Глава 2. Основные понятия измерений и средства измерений.
Международная система единиц и физических величин.
В 1954 X генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц для международных взаимоотношений: метр, килограмм, секунда, Ампер, Кельвин, Кандела. В 1960 XI генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, обозначаемая сокращенно SI – в русской транскрипции СИ.
В результате некоторых видоизменений, принятых генеральными конференциями по мерам и весам в последующие годы, система СИ включает семь основных единиц.
№ | Величина | Единица измерений | Сокращ. обозначение |
Длина | Метр | М | |
Масса | Килограмм | Кг | |
Время | Секунда | С | |
Сила электрического тока | Ампер | А | |
Термодинамическая температура | Кельвин | К | |
Количество вещества | Моль | Моль | |
Сила света | Кандела | Кд |
Кроме основных единиц Системы СИ приведем несколько примеров производных единиц, широко применяемых на практике.
|
|
Сила (F) – единицей силы является Ньютон (Н) – сила сообщающая телом массой 1 кг ускорения 1 м/с² в направлении действия силы, что определяется уравнением силы в виде:
F = ma, dim F = [m] · [a], где m – масса тела
а – ускорение
Работа (А) – единицей работы является Джоуль (Дж) – работа силы равной 1 Н при перемещении его точки приложения на расстояние 1 м в направлении действия силы, что определяется уравнением работы в виде:
A = F · l, где l – длина перемещения тела.
Мощность (Р) – единицей мощности является Ватт (Вт, W) – мощность, при которой за время 1с выполняется работа 1 Дж., что определяется уравнением мощности:
Р = A/t, где t – время выполнения работы
Количество электричества – единицей количества электричества является Кулон (Кл,С) – количество, протекающее через поперечное сечение проводника в течении 1 с. при силе тока 1 А, что определяется уравнением:
Q = I · t, где I – сила тока.
Электрическое напряжение – единицей измерения является вольт (B, V). Напряжение, вызывающее в электрической цепи постоянный ток силой 1 А при мощности 1 Вт:
U =
Англия и США не согласовали метрическую систему мер. В Таблице 2 приведены некоторые не метрические единицы Англии и США и перевод их в метрическую систему мер.
Таблица 2
Англо – Американские единицы | Метрические единицы |
Морская миля | 1852 м. |
Сухопутная миля | 1609 м. |
Ярд = 3 футам = 36 дюймам | 0,9144 м. |
Фут = 12 дюймам | 30,48 мм. |
Баррель (США) | 159 л. |
Галлон (Англия) | 4,546 л. |
Галлон (США) | 3,785 л. |
Морская миля в час | |
Сухопутная миля в час | |
Тройная унция | 31,1 гр. |
Соотношение между градусом Фаренгейта и градусом Цельсия имеет вид:
|
|
1° F = ° C
Перевод температуры Фаренгейта в температуру Цельсия осуществляется по уравнению
= (– 32 °)
Перевод в температуру по Кельвину () из температуры по Цельсию () осуществляется по уравнению:
= + 273,15
По способу получения информации измерения разделяются на следующие виды:
1. Прямые измерения
Различают следующие методы прямых измерений:
- Метод непосредственной оценки, при которой значение величины определяется непосредственно по отчетному устройству измерительного прибора (амперметры, вольтметры и тд.).
- Метод сравнения с мерой, глее используемую величину сравнивают с величиной воспроизводимой мерой (гири, линейка).
- Дифференциальный, который характеризуется измерением разности между измеряемой и известной величинами. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых СИ.
2. Косвенные измерения, при которых искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других ФВ, связанных с искомой известной функциональной зависимостью.
Например, мощность электрической цепи определяется путем измерения силы тока амперметром и напряжения с помощью вольтметра. P = I·U
3. Совокупные измерения, при которых проводятся одновременно измерения нескольких однородных величин с определением искомой величины путем решения системы уравнений. Например, измерения значения взаимоиндуктивности М между двумя катушками индуктивности. Сначала определяют общую индуктивноть катушек, когда их магнитные поля складываются, а затем, когда их магнитные поля вычитаются. Решая получившуюся систему двух уравнений, находим искомую взаимоиндуктивность, т. е. если индуктивности катушек, соответственно и
= + + 2М
= + - 2М
М =