- statinis; - dinamiškas.
Pagal matavimo rezultatų pateikimo būdą
- absoliutus (dydžio matavimas jo vienetais);
- giminaitis (kiekio pokyčių matavimas, palyginti su to paties pavadinimo kiekiu, paimtu kaip pradinis). Santykinius matavimus galima atlikti tiksliau nei absoliučius, nes Bendra paklaida neapima dydžio paklaidos.
Pagal matavimo rezultato gavimo būdą
- tiesiai (PV reikšmė gaunama tiesiogiai iš eksperimentinių duomenų).
- netiesioginis (nustatant pageidaujamą PV vertę remiantis tiesioginių kitų PV, funkciškai susijusių su norima verte, matavimų rezultatais. Netiesioginiai matavimai savo ruožtu padalintas į agregatas ir jungtis .)
Matavimo charakteristikos.
Matavimo principas – fizinis reiškinys, kuriuo grindžiami matavimai.
Matavimo metodas – atitinkamai išmatuoto EF palyginimo su jo vienetu metodas arba metodų rinkinys. su įgyvendintu matavimo principu.
Matavimo rezultatas – dydžio, gauto jį išmatavus, vertė.
Matavimo rezultato klaida – matavimo rezultato nuokrypis nuo tikrosios (faktinės) išmatuoto dydžio reikšmės.
Matavimo rezultatų tikslumas – viena iš matavimo kokybės charakteristikų, atspindinti matavimo rezultato artumą nuliui.
SU matavimo rezultatų kaina – to paties dydžio matavimo rezultatų artumas vienas prie kito, atliekami visiškai identiškomis sąlygomis.
Atkuriamumas – viso gauto to paties kiekio matavimo rezultatų artumas skirtingos sąlygos, bet sumažintas iki to paties (temperatūra, slėgis, drėgmė ir kt.).
Teisingai – būdingas matavimų kokybei, atspindi jų rezultatų sisteminių paklaidų artumą nuliui.
Patikimumas – matavimų kokybės charakteristika, atspindinti jų rezultatų pasitikėjimą, kuri nustatoma pagal tikimybę (pasitikėjimą), kad tikroji išmatuoto dydžio reikšmė yra nurodytose ribose (pasitikėjimas).
Klausimas #5
Fizinio dydžio samprata ir fizinio dydžio vienetas
FV – vienas iš fizinių šventųjų objektas (s-mes, reiškinys ar procesas), bendra kokybė. santykis daugeliui fizinių objektai, bet kiekybine prasme individualūs kiekvienam iš jų.
PV kokybės charakteristikos def. koks yra materialaus objekto sakralumas ir kokiai materialaus pasaulio savybei tai būdinga (kietumas, stiprumas ir kt.)
Konkretaus objekto savybės kiekybiniam turiniui išreikšti vartokite. „PV dydžio“ sąvoka, kuri nustatoma matavimo procese.
Taigi visi kūnai turi masę ir temperatūrą, tačiau kiekvienam iš jų šie parametrai yra skirtingi. O tam, kad būtų galima nustatyti kiekybinio turinio skirtumus kiekviename PV rodomose nuosavybės objekte, pristatoma koncepcija FV dydis.
PV dydis - PV tikrumo skaičius, būdingas konkrečiam materialus objektas, sistema, reiškinys ar procesas.
PV skirstomi į:
-išmatuojamas (gali būti išreikštas kiekybiškai nustatytais matavimo vienetais);
-įvertinti (kurios matavimo vieneto įvesti negalima).
PV skirstomi pagal reiškinių tipus:
- tikras (apibūdinamos medžiagų, medžiagų ir iš jų pagamintų gaminių fizinės ir fizikinės-cheminės savybės);
- energijos (apibūdindamas energetines charakteristikas energijos transformavimo, perdavimo ir naudojimo procesai);
Fizikiniai dydžiai, apibūdinantys proceso eigą laikui bėgant.
Tarp kiekvieno PV dydžių yra ryšiai, kurie yra panašūs į ryšius tarp skaitinių formų (sveikųjų skaičių, racionaliųjų arba realiųjų skaičių, vektorių, matricų).
Klausimas #6
Fizinio dydžio kiekybinis vaizdavimas
Galimybę išmatuoti PV pagrindžia tokia teorema.
Kiekvieno dydžio dydis K galima priskirti teigiamai realus skaičius q, būdamas mažiausias iš racionalūs skaičiai m/n, Kur m Ir n– sveikieji skaičiai, nustatyti iš santykio nQ ≤ m[Q], Kur [Q]– tam tikras PV dydis, vadinamas šio PV vienetu. Skaičius q vadinama skaitine dydžio reikšme K, o jo kiekybinė išraiška tam tikro priimtinų vienetų skaičiumi yra PV vertė:
Q = q[Q]
Iš šios lygties išplaukia, kad skaitinė reikšmė PV rodo, kiek kartų išmatuoto dydžio reikšmė yra didesnė už tam tikrą reikšmę, imamą vienetu.
Tai veda prie tokio matavimo apibrėžimo: „matavimas yra pažinimo procesas, susidedantis iš palyginimo pagal fizinis eksperimentas tam tikro kiekio su tam tikra verte, imama lyginimo vienetu"
Aukščiau pateikta lygtis yra pagrindinė matavimo lygtis. Tai rodo, kad skaitmeninė PV reikšmė priklauso nuo priimto vieneto dydžio.
Tai. kiekybinis įvertinimas vadinamas konkretus PV, išreikštas tam tikru duoto dydžio vienetų skaičiumi PV vertė, ir iškviečiamas abstraktus skaičius, įtrauktas į PV reikšmę PV skaitinė reikšmė.
Yra esminis skirtumas tarp PV dydžio ir vertės. PV dydis tikrai egzistuoja, nesvarbu, ar mes jį žinome, ar ne. PV dydį galime išreikšti naudodami bet kurį tam tikros vertės vienetą, kitaip tariant, naudodami skaitinę reikšmę.
PV dydis nepriklauso nuo PV bloko pasirinkimo, ko negalima pasakyti apie skaitinę reikšmę, kurią visiškai lemia PV bloko pasirinkimas.
Skaitinei reikšmei būdinga tai, kad naudojant kitą vienetą, jis keičiasi, o fizinis reikšmės dydis išlieka nepakitęs. Skirtingų to paties kiekio vienetų dydžiai yra skirtingi. Taigi kilogramo dydis skiriasi nuo svaro dydžio, metro dydis skiriasi nuo pėdos dydžio ir pan.
10 kg = 10 ∙ 1 kg
čia 10 kg yra PV dydis, 10 yra skaitmeninė PV reikšmė, 1 kg yra PV vienetas.
Klausimas Nr.7
Fizinio dydžio matmens samprata
Išmatuoto kiekio matmenys. jo kokybinė charakteristika ir nurodoma simboliu dim, kilmė. iš žodžio dimensija. Matmenys pagrindinis PV atitinkamai žymimas. didžiosiomis raidėmis. Pavyzdžiui, ilgis, masė ir laikas l = L; pritemdyta t = M; pritemdyta t = T.
Kai def. matmenys dariniai vertės vadovaujasi toliau pateiktais nurodymais. taisyklės:
1. Kairiosios ir teisingos dalys lygiai negali nesutapti, nes Vieni su kitais galima lyginti tik identiškus šventuosius. Sujungę kairę ir dešinę lygčių puses, galime prieiti prie išvados, kad algebriškai galima sumuoti tik tuos pačius matmenis turinčius dydžius.
2. Matmenų algebra yra dauginamoji, tai yra susideda iš vieno vienintelio veiksmo – daugybos.
Kelių dydžių sandaugos matmuo yra lygus jų matmenų sandaugai. Taigi, jei apibrėžiate m/d kaip dydžių reikšmes Q, A, B, C atrodo kaip Q = A B C, tada pritemdyta Q = pritemdyta A.· pritemdyta IN · pritemdyta SU.
Q = A/B, tada pritemdyta Q = pritemdyta A / pritemdyta IN
Jei greitis def. pagal formulę V = l/t tada pritemdyta V= blyškus l/ pritemdyta t = L/T= LT -1. Jeigu jėga pagal 2-ąjį Niutono dėsnį F=ma, Kur a=V/t yra kūno pagreitis, tada
pritemdyta F= blyškus T pritemdyta A= ML / T 2 = MLT -2.
Taigi PV išvestinės matmenis visada galima išreikšti pagrindinio PV matmenimis naudojant galios monomiją:
pritemdyta K= L α M β T γ.,
Kur L, M, T,... - matmenys atitinkami pagrindiniai PV;
α, β, γ, - matmenų rodikliai.
Matavimo teorijoje visuotinai priimta skirti penkis svarstyklių tipus:
Vardinės svarstyklės kuriam būdingas lygiavertiškumo (lygybės) santykis. Pavyzdys: spalvos klasifikavimas (įvertinimas) pagal pavadinimą.
Užsisakykite svarstykles išdėstyti didėjimo arba mažėjimo tvarka pagal išmatuoto kiekio dydį. Pavyzdys: mokinių žinios taškais, žemės drebėjimai – 12 balų sistema.
Skirtumų (intervalinių) skalės iš jų galima spręsti ne tik, kad dydis didesnis už kitą, bet ir kiek didesnis; su jais galimi matematiniai veiksmai. Pavyzdys: laiko intervalų skalė, nes laiko intervalus galima pridėti arba atimti,
Požiūrio skalės Pavyzdys yra ilgio skalė. Bet koks matavimas santykio skalėje susideda iš nežinomo dydžio palyginimo su žinomu ir išreiškiant nuo 1 iki 2 daugybiniu arba daugybiniu santykiu.
Absoliučios svarstyklės turi visas santykių skalių ypatybes, tačiau jose yra papildomų daiktavardžių. natūralus vienareikšmis def. vienetų matavimai. Tokios svarstyklės resp. susiję vertės (stiprinimas, slopinimas)
Klausimas #8
Matavimų klasifikacija
Išmatavimas –
Reiškinių matavimai daiktų ir aplinkos reiškinių pažinimo įrankis. ramybė. Matavimo objektai yra fiziniai objektai ir aplinkos procesai. mums ramybė. Visi šiuolaikinė fizika gali būti pastatytas ant 7 pagrindinių stulpų, kurie apibūdina pagrindines savybes materialus pasaulis. Tai apima: ilgis, masė, laikas, elektrinė jėga. srovė, termodinaminė temperatūra, medžiagų kiekis ir šviesos intensyvumas. Naudojant šiuos ir du papildomus kiekius - plokštumai ir kietieji kampai- įvesta tik dėl patogumo, kad tilptų visa įvairovė dariniai fizinis kiekius ir pateikia savybių aprašymą fiziniai objektai ir reiškinius
Pavyzdžiui, galima nurodyti šias sritis ir matavimų tipus:
1. Geometrinių dydžių matavimai: ilgiai; sudėtingų paviršių poros; šiurkštumas; kampus
2. Išmatavimai mechaniniai dydžiai: masės; stiprumas; sukimo momentai; įtempimai ir įtempimai; judėjimo parametrai; kietumas
H. Srauto, srauto greičio, lygio, medžiagų tūrio parametrų matavimas: skysčių masės ir tūrio srautas; dujos; kuro lygis;
4. Slėgio matavimai, vakuumo matavimai: perteklinis slėgis;
absoliutus slėgis; kintamasis slėgis; vakuumas.
5. Fizikiniai ir cheminiai matavimai: klampumas; tankis; dujų drėgmė, kietosios medžiagos; elektrocheminiai matavimai.
6. Termofizinės ir temperatūros matavimai: temperatūra;
7. Laiko ir dažnio matavimai: pakeisti laiko intervalai; dažniai;
8. Elektros ir magnetiniai dydžiai ant nuolatinės ir kintamosios srovės: srovės stiprumas, elektros kiekis, emf, įtampa,
9. Elektroniniai matavimai: signalo intensyvumas; analizuoti signalų formą ir spektrą; St. medžiagos ir medžiagos, naudojant radijo inžinerijos metodus;
10. Akustiniai matavimai: ore; vandens aplinkoje;
V kietosios medžiagos; audiometrija ir triukšmo lygio matavimai.
11. Optiniai ir optiniai-fiziniai matavimai: optinių medžiagų savybių matavimai matomoje spektro srityje; spektrinės, dažninės charakteristikos, poliarizacija lazerio spinduliuotė; optinių elementų parametrai, optines charakteristikas medžiagos; fotografinių medžiagų charakteristikos ir optinis tankis.
12. Išmatavimai jonizuojanti spinduliuotė ir branduolinės konstantos: jonizuojančiosios spinduliuotės spektrinės charakteristikos; radionuklidų aktyvumas;
IN kokybe(metrologijos skyrius), skirta kokybei matuoti, kokybės rodiklius priimta skirstyti ne į pagrindinius ir išvestinius, o į pavienius ir kompleksinius kokybės rodiklius. Tuo pačiu metu pavieniai reiškia vieną iš šventų produktų, o sudėtingos savybės reiškia keletą šventų gėrybių vienu metu.
Klausimas Nr.9
Fizinių dydžių vienetų sistema
PV vienetų sistemos koncepciją pirmasis pristatė vokiečių mokslininkas K. Gaussas. Pagal jo metodą vienetų sistemų konstravimo įvairių dydžių iš pradžių nustatyti arba pasirinkti savavališkai keli kiekiai, nepriklausomai vienas nuo kito. Šių dydžių vienetai vadinami pagrindinis , kadangi jie yra pagrindu sukurti kitų dydžių vienetų sistemą. Vadinami vienetai, išreikšti pagrindiniais PV vienetais dariniai . Tokiu būdu nustatytas visas pagrindinių ir išvestinių vienetų rinkinys PV blokų sistema (SEFV) .
Dydžių, kurių vienetai turėtų tapti baziniais, pasirinkimą riboja racionalumo ir optimalumo sumetimai (optimalus yra minimalaus bazinių vienetų skaičiaus pasirinkimas, kuris leistų susidaryti maksimaliai didelį išvestinių vienetų skaičių.
Pagrindinių PV įrenginių standartai:
Standartinis ilgis - metras - lygus kelio ilgiui, kurį nukelia šviesa vakuume per 1/299.792.458 sekundės.
Masės standartas - kg - cilindras, pagamintas iš platinos (90%) ir iridžio (10%) lydinio, kurio skersmuo ir aukštis yra maždaug vienodi (apie 30 mm).
Laiko standartas – antras - lygus 9,192631770 spinduliavimo periodų, ats. perėjimas m/d 2 hipersmulkiais cezio atomo pagrindinės būsenos lygiais - 133.
Dabartinis standartas - amperas - jėga, kuri laikui bėgant nekinta el. srovė, kuri, teka vakuume per dvi lygiagrečias tiesūs laidininkai begalinis ilgis ir nežymiai mažas turo plotas skerspjūvis, esantis vienas nuo kito 1 m atstumu, sukuria abipusę jėgą kiekvienai 1 m ilgio laidininko atkarpai. 2 · 10 -7 N.
Nuoroda termodinaminė temperatūra - kelvinas , sudaro 1/273,16 termodinaminės temperatūros trigubas taškas vandens.
Standartinis kiekis - apgamas – sistemų, kuriose yra toks pat kiekis, skaičius konstrukciniai elementai dalelių, kiek atomų yra 12 g
Šviesos intensyvumo standartas - kandela - šviesos intensyvumas tam tikra skleidžiamo šaltinio kryptimi monochromatinė spinduliuotė dažnis 540 10 -12 Hz, kurio energijos intensyvumas šia kryptimi yra 1/683 W/sr.
Radianas - kampas tarp dviejų apskritimo spindulių, tarp kurių esantis lankas yra lygus spinduliui.
Steradianas yra lygus kietajam kampui, kurio viršūnė yra rutulio centre, išpjaunant rutulio paviršiuje plotą, lygų kvadrato plotui, kurio kraštinė išilgai jo ilgio lygus spinduliui sferos.
10 klausimas
Giminės ir logaritminiai vienetai ir dydis
Moksle ir technikoje plačiai naudojami santykiniai ir logaritminiai dydžiai bei jų vienetai, apibūdinantys medžiagų sudėtį ir savybes, energijos ir jėgos dydžių santykį, pavyzdžiui, santykinį pailgėjimą, santykinį tankį, santykinį dielektrinį ir magnetinį laidumą, stiprinimą ir galių susilpnėjimas ir kt.
Santykinė vertė yra bedimensinis PV ir to paties pavadinimo PV santykis, laikomas pradiniu. Santykinių dydžių skaičius apima santykinį atominį arba molekulinės masės cheminiai elementai, išreikštas viena dvylikta (1/12) anglies-12 atomo masės.
Santykinės vertybės gali būti išreikštas bematiais vienetais (kai dviejų to paties pavadinimo dydžių santykis yra 1), arba procentais (kai santykis 10 -2), ppm (santykis 10 -3).
Logaritminis dydis yra dviejų to paties pavadinimo PV bedimens santykio logaritmas (dešimtainis, natūralusis arba 2 bazė). Logaritminiai dydžiai naudojami garso slėgio lygiui, stiprinimui, slopinimui, dažnio intervalui ir kt.
Logaritminės reikšmės vienetas yra baltas (B), nustatomas pagal santykį 1B = log P 2 /P 1, kai P 2 =10P 1 (kur P 1 ir P 2 yra vienodi energijos kiekiai: galia, energija, energijos tankis ir kt.).
Jei imama dviejų to paties pavadinimo „galios“ dydžių (įtampos, srovės, slėgio, lauko stiprumo ir kt.) santykio logaritminė vertė, Bel nustatoma pagal formulę 1 B = 2 log F 2 / F 1 at . Belo dalinis vienetas yra decibelas, lygus 0,1 B.
Taigi, esant elektros galių stiprinimo charakteristikai, kai gaunamos galios Pr santykis su pradiniu Pb yra lygus 10, logaritminė stiprinimo vertė bus vienas belas arba 10 dB, kai galia padidės arba mažės 1000 kartų, logaritminė stiprinimo reikšmė bus 3 B arba 30 dB ir tt d.
Klausimas Nr.11
Matavimo priemonės, jų klasifikacija
Matavimo priemonė (MI)- tai techninis prietaisas, naudojamas matavimams ir turintis tam tikras standartizuotas metrologines charakteristikas.
Svarbiausia SI savybė yra „gebėjimas“ saugoti arba atkurti PV įrenginį ir PV dydžio nekintamumas.
Šios svarbiausi veiksniai ir nustatyti galimybę atlikti matavimą, t.y. techninį prietaisą „padaryti“ matavimo priemone.
SI klasifikuojami priklausomai nuo paskirtis ir metrologinės funkcijos.
Pagal metrologines funkcijas matavimo priemonės skirstomos į:
- standartai - yra skirtos kitų matavimo priemonių, tiek darbinių, tiek mažesnio tikslumo standartų, patikrinimui.
- dirba SI- skirti įvairioms žmogaus veikloms būtinų kiekių dydžiams matuoti.
Pagal pavaldumą standartai skirstomi į: tarptautinis; pirminis (nacionalinis); vidurinis (pramoninis, žinybinis).
Pagal metrologinę paskirtį standartai skirstomi į:
- originalus - turintis aukščiausias metrologines savybes;
- palyginimai - naudojami lyginant standartus, kurių negalima tiesiogiai palyginti tarpusavyje.
- darbininkai - standartas, skirtas PV dydžiui perkelti į darbinį SI.
Darbinis SI (RSI) – SI naudojamas matavimo praktikoje ir nesusijęs su PV dydžio vienetų perkėlimu į kitą SI.
RSI yra: pagrindinis ir pagalbinis.
Pagrindinis SI– PV SI, kurios vertė turi būti atitinkamai gauta. su matavimo užduotimi.
Pagalbinis SI– to PV SI, į kurio įtaką pagrindiniam SI reikia atsižvelgti norint gauti reikiamo tikslumo matavimo rezultatus.
Pagal paskirtį matavimo prietaisai skirstomi į:
- matuoti – SI, skirtas atkurti ir saugoti vieno ar kelių nurodytų dydžių PV, kurių reikšmės išreiškiamos nustatytais vienetais ir žinomos reikiamu tikslumu.
Yra tokios priemonės:
nedviprasmiškas– atkuria tokio paties dydžio PV (pavyzdžiui, įprasto elemento EML yra 1,0185 V);
polisemantinis– skirtingų dydžių PV atkūrimas (pavyzdžiui, linijos ilgio matas);
priemonių rinkinį– to paties PV skirtingų dydžių matų rinkinys
parduotuvės priemones– priemonių rinkinys, struktūriškai sujungtas į vieną įrenginį
- Ypres - standartinių metrologinių charakteristikų techninis prietaisas, naudojamas išmatuotam dydžiui paversti kitu dydžiu arba kitu matuojamu signalu, patogus apdoroti ar saugoti, bet negalintis tiesiogiai stebėti stebėtojo.
Ipre yra bet kurios matavimo priemonės (IU, IS, IVK) dalis arba naudojamas kartu su bet kuria SI.
Iš esmės Ypres susideda iš: jutiklių ( jutimo elementas ir Ypres); ryšio kanalai (telemechanika); derantys elementai; matavimo mechanizmas (skaitymo įrenginys).
- Ipri – SI, skirtas gauti išmatuoto PV vertę tam tikrame diapazone (pateikia matavimo informaciją tokia forma, kuri pasiekiama tiesioginis suvokimas stebėtojas).
Ipri skirstomi į:
Pagal išmatuoto EF registracijos formą: analoginis ir skaitmeninis.
Pagal paraišką: ampermetrai; voltmetrai; dažnio matuokliai; faziniai matuokliai ir kt.
Pagal paskirtį: elektros matavimui FV; neelektriniams matuoti FV.
Veiksmu: rodantis vertę išmatuotas EF tam tikru metu; integruojantis(matuojamas dydis yra išmatuotų dydžių ir kito dydžio, dažniausiai laiko, mažų segmentų sandaugų suma); sumuojant.
Pagal išmatuotų EF verčių nurodymo metodą: rodymas; signalizacija (rodoma); registruojantis.
Pagal išmatuoto EF konvertavimo metodą: tiesioginis vertinimas (tiesioginis konvertavimas, tiesioginis veiksmas); palyginimai(palyginkite išmatuotą kiekį su dydžiais, kurių reikšmės žinomos).
Pagal taikymo būdą ir dizainą: skydelis; nešiojamas; stacionarus.
- TV -funkciškai sujungtų priemonių esmė, Ipri, Ipre ir kiti prietaisai, skirti matuoti vieną ar daugiau PV ir esančių vienoje vietoje.
-YRA – funkcionaliai sujungtų priemonių, Ipre, Ipri, kompiuterių ir kitų techninių priemonių sovietiškumas skirtingus taškus valdomas objektas, skirtas vienam ar daugiau PV išmatuoti.
- IVK - funkciškai integruotas matavimo priemonių, kompiuterių ir pagalbinių prietaisų rinkinys, skirtas atlikti konkrečią matavimo užduotį kaip IS dalis.
Techniniai prietaisai, skirti aptikti (nurodyti) fizines savybes, vadinami rodikliai Ir(kompaso adata, lakmuso popierius). Rodiklių pagalba nustatomas tik mus dominančios materijos savybės išmatuojamas fizikinis kiekis. Indikatoriaus pavyzdys yra benzino kiekio automobilio degalų bake indikatorius.
12 klausimas
Matavimo priemonių metrologinės charakteristikos
Metrologinės charakteristikos (MC) SI – būdinga vienai iš SI savybių, turinčių įtakos jo matavimų rezultatui ir paklaidai. Vadinami norminiais ir techniniais dokumentais nustatyti MX normalizuotas MX, nustatyta eksperimentiškai – galiojantis MX. MX apima:
Statinės konversijos charakteristika(konversijos funkcija arba kalibravimo charakteristika). Ji sukuria priklausomybę y=f(x) išeiti signalas IPre (y) iš įvesties. signalas (x). Statinė charakteristika normalizuojama lygties, grafiko ar lentelės pavidalu nurodant kokią nors nominalią statinę charakteristiką, kuri oficialiai priskiriama tam tikram intelektinės nuosavybės teisės subjektui esant nominalioms įvesties reikšmėms. signalas.
Pradinis ir galutinė vertė skaitymo prietaisų svarstyklės- mažiausias ir labiausiai didesnę vertę išmatuotos vertės y, kurios yra nurodytos skaitymo įrenginio skalėje arba atkuriamos matavimo priemonės skaitmeniniu skaitymo įrenginiu: Y min , Y max (Y min ≤ y ≤ Y max)
Skaitymo diapazonas- intervalas, kurį riboja pradinė ir galutinė matavimo priemonės nuskaitymo įtaiso vertė: Δ Y = Y max - Y min
Ribiniai (viršutiniai ir apatiniai) išmatavimai- didžiausia ir mažiausia išmatuotos vertės x kitimo intervalo ribų vertė, kurią gali realizuoti matavimo priemonė: X min , X max (X min ≤ x ≤ X max)
Matavimų diapazonas (konversijos)- išmatuoto dydžio verčių diapazonas, kuriam nustatomos naudojamos matavimo priemonės metrologinės charakteristikos: Δ X = X max - X min
Absoliuti klaida Δ adresu = y – x.
Santykinė klaida arba .
Sumažinta klaida- absoliučios paklaidos santykis su matavimų diapazonu, rodmenimis, skalės ilgiu arba.
Pagrindinė klaida- SI paklaida, kai normaliai veikiantys veiksniai laikomi normaliais.
Papildoma klaida- paklaidos pokytis, palyginti su pagrindinės klaidos verte (sukeltas nukrypimo nuo standartinių verčių)
Tikslumo klasė- SI tikslumo paso specifikacija
Matavimo prietaiso jautrumas išėjimo pokyčio santykis išmatuotą vertę į įvestos išmatuotos vertės pokytį.
Skalės padalijimo kaina def. atitinkamai kiekių verčių skirtumas. du gretimi matavimo prietaiso skalės rodmenys. Išmatuotos vertės vienetų skaičius vienam prietaiso skyriui
Reakcijos laikas - rodmenų nustatymo trukmė nuo matavimų pradžios iki rezultato pateikimo skaitymo įrenginyje.
Variacija prietaiso rodmenų (nestabilumas) - algebrinis skirtumas m/d max. ir vardas matavimo rezultatai, gauti pakartotinai matuojant tą patį kiekį pastoviomis sąlygomis.
SI stabilumas- kokybė, atspindinti jos metrologinių charakteristikų pastovumą laikui bėgant.
Klausimas Nr.13
Matavimo priemonių metrologinių charakteristikų standartizavimas
Visos SI, nepaisant jų vykdymo, turi numerį bendrosios savybės būtini, kad jie galėtų atlikti savo funkcinę paskirtį. Specifikacijos, apibūdinantys šias savybes ir įtakojantys matavimų rezultatus bei paklaidas, vadinami matavimo priemonių metrologinės charakteristikos (MC).
Atsižvelgiant į matavimo priemonių specifiką ir paskirtį, standartizuojami įvairūs metrologinių charakteristikų rinkiniai ar kompleksai. Tačiau šių kompleksų turėtų pakakti, kad vertinant matavimo klaidas būtų atsižvelgta į SR šventąją vertę.
Standartizavimas reiškia matavimo priemonių realiųjų metrologinių charakteristikų leistinų nuokrypių nuo vardinių verčių ribų nustatymą. Tik standartizavus metrologines charakteristikas galima pasiekti jų pakeičiamumą ir užtikrinti matavimų vienodumą valstybėje.. Faktinės MX vertės nustatomos gaminant matavimo priemones, o vėliau periodiškai tikrinamos eksploatacijos metu. Jei tuo pačiu metu bent vienas iš MX peržengia nustatytas ribas, toks SI arba koreguojamas, arba pašalinamas iš apyvartos.
MX verčių standartai yra nustatyti standartais atskiros rūšys SI. Šiuo atveju, naudojant SI, skiriamos įprastos ir darbo sąlygos.
Įprastos matavimo prietaisų naudojimo sąlygos yra tokios, kai matavimo procesą įtakojantys dydžiai (temperatūra, drėgmė, dažnis ir maitinimo įtampa, išorinė magnetiniai laukai ir tt), taip pat įvesties parametrus. ir arba išeiti. signalai yra normaliame SI duomenų verčių diapazone, ty diapazone, kuriame jų įtakos MC galima nepaisyti. Normalūs įtakos dydžių diapazonai nurodyti standartuose arba technines sąlygas tokio tipo SI rodmenų forma su normalizuotais nuokrypiais, pavyzdžiui, temperatūra turi būti (20 ± 2) ° C, maitinimo įtampa turi būti (220 ± 10%) arba verčių intervalų forma (drėgmė). 30-80%).
Bendra matavimo priemonių paklaida Δ in normaliomis sąlygomis operacija vadinama pagrindine klaida ir normalizuojama nustatant leistinos vertės Δ ribą d, t.y., kad didžiausia vertė, kai matavimo priemonė vis dar gali būti laikoma tinkama naudoti.
Atskirų MX standartai pateikiami eksploataciniuose dokumentuose (pase, techninis aprašymas, naudojimo instrukcija ir kt.) vardinių verčių, funkcijų koeficientų, pateiktos formulėmis, leistinų nukrypimų nuo funkcijų vardinių verčių ribų lentelės ar grafikai.
Klausimas Nr.14
Matavimo priemonių tikslumo klasės
Visų standartizuotų SI reiškinių metrologinių charakteristikų (MC) apskaita. sudėtinga ir daug laiko reikalaujanti procedūra, todėl kasdienėje praktikoje naudojamoms matavimo priemonėms skirstoma į tikslumo klasės - apibendrintos mechaninės charakteristikos, kurias lemia leistinų pagrindinių ir papildomų paklaidų ribos, taip pat daugybė kitų savybių, turinčių įtakos jų pagalba atliekamų matavimų tikslumui.
Tikslumo klases reglamentuoja atskirų tipų matavimo priemonių standartai. Tikslumo klasių žymėjimas įvedamas atsižvelgiant į leistinos pagrindinės paklaidos (APEP) ribų nustatymo metodus.
Leistinos absoliučios pagrindinės paklaidos ribos gali būti nurodytos arba vienanarė formule Δ = ±α, arba dvinarės formulės forma.
Δ = ±( α+bx), - kur Δ ir x išreikštas išmatuoto kiekio vienetais.
Labiau pageidautina nurodyti leistinų klaidų ribas sumažintos arba santykinės paklaidos forma.
Leistinos sumažintos pagrindinės paklaidos (RPEP) ribos yra normalizuotos vienkartinės formulės forma
kur skaičius p parenkamas iš eilės p=1·10 n; 1,5 · 10 n: 2 · 10 n ; 2,5·10n; 4 · 10n; 5 · 10 n ; 6 · 10 n (n = 1; 0; -1; -2 ir tt).
Leistinos santykinės pagrindinės paklaidos (RPEO) ribos gali būti normalizuotos naudojant vienalaikę formulę,
arba dviejų terminų formulė
Kur X k- galutinė matavimo diapazono vertė arba išmatuoto dydžio verčių diapazonas ir pastovūs skaičiai q, c ir d parenkami iš tos pačios serijos kaip ir p.
Yra 3 būdai, kaip normalizuoti pagrindinę klaidą:
a) normalizavimas nustatant leistinos bazinės absoliučios arba sumažintos paklaidos ±Δ ribas arba ±γ, pastovi visame matavimo arba konversijos diapazone;
b) normalizavimas nustatant leistino pagrindinio absoliutaus arba santykinė klaida±Δ arba ±δ kaip išmatuoto dydžio funkcija naudojant dvinares formules;
c) normalizavimas nustatant pastovias leistinos pagrindinės paklaidos ribas, skirtingas visam matavimo diapazonui ir vienai ar daugiau standartizuotų sekcijų arba skirtingas skirtingi diapazonai matavimai (kelių diapazonų įrenginiams).
Tikslumo klasių žymėjimai taikomi ciferblatams, skydams ir SI korpusams, pateikiami norminiuose ir techniniuose dokumentuose.
Prie tikslumo klasių aprašymo gali būti pridedami papildomi simboliai:
0,5, 1,6, 2,5 ir tt – (PDPOP) įrenginiams, kurių sumažinta paklaida yra 0,5, 1,6, 2,5% standartinės vertės.
Panašiai, bet X N lygus ilgiui svarstyklės ar jų dalys;
| 0,1 |
| 0,4 |
| 1,0 |
0,02/0,01 (PDOOP) – prietaisams, kuriuose išmatuota vertė negali skirtis nuo vertės X, rodomas žymekliu, yra didesnis nei
[c + d(| XĮ / X| - 1)]%,
kur c ir d yra atitinkamai skaitiklis ir vardiklis, nurodant tikslumo klasę; Xk yra didžiausia (absoliučia verte) iš prietaiso matavimo ribų.
Klausimas Nr.15
Matavimo metodai
Konkrečius matavimo metodus lemia: išmatuojamų dydžių tipas, jų dydžiai, reikalingas rezultato tikslumas, matavimo proceso greitis, matavimų atlikimo sąlygos ir daugybė kitų charakteristikų.
Išmatavimas – PV vertės nustatymas eksperimentiniu būdu, naudojant specialias technines priemones.
Matavimo metodas– matavimo principai ir priemonės.
Matavimo principas-pelėda fizikiniai reiškiniai arba dėsniai, kuriais grindžiami matavimai. Pavyzdžiui, temperatūros matavimas naudojant termoelektrinį efektą; dujų srauto matavimas pagal slėgio skirtumą ribojimo įtaise.
kas fizinis kiekis gali būti matuojamas keliais metodais, o tuo pačiu visi matavimo metodai gali būti susisteminti ir apibendrinti pagal bendrąjį būdingi bruožai. Šių charakteristikų įvertinimas ir ištyrimas ne tik padeda pasirinkti tinkamą metodą, bet ir labai palengvina naujų kūrimą.
1. Pagal išmatuoto dydžio priklausomybės nuo laiko pobūdį:
- statinis( išmatuotas dydis laikui bėgant išlieka pastovus, pavyzdžiui, matuojant kūno dydį, pastovų slėgį);
- dinamiškas(išmatuota vertė laikui bėgant kinta, pvz., matuojant pulsuojančius slėgius, vibracijas).
2. Pagal matavimo rezultatų gavimo būdą:
- tiesiai(dydžio vertė randama tiesiogiai iš eksperimentinių duomenų, pavyzdžiui, matuojant kampą su transporteriu arba matuojant skersmenį su slankmačiu)
- netiesioginis(dydžio vertė nustatoma pagal žinomą ryšį tarp šio dydžio m/d ir dydžių, kurie matuojami tiesiogiai, pavyzdžiui, nustatant vidutinį sriegio skersmenį naudojant tris laidus)
- jungtis(vienu metu atliekami kelių to paties pavadinimo dydžių matavimai, kuriuose PV nustatomas sprendžiant lygčių sistemas, pavyzdžiui, kūno ilgio priklausomybę nuo temperatūros)
- kaupiamasis(vienu metu atliekami kelių to paties pavadinimo dydžių matavimai, siekiant nustatyti ryšį tarp jų. Pavyzdžiui, matavimai, kurių metu atskirų aibės svorių masės randamos pagal žinomą vieno iš jų masę ir iš tiesioginių palyginimų rezultatų masių įvairūs deriniai svoriai)
3. Pagal sąlygas, kurios lemia matavimo rezultato tikslumą:
Matavimai didžiausiu įmanomu tikslumu(pavyzdžiui, pamatiniai matavimai, susiję su didžiausiu įmanomu nustatytų PV įrenginių atkūrimo tikslumu, absoliuti vertė pagreitis laisvasis kritimas ir tt).
Kontroliniai ir patikros matavimai(atlieka valstybinės laboratorijos, skirtos standartų įgyvendinimo ir laikymosi bei matavimo įrangos ir gamyklinių matavimo laboratorijų būklei su nurodytos vertės paklaida prižiūrėti.
Techniniai išmatavimai(atliekama gamybos procese mašinų gamybos įmonėse, elektros stočių skirstomųjų įrenginių skirstomuosiuose skyduose.
4. Pagal matavimo rezultatų išreiškimo būdą išskiriami:
- absoliutus matavimas remiantis tiesioginiais dydžio matavimais ir (arba) fizinių konstantų verčių naudojimu, pavyzdžiui, matuojant dalių matmenis su apkaba ar mikrometru.
- santykinis matavimas dydžiai lyginami su ta pačia verte, kuri atlieka vieneto vaidmenį arba yra laikoma pradine, pavyzdžiui, matuojant besisukančios dalies skersmenį pagal su juo besiliečiančio sertifikuoto ritinėlio apsisukimų skaičių.
5. Atsižvelgiant į išmatuotų parametrų rinkinį, išskiriami:
- metodas po elemento būdingas kiekvieno gaminio parametro matavimas atskirai (pavyzdžiui, ovalumas, cilindrinio veleno pjovimas).
- sudėtingas metodas būdingas bendros kokybės rodiklio (o ne EF) matavimas, kuriam įtakos turi atskiri jo komponentai.
6. Pagal išmatuotų dydžių verčių gavimo būdą jie išskiriami
- tiesioginio vertinimo metodas- metodas, kai PV vertė nustatoma tiesiogiai iš tiesioginio veikimo matavimo prietaiso skaitymo įrenginio (pavyzdžiui, ilgio matavimas naudojant liniuotę ir pan.).
- palyginimo su matu metodas- metodas, kai išmatuotas EF lyginamas su matavimo reikšme.
Yra keletas palyginimo metodų tipų:
- kontrasto metodas(išmatuotas kiekis ir matu atkuriamas kiekis vienu metu daro įtaką prietaisui
Iki šiol dinamines hologramas laikėme tik stacionarių bangų laukų momentinio įrašymo priemone. Tačiau įrašymas į netiesinę terpę, kuri seka visus į ją patenkančios spinduliuotės parametrų pokyčius, taip pat apima galimybę įrašyti bangų laukus, kurie keičiasi laikui bėgant. Kadangi bet koks bangos lauko parametrų pasikeitimas lemia jo dažnio pasikeitimą ir atitinkamai objekto bei atskaitos bangų dažnių skirtumą, bangos tūryje bus registruojamos ne stovinčios, o keliaujančios intensyvumo bangos. holograma. Šiuo atžvilgiu kyla klausimas: ar tokios bangos taip pat turės vaizdo savybių ir kokia jų specifika?
Ryžiai. 14. Į slenkančios intensyvumo bangos vaizdavimo savybių svarstymą. valios bangų frontai, pasižymintys skirtingais virpesių dažniais; šių bangų bangų vektoriai; bangų interferencijos metu susidarančių slenkančios intensyvumo bangos antimazgų paviršius ir K – intensyvumo bangos gardelės vektorius.
Fig. 14 paveiksle schematiškai pavaizduotas keliaujančios intensyvumo bangos susidarymas, kai pridedamos dvi plokštumos bangos, kurių dažniai skiriasi viena nuo kitos. Tokiu atveju antimazgų paviršiai jau nejuda, o juda erdvėje greičiu, proporcingu šių bangų dažnių skirtumui.
Intensyvumo bangos judėjimo kryptis paprastai sutampa su intensyvumo bangos, kurios dažnis yra svarbesnis, judėjimo kryptimi. Keliaujančios intensyvumo bangos erdvinis periodas apibūdinamas vektoriumi K, statmenu jos priešmazginiams paviršiams, kaip ir stovinčios bangos atveju lygus skirtumui trukdančių bangų bangų vektoriai k, ir Tačiau kadangi absoliučios vertės vektoriai k ir k, in šiuo atveju yra skirtingos, slenkančios intensyvumo bangos gardelės vektorius K nesutampa su šių vektorių suformuoto kampo bisektoriumi. Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad materialus keliaujančios intensyvumo bangos modelis neturės hologramos savybių, tai yra negalės vienos iš ją suformavusių bangų paversti kita.
(pavyzdžiui, banga į bangą Tiesą sakant, tai akivaizdu, nes veidrodžio paviršius, suformuotas vietoje antimazgų paviršiaus, nėra kampo pusiausvyra, suformuota vektorių o tada atkuriamoji banga, sklindanti vektoriaus kryptimi pagal įprasti įstatymai veidrodinis atspindys negali būti paverstas banga, sklindančia vektoriaus kryptimi. Taigi, atrodo, kad šiuo atveju net viena elementariausių sąlygų atkurti hologramoje užfiksuotą spinduliuotės bangą.
Tačiau daugiau išsamią analizę rodo, kad keliaujančios intensyvumo bangos gali atvaizduoti bangų laukus ne mažiau tiksliai nei stovinčios bangos. Kalbant apie nagrinėjamą efektą, paaiškėja, kad Snello dėsnis yra įvykdytas tik tada, kai jis atsispindi nuo nejudančio veidrodžio. Jei veidrodis juda pakankamai didelis greitis, tada kritimo kampas nustoja būti lygus kampui atspindžiai. Tačiau stebėtina, kad tokiu atveju atspindžio kampas pasikeičia taip, kad bangą galima paversti banga
Tiesą sakant, paprastas skaičiavimas rodo, kad judantis bangos frontas susitinka su judančiu lygiafaziu veidrodžiu išilgai bangų frontų suformuoto kampo pusiausvyros. Taigi judančio veidrodžio efektyvi padėtis yra tokia, kad ji užtikrina abipusę transformaciją bangų frontai hologramoje užfiksuota spinduliuotė.
Naudojant panašius svarstymo metodus, taip pat erdvinę trimatės hologramos kinematinės teorijos versiją, nesunku parodyti, kad šiuo atveju yra įvykdytos Braggo sąlygos, o holograma su slenkančių intensyvumo bangų įrašu, priešingai. į įprastą trimatę hologramą, atkuria santykinį trukdančių bangų dažnio poslinkį ir kad slenkančių bangų intensyvumo rodymo savybės taip pat taikomos įrašant bangų laukus su savavališkomis bangos fronto konfigūracijomis.
Pažymėtina, kad optimaliausia šviesai jautri medžiaga keliaujančio intensyvumo bangoms fiksuoti atrodo terpės, galinčios stimuliuoti sklaidą, o jų rezonansinis dažnis turėtų sutapti su skirtumu tarp objekto ir atskaitos bangų dažnių.
Holograma, fiksuojanti keliaujančias intensyvumo bangas, kuri teisingiau turėtų būti vadinama Dopleriu, turi dar bent vieną įdomi savybė. Atsižvelgiant į šviesos apsisukimo procesą tokia holograma, matyti, kad šiuo atveju atvirkštinė banga turi iškraipymus. Bendriausio atvejo analizė, kai objekto ir atskaitos bangų dažnių skirtumas atsiranda dėl atspindžio metu atsirandančio Doplerio poslinkio
judančio objekto spinduliuotė, rodo, kad minėta bangos fronto deformacija yra dėl to, kad apverstos bangos suformuotas vaizdas atkuria objekto judėjimą Dabar įsivaizduokite, kad apskaičiavome tam tikroje būsenoje, t.y.
. (18.76)
Kaip tai priklausys nuo laiko? Bet kodėl tai apskritai gali priklausyti nuo laiko? Na, pirma, gali atsitikti taip, kad pats operatorius yra aiškiai priklausomas nuo laiko, pavyzdžiui, jei jis buvo susietas su kintamu tipo potencialu. Bet net jei operatorius nepriklauso, pavyzdžiui, operatorius , tada atitinkamas vidurkis gali priklausyti nuo laiko. Juk vidutinė dalelės padėtis gali judėti. Bet kaip toks judėjimas gali atsirasti iš (18.76), jei jis nepriklauso nuo laiko? Faktas yra tas, kad pati būsena laikui bėgant gali keistis. Nestacionarioms būsenoms dažnai netgi aiškiai pažymėjome priklausomybę nuo laiko, rašydami jas kaip . Dabar norime parodyti, kad pokyčio greitį pateikia naujas operatorius, kurį žymime . Prisiminkite, kad tai yra operatorius, todėl taškas virš nereiškia diferenciacijos laiko atžvilgiu, o yra tiesiog būdas parašyti naują operatorių, apibrėžtą lygybe
. (18.77)
Mūsų užduotis bus surasti operatorių.
Visų pirma, mes žinome, kad būsenos kitimo greitį nurodo Hamiltonas. Visų pirma,
. (18.78)
Tai tiesiog abstrakti forma mūsų pradinio Hamiltono apibrėžimo įrašai
. (18.79)
Jei šią lygtį kompleksiškai sujungsime, ji yra lygiavertė
. (18.80)
Dabar pažiūrėkime, kas atsitiks, jei atskirsime (18.76) atsižvelgiant į . Kadangi kiekvienas priklauso nuo , mes turime
. (18.81)
Galiausiai, jų išvestinius pakeitę išraiškomis (18.78) ir (18.80), gauname
ir tai tas pats, kas rašyti
.
Palyginę šią lygtį su (18.77), matome, kad
. (18.82)
Tai įdomūs santykiai, kuriuos pažadėjome; ir tai galioja bet kuriam operatoriui.
Beje, atkreipkite dėmesį, kad jei pats operatorius priklausytų nuo laiko, gautume
. (18.83)
Pažiūrėkime (18.82) naudodami kokį nors pavyzdį, kad pamatytume, ar tai apskritai yra prasminga. Pavyzdžiui, koks operatorius atitinka ? Mes tvirtiname, kad taip turėtų būti
. (18.84)
kas tai? Vienas iš būdų nustatyti, kas tai yra, yra pereiti prie koordinačių vaizdavimo ir naudoti algebrinį operatorių. Šiame vaizde komutatorius yra lygus
Jei visą šią išraišką pritaikysite bangos funkcija ir apskaičiuokite išvestines, kur reikia, galiausiai gausite
Bet tai tas pats kaip
taigi mes tai randame
, (18.85)
Nuostabus rezultatas. Tai reiškia, kad jei vidutinė vertė laikui bėgant keičiasi, tada svorio centro poslinkis yra lygus vidutiniam impulsui, padalytam iš masės. Visai kaip klasikinėje mechanikoje.
Kitas pavyzdys. Koks yra būsenos vidutinio impulso kitimo greitis? Žaidimo taisyklės tos pačios. Šio greičio operatorius yra lygus
. (18.87)
Vėlgi, viską galima apskaičiuoti reprezentaciniu būdu. Prisiminkite, kad jis virsta , o tai reiškia, kad turėsite diferencijuoti potencialią energiją (į), bet tik antrajame termine. Galų gale liko tik vienas narys ir jūs gaunate
Įdomi ir šios idėjos istorija. Per kelis mėnesius vienas nuo kito 1926 m. Heisenbergas ir Schrödingeris savarankiškai rado teisingus dėsnius, apibūdinančius atominę mechaniką. Schrödingeris išrado savo banginę funkciją ir rado jai lygtį, o Heisenbergas atrado, kad gamtą galima apibūdinti klasikinėmis lygtimis, jei tik ji lygi , o tai galima pasiekti apibrėžiant jas naudojant specialus tipas matricos Dabartinėje mūsų kalboje jis naudojo energijos reprezentaciją ir jos matricas. Abi – Heizenbergo matricos algebra ir diferencialinė lygtis Schrödingeris – paaiškino vandenilio atomą. Po kelių mėnesių Schrödingeris sugebėjo parodyti, kad šios dvi teorijos buvo lygiavertės – kaip ką tik matėme. Bet dvi skirtingos matematinės formos kvantinė mechanika buvo atidaryti savarankiškai.
