2 metode mjerenja fizičkih veličina. Mjerenje fizičkih veličina: osnovne metode mjerenja. Prema načinu na koji su rezultati iskazani razlikuju se
Predavanje 3. MJERENJA FIZIČKIH VELIČINA
3.1 Mjerenja fizičkih veličina i njihova klasifikacija
3.2 Principi, metode mjerenja
3.3. Postupak mjerenja
Mjerenja fizičkih veličina i njihova klasifikacija
Pouzdanost mjernih informacija je osnova za analizu, predviđanje, planiranje i upravljanje proizvodnjom općenito, pomaže povećanju efikasnosti računovodstva sirovina, gotovih proizvoda i troškova energije, kao i poboljšanju kvaliteta gotovih proizvoda.
Measurement- skup operacija koje se izvode za određivanje kvantitativne vrijednosti količine;
Mjerenje fizičke veličine - skup operacija za korištenje tehničkog uređaja koji pohranjuje jedinicu fizičke veličine, osiguravajući da se pronađe odnos mjerene veličine sa njenom jedinicom i dobije vrijednost ove veličine.
Predmet mjerenja– pravi fizički objekt čija svojstva karakterizira jedan ili više izmjerenih PV.
merna tehnologija– skup tehničkih sredstava koji se koriste za vršenje mjerenja.
Glavni potrošač mjerne opreme je industrija. ovdje je mjerna tehnologija sastavni dio tehnološkog procesa, jer se koristi za dobijanje informacija o tehnološkim režimima koji određuju tok procesa.
tehnološka mjerenja– skup mjernih uređaja i metoda mjerenja koji se koriste u tehnološkim procesima.
Predmet mjerenja– tijelo (fizički sistem, proces, pojava, itd.), koje karakterizira jedna ili više mjerljivih ili mjerljivih fizičkih veličina.
Kvalitet mjerenja je skup svojstava koja određuju usklađenost sredstava, metode, metodologije, uslova mjerenja i stanja jedinstva mjerenja sa zahtjevima mjernog zadatka.
Merenja su klasifikovana prema sledećim kriterijumima:
3.1.1 Prema zavisnosti izmerene vrednosti od vremena na statičke i dinamičke ;
Statička mjerenja- mjerenje fizičke veličine koja se, u skladu sa mjernim zadatkom, prihvata kao konstantna kroz vrijeme mjerenja (na primjer, mjerenje veličine dijela na normalnoj temperaturi).
Dinamička mjerenja– mjerenja fizičke veličine čija se veličina mijenja tokom vremena (na primjer, mjerenje masenog udjela vode u proizvodu tokom procesa sušenja).
3.1.2 Po načinu dobijanja rezultata na direktne, indirektne, kumulativne, zajedničke;
Direktno mjerenje– mjerenje u kojem se željena vrijednost fizičke veličine pronalazi direktno iz eksperimentalnih podataka. U procesu direktnog mjerenja mjerni objekt se dovodi u interakciju sa mjernim instrumentom i prema očitanjima potonjeg mjeri se vrijednost mjerene veličine. Primjeri direktnih mjerenja uključuju mjerenje dužine ravnalom, mase pomoću skale, temperature staklenim termometrom i aktivne kiselosti pH metrom itd.
Direktna mjerenja uključuju mjerenja velike većine parametara hemijskog tehnološkog procesa.
Indirektno mjerenje– mjerenje u kojem se na osnovu poznatog odnosa između ove veličine i količina dobijenih direktnim mjerenjem pronalazi željena vrijednost veličine.
Indirektna mjerenja se koriste u dva slučaja:
· ne postoji mjerni instrument za direktna mjerenja;
· Direktna mjerenja nisu dovoljno precizna.
Prilikom izvođenja hemijskih analiza sastava i svojstava prehrambenih supstanci, indirektna mjerenja se široko koriste. Primjer indirektnih mjerenja mogu biti mjerenja gustine homogenog tijela prema njegovoj masi i zapremini; Određivanje masenog udjela vode u ribljim proizvodima sušenjem na temperaturi od 105 O C, čija je suština sušiti proizvod do konstantne mase i odrediti maseni udio vode prema formuli:
gdje je M 1 – težina vaga sa uzorkom prije sušenja, g; M 2 – težina vaga sa uzorkom nakon sušenja, g; M je masa uzorka.
Kumulativna mjerenja - mjerenja više homogenih veličina, u kojima se tražene vrijednosti veličina pronalaze rješavanjem sistema jednadžbi dobijenih direktnim mjerenjima različitih kombinacija ovih veličina (mjerenja u kojima se masa pojedinačnih težina skupa nalazi iz poznata masa jednog od njih i iz rezultata direktnih poređenja masa različitih kombinacija težina).
Zajednička merenja – simultana mjerenja dvije ili više različitih veličina kako bi se pronašao odnos između njih (na primjer, istovremeno mjerenje prirasta dužine uzorka u zavisnosti od promjene njegove temperature i određivanje koeficijenta linearne ekspanzije pomoću formule k= l/( l Dt)).
Zajednička mjerenja se praktički ne razlikuju od indirektnih.
3.1.3. Povezivanjem sa objektom u kontakt i bez kontakta , pri čemu se osjetljivi element uređaja dovodi u kontakt ili ne dovodi u kontakt sa mjernim objektom.
3.1.4. Prema uslovima tačnosti na jednake i nejednake.
Jednako precizna mjerenja - niz mjerenja bilo koje veličine izvršenih mjernim instrumentima jednake tačnosti pod istim uvjetima.
Nejednaka mjerenja– niz mjerenja bilo koje veličine, izvršenih mjernim instrumentima različite tačnosti i pod različitim uslovima. Na primjer, maseni udio vode u sušenoj ribi određen je dvije metode: sušenjem na temperaturi od 130°C. O C i na HF uređaju na temperaturi od 150 O C, dozvoljena greška u prvom slučaju je +1%, u drugom – +0,5%.
3.1.5 Po broju mjerenja u nizu mjerenja pojedinačni i višestruki.
Jedno merenje– mjerenja koja se vrše jednom (mjerenje određenog vremena pomoću sata).
Višestruko mjerenje– mjerenje fizičke veličine iste veličine čiji se rezultat dobija iz više uzastopnih mjerenja, tj. koji se sastoji od serije pojedinačnih mjerenja. Tipično, višestruka mjerenja su ona koja se vrše više od tri puta. Aritmetička sredina pojedinačnih mjerenja obično se uzima kao rezultat višestrukih mjerenja.
3.1.6. Prema metrološkoj namjeni za tehničke, metrološke;
Technical Dimension– mjerenje koje se vrši korištenjem radnog mjernog instrumenta u svrhu praćenja i upravljanja naučnim eksperimentima, praćenja parametara proizvoda i sl. (mjerenje temperature u peći za pušenje, određivanje masenog udjela masti u ribi).
Metrološko mjerenje– mjerenje izvršeno korištenjem etalona i standardnih mjernih instrumenata radi uvođenja nove jedinice fizičke veličine ili prenošenja njene veličine na radna mjerila.
3.1.7 Iskazivanjem rezultata mjerenja na apsolutne i relativne;
Apsolutno mjerenje– mjerenje zasnovano na direktnim mjerenjima jedne ili više osnovnih veličina i na korištenju fizičkih konstanti. Na primjer, mjerenje gravitacije zasniva se na mjerenju osnovne veličine - mase (m) i korišćenju fizičke konstante g: F = mg.
Relativna dimenzija– mjerenje koje se vrši sa ciljem da se dobije odnos veličine prema istoimenoj količini koja ima ulogu jedinice, ili mjerenje veličine u odnosu na veličinu istog imena, uzetu kao početnu. Na primjer, mjerenje relativne vlažnosti zraka.
3.1.8. Na osnovu postojećih skupova izmjerenih vrijednosti on električni ( struja, napon, snaga) , mehanički ( masa, broj proizvoda, napor); , toplotna snaga(temperatura, pritisak); , fizički(gustina, viskoznost, zamućenost); hemijski(sastav, hemijska svojstva, koncentracija) , radiotehnika itd.
Analiza stanja mjerenja u prehrambenoj industriji omogućila je utvrđivanje kvalitativnog i kvantitativnog sastava flote mjerne opreme, koju karakterizira sljedeći omjer (%):
– termička mjerenja – 50,7;
– mehanička mjerenja – 30,4;
– električna energija – 12,1;
– fizičko-hemijska mjerenja – 6,2;
– mjerenja vremena i frekvencije – 0,6.
Principi i metode mjerenja
Princip mjerenja– fizički fenomen ili efekat koji je u osnovi mjerenja. Na primjer, mjerenje temperature tečnim termometrom zasniva se na povećanju zapremine tečnosti kako temperatura raste.
Metoda mjerenjath- tehnika ili skup tehnika za poređenje merene fizičke veličine sa njenom jedinicom u skladu sa primenjenim principima merenja.
Klasifikacija metoda mjerenja prikazana je na slici 3.1.
Slika 3.1. Klasifikacija metoda mjerenja
Metoda direktne procjene– metoda mjerenja u kojoj se vrijednost izmjerene veličine određuje direktno iz uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja (sa očitavanjem na skali ili na skali nonijusa – pomoćna skala na kojoj su razlomci podjela glavne skale se računaju). Na primjer, brojanje po satu ili ravnalu.
Metoda poređenja sa mjerom– metoda mjerenja u kojoj se izmjerena vrijednost upoređuje sa vrijednošću koju mjerom reprodukuje.
Mjera– SI dizajniran za reprodukciju PV-a date veličine
Događa se metoda poređenja nula, diferencijal, zamjena.
Null metoda– vrsta diferencijalne metode u kojoj se rezultirajući efekat uticaja veličina na uređaj za poređenje svodi na nulu (čašne skale). U ovom slučaju, vrijednost mjerene veličine jednaka je vrijednosti koju mjera reprodukuje.
At diferencijalna metoda izmjerena vrijednost x se poredi direktno ili indirektno sa vrijednošću x i ponovljivom mjerom. Vrijednost x se procjenjuje po razlici Δx = x – x m koju je izmjerio uređaj u istovremeno izmjerenim vrijednostima x i xm i prema poznatoj vrijednosti xm reprodukovanoj mjerom. Onda
x = x m + Δx
Metoda zamjene- metoda u kojoj se željena količina zamjenjuje mjerom sa poznatom vrijednošću.
U zavisnosti od kontakta sa izmerenom vrednošću, metode se dele na kontakt i beskontakt , pri čemu se osjetljivi element uređaja dovodi ili ne dovodi u kontakt sa mjernim objektom. Primjer kontaktnog mjerenja je mjerenje temperature proizvoda termometrom, a beskontaktnog mjerenja temperature u visokoj peći pirometrom.
U zavisnosti od principa koji je u osnovi merenja, metode se dele na fizički, hemijski, fizičko-hemijski, mikrobiološki, biološki .
Fizička metoda– metoda se zasniva na snimanju analitičkog signala koji bilježi određeno svojstvo kao rezultat fizičkog procesa.
Fizičkom metodom određuju se fizička svojstva hidrobionta (masa, dužina, boja) i brojni kontrolni parametri tehnološkog procesa (temperatura, pritisak, vrijeme i dr.) Pri izvođenju istraživanja koriste se različiti mjerni instrumenti. Ova metoda je najobjektivnija i najprogresivnija.
Prednosti – brzina određivanja, tačnost rezultata
Nedostaci - nemogućnost određivanja mnogih pokazatelja, uglavnom analitičkih
Hemijska metoda– zasniva se na snimanju analitičkog signala koji nastaje kao rezultat hemijske reakcije, koji se koristi za procenu sastava i svojstava proizvoda, na primer: titrometrija (određivanje saliniteta, gravimetrija - određivanje sadržaja sulfata u kuhinjskoj soli).
Prednosti: najprecizniji i objektivniji.
Nedostaci: trajanje analize, potrebna je priprema reagensa, velika količina staklenog posuđa.
Fizičko-hemijska metoda– zasniva se na snimanju signala koji nastaje kao rezultat hemijske reakcije, ali se takođe snima u vidu merenja nekog fizičkog svojstva. Trenutno je najprogresivniji. Fizičko-hemijske metode se dijele na:
O optičke metode– koristi se veza između optičkih svojstava sistema i njegovog sastava.
- kalorimetrijski Ako - na osnovu merenja apsorpcije elektromagnetne energije u uskom opsegu svetlosnih talasnih dužina (određivanje količine fenola, sadržaja vitamina itd.).
- refraktometrijski - na osnovu merenja indeksa prelamanja rastvora (određivanje sadržaja suve materije u paradajzu).
- potencijalometrijski– na osnovu određivanja ravnotežnog potencijala (mjerenje EMF) i pronalaženja odnosa između njegove vrijednosti i potencijalno određujuće komponente otopine (Određivanje pH otopine)
- polarografski– na osnovu utvrđivanja zavisnosti struje od porasta napona na elektrodi ćelije uronjene u rastvor (određivanje teških metala)
- konduktometrijski– na osnovu određivanja električne provodljivosti rastvora elektrolita (određivanje teških metala, koncentracija površinske soli u rastvoru).
- kombinovane metode-na osnovu razdvajanja složenih smeša na pojedinačne komponente i njihovog kvantitativnog određivanja razlikuju se: hromatografski (tankoslojni - određivanje sastava masnih kiselina; gasno-tečni - određivanje sastava aminokiselina, pesticida, adsorpcija, jonska izmena).
Mjerenje fizičkih veličina sastoji se od poređenja veličine sa homogenom veličinom koja se uzima kao jedinica. U mjeriteljstvu se koristi izraz „mjerenje“, što znači pronalaženje vrijednosti fizičke veličine eksperimentalnim putem posebnim tehničkim sredstvima.
Mjerenja koja se vrše upotrebom posebnih tehničkih sredstava nazivaju se instrumentalna. Najjednostavniji primjer takvih mjerenja je određivanje veličine dijela pomoću ravnala s podjelama, odnosno poređenje veličine dijela s jedinicom dužine koju čuva ravnalo.
Derivat pojma "mjerenje" je izraz "mjeriti", koji se široko koristi u praksi. Postoje termini "mjera", "mjera", "mjera", ali je njihova upotreba u mjeriteljstvu neprihvatljiva.
Kako bi se pojednostavile aktivnosti mjerenja, mjerenja se klasificiraju prema sljedećim kriterijima:
Opšte metode dobijanja rezultata - direktne, indirektne, kompatibilne, kumulativne;
Broj mjerenja u seriji – jednokratno i višestruko;
Metrološke svrhe – tehničke, metrološke;
Karakteristike tačnosti - jednake i nejednake;
Odnos prema promjenama izmjerene vrijednosti – statistički i dinamički;
Iskazivanje rezultata mjerenja – apsolutni i relativni;
Direktna mjerenja su mjerenja u kojima se željena vrijednost neke veličine nalazi direktno iz eksperimentalnih podataka (mjerenja mase na vagi, temperature termometara, dužine pomoću linearnih mjera). U direktnim mjerenjima, predmet proučavanja se dovodi u interakciju sa mjernim instrumentima i, prema očitanjima ovih potonjih, broji se vrijednost mjerene veličine. Ponekad se očitanja instrumenta množe sa koeficijentom, unose odgovarajuće korekcije itd. Ova mjerenja se mogu zapisati u obliku jednačine: X = C X P,
gdje je X vrijednost mjerene veličine u jedinicama prihvaćenim za nju;
C – cijena podjele skale ili pojedinačnog očitavanja digitalnog uređaja za očitavanje u jedinicama mjerene vrijednosti;
H P – brojanje prema indikatorskom uređaju u podjeli skale.
Indirektna mjerenja su mjerenja u kojima se željena vrijednost pronalazi na osnovu poznatog odnosa između ove vrijednosti i vrijednosti dobijenih direktnim mjerenjima (određivanje gustine homogenog tijela po njegovoj masi i geometrijskim dimenzijama, električnog otpora provodnika po svom otporu, dužini i površini poprečnog presjeka). Općenito, ova zavisnost se može predstaviti kao funkcija X = (X1,X2,....,Xn), u kojoj se vrijednost argumenata X1, X2, ....,Xn nalazi kao rezultat direktnog , a ponekad i indirektna, zajednička ili kumulativna mjerenja.
Na primjer, gustina homogenog čvrstog tijela ρ nalazi se kao omjer mase m i njegovog volumena V, a masa i zapremina tijela se mjere direktno: ρ=m/V.
Da bi se povećala tačnost merenja gustine ρ, merenja mase m i zapremine V se vrše više puta. U ovom slučaju, gustina tijela
ρ = m/V, m je rezultat mjerenja tjelesne mase, m = 1/n Σ m i;
V=ΣVi/n - rezultat mjerenja zapremine tijela Π.
Kumulativna mjerenja - mjerenja više homogenih veličina, u kojima se tražena vrijednost veličina pronalazi rješavanjem sistema jednačina dobijenih direktnim mjerenjima različitih kombinacija ovih veličina (mjerenja u kojima se nalazi masa pojedinačnih težina skupa iz poznata masa jednog od njih i iz rezultata direktnih poređenja masa različitih kombinacija težina).
Zajednička mjerenja su simultana mjerenja dvije ili više suprotnih veličina kako bi se pronašao odnos između njih (istovremena mjerenja prirasta dužine uzorka u zavisnosti od promjene njegove temperature i određivanje koeficijenta linearne ekspanzije).
Zajednička i kumulativna mjerenja su vrlo bliska po svojim metodama pronalaženja željenih vrijednosti mjerenih veličina. Razlika je u tome što se kod kumulativnih mjerenja istovremeno mjeri više istoimenih veličina, a kod zajedničkih mjerenja mjere različite veličine. Vrijednosti mjerenih veličina x1, ..., xn određuju se na osnovu kumulativnih jednačina;
F1 (X1, ..., Xm, X11, ... , X1n);
F2 (X1, ..., Xm, X21, ... , X1n);
Fn (X1, ..., Xm, Xk1, ... , Xkn),
gdje su X11, X21, ……………..Xk n veličine mjerene direktnim metodama.
Zajednička mjerenja se zasnivaju na dobro poznatim jednačinama koje odražavaju veze koje postoje u prirodi između svojstava objekata, tj. između količina.
Apsolutna mjerenja su mjerenja zasnovana na direktnim mjerenjima jedne ili više osnovnih veličina i korištenju fizičkih konstanti.
Relativna mjerenja - dobijanje omjera veličine prema istoimenoj količini, koja ima ulogu jedinice, ili promjena veličine u odnosu na veličinu istog imena, koja se uzima kao početna.
Pojedinačna mjerenja - jednokratno mjerenje (mjerenje određenog vremena pomoću sata).
Višestruka mjerenja su mjerenja iste fizičke veličine čiji se rezultat dobija iz nekoliko uzastopnih mjerenja. Tipično, višestruka mjerenja su ona koja se vrše više od tri puta.
Tehnička mjerenja - mjerenja koja se vrše korištenjem radnih mjernih instrumenata u svrhu praćenja i upravljanja naučnim eksperimentima, praćenja parametara proizvoda i dr. (mjerenje tlaka zraka u automobilskoj komori).
Metrološka mjerenja su mjerenja pomoću etalona i referentnih mjernih instrumenata u svrhu inoviranja jedinica fizičkih veličina ili prenošenja njihovih veličina na radne mjerne instrumente.
Mjerenja jednake preciznosti su niz mjerenja bilo koje veličine izvršenih mjernim instrumentima jednake tačnosti pod istim uvjetima.
Neekvivalentna mjerenja su niz mjerenja bilo koje veličine, izvršenih s različitom tačnošću pomoću mjernih instrumenata i pod različitim uslovima.
Statička mjerenja su mjerenja fizičke veličine koja se, u skladu sa specifičnim mjernim zadatkom, prihvata kao nepromijenjena kroz vrijeme mjerenja (mjerenje veličine dijela na normalnoj temperaturi).
Dinamička mjerenja su mjerenja fizičke veličine čija se veličina mijenja tokom vremena (mjerenje udaljenosti do nivoa tla od aviona koji se spušta).
Merni instrumenti
Merni instrumenti su tehnička sredstva koja se koriste u merenjima i imaju standardizovana metrološka svojstva. Pravilno određivanje vrijednosti mjerene veličine u procesu njenog mjerenja zavisi od mjernih instrumenata. Merni instrumenti obuhvataju: mere: merne instrumente, merne instalacije, merne sisteme.
Mjera je mjerni instrument dizajniran da reprodukuje fizičku veličinu date veličine (teg je mjera mase, generator je mjera frekvencije električnih oscilacija). Mjere se, pak, dijele na jednovrijedne i viševrijedne.
Nedvosmislena mjera koja reproducira fizičku veličinu jedne veličine (ravno-paralelni mjerni blok, normalni element, kondenzator konstantne kapacitivnosti),
višeznačna mjera koja reproducira niz istoimenih fizičkih veličina različitih veličina (ravnalo: u milimetarskim podjelama, promjenljivi kondenzator).
Skup mjera je posebno odabran skup mjera koji se koristi ne samo pojedinačno, već i u različitim kombinacijama u svrhu reprodukcije većeg broja istoimenih količina različitih veličina (skup utega, skup ravnoparalelnih mjerača blokovi).
Mjerni uređaj je mjerni instrument dizajniran za generiranje signala mjerne informacije u obliku dostupnom za direktnu percepciju posmatrača. Rezultate mjerenja proizvode uređaji za očitavanje instrumenata, koji mogu biti skali, digitalni i snimajući.
Uređaji za očitavanje skale sastoje se od skale, koja je skup oznaka i brojeva koji prikazuju niz uzastopnih vrijednosti mjerene veličine, i pokazivača (strelica, elektronski snop, itd.) povezanog s pokretnim sistemom uređaja.
Oznake na skali sa predstavljenim numeričkim vrijednostima nazivaju se numeričkim oznakama skale. Glavne karakteristike skale su dužina podjele skale, izražena rastojanjem između osa dvije susjedne linije skale, i vrijednost podjele skale, koja predstavlja vrijednost mjerene veličine, koja uzrokuje da se pokazivač pomjeri za jednu podelu. .
Također je uobičajeno razlikovati sljedeće pojmove: opseg mjerenja i raspon očitavanja.
Opseg mjerenja je dio opsega očitavanja za koji su normirane granice dozvoljenih grešaka mjernih instrumenata. Najmanja i najveća vrijednost opsega mjerenja nazivaju se donja i gornja granica mjerenja, respektivno.
Vrijednost veličine, određena uređajem za očitavanje mjernog instrumenta i izražena u prihvaćenim jedinicama ove veličine, naziva se očitavanje mjernog instrumenta.
Izmjerena vrijednost se određuje ili množenjem broja podjela skale sa vrijednošću podjela skale ili množenjem brojčane vrijednosti očitane na skali konstantom skale.
Trenutno se široko koriste mehanički ili svjetlosni digitalni uređaji za čitanje.
Uređaji za snimanje i čitanje sastoje se od mehanizma za pisanje ili štampanje i trake. Najjednostavniji uređaj za pisanje je olovka napunjena tintom, koja bilježi rezultat mjerenja na papirnoj traci. U složenijim uređajima, rezultat mjerenja može se zabilježiti svjetlosnim ili elektronskim snopom, čije kretanje ovisi o vrijednostima mjerenih veličina.
Metrologija, standardizacija i sertifikacija
Opća pitanja osnova mjeriteljstva i mjerne tehnike
U praktičnom životu ljudi se svuda bave mjerenjima. Na svakom koraku postoje mjerenja takvih veličina kao što su dužina, zapremina, težina, vrijeme itd.
Mjerenja su jedan od najvažnijih načina na koji ljudi razumiju prirodu. Oni pružaju kvantitativni opis svijeta oko nas, otkrivajući ljudima obrasce koji djeluju u prirodi. Sve grane tehnike ne bi mogle postojati bez sveobuhvatnog mjernog sistema koji određuje sve tehnološke procese, njihovu kontrolu i upravljanje, kao i svojstva i kvalitet proizvoda.
Grana nauke koja proučava mjerenja je mjeriteljstvo. Riječ "metrologija" nastala je od dvije grčke riječi: metron - mjera i logos - doktrina. Doslovni prijevod riječi “metrologija” je proučavanje mjera. Dugo vremena, mjeriteljstvo je ostalo uglavnom deskriptivna nauka o različitim mjerama i odnosima između njih. Od kraja 19. veka, zahvaljujući napretku fizičkih nauka, metrologija je dobila značajan razvoj. Veliku ulogu u razvoju moderne metrologije kao jedne od nauka fizičkog ciklusa odigrao je D. I. Mendeljejev, koji je vodio domaću metrologiju u periodu 1892-1907.
U skladu sa GOST 16263-70 „Mjeriteljstvo. Uslovi i definicije": metrologija je nauka o mjerenjima, metodama i sredstvima kojima se osigurava njihovo jedinstvo i načinima postizanja potrebne tačnosti.
Jedinstvo mjerenja- stanje mjerenja u kojem su njihovi rezultati izraženi u zakonskim jedinicama, a greške mjerenja su poznate sa datom vjerovatnoćom. Jedinstvo mjerenja je neophodno kako bi se mogli uporediti rezultati mjerenja na različitim mjestima, u različito vrijeme, korištenjem različitih metoda i mjernih instrumenata.
Tačnost mjerenja karakteriše bliskost njihovih rezultata pravoj vrednosti merene veličine. Tačnost je recipročna greške(o čemu se govori u nastavku).
Tehnologija mjerenja je praktična, primijenjena oblast mjeriteljstva.
Mjerljive veličine kojima se mjeriteljstvo bavi su fizičke veličine, tj. veličine uključene u jednadžbe eksperimentalnih nauka (fizike, hemije itd.) koje su uključene u razumijevanje svijeta empirijski(T.
e. eksperimentalno) putem.Metrologija prodire u sve nauke i discipline koje se bave mjerenjima i za njih je jedinstvena nauka.
Osnovni koncepti na kojima mjeriteljstvo djeluje su sljedeći:
Fizička količina;
Jedinica fizičke veličine;
Sistem jedinica fizičkih veličina;
Veličina jedinice fizičke veličine (prenos veličine jedinice fizičke veličine);
Instrumenti za mjerenje fizičkih veličina;
Uzorni mjerni instrument;
Radni mjerni instrumenti;
Mjerenje fizičke veličine;
Metoda mjerenja;
Rezultat mjerenja;
Greška mjerenja;
Metrološka služba;
Metrološka podrška itd.
Hajde da definišemo neke osnovne koncepte:
Fizička količina– karakteristika jednog od svojstava fizičkog objekta (pojave ili procesa), zajedničkog u kvalitativnom smislu za mnoge fizičke objekte, ali kvantitativno individualno za svaki objekt (tj. vrijednost fizičke veličine može biti za jedan objekt određeni broj puta više ili manje nego za drugu). Na primjer: dužina, vrijeme, električna struja.
Jedinica fizičke veličine– fizička veličina fiksne veličine, kojoj je konvencionalno dodijeljena numerička vrijednost jednaka 1 i koja se koristi za kvantitativno izražavanje homogenih fizičkih veličina. Na primjer: 1 m je jedinica dužine, 1 s je jedinica vremena, 1 A je jedinica električne struje.
Sistem jedinica fizičkih veličina– skup osnovnih i izvedenih jedinica fizičkih veličina, formiranih u skladu sa prihvaćenim principima za dati sistem fizičkih veličina. Na primjer: Međunarodni sistem jedinica (SI), usvojen 1960. godine.
U sistemu jedinica fizičkih veličina postoje osnovne jedinice sistema jedinica(u SI – metar, kilogram, sekunda, amper, kelvin). Iz kombinacije se formiraju osnovne jedinice izvedene jedinice(brzina - m/s, gustina - kg/m 3).
Dodavanjem instaliranih prefiksa osnovnim jedinicama formiraju se višestruke (na primjer, kilometar) ili suvišestruke (na primjer, mikrometar) jedinice.
Istorijski gledano, prvi sistem jedinica fizičkih veličina bio je metrički sistem mjera koji je 1791. usvojila francuska nacionalna skupština. To još nije bio sistem jedinica u modernom smislu, već je uključivao jedinice za dužinu, površinu, zapreminu, kapacitet i težinu, koje su bile zasnovane na dvije jedinice: metar i kilogram.
Nemački matematičar K. Gauss je 1832. godine predložio metodu za konstruisanje sistema jedinica kao skupa osnovnih i derivativnih jedinica. On je konstruisao sistem jedinica u kojem su za osnovu uzete tri proizvoljne jedinice nezavisne jedna od druge - dužina, masa i vreme. Sve ostale jedinice mogu se definirati korištenjem ove tri. Gauss je takav sistem jedinica povezanih na određeni način sa tri osnovne jedinice nazvao apsolutnim sistemom. Kao osnovne jedinice uzeo je milimetar, miligram i sekundu.
Kasnije, s razvojem nauke i tehnologije, pojavio se niz sistema jedinica fizičkih veličina, izgrađenih na principu koji je predložio Gauss, zasnovan na metričkom sistemu mjera, ali koji se međusobno razlikuju u osnovnim jedinicama.
Razmotrimo najvažnije sisteme jedinica fizičkih veličina.
GHS sistem. GHS sistem jedinica fizičkih veličina, u kojem su osnovne jedinice centimetar kao jedinica dužine, gram kao jedinica mase i sekunda kao jedinica vremena, uspostavljen je 1881. godine.
MKGSS sistem. Upotreba kilograma kao jedinice težine, a potom i kao jedinice sile uopšte, dovela je krajem 19. veka do formiranja sistema jedinica fizičkih veličina sa tri osnovne jedinice: metar - jedinica dužine, kilogram-sila - jedinica sile, a sekunda - jedinica vremena.
MCSA sistem. Osnove ovog sistema predložio je 1901. godine italijanski naučnik Giorgi. Osnovne jedinice ISS sistema su metar, kilogram, sekunda i amper.
Prisustvo većeg broja sistema jedinica fizičkih veličina, kao i značajan broj nesistemskih jedinica, neugodnosti povezane s preračunavanjem pri prelasku sa jednog sistema jedinica na drugi, zahtijevalo je unifikaciju mjernih jedinica. Rast naučnih, tehničkih i ekonomskih veza između različitih zemalja uslovio je takvo ujedinjenje na međunarodnom nivou.
Potreban je bio jedinstven sistem jedinica fizičkih veličina, praktično praktičan i koji pokriva različite oblasti merenja. Istovremeno, morala je da očuva princip koherentnosti (jednakost sa jedinstvom koeficijenta proporcionalnosti u jednačinama veze između fizičkih veličina).
1954. godine, Deseta generalna konferencija za utege i mjere uspostavila je šest osnovnih jedinica (metar, kilogram, sekunda, amper, kelvin, kandela + mol). Sistem, zasnovan na šest osnovnih jedinica odobrenih 1954. godine, nazvan je Međunarodni sistem jedinica, skraćeno SI (SI - početna slova francuskog naziva Systeme International). Odobrena je lista od šest osnovnih, dvije dodatne i prva lista od dvadeset sedam izvedenih jedinica, kao i prefiksi za tvorbu višekratnika i podmnožnika.
U Ruskoj Federaciji, SI sistem je regulisan GOST 8.417-81.
Fizička veličina jedinice– kvantitativno određivanje jedinice fizičke veličine koju reprodukuje ili čuva mjerni instrument. Veličina osnovnih jedinica SI određena je definicijom ovih jedinica od strane Generalne konferencije za utege i mjere (GCPM). Tako je, u skladu sa odlukom XIII CGPM, jedinica termodinamičke temperature, kelvin, postavljena na 1/273,16 termodinamičke temperature trostruke tačke vode.
Reprodukciju jedinica vrše nacionalne metrološke laboratorije koristeći nacionalni standardi. Razlika između veličine jedinice koju reprodukuje nacionalni standard i veličine jedinice koju definiše CGPM utvrđuje se tokom međunarodnih poređenja standarda.
Veličina jedinice pohranjena uzoran (OSI) ili radnici (RSI) mjerni instrumenti, mogu se uspostaviti u odnosu na nacionalni primarni etalon. U ovom slučaju može postojati nekoliko faza poređenja (kroz sekundarne standarde i OSI).
Mjerenje fizičke veličine– skup operacija za korištenje tehničkog sredstva koje pohranjuje jedinicu fizičke veličine, a sastoji se od poređenja (eksplicitno ili implicitno) mjerene veličine sa njenom jedinicom kako bi se ta veličina dobila u obliku koji je najpogodniji za upotrebu.
Princip mjerenja– fizička pojava ili efekat koji je u osnovi mjerenja korištenjem jedne ili druge vrste mjernog instrumenta.
Primjena Doplerovog efekta za mjerenje brzine;
Primena Holovog efekta za merenje indukcije magnetnog polja;
Korištenje gravitacije za mjerenje mase vaganjem.
Vrste mjerenja
Po prirodi zavisnosti merene veličine od vremena mjerenja se dijele na:
statički, u kojoj izmjerena veličina ostaje konstantna tokom vremena;
dinamičan, tokom kojeg se mjerena veličina mijenja i nije konstantna tokom vremena.
Statička mjerenja su, na primjer, mjerenja dimenzija tijela, konstantnog pritiska, električnih veličina u krugovima sa stacionarnim stanjem, dinamička - mjerenja pulsirajućih pritisaka, vibracija, električnih veličina u uslovima prolaznog procesa.
Metodom dobijanja rezultata merenja dijele se na:
indirektno;
kumulativno;
joint.
Direktno- to su mjerenja u kojima se željena vrijednost fizičke veličine nalazi direktno iz eksperimentalnih podataka.
Direktna mjerenja se mogu izraziti formulom , gdje je željena vrijednost mjerene veličine, a vrijednost direktno dobijena iz eksperimentalnih podataka.U direktnim mjerenjima mjerena veličina se podvrgava eksperimentalnim radnjama, koja se poredi sa mjerom direktno ili pomoću mjernih instrumenata kalibriranih u traženim jedinicama. Primjeri pravih linija su mjerenje dužine tijela ravnalom, masa pomoću vaga, itd.
Indirektno- to su mjerenja u kojima se željena veličina utvrđuje na osnovu poznatog odnosa između ove veličine i veličina koje su podvrgnute direktnim mjerenjima, tj. Oni ne mjere stvarnu količinu koja se utvrđuje, već druge koje su funkcionalno povezane s njom. Vrijednost mjerene veličine nalazi se izračunavanjem po formuli , gdje je unaprijed poznata funkcionalna zavisnost, a vrijednost direktno mjerenih veličina.
Primjeri indirektnih mjerenja: određivanje zapremine tijela direktnim mjerenjem njegovih geometrijskih dimenzija, nalaženje električne otpornosti provodnika prema njegovom otporu, dužini i površini poprečnog presjeka.
Indirektna mjerenja se široko koriste u slučajevima kada je željenu količinu nemoguće ili previše teško direktno izmjeriti, ili kada direktno mjerenje daje manje precizan rezultat. Njihova uloga je posebno velika pri mjerenju veličina koje su nedostupne direktnom eksperimentalnom poređenju, na primjer, dimenzije astronomskog ili subatomskog reda.
Agregat- to su mjerenja više istoimenih veličina koja se vrše istovremeno, u kojima se željena veličina određuje rješavanjem sistema jednačina dobijenih direktnim mjerenjem različitih kombinacija ovih veličina.
Primjer kumulativnih mjerenja je određivanje mase pojedinačnih utega u setu (kalibracija pomoću poznate mase jednog od njih i rezultata direktnih poređenja masa različitih kombinacija utega).
Joint- ovo su mjerenja dvije ili više veličina različitih imena koja se vrše istovremeno kako bi se pronašle zavisnosti između njih.
Primjer je mjerenje električnog otpora na 20 0 C i temperaturnih koeficijenata mjernog otpornika na osnovu direktnih mjerenja njegovog otpora na različitim temperaturama.
Metode mjerenja
Metoda mjerenja je metoda eksperimentalnog određivanja vrijednosti fizičke veličine, odnosno skupa fizičkih pojava i mjernih instrumenata koji se koriste u mjerenjima.
Metoda direktne procjene sastoji se u određivanju vrijednosti fizičke veličine pomoću uređaja za očitavanje mjernog uređaja direktnog djelovanja. Na primjer, mjerenje napona voltmetrom.
Ova metoda je najčešća, ali njena tačnost zavisi od tačnosti mjernog instrumenta.
Metoda poređenja sa merom - u ovom slučaju, izmerena vrednost se upoređuje sa vrednošću koju mera reprodukuje. Tačnost mjerenja može biti veća od tačnosti direktne procjene.
Postoje sljedeće vrste metoda poređenja s mjerom:
Kontrastna metoda, u kojem izmjerena i reprodukovana veličina istovremeno utiču na uređaj za poređenje, uz pomoć kojeg se uspostavlja odnos između veličina. Primjer: Mjerenje težine pomoću vage s polugom i seta utega.
Diferencijalna metoda, u kojem na mjerni uređaj utiče razlika između izmjerene vrijednosti i poznate vrijednosti reprodukovane mjerom. U ovom slučaju, balansiranje izmjerene vrijednosti sa poznatom se ne provodi u potpunosti. Primjer: Mjerenje istosmjernog napona pomoću diskretnog djelitelja napona, referentnog izvora napona i voltmetra.
Null metoda, u kojoj se rezultirajući efekat uticaja obe veličine na uređaj za poređenje dovodi na nulu, što se beleži visoko osetljivim uređajem - nulti indikator. Primjer: Mjerenje otpora otpornika pomoću mosta s četiri kraka, u kojem je pad napona na otporniku nepoznatog otpora uravnotežen padom napona na otporniku poznatog otpora.
Metoda zamjene, u kojem se mjerena veličina i poznata veličina naizmjenično povezuju na ulaz uređaja, a vrijednost mjerene veličine se procjenjuje iz dva očitavanja uređaja, a zatim se izborom poznate veličine osigurava da oba očitanja podudaraju. Ovom metodom može se postići visoka tačnost mjerenja uz visoku preciznost mjerenja poznate količine i visoku osjetljivost uređaja. Primjer: precizno, precizno mjerenje malog napona pomoću visoko osjetljivog galvanometra, na koji se prvo priključi izvor nepoznatog napona i odredi otklon kazaljke, a zatim pomoću podesivog izvora poznatog napona isti otklon pokazivač je postignut. U ovom slučaju, poznati napon je jednak nepoznatom.
Metoda podudaranja, u kojem se razlika između izmjerene vrijednosti i vrijednosti reprodukovane mjerom mjeri pomoću podudarnosti oznaka skale ili periodičnih signala. Primjer: mjerenje brzine rotacije dijela pomoću trepćuće stroboskopije: posmatranjem položaja oznake na rotirajućem dijelu u trenucima bljeskanja lampe, brzina dijela se određuje iz poznate frekvencije bljeskova i pomaka marke.
Faktori koji utječu na rezultate mjerenja
U metrološkoj praksi, prilikom izvođenja mjerenja, potrebno je uzeti u obzir niz faktora koji utiču na rezultate mjerenja. To su objekt i predmet mjerenja, metoda mjerenja, mjerni alat i uslovi mjerenja.
Predmet mjerenja mora biti bez stranih inkluzija ako se mjeri gustina tvari, bez utjecaja vanjskih smetnji (prirodni procesi, industrijske smetnje, itd.). Sam objekat ne bi trebao imati interne smetnje (rad samog mjernog objekta).
Predmet mjerenja, odnosno operator u rezultat unosi „lični“ moment merenja, element subjektivnosti. Zavisi od kvalifikacija operatera, sanitarno-higijenskih uslova rada, psihofiziološkog stanja ispitanika, te uzimanja u obzir ergonomskih zahtjeva.
Metoda mjerenja. Vrlo često, mjerenje iste količine konstantne veličine različitim metodama daje različite rezultate, a svaka od njih ima svoje nedostatke i prednosti. Umjetnost operatera je da eliminiše ili uzme u obzir na odgovarajući način faktore koji iskrivljuju rezultate. Ako se mjerenje ne može izvršiti na način da se isključi ili nadoknadi bilo koji faktor koji utječe na rezultat, tada se u određenom broju slučajeva vrši odgovarajuća izmjena potonjeg.
Uticaj SI Izmjerena veličina se u mnogim slučajevima manifestuje kao remetilački faktor, na primjer, unutrašnji šum mjernih elektronskih pojačala.
Drugi faktor je inercija SI. Neki SI daju konstantno visoka ili niska očitanja, što može biti rezultat greške u proizvodnji.
Uslovi mjerenja faktori koji utiču na to su temperatura okoline, vlažnost, atmosferski pritisak, napon mreže itd.
Uzimanje ovih faktora u obzir uključuje eliminisanje grešaka i ispravljanje izmerenih vrednosti.
Metode mjerenja određuju se vrstom mjerenih veličina, njihovim veličinama, potrebnom preciznošću rezultata, potrebnom brzinom mjernog procesa i drugim podacima.
Postoji mnogo metoda mjerenja, a kako se nauka i tehnologija razvijaju, njihov broj se povećava.
Prema načinu dobijanja numeričke vrijednosti izmjerene vrijednosti sva mjerenja se dijele na tri glavna tipa: direktna, indirektna i kumulativna.
Direktno nazivaju se mjerenja u kojima se željena vrijednost veličine pronalazi direktno iz eksperimentalnih podataka (na primjer, mjerenje mase na brojčaniku ili skali s jednakim krakom, temperatura - termometrom, dužina - pomoću linearnih mjera).
Indirektno nazivaju se mjerenja u kojima se željena vrijednost neke veličine nalazi na osnovu poznatog odnosa između ove veličine i veličina koje su podvrgnute direktnim mjerenjima (na primjer, gustina homogenog tijela na osnovu njegove mase i geometrijskih dimenzija; određivanje električnih otpor rezultatom mjerenja pada napona i struje).
Kumulativno nazivaju se mjerenja u kojima se istovremeno mjeri više istoimenih veličina, a željena vrijednost veličina se pronalazi rješavanjem sistema jednačina dobijenih direktnim mjerenjem različitih kombinacija ovih veličina (npr. mjerenja u kojima su mase pojedinačne težine skupa određuju se iz poznate mase jednog od njih i iz rezultata direktnih poređenja masa različitih kombinacija težina).
Ranije je rečeno da su u praksi direktna mjerenja najrasprostranjenija zbog svoje jednostavnosti i brzine izvođenja. Dajemo kratak opis direktnih mjerenja.
Direktna mjerenja količina mogu se izvršiti korištenjem sljedećih metoda:
1) Metoda direktne procjene- vrijednost količine se određuje direktno iz uređaja za očitavanje mjernog uređaja (mjerenje pritiska - opružnim manometrom, mase - pomoću skale, električne struje - ampermetrom).
2) Metoda poređenja sa mjerom - izmjerena vrijednost se upoređuje sa vrijednošću reprodukovanom mjerom (mjerenje mase sa polužnim vagama uravnoteženim sa tegovima).
3) Diferencijalna metoda- metoda poređenja sa mjerom, u kojoj na mjerni uređaj utiče razlika između izmjerene vrijednosti i poznate vrijednosti reprodukovane mjerom (mjerenja koja se vrše pri provjeri mjera dužine upoređivanjem sa standardnom mjerom na komparatoru).
4) Null metoda- metoda poređenja sa merom, kada se rezultirajući efekat uticaja veličina na uređaj za poređenje svodi na nulu (merenje električnog otpora sa mostom sa njegovim potpunim balansiranjem).
5) Metoda podudaranja- metoda poređenja s mjerom, u kojoj se razlika između izmjerene vrijednosti i vrijednosti reprodukovane mjerom mjeri podudarnošću oznaka na skali ili periodičnim signalima (mjerenje dužine pomoću kalibra nonija, kada je podudarnost oznaka na uočava se kaliper i nonius skale).
6) Metoda zamjene - metoda poređenja sa mjerom, kada se izmjerena vrijednost zamjenjuje poznatom vrijednošću, ponovljivom mjerom (vaganje uz naizmenično stavljanje izmjerene mase i utega na istu tavu vage).
Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja žKuzbaški državni tehnički univerzitet im. T. F. Gorbačova¤
Zavod za metalorezne mašine i alate
METODE I ALATI ZA MJERENJE FIZIČKIH VELIČINA
Smjernice za izvođenje laboratorijskih radova iz disciplina žMjeriteljstvo, standardizacija i certifikacija¤, žMjeriteljstvo i certifikacija¤
za studente smerova 221400, 280700, 130400,65 redovni studij
Sastavio D. M. Dubinkin
Usvojen na sjednici Odjeljenja Zapisnik broj 2 od 20.10.2011.
Elektronska kopija se nalazi u biblioteci KuzSTU
KEMEROVO 2011
1. SVRHA RADA
Svrha laboratorijskog rada je proučavanje fizičkih veličina, principa i metoda mjerenja fizičkih veličina, kao i sticanje znanja o mjernim instrumentima.
2. OSNOVNE ODREDBE
Metrologija je nauka o mjerenjima, metodama i sredstvima kojima se osigurava njihovo jedinstvo i načini postizanja potrebne tačnosti.
Studije metrologije:
– metode i sredstva za obračun proizvoda prema sljedećim pokazateljima: dužina, težina, zapremina, potrošnja i snaga;
– mjerenja fizičkih veličina (PV) i tehničkih parametara, kao i svojstava i sastava supstanci;
– mjerenja za kontrolu i regulaciju tehnoloških procesa.
Postoji nekoliko glavnih područja mjeriteljstva:
– opća teorija mjerenja;
– PV sistemi jedinica;
– metode i sredstva mjerenja;
– metode za određivanje tačnosti mjerenja;
– osnova za obezbjeđivanje ujednačenosti mjerenja, kao i osnova za ujednačenost mjernih instrumenata;
– etaloni i uzorni mjerni instrumenti;
– metode prenošenja jediničnih veličina sa uzoraka mjernih instrumenata i sa etalona na radne mjerne instrumente.
Razlikuju se sljedeći metrološki objekti:
– PV jedinice;
– mjerni instrumenti (MI);
– metode i tehnike mjerenja.
Savremena metrologija obuhvata tri komponente (slika 1): teorijsku (osnovnu, naučnu), primenjenu (praktičnu) i zakonsku metrologiju.
Teorijska metrologija bavi se pitanjima fundamentalnih istraživanja, stvaranjem sistema mjernih jedinica, fizičkih konstanti i razvojem novih metoda mjerenja.
metrologija
Metode, sredstva i metode mjerenja
Teorija uniformnosti mjerenja
1. PV jedinice
2. Standardi
3. Teorija prijenosnih jedinica PV
Teorija tačnosti mjerenja
Definicija
greške
mjerenja
Rice. 1. Blok dijagram mjeriteljstva
Primijenjena metrologija bavi se praktičnom primenom u različitim oblastima delatnosti rezultata teorijskih istraživanja u okviru metrologije i odredbe zakonskog metrologije.
Zakonska metrologija uključuje skup međuzavisnih pravila i normi, koje su obavezujuće i pod kontrolom države, o upotrebi fotonaponskih jedinica, standarda, metoda i mjernih instrumenata, s ciljem osiguranja ujednačenosti mjerenja u interesu društva.
3. FIZIČKE KOLIČINE
Fizička količina(PV) – jedno od svojstava fizičkog objekta (fizičkog sistema, fenomena ili procesa), uobičajeno na neki način
kvalitativno za mnoge fizičke objekte, ali kvantitativno individualno za svaki od njih.
Količina je svojstvo nečega što se može razlikovati od drugih svojstava i ocijeniti na ovaj ili onaj način, uključujući i za kvantitativni opis različitih svojstava procesa i fizičkih tijela. Količina ne postoji sama za sebe; ona postoji samo ukoliko postoji objekat sa svojstvima izraženim datom količinom.
Vrijednosti se mogu podijeliti na stvarne i idealne. Idealne veličine se uglavnom odnose na matematiku i predstavljaju generalizaciju (model) konkretnih realnih pojmova. Realne količine se dijele na fizičke i nefizičke. U opštem slučaju, PV se može definisati kao kvantitativna karakteristika materijalnih objekata (procesa, pojava). Nefizičke veličine uključuju količine svojstvene društvenim (nefizičkim) naukama - filozofiji, sociologiji, ekonomiji itd.
Preporučljivo je podijeliti PV na izmjerene i procijenjene. Izmjereni EF se može kvantitativno izraziti u obliku određenog broja utvrđenih mjernih jedinica. Mogućnost uvođenja i korištenja potonjeg bitna je razlikovna karakteristika mjerenog EF. PV za koje se, iz ovih ili onih razloga, ne može uneti jedinica mjere, mogu se samo procijeniti. Vrijednosti se procjenjuju pomoću skala.
Nefizičke veličine, za koje se u principu ne može uvesti jedinica mjere, mogu se samo procijeniti.
Upotreba kratkog oblika izraza žmagnitude¤ umjesto termina žPV¤ dopuštena je samo kada je iz konteksta jasno da je riječ o PV, a ne o matematičkom.
Termin “kvantitet” ne treba koristiti da izrazi samo kvantitativnu stranu imovine koja se razmatra. Na primjer, ne možete reći ili napisati “masa”, “površina”, “struja” itd., jer su ove karakteristike (masa, površina, struja) same količine. U ovim slučajevima treba koristiti izraze “veličina količine” ili “vrijednost količine”.
Merljivi EF – EF koji se meri, meri ili meri u skladu sa glavnom svrhom mernog zadatka.
Veličina PV je kvantitativno određivanje PV svojstvenog određenom materijalnom objektu, sistemu, pojavi ili procesu.
PV vrijednost je izraz veličine PV-a u obliku određenog broja jedinica prihvaćenih za nju.
Značenje veličine ne treba brkati sa veličinom. Veličina PV datog objekta zaista postoji i bez obzira na to znamo li je ili ne, izražavamo li je u bilo kojim jedinicama ili ne. Vrijednost PV-a se pojavljuje tek nakon što se veličina vrijednosti datog objekta izrazi nekom jedinicom.
Numerička vrijednost PV– apstraktni broj uključen u vrijednost količine.
Prava vrijednost PV– PV vrijednost, koja idealno karakterizira odgovarajući PV u kvalitativnom i kvantitativnom smislu.
Pravo značenje PV može se povezati sa konceptom apsolutne istine. Može se dobiti samo kao rezultat beskrajnog procesa mjerenja uz beskrajno usavršavanje metoda i mjernih instrumenata (MI). Za svaki nivo razvoja merne tehnologije možemo znati samo stvarnu vrednost PV, koja se koristi umesto prave vrednosti PV. Koncept prave vrijednosti fizičke veličine je neophodan kao teorijska osnova za razvoj teorije mjerenja, posebno kada se otkriva koncept „greške mjerenja“.
Stvarna PV vrijednost – PV vrijednost dobijena eksperimentalno i toliko blizu pravoj vrijednosti da se može koristiti umjesto nje u datom mjernom zadatku. Stvarna vrijednost PV obično se uzima kao aritmetička sredina niza vrijednosti dobivenih mjerenjima jednake preciznosti ili ponderirana aritmetička sredina mjerenja nejednake preciznosti.
Fizički parametar– PV, smatra se pri mjerenju date PV kao pomoćna. Prilikom procjene kvaliteta proizvoda često se koristi izraz mjerenih parametara. Ovdje parametri obično označavaju PV, koji obično najbolje odražava kvalitet proizvoda ili procesa.
Utjecaj na PV - PV koji utiče na veličinu mjerene veličine čije mjerenje nije predviđeno podacima.
posebnog mjernog instrumenta (MI), ali koji utiče na rezultate mjerenja PV za koji je SI namijenjen.
PV sistem je skup PV formiranih u skladu sa prihvaćenim principima, kada se neke veličine uzimaju kao nezavisne, dok se druge definišu kao funkcije nezavisnih veličina.
U nazivu sistema veličina koriste se simboli veličina koje se uzimaju kao osnovne. Dakle, sistem veličina mehanike, u kojem
V dužina uzeta kao osnovna ( L), masa (M) i vrijeme (T), naziva se LMT sistem.
Sistem osnovnih veličina koji odgovara Međunarodnom sistemu jedinica (SI) označen je simbolima LMTIΘNJ, koji označavaju simbole osnovnih veličina - dužina (L), masa (M), vrijeme (T), električna struja (I), temperaturu (Θ), količinu supstance (N) i intenzitet svjetlosti (J).
Glavni PV – PV uključen u sistem i uslovno prihvaćen
V kao nezavisno od drugih veličina ovog sistema. Derivat PV - PV uključen u sistem i utvrđen
kroz osnovne veličine ovog sistema.
Dimenzija PV-a je izraz u obliku monoma snage, sastavljen od proizvoda simbola glavnih PV-a u različitim snagama i koji odražava vezu datog PV-a sa usvojenim PV-ima.
V dati sistem veličina kao osnovne sa koeficijentom proporcionalnosti jednakim 1.
Moći simbola osnovnih veličina uključenih u monom su
V ovisno o povezanosti razmatranog PV-a s glavnim, mogu biti cjelobrojni, razlomački, pozitivni i negativni. Koncept dimenzije proteže se na osnovne veličine. Dimenzija glavne veličine u odnosu na samu sebe jednaka je jedinici, odnosno formula za dimenziju glavne veličine poklapa se sa njenim simbolom.
IN u skladu sa ISO 31/0 standardnim dimenzijama količina
treba biti označen sa dim. Na primjer, dimenzija brzine dim ν = LT - 1.
PV indikator dimenzija– eksponent na koji se povećava dimenzija glavnog PV, koji je uključen u dimenziju izvedenog PV. Indikator dimenzije glavnog PV-a u odnosu na sebe jednak je jedan.
Dimenzionalni PV – PV, u čijoj dimenziji je barem jedan od glavnih PV-a podignut na stepen koji nije jednak nuli. Na primjer, sila (F) u sistemu LMTIΘNJ je dimenzionalna veličina.
Bezdimenzionalni PV - PV, dimenzija u kojoj su glavni PV uključeni na snagu jednaku nuli. PV u jednom sistemu veličina može biti dimenzionalan, au drugom sistemu može biti bezdimenzionalan. Na primjer, električna konstanta u elektrostatičkom sistemu je bezdimenzionalna veličina, ali u SI sistemu veličina ima dimenziju.
Jednačina veze između veličina – jednačina koja odražava odnos između veličina određenih zakonima prirode, u kojoj se slovni simboli shvataju kao PV. Jednačina za odnos između veličina u određenom mjernom zadatku se često naziva jednačina mjerenja.
Rod PV je kvalitativna sigurnost PV. Na primjer: dužina i promjer dijela su homogene veličine; dužina i masa dijela su neujednačene veličine.
Aditivni PV – PV, čije se različite vrijednosti mogu zbrajati, množiti numeričkim koeficijentom ili dijeliti jedna s drugom. Količine aditiva uključuju dužinu, masu, silu, pritisak, vrijeme, brzinu itd.
Neaditivni PV – PV za koje zbrajanje, množenje numeričkim koeficijentom ili dijeljenje njegovih vrijednosti međusobno nemaju fizičko značenje (na primjer, termodinamička temperatura, tvrdoća materijala).
4. JEDINICE FIZIČKIH VELIČINA
Jedinica mjerenja PV– PV fiksne veličine, kojoj je uslovno dodijeljena numerička vrijednost jednaka 1 i koja se koristi za kvantitativni izraz PV sličnog njemu.
U praksi se široko koristi koncept legalizovanih jedinica - sistem jedinica i (ili) pojedinačnih jedinica osnovanih za upotrebu u zemlji u skladu sa zakonskim aktima.
PV sistem jedinica– skup osnovnih i izvedenih jedinica formiranih u skladu sa principima za dati sistem fizičkih veličina.
Osnovna jedinica PV– jedinica glavnog PV-a u datom sistemu jedinica.
Izvedena jedinica sistema PV jedinica – jedinica izvoda PV sistema jedinica, formirana u skladu sa jednačinom koja ga povezuje sa osnovnim jedinicama ili sa osnovnim i već definisanim derivatima. Na primjer: 1 m/s – jedinica za brzinu formirana od osnovnih SI jedinica – metri i sekunde; 1 N je jedinica sile izvedena iz SI osnovnih jedinica kilograma, metra i sekunde.
GOST 8.417 utvrđuje sedam glavnih PV-a (Tabela 1) uz pomoć kojih se stvara čitav niz derivata PV-a i daje opis svih svojstava fizičkih objekata i pojava.
Tabela 1 |
|||||
Glavne jedinice međunarodnog sistema (SI) |
|||||
Magnituda |
|||||
Ime |
Ime |
Oznaka |
|||
folk |
|||||
Osnovne jedinice |
|||||
kilograma |
|||||
Električna energija |
|||||
ski struja |
|||||
Termodinamički |
|||||
temperatura neba |
|||||
Količina |
|||||
supstance |
|||||
Moć svetlosti |
|||||
Neke izvedene jedinice |
|||||
kvadrat |
|||||
kubni |
|||||
Brzina |
L T -1 |
||||
Metar je dužina putanje koju svjetlost pređe u vakuumu u vremenskom intervalu od 1/299,792,458 s.
Kilogram je jedinica mase jednaka masi međunarodnog prototipa kilograma.
Sekunda je vrijeme jednako 9.192.631.770 perioda zračenja koje odgovara prijelazu između dva hiperfina nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma-133, u odsustvu smetnji od vanjskih polja.
Amper je jačina nepromjenjive struje koja bi pri prolasku kroz dva paralelna vodiča beskonačne dužine i zanemarljivo malog poprečnog presjeka, smještena u vakuumu na udaljenosti od 1 m jedan od drugog, izazvala na svakom dijelu provodnika 1 m dužine interakcijske sile jednake 2 10-7 N.
Kelvin je jedinica termodinamičke temperature jednaka 1/273,16 termodinamičke temperature trostruke tačke vode.
Mol je količina tvari koja sadrži isti broj strukturnih elemenata koliko ima atoma u ugljiku 12 težine 0,012 kg. Strukturni elementi mogu biti atomi, molekuli, joni i druge čestice.
Candela je intenzitet svjetlosti u datom smjeru izvora koji emituje monohromatsko zračenje sa frekvencijom od 540·1012 Hz, intenzitet energije svjetlosti u ovom smjeru je 1/683 W/sr.
Postoje sljedeće izvedene jedinice sistema PV jedinica:
– formirane od osnovnih jedinica (na primjer, jedinica površine je kvadratni metar);
– imaju posebne nazive i oznake (na primjer, jedinica frekvencije je herc).
Prilikom konstruisanja fotonaponskog sistema odabire se niz definirajućih jednačina u kojima svaka naredna jednačina sadrži samo jednu novu izvedenu veličinu, što omogućava da se ta veličina izrazi kroz skup prethodno određenih veličina, i, na kraju, kroz osnovne veličine sistem količina.
Da bi se pronašla dimenzija derivacije PV u određenom sistemu veličina, potrebno je njihove dimenzije zamijeniti desnom stranom definirajuće jednačine ove veličine umjesto oznakama veličina (vidi tabelu 1). Tako, na primjer, stavljanje determinante
jednadžba za brzinu ravnomjernog kretanja ν = ds / dt umjesto ds
dimenziju dužine L i umjesto dt dimenziju vremena T dobijamo: dim ν = L / T = LT -1.
Zamjenom u definirajuću jednadžbu ubrzanja a = dν / dt umjesto dt dimenzijom vremena T i umjesto dν dimenzijom brzine koja se nalazi gore, dobijamo: dim a = LT -1 / T = LT -2.
Poznavajući dimenziju ubrzanja prema definitivnoj jednačini sile F = ma, dobijamo: dim F = M · LT -2 =LMT -2.
Znajući dimenziju sile, možete pronaći dimenziju rada, zatim dimenziju snage itd.
PV sistemska jedinica– PV jedinica uključena u prihvaćeni sistem jedinica. Osnovne, derivacijske, višestruke i submultiple jedinice SI su sistemske. Na primjer: 1 m; 1 m/s; 1 km; 1 nm.
Nesistemska jedinica PV– jedinica PV koja nije uključena u prihvaćeni sistem jedinica (na primjer, milimetar žive - mm Hg, bar - bar). Nesistemske jedinice (u odnosu na SI jedinice) dijele se u četiri grupe:
– prihvaćeno uporedo sa SI jedinicama;
– odobren za upotrebu u posebnim područjima;
– privremeno primljen;
– zastarjelo (nevažeće).
Koherentna izvedena jedinica PV – jedinica derivacije PV, povezana s drugim jedinicama sistema jedinica jednačinom u kojoj je brojčani koeficijent uzet jednak 1.
Koherentan sistem PV jedinica – sistem PV jedinica, koji se sastoji od osnovnih jedinica i koherentnih izvedenih jedinica. Višestruki i podvišestruki sistemskih jedinica nisu uključeni u koherentni sistem.
FV višestruka jedinica– jedinica fizičke aktivnosti, cijeli broj puta veća od sistemske ili nesistemske jedinice. Na primjer: jedinica za dužinu 1 km = 103 m, tj. višekratnik metra; jedinica frekvencije 1 MHz (megaherc) = 106 Hz, višekratnik herca; jedinica radionuklidne aktivnosti 1 MBq (megabekerel) = 106 Bq, višekratnik bekerela.
Jedinica FV režnja– jedinica fizičke aktivnosti, cijeli broj puta manji od sistemske ili nesistemske jedinice. Na primjer: jedinica dužine 1 nm (nanometar) = 10-9 m; vremenska jedinica 1 µs = 10-6 s su višestruki metar i sekunda, respektivno.
