Метрология единицы физических величин. Система си
Скачать 367.14 Kb.
|
| МЕТРОЛОГИЯ 1. Единицы физических величин. Система СИ Основным предметом измерения в метрологии являет ся физическая величина. Физическая величина применяется для описания сис тем и объектов, относящихся к любым наукам и сферам деятельности. Физические величины подразделяются на два вида: основные и производные. Совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, создает систему физических величин, при этом одни величины принима ются как независимые, а другие определяются как функ ции независимых величин. Основная физическая величина— это величина, вхо дящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы. Производная физическая величина — величина, вхо дящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы. В качестве примера производ ных величин механики системы LJV1T может быть сила F, приложенная к материальной точке и определяемая урав нением: F = т·а, где т — масса точки; а — ускорение, вызванное действием силы F. Основным величинам соответствуют основные едини цы измерений, а производным — производные единицы измерений. Важной характеристикой физической величины явля ется ее размерность — выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов ос новных физических величин в различных степенях и от ражающее связь данной физической величины с физичес кими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, рав ным 1. В соответствии с международным стандартом ИСО 31/0, размерность величин следует обозначать знаком dim (dimension — размер). Так, например, для системы вели чин механики (LMT), в которой в качестве основных физических величин приняты длина L, масса М и время Ту размерность величины Q будет: dimQ = La·Mb·Tγ Размерная, безразмерная физиче ская величина Физическая величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в сте пень, не равную нулю, называется размерной физиче ской величиной. Безразмерной называется такая физическая величи на, в размерности которой основные физические величи ны входят в степени, равной нулю. В метрологии существуют два вида уравнений, связы вающих между собой различные физические величины: уравнение связи между величинами и уравнение связи между числовыми значениями. Уравнения связи между величинами имеет вид: Q = f(Q1, Q2, …Qm) где Q1, Q2,…Qm — величины, связанные с измеряемой величи ной Q некоторым уравнением связи. Они представляют соотно шение между величинами в общем виде, независимо от еди ниц. Любая система единиц физических величин представ ляет собой совокупность основных и производных еди ниц. Единица измерения физической величины — это фи зическая величина фиксированного размера, которой ус ловно присвоено числовое значение, равное 1, и приме няемая для количественного выражения однородных с ней физических величин. В настоящее время в Российской Федерации используется система единиц физических величин СИ, введен ная ГОСТ 8.417-2002 «ГСИ. Единицы физических ве личин», которая соответствует международной системе SI (начальные буквы французского наименования Systeme International). В качестве основных единиц приняты метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. Производная единица — это единица производной фи зической величины системы единиц, образованная в со ответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными произ водными. Например, м/с — единица скорости, образо ванная из основных единиц СИ — метра и секунды. Система единиц СИ — единственная система единиц физических величин, которая сегодня принята и исполь зуется в большинстве стран мира. Она обладает несом ненными достоинствами и преимуществами перед други ми системами единиц. . 2. Основные, дополнительные, кратные, дольные и внесистемные единицы В настоящее время система единиц СИ состоит из 7 основных и ряда производных единиц физических вели чин. Приняты следующие определения основных еди ниц СИ. Единица длины ~ метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 доли секунды. Единица массы — килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиноиридиевый цилиндр (90%Pt, 10%Ir)). Единица времени ~ секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующих пе реходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, не возмущенного внешними полями. Единица силы электрического тока — ампер — сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создает между этими про водниками силу взаимодействия, равную 2 * 10" Н на каж дом участке проводника длиной 1 м. Единица термодинамической температуры — кельвин (до 1967 г. имел наименование градус Кельвина) — 1/273,16 часть термодинамической температуры трой ной точки воды. Допускается выражение термодинами ческой температуры в градусах Цельсия. Единица количества вещества — моль — количе ство вещества системы, содержащей столько же структур ных элементов, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода с атомной массой 12. Структурные элементы — это атомы, молекулы, ионы или другие частицы, из которых состоит данное веще ство. Число структурных элементов Z в веществе можно определить по формуле: Z = v·NA, где NA= 6,022 • 1023 моль'1 — число Авогадро, определяю щее число структурных элементов, содержащихся в 1 моле любого вещества; v — количество вещества в молях. Единица силы света — кандела — сила света в за данном направлении источника, испускающего монохро матическое излучение частотой 540 • 1012 Гц, энергети ческая сила света которого в этом направлении составля ет 1/683 Вт-ср'1. Кратные и дольные единицы. Размеры единиц систе мы СИ часто бывают неудобны, — или слишком велики или очень малы. Поэтому пользуются кратными и доль ными единицами, т.е. единицами, в подходящее целое число раз большими или меньшими единицы данной сис темы. Широко применяются десятичные кратные и доль ные единицы, которые получаются умножением исход ных единиц на число 10, возведенное в степень. Кратная единица — это единица физической величи ны, в целое число раз превышающая системную или вне системную единицу. Дольная единица — это единица физической величи ны, значение которой в целое число раз меньше систем ной или внесистемной единицы. Для образования наименований десятичных кратных и дольных единиц используются соответствующие при ставки (табл. 6.3). Например, в радиоэлектронике широко применяются следующие кратные и дольные единицы: частота — 106Гц=1МГц; 109Гц=1ГГц; 1012Гц=1ТГц; напряжение — 103В=1кВ; 10^В=0,1мВ; 10"6В=1мкВ; длительность импульса — 10"6с=1мкс; 10"9с=1нс; 1012с=1пс; емкость — 10 12Ф=1пФ. Внесистемные единицы — это такие единицы физи ческих величин, которые не входят в принятую в каж дом конкретном случае систему единиц. Они подразделя ются на:
3. Основные понятия и задачи метрологии Метрология в ее современном понимании — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их един ства и способах достижения требуемой точности (ГОСТ 16263-70, МИ 2247-93, РМГ 29-99). Метрология состоит из трех самостоятельных и взаи модополняющих разделов — теоретического, прикладно го и законодательного. Теоретическая метрология занимается общими фун даментальными вопросами теории измерений, разработ кой новых методов измерений, созданием систем единиц измерений и физических постоянных. Законодательная метрология устанавливает обяза тельные технические и юридические требования по при менению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленные на обеспечение един ства и точности измерений в интересах общества. Прикладная метрология изучает вопросы практиче ского применения результатов разработок теоретической и законодательной метрологии в различных сферах дея тельности. Предметом метрологии является получение количе ственной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Средства метрологии — это совокупность средств из мерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование. Главными задачами метрологии являются:
Основное понятие метрологии — измерение. Измере ние — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Значимость измерений выражается в трех ас пектах: философском, научном и техническом. Философский аспект заключается в том, что измере ния являются важнейшим универсальным методом по знания физических явлений и процессов. Научный ас пект измерений состоит в том, что с их помощью осуще ствляется связь теории и практики, без них невозможны проверка научных гипотез и развитие науки. Техниче ский аспект измерений — это получение количественной информации об объекте управления и контроля, без ко торой невозможно обеспечение заданных условий техно логического процесса, качества продукции и эффектив ного управления процессом. Термин «измерение» связывается преимущественно с физическими величинами. Физическая величина (ФВ) — одно из свойств физического объекта (системы, явления, процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Единица физической величины — это физическая ве личина, которой по определению присвоено числовое зна чение, равное единице. Различают истинное значение физической величины, идеально отражающее свойство объекта, и действительное — найденное эксперименталь но, достаточно близкое к истинному значению физиче ской величины и которое можно использовать вместо него. 4. Основное уравнение измерения Измерение некоторой физической величины производят путем ее сравнения в ходе физического эксперимента с вели чиной, принятой за единицу физической величины. Резуль татом измерения будет число, показывающее соотношение измеряемой величины с единицей физической величины. Значение физической величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с уравнением: Q = q [Q], (1) которое называют основным уравнением измерения, где Q — значение физической величины — это оценка ее раз мера в виде некоторого числа принятых для нее единиц; q — числовое значение физической величины — отвлеченное чис ло, выражающее отношение значения величины к соответству ющей единице данной физической величины; [Q] — выбран ная для измерения единица физической величины. Единство измерений — такое состояние измерений, при котором их результать1 выражены в узаконенных еди ницах, размеры которых в установленных пределах рав ны размерам единиц воспроизводимых первичными этало нами, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные (допускаемые) пределы. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты из мерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений. 5. Области и виды измерений Область измерений — совокупность измерений физи ческих величин, свойственных какой-либо области на уки или техники и выделяющихся своей спецификой. Вид измерений — часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. Принято различать следующие области и виды изме рений.
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Сущность и содержание метрологии метрология — наука об измерениях... «Животные» авторов В. В. Пасечника, В. В. Латюшина, В. М. Пакуловой Сборник нормативных документов. Биология. Составители Э. Д. Днепров,... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Компьютерное тестирование «Переведи единицы измерения физических величин в систему си» |
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... | | Образовательный стандарт основного общего образования по физике изучение... Физика – наука о природе. Наблюдение и описание физических явлений. Физический эксперимент. Измерение физических величин. Погрешности... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Каждая команда получает карточку, где в три столбика выписаны обозначения физических величин, их единицы измерения и их названия.... | | Когда же появились дробные числа? Потребность в нахождении долей единицы появилась у наших предков при дележе добычи после охоты. Второй существенной причиной появления... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели: Повторить величины, единицы измерения величин, соотношение единиц величин, закрепление умения выполнять действия с величинами... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тб в кабинете физики. Что изучает физика. Физика – наука о природе. Понятие физического тела, вещества, материи, явления, закона.... |
| Отчет по контракту №1783 от «31» Зачетные единицы, кредиты, кредитные системы, система накопления, система перевода (передачи) кредитов | | Рефератов. Физика 7 класс № Тема Фамилия Имя Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Основные физические величины кинематики прямолинейного движения: путь, скорость, ускорение. Единицы измерения этих величин | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерения |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Сила тока, напряжение сопротивление, приборы для измерения этих физических величин | | Отчет о научно-исследовательской работе структура и правила оформления Перечень обозначений и сокращений, условных обозначений, символов, единиц физических величин и терминов. 10 |
| Отчет о научно-исследовательской работе структура и правила оформления Перечень обозначений и сокращений, условных обозначений, символов, единиц физических величин и терминов. 10 | | Отчет о научно-исследовательской работе структура и правила оформления Перечень обозначений и сокращений, условных обозначений, символов, единиц физических величин и терминов. 10 |
