Messung– eine Reihe überwiegend experimenteller Operationen, die mit einem technischen Mittel durchgeführt werden, das eine Mengeneinheit speichert und es einem ermöglicht, die gemessene Größe mit ihrer Einheit zu vergleichen und zu erhalten

der gewünschte Wert der Menge. Dieser Wert wird als Messergebnis bezeichnet.

Um Unterschiede im quantitativen Wert des angezeigten Objekts festzustellen, wird das Konzept der physikalischen Größe eingeführt.

Physikalische Größe (PV) ist eine der Eigenschaften eines physikalischen Objekts (Phänomen, Prozess), die qualitativ vielen physikalischen Objekten gemeinsam, aber quantitativ für jedes Objekt individuell ist (Abb. 4.1).

Zum Beispiel Dichte, Spannung, Brechungsindex usw.

Mit einem Messgerät, zum Beispiel einem Gleichstrom-Voltmeter, messen wir die Spannung in Volt eines bestimmten Stromkreises, indem wir die Position des Zeigers (Pfeil) mit der auf der Voltmeter-Skala gespeicherten Einheit der elektrischen Spannung vergleichen. Der gefundene Spannungswert als bestimmte Voltzahl stellt das Messergebnis dar.

Reis. 4.1.

Ein charakteristisches Merkmal einer Größe kann eine Maßeinheit, eine Messtechnik, eine Standardprobe oder eine Kombination davon sein.

Bei Bedarf ist es möglich, nicht nur eine physikalische Größe, sondern jedes physische und nichtphysische Objekt zu messen.

Wenn die Masse eines Körpers 50 kg beträgt, dann sprechen wir von der Größe einer physikalischen Größe.

Größe der physikalischen Größe– quantitative Bestimmung einer physikalischen Größe, die einem bestimmten materiellen Objekt (Phänomen, Prozess) innewohnt.

Wahre Größe Eine physikalische Größe ist eine objektive Realität, die nicht davon abhängt, ob die entsprechende Eigenschaft der Objekteigenschaften gemessen wird oder nicht. Echter Wert physikalische Größe wird experimentell gefunden. Er weicht um die Größe des Fehlers vom wahren Wert ab.

Die Größe einer Menge hängt davon ab, welche Einheit bei der Messung der Menge verwendet wird.

Die Größe kann als abstrakte Zahl ausgedrückt werden, ohne eine entsprechende Maßeinheit anzugeben Zahlenwert einer physikalischen Größe. Man spricht von einer quantitativen Bewertung einer physikalischen Größe, dargestellt durch eine Zahl, die die Einheit dieser Größe angibt der Wert einer physikalischen Größe.

Wir können über die Größen verschiedener Einheiten einer bestimmten physikalischen Größe sprechen. In diesem Fall unterscheidet sich die Größe beispielsweise eines Kilogramms von der Größe eines Pfunds (1 Pfund = 32 Lose = 96 Spulen = 409,512 g), eines Puds (1 Punkt = 40 Pfund = 1280 Lose = 16,3805 kg) usw .d.

Folglich müssen unterschiedliche Interpretationen physikalischer Größen in verschiedenen Ländern berücksichtigt werden, da es sonst zu unüberwindbaren Schwierigkeiten bis hin zu Katastrophen kommen kann.

So landete das kanadische Passagierflugzeug Boeing-647 1984 notfalls auf einem Fahrzeugtestgelände, nachdem die Triebwerke während eines Fluges in 10.000 m Höhe aufgrund von abgebranntem Treibstoff ausgefallen waren. Die Erklärung für diesen Vorfall war, dass die Instrumente im Flugzeug in Litern kalibriert waren, die Instrumente der kanadischen Fluggesellschaft, die das Flugzeug betankt hatte, jedoch in Gallonen (ungefähr 3,8 Liter). Somit wurde fast viermal weniger Kraftstoff eingefüllt als benötigt.

Also, wenn es eine bestimmte Menge gibt X, Die dafür verwendete Maßeinheit ist [X], dann kann der Wert einer bestimmten physikalischen Größe mithilfe der Formel berechnet werden

X = q [X], (4.1)

Wo Q - Zahlenwert einer physikalischen Größe; [ X] – Einheit der physikalischen Größe.

Zum Beispiel die Rohrlänge l= 5m, wo l– der Wert der Länge, 5 – ihr numerischer Wert, m – die in diesem Fall verwendete Längeneinheit.

Gleichung (4.1) wird aufgerufen grundlegende Messgleichung, Dies zeigt, dass der numerische Wert einer Größe von der Größe der verwendeten Maßeinheit abhängt.

Je nach Vergleichsbereich können die Werte unterschiedlich ausfallen homogen Und heterogen. Beispielsweise werden Durchmesser, Umfang und Wellenlänge in der Regel als homogene Größen betrachtet, die sich auf eine Größe namens Länge beziehen.

Innerhalb desselben Mengensystems haben homogene Größen die gleiche Dimension. Allerdings sind Mengen gleicher Dimension nicht immer homogen. Beispielsweise sind Kraftmoment und Energie keine homogenen Größen, sondern haben die gleiche Dimension.

Mengensystem stellt eine Reihe von Größen zusammen mit einer Reihe konsistenter Gleichungen dar, die diese Größen verbinden.

Grundmenge stellt eine Größe dar, die für ein gegebenes Mengensystem bedingt ausgewählt wird und in der Menge der Grundgrößen enthalten ist. Zum Beispiel die Grundgrößen des SI-Systems. Die Hauptgrößen stehen in keinem Zusammenhang zueinander.

Abgeleitete Menge Das Mengensystem wird durch die Grundgrößen dieses Systems bestimmt. Beispielsweise ist in einem Größensystem, in dem die Hauptgrößen Länge und Masse sind, die Massendichte eine abgeleitete Größe, die als Quotient aus Masse geteilt durch Volumen (Länge zur dritten Potenz) definiert ist.

Mehrfacheinheit wird durch Multiplikation einer bestimmten Maßeinheit mit einer ganzen Zahl größer als eins erhalten. Ein Kilometer ist beispielsweise ein dezimales Vielfaches eines Meters; und eine Stunde ist eine nichtdezimale Einheit, die ein Vielfaches einer Sekunde ist.

Untermultiplikatoreinheit wird durch Division einer Maßeinheit durch eine ganze Zahl größer als eins erhalten. Ein Millimeter ist beispielsweise eine Dezimaleinheit, ein Teiler eines Meters.

Nicht-systemische Einheit Das Maß gehört nicht zu diesem Einheitensystem. Tag, Stunde und Minute sind beispielsweise nicht systemische Maßeinheiten im Verhältnis zum SI-System.

Lassen Sie uns ein weiteres wichtiges Konzept vorstellen: Maßumrechnung.

Darunter versteht man den Prozess der Herstellung einer Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen den Größen zweier Größen: der umzurechnenden Größe (Eingabe) und der als Ergebnis der Messung umgewandelten Größe (Eingabe).

Der Satz von Größen der Eingangsgröße, die einer Transformation mit einem technischen Gerät – einem Messumformer – unterzogen werden, wird genannt Konvertierungsbereich.

Die Maßumrechnung kann je nach Art der physikalischen Größen, in die üblicherweise unterteilt wird, auf unterschiedliche Weise erfolgen drei Gruppen.

Erste Gruppe stellt Größen auf der Größenmenge dar, deren Beziehungen nur in Form von Vergleichen „schwächer – stärker“, „weicher – härter“, „kälter – wärmer“ usw. ermittelt werden.

Diese Zusammenhänge werden auf der Grundlage theoretischer oder experimenteller Untersuchungen ermittelt und aufgerufen Ordnungsbeziehungen(Äquivalenzrelationen).

Zu den Mengen erste Gruppe Dazu gehören beispielsweise die Windstärke (schwach, stark, mäßig, Sturm usw.) und die Härte, die durch die Fähigkeit des untersuchten Körpers gekennzeichnet ist, Eindrücken oder Kratzern zu widerstehen.

Zweite Gruppe stellt Größen dar, für die Ordnungsbeziehungen (Äquivalenz) nicht nur zwischen den Größen der Größen, sondern auch zwischen den Größenunterschieden in Paaren ihrer Größen bestimmt werden.

Dazu gehören beispielsweise Zeit, Energie, Temperatur, ermittelt auf der Skala eines Flüssigkeitsthermometers.

Die Möglichkeit, die Größenunterschiede dieser Größen zu vergleichen, liegt in der Bestimmung der Mengen der zweiten Gruppe.

Somit gelten bei Verwendung eines Quecksilberthermometers Temperaturunterschiede (z. B. im Bereich von +5 bis +10 °C) als gleich. In diesem Fall gibt es also sowohl eine Beziehung in der Größenordnung (25 „wärmer“ als 10 °C) als auch eine Äquivalenzbeziehung zwischen den Unterschieden in Paaren von Größenwerten: die Differenz eines Paares (25–20 °C). ) entspricht der Differenz eines Paares (10–5°C).

In beiden Fällen wird die Ordnungsrelation anhand eines Messgerätes (Messumformers), dem erwähnten Flüssigkeitsthermometer, eindeutig festgestellt.

Daraus lässt sich leicht schließen, dass die Temperatur sowohl zu den Werten der ersten als auch der zweiten Gruppe gehört.

Dritte Gruppe Größen zeichnen sich dadurch aus, dass auf der Menge ihrer Größen (mit Ausnahme der angegebenen Ordnungs- und Äquivalenzbeziehungen, die für Größen der zweiten Gruppe charakteristisch sind) Operationen ähnlich der Addition oder Subtraktion durchgeführt werden können (Additivitätseigenschaft).

Die Größen der dritten Gruppe umfassen eine erhebliche Anzahl physikalischer Größen, beispielsweise Länge, Masse.

So werden zwei Körper mit einem Gewicht von jeweils 0,5 kg, die auf einer der Schalen einer gleicharmigen Waage platziert werden, durch ein Gewicht mit einem Gewicht von 1 kg, das auf der anderen Schale platziert wird, ausbalanciert.

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Vorlesung 1. Eigentum. Größe. Grundlegende Messgleichung

2. Messungen

Im Studiengang „Messtechnik“, der Ihnen im vierten Jahr vermittelt wird, werden Größen, Maße und Messgeräte eingehend untersucht. Hier betrachten wir die wichtigsten Punkte, die wir im Kurs „Geodätische Instrumente und Messungen“ wissen müssen.

1. Eigentum. Größe. Grundlegende Messgleichung

Alle Objekte der umgebenden Welt zeichnen sich durch ihre Eigenschaften aus.

Beispielsweise können wir Eigenschaften von Objekten wie Farbe, Gewicht, Länge, Höhe, Dichte, Härte, Weichheit usw. benennen. Aus der Tatsache, dass ein Objekt farbig oder lang ist, lernen wir jedoch nichts, außer dass es die Eigenschaft von Farbe oder Länge hat.

Zur quantitativen Beschreibung verschiedener Eigenschaften, Prozesse und physikalischer Körper wird der Quantitätsbegriff eingeführt.

Alle Mengen können in zwei Typen unterteilt werden:real Und perfekt .

Ideal Größen beziehen sich hauptsächlich auf die Mathematik und sind eine Verallgemeinerung (Modell) spezifischer realer Konzepte. Wir sind nicht an ihnen interessiert.

Real Mengen werden wiederum durch geteiltkörperlich Und nicht-physisch .

ZU nicht-physisch Werte, die den Sozialwissenschaften (nichtphysikalischen Wissenschaften) innewohnen – Philosophie, Soziologie, Wirtschaftswissenschaften usw. – sollten einbezogen werden. Diese Mengen interessieren uns nicht.

Körperlich Eine Größe im allgemeinen Fall kann als eine für materielle Objekte (Prozesse, Phänomene) charakteristische Größe definiert werden, die in den Naturwissenschaften (Physik, Chemie) und Technikwissenschaften untersucht wird. Es sind diese Größen, die uns interessieren.

Unter quantitativer Individualität versteht man, dass eine Eigenschaft bei einem Objekt um ein bestimmtes Vielfaches größer oder kleiner sein kann als bei einem anderen.

Beispielsweise hat jedes Objekt auf der Erde eine Eigenschaft wie Gewicht. Wenn Sie mehrere Äpfel nehmen, hat jeder von ihnen Gewicht. Gleichzeitig unterscheidet sich das Gewicht jedes Apfels vom Gewicht anderer Äpfel.

Physikalische Größen können unterteilt werden inmessbar Und ausgewertet.

Physikalische Größen, für die aus irgendeinem Grund keine Messung durchgeführt oder keine Maßeinheit eingegeben werden kann, können nur geschätzt werden. Solche physikalischen Größen werden aufgerufen auswertbar . Solche physikalischen Größen werden mit herkömmlichen Skalen bewertet. Beispielsweise wird die Intensität von Erdbeben geschätzt Richterskala, Mineralhärte – Mohs-Skala.

Je nach Grad der bedingten Unabhängigkeit von anderen Größen werden physikalische Größen unterteilt Basic (bedingt unabhängig),Derivate (bedingt abhängig) undzusätzlich .

Die gesamte moderne Physik kann auf sieben Grundgrößen aufbauen, die die grundlegenden Eigenschaften der materiellen Welt charakterisieren. Diese beinhaltenSieben physikalische Größen ausgewählt inSI-System als hauptsächlich , Und zwei zusätzlich physikalische Quantitäten.

Mit Hilfe der sieben Hauptgrößen und zweier zusätzlicher Größen, die lediglich der Einfachheit halber eingeführt wurden, wird die gesamte Vielfalt abgeleiteter physikalischer Größen gebildet und eine Beschreibung der Eigenschaften physikalischer Objekte und Phänomene bereitgestellt.

Je nach Vorhandensein der Dimension werden physikalische Größen unterteiltdimensional , d.h. Dimension haben unddimensionslos .

Konzept Dimensionen einer physikalischen Größe wurde vorgestellt Fourier im Jahr 1822.

Abmessungen Qualität seine Eigenschaften und wird durch das Symbol gekennzeichnet
, kommt vom Wort Abmessungen (Englisch – Größe, Dimension). Abmessungen hauptsächlich physikalische Größen werden durch entsprechende Großbuchstaben gekennzeichnet. Zum Beispiel für Länge, Masse und Zeit

Die Dimension einer abgeleiteten physikalischen Größe wird durch die Dimensionen der grundlegenden physikalischen Größen unter Verwendung eines Potenzmonomins ausgedrückt:

Wo ,
,, … – Dimensionen grundlegender physikalischer Größen;

, ,, … – Dimensionsindikatoren.

Darüber hinaus kann jeder Dimensionsindikator positiv oder negativ, eine ganze Zahl oder eine Bruchzahl sowie Null sein.

Wenn alle Dimensionsindikatoren sind gleich Null , dann heißt diese Größe dimensionslos .

Größe die gemessene Größe istquantitativ seine Eigenschaften.

Beispielsweise ist die Länge eines Brettes ein quantitatives Merkmal eines Brettes. Die Länge selbst kann nur durch Messung ermittelt werden.

Eine Menge von Zahlen, die homogene Mengen unterschiedlicher Größe darstellen, muss eine Menge identisch benannter Zahlen sein. Diese Benennung ist Einheit der physikalischen Größe oder dessen Anteil. Das gleiche Beispiel mit der Länge des Bretts. Es gibt eine Reihe von Zahlen, die die Länge verschiedener Bretter charakterisieren: 110, 115, 112, 120, 117. Alle Zahlen werden Zentimeter genannt. Der benennende Zentimeter ist eine Einheit einer physikalischen Größe, in diesem Fall eine Längeneinheit.

Zum Beispiel Meter, Kilogramm, Sekunde.

Zum Beispiel 54,3 Meter, 76,8 Kilogramm, 516 Sekunden.

Beispiel: 54,3, 76,8, 516.

Alle drei aufgeführten Parameter sind durch die Beziehung miteinander verbunden

, (3.1) Was heisstgrundlegende Messgleichung .

2. Messungen

Aus der grundlegenden Messgleichung folgt diesMessung - Hierbei handelt es sich um die Bestimmung des Wertes einer Größe oder anders ausgedrückt um den Vergleich einer Größe mit ihrer Einheit. Die Messung physikalischer Größen erfolgt mit technischen Mitteln. Die folgende Definition der Messung kann angegeben werden.

Diese Definition enthält vier Merkmale des Messbegriffs.

1. Es können nur physikalische Größen gemessen werden(d. h. Eigenschaften materieller Objekte, Phänomene, Prozesse).

2. Messung ist die experimentelle Schätzung einer Größe, d.h. Es ist immer ein Experiment.

Die rechnerische Ermittlung einer Größe anhand von Formeln und bekannten Ausgangsdaten kann nicht als Messung bezeichnet werden.

3. Die Messung erfolgt mit speziellen technischen Mitteln – Trägern von Einheitsgrößen oder Skalen, sogenannten Messgeräten.

4. Messung ist die Bestimmung des Wertes einer Größe, d.h. ist der Vergleich einer Größe mit ihrer Einheit oder Skala. Dieser Ansatz wurde durch jahrhundertelange Messpraxis entwickelt. Es entspricht voll und ganz dem Inhalt des Begriffs „Messung“, der vor mehr als 200 Jahren von L. Euler formuliert wurde: „ Es ist unmöglich, eine Größe zu definieren oder zu messen, außer indem man eine andere Größe der gleichen Art als bekannt ansieht und das Verhältnis angibt, in dem sie zu dieser gefunden wird » .

Die Messung einer physikalischen Größe umfasst zwei (in der Regel mehrere) Schritte:

A) Vergleich einer gemessenen Größe mit einer Einheit;

B) Umwandlung in eine benutzerfreundliche Form(verschiedene Anzeigemethoden).

Die Messungen unterscheiden:

A) Messprinzip– es sich hierbei um ein physikalisches Phänomen oder einen physikalischen Effekt handelt, der den Messungen zugrunde liegt;

B) Messmethode– eine Technik oder eine Reihe von Techniken zum Vergleich einer gemessenen physikalischen Größe mit ihrer Einheit gemäß dem implementierten Messprinzip. Die Messmethode wird in der Regel durch die Bauart der Messgeräte bestimmt.

Alle möglichen Messungen, die in der menschlichen Praxis vorkommen, können in mehrere Richtungen klassifiziert werden.

1. Klassifizierung nach Messarten :

A) direkte Messung – eine Messung, bei der der gewünschte Wert einer physikalischen Größe direkt ermittelt wird.

Beispiele: Messen der Länge einer Linie mit einem Maßband, Messen von horizontalen oder vertikalen Winkeln mit einem Theodoliten;

B) indirekte Messung – Bestimmung des gewünschten Wertes einer physikalischen Größe auf der Grundlage der Ergebnisse direkter Messungen anderer physikalischer Größen, die in funktionalem Zusammenhang mit der gewünschten Größe stehen.

Beispiel 1. Messung der Länge von Linien mit der Parallaxenmethode, bei der der horizontale Winkel an den Markierungen der Grundschiene gemessen wird, deren Abstand zwischen ihnen bekannt ist; Die erforderliche Länge wird mithilfe von Formeln berechnet, die diese Länge mit dem horizontalen Winkel und der Basis in Beziehung setzen.

Beispiel 2. Messung der Länge einer Leitung mit einem Entfernungsmesser. In diesem Fall wird nicht direkt die Leitungslänge selbst gemessen, sondern die Zeit des Durchgangs des elektromagnetischen Impulses zwischen dem Sender und dem Reflektor, der über den Punkten angebracht ist, zwischen denen die Leitungslänge gemessen wird.

Beispiel 3. Bestimmung der Raumkoordinaten eines Punktes auf der Erdoberfläche mithilfe des Global Navigation Satellite System (GNSS). In diesem Fall werden nicht Koordinaten oder gar Längen gemessen, sondern wiederum die Zeit, die das Signal benötigt, um von jedem Satelliten zum Empfänger zu gelangen. Anhand der gemessenen Zeit werden indirekt die Entfernungen der Satelliten zum Empfänger und anschließend wiederum indirekt die Koordinaten des Standortes ermittelt.

V) gemeinsame Messungen – gleichzeitige Messung von zwei oder mehr verschiedenen Größen, um die Beziehung zwischen ihnen zu bestimmen.

Beispiel. Messung der Länge eines Metallstabs und der Temperatur, bei der die Länge des Stabs gemessen wird. Das Ergebnis solcher Messungen ist die Bestimmung des Längenausdehnungskoeffizienten des Metalls, aus dem der Stab besteht, aufgrund von Temperaturänderungen.

G) Gesamtmessungen – Gleichzeitig durchgeführte Messungen mehrerer gleichnamiger Größen, bei denen die gewünschten Werte der Größen durch Lösen eines Gleichungssystems ermittelt werden, das durch Messung dieser Größen in verschiedenen Kombinationen erhalten wird.

2. Klassifizierung nach Messmethoden :

A) direkte Bewertungsmethode– eine Methode, bei der der Wert einer Größe direkt vom anzeigenden Messgerät bestimmt wird;

Beispiele für die Messung des Drucks mit einem Barometer oder der Temperatur mit einem Thermometer;

B) Vergleichsmethode mit Maß– ein Messverfahren, bei dem der Messwert mit dem durch die Messung reproduzierten Wert verglichen wird;

Beispiele:

Indem sie ein Lineal mit Unterteilungen auf ein beliebiges Teil anwenden, vergleichen sie im Wesentlichen dessen Größe mit der im Lineal gespeicherten Einheit und erhalten nach der Ablesung den Wert der Menge (Länge, Höhe, Dicke und andere Parameter).

Mit einem Messgerät wird die Größe einer Größe (z. B. ein Winkel), umgerechnet in die Bewegung eines Zeigers (alidade), mit der auf der Skala dieses Geräts gespeicherten Einheit (ein horizontaler Kreis, der einen Kreis teilt) verglichen ein Maß) und es wird gezählt.

Ein Merkmal der Messgenauigkeit ist ihr Fehler oder ihre Unsicherheit.

Bei Messungen wird das reale Messobjekt stets durch sein Modell ersetzt, das sich aufgrund seiner Unvollkommenheit vom realen Objekt unterscheidet. Dadurch unterscheiden sich auch die Größen, die ein reales Objekt charakterisieren, von ähnlichen Größen desselben Objekts. Dies führt unvermeidlich zu Messfehlern, die im Allgemeinen in zufällige und systematische Fehler unterteilt werden.

Messmethode. Die Wahl der Messmethode wird durch das verwendete Modell des Messobjekts und die verfügbaren Messgeräte bestimmt. Bei der Wahl einer Messmethode wird darauf geachtet, dass der Fehler der Messmethode, d.h. Die Komponente des systematischen Messfehlers aufgrund der Unvollkommenheit des verwendeten Modells und der Messmethode (ansonsten der theoretische Fehler) hatte keinen nennenswerten Einfluss auf den resultierenden Messfehler, d. h. 30 % nicht überschritten von ihr.

Objektmodell. Änderungen der gemessenen Parameter des Modells während des Beobachtungszyklus sind in der Regel sollte 10 % nicht überschreiten vom angegebenen Messfehler ab. Wenn Alternativen möglich sind, werden auch wirtschaftliche Überlegungen berücksichtigt: Eine unnötige Überschätzung der Genauigkeit des Modells und der Messmethode führt zu unverhältnismäßigen Kosten. Gleiches gilt für die Wahl der Messgeräte.

Messgeräte. Die Wahl der Messgeräte und Hilfsmittel richtet sich nach der Messgröße, dem verwendeten Messverfahren und der geforderten Genauigkeit der Messergebnisse (Genauigkeitsstandards). Messungen mit Messgeräten ungenügender Genauigkeit sind von geringem Wert (sogar bedeutungslos), da sie zu falschen Schlussfolgerungen führen können. Der Einsatz zu präziser Messgeräte ist wirtschaftlich nicht rentabel. Dabei werden auch die Bandbreite der Messwertänderungen, die Messbedingungen, die Leistungsmerkmale der Messgeräte und deren Kosten berücksichtigt.

Das Hauptaugenmerk liegt auf den Fehlern von Messgeräten. Es ist notwendig, dass der Gesamtfehler des Messergebnisses vorliegt
war kleiner als der maximal zulässige Messfehler
, d.h.

— maximaler Fehler des Bedieners.<

Messqualität

Keine Wissenschaft kommt ohne Messungen aus, daher steht die Metrologie als Wissenschaft des Messens in enger Verbindung mit allen anderen Wissenschaften. Daher ist das Hauptkonzept der Metrologie die Messung. Gemäß GOST 16263 - 70 ist die Messung die experimentelle Ermittlung des Wertes einer physikalischen Größe (PV) mit speziellen technischen Mitteln.

Die Möglichkeit der Messung wird durch eine Voruntersuchung einer gegebenen Eigenschaft des Messobjekts, die Konstruktion abstrakter Modelle sowohl der Eigenschaft selbst als auch ihres Trägers – des Messobjekts als Ganzes – bestimmt. Daher wird der Messort unter den Erkenntnismethoden bestimmt, die die Zuverlässigkeit der Messung gewährleisten. Mit Hilfe messtechnischer Verfahren werden die Probleme der Datengenerierung (Erfassung der Erkenntnisergebnisse) gelöst. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Messung eine Methode zur Kodierung von Informationen und zur Aufzeichnung der empfangenen Informationen.

Messungen liefern quantitative Informationen über den Verwaltungs- oder Kontrollgegenstand, ohne die es unmöglich ist, alle spezifizierten Bedingungen des technischen Prozesses genau zu reproduzieren, eine hohe Produktqualität und eine effektive Verwaltung des Objekts sicherzustellen. All dies macht den technischen Aspekt der Messung aus.

Bis 1918 wurde in Russland neben dem alten russischen und englischen (Zoll-)System optional das metrische System eingeführt. Nach der Unterzeichnung des Dekrets „Über die Einführung des internationalen metrischen Gewichts- und Maßsystems“ durch den Rat der Volkskommissare der RSFSR kam es zu bedeutenden Veränderungen in der messtechnischen Tätigkeit. Die Einführung des metrischen Systems in Russland erfolgte von 1918 bis 1927. Nach dem Großen Vaterländischen Krieg und bis heute wird die messtechnische Arbeit in unserem Land unter der Leitung des Staatlichen Komitees für Normen (Gosstandart) durchgeführt.

Im Jahr 1960 verabschiedete die XI. Internationale Konferenz für Maß und Gewicht das Internationale System der VF-Einheiten – das SI-System. Heute ist das metrische System in mehr als 124 Ländern weltweit legalisiert.

Derzeit gibt es auf der Grundlage der Hauptkammer für Maß und Gewicht die höchste wissenschaftliche Einrichtung des Landes – das nach ihr benannte Allrussische Forschungsinstitut für Metrologie. DI. Mendelejew (VNIIM). In den Laboren des Instituts werden staatliche Standards für Maßeinheiten entwickelt und gespeichert, physikalische Konstanten und Eigenschaften von Stoffen und Materialien bestimmt. Die Arbeit des Instituts umfasst lineare, winkelige, optische und photometrische, akustische, elektrische und magnetische Messungen, Messungen von Masse, Dichte, Kraft, Druck, Viskosität, Härte, Geschwindigkeit, Beschleunigung und einer Reihe anderer Größen.

1955 entstand in der Nähe von Moskau das zweite metrologische Zentrum des Landes – heute das Allrussische Forschungsinstitut für physikalische, technische und funktechnische Messungen (VNIIFTRI). Er entwickelt Standards und Präzisionsmessinstrumente in einer Reihe wichtiger Bereiche der Wissenschaft und Technologie: Radioelektronik, Zeit- und Frequenzdienste, Akustik, Atomphysik, Tieftemperatur- und Hochdruckphysik.

Das dritte messtechnische Zentrum in Russland ist das Allrussische Forschungsinstitut für messtechnische Dienste (VNIIMS), die führende Organisation auf dem Gebiet der angewandten und gesetzlichen Messtechnik. Ihm obliegt die Koordination sowie die wissenschaftliche und methodische Leitung des messtechnischen Dienstes des Landes. Zusätzlich zu den aufgeführten gibt es eine Reihe regionaler metrologischer Institute und Zentren.

Zu den internationalen messtechnischen Organisationen gehört die 1956 gegründete Internationale Organisation für gesetzliches Messwesen (OIML). Das Internationale Büro für gesetzliches Messwesen ist der OILM in Paris unterstellt. Seine Aktivitäten werden vom Internationalen Komitee für gesetzliches Messwesen verwaltet. Einige messtechnische Fragen werden von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) behandelt.

Physikalische Eigenschaften und Mengen. Klassifizierung physikalischer Größen.

Messskalen

Alle Objekte der umgebenden Welt zeichnen sich durch ihre Eigenschaften aus.

Eigentum- eine philosophische Kategorie, die einen solchen Aspekt eines Objekts (Phänomens oder Prozesses) ausdrückt, der seinen Unterschied oder seine Gemeinsamkeit mit anderen Objekten bestimmt und sich in seinen Beziehungen zu diesen offenbart. Eigenschaft - Qualitätskategorie. Zur quantitativen Beschreibung verschiedener Eigenschaften physikalischer Körper, Phänomene und Prozesse wird der Quantitätsbegriff eingeführt.

Größe- Dies ist ein Maß für ein Objekt (Phänomen, Prozess oder etwas anderes), ein Maß dafür, was von anderen Eigenschaften unterschieden und auf die eine oder andere Weise, auch quantitativ, bewertet werden kann. Eine Größe existiert nicht für sich allein; sie existiert nur insoweit, als es ein Objekt mit Eigenschaften gibt, die durch eine bestimmte Größe ausgedrückt werden.

Somit ist der Begriff der Quantität ein Begriff von größerer Allgemeingültigkeit als Qualität (Eigenschaft, Eigenschaft) und Quantität.

Physikalische Eigenschaften und Mengen

Es gibt zwei Arten von Mengen: real und ideal.

Ideale Größen (Zahlenwerte von Größen, Graphen, Funktionen, Operatoren usw.) beziehen sich hauptsächlich auf die Mathematik und sind eine Verallgemeinerung (mathematisches Modell) spezifischer realer Konzepte. Sie werden auf die eine oder andere Weise berechnet.

Echte Werte, wiederum sind unterteilt als körperlich Und nicht-physisch. Dabei, physikalische Größe Im Allgemeinen kann es als eine für materielle Objekte (Körper, Prozesse, Phänomene) charakteristische Größe definiert werden, die in den Naturwissenschaften (Physik, Chemie) und den technischen Wissenschaften untersucht wird. ZU nichtphysikalische Größen Werte, die den Sozialwissenschaften (nichtphysikalischen Wissenschaften) innewohnen – Philosophie, Soziologie, Wirtschaftswissenschaften usw. – sollten einbezogen werden.

Der Standard GOST 16263-70 interpretiert physikalische Größe, als numerischer Ausdruck einer spezifischen Eigenschaft eines physischen Objekts, im qualitativen Sinne vielen physischen Objekten gemeinsam und im quantitativen Sinne für jedes von ihnen absolut individuell. Unter quantitativer Individualität versteht man hier, dass eine Eigenschaft bei einem Objekt um ein bestimmtes Vielfaches größer oder bei einem anderen Objekt kleiner sein kann.

Auf diese Weise, Physikalische Größen sind gemessene Eigenschaften physikalischer Objekte oder Prozesse, mit deren Hilfe sie untersucht werden können.

Es empfiehlt sich, physikalische Größen (PV) weiter zu klassifizieren messbar Und beurteilt.

Gemessene physikalische Größen kann quantitativ anhand einer bestimmten Anzahl etablierter Maßeinheiten ausgedrückt werden. Die Fähigkeit, Maßeinheiten einzuführen und zu verwenden, ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal gemessener PVs.

Physikalische Größen, für die aus irgendeinem Grund keine Maßeinheit eingeführt werden kann, können nur geschätzt werden. Unter Bewertung wird in diesem Fall die nach festgelegten Regeln durchgeführte Zuordnung einer bestimmten Zahl zu einem bestimmten Wert verstanden. Die Werte werden anhand von Skalen bewertet.

Nichtphysikalische Größen, für die Einheiten und Maßstäbe prinzipiell nicht eingeführt werden können, können nur geschätzt werden.

Klassifizierung physikalischer Größen

Für eine detailliertere Untersuchung von PVs ist es notwendig, sie zu klassifizieren und die allgemeinen messtechnischen Merkmale ihrer einzelnen Gruppen zu identifizieren. Mögliche Klassifizierungen von PV sind in Abb. dargestellt. 2.2.

Von Arten von Phänomenen Sie sind in folgende Gruppen unterteilt:

· real, d.h. Beschreibung der physikalischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften von Stoffen, Materialien und daraus hergestellten Produkten. Zu dieser Gruppe gehören Masse, Dichte, elektrischer Widerstand, Kapazität, Induktivität usw. Manchmal werden diese PVs als passiv bezeichnet. Um sie zu messen, ist der Einsatz einer Hilfsenergiequelle erforderlich, mit deren Hilfe ein Messinformationssignal erzeugt wird. Dabei werden passive PVs in aktive umgewandelt und gemessen;

· Energie, d.h. Größen, die die energetischen Eigenschaften der Prozesse der Umwandlung, Übertragung und Nutzung von Energie beschreiben. Dazu gehören Strom, Spannung, Leistung, Energie. Diese Größen werden als aktiv bezeichnet. Sie können ohne den Einsatz von Hilfsenergiequellen in Messinformationssignale umgewandelt werden;

·
charakterisierend den zeitlichen Ablauf von Prozessen. Diese Gruppe umfasst verschiedene Arten von spektralen Eigenschaften, Korrelationsfunktionen usw.

Je nach Zugehörigkeit zu verschiedenen Gruppen physikalischer Prozesse Die Physik wird in raumzeitliche, mechanische, thermische, elektrische und magnetische, akustische, Licht-, physikalisch-chemische, ionisierende Strahlungs-, Atom- und Kernphysik unterteilt.

Je nach Grad der bedingten Unabhängigkeit von anderen Größen In dieser Gruppe werden PVs in Basis- (bedingt unabhängig), Derivate (bedingt abhängig) und zusätzliche PVs unterteilt. Derzeit verwendet das SI-System sieben physikalische Größen, die als Hauptgrößen ausgewählt wurden: Länge, Zeit, Masse, Temperatur, elektrischer Strom, Lichtstärke und Materiemenge. Zu den weiteren physikalischen Größen zählen ebene Winkel und Raumwinkel.

Basierend auf der Größenverfügbarkeit PVs werden in dimensionale unterteilt, d.h. dimensioniert und dimensionslos.

Physische Objekte verfügen über eine unbegrenzte Anzahl von Eigenschaften, die sich in unendlicher Vielfalt manifestieren. Dies macht es schwierig, sie als Zahlenmengen mit begrenzter Bittiefe darzustellen, die bei ihrer Messung entsteht. Unter den vielen spezifischen Erscheinungsformen von Eigenschaften gibt es auch einige gemeinsame. N.R. Campbell stellte für die gesamte Vielfalt der Eigenschaften X eines physikalischen Objekts das Vorhandensein von drei allgemeinsten Erscheinungsformen in den Beziehungen Äquivalenz, Ordnung und Additivität fest. Diese Beziehungen in der mathematischen Logik werden durch die einfachsten Postulate analytisch beschrieben.

Beim Vergleich von Mengen ergibt sich ein Ordnungsverhältnis (größer als, kleiner oder gleich), d. h. das Verhältnis zwischen den Mengen wird bestimmt. Beispiele für intensive Mengen sind Materialhärte, Geruch usw.

Intensive Mengen können erfasst, nach Intensität klassifiziert, einer Kontrolle unterzogen und durch monoton steigende oder fallende Zahlen quantifiziert werden.

Basierend auf dem Konzept der „intensiven Größe“ werden die Konzepte der physikalischen Größe und ihrer Größe eingeführt. Größe der physikalischen Größe- quantitativer Inhalt einer Immobilie in einem bestimmten Objekt, die dem PV-Konzept entspricht.

Messskalen

In der praktischen Tätigkeit ist es notwendig, Messungen verschiedener physikalischer Größen durchzuführen, die die Eigenschaften von Körpern, Stoffen, Phänomenen und Prozessen charakterisieren. Manche Eigenschaften erscheinen nur qualitativ, andere – quantitativ. Verschiedene Erscheinungsformen (quantitativ oder qualitativ) der einen oder anderen Eigenschaft des Untersuchungsgegenstandes bilden eine Menge, deren Abbildungen auf eine geordnete Menge von Zahlen oder, allgemeiner gesagt, konventionelle Zeichen, bilden Messskala diese Liegenschaft. Der Maßstab für die Messung einer quantitativen Eigenschaft einer bestimmten physikalischen Größe ist der Maßstab dieser physikalischen Größe. Auf diese Weise, physikalische Größenskala ist eine geordnete Folge von PV-Werten, die nach Vereinbarung auf der Grundlage der Ergebnisse genauer Messungen festgelegt wird. Die Begriffe und Definitionen der Theorie der Messskalen sind im Dokument MI 2365-96 dargelegt.

Entsprechend der logischen Struktur der Eigenschaftsausprägung werden fünf Haupttypen von Messskalen unterschieden.

1. Namensskala (Klassifizierungsskala). Solche Skalen werden zur Klassifizierung empirischer Objekte verwendet, deren Eigenschaften nur in Bezug auf Äquivalenz auftreten. Diese Eigenschaften können nicht als physikalische Größen betrachtet werden, daher sind Waagen dieser Art keine PV-Waagen. Dies ist die einfachste Art der Skala, die auf der Zuordnung von Zahlen zu den qualitativen Eigenschaften von Objekten basiert und die Rolle von Namen spielt. Bei Benennungsskalen, bei denen die Zuordnung einer reflektierten Eigenschaft zu einer bestimmten Äquivalenzklasse mithilfe menschlicher Sinne erfolgt, ist das von der Mehrheit der Experten gewählte Ergebnis das am besten geeignete. In diesem Fall ist die richtige Wahl der Klassen der äquivalenten Skala von großer Bedeutung – sie müssen von Beobachtern und Experten, die diese Eigenschaft bewerten, zuverlässig unterschieden werden. Die Nummerierung von Objekten auf einer Namensskala erfolgt nach dem Grundsatz: „Verschiedenen Objekten nicht die gleiche Nummer zuweisen.“ Objekten zugewiesene Zahlen können zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit oder Häufigkeit des Auftretens eines bestimmten Objekts verwendet werden, sie können jedoch nicht für Summationen oder andere mathematische Operationen verwendet werden.

Da diese Skalen nur durch Äquivalenzrelationen gekennzeichnet sind, enthalten sie weder die Konzepte Null, „mehr“ oder „weniger“ noch Maßeinheiten. Ein Beispiel für Benennungsskalen sind weit verbreitete Farbatlanten zur Farbidentifizierung.

2. Ordnungsskala (Rangskala). Wenn sich die Eigenschaft eines gegebenen empirischen Objekts in Bezug auf Äquivalenz und Ordnung in einer zunehmenden oder abnehmenden quantitativen Ausprägung der Eigenschaft manifestiert, dann kann eine Ordnungsskala dafür konstruiert werden. Es ist monoton steigend oder fallend und ermöglicht es Ihnen, ein größeres/kleineres Verhältnis zwischen Größen festzulegen, die die angegebene Eigenschaft charakterisieren. In Ordnungsskalen gibt es Null oder nicht, aber grundsätzlich ist es unmöglich, Maßeinheiten einzuführen, da für sie keine Proportionalitätsbeziehung hergestellt wurde und dementsprechend keine Möglichkeit besteht, zu beurteilen, wie oft mehr oder weniger spezifisch ist Erscheinungsformen einer Eigenschaft sind.

In Fällen, in denen der Kenntnisstand über ein Phänomen es nicht erlaubt, die zwischen den Werten eines bestimmten Merkmals bestehenden Beziehungen genau festzustellen oder die Verwendung einer Skala praktisch und für die Praxis ausreichend ist, werden bedingte (empirische) Ordnungsskalen verwendet werden verwendet. Bedingte Skala ist eine PV-Skala, deren Anfangswerte in konventionellen Einheiten ausgedrückt werden. Zum Beispiel die Engler-Viskositätsskala, die 12-Punkte-Beaufort-Skala für die Seewindstärke.

Ordnungsskalen mit darauf markierten Referenzpunkten haben eine weite Verbreitung gefunden. Zu diesen Skalen gehört beispielsweise die Mohs-Skala zur Bestimmung der Härte von Mineralien, die 10 Referenz-(Referenz-)Mineralien mit unterschiedlichen Härtezahlen enthält: Talk - 1; Gips - 2; Kalzium - 3; Fluorit - 4; Apatit - 5; Orthoklas - 6; Quarz - 7; Topas - 8; Korund - 9; Diamant - 10. Die Zuordnung eines Minerals zu einem bestimmten Härtegrad erfolgt auf der Grundlage eines Experiments, bei dem das Testmaterial mit einem Unterlagematerial angeritzt wird. Wenn nach dem Kratzen des getesteten Minerals mit Quarz (7) eine Spur darauf verbleibt, nach Orthoklas (6) jedoch keine Spur mehr vorhanden ist, beträgt die Härte des getesteten Materials mehr als 6, aber weniger als 7. Eine Angabe ist nicht möglich Eine genauere Antwort in diesem Fall.

Bei herkömmlichen Skalen entsprechen die gleichen Abstände zwischen den Größen einer bestimmten Größe nicht den gleichen Abmessungen der Zahlen, die die Größen anzeigen. Mit diesen Zahlen können Sie Wahrscheinlichkeiten, Modi, Mediane und Quantile ermitteln, sie können jedoch nicht für Summationen, Multiplikationen und andere mathematische Operationen verwendet werden.

Die Bestimmung des Wertes von Mengen mithilfe von Ordnungsskalen kann nicht als Maß betrachtet werden, da auf diesen Skalen keine Maßeinheiten eingegeben werden können. Das Zuweisen einer Zahl zu einem erforderlichen Wert sollte als Schätzung betrachtet werden. Die Bewertung auf Ordnungsskalen ist mehrdeutig und sehr bedingt, wie das betrachtete Beispiel zeigt.

3. Intervallskala (Differenzskala). Diese Skalen sind eine Weiterentwicklung der Ordnungsskalen und werden für Objekte verwendet, deren Eigenschaften den Beziehungen Äquivalenz, Ordnung und Additivität genügen. Die Intervallskala besteht aus identischen Intervallen, hat eine Maßeinheit und einen willkürlich gewählten Anfang – den Nullpunkt. Zu solchen Skalen gehört die Chronologie nach verschiedenen Kalendern, bei denen entweder die Erschaffung der Welt, die Geburt Christi etc. als Ausgangspunkt genommen wird. Auch die Temperaturskalen Celsius, Fahrenheit und Réaumur sind Intervallskalen.

Die Intervallskala definiert die Aktionen zum Addieren und Subtrahieren von Intervallen. Tatsächlich können Intervalle auf einer Zeitskala summiert oder subtrahiert und danach verglichen werden, wie oft ein Intervall größer als ein anderes ist, aber das Addieren der Daten von Ereignissen ist einfach sinnlos.

4. Beziehungsskala. Diese Skalen beschreiben die Eigenschaften empirischer Objekte, die die Beziehungen Äquivalenz, Ordnung und Additivität (Skalen der zweiten Art sind additiv) und in einigen Fällen Proportionalität (Skalen der ersten Art sind proportional) erfüllen. Ihre Beispiele sind die Massenskala (zweite Art) und die thermodynamische Temperatur (erste Art).

In Verhältnisskalen gibt es ein eindeutiges natürliches Kriterium für die quantitative Nullausprägung einer Eigenschaft und eine einvernehmlich festgelegte Maßeinheit. Formal gesehen handelt es sich bei der Verhältnisskala um eine Intervallskala natürlichen Ursprungs. Alle arithmetischen Operationen sind auf die auf dieser Skala erhaltenen Werte anwendbar, was bei der Messung von EF wichtig ist.

Beziehungsskalen sind am weitesten fortgeschritten. Sie werden durch die Gleichung beschrieben , wobei Q der PV ist, für den die Skala erstellt wurde, [Q] die Maßeinheit ist und q der numerische Wert des PV ist. Der Übergang von einer Beziehungsskala zur anderen erfolgt gemäß der Gleichung q 2 = q 1 /.

5. Absolute Maßstäbe. Einige Autoren verwenden das Konzept der absoluten Skalen, womit sie Skalen meinen, die alle Merkmale von Verhältnisskalen aufweisen, aber zusätzlich über eine natürliche eindeutige Definition der Maßeinheit verfügen und nicht vom angenommenen Maßeinheitensystem abhängen. Solche Skalen entsprechen relativen Werten: Verstärkung, Dämpfung usw. Um viele abgeleitete Einheiten im SI-System zu bilden, werden dimensionslose und zählende Einheiten absoluter Skalen verwendet.

Beachten Sie, dass die Maßstäbe für Namen und Ordnung als nicht metrisch (konzeptionell) und die Maßstäbe für Intervalle und Verhältnisse als metrisch (materiell) bezeichnet werden. Absolute und metrische Skalen gehören zur Kategorie der linearen. Die praktische Umsetzung von Messskalen erfolgt durch die Standardisierung sowohl der Skalen und Maßeinheiten selbst als auch ggf. der Methoden und Bedingungen zu deren eindeutiger Reproduktion.

Physikalische Größe und ihre Eigenschaften.

Alle Objekte der materiellen Welt haben eine Reihe von Eigenschaften, die es uns ermöglichen, ein Objekt von einem anderen zu unterscheiden.

Eigentum Ein Objekt ist ein objektives Merkmal, das sich während seiner Erstellung, seines Betriebs und seines Konsums manifestiert.

Die Eigenschaft eines Objekts muss qualitativ – in Form einer verbalen Beschreibung und quantitativ – in Form von Grafiken, Abbildungen, Diagrammen, Tabellen ausgedrückt werden.

Die metrologische Wissenschaft beschäftigt sich mit der Messung der quantitativen Eigenschaften materieller Objekte – physikalische Quantitäten.

Physikalische Größe- ϶ᴛᴏ eine Eigenschaft, die qualitativ vielen Objekten innewohnt und quantitativ für jedes von ihnen individuell ist.

Z.B, Masse haben alle materiellen Objekte, aber jedes von ihnen Massenwert Individuell.

Physikalische Größen werden unterteilt in messbar Und beurteilt.

Messbar physikalische Größen können ausgedrückt werden quantitativ in Form einer bestimmten Anzahl etablierter Maßeinheiten.

Z.B, der Wert der Netzspannung ist 220 IN.

Physikalische Größen, die keine Maßeinheit haben, können nur geschätzt werden. Zum Beispiel Geruch, Geschmack. Ihre Beurteilung erfolgt durch Verkostung.

Einige Mengen können auf einer Skala geschätzt werden. Zum Beispiel: Materialhärte – auf der Vickers-, Brinel-, Rockwell-Skala, Erdbebenstärke – auf der Richterskala, Temperatur – auf der Celsius-Skala (Kelvin).

Physikalische Größen können durch messtechnische Kriterien qualifiziert werden.

Von Arten von Phänomenen sie sind unterteilt in

A) real, Beschreibung der physikalischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften von Stoffen, Materialien und daraus hergestellten Produkten.

Zum Beispiel Masse, Dichte, elektrischer Widerstand (um den Widerstand eines Leiters zu messen, muss Strom durch ihn fließen, diese Messung nennt man passiv).

B) Energie, Beschreibung der Merkmale der Prozesse der Umwandlung, Übertragung und Nutzung von Energie.

Diese beinhalten: Strom, Spannung, Leistung, Energie. Diese physikalischen Größen werden aufgerufen aktiv. Sie benötigen keine Hilfsenergiequelle.

Es gibt eine Gruppe physikalischer Größen, die den zeitlichen Ablauf von Prozessen charakterisieren, zum Beispiel spektrale Eigenschaften, Korrelationsfunktionen.

Von Zubehör Zu verschiedenen Gruppen physikalischer Prozesse gehören die Größen

· räumlich-zeitlich,

· mechanisch,

· elektrisch,

· magnetisch,

· thermisch,

· akustisch,

· Licht,

· physikalische und chemische,

· Ionisierende Strahlung, Atom- und Kernphysik.

Von Grade der bedingten Unabhängigkeit physikalische Größen werden unterteilt in

· einfach (unabhängig),

· Derivate (abhängig),

· zusätzlich.

Von Präsenz der Dimension physikalische Größen werden in dimensionale und dimensionslose unterteilt.

Beispiel dimensional Größe ist Gewalt, dimensionslos- Ebene Schallleistung.

Um eine physikalische Größe zu quantifizieren, wird das Konzept eingeführt Größe physikalische Größe.

Größe der physikalischen Größe- Dies ist die quantitative Gewissheit einer physikalischen Größe, die einem bestimmten materiellen Objekt, System, Prozess oder Phänomen innewohnt.

Z.B, jeder Körper hat eine bestimmte Masse, daher können sie durch die Masse ᴛ.ᴇ unterschieden werden. nach physischer Größe.

Der Ausdruck der Größe einer physikalischen Größe in Form einer bestimmten Anzahl dafür akzeptierter Einheiten ist definiert als der Wert einer physikalischen Größe.

Der Wert einer physikalischen Größe ist Dies ist ein Ausdruck einer physikalischen Größe in Form einer bestimmten Anzahl dafür akzeptierter Maßeinheiten.

Der Messprozess ist ein Verfahren zum Vergleichen einer unbekannten Größe mit einer bekannten physikalischen Größe (verglichen) und in diesem Zusammenhang wird das Konzept eingeführt wahre Bedeutung physikalische Größe.

Wahrer Wert einer physikalischen Größe- ϶ᴛᴏ der Wert einer physikalischen Größe, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ charakterisiert idealerweise die entsprechende physikalische Größe im qualitativen und quantitativen Verhältnis.

Der wahre Wert unabhängiger physikalischer Größen wird in ihren Standards wiedergegeben.

Die wahre Bedeutung wird selten, eher verwendet echter Wert physikalische Größe.

Realer Wert einer physikalischen Größe- ϶ᴛᴏ-Wert experimentell ermittelt und dem wahren Wert einigermaßen nahe.

Früher gab es das Konzept der „messbaren Parameter“, jetzt wird gemäß dem Regulierungsdokument RMG 29-99 das Konzept der „messbaren Größen“ empfohlen.

Es gibt viele physikalische Größen und sie sind systematisiert. Ein System physikalischer Größen ist eine Menge physikalischer Größen, die nach anerkannten Regeln gebildet werden, wobei einige Größen als unabhängig angesehen werden, während andere als Funktionen unabhängiger Größen definiert werden.

Im Namen eines Systems physikalischer Größen werden Symbole für als Grundgrößen akzeptierte Größen verwendet.

Zum Beispiel in der Mechanik, wo Längen als Basis angenommen werden – L , Gewicht - M und Zeit - T , der Name des Systems lautet dementsprechend Lm t .

Das System der Basisgrößen, das dem internationalen System der SI-Einheiten entspricht, wird durch Symbole ausgedrückt LmtIKNJ , ᴛ.ᴇ. Es werden Symbole für Grundgrößen verwendet: Länge - L , Gewicht - M , Zeit - T , aktuelle Stärke - ICH , Temperatur - K, die Stoffmenge - N , die Kraft des Lichts - J .

Grundlegende physikalische Größen hängen nicht von den Werten anderer Größen dieses Systems ab.

Abgeleitete physikalische Größe- ϶ᴛᴏ physikalische Größe, die in einem Größensystem enthalten ist und durch die Grundgrößen dieses Systems bestimmt wird. Kraft ist beispielsweise definiert als Masse mal Beschleunigung.

3. Maßeinheiten physikalischer Größen.

Als Maßeinheit einer physikalischen Größe wird üblicherweise eine Größe bezeichnet, der per Definition ein numerischer Wert gleich zugeordnet ist 1 und das zum quantitativen Ausdruck damit homogener physikalischer Größen verwendet wird.

Einheiten physikalischer Größen werden zu einem System zusammengefasst. Das erste System wurde von Gauss K vorgeschlagen (Millimeter, Milligramm, Sekunde). Mittlerweile ist das SI-System in Kraft, zuvor gab es einen Standard der RGW-Länder.

Maßeinheiten werden geteilt in grundlegend, zusätzlich, abgeleitet und nicht systemisch.

Im SI-System sieben Grundeinheiten:

· Länge (Meter),

· Gewicht (Kilogramm),

· Zeit (Sekunde),

· thermodynamische Temperatur (Kelvin),

· Stoffmenge (Mol),

· elektrische Stromstärke (Ampere).),

· Lichtstärke (Candela).

Tabelle 1

Bezeichnung der SI-Basiseinheiten

Physikalische Größe	Maßeinheit
Name	Bezeichnung	Name	Bezeichnung
Russisch	International
Basic
Länge	L	Meter	M	M
Gewicht	M	Kilogramm	kg	kg
Zeit	T	zweite	Mit	S
Elektrische Stromstärke	ICH	Ampere	A	A
Thermodynamische Temperatur	T	Kelvin	ZU	ZU
Stoffmenge	n, v	Mol	Mol	Mol
Kraft des Lichts	J	Candela	CD	CD
zusätzlich
Flacher Winkel	-	Bogenmaß	froh	rad
Raumwinkel	-	Steradiant	Heiraten	sr

Notiz. Ein Bogenmaß ist der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, dessen Bogen die gleiche Länge wie der Radius hat. In Grad ist ein Bogenmaß gleich 57 0 17 ’ 48 ’’ .

Steradiant ist ein Raumwinkel, dessen Scheitelpunkt in der Mitte der Kugel liegt und der auf der Kugeloberfläche eine Fläche gleich der Fläche eines Quadrats mit einer Seitenlänge gleich dem Radius der Kugel ausschneidet . Der Raumwinkel wird gemessen, indem man Ebenenwinkel bestimmt und zusätzliche Berechnungen nach der Formel durchführt:

Q = 2p (1 - cosa/2),

Wo Q- Raumwinkel,A - ein ebener Winkel an der Spitze eines Kegels, der innerhalb einer Kugel durch einen gegebenen Raumwinkel gebildet wird.

Raumwinkel 1 Heiraten entspricht einem Ebenenwinkel gleich 65 0 32 ’ , Eckep durchschn - flacher Winkel 120 0 , Ecke2Stk - 180 0 .

Zusätzliche SI-Einheiten werden verwendet, um die Einheiten der Winkelgeschwindigkeit, der Winkelbeschleunigung und einiger anderer Größen zu bilden.

Das Bogenmaß und das Steradiant selbst werden hauptsächlich für theoretische Konstruktionen und Berechnungen verwendet, weil Die meisten praktischen Winkelwerte (Vollwinkel, rechter Winkel usw.) im Bogenmaß werden durch transzendente Zahlen ausgedrückt ( 2p, p/2).

Derivate werden Maßeinheiten genannt, die mithilfe von Verbindungsgleichungen zwischen physikalischen Größen ermittelt werden. Die SI-Einheit der Kraft ist beispielsweise Newton ( N ):

N = kg∙m/s 2 .

Obwohl das SI-System universell ist, ermöglicht es die Verwendung einiger davon nichtsystemische Einheiten, die breite praktische Anwendung gefunden haben (zum Beispiel ein Hektar).

Sie werden als nicht systemisch bezeichnet Einheiten, die in keinem der allgemein anerkannten Einheitensysteme physikalischer Größen enthalten sind.

Für viele praktische Fälle sind die gewählten Größen physikalischer Größen unpraktisch – zu klein oder zu groß. Aus diesem Grund werden sie in der Messpraxis häufig verwendet Vielfache Und Untervielfaches Einheiten.

Mehrere Es ist üblich, eine Einheit zu bezeichnen, die um ein Vielfaches größer ist als eine systemische oder nicht-systemische Einheit. Zum Beispiel ein Vielfaches von eins 1km = 1000 M.

Dolnoy Es ist üblich, eine Einheit um ein ganzzahliges Vielfaches kleiner als eine systemische oder nicht-systemische Einheit zu bezeichnen. Zum Beispiel eine Untermultiplikatoreinheit 1 cm = 0,01 M.

Nach der Einführung des metrischen Maßsystems wurde ein Dezimalsystem zur Bildung von Vielfachen und Untervielfachen eingeführt, das dem Dezimalsystem unserer Zahlenzählung entspricht. Z.B, 10 6 – Mega, A 10 -6 – Mikro.

Physikalische Größe und ihre Eigenschaften. - Konzept und Typen. Klassifizierung und Merkmale der Kategorie „Physikalische Größe und ihre Eigenschaften“. 2017, 2018.

Alle Objekte der umgebenden Welt zeichnen sich durch ihre Eigenschaften aus. Im Allgemeinen gibt es unzählige Eigenschaften, die ein bestimmtes Objekt oder Phänomen hat. Aber dank dieser Eigenschaften können wir ein Objekt von einem anderen unterscheiden oder sie umgekehrt gruppieren, also einer Objektklasse zuordnen. Zum Beispiel groß, warm, schwer. Die Eigenschaft eines Objekts manifestiert sich nur in seiner Interaktion mit anderen Objekten. Beispielsweise zeigt sich die elastische Eigenschaft eines Balls, wenn er mit dem Boden interagiert.

Eigentum – eine philosophische Kategorie, die einen solchen Aspekt eines Objekts (eines Prozessphänomens) ausdrückt, der seinen Unterschied oder seine Gemeinsamkeit mit anderen Objekten (Phänomenen, Prozessen) bestimmt und sich in seinen Beziehungen zu ihnen offenbart. Eigenschaft – Qualitätskategorie. Um verschiedene Eigenschaften von Prozessen und physikalischen Körpern quantitativ zu beschreiben, wird der Begriff der Menge eingeführt.

Größe - Dies ist eine Eigenschaft von etwas, die von anderen Eigenschaften unterschieden und auf die eine oder andere Weise, auch quantitativ, bewertet werden kann. Eine Größe existiert nicht für sich allein; sie existiert nur insoweit, als es ein Objekt mit Eigenschaften gibt, die durch eine bestimmte Größe ausgedrückt werden.

Werte können in zwei Typen unterteilt werden: real Und perfekt.

Ideale Werte beziehen sich hauptsächlich auf die Mathematik und sind eine Verallgemeinerung (Modell) spezifischer realer Konzepte.

Echte Werte sind wiederum unterteilt in körperlich Und nicht-physisch . Eine physikalische Größe (PV) kann im Allgemeinen als eine für materielle Objekte (Prozesse, Phänomene) charakteristische Größe definiert werden, die in den Naturwissenschaften (Physik, Chemie) und den technischen Wissenschaften untersucht wird. Zu den nicht-physikalischen Größen zählen solche, die zu den Sozialwissenschaften (nicht-physikalisch) gehören – Philosophie, Soziologie, Wirtschaftswissenschaften usw.

Physikalische Größe - eine der Eigenschaften eines physischen Objekts, im qualitativen Sinne vielen physischen Objekten gemeinsam und im quantitativen Sinne für jedes von ihnen individuell. Unter quantitativer Individualität versteht man, dass eine Eigenschaft bei einem Objekt um ein bestimmtes Vielfaches größer oder kleiner sein kann als bei einem anderen. Physische Objekte haben beispielsweise Masse – das ist ihre gemeinsame Eigenschaft. Aber jeder Körper hat quantitativ gesehen seinen eigenen Massenwert. Auf diese Weise, physikalische Quantitäten sind die gemessenen Eigenschaften physikalischer Objekte und Prozesse, mit deren Hilfe sie untersucht werden können.

Es empfiehlt sich, physikalische Größen in gemessene und geschätzte zu unterteilen. Der gemessene EF kann quantitativ in Form einer bestimmten Anzahl etablierter Maßeinheiten ausgedrückt werden. Die Möglichkeit, Letzteres einzuführen und zu nutzen, ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der gemessenen EF. Physikalische Größen, für die aus irgendeinem Grund keine Maßeinheit eingeführt werden kann, können nur geschätzt werden. Die Werte werden anhand von Skalen bewertet.

Größenskala – eine geordnete Abfolge seiner Werte, die einvernehmlich auf der Grundlage der Ergebnisse genauer Messungen festgelegt wird.

Nichtphysikalische Größen, für die grundsätzlich keine Maßeinheit eingeführt werden kann, können nur geschätzt werden. Die Schätzung nichtphysikalischer Größen gehört nicht zu den Aufgaben der theoretischen Messtechnik.

Einheit der physikalischen Größe [ Q ] ist ein PV fester Größe, dem bedingt ein numerischer Wert gleich eins zugewiesen wird und der für den quantitativen Ausdruck eines homogenen PV verwendet wird.

Wert der physikalischen Größe Q ist eine Schätzung seiner Größe in Form einer bestimmten Anzahl von dafür akzeptierten Einheiten.

Zahlenwert einer physikalischen Größe Q – eine abstrakte Zahl, die das Verhältnis des Wertes einer Größe zur entsprechenden Einheit einer gegebenen PV ausdrückt.

Die gleichung

angerufen grundlegende Messgleichung .

Messung – ein kognitiver Prozess, der aus dem Vergleich einer bestimmten PV mit einer bekannten PV als Maßeinheit durch ein physikalisches Experiment besteht.

In praktischen Tätigkeiten ist es notwendig, verschiedene Größen zu messen, die die Eigenschaften von Körpern, Stoffen, Phänomenen und Prozessen charakterisieren. Einige Manifestationseigenschaften (quantitativ oder qualitativ) einer Eigenschaft bilden Mengen, deren Abbildungen auf eine geordnete Menge von Zahlen oder, allgemeiner gesagt, konventionelle Zeichen bilden Messskalen diese Eigenschaften. Die quantitative Eigenschaftsmessskala ist die PV-Skala.

Physikalische Mengenskala ist eine geordnete Folge von PV-Werten, die nach Vereinbarung auf der Grundlage der Ergebnisse genauer Messungen festgelegt wird.

Es gibt fünf Haupttypen von Messskalen.

Benennungsskala (Klassifizierungsskala). Skalen dieser Art sind keine EF-Waagen. Dies ist die einfachste Art der Skala, die auf der Zuordnung von Zahlen zu den qualitativen Eigenschaften von Objekten basiert und die Rolle von Namen spielt. Bei diesen Skalen erfolgt die Zuordnung der reflektierten Eigenschaft zu der einen oder anderen Äquivalenzklasse über die menschlichen Sinne – dies ist das von der Mehrheit der Experten am besten geeignete Ergebnis. Die Nummerierung von Objekten auf einer Namensskala erfolgt nach dem Grundsatz: „Verschiedenen Objekten nicht die gleiche Nummer zuweisen.“ In diesen Skalen gibt es keine Konzepte von Null, „mehr“ oder „weniger“ und keine Maßeinheiten. Ein Beispiel für Benennungsskalen sind die weit verbreiteten Blumenatlanten, zur Farbidentifizierung gedacht.

Ordnungsskala (Rangskala). In Ordnungsskalen gibt es Null oder nicht, aber grundsätzlich ist es unmöglich, Maßeinheiten einzuführen. Diese Skalen sind monoton steigend oder fallend, was es ermöglicht, eine größere/kleinere Beziehung zwischen Größen herzustellen. Zu diesen Skalen gehört beispielsweise die Mohs-Skala zur Bestimmung der Härte von Mineralien, die 10 Referenz-(Referenz-)Mineralien mit unterschiedlichen Härtezahlen enthält: Talk - 1; Gips – 2; Kalzium – 3; Fluorit – 4; Apatit – 5; Orthoklas – 6; Quarz – 7; Topas – 8; Korund – 9; Diamant – 10. Die Zuordnung eines Minerals zu einem bestimmten Härtegrad erfolgt auf der Grundlage eines Experiments, bei dem das Testmaterial mit einem Unterlagematerial angeritzt wird. Wenn nach dem Kratzen des getesteten Minerals mit Quarz (7) eine Spur darauf verbleibt, nach Orthoklas (6) jedoch keine Spur mehr vorhanden ist, beträgt die Härte des getesteten Materials mehr als 6, aber weniger als 7. In diesem Fall ist es Eine genauere Antwort kann man nicht geben. Bei herkömmlichen Skalen entsprechen die gleichen Abstände zwischen den Größen einer bestimmten Größe nicht den gleichen Abmessungen der Zahlen, die die Größen anzeigen. Die Bestimmung des Wertes von Mengen mithilfe von Ordnungsskalen kann nicht als Maß betrachtet werden, da auf diesen Skalen keine Maßeinheiten eingegeben werden können. Das Zuweisen einer Zahl zu einem erforderlichen Wert sollte als Schätzung betrachtet werden. Die Bewertung anhand von Ordnungsskalen ist mehrdeutig und sehr bedingt.

Intervallskala (Differenzskala). Die Intervallskala besteht aus identischen Intervallen, hat eine Maßeinheit und einen willkürlich gewählten Anfang – den Nullpunkt. Zu solchen Skalen gehört die Chronologie nach verschiedenen Kalendern, bei denen entweder die Erschaffung der Welt, die Geburt Christi etc. als Ausgangspunkt genommen wird. Auch die Temperaturskalen Celsius, Fahrenheit und Réaumur sind Intervallskalen.

Die Q-Wert-Intervallskala kann als Gleichung dargestellt werden:

wobei q der numerische Wert der Menge ist; Q 0 der Anfang der Skala ist; [Q] – Einheit der betrachteten Menge.

Eine solche Skala wird vollständig durch den Wert des Bezugspunkts Q 0 der Skala und die Einheit dieses Wertes [Q] bestimmt. Sie können den Maßstab auf zwei Arten einstellen. Im ersten Weg werden zwei Werte Q 0 und Q 1 ausgewählt, die relativ einfach physikalisch umgesetzt werden. Diese Werte werden aufgerufen Bezugspunkte , oder Hauptrapper , und das Intervall (Q 1 -Q 0) – Hauptintervall . Als Ursprung wird Punkt Q 0 genommen und der Wert:

pro Maßeinheit.

Beziehungsskala . Beispiele hierfür sind die Massenskala und die thermodynamische Temperatur. In Verhältnisskalen gibt es ein eindeutiges natürliches Kriterium für die quantitative Nullausprägung einer Eigenschaft und einer Maßeinheit. Beziehungsskalen sind am weitesten fortgeschritten. Sie werden durch die Gleichung beschrieben:

wobei Q der PV ist, für den die Skala erstellt wurde; [Q] ist seine Maßeinheit; q ist der numerische Wert des PV.

Absolute Maßstäbe . Mit „absolut“ meinen wir Skalen, die alle Merkmale von Verhältnisskalen aufweisen, aber zusätzlich über eine natürliche, eindeutige Definition der Maßeinheit verfügen und nicht vom verwendeten Maßeinheitensystem abhängen. Solche Skalen entsprechen relativen Werten: Verstärkung, Dämpfung usw.

Die Benennungs- und Ordnungsskalen werden aufgerufen nicht metrisch (konzeptionell) und Intervall- und Verhältnisskalen sind metrisch (Material).