Множители и приставки для образования десятичных

И дольных единиц

К наименованию единицы допускается присоединять только одну приставку (например, пикофарад, а не микропикрофарад). У единиц, образованных как произведение или отношение нескольких единиц, приставку присоединяют, как правило, к наименованию первой единицы, например, килопаскаль – секунда на метр (кПа·с/м), а не паскаль – килосекунда на метр. Кратные и дольные единицы выбирают таким об­разом, чтобы числовое значение величины находилось в диапазоне от 0,1 до 1000.

Виды и методы измерений

Измерение – совокупность операций по применению системы измерений для получения значения измеряемой физической величины.

Виды измерений

1. По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на:

· статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

· динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, электрических величин в цепях с установившемся режимом, динамическими – измерения пульсирующих давлений, вибраций, электрических величин в условиях протекания переходного процесса.

2. По способу получения результатов измерений их разделяют на:

· прямые;

· косвенные;

· совокупные;

· совместные.

Прямые измерения – это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой Q = X, где Q – искомое значение измеряемой величины, а X – значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых измерений служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др.

Косвенные измерения – это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т. е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле Q = F(x₁, x₂, …, x_n), где F – функциональная зависимость, которая заранее известна; x₁, x₂, …, x_n – значения величин, измеренных прямым способом.

Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль их особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.

Совокупные измерения – это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные измерения – это производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

В качестве примера можно назвать измерение электрического сопротивления при 20 °С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

3. По характеристике точности измерения делятся на:

· равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений и в одних и тех же условиях);

· неравноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и в несколько разных условиях).

4. По числу измерений выделяют:

· однократные (измерения величины, выполненные один раз);

· многократные (измерения одного и того же размера физической величины, результат которого получен из несколь­ких следующих друг за другом измерений, т. е. состоящих из ряда однократных измерений). Как правило, многократными считаются измерения, количество которых в ряду составляет n ≥ 4. Результатом многократного измерения обычно является среднее арифметическое значение из отдельных измерений.

5. По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на:

· метрологические:

ü измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. В этот класс включены все высокоточные измерения и в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин. Сюда относятся также измерения физических констант, прежде всего универсальных, например измерение абсолютного значения ускорения свободного падения;

ü контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения. В этот класс включены измерения, выполняемые лабораториями государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов, а также состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями. Эти измерения гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения;

· технические (измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на промышленных предприятиях, в сфере услуг и др.).

6. По результатам измерений выделяют:

· абсолютные (измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант);

· относительные (измерения отношения величины к одноимённой величине, играющей роль единицы, или измерения изменения величины по отношению к одноимённой величине, принимаемой за исходную).

Методы измерений

Метод измерения – это способ экспериментального определения значения физической величины, т. е. совокупность используемых при измерениях физических явлений и средств измерений.

1. По способу получения значений измеряемых величин различают (рис. 1.2):

Рис. 1.2. Классификация методов измерений

Метод непосредственной оценки заключается в определения значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Например – измерение напряжения вольтметром.

Этот метод является наиболее распространенным, но его точность зависит от точности измерительного прибора.

Метод сравнения с мерой – в этом случае измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Точность измерения может быть выше, чем точность непосредственной оценки.

Различают следующие разновидности метода сравнения с мерой:

Метод противопоставления, при котором измеряемая и воспроизводимая величина одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между величинами. Пример: измерение веса с помощью рычажных весов и набора гирь.

Дифференциальный метод, при котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. При этом уравновешивание измеряемой величины известной производится не полностью. Пример: измерение напряжения постоянного тока с помощью дискретного делителя напряжения, источника образцового напряжения и вольтметра.

Нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия обеих величин на прибор сравнения доводят до нуля, что фиксируется высокочувствительным прибором – нуль-индикатором. Пример: измерение сопротивления резистора с помощью 4-х плечевого моста, в котором падение напряжения на резисторе с неизвестным сопротивлением уравновешивается падением напряжения на резисторе известного сопротивления.

Метод замещения, при котором производится поочередное подключение на вход прибора измеряемой величины и известной величины, и по двум показаниям прибора оценивается значение измеряемой величины, а затем подбором известной величины добиваются, чтобы оба показания совпали. При этом методе может быть достигнута высокая точность измерений при высокой точности меры известной величины и высокой чувствительности прибора. Пример: точное измерение малого напряжения при помощи высокочувствительного гальванометра, к которому сначала подключают источник неизвестного напряжения и определяют отклонение указателя, а затем с помощью регулируемого источника известного напряжения добиваются того же отклонения указателя. При этом известное напряжение равно неизвестному.

Метод совпадения, при котором измеряют разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Пример: измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по известной частоте вспышек и смещению метки определяют частоту вращения детали.

2. При измерении линейных величин независимо от рассмотренных методов различают контактный и бесконтактный методы измерений.

3. В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измерения, различают:

· инструментальныйметод основан на использовании специальных технических средств, в том числе автоматизированных и автоматических;

· экспертныйметод оценки основан на использовании данных нескольких специалистов. Широко применяется в квалиметрии, спорте, искусстве, медицине;

· эвристическиеметоды оценки основаны на интуиции. Широко используется способ попарного сопоставления, когда измеряемые величины сначала сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании результатов этого сравнения;

· органолептическиеметоды оценки основаны на использовании органов чувств человека (осязания, обоняния, зрения, слуха и вкуса).