelmän, ilmiön tai prosessin) ominaisuuksista, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti yksilöllinen jokaiselle niistä. Voidaan myös sanoa, että fysikaalinen suure on fysiikan yhtälöissä käytettävissä oleva fysiikan yhtälö, lisäksi fysiikka tarkoittaa tässä tiedettä ja tekniikkaa yleensä.

sana" suuruus" käytetään usein kahdessa merkityksessä: ominaisuutena yleensä, johon voidaan soveltaa käsitettä enemmän tai vähemmän, ja tämän ominaisuuden määränä. Jälkimmäisessä tapauksessa pitäisi puhua "määrän suuruudesta", joten seuraavassa puhumme suuresta nimenomaan fyysisen kohteen ominaisuutena, toisessa mielessä - suuren arvona. fyysinen määrä.

Viime aikoina määrien jako fyysistä ja ei-fyysistä , vaikka on huomattava, että toistaiseksi ei ole olemassa tiukkaa kriteeriä tällaiselle määrien jaolle. Samaan aikaan alle fyysistä ymmärtää suureet, jotka kuvaavat fyysisen maailman ominaisuuksia ja joita käytetään fysikaalisissa tieteissä ja tekniikassa. Niissä on mittayksiköt. Fyysiset suureet, riippuen niiden mittaussäännöistä, jaetaan kolmeen ryhmään:

Arvot, jotka kuvaavat esineiden ominaisuuksia (pituus, massa);

järjestelmän tilaa kuvaavat suuret (paine,

lämpötila);

Prosesseja kuvaavat määrät (nopeus, teho).

TO ei-fyysinen viittaavat suuret, joille ei ole mittayksikköjä. Ne voivat luonnehtia sekä aineellisen maailman ominaisuuksia että yhteiskuntatieteissä, taloustieteissä ja lääketieteessä käytettyjä käsitteitä. Tämän määrien jaon mukaisesti on tapana erottaa fysikaalisten suureiden mittaukset ja ei-fyysiset mittaukset . Toinen tämän lähestymistavan ilmaus on kaksi erilaista ymmärrystä mittauksen käsitteestä:

mittaus sisään suppea merkitys kokeellisena vertailuna

yksi mitattava määrä toisen tunnetun suuren kanssa

sama laatu yksikkönä otettuna;

mittaus sisään laajassa mielessä kuinka löytää otteluita

lukujen ja objektien välillä, niiden tilojen tai prosessien mukaan

tunnetut säännöt.

Toinen määritelmä ilmestyi biolääketieteen tutkimuksessa, erityisesti psykologiassa, taloustieteessä, sosiologiassa ja muissa yhteiskuntatieteissä, esiintyvien ei-fyysisten suureiden mittausten viime aikoina laajalle levinneen käytön yhteydessä. Tässä tapauksessa olisi oikeampaa puhua ei mittauksesta, vaan siitä määrien arvio , ymmärtää arvioinnin jonkin laadun, asteen tai tason määrittämiseksi vahvistettujen sääntöjen mukaisesti. Toisin sanoen tämä on toiminto, jossa lasketaan, etsitään tai määritetään luku arvolle, joka kuvaa objektin laatua vakiintuneiden sääntöjen mukaisesti. Esimerkiksi tuulen tai maanjäristyksen voimakkuuden määrittäminen, luistelijoiden arvosteleminen tai opiskelijoiden tiedon arviointi viiden pisteen asteikolla.

konsepti arviointi suureita ei pidä sekoittaa suureiden arvioinnin käsitteeseen, joka liittyy siihen, että mittausten tuloksena emme todellakaan saa mitatun suuren todellista arvoa, vaan vain sen estimaatin, jossain määrin lähellä tätä arvoa.

Edellä käsitelty käsite mittaus”, joka viittaa mittayksikön (mitta) olemassaoloon, vastaa mittauksen käsitettä suppeassa merkityksessä ja on perinteisempi ja klassisempi. Tässä mielessä se ymmärretään alla - fyysisten määrien mittana.

Seuraavat ovat noin peruskonseptit fyysiseen suureen liittyvä (jäljempänä kaikki metrologian peruskäsitteet ja niiden määritelmät on annettu edellä mainitun valtioiden välistä standardointia koskevan suosituksen RMG 29-99 mukaisesti):

- fyysisen suuren koko - tietylle aineelliselle esineelle, järjestelmälle, ilmiölle tai prosessille ominaisen fysikaalisen suuren kvantitatiivinen varmuus;

- fyysisen suuren arvo - fyysisen suuren koon ilmaisu tietyn sille hyväksyttyjen yksiköiden lukumääränä;

- fyysisen suuren todellinen arvo - fyysisen suuren arvo, joka ihannetapauksessa luonnehtii vastaavaa fyysistä määrää laadullisesti ja kvantitatiivisesti (voidaan korreloida absoluuttisen totuuden käsitteen kanssa ja saadaan vain loputtoman mittausprosessin tuloksena menetelmien ja mittauslaitteiden loputtomalla parannuksella) ;

fyysisen suuren todellinen arvo  kokeellisesti saadun fysikaalisen suuren arvo, joka on niin lähellä todellista arvoa, että sitä voidaan käyttää sen sijaan määritetyssä mittaustehtävässä;

fyysisen suuren mittayksikkö  kiinteän kokoinen fyysinen suure, jolle on ehdollisesti annettu numeerinen arvo, joka on yhtä suuri, ja jota käytetään sen kanssa homogeenisten fyysisten suureiden kvantifiointiin;

fyysisten suureiden järjestelmä  fysikaalisten suureiden joukko, joka muodostuu hyväksyttyjen periaatteiden mukaisesti, kun jotkut suureet katsotaan itsenäisiksi ja toiset määritetään näiden funktioiksi riippumattomat määrät;

pää fyysinen määrä – fyysinen suure, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja joka hyväksytään ehdollisesti riippumattomaksi tämän järjestelmän muista suureista.

johdannainen fyysinen määrä – fyysinen määrä, joka sisältyy määräjärjestelmään ja määritetään tämän järjestelmän perussuureiden kautta;

fyysisten yksiköiden yksikköjärjestelmä - joukko fysikaalisten suureiden perus- ja johdettuja yksiköitä, jotka on muodostettu tietyn fyysisten suureiden järjestelmän periaatteiden mukaisesti.