Listen Sie die Werte einer physikalischen Größe auf. Das Konzept einer physikalischen Größe und ihrer Maßeinheit

Objekte und Phänomene der Welt um uns herum sind durch verschiedene Eigenschaften gekennzeichnet, die sich mehr oder weniger stark manifestieren können und daher quantifiziert werden können. Zur quantitativen Beschreibung verschiedener Eigenschaften von Prozessen und physischen Körpern wird das Konzept einer physikalischen Größe eingeführt.

Unter physikalische Größe  Sie verstehen eine der Eigenschaften eines physischen Objekts (physisches System, Phänomen oder Prozess), die für viele physische Objekte in vielerlei Hinsicht üblich ist, für jedes Objekt jedoch quantitativ individuell ist. Alle Körper haben also Masse, Temperatur, aber für jeden von ihnen sind diese Eigenschaften unterschiedlich. Dasselbe gilt für andere Größen - elektrische Leitfähigkeit, Stärke, Strahlungsfluss usw.

Wenn man von Messung spricht, meinen sie normalerweise die Messung physikalischer Größen, d.h. Mengen, die der materiellen Welt eigen sind. Diese Werte werden in den Naturwissenschaften und in den technischen Wissenschaften (Physik, Chemie, Biologie, Elektrotechnik, Wärmetechnik usw.) untersucht und sind Gegenstand der Kontrolle und Steuerung in der Produktion (Metallurgie, Maschinenbau, Instrumentenbau usw.). Das Messobjekt kann zum Beispiel der Durchmesser der zu drehenden Welle, die Menge des abzugebenden Produkts, die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Rohrleitung, der Gehalt an Legierungskomponenten in der Legierung, die Temperatur der Schmelze usw. sein.

Für eine genauere Untersuchung der physikalischen Größen werden sie in Gruppen eingeteilt (Abb. 1.1). Entsprechend der Zugehörigkeit zu verschiedenen Gruppen physikalischer Phänomene werden physikalische Größen in Raum-Zeit-, mechanische, thermische, elektrische und magnetische, akustische, Licht-, physikalisch-chemische usw. unterteilt.

Abb. 1.1. Klassifizierung der physikalischen Größen

Entsprechend dem Grad der bedingten Unabhängigkeit von anderen Größen werden physikalische Größen in grundlegende und abgeleitete Größen unterteilt. Derzeit verwendet das Internationale Einheitensystem sieben (als voneinander unabhängige) Werte: Länge, Zeit, Masse, Temperatur, elektrischer Strom, Materialmenge und Lichtstärke. Die verbleibenden Größen wie Dichte, Kraft, Energie, Leistung usw. werden abgeleitet (dh abhängig von anderen Größen).

Durch das Vorhandensein von Dimensionen werden physikalische Größen in Dimensionen unterteilt, d. H. Dimension und dimensionslos haben.

Größedie physikalische Größe kennzeichnet den quantitativen Inhalt der Eigenschaft in jedem Objekt. Bedeutungeine physikalische Größe ist ein Ausdruck ihrer Größe in Form einer bestimmten Anzahl von Maßeinheiten, die für sie akzeptiert werden. Zum Beispiel 0,001 km; 1 m; 100 cm; 1000mm - vier Optionen für die Darstellung derselben Größenordnung, in diesem Fall die Länge.

Zahlenwertphysikalische Größe ist eine Zahl, die das Verhältnis der Größe der Menge zur entsprechenden Maßeinheit ausdrückt.

Maßeinheit  stellt den Wert einer festen Größe dar, der herkömmlicherweise ein numerischer Wert von 1 zugewiesen wird und für die quantitative Angabe der damit homogenen physikalischen Größen verwendet wird. Eine Maßeinheit kann zu einem beliebigen Einheitensystem gehören oder außer systemisch oder bedingt sein.

Es ist offensichtlich, dass der numerische Wert der Menge direkt von der gewählten Maßeinheit abhängt.

Einheiten der gleichen Größe können sich in der Größe unterscheiden, z. B. Meter, Fuß und Zoll, wobei die Längeneinheiten unterschiedlich sind: 1 Fuß = 0,3048 m, 1 Zoll = 0,0254 m.

Um also jede physikalische Größe zu messen, d.h. Um seinen Wert zu bestimmen, muss er mit der Maßeinheit dieses Werts verglichen und verglichen werden, wie oft er mehr oder weniger als die Maßeinheit ist.

Die folgende Definition der Messung wird derzeit festgelegt:

die Messung ist eine Reihe von Operationen für die Anwendung eines technischen Geräts, das eine Einheit einer physikalischen Größe speichert, um sicherzustellen, dass das Verhältnis (in einer expliziten oder impliziten Form) der gemessenen Größe mit ihrer Einheit ermittelt wird und der Wert dieser Größe ermittelt wird.

Mit anderen Worten ist die Messung ein physikalisches Experiment, das mit Messinstrumenten durchgeführt wird. Ohne körperliche Erfahrung gibt es keine Messung. Der Gründer der russischen Metrologie, D.I. Mendeleev schrieb: „Wissenschaft beginnt, wenn sie gemessen wird; exakte Wissenschaft ist ohne Maß nicht denkbar. “

Es ist angebracht, die Definition des Begriffs "Dimension" des bedeutenden Philosophen PA anzugeben. Florensky (Technical Encyclopedia, 1931): "Messung ist der grundlegende kognitive Prozess von Wissenschaft und Technologie, mit dem eine unbekannte Größe quantitativ mit einer anderen verglichen wird, die damit einheitlich ist und als bekannt gilt."

Wenn also eine bestimmte Menge Q vorhanden ist, die für sie akzeptierte Maßeinheit, gleich [Q], dann die Größe der physikalischen Größe

Q = q × [Q], (1,1)

wobei q der numerische Wert von Q ist.

Der Ausdruck q × [Q] lautet messergebnisbesteht aus zwei Teilen: dem numerischen Wert q, dh dem Verhältnis des gemessenen Wertes zur Maßeinheit (es kann eine ganze oder gebrochene Zahl sein) und der Maßeinheit [Q]. Normalerweise wird eine Einheit der physikalischen Größe von einem zur Messung verwendeten technischen Gerät gespeichert - einem Messgerät.

Angenommen, beim Messen der Länge eines Teils wurde ein Messergebnis von 101,6 mm erhalten. In diesem Fall wird die Längeneinheit übernommen, der numerische Wert q = 101,6. Wenn wir pro Einheit nehmen, dann ist q = 10.16, wenn sie als Einheit verwendet wird, dann ist q = 40.

Gleichung (1.1) wird aufgerufen grundlegende Messgleichungweil Es beschreibt die Messung als den Prozess des Vergleichens einer physikalischen Größe mit ihrer Maßeinheit.

Zum Messen des Wertes können verschiedene Einheiten ausgewählt werden, d.h.

Q = q 1 × [Q] 1 = q 2 × [Q] 2 (1,2)

Aus diesem Ausdruck folgt, dass der numerische Wert der Größe umgekehrt proportional zur Größe der Einheit ist: Je größer die Einheitsgröße ist, desto kleiner ist der numerische Wert der Menge und umgekehrt:

Darüber hinaus zeigt Gleichung (1.3), dass die Größe der physikalischen Größe Q nicht von der Wahl der Maßeinheit abhängt.

Daher hängen die numerischen Werte der Messwerte davon ab, welche Einheiten verwendet werden. Die Wahl der Einheiten ist wichtig, um die Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten. Willkür bei der Wahl der Einheiten zuzulassen, bedeutet, die Einheit der Messungen zu verletzen. Deshalb sind in den meisten Ländern der Welt die Dimensionen der Maßeinheiten gesetzlich festgelegt (dh legalisiert). In Russland dürfen gemäß dem Gesetz „Zur Sicherstellung der Einheitlichkeit der Messungen“ Einheiten des Internationalen Einheitssystems verwendet werden.

In der realen Welt gibt es keine Maßeinheiten, sie sind das Ergebnis menschlicher Aktivitäten. Eine Maßeinheit ist ein bestimmtes Modell, nach dem eine bestimmte Größe einer physikalischen Größe als Einheit als Einheit genommen und gesetzlich festgelegt wird. Darüber hinaus ist dieses Modell in einem Messwerkzeug implementiert, das es speichert und an alle anderen Messgeräte übermittelt, die dieses Gerät verwenden. Ein solcher Prozess der Bildung, Lagerung und Verwendung von Einheiten physikalischer Größen nahm in den letzten zwei Jahrhunderten Gestalt an.

Die Messung ist nur dann von Bedeutung, wenn durch ihr Ergebnis der tatsächliche Wert der Menge geschätzt werden kann. Bei der Analyse von Messungen sollte man diese beiden Begriffe klar unterscheiden: Der wahre Wert einer physikalischen Größe und ihre empirische Manifestation sind das Ergebnis der Messung.

Jedes Messergebnis enthält einen Fehler aufgrund der Unvollkommenheit der Messmethoden und -methoden, des Einflusses äußerer Bedingungen und anderer Ursachen. Der wahre Wert des Messwertes bleibt unbekannt. Es kann nur theoretisch dargestellt werden. Das Ergebnis der Messung einer Größe nähert sich mehr oder weniger ihrem wahren Wert an, d. H. repräsentiert seine Einschätzung. Weitere Informationen zu Messfehlern - siehe Kap. 2 "Messfehler".

Messskalen

Messskala  dient als erste Basis für die Messung dieses Wertes. Es ist eine geordnete Sammlung von Größenwerten.

Die praktische Tätigkeit hat zur Bildung verschiedener Arten von Skalen für die Messung physikalischer Größen geführt, von denen die wichtigsten vier sind, die unten diskutiert werden.

1. Auftragsskala (Ränge)  ist eine Rangfolge –   in aufsteigender oder absteigender Reihenfolge von Werten geordnet, die die untersuchte Eigenschaft kennzeichnen. Hier können Sie das Verhältnis der Reihenfolge der aufsteigenden oder absteigenden Werte festlegen. Es ist jedoch nicht möglich zu beurteilen, wie oft (oder wie viele) ein Wert größer oder kleiner als der andere ist. In einigen Fällen kann es in den Ordnungsskalen Null (Nullmarke) geben, die Hauptsache für sie ist das Fehlen einer Maßeinheit, da seine Größe kann nicht festgelegt werden, in diesen Skalen können mathematische Größen nicht für Größen (Multiplikation, Summation) durchgeführt werden.

Ein Beispiel für eine Ordnungsskala ist die Mohs-Skala zur Bestimmung der Härte von Körpern. Dies ist eine Skala mit Bezugspunkten, die 10 Referenzmineralien mit unterschiedlichen willkürlichen Härtezahlen enthält. Beispiele für solche Skalen sind auch die Beaufort-Skala zur Messung der Windstärke (Geschwindigkeit) und der Richter-Erdbebenskala (seismische Skala).

2. Skala der Intervalle (Unterschiede)  unterscheidet sich von der Ordnungsskala dadurch, dass für die Messwerte nicht nur die Ordnungsrelationen eingeführt werden, sondern auch die Summation der Intervalle (Unterschiede) zwischen den verschiedenen quantitativen Ausprägungen der Eigenschaften. Bei Differenzskalen können bedingte Nullpunkte und Maßeinheiten festgelegt werden. Auf der Skala von Intervallen kann man bestimmen, um wie viel ein Wert größer oder kleiner als der andere ist, aber man kann nicht sagen, wie oft. Messen Sie auf Intervallen die Zeit, die Entfernung (wenn der Anfang nicht bekannt ist), die Temperatur in Celsius usw.

Intervallskalen sind perfekter als Auftragsskalen. In diesen Skalen können additive mathematische Operationen (Addition und Subtraktion) von Größen durchgeführt werden, jedoch nicht multiplikativ (Multiplikation und Division).

3.  Beziehungsskala  beschreibt die Eigenschaften von Größen, für die die Ordnungsbeziehungen, die Summierung der Intervalle und die Verhältnismäßigkeit gelten. In diesen Skalen gibt es einen natürlichen Nullpunkt und die Einheit wird durch Vereinbarung festgelegt. Die Beziehungsskala dient dazu, die gemäß der Grundmessungsgleichung (1.1) erhaltenen Messergebnisse durch experimentellen Vergleich der unbekannten Größe Q mit ihrer Einheit [Q] darzustellen. Beispiele für Beziehungsskalen sind Massen, Länge, Geschwindigkeit und thermodynamische Temperatur.

Die Skala der Beziehungen ist die vollkommenste und die allgemeinste aller Maßstäbe. Dies ist die einzige Skala, mit der Sie den Wert der gemessenen Größe festlegen können. Alle mathematischen Operationen werden auf der Beziehungsskala definiert, sodass Sie die Messwerte auf der Skala multiplikativ und additiv korrigieren können.

4. Absolute Skala  Es hat alle Merkmale der Beziehungsskala, aber es gibt auch eine natürliche, eindeutige Definition der Maßeinheit. Solche Skalen werden verwendet, um relative Werte (Verstärkung, Dämpfung, Wirksamkeit, Reflexion, Absorption, Amplitudenmodulation usw.) zu messen. Eine Reihe solcher Skalen, deren Grenzen zwischen Null und Eins liegen.

Die Skala von Intervallen und Beziehungen kombiniert den Begriff "metrische Skalen". Die Ordnungsskala wird als bedingte Skalen bezeichnet, d.h. Skalen, in denen die Maßeinheit nicht definiert ist und manchmal als nicht metrisch bezeichnet wird. Absolute und metrische Skalen werden als linear klassifiziert. Die praktische Umsetzung von Maßstäben erfolgt durch Standardisierung der Maßstäbe und Maßeinheiten sowie ggf. der Methoden und Bedingungen für deren eindeutige Wiedergabe.

2.1 Physikalische Größe, ihre qualitativen und quantitativen Merkmale. Einheit der physikalischen Größe

Im weitesten Sinne des Wortes "Wert" ist ein Konzept mit mehreren Arten. Beispielsweise werden Mengen wie Preis und Warenwert in Geldeinheiten ausgedrückt. Ein anderes Beispiel ist der Wert der biologischen Aktivität von Arzneistoffen, der in den entsprechenden Einheiten ausgedrückt wird, die mit den Buchstaben I bezeichnet sind. Beispielsweise geben Rezepte die Menge vieler Antibiotika an, Vitamine in diesen Einheiten.

Die moderne Messtechnik interessiert sich für physikalische Größen. Physisch größe - diese Eigenschaft ist für viele Objekte (Systeme, ihre Zustände und die in ihnen ablaufenden Prozesse) in qualitativer Hinsicht üblich, in quantitativer Hinsicht jedoch für jedes Objekt individuell. Quantitative Individualität sollte in dem Sinne verstanden werden, dass eine Eigenschaft für ein Objekt eine bestimmte Anzahl von Malen mehr oder weniger als für ein anderes Objekt sein kann. Alle elektrischen und elektronischen Größen sind charakteristische Beispiele für physikalische Größen.

Die formalisierte Reflexion der qualitativen Differenz der gemessenen Werte ist ihre Dimension. Die Dimension wird durch das Symbol dim bezeichnet, das von der Wortdimension abgeleitet wird und je nach Kontext sowohl als Dimension als auch als Dimension übersetzt werden kann. Die Dimension der grundlegenden physikalischen Größen wird durch die entsprechenden Großbuchstaben angegeben. Zum Beispiel für Länge, Masse und Zeit

dim l = L; dim m = M; dim t = T. (2.1)

Die Dimension der Ableitungen physikalischer Größen kann anhand der Dimensionen der grundlegenden physikalischen Größen unter Verwendung eines Leistungsmonoms ausgedrückt werden:

wobei dim z die Dimension der Ableitung der physikalischen Größe z ist;

L, M, T, ... - Abmessungen der entsprechenden grundlegenden physikalischen Größen;

α, β, γ, ... sind Maßindikatoren.

Jede der Dimensionen der Dimension kann positiv oder negativ sein, ganzzahlig oder gebrochen, Null. Wenn alle Dimensionen der Dimension Null sind, wird dieser Wert als dimensionslos bezeichnet. Es kann relativ sein, wenn es als Verhältnis von ähnlichen Werten (zum Beispiel relative Dielektrizitätskonstante) und logarithmisch definiert ist, wenn es als Logarithmus eines relativen Werts (zum Beispiel Logarithmus des Spannungsverhältnisses) definiert ist.

So dimension   ist ein qualitatives Merkmal einer physikalischen Größe.

Die Dimensionstheorie wird universell auf die Überprüfung der Richtigkeit komplexer Formeln angewendet. Wenn die Dimensionen der linken und rechten Seite der Gleichung nicht übereinstimmen, sollte bei der Herleitung der Formel, unabhängig davon, zu welchem ​​Wissensgebiet sie gehört, ein Fehler gesucht werden.

Das quantitative Merkmal einer physikalischen Größe ist ihr größe . Informationen über die Größe einer physischen oder nicht-physischen Größe erhalten

es ist der Inhalt jeder Messung. Der einfachste Weg, um solche Informationen zu erhalten, um eine Vorstellung von der Größe des gemessenen Werts zu erhalten, besteht im Vergleich mit einem anderen nach dem Prinzip "Was ist mehr (weniger)?" oder "was ist besser (schlechter)?". Detailliertere Informationen darüber, wie viel (weniger) oder wie oft besser (schlechter), ist manchmal nicht erforderlich. Die Anzahl der Größen im Vergleich kann recht groß sein. In aufsteigender oder absteigender Reihenfolge bilden die Abmessungen der Messwerte maßstab der Reihenfolge . Bei vielen Wettbewerben und Wettbewerben wird zum Beispiel die Fähigkeit der Darsteller und Athleten durch ihren Platz am Final Table bestimmt. Letzteres ist daher eine Ordnung der Ordnung - eine Form der Darstellung von Messinformationen, die die Tatsache widerspiegelt, dass die Fähigkeit eines Einzelnen höher ist als die anderer, obwohl nicht bekannt ist, in welchem ​​Umfang (wie viel oder wie oft). Wenn man Menschen in der Höhe gebaut hat, kann man anhand der Skala der Ordnung feststellen, wer höher ist als wer, aber man kann nicht sagen, wie viel höher. Eine Anordnung von Größen in der Reihenfolge ihrer Zunahme oder Abnahme, um Messinformationen über den Umfang der Bestellung zu erhalten, wird aufgerufen rangfolge .

Um Messungen auf einer Ordnungsskala zu erleichtern, können einige Punkte darauf als Referenzpunkte festgelegt werden. (Referenz) . Wissen wird zum Beispiel auf einer Referenzskala der Ordnung gemessen, die die folgende Form hat: unbefriedigend, befriedigend, gut, ausgezeichnet. Den Punkten der Referenzskala können entsprechende Nummern zugewiesen werden punkte . Beispielsweise wird die Intensität von Erdbeben auf einer internationalen 12-Punkt-Seismik-Skala MSK-64 gemessen, die Windstärke auf einer Beaufort-Skala. Die Referenzskalen messen auch die Stärke von Meereswellen, die Härte von Mineralien, die Empfindlichkeit von Filmen und viele andere Werte. Die Referenzskalen sind vor allem in den Geisteswissenschaften, im Sport und in der Kunst verbreitet.

Der Nachteil der Referenzskalen ist die Unsicherheit der Intervalle zwischen Referenzpunkten. Daher können Punkte nicht hinzugefügt, abgezogen, erneut gedrückt, geteilt usw. werden. In dieser Hinsicht perfekter sind die Skalen, die aus streng definierten Intervallen bestehen. Es wird allgemein akzeptiert, dass die Zeit beispielsweise auf einer Skala gemessen wird, die in Intervalle unterteilt ist, die der Periode der Erdumlaufbahn um die Sonne entsprechen. Diese Intervalle (Jahre) sind wiederum in kleinere (Tage) unterteilt, die der Periode der Erdumdrehung um ihre Achse entsprechen. Der Tag wird wiederum in Stunden, Stunden für Minuten, Minuten für Sekunden unterteilt. Diese Skala wird aufgerufen intervallskala . Auf der Skala von Intervallen kann man bereits beurteilen, dass nicht nur eine Größe größer ist als die andere, sondern auch, wie viel mehr, d.h. Auf der Skala von Intervallen werden mathematische Aktionen wie Addition und Subtraktion definiert. In jeder Chronologie gab es in Stalingrad 700 Jahre, nachdem Alexander Nevsky die deutschen Ritter des Livländischen Ordens auf dem Eis des Peipsi-Sees besiegt hatte, eine radikale Veränderung im Verlauf des Zweiten Weltkriegs. Wenn Sie jedoch die Frage stellen, "wie oft" dieses Ereignis später kam, stellt sich heraus, dass es in unserem Gregorianischen Stil - 1942/1242 = 1,56 mal, laut dem julianischen Kalender, der die Zeit von der "Schöpfung der Welt" zählt, 7448/6748 = 1.10 mal, nach dem Judean, wo die Zeit "von der Erschaffung Adams" an gerechnet wird - 5638/4938 = 1.14 mal und nach dem mohammedanischen Kalender ab dem Datum des Fluges von Mahomet von Mekka in die heilige Stadt Medina - 1320/620 = 2,13 mal. Es ist daher unmöglich, auf der Skala von Intervallen zu sagen, wie oft eine Größe größer oder kleiner als die andere ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Skala auf einer Skala von Intervallen bekannt ist und der Ursprung beliebig gewählt werden kann.

Abstandsmaßstäbe werden manchmal erhalten, indem das Intervall proportional zwischen zwei Referenzpunkten aufgeteilt wird. Auf der Celsius-Temperaturskala ist also ein Grad der hundertste Teil des Intervalls zwischen dem Schmelzpunkt von Eis als Referenzpunkt und dem Siedepunkt von Wasser. Auf der Temperaturskala von Reaumur ist das gleiche Intervall in 80 Grad und in Fahrenheit um 180 Grad unterteilt, wobei der Bezugspunkt um 32 Grad Fahrenheit in Richtung niedriger Temperaturen verschoben ist.

Wenn wir als einen der beiden Bezugspunkte einen auswählen, bei dem die Größe nicht als Null angenommen wird (was zum Auftreten negativer Werte führt), sondern tatsächlich Null ist, dann ist es auf dieser Skala bereits möglich, den absoluten Wert der Größe zu zählen und nicht nur zu bestimmen Wie viel ist eine Größe größer oder kleiner als die andere, aber wie oft ist sie größer oder kleiner? Diese Skala wird aufgerufen maßstab der Beziehungen. Ein Beispiel dafür ist die Kelvin-Temperaturskala. Dabei wird der absolute Temperaturnullpunkt, bei dem die thermische Bewegung von Molekülen aufhört, als Bezugspunkt genommen. Niedrigere Temperatur kann nicht sein. Der zweite Bezugspunkt ist die Eisschmelztemperatur. Auf der Celsius-Skala beträgt der Abstand zwischen diesen Referenzpunkten etwa 273 Grad Celsius. Daher ist es auf der Kelvin-Skala in 273 gleiche Teile unterteilt, von denen jeder als Kelvin bezeichnet wird und Grad Celsius entspricht, was den Übergang von einer Skala zur anderen erheblich erleichtert.

Die Skala der Beziehungen ist die perfekteste aller betrachteten Skalen. Es definiert die größte Anzahl mathematischer Operationen: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division. Leider ist der Aufbau der Beziehungsskala nicht immer möglich. Die Zeit kann zum Beispiel nur auf einer Skala von Intervallen gemessen werden.

Je nach den Intervallen, in denen die Waage gebrochen wird, erscheint dieselbe Größe unterschiedlich. Zum Beispiel 0,001 km; 1m; 10 dm; 100 cm; 1000 mm - fünf Optionen für die Präsentation derselben Größe. Sie werden gerufen werte physikalische Größen. Somit ist der Wert einer physikalischen Größe ein Ausdruck seiner Größe in bestimmten Einheiten einer physikalischen Größe. Eine Abstraktionsnummer im Ausdruck wird aufgerufen zahlenwert essen Es zeigt an, um wie viele Einheiten die gemessene Größe größer als Null ist oder wie oft sie größer als die Maßeinheit ist. Somit wird der Wert der physikalischen Größe z durch ihren numerischen Wert (z) und eine bestimmte Größe [z] bestimmt physikalische Einheit

z = (z) · [z]. (2.3)

Gleichung (2.3) wird als grundlegende Messgleichung bezeichnet. Aus dieser Gleichung folgt, dass der Wert von (z) von der Größe der ausgewählten Einheit [z] abhängt. Je kleiner die gewählte Einheit ist, desto größer ist der numerische Wert für diesen Messwert. Wenn wir beim Messen des Wertes von z anstelle der Einheit [z] eine andere Einheit verwenden, dann hat der Ausdruck (2.3) die Form

z = (z 1).

Betrachten wir Gleichung (2.3), so erhalten wir

(z) · [z] = (z 1) ·,

(z 1) = (z) · [z] /.

Aus dieser Formel folgt, dass, um von dem in einer Einheit [z] ausgedrückten Wert von (z) zu dem in einer anderen Einheit ausgedrückten Wert von (z 1) zu gelangen, (z) mit dem Verhältnis der akzeptierten Einheiten multipliziert werden muss.

2.2 Die Entstehung, Entwicklung und Vereinigung von Einheiten

physikalische Größen. Metrische Kennzahlen erstellen

Einheiten von physikalischen Größen tauchten ab dem Moment auf, als eine Person das Bedürfnis hatte, etwas quantitativ auszudrücken. Dieses "Etwas" könnte die Anzahl der Elemente sein. In diesem Fall war die Messung äußerst einfach, da die Anzahl der Objekte gezählt wurde und die Einheit ein Objekt war. Dann wurde die Aufgabe jedoch komplizierter, da es notwendig wurde, die Anzahl solcher Objekte (Flüssigkeiten, Schüttgüter usw.) zu bestimmen, denen durch Stückzählung nicht begegnet werden konnte. Es gab Volumenmaße. Die Notwendigkeit, Länge und Gewicht zu messen, verursachte den Anschein von Längen- und Gewichtsmessungen. Zum Beispiel waren die ersten Längenmaße Teile des menschlichen Körpers: Spannweite, Fuß, Ellbogen und auch eine Stufe usw. Neben der quantitativen Bestimmung der Eigenschaften des Körpers und der Substanzen

das Bedürfnis, quantitativ zu charakterisieren und zu verarbeiten. Es bestand also ein Bedarf, die Zeit zu messen. Die erste Zeiteinheit war der Tag - der Wechsel von Tag und Nacht.

Die zweite Stufe der Entwicklung von Einheiten war mit der Entwicklung der Wissenschaft und dem Fortschritt der Technologie eines wissenschaftlichen Experiments verbunden. Es wurde festgestellt, dass die Eigenschaften physikalischer Objekte, auf deren Grundlage Maßeinheiten erstellt wurden, die Größeneinheiten wiedergeben, nicht über den Grad der Konstanz und Reproduzierbarkeit verfügen, die in Wissenschaft, Technologie und anderen Bereichen der menschlichen Tätigkeit erforderlich sind. Die zweite Stufe ist gekennzeichnet durch die Zurückweisung von Mengen von durch die Natur reproduzierten Mengen und deren Fixierung in "echten" Proben. Der Übergang von der ersten zur zweiten Stufe ist vor allem die Geschichte der Erstellung von Metrikgrößen. Beginnend mit genauen Messungen der „natürlichen“ Einheit - der Länge des Erdmeridians - endete sie mit der Erstellung eines echten Maßstabs einer Längeneinheit - einem Meter.

Die dritte Stufe der Entwicklung von Einheiten physikalischer Größen war das Ergebnis der raschen Entwicklung der Wissenschaft und der erhöhten Anforderungen an die Messgenauigkeit. Es stellte sich heraus, dass von Menschen gemachte reale (objektive) Maßstäbe für physikalische Mengeneinheiten die Lagerung und den Transport dieser Einheiten nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen können. Durch die Entdeckung neuer physikalischer Phänomene, die Entstehung und Entwicklung der Atom- und Kernphysik konnten Wege gefunden werden, Einheiten physikalischer Größen genauer zu reproduzieren. Die dritte Stufe ist jedoch keine Rückkehr zu den Prinzipien der ersten Stufe. Der Unterschied zwischen der dritten Stufe und der ersten Stufe besteht in der Trennung von Einheiten physikalischer Größen aus dem Maß von den quantitativen Eigenschaften der Eigenschaften physikalischer Objekte, die zu ihrer Reproduktion dienen. Die Maßeinheiten blieben überwältigend, als sie in der zweiten Stufe festgelegt wurden. Ein typisches Beispiel ist die Einheitenlänge. Die Möglichkeit, die Länge unter Verwendung der Wellenlänge monochromatischen Lichts wiederzugeben, änderte nichts an der Längeneinheit - Meter. Das Messgerät blieb ein Meter, aber durch die Verwendung der Lichtwellenlänge konnte die Genauigkeit der Wiedergabe um eine Dezimalstelle erhöht werden.

Nun erlaubt eine solche Definition eines Zählers jedoch nicht, dass der Zähler mit ausreichender Genauigkeit reproduziert wird, um einige Probleme zu lösen. Daher wurde auf der XVII. Generalkonferenz für Maße und Maße (1983) eine neue Definition des Messgeräts eingeführt, die eine genauere Wiedergabe des Zähler ermöglicht.

Die Aussicht auf die Entwicklung der Metrologie in Bezug auf Einheiten physikalischer Größen erhöht die Genauigkeit der Reproduktion bestehender Einheiten weiter. Die Einrichtung neuer Einheiten kann sich aus der Entdeckung grundlegend neuer physischer Objekte ergeben.

Anfangs wurden die Einheiten der physikalischen Größen willkürlich gewählt, ohne dass sie miteinander verbunden waren, was zu großen Schwierigkeiten führte. Eine beträchtliche Anzahl willkürlicher Einheiten derselben Größenordnung machte es schwierig, die Messergebnisse verschiedener Beobachter zu vergleichen. In jedem Land und manchmal in jeder Stadt wurden ihre Einheiten geschaffen. Das Umrüsten einer Einheit in eine andere war sehr schwierig und führte zu einer erheblichen Verschlechterung der Genauigkeit.

Zusätzlich zu dieser Vielzahl von Einheiten, die als "territorial" bezeichnet werden können, gab es eine Vielzahl von Einheiten, die in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit verwendet wurden. In derselben Branche wurden auch unterschiedliche Einheiten derselben Größe verwendet.

Mit der Entwicklung von Technologie und internationalen Beziehungen haben die Schwierigkeiten bei der Verwendung und dem Vergleich von Messergebnissen aufgrund der unterschiedlichen Einheiten zugenommen und den wissenschaftlichen und technischen Fortschritt verlangsamt. Zum Beispiel in der zweiten Hälfte des XVIII Jahrhunderts. In Europa gab es bis zu Hunderte von Fuß unterschiedlicher Länge, etwa fünfzig verschiedene Meilen, mehr als 120 verschiedene Pfund. Zusätzlich wurde die Situation dadurch erschwert, dass das Verhältnis zwischen langen und mehreren Einheiten ungewöhnlich unterschiedlich war. Zum Beispiel: 1 Fuß = 12 Zoll = 304,8 mm.

1790 wurde in Frankreich beschlossen, ein System neuer Maßnahmen zu schaffen, "auf der Grundlage eines unveränderten Prototyps aus der Natur, damit alle Nationen es akzeptieren können". Es wurde vorgeschlagen, die Länge des zehnmillionsten Teils des durch Paris verlaufenden Viertels des Viertels der Erde als eine Längeneinheit zu betrachten. Dieses Gerät wurde als Meter bezeichnet. Um die Größe des Messgeräts von 1792 bis 1799 zu bestimmen, wurden Messungen des Pariser Meridians durchgeführt. Pro Masseeinheit wurde bei der Temperatur der höchsten Dichte (+4 ° C) eine Masse von 0,001 m 3 reinem Wasser entnommen; Diese Einheit wurde Kilogramm genannt. Mit der Einführung des metrischen Systems wurde nicht nur die aus der Natur stammende Grundeinheit der Länge festgelegt, sondern auch das Dezimalsystem aus Vielfachen und Teileinheiten, das dem Dezimalsystem der numerischen Zählung entspricht. Das Dezimalsystem ist einer der wichtigsten Vorteile.

Wie nachfolgende Messungen zeigen, enthält ein Viertel des Pariser Meridians jedoch nicht 10.000.000, sondern 10.000.856 ursprünglich definierte Meter. Diese Zahl kann jedoch nicht als endgültig betrachtet werden, da noch genauere Messungen einen anderen Wert ergeben. 1872 beschloss die Internationale Kommission für Prototypen, von Längen- und Masseeinheiten auf der Grundlage natürlicher Standards auf Einheiten umzugehen, die auf bedingten Materialstandards (Prototypen) basierten.

1875 wurde eine diplomatische Konferenz einberufen, bei der 17 Staaten die Metric Convention unterzeichneten. In Übereinstimmung mit dieser Konvention:

Es wurden internationale Prototypen für Meter und Kilogramm installiert.

das Internationale Büro für Maße und Maße wurde geschaffen - eine wissenschaftliche Einrichtung, deren Mittel zur Aufrechterhaltung der Zuteilung der Unterzeichnerstaaten zugesagt wurden;

es wurde ein Internationales Komitee für Maße und Gewichte eingerichtet, das sich aus Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern zusammensetzte. Eine seiner Aufgaben bestand darin, die Aktivitäten des Internationalen Büros für Gewichte und Maße zu steuern.

die Einberufung der Generalkonferenz über Maße und Maße wurde alle sechs Jahre festgelegt.

Meter- und Kilogrammproben wurden aus Platin- und Iridiumlegierungen hergestellt. Der Prototyp des Messgerätes war ein Platin-Iridium-Linienmaß mit einer Gesamtlänge von 102 cm, in einem Abstand von 1 cm von den Enden, an denen Striche angelegt wurden, die die Einheit der Längenmeter definieren.

Im Jahr 1889 fand in Paris die I. Generalkonferenz für Maße und Maße statt, auf der internationale Prototypen aus den neu hergestellten Mustern zugelassen wurden. Die Prototypen des Meters und des Kilogramms wurden beim International Bureau of Weight and Measures hinterlegt. Die verbleibenden Proben von Meter und Kilogramm wurden von der Generalkonferenz per Los an die Unterzeichner der Metric Convention verteilt. So wurde 1899 die Festlegung metrischer Maßnahmen abgeschlossen.

2.3 Grundsätze der Bildung eines Systems von Einheiten physikalischer Größen

Das Konzept eines Systems von Einheiten physikalischer Größen wurde erstmals vom deutschen Wissenschaftler K. Gauss eingeführt. Gemäß seinem Verfahren werden bei der Bildung eines Einheitensystems zunächst mehrere Werte unabhängig voneinander festgelegt oder beliebig voneinander ausgewählt. Die Einheiten dieser Größen werden aufgerufen major , denn sie sind die Grundlage für den Aufbau eines Systems. Die Grundeinheiten sind so eingestellt, dass man mit Hilfe einer mathematischen Beziehung zwischen Größen Einheiten von anderen Größen bilden kann. Einheiten in Basiseinheiten werden aufgerufen derivate . Der vollständige Satz von Grundeinheiten und abgeleiteten Einheiten, die auf diese Weise erstellt wurden, ist das System der Einheiten physikalischer Größen.

Die folgenden Merkmale des beschriebenen Verfahrens zum Aufbau eines Systems von Einheiten physikalischer Größen können unterschieden werden.

Erstens hängt die Methode zur Erstellung des Systems nicht von den spezifischen Abmessungen der Basiseinheiten ab. Zum Beispiel als eine der Basiseinheiten können wir

wählen Sie eine Längeneinheit aus, die jedoch gleichgültig ist. Dies kann entweder ein Meter oder ein Zoll oder ein Fuß sein. Die abgeleitete Einheit hängt jedoch von der Wahl der Basiseinheit ab. Die abgeleitete Einheit der Flächenmessung ist beispielsweise Quadratmeter, Quadratzoll oder Quadratfuß.

Zweitens ist grundsätzlich der Aufbau eines Einheitensystems für alle Größen möglich, zwischen denen ein Zusammenhang besteht, der in mathematischer Form als Gleichung ausgedrückt wird.

Drittens ist die Wahl der Mengen, deren Einheiten grundlegend werden sollen, durch Rationalitätserwägungen und vor allem durch die Tatsache begrenzt, dass die optimale Wahl die Mindestanzahl von Basiseinheiten ist, die die maximale Anzahl abgeleiteter Einheiten bilden könnten.

Viertens streben sie danach, dass das Einheitensystem kohärent ist. Die Ableitungseinheit [z] kann anhand der Gleichung in Basis [L], [M], [T], ... ausgedrückt werden

wobei K der Proportionalitätskoeffizient ist.

Kohärenz (Konsistenz) des Einheitensystems besteht darin, dass in allen Formeln, die abgeleitete Einheiten definieren, die von den Grundeinheiten abhängen, der Proportionalitätskoeffizient gleich eins ist. Dies bietet eine Reihe erheblicher Vorteile, vereinfacht die Bildung von Einheiten verschiedener Größen und führt mit ihnen Berechnungen durch.

2.4 Systeme physikalischer Größen. Internationales Einheitensystem SI

Zunächst wurden auf drei Einheiten beruhende Einheitensysteme erstellt. Diese Systeme deckten einen großen Mengenbereich ab, der üblicherweise als mechanisch bezeichnet wird. Sie beruhten auf den Einheiten der physischen Mengen, die in dem einen oder anderen Land übernommen wurden. Von all diesen Systemen können Systeme als Basiseinheiten bevorzugt werden, die auf Längeneinheiten (Massezeiteinheiten) aufgebaut sind. Eines der nach diesem Schema gebauten Systeme für metrische Einheiten ist das Meter-Kilogramm-Sekunde-System (ISS). In der Physik war es praktisch, das System Zentimeter - Gramm - Sekunde (GHS) zu verwenden. Die Systeme der MKS und GHS in Bezug auf mechanische Größeneinheiten sind kohärent. Bei der Anwendung dieser Systeme zum Messen elektrischer und magnetischer Größen sind ernsthafte Schwierigkeiten aufgetreten.

Für einige Zeit wurde das sogenannte technische System von Einheiten verwendet, das nach dem Schema Länge-Kraft-Zeit konstruiert wurde. Bei der Verwendung von metrischen Einheiten waren die Haupteinheiten dieses Systems die Meter-Kilogramm-Kraft-Sekunde (MKGSS). Die Bequemlichkeit dieses Systems bestand darin, dass die Verwendung einer Krafteinheit als einer der Hauptfaktoren die Berechnungen und Schlussfolgerungen von Abhängigkeiten für viele im Engineering verwendete Größen vereinfachte. Ihr Nachteil war, dass die Masseinheit numerisch 9,81 kg betrug, was gegen das metrische Prinzip der Dezimalzahlen verstößt. Der zweite Nachteil ist die Ähnlichkeit des Namens der Krafteinheit - der Kilogrammkraft und der metrischen Masseeinheit - des Kilogramms, was oft zu Verwirrung führt. Der dritte Nachteil des ICSC-Systems ist die Unvereinbarkeit mit praktischen elektrischen Einheiten.

Da das System der mechanischen Einheiten nicht alle physikalischen Größen abdeckte, wurde das Einheitensystem für einzelne Wissenschafts- und Technologiezweige um eine weitere Basiseinheit erweitert. So entstand ein System von Temperatureinheiten in Kilogramm-Sekunden-Grössen (MKSG). Das Einheitensystem für elektrische und magnetische Messungen erhält man durch Hinzufügen einer Einheit der Stromstärke - Ampere (MKSA). Das System der Lichteinheiten enthält als vierte Grundeinheit die Einheit der Lichtstärke - die Candela.

Das Vorhandensein einer Anzahl von Einheiten von Maßeinheiten für physikalische Größen und einer großen Anzahl von nichtsystemischen Einheiten, die in Verbindung mit Neuberechnungen während des Übergangs von einem System zu einem anderen in der Praxis auftretenden Unannehmlichkeiten machten die Schaffung eines einzigen universellen Systems von Einheiten erforderlich, das alle Bereiche von Wissenschaft und Technologie abdeckt und akzeptiert würde international.

Auf der IX. Generalkonferenz über Maße und Maße wurde 1948 vorgeschlagen, ein einziges praktisches Einheitensystem einzuführen. Das Internationale Komitee für Maße und Maße machte eine offizielle Erhebung der Meinungen der wissenschaftlichen, technischen und pädagogischen Kreise aller Länder und gab auf der Grundlage der eingegangenen Antworten Empfehlungen zur Schaffung eines einzigen praktischen Einheitssystems ab. Auf der X. Generalkonferenz (1954) wurden folgende Einheiten als Haupteinheiten des neuen Systems angenommen: Länge - Meter; Gewicht - Kilogramm; Zeit ist Sekunde; Stromstärke - Ampere; thermodynamische Temperatur - Kelvin; Lichtstärke - Candela. Anschließend wurde die siebte Grundeinheit eingeführt - die Menge eines Stoffes - ein Mol. Nach der Konferenz wurde eine Liste von Ableitungen des neuen Systems erstellt. Auf der XI. Generalkonferenz für Maße und Maße wurde 1960 schließlich ein neues System eingeführt, das den Namen Internationales Einheitensystem (System International) mit der Abkürzung "SI" in der russischen Transkription "SI" erhielt.

Die Einführung des Internationalen Einheitssystems diente als Anreiz für den Übergang einer Reihe von Ländern zu metrischen Einheiten, die nationale Einheiten (England, USA, Kanada usw.) beibehalten haben. Im Jahr 1963 wurde das GOST 98567-61 "Internationales Einheitensystem" in der UdSSR eingeführt, wonach die SI als bevorzugt anerkannt wurde. Daneben gab es acht staatliche Standards für Einheiten in der UdSSR. Im Jahr 1981 wurde GOST 8.417-81 "GSI. Einheiten physikalischer Größen" erlassen, das alle Bereiche der Wissenschaft und Technologie abdeckt und auf dem Internationalen Einheitensystem basiert.

SI ist das vollkommenste und universellste von allem, was bis heute existierte. Die Notwendigkeit eines einheitlichen internationalen Einheitensystems ist so groß und seine Vorteile sind so überzeugend, dass dieses System in kurzer Zeit eine breite internationale Anerkennung und Verbreitung erlangt hat. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) hat in ihren Empfehlungen für Einheiten das Internationale Einheitensystem angenommen. Die Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur (UNESCO) hat alle Mitgliedsländer der Organisation aufgefordert, das Internationale Einheitensystem zu übernehmen. Die Internationale Organisation für das gesetzliche Messwesen (OIML) hat den Mitgliedsstaaten der Organisation empfohlen, das Internationale Einheitensystem in Kraft zu setzen und die Messgeräte in SI-Einheiten zu kalibrieren. SI enthielt Empfehlungen zu Einheiten der Internationalen Union für reine und angewandte Physik, der Internationalen Elektrotechnischen Kommission und anderer internationaler Organisationen.

2.5 Basis-, Zusatz- und abgeleitete Einheiten

Die SI-Grundeinheiten haben die folgenden Definitionen.

Längeneinheit - Meter (m) - die Länge des Wegs, die das Licht im Vakuum für 1/299792458 im Bruchteil einer Sekunde zurücklegt.

Masseinheit Kilogramm (kg) - Masse, die der Masse des internationalen Prototyps des Kilogramms entspricht.

Die Zeiteinheit ist die Sekunde (s) - die Zeit ist gleich 9192631770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen.

Die Einheit des elektrischen Stroms, Ampere (A), ist eine Kraft des unveränderlichen Stroms, die, wenn sie entlang zweier paralleler Leiter von unendlich langer Länge und eines unbedeutend kleinen kreisförmigen Abschnitts, der sich im Vakuum in einem Abstand von 1 m befindet, vorbeiführt, eine Kraft zwischen diesen Leitern verursachen würde. 10 "7 N pro Meter Länge.

Die Einheit der thermodynamischen Temperatur ist Kelvin (K) - 1 / 273.16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunkts von Wasser. Das Internationale Komitee für Maße und Gewichte erlaubte die Angabe der thermodynamischen Temperatur und in Grad Celsius: t = T-273,15 K, wobei t die Temperatur Celsius ist; T ist die Kelvin-Temperatur.

Die Einheit der Lichtintensität - Candela (cd) - ist gleich der Lichtintensität in einer gegebenen Richtung einer Quelle, die monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 540–10 12 Hz emittiert, deren Energieintensität in dieser Richtung 1/683 W / sr beträgt.

Die Einheit einer Menge einer Substanz ist ein Mol - die Menge einer Substanz eines Systems, die so viele Strukturelemente enthält, wie Atome im Nuklid 12C mit einer Masse von 0,012 kg enthalten.

SI enthält zwei zusätzliche Einheiten für ebene und feste Winkel, die für die Bildung abgeleiteter Einheiten erforderlich sind, die Winkelwerten zugeordnet sind. Eckeinheiten können nicht in die Anzahl der Basiseinheiten aufgenommen werden, sie können jedoch nicht als Derivate angesehen werden, da sie nicht von der Größe der Basiseinheiten abhängen.

Die Einheit eines flachen Winkels ist Radiant (Rad) - der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, dessen Länge dem Radius entspricht. In Grad beträgt der Radiant 57 ° 17 "44,8".

Die Einheit des Raumwinkels, steradian (vgl.), Ist gleich dem Raumwinkel mit der Spitze in der Mitte der Kugel, wobei eine Fläche auf der Oberfläche der Kugel gleich der Fläche eines Quadrats ist, deren Seite dem Radius der Kugel entspricht.

Von SI abgeleitete Einheiten werden auf der Grundlage von Gesetzen gebildet, die eine Beziehung zwischen physikalischen Größen oder basierend auf Definitionen von physikalischen Größen herstellen. Die entsprechenden SI-Ableitungen werden aus den Gleichungen der Beziehung zwischen den Größen (maßgebenden Gleichungen) abgeleitet, die ein bestimmtes physikalisches Gesetz oder eine bestimmte Definition ausdrücken, wenn alle anderen Größen in SI-Einheiten ausgedrückt werden.

Detailliertere Informationen zu Derivaten von SI-Einheiten sind in den Werken enthalten.

2.6 Dimension der physikalischen Größen

Die Dimension der SI-Ableitungseinheit der physikalischen Größe z in ihrer allgemeinen Form wird aus dem Ausdruck bestimmt

, (2.5)

wobei L, M, T, I, & thgr ;, N, J die Abmessungen physikalischer Größen sind, deren Einheiten als die wichtigsten genommen werden;

α, β, γ, ε, η, μ, λ sind Indikatoren für den Grad, bis zu dem der entsprechende Wert in die Gleichung eintritt, die den abgeleiteten Wert von z bestimmt.

Der Ausdruck (2.5) bestimmt die Dimension der physikalischen Größe z. Er gibt die Beziehung zwischen dem Wert von z und den Basiswerten des Systems wieder, in dem der Proportionalitätskoeffizient als 1 angenommen wird.

Lassen Sie uns Beispiele für die Dimension der abgeleiteten Einheiten in Bezug auf SI-Einheiten geben:

für Einheitsfläche;

für eine Geschwindigkeitseinheit;

für die Einheit der Beschleunigung;

für eine Einheit der Macht;

für die Wärmekapazität der Einheit;

für die Wärmekapazität der Einheit;

für die Lichteinheit.

Die Dimensionen definieren die Beziehungen zwischen physikalischen Größen, sie bestimmen jedoch nicht die Art der Größen. Es ist möglich, eine Reihe von Größen zu finden, deren Abmessungen abgeleiteter Einheiten gleich sind, obwohl diese Größen naturgemäß unterschiedlich sind. Zum Beispiel sind die Abmessungen der Arbeit (Energie) und des Kraftmoments gleich und gleich L 2 M T 2.

2.7 Mehrere und lange Einheiten

Die Größen von metrischen Einheiten, einschließlich SI-Einheiten, sind für viele praktische Fälle unbequem: Sie sind entweder zu groß oder zu klein. Verwenden Sie daher mehrere und Teileinheiten, d. H. Einheiten, eine ganze Zahl, die größer oder kleiner als die Einheiten dieses Systems ist. Dezimale Vielfache und lange Einheiten sind weit verbreitet, die durch Multiplizieren der ursprünglichen Einheiten mit der Zahl 10 erhalten werden. Für die Bildung der Namen von Dezimal-Multiples und Submultiples unter Verwendung entsprechender Präfixe. In tab. 2.1 zeigt eine Liste der aktuell verwendeten Dezimalfaktoren und ihrer entsprechenden Präfixe. Die Bezeichnung des Präfixes wird zusammen mit der Bezeichnung der Einheit geschrieben, an die es angehängt ist. Darüber hinaus können Konsolen nur an einfache Namen von Einheiten angehängt werden, die keine Präfixe enthalten. Das Zusammenfügen von zwei oder mehr Konsolen ist nicht zulässig. Beispielsweise können Sie nicht den Namen "Microficade" verwenden, sondern müssen den Namen "Picofarad" verwenden.

Bei der Bildung der Bezeichnung Dezimalmehrfach- oder Langeinheit pro Einheit Masse-Kilogramm wird dem Namen "Gramm" ein neues Präfix hinzugefügt (Megagramme 1 Mg = 10 3 kg = 10 6 kg, Milligramm 1 mg =

kg ==

d).

In Vielfachen und Submultiples von Fläche und Volumen sowie anderen Größen, die durch Anheben einer Potenz gebildet werden, bezieht sich der Exponent auf die gesamte Einheit, die zusammen mit dem Präfix verwendet wird: 1

=

=

;

=

. Es ist falsch, das Präfix auf die ursprüngliche Einheit zu beziehen, die auf eine Potenz angehoben wird.

Dezimale Multiples und Submultiples, deren Namen durch Präfixe gebildet werden, sind nicht im kohärenten Einheitensystem enthalten. Ihre Anwendung in Bezug auf das System sollte als rationelle Darstellung kleiner und großer Zahlenwerte betrachtet werden. Bei der Ersetzung in der Formel werden die Präfixe durch die ihnen entsprechenden Multiplikatoren ersetzt. Zum Beispiel wird der Wert von 1 pF (1 Picofarad) geschrieben, wenn er in die Formel eingesetzt wird

F.

Tabelle 2.1

Die Präfixe Deck, Hektar, Dezi und Centi werden relativ selten verwendet, da sie in den meisten Fällen keine nennenswerten Vorteile schaffen. Sie lehnten es daher ab, eine Einheit von Hektowatt zu verwenden, wenn sie die Leistung elektrischer Geräte in Betracht ziehen, da es zweckmäßiger ist, Aufzeichnungen in Kilowatt zu führen, aber in einigen Fällen sind diese Anhänge sehr fest verwurzelt, beispielsweise Zentimeter oder Hektar. Die Einheit ap (100 m 2) wird praktisch nicht genutzt, und der Hektar wird überall verwendet. Er ersetzte erfolgreich den russischen Zehnten: 1 ha = = 0,9158 Zehnten.

Bei der Auswahl von Konsolen für den Namen einer Einheit muss eine bekannte Moderation beachtet werden. Beispielsweise wurden die Namen des Dekameters und des Hektometers nicht verwendet, und nur ein Kilometer wird häufig verwendet. Eine weitere Anwendung von Präfixen auf mehrere Einheiten mit mehreren Messgeräten wurde jedoch nicht in die Praxis einbezogen: Es werden weder ein Megameter noch ein Hyameter oder ein Terameter verwendet.

Die Wahl von dezimalen mehrfachen oder gebrochenen SI-Einheiten wird hauptsächlich durch die Bequemlichkeit ihrer Verwendung bestimmt. Aus der Vielzahl von Multiples und Submultiples, die mit Präfixen gebildet werden können, wird eins ausgewählt, was zu numerischen Werten eines in der Praxis akzeptablen Wertes führt. In den meisten Fällen werden Multiples und Submultiples so gewählt, dass die numerischen Werte des Werts im Bereich von 0,1 bis 1000 liegen.

Einige lange und mehrere Einheiten auf einmal erhielten spezielle Namen, die bis heute erhalten geblieben sind. Beispielsweise werden keine dezimalen Vielfachen, sondern historisch festgelegte Einheiten als Einheiten, Vielfache einer Sekunde, verwendet: 1 min = 60 s; 1 h = 60 min = 3600 s; 1 Tag = 24 h = 86400 s; 1 Woche = 7 Tage = 604800 s. Für die Bildung von Bruchteilen einer Sekunde werden Dezimalkoeffizienten mit den entsprechenden Präfixen für den Namen verwendet: Millisekunde (ms), Mikrosekunde (μs), Nanosekunde (nicht).

2.8 Relative und logarithmische Größen und

Relative und logarithmische Größen und ihre Einheiten, die die Zusammensetzung und Eigenschaften von Materialien, das Verhältnis von Energie- und Kraftwerten usw. charakterisieren, sind in Wissenschaft und Technik weit verbreitet. Solche Eigenschaften sind beispielsweise relative Dehnung, relative Dichte, relative dielektrische und magnetische Permeabilität, Verstärkung und Schwächung der Macht usw.

Relativer Wert ist das dimensionslose Verhältnis einer physikalischen Größe zu einer physikalischen Größe desselben Namens, die als Anfangsgröße genommen wird. Relative Werte umfassen auch relative Atom- oder Molekülmassen chemischer Elemente, ausgedrückt in Bezug auf ein Zwölftel (1/12) der Kohlenstoffmasse - 2. Relative Werte können entweder in dimensionslosen Einheiten (wenn das Verhältnis zweier gleichnamiger Mengen 1 1 ist) oder ausgedrückt werden Prozent (wenn das Verhältnis ist

) oder in ppm (das Verhältnis ist gleich

) oder in ppm (Verhältnis gleich

).

Logarithmischer Wert repräsentiert den Logarithmus (dezimal, natürlich oder an der Basis 2) eines dimensionslosen Verhältnisses zweier physikalischer Größen desselben Namens. Schalldruckpegel, Verstärkung, Dämpfung, Frequenzbereich usw. werden als logarithmische Werte ausgedrückt. Die Einheit einer logarithmischen Größe ist Bel (B), definiert durch die folgende Beziehung: 1 B = 1g (P2 / Pl) mit P2 = 10 · P1, wobei PI, P2 gleichnamige Energiewerte sind (Leistung, Energie, Energiedichte usw.) . Wenn ein logarithmischer Wert für das Verhältnis zweier "Kraft" -Werte (Spannung, Strom, Druck, Feldstärke usw.) verwendet wird, wird Bel durch die Formel 1 B = 2 · lg (F2 / Fl) mit F2 = bestimmt

· F1. Die gebrochene Einheit von bel ist Dezibel (dB) und entspricht 0,1 B.

Im Falle einer elektrischen Leistungsverstärkungskennlinie mit einem Verhältnis der Empfangsleistung P2 zum Original von 10 beträgt die Verstärkung 1 B oder 10 dB, bei einer Leistungsänderung von 1000-3 B oder 30 dB.

2.9 Einheiten physikalischer Größen des GHS-Systems

Das GHS-System behält in der theoretischen Physik nach wie vor einen unabhängigen Wert. Eine Basiseinheit dieses Systems - die zweite - stimmt mit der Basiseinheit der SI-Zeit überein, und die anderen beiden Basiseinheiten des GHS - Zentimeter und Gramm - sind in Längsrichtung der SI-Einheiten. Es ist jedoch unmöglich, das GHS-System als eine Art Ableitung oder Teil des internationalen Systems zu betrachten. Erstens sind die Verhältnisse der zugrunde liegenden Einheiten nicht gleich (0,01; 0,001; 1). Zweitens verwendete die Bildung von CGS-Einheiten für elektrische und magnetische Größen in der Regel die Gleichungen des Elektromagnetismus in einer nicht rationalisierten Form. In dieser Hinsicht haben sich die Größen der Einheiten geändert, und in Fällen, in denen die GHS-Einheiten spezielle Namen hatten, änderten sich auch die Namen. Somit ist die CGS-Einheit mit magnetischer Kraft - Hilbert - in SI-Einheiten 10 / (4 · ) Ampere, und die Einheit der CGS-Magnetfeldstärke - erstad - in SI-Einheiten beträgt 10 3 / (4 · ) Ampere pro Meter.

Einige andere Einheiten des GHS haben spezielle Namen, aber sie sind dezimale Teile in Bezug auf SI-Einheiten, und daher ist der Übergang von Einheiten eines Systems zu Einheiten des anderen nicht schwierig. Solche Einheiten des GHS sind die in Tabelle 2.2 aufgelisteten Einheiten. Viele Einheiten der GHS haben keine besonderen Namen. Die gebräuchlichsten Einheiten des GHS sind in den Werken angegeben.

Tabelle 2.2

2.10 Nicht-Systemeinheiten

Extrasystem bezeichnen die Einheiten physikalischer Größen, die nicht im System der jeweils verwendeten Einheiten enthalten sind, entweder als Basiswerte oder als Ableitungen. Nichtsystemeinheiten zu einem oder anderen Grad behindern immer die Implementierung eines Einheitensystems. Bei Berechnungen mit theoretischen Formeln müssen alle Nicht-Systemeinheiten in die entsprechenden Einheiten des Systems gebracht werden. In einigen Fällen ist dies nicht schwierig, beispielsweise bei Dezimalmultiplizität oder -bruch. In anderen Fällen ist die Übersetzung von Einheiten kompliziert und mühsam und verursacht häufig Fehler. Darüber hinaus sind einzelne systemfremde Einheiten für einige Wissenschafts-, Technologie- oder Alltagszweige von praktischer Größe, und ihre Ablehnung ist mit einer Reihe von Unannehmlichkeiten verbunden. Beispiele für solche Einheiten können sein: für Länge - astronomische Einheit, Lichtjahr, Parsec; für Masse die atomare Einheit der Masse; für die Gegend - Bari; für die Kraft, Dina; für die Arbeit - erg; für magnetischen Fluss - maxwell; für magnetische Induktion - Gauss.

2.11 Namen und Bezeichnungen von Einheiten

In den Namen der Einheiten gibt es verschiedene Typen. Dies sind vor allem Namen, die bis zu einem gewissen Grad die physikalische Essenz einer Größe prägnant darstellen. Dazu gehören: Meter (Maß), Candela (Kerze), Dina (Kraft), Kalorien (vom Wort Hitze) usw. Es sollte erkannt werden, dass solche Namen am bequemsten sind. Als nächstes folgen die Namen abgeleiteter Einheiten, die in strikter Übereinstimmung mit den physikalischen Gesetzen gebildet werden. Zum Beispiel: Joule pro Kilogramm-Kelvin [J / (kg · K)] - Einheit

spezifische Wärme; Quadratmeter pro Sekunde (kg · m 2 / s) ist die Einheit des Momentes des Impulses usw.

Die Unbequemlichkeit des Namens der abgeleiteten Einheiten und in einigen Fällen die Schwierigkeit, den Namen der Einheit zu finden, der die physische Natur der Menge widerspiegelt, führte zur Zuordnung vieler Einheiten zu kurzen und geeigneten Namen für die Aussprache. Es wurde beschlossen, diesen Einheiten die Namen herausragender Wissenschaftler zu geben. Als Beispiele können Sie Namen wie Kelvin, Ampere, Volt, Watt, Hertz usw. nennen.

Die Namen einiger Einheiten sind mit der Staffelung der Skala verbunden. Diese Einheiten umfassen: Temperaturgrad, Winkelgrad (Minute, Sekunde), Millimeter Quecksilber, Millimeter Wassersäule.

Die Namen einiger Einheiten sind Abkürzungen, d. H. Abkürzungen durch Anfangsbuchstaben. Zum Beispiel wird die Einheit der Blindleistung "var" aus den ersten Buchstaben der Wörter "voltampere reaktiv" genannt. Die Einheit der äquivalenten Strahlungsdosis wird als "rem" der ersten Buchstaben der Wörter "biologisches Äquivalent von rad" bezeichnet.

Wenn Sie diese Bezeichnungen schreiben und lesen, verwenden Sie die folgenden Regeln.

In den meisten Fällen werden abgekürzte Einheiten verwendet, um Einheiten nach einem numerischen Ausdruck zu bezeichnen. Diese Abkürzungen bestehen aus einem, zwei oder drei Anfangsbuchstaben des Einheitennamens. Die Bezeichnungen abgeleiteter Einheiten, die keinen besonderen Namen haben, setzen sich aus den Bezeichnungen anderer Einheiten gemäß der Formel ihrer Bildung zusammen (nicht unbedingt den Bezeichnungen der Basiseinheiten).

Die Abkürzung für die Einheiten, deren Name durch den Namen des Wissenschaftlers gebildet wird, ist mit einem Großbuchstaben geschrieben. Zum Beispiel: Ampere - A; Newton -N; Anhänger - CL; Joule - j usw. In der Notation von Einheiten gilt der Punkt als Zeichen der Abkürzung nicht, mit Ausnahme der Abkürzungen von Wörtern, die im Namen der Einheit enthalten sind, aber nicht selbst Namen von Einheiten sind, z. B. mm Hg (Millimeter Quecksilber).

Wenn der numerische Wert des Werts einen Dezimalbruch enthält, sollte die Einheitenbezeichnung hinter allen Ziffern stehen, zum Beispiel: 53,24 m; 8,5 s; -17,6 ° C

Bei der Angabe von Werten mit maximalen Abweichungen sollte ein numerischer Wert mit maximalen Abweichungen in Klammern eingeschlossen werden und die Einheitenbezeichnung sollte hinter den Klammern stehen, oder die Einheitenbezeichnung muss nach dem numerischen Wert des Werts und nach seinen maximalen Abweichungen stehen, zum Beispiel: (25 ± 10) ° С oder 25 ° С ± 10 ° C; (120 ± 5) s oder 120 s ± 5 s.

Beim Berechnen eines Gleichheitszeichens wird die Einheitenbezeichnung nur im Endergebnis angegeben, z. B .:

.

Beim Schreiben von Notationen für abgeleitete Einheiten wird die Notation für die im Produkt enthaltenen Einheiten durch Punkte in der mittleren Zeile als Multiplikationszeichen getrennt, zum Beispiel: N · m (Newtonmeter); N · s / m 2 (Newtonsekunde pro Quadratmeter). Um festzulegen, wie eine Einheit durch eine andere geteilt wird, wird in der Regel ein Schrägstrich verwendet, z. B .: m / s. Sie können eine horizontale Linie verwenden (z. B. ) oder die Darstellung der Einheit in Form der Produktbezeichnungen von Einheiten, die positiv oder negativ angehoben wurden (z. B.

). Bei der Verwendung eines Schrägstrichs sollte das Produkt der Einheiten im Nenner in Klammern stehen, zum Beispiel: W / (m · K).

Bei der Bezeichnung einer abgeleiteten Einheit darf nicht mehr als ein Schrägstrich oder eine horizontale Linie verwendet werden. Beispielsweise sollte die Einheit des Wärmeübertragungskoeffizienten - Watt pro Quadratmeter-Kelvin - mit W / (

· K)

oder

.

Die Bezeichnungen von Einheiten in Fällen und Zahlen ändern sich nicht, mit Ausnahme der Bezeichnung "Lichtjahr", die im Genitiv des Plural die Form "Lichtjahre" annimmt.

Wenn der Name dem Produkt der Einheiten entspricht, wird das Präfix an den Namen der ersten Einheit angehängt, die im Produkt enthalten ist.

Zum Beispiel

N · m sollte als Kilonewtonmeter (kN · m) und nicht in Newton (N · km) bezeichnet werden.

Wenn der Name dem Verhältnis der Einheiten entspricht, wird das Präfix auch an den Namen der ersten Einheit im Zähler angehängt. Eine Ausnahme von dieser Regel ist die SI-Basiseinheit, das Kilogramm, das uneingeschränkt in den Nenner einbezogen werden kann.

Die Adjektive "Quadrat" und "Kubik", zum Beispiel Quadratmeter, Kubikzentimeter, werden in den Namen von Flächen- und Volumeneinheiten verwendet. Wenn der zweite oder dritte Längengrad keine Fläche oder Volumen darstellt, sollten im Einheitennamen anstelle der Wörter "Quadrat" oder "Kubik" die Begriffe "Quadrat", "bis zum dritten Grad" usw. verwendet werden, z. B. die Momenteinheit Bewegungsmenge - Kilogramm-Meter

quadrat pro Sekunde (kg · m 2 / s).

Für die Bildung des Namens mehrerer und langer Einheiten aus der Einheit, die den Grad einer Quelleneinheit darstellen, wird das Präfix an den Namen der Quelleneinheit angehängt. Zum Beispiel ein Quadratmeter (

), Quadratkilometer (

) usw.

Bei Produkten von abgeleiteten Einheiten, die als Produkte von Einheiten gebildet werden, sind nur der Nachname und das darauf bezogene Adjektiv "Quadrat" und "Kubik" geneigt. Namen von Einheiten, die im Nenner stehen, werden mit der Präposition "Ein" geschrieben und gelesen, z. B. Meter pro Sekunde im Quadrat. Die Ausnahmen sind die Einheiten von zeitabhängigen Werten im ersten Grad; In diesem Fall wird der Name der im Nenner stehenden Einheit mit der Präposition "in" geschrieben und gelesen, z. B. Meter pro Sekunde. Beim Ablehnen der Namen der Einheiten, die den Nenner enthalten, ändert sich nur der Teil, der dem Zähler entspricht.

Körperliche Größen Maßeinheiten

Körperliche Menge  - Diese Eigenschaft ist qualitativ für viele physische Objekte üblich, für jedes Objekt jedoch quantitativ individuell.

Wert der physikalischen Größe  - Dies ist eine quantitative Schätzung der Größe einer physikalischen Größe, dargestellt in einer bestimmten Anzahl von Einheiten, die dafür akzeptiert werden (beispielsweise beträgt der Widerstandswert eines Leiters 5 Ohm).

Es gibt das wahr  der Wert einer physikalischen Größe, die die Eigenschaft eines Objekts perfekt widerspiegelt, und echt, experimentell gefunden, liegt nahe genug an dem wahren Wert, der stattdessen verwendet werden kann, und gemessen  der vom Messgerätlesegerät gezählte Wert

Die Menge der Mengen, die durch Abhängigkeiten miteinander in Beziehung stehen, bilden ein System physikalischer Größen, in dem es Basis- und abgeleitete Größen gibt.

Der haupt  Eine physikalische Größe ist eine Menge, die in das System eintritt und bedingt als unabhängig von anderen Größen dieses Systems akzeptiert wird.

Ableitung  Eine physikalische Größe ist eine Menge, die in das System eintritt und durch die Grundwerte dieses Systems bestimmt wird.

Ein wichtiges Merkmal einer physikalischen Größe ist ihre Dimension (dim). Dimension  - Dieser Ausdruck hat die Form eines Potenzmonoms, das sich aus den Produkten von Symbolen der grundlegenden physikalischen Größen zusammensetzt und die Beziehung dieser physikalischen Größe zu den in diesem Wertesystem verwendeten physikalischen Größen als Basis mit einem Proportionalitätskoeffizienten von eins widerspiegelt.

Einheit der physikalischen Größe -  es handelt sich um eine bestimmte physikalische Größe, die durch Vereinbarung festgelegt und akzeptiert wird, mit der andere Mengen derselben Art verglichen werden.

Gemäß dem festgelegten Verfahren können die Einheiten des Internationalen Einheitssystems (SI), die von der von der Internationalen Organisation für das gesetzliche Messwesen empfohlenen Allgemeinen Konferenz über Maße und Gewichte angenommen werden, beantragen.

Unterscheiden Sie zwischen grundlegenden, abgeleiteten, mehreren, longitudinalen, kohärenten, systemischen und Off-System-Einheiten.

Basisgerätesystem  - die Einheit der grundlegenden physikalischen Größe, die beim Aufbau des Einheitensystems ausgewählt wurde.

  Messgerät  - Weglänge, die das Licht im Vakuum über einen Zeitraum von 1/299792458 Sekunden zurücklegt.

  Kilogramm  - eine Masseneinheit, die der Masse des internationalen Kilogramm-Prototyps entspricht.

  Zweitens  - Zeit gleich 9192631770 Bestrahlungsperioden, entsprechend dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinwerten des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms.

  Ampere  - die Stärke eines gleichbleibenden Stroms, der beim Durchlaufen zweier paralleler gerader Leiter von unendlicher Länge und einer vernachlässigbar kleinen kreisförmigen Querschnittsfläche, die sich in einem Vakuum in einem Abstand von 1 m voneinander befindet, eine Wechselwirkungskraft von 2 bis 10 Metern in jedem 1 m langen Abschnitt des Leiters verursachen würde -7 N.

  Kelvin  - eine Einheit der thermodynamischen Temperatur von 1 / 273,16 Teilen der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunkts von Wasser.

  Motte  - Die Substanzmenge eines Systems, die so viele Strukturelemente enthält, wie Atome in Kohlenstoff-12 mit einer Masse von 0,012 kg enthalten.

  Candela  - Lichtstärke in einer gegebenen Richtung einer Quelle, die monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 540 10 12 Hz emittiert, deren Energieintensität in dieser Richtung 1/683 W / sr beträgt.

Es gibt auch zwei zusätzliche Einheiten.

  Radian  - der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, dessen Länge dem Radius entspricht.

  Steradian  - der Raumwinkel mit der Spitze in der Mitte der Kugel, wobei auf der Oberfläche der Kugel eine Fläche ausgeschnitten wird, die der Fläche eines Quadrats entspricht, deren Seite dem Radius der Kugel entspricht.

Abgeleitetes Einheitensystem  - die Einheit der Ableitung der physikalischen Größe des Einheitensystems, die gemäß der Gleichung gebildet wird, die sie mit den Grundeinheiten oder mit den Haupt- und bereits definierten Ableitungen verknüpft. Zum Beispiel ist die Einheit der Leistung, ausgedrückt in Einheiten von SI, 1W = m 2 ∙ kg ∙ mit -3.

Neben den SI-Einheiten ermöglicht das Gesetz zur Sicherstellung der Einheitlichkeit von Messungen die Verwendung von Off-System-Einheiten, d. Einheiten, die zu keinem der vorhandenen Systeme gehören. Es ist üblich, verschiedene Typen zu unterscheiden. off-System  Einheiten:

Einheiten, die den SI-Einheiten gleichgestellt sind (Minute, Stunde, Tag, Liter usw.);

Einheiten, die in speziellen Bereichen der Wissenschaft und Technologie eingesetzt werden
  (Lichtjahr, Parsec, Dioptrien, Elektronenvolt usw.);

Unbenutzte Einheiten (Millimeter Quecksilber,
  Leistung usw.)

Mehrere und langfristige Maßeinheiten, die manchmal einen eigenen Namen haben, beispielsweise eine Maßeinheit (t), gelten ebenfalls als nicht systemisch. Im allgemeinen Fall werden Dezimal-, Mehrfach- und Längeneinheiten unter Verwendung von Multiplikatoren und Präfixen gebildet.

Messgeräte

Unter messgerät  (SI) ist ein Gerät, das zur Messung bestimmt ist und standard-Metrologie  Eigenschaften.

Aus funktionalen Gründen werden SIs unterteilt in: Messgeräte, Messgeräte, Messumformer, Messeinrichtungen, Messsysteme.

Messen- Messgerät zur Wiedergabe und Speicherung der physikalischen Größe einer oder mehrerer Größen mit der erforderlichen Genauigkeit. Die Maßnahme kann als Körper oder Gerät dargestellt werden.

Messgerät  (PI) ist ein Messwerkzeug, mit dem Messinformationen extrahiert und konvertiert werden
  in einer Form, die der Bediener direkt wahrnehmen kann. Messgeräte bestehen in der Regel aus
  messen Nach dem Wirkprinzip gibt es analoges und digitales IP. Entsprechend der Art der Darstellung der Messinformationen beziehen sich die Messgeräte entweder auf die Anzeige oder auf die Aufzeichnung.

Abhängig von der Methode zur Umwandlung des Signals der Messinformation werden Geräte zur direkten Umwandlung (direkte Aktion) und Einrichtungen zur gewichteten Umwandlung (Vergleich) unterschieden. In Direktumwandlungsgeräten wird das Messinformationssignal so oft in eine Richtung umgewandelt, ohne dass eine Rückmeldung erfolgt. Bei Abgleichinstrumenten gibt es neben einer Direktumwandlungsschaltung eine Umkehrtransformationsschaltung, und der gemessene Wert wird mit einem bekannten Wert verglichen, der mit dem gemessenen Wert homogen ist.

Abhängig vom Mittelungsgrad des Messwertes gibt es Geräte, die Ablesungen von Momentanwerten des Messwerts liefern, und Integrationsgeräte, deren Ablesungen durch das zeitliche Integral des Messwerts bestimmt werden.

Messumformer  - Messgerät zur Umwandlung des Messwerts in eine andere Größe oder ein anderes Messsignal, geeignet zur Verarbeitung, Speicherung, weiteren Transformationen, Anzeige oder Übertragung.

Je nach Platz im Messkreis gibt es Primär- und Zwischenwandler. Die primären Aufnehmer sind die, an die der Messwert geliefert wird. Wenn die primären Wandler direkt vom Untersuchungsort entfernt auf dem Untersuchungsobjekt platziert werden, werden sie manchmal aufgerufen durch Sensoren.

Je nach Art des Eingangssignals werden die Wandler in analog, analog-digital und digital-analog unterteilt. Große Messumformer sind weit verbreitet und dienen dazu, die Größe eines Wertes mehrmals zu ändern.

Messeinrichtung  - es ist eine Kombination aus funktional kombinierten Messgeräten (Messgeräten, Messgeräten, Messumformern) und Hilfsgeräten (Schnittstellen, Strom usw.), die für eine oder mehrere physikalische Größen bestimmt sind und an einem Ort angeordnet sind.

Messsystem  - eine Reihe von funktional kombinierten Messwerten, Messumformern, Computern und anderen technischen Mitteln, die sich an verschiedenen Stellen des überwachten Objekts befinden, um eine oder mehrere physikalische Größen zu messen.

Arten und Methoden der Messung

In der Messtechnik wird die Messung als eine Reihe von Operationen definiert, die mit technischen Mitteln + durchgeführt werden, wobei eine Einheit der physikalischen Größe gespeichert wird, die es ermöglicht, die gemessene Größe mit ihrer Einheit zu vergleichen und den Wert dieser Größe zu ermitteln.

Die Klassifizierung der Messarten nach den Hauptklassifizierungskriterien ist in Tabelle 2.1 dargestellt.

Tabelle 2.1 - Arten von Messungen

Direkte Messung  - Messung, bei der der Anfangswert des Wertes direkt aus den experimentellen Daten als Ergebnis der Messung ermittelt wird. Zum Beispiel die Messung der Amperemeter-Ampere.

Indirekt  Messung ist eine Messung, bei der der gesuchte Wert einer Größe auf der Grundlage einer bekannten Beziehung zwischen dieser Menge und den Mengen ermittelt wird, die direkten Messungen unterzogen werden. Zum Beispiel wird der Widerstand eines Widerstands mit einem Amperemeter und einem Voltmeter unter Verwendung einer Beziehung gemessen, die den Widerstand zu Spannung und Strom in Beziehung setzt.

Joint  Messungen sind Messungen von zwei oder mehr undeutlichen Größen, um eine Beziehung zwischen ihnen zu finden. Ein klassisches Beispiel für gemeinsame Messungen ist die Ermittlung der Temperaturabhängigkeit eines Widerstands;

Aggregat Messungen sind Messungen mehrerer Größen desselben Namens, bei denen die gewünschten Werte von Größen durch Lösen eines Gleichungssystems gefunden werden, das durch direkte Messungen und verschiedene Kombinationen dieser Größen erhalten wird.

Beispielsweise können die Widerstände von zwei Widerständen anhand der Ergebnisse der Messungen der Widerstände der Reihen- und Parallelschaltungen dieser Widerstände ermittelt werden.

Absolut  Messungen - Messungen basierend auf direkten Messungen einer oder mehrerer Größen und unter Verwendung von Werten physikalischer Konstanten, z. B. Messungen der Stromstärke in Ampere.

Relativ  Messungen - Messungen des Verhältnisses des Wertes einer physikalischen Größe zu demselben Wert oder der Änderung des Wertes eines Werts in Bezug auf denselben Wert, der als Anfangswert verwendet wird.

Zu statisch  Die Messung bezieht sich auf die Messung, bei der die SI in einem statischen Modus arbeitet, d. H. wenn sein Ausgangssignal (z. B. Zeigerauslenkung) während der Messzeit unverändert bleibt.

Zu dynamisch  Messungen umfassen Messungen, die von SI in einem dynamischen Modus durchgeführt werden, d. H. wenn seine Lesungen von dynamischen Eigenschaften abhängen. Die dynamischen Eigenschaften des SI manifestieren sich darin, dass der Pegel der variablen Einwirkung auf ihn zu jedem Zeitpunkt das Ausgangssignal des SI im nachfolgenden Zeitpunkt verursacht.

Messungen von höchstmöglicher Genauigkeit.auf dem aktuellen Stand der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie erreicht werden. Solche Messungen werden beim Erstellen von Standards und beim Messen physikalischer Konstanten durchgeführt. Charakteristisch für solche Messungen sind die Abschätzung von Fehlern und die Analyse ihrer Quellen.

Technisch  Messungen sind Messungen, die unter bestimmten Bedingungen nach einer bestimmten Methodik durchgeführt werden und in allen Bereichen der Volkswirtschaft mit Ausnahme der wissenschaftlichen Forschung durchgeführt werden.

Die Techniken zur Verwendung des Prinzips und der Messgeräte werden aufgerufen messmethode  (Fig.2.1).

Alle Messmethoden basieren ausnahmslos auf dem Vergleich des gemessenen Wertes mit dem von der Messung reproduzierten Wert (einwertig oder mehrwertig).

Die Methode der direkten Schätzung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werte des Messwertes direkt am Lesegerät des Messgeräts der direkten Wirkung gezählt werden. Die Waage des Geräts wird vorab mit einem mehrwertigen Maß in Einheiten des Messwerts kalibriert.

Vergleichsverfahren mit einem Maß implizieren einen Vergleich des gemessenen Wertes und des durch das Maß wiedergegebenen Wertes. Die gebräuchlichsten Vergleichsmethoden sind: Differenzial, Nullpunkt, Substitution, Zufall.

Abbildung 2.1 - Klassifizierung der Messmethoden

Bei der Nullmessmethode wird die Differenz zwischen dem Messwert und dem bekannten Wert im Messvorgang auf Null reduziert, was durch einen hochempfindlichen Nullindikator festgelegt wird.

Bei der Differenzmethode wird auf der Skala des Messgeräts die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem von der Messung reproduzierten Wert gezählt. Der unbekannte Wert wird durch den bekannten Wert und die gemessene Differenz bestimmt.

Das Substitutionsverfahren sieht eine alternative Verbindung mit dem Eingang des Indikators der gemessenen und bekannten Werte vor, d. H. Messungen in zwei Schritten durchgeführt. Der kleinste Messfehler wird in dem Fall erhalten, in dem der Indikator als Ergebnis der Auswahl eines bekannten Wertes den gleichen Wert wie für einen unbekannten Wert liefert.

Die Koinzidenzmethode basiert auf der Messung der Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem von der Messung wiedergegebenen Wert. Bei der Messung mit den Übereinstimmungsmarken der Skalen oder periodischen Signale. Das Verfahren wird beispielsweise zur Messung von Frequenz und Zeit anhand von Referenzsignalen verwendet.

Messungen werden mit einer oder mehreren Beobachtungen durchgeführt. Die Beobachtung bezieht sich hier auf einen experimentellen Vorgang, der während des Messvorgangs durchgeführt wird, wodurch ein Wert erhalten wird, der immer zufällig ist. Für Messungen mit mehreren Beobachtungen ist eine statistische Aufbereitung der Beobachtungsergebnisse erforderlich, um ein Messergebnis zu erhalten.