Физическая величина, измерения, единство измерений (стр. 2 )

Q – случайное значение измеряемой величины;  X’ – исправленный результат измерений.

Вопрос  9. Международная система единиц СИ

В 1960г. 11-ая генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц СИ

Основными единицами физических величин в СИ являются: длины — метр (м), массы — килограмм (кг), времени — секунда (с), силы электрического тока — ампер (А), термодинамической темпе­ратуры — Кельвин (К), силы света — Кандела (кд), количества ве­щества — моль (моль). Дополнительные единицы СИ: радиан (рад) и стерадиан (ср) — для измерения плоского и телесного углов соот­ветственно.

Производные единицы СИ получены из основных с помощью уравнений связи между физическими величинами. Так, единицей силы является ньютон: 1Н == 1 кг*м-1*с-2, единицей давления — Паскаль 1 Па = 1 кг*м-1*с-2 и т. д. В СИ для обозначения десятичных кратных (умноженных на 10 в положительной степени) и дельных (умноженных на 10 в отрицательной степени) приняты следующие приставки: экса (Э) — Ю18, пета (П) — 1015, тера (Т) — 1012, гига (Г) – 109, мега (М) — 106, кило (к) — 103, гекто (г) — 102, дека (да) — 101, децн (д) — 10-1, санти (с) — 10-2, милли (м) — 10-3, мнкро (мк) — 10-6, нано (н) —  10-9, пико (п) — 10-12, фемто (ф) — 10-15, атто (а) — 10-18. Так, в соответствии с СИ тысячная доля мил­лиметра (микрометр) 0,001 мм == 1 мкм.

Вопрос  10. Эталоны, как средство измерения.

Эталоны — средства измерений, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и (или) хранение единицы физиче­ской величины с целью передачи ее размера нижестоящим по пове­рочной схеме средствам измерений.

Эталон – СИ предназначается для воспроизведения или хранения ед и передачи её размера нижестоящим по точности СИ и утверждено  в качестве эталона в установленном порядке.

Свойства эталона – неизменность, воспроизводимость, сличаемость 

виды эталонов

Первичный эталон – обеспечивает воспроизведение и хранение с наивысшей в стране точностью

Международный – принят по международному соглашению для согласования с ним размеров единиц воспринимается и хранится национальными эталонами

Государственный - первичный эталон официально утвержден в качестве исходного для страны

Вторичный – хранит размер единиц полученной путем сличения с первичным эталоном а также передает размер единиц. Рабочий эталон применяется для передачи размера единиц рабочим Си.

11. Классификация измерений по способу получения информации.

Прямые – состоящие в том, что искомое значение величины находят из опытных данных, путём экспериментального сравнения. Косвенные – находятся на основание известной зависимости между этой величиной и величинами, найденными прямыми измерениями Совокупные измерения – осуществляются путём одновременного измерения нескольких одноимённых величин, при котором искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате прямых измерений различных сочетаний этих величин. Совместные – производимые одновременно измерения 2-х или нескольких неодноимённых величин. Цель этих измерений – нахождение функциональной связи между величинами. Динамические измерения. Если нельзя пренебречь изменением величины во времени.

12. Классификация измерений по характеру изменения получаемой информации.

Статические – при которых измеренная величина остается постоянной во времени. Динамические – в процессе которой измеряемая величина изменяется и является не постоянной во времени. Статистические – когда определяются характеристики случайных процессов, случайных сигналов.

Классификация измерений по количеству измерительной информации.

Однократные – когда число измерений равняется числу измеряемых величин. Многократные – измерение одного размера величины, результат этого измерения получают из нескольких последовательных однократных измерений.

Классификация измерений по отношению к основным единицам измерения.

Абсолютные – при которых результат измерения основывается на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использования физических констант. Относительные – при которых проводится измерение отношения величины к однородной величине, принимаемой за исходную

Принципы измерений. Методы измерений.

Принципы измерений – это физические эффекты, положенные в основу измерений, например, пьезоэлектрический эффект, фотоэлектрический эффект.

Метод измерений – совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Метод непосредственной оценки – значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству многозначной меры, на которую непосредственно действует сигнал измерительной информации. Метод противопоставления – измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения – компаратор. Дифференциальный метод – сравнение меры длины с образцовой на компараторе. Нулевой метод – результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения равен нулю. Метод замещения – измеряемую величину заменяют известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнения с мерой – разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение меток шкал или периодических сигналов. Метод дополнения – если значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчётом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

Источники погрешности результатов измерений.

Неполное соответствие объекта измерений принятой его модели. Неполное знание измеряемой величины. Неполное знание влияния условий окружающей среды на измерение. Несовершенное измерение параметров окружающей среды. Конечная разрешающая способность прибора или погрешность его чувствительности. Неточность передачи значения единицы величины от эталонов. Неточные знания параметров, используемых в алгоритме обработки результатов измерения. Измерения в повторных необходимых измеряемой величины при очевидно одинаковых условиях. Методическая погрешность – связана с индивидуальными особенностями методики.

17. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности.

Измерения различных физических величин осуществляются двумя способами: прямым и косвенным. При прямом измерении значение величины получают непосредственно из опытных данных. При косвенном измерении искомое значение величины находят путем подсчета с использованием известной зависимости между этой величиной и величинами, получаемыми на основании прямых измерений.

При любом измерении неизбежны погрешности. Погрешность прямых измерений – это отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерения.

Абсолютная погрешность равна разности между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины:

. (17.1)

Относительная погрешность представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины, выраженное в процентах:

. (17.2)

Приведенная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению прибора, выраженное в процентах:

. (17.3)

Согласно ГОСТ 8.401–80 средствам измерений присваивают определенные классы точности. Классы точности выражаются одним числом из ряда: , , , , , , , где 1; 0; –1; –2 и т. д.

18. Классификация погрешностей по характеру изменения результатов при повторных измерениях.

По характеру изменения результатов при повторных измерениях погрешности разделяются:

1) систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Постоянные систематические погрешности свидетельствуют, прежде всего, о высоких или недостаточных показателях метрологической надежности применяемого средства измерения и могут быть устранены (учтены) предусмотренными аппаратурными методами коррекции или введением поправок в результаты измерений. Одной из распространенных систематических погрешностей является погрешность градуировки (погрешность нанесения делений на шкалу измерительного прибора). Данная погрешность легко выявляется, составляется таблица поправок, которая используется при определении результата измерений.

Закономерно изменяющиеся систематические погрешности, возрастающие со временем эксплуатации средства измерения, как правило, квазимонотонно, называютсяпрогрессирующими систематическими погрешностями. Они вызываются процессами старения узлов (комплектующих изделий) средства измерения (микросхем, резисторов, конденсаторов, и др.). Вследствие этого контролируемые и неконтролируемые параметры (характеристики) измерительных приборов изменяются и соответственно возрастают инструментальные погрешности средств измерений, по рассматриваемой классификационной группе относящиеся к систематическим. Старению подвержены и меры, например, концевые меры длины, гири. Это происходит из-за постепенного стирания поверхностей, окисления и других процессов.