Mittaus– joukko pääasiassa kokeellisia operaatioita, jotka suoritetaan teknisillä välineillä, jotka tallentavat määräyksikön, jolloin voidaan verrata mitattua määrää sen yksikköön ja saada

määrän haluttu arvo. Tätä arvoa kutsutaan mittaustulokseksi.

Fyysisen määrän käsite otetaan käyttöön, jotta voidaan määrittää eroja näytetyn kohteen määrällisissä arvoissa.

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

Esimerkiksi tiheys, jännite, taitekerroin jne.

Joten käyttämällä mittalaitetta, esimerkiksi tasavirtajännitemittaria, mittaamme tietyn sähköpiirin jännitteen voltteina vertaamalla osoittimen (nuolen) sijaintia volttimittarin asteikolla tallennettuun sähköjännitteen yksikköön. Löytynyt jännitearvo tiettynä volttimääränä edustaa mittaustulosta.

Riisi. 4.1.

Suuren erottuva piirre voi olla mittayksikkö, mittaustekniikka, standardinäyte tai näiden yhdistelmä.

Tarvittaessa on mahdollista mitata fyysisen suuren lisäksi myös mikä tahansa fyysinen ja ei-fyysinen kohde.

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

Fyysisen määrän koko– tietylle aineelliselle esineelle (ilmiölle, prosessille) ominaisen fysikaalisen suuren kvantitatiivinen määritys.

Todellinen koko fyysinen suure 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 mittayksikköä, joka vastaa 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 kilon koko poikkeaa punnan koosta (1 pauna = 32 erää = 96 puolaa = 409,512 g), puuta (1 piste = 40 paunaa = 1280 erä = 16,3805 kg) jne. d.

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

Niinpä kanadalainen matkustajakone Boeing-647 teki vuonna 1984 hätälaskun ajoneuvojen testauspaikalle sen jälkeen, kun moottorit epäonnistuivat lennon aikana 10 tuhannen metrin korkeudessa käytetyn polttoaineen vuoksi. Tapahtuman selitys oli, että koneen instrumentit kalibroitiin litroissa, mutta 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 tietty määrä 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] – fyysisen määrän yksikkö.

Esimerkiksi putken pituus l= 5m, missä l– pituuden arvo, 5 – sen numeerinen arvo, m – tässä tapauksessa käytetty pituusyksikkö.

Yhtälöä (4.1) kutsutaan perusmittausyhtälö, osoittaa, että suuren numeerinen arvo riippuu käytetyn mittayksikön koosta.

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

Samassa määräjärjestelmässä 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.

Määräjärjestelmä edustaa joukkoa suureita yhdessä joukon johdonmukaisia ​​yhtälöitä, jotka yhdistävät nämä suuret.

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

Johtettu määrä 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 ei-desimaaliyksikkö, joka on sekunnin kerrannainen.

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

Ei-systeeminen 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 luodaan yksi yhteen vastaavuus kahden suuren koon välillä: muunnettavan suuren (syöte) ja mittauksen tuloksena muunnetun määrän (syöte) välille.

Teknisellä laitteella - mittausmuuntimella - muunnettavan syöttösuureen kokojoukko on ns. muunnosalue.

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

Ensimmäinen ryhmä edustaa kokojoukossa olevia määriä, joista vain niiden suhteet määritetään vertailujen muodossa "heikompi - vahvempi", "pehmeämpi - kovempi", "kylmämpi - lämpimämpi" jne.

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

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

Toinen ryhmä edustaa määriä, joiden järjestyssuhteet (ekvivalenssit) määritetään paitsi määrien kokojen välillä, myös niiden kokoparien välisten suureiden erojen välillä.

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

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

Siten elohopealämpömittaria käytettäessä lämpötilaerot (esimerkiksi välillä +5 - +10 ° C) katsotaan yhtäläisiksi. Näin ollen tässä tapauksessa on olemassa sekä suuruusluokkaa oleva suhde (25 "lämpimämpi" kuin 10°C) ja ekvivalenssisuhde kokoarvoparien erojen välillä: parin ero (25-20°C) ) vastaa parin eroa (10–5°C).

Molemmissa tapauksissa järjestyssuhde muodostetaan yksiselitteisesti käyttämällä mittauslaitetta (mittamuunninta), 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 toisen ryhmän määrille ominaisia ​​järjestys- ja ekvivalenssisuhteita) on mahdollista suorittaa yhteen- tai vähennyslaskua vastaavia toimintoja (additiivisuusominaisuus).

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

Näin ollen kaksi 0,5 kg:n painoista kappaletta, jotka on asetettu yhdelle tasavartisten vaakojen kattiloista, tasapainotetaan toiselle astialle sijoitetulla 1 kg:n painolla.

Lataa talletustiedostoista

Luento 1. Kiinteistö. Suuruus. Perusmittausyhtälö

2. Mittaukset

Määriä, mittoja ja mittalaitteita tutkitaan yksityiskohtaisesti kurssilla ”Metrologia”, joka opetetaan sinulle neljäntenä vuonna. Tässä tarkastellaan pääkohtia, jotka meidän on tiedettävä kurssilla "Geodeettiset instrumentit ja mittaukset".

1. Omaisuus. Suuruus. Perusmittausyhtälö

Kaikille ympäröivän maailman esineille on ominaista niiden ominaisuudet.

Voimme nimetä esimerkiksi sellaisia ​​esineiden ominaisuuksia kuin väri, paino, pituus, korkeus, tiheys, kovuus, pehmeys jne. Siitä tosiasiasta, että jokin esine on värillinen tai pitkä, emme kuitenkaan opi mitään, paitsi että sillä on värin tai pituuden ominaisuus.

Erilaisten ominaisuuksien, prosessien ja fyysisten kappaleiden kvantitatiiviseen kuvaamiseen otetaan käyttöön määrän käsite.

Kaikki määrät voidaan jakaa kahteen tyyppiin:todellinen Ja täydellinen .

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

Todellinen määrät jaetaan puolestaanfyysistä Ja ei-fyysinen .

TO ei-fyysinen yhteiskuntatieteiden (ei-fysikaalisten) tieteiden – filosofian, sosiologian, taloustieteen jne. – luontaiset arvot olisi sisällytettävä. Emme ole kiinnostuneita näistä määristä.

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

Yksilöllisyys kvantitatiivisesti ymmärretään siinä mielessä, että ominaisuus voi olla yhdelle esineelle tietyn määrän kertoja suurempi tai pienempi 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. Tällaisia ​​fyysisiä suureita kutsutaan arvioitavissa . Tällaiset fysikaaliset suureet arvioidaan käyttämällä tavanomaisia ​​asteikkoja. Esimerkiksi maanjäristysten voimakkuutta arvioidaan Richterin asteikko, mineraalikovuus - Mohsin asteikko.

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

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

Pääseitsemän ja kahden lisäsuureen avulla, jotka on otettu käyttöön yksinomaan mukavuussyistä, muodostetaan koko valikoima johdettuja fysikaalisia suureita ja annetaan kuvaus fyysisten esineiden ja ilmiöiden ominaisuuksista.

Dimensioiden olemassaolon mukaan fyysiset suureet jaetaanulottuvuus , eli jolla on ulottuvuus jamittaamaton .

Konsepti fyysisen suuren mitat esiteltiin Fourier vuonna 1822.

Ulottuvuus laatu sen ominaisuudet ja se on merkitty symbolilla
, tulee sanasta ulottuvuus (englanniksi - koko, mitta). Ulottuvuus pää fyysiset määrät on merkitty asianmukaisilla isoilla kirjaimilla. Esimerkiksi pituuden, massan ja ajan osalta

Johdannaisen fysikaalisen suuren ulottuvuus ilmaistaan ​​fyysisten perussuureiden mitoilla käyttämällä tehomonomialia:

Missä ,
,, … – fyysisten perussuureiden mitat;

, ,, … – ulottuvuuden indikaattorit.

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

Jos kaikki mitta-indikaattorit ovat yhtä suuret kuin nolla , niin tätä määrää kutsutaan mittaamaton .

Koko mitattu määrä onmäärällinen sen ominaisuudet.

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

Erikokoisia homogeenisia määriä edustavien lukujen on oltava identtisesti nimettyjen lukujen joukko. Tämä nimeäminen on fyysisen määrän yksikkö tai sen osuutta. 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 kolme lueteltua parametria ovat yhteydessä toisiinsa

, (3.1) jota kutsutaanperusmittausyhtälö .

2. Mittaukset

Perusmittausyhtälöstä seuraa, ettämittaus - tämä on suuren arvon määrittäminen tai toisin sanoen se on suuren vertailu sen yksikköön. Fysikaalisten suureiden mittaukset tehdään teknisin keinoin. Mittaukselle voidaan antaa seuraava määritelmä.

Tämä määritelmä sisältää neljä mittauskäsitteen ominaisuutta.

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

2. Mittaus on suuren kokeellista arviointia, eli se on aina kokeilu.

Suuren laskettua määritystä kaavoilla ja tunnetuilla lähtötiedoilla ei voida kutsua mittaukseksi.

3. Mittaus suoritetaan käyttämällä erityisiä teknisiä välineitä - yksikkökokoisia tai asteikkoja, joita kutsutaan mittauslaitteiksi.

4. Mittaus on suuren arvon määrittämistä, ts. on suuren vertailu sen yksikköön tai mittakaavaan. Tämä lähestymistapa on kehitetty vuosisatojen mittauskäytännön kautta. Se vastaa täysin "mittauksen" käsitteen sisältöä, jonka L. Euler antoi yli 200 vuotta sitten: " On mahdotonta määritellä tai mitata yhtä suuretta, paitsi ottamalla tunnetuksi toinen samanlainen suure ja osoittamalla, missä suhteessa se löydetään » .

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

A) mitatun suuren vertailu yksikköön;

b) muuntaminen käyttökelpoiseen muotoon(eri näyttötavat).

Mitat erottavat:

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

b) mittausmenetelmä– tekniikka tai tekniikoiden joukko 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 fyysisen suuren haluttu arvo saadaan suoraan.

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

b) epäsuora mittaus – fyysisen suuren halutun arvon määrittäminen perustuen muiden haluttuun suureen toiminnallisesti liittyvien fyysisten suureiden suorien mittausten tuloksiin.

Esimerkki 1. Viivojen pituuksien mittaaminen parallaksimenetelmällä, jossa vaakakulma mitataan pohjakiskon merkeistä, joiden välinen etäisyys on tiedossa; tarvittava pituus lasketaan kaavoilla, jotka yhdistävät tämän pituuden vaakakulmaan ja pohjaan.

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. Maan pinnan pisteen tilakoordinaattien määrittäminen 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 avulla määritetään epäsuorasti etäisyydet satelliiteista vastaanottimeen ja sitten jälleen epäsuorasti seisontapisteen koordinaatit.

V) yhteismitat – kahden tai useamman eri suuren samanaikainen mittaus niiden välisen suhteen määrittämiseksi.

Esimerkki. Metallitangon pituuden mittaaminen ja lämpötila, jossa tangon pituus mitataan. Tällaisten mittausten tulos on metallin, josta sauva on valmistettu, lineaarilaajenemiskertoimen määrittäminen lämpötilan muutosten vuoksi.

G) kokonaismittaukset – usean samannimisen suuren mittaukset samanaikaisesti, joissa määrien halutut arvot määritetään ratkaisemalla yhtälöjärjestelmä, joka saadaan mittaamalla näitä suureita eri yhdistelmissä.

2. Luokittelu mittausmenetelmien mukaan :

A) suora arviointimenetelmä– menetelmä, jossa suuren arvo määritetään suoraan osoittavasta mittauslaitteesta;

esimerkkejä paineen mittaamisesta ilmanpainemittarilla tai lämpötilan mittaamisesta lämpömittarilla;

b) vertailumenetelmä mittaan– mittausmenetelmä, jossa mitattua arvoa verrataan mittauksen tuottamaan arvoon;

esimerkkejä:

soveltamalla viivain jakoineen mihin tahansa osaan, he olennaisesti vertaavat sen kokoa viivaimen tallentamaan yksikköön ja lukemisen jälkeen saavat suuren arvon (pituus, korkeus, paksuus ja muut parametrit);

mittalaitteen avulla suuren (esimerkiksi kulman) kokoa, joka muunnetaan osoittimen liikkeeksi (alidadi), verrataan tämän laitteen asteikon tallentamaan yksikköön (vaakasuuntainen ympyrä, jakamalla ympyrän mitta) ja lasketaan.

Mittaustarkkuuden ominaisuus on sen virhe tai epävarmuus.

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

Mittausmenetelmä. Mittausmenetelmän valinta määräytyy mittauskohteen käyttöönotetun mallin ja käytettävissä olevien mittauslaitteiden mukaan. Mittausmenetelmää valittaessa varmistetaan, että mittausmenetelmän virhe, ts. systemaattisen mittausvirheen komponentti käytetyn mallin ja mittausmenetelmän epätäydellisyydestä (muuten teoreettisesta virheestä) johtuen ei vaikuttanut merkittävästi tuloksena olevaan mittausvirheeseen, ts. ei ylittänyt 30 % häneltä.

Objekti malli. Muutokset mallin mitatuissa parametreissa havaintosyklin aikana, pääsääntöisesti ei saa ylittää 10 % määritetystä 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 mitattavan suuren, käytetyn mittausmenetelmän ja mittaustulosten vaaditun tarkkuuden (tarkkuusstandardien) perusteella. Mittaukset, joissa käytetään riittämättömän tarkkoja mittalaitteita, ovat arvottomia (jopa merkityksettömiä), koska ne voivat aiheuttaa virheellisiä johtopäätöksiä. Liian tarkkojen mittauslaitteiden käyttö ei ole taloudellisesti kannattavaa. Huomioon otetaan myös mittausarvon muutosalue, mittausolosuhteet, mittauslaitteiden suorituskykyominaisuudet ja niiden hinta.

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

— suurin virhe käyttäjästä.<

Mittauksen laatu

Mikään tiede ei tule toimeen ilman mittauksia, joten metrologia on mittaustieteenä läheisessä yhteydessä kaikkiin muihin tieteisiin. Siksi metrologian pääkäsite on mittaus. GOST 16263 - 70:n mukaan mittaus on fysikaalisen suuren (PV) arvon löytämistä kokeellisesti erityisillä teknisillä keinoilla.

Mittausmahdollisuuden määrää mittauskohteen tietyn ominaisuuden alustava tutkimus, abstraktien mallien rakentaminen sekä ominaisuudesta että sen kantajasta - koko mittauskohteesta. Siksi mittauspaikka määritetään niiden kognitiivisten menetelmien joukossa, jotka varmistavat mittauksen luotettavuuden. Metrologisten menetelmien avulla ratkaistaan ​​tiedon tuottamiseen (kognition tulosten kirjaamiseen) liittyvät ongelmat. Mittaus tästä näkökulmasta on menetelmä tiedon koodaamiseksi ja vastaanotetun tiedon tallentamiseksi.

Mittaukset antavat kvantitatiivista tietoa hallinta- tai ohjausobjektista, jota ilman on mahdotonta toistaa tarkasti kaikkia teknisen prosessin määriteltyjä olosuhteita, varmistaa tuotteiden korkea laatu ja kohteen tehokas hallinta. Kaikki tämä muodostaa mittausten teknisen puolen.

Vuoteen 1918 asti metrijärjestelmä otettiin Venäjällä käyttöön valinnaisesti vanhojen venäläisten ja englanninkielisten (tuuman) järjestelmien ohella. Merkittäviä muutoksia metrologisessa toiminnassa alkoi tapahtua sen jälkeen, kun RSFSR:n kansankomissaarien neuvosto allekirjoitti asetuksen "Kansainvälisen paino- ja mittajärjestelmän käyttöönotosta". Metrijärjestelmän käyttöönotto Venäjällä tapahtui vuosina 1918-1927. Suuren isänmaallisen sodan jälkeen ja tähän päivään asti maassamme metrologista työtä tehdään valtion standardikomitean (Gosstandart) johdolla.

Vuonna 1960 XI kansainvälinen paino- ja mittakonferenssi hyväksyi kansainvälisen VF-yksikköjärjestelmän - SI-järjestelmän. Nykyään metrijärjestelmä on laillistettu yli 124 maassa ympäri maailmaa.

Tällä hetkellä paino- ja mittakamarin pohjalta on maan korkein tieteellinen laitos - koko Venäjän metrologian tutkimuslaitos. DI. Mendelejev (VNIIM). Instituutin laboratorioissa kehitetään ja tallennetaan valtion mittayksikköstandardeja, määritetään aineiden ja materiaalien fysikaalisia vakioita ja ominaisuuksia. Instituutin työ kattaa lineaariset, kulma-, optiset ja fotometriset, akustiset, sähköiset ja magneettiset mittaukset, massan, tiheyden, voiman, paineen, viskositeetin, kovuuden, nopeuden, kiihtyvyyden ja useiden muiden suureiden mittaukset.

Vuonna 1955 Moskovan lähelle perustettiin maan toinen metrologinen keskus - nyt koko Venäjän fyysisten, teknisten ja radioteknisten mittausten tutkimuslaitos (VNIIFTRI). Hän kehittää standardeja ja tarkkuusmittaustyökaluja useilla tärkeillä tieteen ja teknologian aloilla: radioelektroniikka, aika- ja taajuuspalvelut, akustiikka, atomifysiikka, matalan lämpötilan ja korkean paineen fysiikka.

Kolmas metrologinen keskus Venäjällä on All-Russian Research Institute of Metrological Service (VNIIMS), johtava organisaatio soveltavan ja laillisen metrologian alalla. Hänelle on uskottu maan metrologisen palvelun koordinointi sekä tieteellinen ja metodologinen johtaminen. Listattujen lisäksi on useita alueellisia metrologisia laitoksia ja keskuksia.

Kansainvälisiin metrologisiin organisaatioihin kuuluu OIML (International Organisation of Legal Metrology), joka perustettiin vuonna 1956. International Bureau of Legal Metrology toimii OILM:n alaisuudessa Pariisissa. Sen toimintaa hallinnoi kansainvälinen laillisen metrologian komitea. Kansainvälinen standardointijärjestö ISO (International Organisation for Standardization) käsittelee joitakin metrologisia kysymyksiä.

Fysikaaliset ominaisuudet ja määrät. Fysikaalisten suureiden luokitus.

Mitta-asteikot

Kaikille ympäröivän maailman esineille on ominaista niiden ominaisuudet.

Omaisuus- filosofinen kategoria, joka ilmaisee esineen (ilmiön tai prosessin) sellaista puolta, joka määrittää sen eron tai yhteneväisyyden muihin esineisiin ja paljastuu sen suhteissa niihin. Kiinteistö - laatuluokka. Fyysisten kappaleiden, ilmiöiden ja prosessien eri ominaisuuksien kvantitatiiviseen kuvaamiseen otetaan käyttöön määrän käsite.

Suuruus- tämä on kohteen (ilmiön, prosessin tai jonkin muun) mitta, mitta siitä, mikä voidaan erottaa muista ominaisuuksista ja arvioida tavalla tai toisella, myös kvantitatiivisesti. Suurea ei ole olemassa yksinään, se on olemassa vain niin kauan kuin on olemassa esine, jolla on tietyn suuren ilmaisemia ominaisuuksia.

Siten määrän käsite on käsite, joka on yleisempi kuin laatu (ominaisuus, ominaisuus) ja määrä.

Fysikaaliset ominaisuudet ja määrät

On olemassa kahdenlaisia ​​määriä: todellinen ja ihanteellinen.

Ideaalisuureet (suureiden numeeriset arvot, kuvaajat, funktiot, operaattorit jne.) liittyvät pääasiassa matematiikkaan ja ovat tiettyjen todellisten käsitteiden yleistys (matemaattinen malli). Ne lasketaan tavalla tai toisella.

Todelliset arvot, puolestaan ​​​​jaetaan nimellä fyysistä Ja ei-fyysinen. Jossa, fyysinen määrä Yleisessä tapauksessa se voidaan määritellä luonnontieteissä (fysiikka, kemia) ja teknisissä tieteissä tutkituille aineellisille esineille (kehoille, prosesseille, ilmiöille) ominaiseksi suureksi. TO ei-fysikaaliset suuret yhteiskuntatieteiden (ei-fysikaalisten) tieteiden – filosofian, sosiologian, taloustieteen jne. – luontaiset arvot olisi sisällytettävä.

GOST 16263-70 -standardi tulkitsee fyysinen määrä, fyysisen kohteen tietyn ominaisuuden numeerisena ilmaisuna, laadullisessa mielessä, joka on yhteinen monille fyysisille objekteille, ja kvantitatiivisessa mielessä ehdottoman yksilöllinen jokaiselle niistä. Yksilöllisyys kvantitatiivisesti ymmärretään tässä siinä mielessä, että ominaisuus voi olla suurempi yhdelle esineelle, tietyn määrän kertoja tai pienempi kuin toisella.

Täten, Fyysiset suureet ovat fyysisten esineiden tai prosessien mitattuja ominaisuuksia, joiden avulla niitä voidaan tutkia.

On suositeltavaa luokitella fysikaaliset suureet (PV) edelleen mitattavissa Ja arvioitu.

Mitatut fyysiset suureet voidaan ilmaista kvantitatiivisesti tietyllä määrällä vahvistettuja mittayksiköitä. Kyky ottaa käyttöön ja käyttää mittayksiköitä on mitattujen PV:iden tärkeä erottava piirre.

Fysikaaliset suureet, joille ei syystä tai toisesta voida ottaa käyttöön mittayksikköä, voidaan vain arvioida. Tässä tapauksessa arviointi ymmärretään toimenpiteeksi, jossa tietty numero annetaan tietylle arvolle, joka suoritetaan vahvistettujen sääntöjen mukaisesti. Arvot arvioidaan asteikoilla.

Ei-fysikaaliset suureet, joille yksiköitä ja asteikkoja ei periaatteessa voida ottaa käyttöön, voidaan vain arvioida.

Fysikaalisten suureiden luokitus

PV:ien yksityiskohtaisempaa tutkimista varten on tarpeen luokitella ne tunnistamalla niiden yksittäisten ryhmien yleiset metrologiset ominaisuudet. PV:n mahdolliset luokitukset on esitetty kuvassa. 2.2.

Tekijä: ilmiötyypit ne on jaettu seuraaviin ryhmiin:

· todellinen, eli kuvataan aineiden, materiaalien ja niistä valmistettujen tuotteiden fysikaalisia ja fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Tähän ryhmään kuuluvat massa, tiheys, sähkövastus, kapasitanssi, induktanssi jne. Joskus näitä PV:itä kutsutaan passiivisiksi. Niiden mittaamiseen on käytettävä apuenergialähdettä, jonka avulla muodostetaan mittaustietosignaali. Tässä tapauksessa passiiviset PV:t muunnetaan aktiivisiksi, jotka mitataan;

· energiaa, eli suuret, jotka kuvaavat energian muuntumis-, siirto- ja käyttöprosessien energiaominaisuuksia. Näitä ovat virta, jännite, teho, energia. Näitä määriä kutsutaan aktiivisiksi. Ne voidaan muuntaa mittaustietosignaaleiksi ilman apuenergialähteitä;

·
luonnehtivaa prosessien kulku ajan myötä. Tämä ryhmä sisältää erilaisia ​​spektriominaisuuksia, korrelaatiofunktioita jne.

Fysikaalisten prosessien eri ryhmiin kuulumisen mukaan Fysiikka jaetaan spatiotemporaaliseen, mekaaniseen, lämpö-, sähkö- ja magneettiseen, akustiseen, valo-, fysikaalis-kemialliseen, ionisoivaan säteilyyn, atomi- ja ydinfysiikkaan.

Ehdollisen riippumattomuuden asteen mukaan muista suureista tästä ryhmästä PV:t jaetaan perus (ehdollisesti riippumaton), johdannaiset (ehdollisesti riippuvainen) ja lisä. Tällä hetkellä SI-järjestelmä käyttää seitsemää fyysistä suuretta, jotka on valittu tärkeimmiksi: pituus, aika, massa, lämpötila, sähkövirta, valovoima ja ainemäärä. Fyysisiä lisäsuureita ovat taso- ja avaruuskulmat.

Koko saatavuuden mukaan PV:t jaetaan dimensioiksi, ts. jolla on ulottuvuus ja mitattomat.

Fyysisillä esineillä on rajoittamaton määrä ominaisuuksia, jotka ilmenevät äärettömänä moninaisina. Tämä tekee vaikeaksi heijastaa niitä lukujoukkoina, joilla on rajoitettu bittisyvyys, mikä syntyy niiden mittauksen aikana. Ominaisuuksien monien erityisten ilmentymien joukossa on myös useita yhteisiä. N.R. Campbell vahvisti fyysisen objektin ominaisuuksien X koko valikoimalle kolmen yleisimmän ilmentymän olemassaolon ekvivalenssi-, järjestys- ja additiivisuuksissa. Nämä matemaattisen logiikan suhteet kuvataan analyyttisesti yksinkertaisimmilla postulaateilla.

Summia verrattaessa paljastuu tilaussuhde (suurempi kuin, pienempi tai yhtä suuri), ts. määrien välinen suhde määritetään. Esimerkkejä intensiivisistä määristä ovat materiaalin kovuus, haju jne.

Voimakkaat suuret voidaan havaita, luokitella intensiteetin mukaan, ohjata, kvantifioida monotonisesti kasvavilla tai laskevilla numeroilla.

"Intensiivisen suuren" käsitteen perusteella otetaan käyttöön fysikaalisen suuren ja sen koon käsitteet. Fyysisen määrän koko- PV:n käsitettä vastaavan ominaisuuden määrällinen sisältö tietyssä objektissa.

Mitta-asteikot

Käytännön toiminnassa on tarpeen suorittaa erilaisten fysikaalisten suureiden mittauksia, jotka kuvaavat kappaleiden, aineiden, ilmiöiden ja prosessien ominaisuuksia. Jotkut ominaisuudet näkyvät vain laadullisesti, toiset - kvantitatiivisesti. Tutkimuskohteen yhden tai toisen ominaisuuden erilaiset ilmentymät (kvantitatiiviset tai kvalitatiiviset) muodostavat joukon, jonka elementtien yhdistämiset järjestetyksi lukujoukoksi, tai yleisemmässä tapauksessa sopimusmerkkejä, muodostavat mittausasteikko tämä omaisuus. Tietyn fyysisen suuren kvantitatiivisen ominaisuuden mitta-asteikko on kyseisen fyysisen suuren asteikko. Täten, fyysinen määräasteikko on järjestetty PV-arvojen sarja, joka hyväksytään sopimuksella tarkkojen mittausten tulosten perusteella. Mittausasteikkojen teorian termit ja määritelmät on esitetty asiakirjassa MI 2365-96.

Ominaisuuksien ilmentymisen loogisen rakenteen mukaisesti erotetaan viisi mitta-asteikkotyyppiä.

1. Nimiasteikko (luokitusasteikko). Tällaisia ​​asteikkoja käytetään luokittelemaan empiirisiä objekteja, joiden ominaisuudet näkyvät vain suhteessa ekvivalenssiin. Näitä ominaisuuksia ei voida pitää fysikaalisina suureina, joten tämän tyyppiset vaa'at eivät ole PV-vaakoja. Tämä on yksinkertaisin asteikkotyyppi, joka perustuu numeroiden osoittamiseen esineiden laadullisille ominaisuuksille, toimien nimien roolissa. Nimeämisasteikoissa, joissa heijastuneen ominaisuuden määrittäminen tiettyyn ekvivalenssiluokkaan tehdään ihmisen aisteilla, sopivin tulos on se, jonka asiantuntijat enemmistön valitsevat. Tässä tapauksessa vastaavan asteikon luokkien oikea valinta on erittäin tärkeää - tarkkailijoiden ja tätä ominaisuutta arvioivien asiantuntijoiden on erotettava ne luotettavasti. Objektien numerointi nimiasteikolla tapahtuu periaatteen mukaisesti: "älä anna samaa numeroa eri kohteille". Objekteille osoitettujen numeroiden avulla voidaan määrittää tietyn objektin esiintymistodennäköisyys tai -taajuus, mutta niitä ei voida käyttää summaukseen tai muihin matemaattisiin operaatioihin.

Koska näille asteikoille on ominaista vain ekvivalenssisuhteet, ne eivät sisällä käsitteitä nolla, "enemmän" tai "vähemmän" ja mittayksiköitä. Esimerkkinä nimeämisasteikoista ovat laajasti käytetyt värikartat, jotka on suunniteltu värien tunnistamiseen.

2. Tilausasteikko (sijoitusasteikko). Jos tietyn empiirisen kohteen ominaisuus ilmenee suhteessa ekvivalenssiin ja järjestykseen ominaisuuden kvantitatiivisen ilmentymisen lisääntymisenä tai pienentymisenä, niin sille voidaan rakentaa järjestysasteikko. Se kasvaa tai laskee monotonisesti ja mahdollistaa suuremman/pienemän suhteen määriteltyä ominaisuutta kuvaavien määrien välille. Järjestysasteikoissa nolla on olemassa tai ei ole olemassa, mutta periaatteessa on mahdotonta ottaa käyttöön mittayksiköitä, koska niille ei ole muodostettu suhteellisuussuhdetta ja näin ollen ei ole mahdollista arvioida kuinka monta kertaa enemmän tai vähemmän tarkkoja ominaisuuden ilmentymiä ovat.

Tapauksissa, joissa ilmiön tietämyksen taso ei anna mahdollisuutta määrittää tarkasti tietyn ominaisuuden arvojen välisiä suhteita tai asteikon käyttö on kätevää ja riittävää harjoitteluun, ehdolliset (empiiriset) asteikot käytetään. Ehdollinen mittakaava on PV-asteikko, jonka alkuarvot ilmaistaan ​​tavanomaisina yksikköinä. Esimerkiksi Engler-viskositeettiasteikko, 12-pisteinen Beaufort-asteikko merituulen voimakkuudelle.

Tilausvaa'at, joihin on merkitty referenssipisteet, ovat yleistyneet. Tällaisia ​​asteikkoja ovat esimerkiksi mineraalien kovuuden määrittämiseen käytettävä Mohsin asteikko, joka sisältää 10 referenssimineraalia (referenssi) eri kovuusluvuilla: talkki - 1; kipsi - 2; kalsium - 3; fluoriitti - 4; apatiitti - 5; ortoklaasi - 6; kvartsi - 7; topaasi - 8; korundi - 9; timantti - 10. Mineraalin määrittäminen tiettyyn kovuusasteeseen suoritetaan kokeen perusteella, joka koostuu testimateriaalin raapimisesta tukiaineella. Jos testatun mineraalin kvartsilla (7) naarmuuntumisen jälkeen siihen jää jälki, mutta ortoklaasin (6) jälkeen ei ole jälkeä, niin testatun materiaalin kovuus on yli 6, mutta alle 7. On mahdotonta antaa tarkempi vastaus tässä tapauksessa.

Perinteisissä asteikoissa samat välit tietyn suuren kokojen välillä eivät vastaa kokoja näyttävien numeroiden samoja mittoja. Näitä lukuja käyttämällä voit löytää todennäköisyyksiä, moodeja, mediaaneja, kvantiileja, mutta niitä ei voi käyttää summaukseen, kertolaskuun tai muihin matemaattisiin operaatioihin.

Suureen arvon määrittämistä tilausasteikoilla ei voida pitää mittana, koska näille asteikoille ei voi syöttää mittayksiköitä. Toimintoa, jossa numero annetaan vaaditulle arvolle, tulee pitää estimaattina. Tilausasteikkojen arviointi on moniselitteistä ja hyvin ehdollista, kuten tarkasteltava esimerkki osoittaa.

3. Intervalliasteikko (eroasteikko). Nämä asteikot ovat järjestysasteikkojen jatkokehitys ja niitä käytetään kohteille, joiden ominaisuudet täyttävät ekvivalenssi-, järjestys- ja additiivisuussuhteet. Intervalliasteikko koostuu identtisistä intervalleista, siinä on mittayksikkö ja mielivaltaisesti valittu alku - nollapiste. Tällaisia ​​asteikkoja ovat eri kalenterien mukaiset kronologiat, joissa lähtökohtana on joko maailman luominen tai Kristuksen syntymä jne.. Celsius-, Fahrenheit- ja Reaumur-lämpötila-asteikot ovat myös intervalliasteikkoja.

Intervalliasteikko määrittää intervallien yhteen- ja vähennystoiminnot. Todellakin, aika-asteikolla välit voidaan laskea yhteen tai vähentää ja verrata sen mukaan, kuinka monta kertaa yksi aikaväli on suurempi kuin toinen, mutta tapahtumien päivämäärien laskeminen yhteen on yksinkertaisesti turhaa.

4. Suhteen mittakaava. Nämä asteikot kuvaavat empiiristen objektien ominaisuuksia, jotka täyttävät ekvivalenssi-, järjestys- ja additiivisuussuhteet (toisen tyypin asteikot ovat additiivisia) ja joissakin tapauksissa suhteellisuutta (ensimmäisen tyypin asteikot ovat suhteellisia). Heidän esimerkkejään ovat massan asteikko (toinen laji), termodynaaminen lämpötila (ensimmäinen laji).

Suhdeasteikoissa on yksiselitteinen luonnollinen kriteeri ominaisuuden kvantitatiiviselle ilmaisulle nolla ja sopimuksella määrätty mittayksikkö. Muodollisesti suhdeasteikko on luonnollista alkuperää oleva intervalliasteikko. Kaikki aritmeettiset operaatiot soveltuvat tällä asteikolla saatuihin arvoihin, mikä on tärkeää EF:n mittauksessa.

Suhdeasteikot ovat edistyneimmät. Ne kuvataan yhtälöllä , jossa Q on PV, jolle asteikko on rakennettu, [Q] on sen mittayksikkö, q on PV:n numeerinen arvo. Siirtyminen suhteiden asteikolta toiseen tapahtuu yhtälön q 2 = q 1 / mukaisesti.

5. Absoluuttiset asteikot. Jotkut kirjoittajat käyttävät absoluuttisen asteikon käsitettä, jolla he tarkoittavat asteikkoja, joilla on kaikki suhdeasteikon ominaisuudet, mutta joilla on lisäksi luonnollinen yksiselitteinen mittayksikön määritelmä ja jotka eivät ole riippuvaisia ​​​​omaksutusta mittayksikköjärjestelmästä. Tällaiset asteikot vastaavat suhteellisia arvoja: vahvistus, vaimennus jne. Useiden johdettujen yksiköiden muodostamiseksi SI-järjestelmässä käytetään absoluuttisen asteikon dimensiottomia ja laskentayksiköitä.

Huomaa, että nimien ja järjestyksen asteikkoja kutsutaan ei-metrisiksi (käsitteellisiksi) ja intervallien ja suhteiden asteikkoja kutsutaan metrisiksi (material). Absoluuttiset ja metriset asteikot kuuluvat lineaaristen luokkaan. Mitta-asteikkojen käytännön toteutus toteutetaan standardoimalla sekä itse asteikot että mittayksiköt sekä tarvittaessa menetelmät ja edellytykset niiden yksiselitteiselle toistamiselle.

Fysikaalinen määrä ja sen ominaisuudet.

Kaikilla aineellisen maailman esineillä on useita ominaisuuksia, joiden avulla voimme erottaa esineet toisista.

Omaisuus esine on objektiivinen piirre, joka ilmenee sen luomisen, käytön ja kulutuksen aikana.

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

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

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

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

Fyysiset suureet jaetaan mitattavissa Ja arvioitu.

Mitattavissa fyysiset suuret voidaan ilmaista määrällisesti tietyn määrän vahvistettuja mittayksiköitä.

Esim, verkkojännitteen arvo on 220 SISÄÄN.

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

Jotkut määrät voidaan arvioida asteikolla. Esimerkiksi: materiaalin kovuus - Vickers-, Brinel-, Rockwell-asteikolla, maanjäristysvoimakkuus - Richterin asteikolla, lämpötila - Celsius-asteikolla (Kelvin).

Fyysiset suuret voidaan luokitella metrologisilla kriteereillä.

Tekijä: ilmiötyypit ne on jaettu

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

Esimerkiksi massa, tiheys, sähkövastus (johtimen resistanssin mittaamiseksi sen läpi on kuljetettava virran, tätä mittausta kutsutaan ns. passiivinen).

b) energiaa, joka kuvaa energian muuntumis-, siirto- ja käyttöprosessien ominaisuuksia.

Nämä sisältävät: virta, jännite, teho, energia. Näitä fyysisiä suureita kutsutaan aktiivinen. Ne eivät vaadi ylimääräistä energialähdettä.

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

Tekijä: Lisätarvikkeet fyysisten prosessien eri ryhmiin suuret ovat

· tila-ajallinen,

· mekaaninen,

· sähkö,

· magneettinen,

· lämpö,

· akustinen,

· valo,

· fysikaalinen ja kemiallinen,

· ionisoiva säteily, atomi- ja ydinfysiikka.

Tekijä: ehdollisen riippumattomuuden asteet fyysiset suureet jaetaan

· perus (riippumaton),

· johdannaiset (riippuvaiset),

· ylimääräinen.

Tekijä: ulottuvuuden läsnäolo fyysiset suureet jaetaan dimensiaalisiin ja ulottumattomiin.

Esimerkki ulottuvuus suuruus on pakottaa, mittaamaton- taso äänenvoimakkuutta.

Fyysisen suuren kvantifioimiseksi otetaan käyttöön käsite koko fyysinen määrä.

Fyysisen määrän 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 koon mukaan.

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

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

Mittausprosessi on menettely, jolla verrataan tuntematonta määrää tunnettuun fyysiseen suureen (verrataan) ja tässä yhteydessä otetaan käyttöön käsite todellinen merkitys fyysinen määrä.

Fyysisen suuren todellinen arvo- ϶ᴛᴏ fyysisen suuren arvo, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ kuvaa ihanteellisesti vastaavaa fyysistä määrää laadullisessa ja kvantitatiivisessa suhteessa.

Riippumattomien fyysisten suureiden todellinen arvo toistetaan niiden standardeissa.

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

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

Aiemmin oli käsite "mitattavissa olevat parametrit", mutta nyt säädösasiakirjan RMG 29-99 mukaan suositellaan "mitattavien määrien" käsitettä.

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

Fyysisten suureiden järjestelmän nimissä käytetään perussuureiden symboleja.

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

Kansainvälistä SI-yksikköjärjestelmää vastaava perussuureiden järjestelmä ilmaistaan ​​symboleilla LmtIKNJ , ᴛ.ᴇ. käytetään perussuureiden symboleja: 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 fyysinen määrä, joka sisältyy suureiden järjestelmään ja määritetään tämän järjestelmän perussuureiden kautta. Esimerkiksi voima määritellään massa kertaa kiihtyvyys.

3. Fysikaalisten suureiden mittayksiköt.

Fyysisen suuren mittayksikköä kutsutaan yleensä suureksi, jolle määritelmän mukaan on annettu 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 ei-systeemisiksi.

SI-järjestelmässä seitsemän perusyksikköä:

· pituus (metri),

· paino (kg),

· aika (toinen),

· termodynaaminen lämpötila (kelvin),

· aineen määrä (mol),

· sähkövirran voimakkuus (ampeeria),

· valovoima (kandela).

pöytä 1

SI-perusyksiköiden merkintä

Fyysinen määrä	Mittayksikkö
Nimi	Nimitys	Nimi	Nimitys
Venäjän kieli	kansainvälinen
perus
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 yhtä suuri kuin 57 0 17 ’ 48 ’’ .

Steradiaani on 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 . Avaruuskulma mitataan määrittämällä tasokulmat ja suorittamalla lisälaskelmia kaavalla:

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

Missä K- avaruuskulma,a - tasokulma kartion kärjessä, joka muodostuu pallon sisään tietyllä avaruuskulmalla.

Kiinteä kulma 1 ke vastaa tasokulmaa, joka on yhtä suuri kuin 65 0 32 ’ , kulmap keskim - tasainen kulma 120 0 , kulma2 pср - 180 0 .

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

Itse radiaania ja steradiaania käytetään pääasiassa teoreettisiin rakenteisiin ja laskelmiin, koska Useimmat käytännölliset kulma-arvot (täysi kulma, suora kulma jne.) radiaaneina ilmaistaan ​​transsendentaalisilla luvuilla ( 2p, p/2).

Johdannaiset kutsutaan mittayksiköiksi, jotka saadaan käyttämällä fyysisten suureiden välisiä yhteysyhtälöitä. Esimerkiksi voiman SI-yksikkö on newton ( N ):

N = kg∙m/s 2 .

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

Niitä kutsutaan ei-systeemisiksi yksiköitä, jotka eivät sisälly mihinkään yleisesti hyväksyttyyn fyysisten määrien yksikköjärjestelmään.

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

Useita On tapana kutsua yksikköä kokonaisluku, joka on suurempi kuin systeeminen tai ei-systeeminen yksikkö. Esimerkiksi yhden kerrannainen 1km = 1000 m.

Dolnoy On tapana kutsua yksikköä kokonaisluku kertaa vähemmän kuin systeemistä tai ei-systeemistä yksikköä. Esimerkiksi submultiple-yksikkö 1 cm = 0,01 m.

Metrinen mittajärjestelmän käyttöönoton jälkeen otettiin käyttöön desimaalijärjestelmä monikertojen ja osakertojen muodostamiseksi, joka vastaa numeerisen laskentamme 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.

Kaikille ympäröivän maailman esineille on ominaista niiden ominaisuudet. Yleisesti ottaen tietyn esineen tai ilmiön ominaisuuksia on lukemattomia. Mutta näiden ominaisuuksien ansiosta voimme erottaa yhden objektin toisesta tai päinvastoin ryhmitellä ne, eli määrittää ne yhteen objektiluokkaan. Esimerkiksi iso, lämmin, raskas. Objektin ominaisuus ilmenee vain sen vuorovaikutuksessa muiden esineiden kanssa. Esimerkiksi pallon kimmoisuus ilmenee, kun se on vuorovaikutuksessa lattian kanssa.

Omaisuus – filosofinen kategoria, joka ilmaisee esineen sellaista puolta (prosessiilmiö), joka määrittää sen eron tai yhteisyyden muihin objekteihin (ilmiöihin, prosesseihin) ja paljastuu suhteissaan niihin. Kiinteistö – laatuluokka. Prosessien ja fyysisten kappaleiden erilaisten ominaisuuksien kvantitatiiviseksi kuvaamiseksi otetaan käyttöön määrän käsite.

Suuruus - tämä on jonkin ominaisuus, joka voidaan erottaa muista ominaisuuksista ja arvioida tavalla tai toisella, myös kvantitatiivisesti. Suurea ei ole olemassa yksinään, se on olemassa vain niin kauan kuin on olemassa esine, jolla on tietyn suuren ilmaisemia ominaisuuksia.

Arvot voidaan jakaa kahteen tyyppiin: todellinen Ja täydellinen.

Ihanteelliset arvot liittyvät pääasiassa matematiikkaan ja ovat tiettyjen reaalikäsitteiden yleistys (malli).

Todelliset arvot jaetaan puolestaan fyysistä Ja ei-fyysinen . Fysikaalinen suure (PV) voidaan yleensä määritellä luonnontieteissä (fysiikka, kemia) ja teknillisissä tieteissä tutkituille aineellisille esineille (prosesseille, ilmiöille) ominaiseksi suureksi. Ei-fysikaalisiin suureisiin kuuluvat yhteiskuntatieteisiin (ei-fysikaalisiin) tieteisiin kuuluvat - filosofia, sosiologia, taloustiede jne.

Fyysinen määrä - yksi fyysisen kohteen ominaisuuksista, laadullisessa mielessä, joka on yhteinen monille fyysisille objekteille, ja kvantitatiivisessa mielessä - yksilöllinen jokaiselle niistä. Yksilöllisyys kvantitatiivisesti ymmärretään siinä mielessä, että ominaisuus voi olla yhdelle esineelle tietyn määrän kertoja suurempi tai pienempi kuin toiselle. Esimerkiksi fyysisillä esineillä on massa - tämä on niiden yhteinen omaisuus. Mutta jokaisella keholla on oma massa-arvonsa kvantitatiivisesti. Täten, fyysisiä määriä ovat fyysisten kohteiden ja prosessien mitattuja ominaisuuksia, joiden avulla niitä voidaan tutkia.

Fyysiset suureet kannattaa jakaa mitattuihin ja arvioituihin. Mitattu EF voidaan ilmaista kvantitatiivisesti tietyn määrän vahvistettuja mittayksiköitä. Mahdollisuus ottaa käyttöön ja käyttää jälkimmäistä on mitatun EF:n tärkeä erottava piirre. Fysikaaliset suureet, joille ei syystä tai toisesta voida ottaa käyttöön mittayksikköä, voidaan vain arvioida. Arvot arvioidaan asteikoilla.

Suuruusasteikko – sen arvojen järjestetty järjestys, joka on sovittu tarkkojen mittausten tulosten perusteella.

Ei-fysikaaliset suureet, joille ei periaatteessa voida ottaa käyttöön mittayksikköä, voidaan vain arvioida. Ei-fysikaalisten suureiden estimointi ei kuulu teoreettisen metrologian tehtäviin.

Fyysisen määrän yksikkö [ K ] on kiinteän kokoinen PV, jolle on ehdollisesti annettu numeerinen arvo, joka on yhtä suuri, ja jota käytetään homogeenisen PV:n kvantitatiiviseen ilmaisuun.

Fyysisen määrän arvo K on arvio sen koosta tietyn sille hyväksyttyjen yksiköiden määrän muodossa.

Fysikaalisen suuren numeerinen arvo q – abstrakti luku, joka ilmaisee määrän arvon suhdetta tietyn PV:n vastaavaan yksikköön.

Yhtälö

nimeltään perusmittausyhtälö .

Mittaus – kognitiivinen prosessi, joka koostuu tietyn PV:n ja tunnetun PV:n vertailusta fysikaalisen kokeen avulla mittayksikkönä.

Käytännön toiminnassa on tarpeen mitata erilaisia ​​suureita, jotka kuvaavat kappaleiden, aineiden, ilmiöiden ja prosessien ominaisuuksia. Jotkin ominaisuusmuotojoukkojen ilmenemisominaisuudet (kvantitatiiviset tai kvalitatiiviset), joiden elementtien yhdistäminen järjestykseen numerosarjaan tai yleisemmässä tapauksessa sopimusmerkit muodostavat mittausasteikot näitä ominaisuuksia. Kvantitatiivinen ominaisuusmittausasteikko on PV-asteikko.

Fyysinen määrä asteikko on järjestetty PV-arvojen sarja, joka hyväksytään sopimuksella tarkkojen mittausten tulosten perusteella.

Mittausasteikkoja on viisi päätyyppiä.

Nimeämisasteikko (luokitusasteikko). Tämän tyyppiset vaa'at eivät ole EF-vaakoja. Tämä on yksinkertaisin asteikkotyyppi, joka perustuu numeroiden osoittamiseen esineiden laadullisille ominaisuuksille, toimien nimien roolissa. Näissä asteikoissa heijastuneen ominaisuuden kohdistaminen yhteen tai toiseen ekvivalenssiluokkaan suoritetaan ihmisen aisteilla - tämä on sopivin tulos, jonka suurin osa asiantuntijoista on valinnut. Objektien numerointi nimiasteikolla tapahtuu periaatteen mukaisesti: "älä anna samaa numeroa eri kohteille". Näissä asteikoissa ei ole käsitteitä nolla, "enemmän" tai "vähemmän" ja mittayksiköt. Esimerkki nimeämisasteikoista ovat laajalti käytetyt kukkakartastoja, tarkoitettu värien tunnistamiseen.

Tilausasteikko (sijoitusasteikko). Järjestysasteikoissa nolla on tai ei ole olemassa, mutta periaatteessa on mahdotonta ottaa käyttöön mittayksiköitä. Nämä asteikot ovat monotonisesti kasvavia tai pieneneviä, mikä mahdollistaa suuremman/pienemän suhteen määrittämisen. Tällaisia ​​asteikkoja ovat esimerkiksi mineraalien kovuuden määrittämiseen käytettävä Mohsin asteikko, joka sisältää 10 referenssimineraalia (referenssi) eri kovuusluvuilla: talkki - 1; kipsi - 2; kalsium - 3; fluoriitti - 4; apatiitti - 5; ortoklaasi - 6; kvartsi - 7; topaasi - 8; korundi - 9; timantti – 10. Mineraalin määrittäminen tiettyyn kovuusasteeseen tehdään kokeen perusteella, joka koostuu testimateriaalin raapimisesta tukiaineella. Jos testatun mineraalin kvartsilla (7) naarmuuntumisen jälkeen siihen jää jälki, mutta ortoklaasin (6) jälkeen ei ole jälkeä, niin testatun materiaalin kovuus on yli 6, mutta alle 7. Tässä tapauksessa se on on mahdotonta antaa tarkempaa vastausta. Perinteisissä asteikoissa samat välit tietyn suuren kokojen välillä eivät vastaa kokoja näyttävien numeroiden samoja mittoja. Suureen arvon määrittämistä tilausasteikoilla ei voida pitää mittana, koska näille asteikoille ei voi syöttää mittayksiköitä. Toimintoa, jossa numero annetaan vaaditulle arvolle, tulee pitää estimaattina. Arviointi tilausasteikoilla on moniselitteistä ja hyvin ehdollista.

Intervalliasteikko (eroasteikko). Intervalliasteikko koostuu identtisistä intervalleista, siinä on mittayksikkö ja mielivaltaisesti valittu alku - nollapiste. Tällaisia ​​asteikkoja ovat eri kalenterien mukaiset kronologiat, joissa lähtökohtana on joko maailman luominen tai Kristuksen syntymä jne. Celsius-, Fahrenheit- ja Reaumur-lämpötila-asteikot ovat myös intervalliasteikkoja.

Q-arvon intervalliasteikko voidaan esittää yhtälönä:

missä q on suuren numeerinen arvo, Q 0 on asteikon alku; [Q] – tarkasteltavan määrän yksikkö.

Tällainen asteikko määräytyy täysin asteikon vertailupisteen Q 0 arvon ja tämän arvon yksikön [Q] perusteella. Voit asettaa asteikon kahdella tavalla. Ensimmäisellä tavalla valitaan kaksi arvoa Q 0 ja Q 1, jotka toteutetaan suhteellisen yksinkertaisesti fyysisesti. Näitä arvoja kutsutaan referenssipisteitä , tai pääräppärit , ja väli (Q 1 -Q 0) – pääväli . Piste Q 0 otetaan origoksi ja arvo:

mittayksikköä kohden.

Suhteen mittakaava . Esimerkkejä näistä ovat massa-asteikko ja termodynaaminen lämpötila. Suhdeasteikoissa on yksiselitteinen luonnollinen kriteeri ominaisuuden ja mittayksikön kvantitatiiviselle ilmaisulle nolla. Suhdeasteikot ovat edistyneimmät. Ne kuvataan yhtälöllä:

missä Q on PV, jolle asteikko on rakennettu; [Q] on sen mittayksikkö, q on PV:n numeerinen arvo.

Absoluuttiset asteikot . Absoluuttisella tarkoitamme asteikkoja, joilla on kaikki suhdeasteikkojen ominaisuudet, mutta joilla on lisäksi luonnollinen yksiselitteinen mittayksikön määritelmä ja jotka eivät ole riippuvaisia ​​käytetystä mittayksikköjärjestelmästä. Tällaiset asteikot vastaavat suhteellisia arvoja: vahvistus, vaimennus jne.

Nimeämis- ja järjestysasteikkoja kutsutaan ei-metristä (käsitteellinen), ja intervalli- ja suhdeasteikot ovat metrinen (materiaali).