Prensip olarak her şeyi hayal edebilirsiniz büyük sayı farklı birim sistemleri vardır, ancak yalnızca birkaçı yaygın olarak kullanılmaktadır. Metrik sistem tüm dünyada bilimsel ve teknik ölçümlerde, çoğu ülkede ise endüstride ve günlük yaşamda kullanılmaktadır.

Temel birimler.

Birim sisteminde ölçülen her fiziksel miktara karşılık gelen bir ölçü birimi bulunmalıdır. Bu nedenle uzunluk, alan, hacim, hız vb. için ayrı bir ölçü birimine ihtiyaç vardır ve bu birimlerin her biri, şu veya bu standart seçilerek belirlenebilir. Ancak birim sistemi, ana birimler olarak yalnızca birkaç birimin seçilmesi ve geri kalanının ana birimler aracılığıyla belirlenmesi durumunda çok daha uygun hale gelir. Dolayısıyla, uzunluk birimi, standardı Devlet Metroloji Hizmetinde saklanan bir metre ise, o zaman alan birimi bir metrekare, hacim birimi olarak kabul edilebilir - metreküp, hız birimi – saniyede metre vb.

Böyle bir birim sisteminin rahatlığı (özellikle ölçümlerle diğer insanlardan çok daha sık ilgilenen bilim adamları ve mühendisler için), sistemin temel ve türetilmiş birimleri arasındaki matematiksel ilişkilerin daha basit hale gelmesidir. Bu durumda, bir hız birimi, zaman birimi başına bir mesafe (uzunluk) birimidir, bir hızlanma birimi, zaman birimi başına hızdaki bir değişim birimidir, bir kuvvet birimi, kütle birimi başına bir ivme birimidir. , vesaire. Matematiksel gösterimde şöyle görünür: v = ben/T, A = v/T, F = anne = ml/T 2. Sunulan formüller, birimler arasında ilişkiler kurarak, söz konusu miktarların "boyutunu" gösterir. (Benzer formüller basınç veya kuvvet gibi büyüklüklerin birimlerini belirlemenize olanak tanır. elektrik akımı.) Bu tür ilişkiler genel niteliktedir ve uzunluğun hangi birimlerde (metre, fit veya arshin) ölçüldüğüne ve diğer büyüklükler için hangi birimlerin seçildiğine bakılmaksızın gerçekleştirilir.

Teknolojide, mekanik büyüklüklerin temel ölçüm birimi genellikle kütle birimi olarak değil, kuvvet birimi olarak alınır. Bu nedenle, eğer sistemde en sık kullanılan fiziksel araştırma Kütle standardı olarak metal bir silindir alınır, daha sonra teknik sistemde kendisine etki eden yerçekimi kuvvetini dengeleyen bir kuvvet standardı olarak kabul edilir. Ancak yer çekimi kuvveti Dünya yüzeyinin farklı noktalarında aynı olmadığından, standardın doğru bir şekilde uygulanabilmesi için konum belirlemesi gerekmektedir. Tarihsel olarak konum deniz seviyesindeydi coğrafi enlem 45° Şu anda böyle bir standart, belirtilen silindire belirli bir ivme kazandırmak için gereken kuvvet olarak tanımlanmaktadır. Doğru, teknolojide ölçümler genellikle öyle yapılmaz yüksek doğruluk, böylece yerçekimindeki değişikliklere dikkat etmeniz gerekir (ölçüm cihazlarının kalibrasyonundan bahsetmediğimiz sürece).

Kütle, kuvvet ve ağırlık kavramları etrafında pek çok kafa karışıklığı vardır. Gerçek şu ki, bu üç niceliğin hepsinin aynı ada sahip birimleri var. Kütle, bir cismin eylemsizlik özelliğidir ve onu bir dış kuvvet tarafından dinlenme durumundan veya düzgün ve doğrusal hareketten çıkarmanın ne kadar zor olduğunu gösterir. Birim kuvvet, bir birim kütleye etki eden ve hızını birim zamanda bir birim hız değiştiren kuvvettir.

Bütün bedenler birbirini çeker. Böylece Dünya'ya yakın olan her cisim ona çekilir. Başka bir deyişle Dünya, vücuda etki eden yerçekimi kuvvetini yaratır. Bu kuvvete ağırlığı denir. Yukarıda belirtildiği gibi ağırlık kuvveti, Dünya yüzeyinde ve üzerinde farklı noktalarda aynı değildir. farklı yükseklikler Yerçekimi çekimindeki ve Dünya'nın dönüşünün tezahüründeki farklılıklar nedeniyle deniz seviyesinin üstünde. Ancak belirli miktardaki maddenin toplam kütlesi değişmez; hem yıldızlararası uzayda hem de Dünya'nın herhangi bir noktasında aynıdır.

Doğru deneyler, yerçekimi kuvvetinin etki ettiğini göstermiştir. farklı bedenler(yani ağırlıkları) kütleleriyle orantılıdır. Sonuç olarak, kütleler bir ölçekte karşılaştırılabilir ve bir yerde aynı olan kütleler, başka herhangi bir yerde de aynı olacaktır (eğer karşılaştırma, yer değiştiren havanın etkisini dışlamak için bir boşlukta yapılırsa). Belirli bir cisim yaylı bir terazide tartılırsa, yerçekimi kuvveti uzatılmış bir yayın kuvveti ile dengelenirse, o zaman ağırlığın ölçülmesinin sonuçları, ölçümlerin yapıldığı yere bağlı olacaktır. Bu nedenle yaylı terazilerin her yeni konumda kütleyi doğru gösterecek şekilde ayarlanması gerekir. Tartım prosedürünün basitliği, standart kütleye etki eden yerçekimi kuvvetinin teknolojide bağımsız bir ölçüm birimi olarak benimsenmesinin nedeniydi.

SICAKLIK.

Metrik birim sistemi. Metrik sistem

temel birimleri metre ve kilogram olan uluslararası ondalık birim sisteminin genel adıdır. Detaylarda bazı farklılıklar olsa da sistemin unsurları dünyanın her yerinde aynıdır.

Hikaye.

Metrik sistem, Fransız Ulusal Meclisi tarafından 1791 ve 1795'te kabul edilen ve metreyi Kuzey Kutbu'ndan ekvatora kadar dünyanın meridyeninin on milyonda biri olarak tanımlayan düzenlemelerden doğmuştur.

Metreyi dünya meridyeninin dörtte birinin on milyonda biri olarak tanımlayarak, metrik sistemin yaratıcılarının sistemin değişmezliğini ve doğru şekilde tekrarlanabilirliğini elde etmeye çalıştıkları açıktır. Gramı bir kütle birimi olarak aldılar ve onu maksimum yoğunlukta metreküp suyun milyonda birinin kütlesi olarak tanımladılar. Her bir metre kumaş satışıyla dünya meridyeninin dörtte birinin jeodezik ölçümlerini yapmak ya da pazardaki bir sepet patatesi uygun miktarda suyla dengelemek çok uygun olmayacağından, yeniden üretilen metal standartlar oluşturuldu. Bu ideal tanımlar son derece hassastır.

Kısa süre sonra, metal uzunluk standartlarının birbirleriyle karşılaştırılabileceği ve bu tür herhangi bir standardın dünya meridyeninin dörtte biri ile karşılaştırıldığında çok daha az hataya yol açabileceği anlaşıldı. Ek olarak, metal kütle standartlarını birbirleriyle karşılaştırmanın doğruluğunun, bu tür herhangi bir standardı karşılık gelen su hacminin kütlesiyle karşılaştırmanın doğruluğundan çok daha yüksek olduğu ortaya çıktı.

Bu bağlamda, 1872'de Uluslararası Metre Komisyonu, Paris'te saklanan "arşiv" sayacının uzunluk standardı olarak "olduğu gibi" kabul edilmesine karar verdi. Benzer şekilde, Komisyon üyeleri arşivdeki platin-iridyum kilogramını kütle standardı olarak kabul etti; "metrik sistemin yaratıcıları tarafından ağırlık birimi ile hacim birimi arasında kurulan basit ilişkinin mevcut kilogramla temsil edildiğini göz önünde bulundurarak" Sanayi ve ticaretteki sıradan uygulamalar için yeterli bir doğrulukla ve kesin Bilimler bu türden basit bir sayısal ilişkiye değil, bu ilişkinin son derece mükemmel bir tanımına ihtiyaç duyar. 1875 yılında dünyadaki birçok ülke Metre Anlaşmasını imzaladı ve bu anlaşma, Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Bürosu ve Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı aracılığıyla dünya bilim camiası için metrolojik standartların koordine edilmesine yönelik bir prosedür oluşturdu.

Yeni uluslararası örgüt, derhal uzunluk ve kütleye ilişkin uluslararası standartlar geliştirmeye ve bunların kopyalarını tüm katılımcı ülkelere göndermeye başladı.

Uzunluk ve kütle standartları, uluslararası prototipler.

Uzunluk ve kütle standartlarının (metre ve kilogram) uluslararası prototipleri, Paris'in bir banliyösü olan Sèvres'te bulunan Uluslararası Ağırlık ve Ölçü Bürosu'na teslim edildi. Metre standardı, minimum metal hacmiyle bükülme sertliğini artırmak için kesitine özel bir X şekli verilen,% 10 iridyum içeren platin alaşımından yapılmış bir cetveldi. Böyle bir cetvelin oluğunda uzunlamasına bir tane vardı düz yüzey ve metre, 0°C standart sıcaklıkta, cetvelin uçlarına çizilen iki çizginin merkezleri arasındaki mesafe olarak tanımlandı. Kilogramın uluslararası prototipi, aşağıdaki malzemeden yapılmış bir silindirin kütlesi olarak alındı: Standart metreyle aynı platin-iridyum alaşımı, yüksekliği ve çapı yaklaşık 3,9 cm'dir. 45° enleminde deniz seviyesinde 1 kg'a eşit olan bu referans kütlenin ağırlığına bazen kilogram-kuvvet denir. Bu nedenle, mutlak bir birim sistemi için kütle standardı olarak veya temel birimlerden birinin kuvvet birimi olduğu bir teknik birim sistemi için kuvvet standardı olarak kullanılabilir.

Uluslararası prototipler, aynı anda üretilen çok sayıda aynı standarttan seçildi. Bu partinin diğer standartları, uluslararası standartlarla karşılaştırılmak üzere periyodik olarak Uluslararası Büro'ya iade edilen ulusal prototipler (birincil devlet standartları) olarak tüm katılımcı ülkelere aktarılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar farklı zamanlar O zamandan bu yana, ölçüm doğruluğu sınırlarının ötesinde (uluslararası standartlardan) sapmaları tespit etmediklerini gösterdiler.

Uluslararası SI sistemi.

Metrik sistem 19. yüzyılın bilim adamları tarafından çok olumlu karşılandı. kısmen uluslararası bir birimler sistemi olarak önerildiği için, kısmen birimlerinin teorik olarak bağımsız olarak yeniden üretilebilir olduğunun varsayılması ve ayrıca basitliği nedeniyle. Bilim insanları, ele aldıkları çeşitli fiziksel büyüklükler için, fiziğin temel yasalarını temel alarak ve bu birimleri uzunluk ve kütlenin metrik birimlerine bağlayarak yeni birimler geliştirmeye başladılar. İkincisi, daha önce farklı miktarlar için pek çok ilgisiz birimin kullanıldığı çeşitli Avrupa ülkelerini giderek daha fazla fethetti.

Metrik birim sistemini benimseyen tüm ülkelerin metrik birimler için neredeyse aynı standartları olmasına rağmen, farklı ülkeler ve farklı disiplinler arasında türetilmiş birimlerde çeşitli farklılıklar ortaya çıktı. Elektrik ve manyetizma alanında, türetilmiş birimlerden oluşan iki ayrı sistem ortaya çıktı: iki elektrik yükünün birbirine etki ettiği kuvvete dayanan elektrostatik ve iki varsayımsal manyetik kutup arasındaki etkileşim kuvvetine dayanan elektromanyetik.

Sözde sistemin ortaya çıkışıyla durum daha da karmaşık hale geldi. 19. yüzyılın ortalarında tanıtılan pratik elektrik üniteleri. Hızla gelişen telli telgraf teknolojisinin taleplerini karşılamak için İngiliz Bilimi İlerletme Derneği tarafından. Bu tür pratik birimler yukarıda bahsedilen her iki sistemin birimleriyle örtüşmez, ancak elektromanyetik sistemin birimlerinden yalnızca on'un tam kuvvetlerine eşit faktörlerle farklılık gösterir.

Dolayısıyla gerilim, akım ve direnç gibi yaygın elektriksel büyüklükler için kabul edilen ölçü birimleri için çeşitli seçenekler mevcuttu ve her bilim adamı, mühendis ve öğretmen bu seçeneklerden hangisinin kendisi için en iyi olduğuna kendisi karar vermek zorundaydı. 19. yüzyılın ikinci yarısı ve 20. yüzyılın ilk yarısında elektrik mühendisliğinin gelişimiyle bağlantılı olarak. Pratik birimler giderek daha fazla kullanıldı ve sonunda alana hakim oldu.

20. yüzyılın başında bu tür kafa karışıklığını ortadan kaldırmak için. Pratik elektrik birimlerini, uzunluk ve kütlenin metrik birimlerine dayanan karşılık gelen mekanik birimlerle birleştirmek ve bir tür tutarlı sistem oluşturmak için bir teklif ileri sürüldü. 1960 yılında, XI. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, birleşik bir Uluslararası Birimler Sistemini (SI) kabul etti, bu sistemin temel birimlerini tanımladı ve "gelecekte eklenebilecek diğerlerine halel getirmeksizin" belirli türetilmiş birimlerin kullanımını öngördü. .” Böylece tarihte ilk kez uluslararası anlaşmayla uluslararası tutarlı bir birimler sistemi benimsendi. Artık dünyadaki çoğu ülke tarafından yasal bir ölçü birimi sistemi olarak kabul edilmektedir.

Uluslararası Birim Sistemi (SI), uzunluk, zaman veya kuvvet gibi herhangi bir fiziksel miktar için tek ve yalnızca bir ölçü birimi sağlayan uyumlulaştırılmış bir sistemdir. Bazı birimlere özel adlar verilmiştir; örneğin basınç paskal birimi, diğerlerinin adları ise türetildikleri birimlerin adlarından türetilmiştir; örneğin hız birimi - saniye başına metre. Temel birimler, iki ek geometrik birim ile birlikte Tablo'da sunulmaktadır. 1. Özel adların alındığı türetilmiş birimler tabloda verilmiştir. 2. Türetilmiş tüm mekanik birimler arasında en çok önemli Kuvvetin birimi Newton, enerjinin birimi joule, gücün birimi ise watt’tır. Newton, bir kilogramlık bir kütleye saniyede bir metre karelik ivme kazandıran kuvvet olarak tanımlanır. Bir Newton'a eşit bir kuvvetin uygulama noktası, kuvvet yönünde bir metrelik bir mesafe hareket ettiğinde yapılan işe bir joule eşittir. Watt, bir saniyede bir joule'lük iş yapılan güçtür. Elektrik ve diğer türetilmiş birimler aşağıda tartışılacaktır. Büyük ve küçük birimlerin resmi tanımları aşağıdaki gibidir.

Bir metre, ışığın boşlukta saniyenin 1/299.792.458'inde kat ettiği yolun uzunluğudur. Bu tanım Ekim 1983'te kabul edildi.

Bir kilogram, kilogramın uluslararası prototipinin kütlesine eşittir.

Bir saniye, sezyum-133 atomunun temel durumunun aşırı ince yapısının iki seviyesi arasındaki geçişlere karşılık gelen 9,192,631,770 periyotluk radyasyon salınımının süresidir.

Kelvin, suyun üçlü noktasının termodinamik sıcaklığının 1/273,16'sına eşittir.

Bir mol, 0,012 kg ağırlığındaki karbon-12 izotopundaki atomlarla aynı sayıda yapısal element içeren bir maddenin miktarına eşittir.

Radyan, bir dairenin iki yarıçapı arasındaki düzlem açıdır; aralarındaki yayın uzunluğu yarıçapa eşittir.

Steradyan, kürenin merkezindeki tepe noktası ile yüzeyindeki alanı kesen katı açıya eşittir, alana eşit bir kenarı kürenin yarıçapına eşit olan kare.

Ondalık katlar ve alt katlar oluşturmak için tabloda belirtilen bir dizi önek ve faktör belirtilir. 3.

Böylece, bir kilometre (km) 1000 m ve bir milimetre 0,001 m'dir (Bu önekler kilovat, miliamper vb. gibi tüm birimler için geçerlidir).

Başlangıçta temel birimlerden birinin gram olması düşünülmüştü ve bu durum kütle birimlerinin adlarına da yansıdı ancak günümüzde temel birim kilogramdır. Megagram adı yerine “ton” kelimesi kullanılıyor. Görünür veya kızılötesi ışığın dalga boyunun ölçülmesi gibi fizik disiplinlerinde sıklıkla metrenin milyonda biri (mikrometre) kullanılır. Spektroskopide dalga boyları genellikle angstrom (Å) cinsinden ifade edilir; Bir angstrom nanometrenin onda birine eşittir, yani. 10 - 10 m. X ışınları gibi daha kısa dalga boyuna sahip radyasyon için bilimsel yayınlarda pikometre ve x biriminin (1 x birimi = 10 –13 m) kullanılmasına izin verilir. 1000 santimetreküpe (bir desimetreküp) eşit olan hacme litre (L) denir.

Kütle, uzunluk ve zaman.

Kilogram dışındaki tüm temel SI birimleri şu anda değişmez ve yüksek doğrulukla tekrarlanabilir kabul edilen fiziksel sabitler veya olgular cinsinden tanımlanmaktadır. Kilograma gelince, onu çeşitli kütle standartlarını kilogramın uluslararası prototipiyle karşılaştırma prosedürlerinde elde edilen tekrarlanabilirlik derecesiyle uygulamanın bir yolu henüz bulunamadı. Böyle bir karşılaştırma, hatası 1H 10 –8'i aşmayan bir yaylı terazi üzerinde tartılarak yapılabilir. Bir kilogram için çoklu ve çoklu birimlerin standartları, terazide kombine tartım yoluyla belirlenir.

Metre ışık hızına göre tanımlandığından, iyi donanımlı herhangi bir laboratuvarda bağımsız olarak çoğaltılabilir. Böylece girişim yöntemi kullanılarak atölye ve laboratuvarlarda kullanılan çizgi ve uç uzunluğu ölçümleri doğrudan ışığın dalga boyuyla karşılaştırılarak kontrol edilebilmektedir. Bu tür yöntemlerdeki hata optimal koşullar milyarda birini (1H 10 –9) geçmez. Lazer teknolojisinin gelişmesiyle birlikte bu tür ölçümler oldukça basitleşti ve aralıkları önemli ölçüde genişledi.

Aynı şekilde, modern tanımına göre ikincisi, atom ışın tesisindeki yetkin bir laboratuvarda bağımsız olarak gerçekleştirilebilir. Işın atomları, atom frekansına ayarlanmış yüksek frekanslı bir jeneratör tarafından uyarılır ve elektronik devre Jeneratör devresindeki salınım periyotlarını sayarak zamanı ölçer. Bu tür ölçümler, 1H 10-12 mertebesinde bir doğrulukla gerçekleştirilebilir; bu, Dünya'nın dönüşüne ve Güneş etrafındaki dönüşüne bağlı olarak saniyenin önceki tanımlarıyla mümkün olandan çok daha yüksektir. Zaman ve onun karşılığı olan frekans, standartlarının radyo yoluyla iletilebilmesi bakımından benzersizdir. Bu sayede, uygun radyo alıcı ekipmanına sahip olan herkes, doğruluk açısından havadan iletilenlerden neredeyse hiç farklı olmayan, tam zamanlı ve referans frekansındaki sinyalleri alabilir.

Mekanik.

Sıcaklık ve sıcaklık.

Mekanik üniteler, bilimsel ve teknik sorunların tamamının başka ilişkilere girmeden çözülmesine olanak sağlamamaktadır. Bir kütleyi bir kuvvetin etkisine karşı hareket ettirirken yapılan iş ve belirli bir kütlenin kinetik enerjisi, doğası gereği bir maddenin termal enerjisine eşdeğer olmasına rağmen, sıcaklık ve ısıyı, birbiriyle bağlantılı olmayan ayrı miktarlar olarak düşünmek daha uygundur. mekanik olanlara bağlıdır.

Termodinamik sıcaklık ölçeği.

Kelvin adı verilen termodinamik sıcaklık birimi Kelvin (K), suyun üçlü noktasıyla belirlenir, yani. suyun buz ve buharla dengede olduğu sıcaklık. Bu sıcaklık, termodinamik sıcaklık ölçeğini belirleyen 273,16 K olarak alınmıştır. Kelvin tarafından önerilen bu ölçek, termodinamiğin ikinci yasasına dayanmaktadır. Sabit sıcaklığa sahip iki termal rezervuar ve Carnot çevrimine göre ısıyı birinden diğerine aktaran tersinir bir ısı motoru varsa, iki rezervuarın termodinamik sıcaklıklarının oranı şu şekilde verilir: T 2 /T 1 = –Q 2 Q 1 nerede Q 2 ve Q 1 – rezervuarların her birine aktarılan ısı miktarı (eksi işareti, ısının rezervuarlardan birinden alındığını gösterir). Yani daha sıcak olan rezervuarın sıcaklığı 273,16 K ise ve buradan alınan ısı diğer rezervuara aktarılan ısının iki katı ise ikinci rezervuarın sıcaklığı 136,58 K olur. İkinci rezervuarın sıcaklığı ise 0 K ise, çevrimin adyabatik genleşme bölümünde gaz enerjisinin tamamı mekanik enerjiye dönüştürüldüğü için hiçbir ısı aktarılmayacaktır. Bu sıcaklığa mutlak sıfır denir. Bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılan termodinamik sıcaklık, hal denkleminde yer alan sıcaklıkla örtüşmektedir. ideal gaz PV = RT, Nerede P- basınç, V– hacim ve R– gaz sabiti. Denklem, ideal bir gaz için hacim ve basıncın çarpımının sıcaklıkla orantılı olduğunu gösterir. Bu yasa hiçbir gerçek gaz için tam olarak sağlanmamaktadır. Ancak viral kuvvetler için düzeltmeler yapılırsa, gazların genleşmesi termodinamik sıcaklık ölçeğini yeniden oluşturmamıza olanak tanır.

Uluslararası sıcaklık ölçeği.

Yukarıda özetlenen tanıma uygun olarak sıcaklık, gaz termometresi ile çok yüksek bir doğrulukla (üçlü noktanın yakınında yaklaşık 0,003 K'ye kadar) ölçülebilir. Platin dirençli bir termometre ve bir gaz deposu, termal olarak yalıtılmış bir odaya yerleştirilir. Hazne ısıtıldığında termometrenin elektrik direnci artar ve haznedeki gaz basıncı artar (hal denklemine uygun olarak), soğutulduğunda ise tam tersi tablo görülür. Direnci ve basıncı aynı anda ölçerek termometreyi sıcaklıkla orantılı olan gaz basıncına göre kalibre edebilirsiniz. Daha sonra termometre bir termostatın içine yerleştirilir. sıvı su Katı ve buhar fazları ile dengede tutulabilir. Bu sıcaklıkta elektrik direncini ölçerek termodinamik bir ölçek elde edilir, çünkü üçlü noktanın sıcaklığına 273,16 K'ye eşit bir değer atanır.

İki uluslararası sıcaklık ölçeği vardır: Kelvin (K) ve Santigrat (C). Santigrat ölçeğindeki sıcaklık, Kelvin ölçeğindeki sıcaklıktan ikincisinden 273,15 K çıkarılarak elde edilir.

Gaz termometresi kullanılarak doğru sıcaklık ölçümleri çok fazla emek ve zaman gerektirir. Bu nedenle 1968 yılında Uluslararası Pratik Sıcaklık Ölçeği (IPTS) tanıtıldı. Bu ölçeği kullanarak termometreler farklı türler laboratuvarda kalibre edilebilir. Bu ölçek, belirli sabit referans noktası çiftleri (sıcaklık kıyaslamaları) arasındaki sıcaklık aralıklarında kullanılan bir platin dirençli termometre, bir termokupl ve bir radyasyon pirometresi kullanılarak oluşturulmuştur. MPTS'nin termodinamik ölçeğe mümkün olan en yüksek doğrulukla karşılık gelmesi gerekiyordu, ancak daha sonra ortaya çıktığı gibi sapmaları çok önemliydi.

Fahrenheit sıcaklık ölçeği.

İngilizlerle birlikte yaygın olarak kullanılan Fahrenheit sıcaklık ölçeği teknik sistem birimler ve birçok ülkedeki bilimsel olmayan ölçümler genellikle iki sabit referans noktasıyla belirlenir: normal (atmosferik) basınçta buzun erime sıcaklığı (32° F) ve suyun kaynama noktası (212° F). . Bu nedenle Fahrenheit sıcaklığından Santigrat sıcaklığını elde etmek için ikincisinden 32 çıkarmanız ve sonucu 5/9 ile çarpmanız gerekir.

Isı birimleri.

Isı bir enerji türü olduğu için joule cinsinden ölçülebilir ve bu metrik birim uluslararası anlaşmalarla benimsenmiştir. Ancak bir zamanlar ısı miktarı belirli bir miktar suyun sıcaklığının değişmesiyle belirlendiğinden, kalori adı verilen ve bir gram suyun sıcaklığını 1° artırmak için gereken ısı miktarına eşit olan bir birim yaygınlaştı. C. Suyun ısı kapasitesi sıcaklığa bağlı olduğundan kalori değerini açıklığa kavuşturmak zorunda kaldım. En az iki tanesi ortaya çıktı farklı kaloriler– “termokimyasal” (4,1840 J) ve “buhar” (4,1868 J). Diyetetikte kullanılan “kalori” aslında kilokaloridir (1000 kalori). Kalori bir SI birimi değildir ve bilim ve teknolojinin çoğu alanında kullanılmamaktadır.

Elektrik ve manyetizma.

Yaygın olarak kabul edilen tüm elektriksel ve manyetik ölçüm birimleri metrik sisteme dayanmaktadır. Uyarınca modern tanımlar Elektrik ve manyetik birimlerin tümü, belirli fiziksel formüllere göre uzunluk, kütle ve zaman gibi metrik birimlerden türetilen türetilmiş birimlerdir. Çoğu elektriksel ve manyetik niceliğin sözü edilen standartlar kullanılarak ölçülmesi o kadar kolay olmadığından, belirtilen niceliklerin bazıları için uygun deneyler yoluyla türev standartlar oluşturmanın ve diğerlerini bu standartları kullanarak ölçmenin daha uygun olduğu bulunmuştur.

SI birimleri.

Aşağıda SI elektrik ve manyetik birimlerinin bir listesi bulunmaktadır.

Bir elektrik akımı birimi olan amper, altı SI temel biriminden biridir. Amper, ihmal edilebilecek kadar küçük bir dairesel alana sahip sonsuz uzunlukta iki paralel düz iletkenden geçerken sabit bir akımın gücüdür. enine kesit Birbirinden 1 m uzaklıktaki bir vakumda yerleştirilen bir iletken, 1 m uzunluğundaki bir iletkenin her bir bölümünde 2H 10 - 7 N'ye eşit bir etkileşim kuvvetine neden olacaktır.

Volt, potansiyel farkın ve elektromotor kuvvetin birimidir. Volt, 1 W güç tüketimi ile 1 A doğru akıma sahip bir elektrik devresinin bir bölümündeki elektrik voltajıdır.

Coulomb, elektrik miktarı birimi ( elektrik yükü). Coulomb, 1 saniyede 1 A sabit akımda bir iletkenin kesitinden geçen elektrik miktarıdır.

Farad, elektriksel kapasitans birimi. Farad, plakaları üzerinde 1 C'de şarj edildiğinde 1 V'luk bir elektrik voltajı görünen bir kapasitörün kapasitansıdır.

Henry, endüktans birimi. Henry, bu devredeki akım 1 saniyede 1 A kadar düzgün bir şekilde değiştiğinde 1 V'luk bir kendi kendine endüktif emk'nin meydana geldiği devrenin endüktansına eşittir.

Weber manyetik akı birimi. Weber manyetik akı olup, sıfıra düştüğünde kendisine bağlı 1 Ohm dirence sahip devrede 1 C'ye eşit bir elektrik yükü akar.

Tesla, manyetik indüksiyon birimi. Tesla - homojen bir manyetik indüksiyon manyetik alan indüksiyon hatlarına dik 1 m2'lik düz bir alandan geçen manyetik akının 1 Wb olduğu.

Pratik standartlar.

Işık ve aydınlatma.

Işık şiddeti ve aydınlık birimleri tek başına mekanik birimlere göre belirlenemez. Bir ışık dalgasındaki enerji akışını W/m2 cinsinden, ışık dalgasının yoğunluğunu ise radyo dalgalarında olduğu gibi V/m cinsinden ifade edebiliriz. Ancak aydınlatma algısı, yalnızca ışık kaynağının yoğunluğunun değil, aynı zamanda insan gözünün bu yoğunluğun spektral dağılımına duyarlılığının da önemli olduğu psikofiziksel bir olgudur.

Uluslararası anlaşmaya göre, ışık şiddeti birimi, 540H 10 12 Hz frekansında monokromatik radyasyon yayan bir kaynağın belirli bir yönündeki ışık yoğunluğuna eşit olan kandeladır (daha önce mum olarak adlandırılıyordu). ben= 555 nm), bu doğrultuda ışık ışınımının enerji kuvveti 1/683 W/sr'dir. Bu kabaca bir zamanlar standart olarak kullanılan ispermeçet mumunun ışık yoğunluğuna karşılık gelir.

Kaynağın ışık şiddeti her yönde bir kandela ise toplam ışık akısı 4 olur. P lümen. Dolayısıyla bu kaynak yarıçapı 1 m olan bir kürenin merkezinde bulunuyorsa aydınlatma iç yüzey küre metrekare başına bir lümene eşittir, yani. bir süit.

X-ışını ve gama radyasyonu, radyoaktivite.

X-ışını (R), ikincil elektron radyasyonu dikkate alındığında, yük taşıyan 0,001 293 g havada iyonlar oluşturan radyasyon miktarına eşit, x-ışını, gama ve foton radyasyonunun eski bir maruz kalma dozu birimidir. her burcun CGS yükünün bir birimine eşittir. Absorbe edilen radyasyon dozunun SI birimi gridir ve 1 J/kg'a eşittir. Absorbe edilen radyasyon dozu standardı, radyasyonun ürettiği iyonizasyonu ölçen iyonizasyon odalarına sahip bir düzenektir.

Fiziksel boyut birçok fiziksel nesne için niteliksel olarak ortak olan ancak niceliksel değerde farklılık gösteren fiziksel bir nesnenin (fenomen, süreç) özelliklerinden biridir.

Her fiziksel niceliğin kendine ait niteliksel ve niceliksel özellikler. Niteliksel bir özellik, maddi bir nesnenin hangi özelliğinin veya bu miktarın maddi dünyanın hangi özelliğinin karakterize ettiği ile belirlenir. Bu nedenle, "mukavemet" özelliği çelik, ahşap, kumaş, cam ve diğerleri gibi malzemeleri niceliksel olarak karakterize ederken, bunların her biri için mukavemetin niceliksel değeri tamamen farklıdır. Belirli bir nesnenin bir özelliğinin niceliksel içeriğini ifade etmek için “fiziksel miktarın büyüklüğü” kavramı kullanılır. Bu boyut ölçüm işlemi sırasında ayarlanır.

Ölçümlerin amacı, fiziksel bir miktarın değerini belirlemektir - bunun için kabul edilen belirli sayıda birim (örneğin, bir ürünün kütlesini ölçmenin sonucu 2 kg, bir binanın yüksekliği 12 m, vb.). ).

Nesnelliğe yaklaşım derecesine bağlı olarak, fiziksel bir miktarın gerçek, gerçek ve ölçülen değerleri ayırt edilir. Fiziksel bir miktarın gerçek değeri bu, bir nesnenin karşılık gelen özelliğini niteliksel ve niceliksel açıdan ideal olarak yansıtan bir değerdir. Ölçme araçlarının ve yöntemlerinin kusurlu olması nedeniyle büyüklüklerin gerçek değerlerini elde etmek pratik olarak imkansızdır. Sadece teorik olarak hayal edilebilirler. Ve ölçüm sırasında elde edilen değerler yalnızca gerçek değere az ya da çok yaklaşır.

Gerçek değer fiziksel miktar - bu, deneysel olarak bulunan bir miktarın değeridir ve belirli bir amaç için kullanılabilecek kadar gerçek değere çok yakındır.

Bir fiziksel büyüklüğün ölçülen değeri, belirli yöntemler ve ölçü aletleri kullanılarak ölçülmesiyle elde edilen değerdir.

Ölçümleri planlarken, ölçülen miktar aralığının ölçüm görevinin gerekliliklerini karşıladığından emin olmaya çalışmalısınız (örneğin, kontrol sırasında ölçülen miktarlar, ürün kalitesine ilişkin ilgili göstergeleri yansıtmalıdır).

Her ürün parametresi için aşağıdaki gereklilikler karşılanmalıdır: - Farklı yorumların olasılığını ortadan kaldırarak ölçülen miktarın doğru formülasyonu (örneğin, ürünün "kütlesinin" veya "ağırlığının" hangi durumlarda açıkça tanımlanması gerekir) , kabın “hacimi” veya “kapasitesi” vb.);

Ölçülecek nesnenin özelliklerinin kesinliği (örneğin, “odadaki sıcaklık ... °C'den fazla değil”, farklı yorumların yapılmasına olanak sağlar. Gereksinimin ifadesini bu şekilde değiştirmek gerekir. bu gereksinimin odanın maksimum sıcaklığı için mi yoksa ortalama sıcaklık için mi belirlendiğinin açık olduğu ve ölçümler yapılırken bu sıcaklığın ayrıca dikkate alınacağı)

Standartlaştırılmış terimlerin kullanımı (belirli terimler ilk kez bahsedildiklerinde açıklanmalıdır).

"Boyutlar" kavramının çeşitli tanımları vardır ve bunların her biri bazı tanımları tanımlar. karakteristik özellik bu çok yönlü süreç. GOST 16263-70 "GSI. Metroloji. Terimler ve tanımlar" uyarınca ölçüm - Bu, fiziksel bir büyüklüğün değerinin özel teknik araçlar kullanılarak deneysel olarak bulunmasıdır. Yaygın olarak kabul edilen bu ölçüm tanımı, amacını yansıtmakta ve aynı zamanda bu kavramın fiziksel deney ve ölçüm teknolojisi ile bağlantısı dışında kullanılma olasılığını da dışlamaktadır. Fiziksel bir deney, ölçümleri standartlar tarafından üretilen birimlerin boyutlarına "bağlayan" biri birim olarak alınan iki homojen miktarın niceliksel bir karşılaştırması olarak anlaşılmaktadır.

Bu terimin filozof P.A. Florensky tarafından 1931 tarihli “Teknik Ansiklopedi” baskısında yer alan yorumuna dikkat etmek ilginçtir. “Ölçüm, bilinmeyen bir miktarın niceliksel olarak karşılaştırıldığı bilim ve teknolojinin ana bilişsel sürecidir. bir diğeri ise onunla türdeş ve bilindiği kabul edilir.”

Ölçülen değerin sayısal değerini elde etme yöntemine bağlı olarak ölçümler doğrudan ve dolaylı olarak ikiye ayrılır.

Doğrudan ölçümler - Bir büyüklüğün istenen değerinin doğrudan deneysel verilerden bulunduğu ölçümler. Örneğin uzunluğun cetvelle, sıcaklığın termometreyle ölçülmesi vb.

Dolaylı ölçümler - istenilen ölçüler

Bir büyüklüğün değeri, bu büyüklük ile doğrudan ölçüme tabi tutulan büyüklükler arasındaki bilinen ilişkiye dayanarak bulunur. Örneğin bir dikdörtgenin alanı, kenarları (s=l.d), yoğunluğu ölçülerek belirlenir. sağlam kütlesi ve hacmi (p = m/v), vb. ölçümlerinin sonuçlarıyla belirlenir.

En yaygın olanı pratik aktiviteler doğrudan ölçümler alındı, çünkü basittirler ve hızlı bir şekilde tamamlanabilirler. Dolaylı ölçümler, bir miktarın değerini doğrudan deneysel verilerden elde etmenin mümkün olmadığı durumlarda (örneğin, bir katının sertliğinin belirlenmesi) veya formülde yer alan miktarları ölçmek için kullanılan cihazların istenen miktarı ölçmek için kullanılan cihazlardan daha doğru olduğu durumlarda kullanılır. .

Ölçümleri doğrudan ve dolaylı olarak bölmek, sonuçlarındaki hataları değerlendirmek için belirli yöntemlerin kullanılmasına izin verir.

Fiziksel boyut niceliksel olarak karakterize edilen maddi bir nesnenin, sürecin, fiziksel olgunun fiziksel bir özelliğidir.

Fiziksel büyüklük değeriölçü birimini belirten, bu fiziksel miktarı karakterize eden bir veya daha fazla sayı ile ifade edilir.

Fiziksel bir miktarın büyüklüğü fiziksel bir miktarın değerinde görünen sayıların değerleridir.

Fiziksel büyüklüklerin ölçü birimleri.

Fiziksel büyüklük ölçü birimi bire eşit bir sayısal değer atanan sabit büyüklükte bir miktardır. Kendisiyle homojen olan fiziksel büyüklüklerin niceliksel ifadesi için kullanılır. Fiziksel büyüklük birimleri sistemi, belirli bir büyüklük sistemine dayanan bir dizi temel ve türetilmiş birimlerdir.

Sadece birkaç birim sistemi yaygınlaştı. Çoğu durumda birçok ülke metrik sistemi kullanır.

Temel birimler.

Fiziksel bir miktarı ölçün - onu birim olarak alınan başka bir benzer fiziksel büyüklükle karşılaştırmak anlamına gelir.

Bir nesnenin uzunluğu bir uzunluk birimiyle, bir cismin kütlesi bir ağırlık birimiyle vb. karşılaştırılır. Ancak bir araştırmacı uzunluğu kulaç cinsinden, diğeri ise fit cinsinden ölçerse, iki değeri karşılaştırmak onlar için zor olacaktır. Bu nedenle dünyadaki tüm fiziksel büyüklükler genellikle aynı birimlerle ölçülür. 1963 yılında Uluslararası Birimler Sistemi SI (Uluslararası Sistem - SI) kabul edildi.

Birim sistemindeki her fiziksel miktar için karşılık gelen bir ölçü birimi sağlanmalıdır. Standart ölçü birimleri onun fiziksel uygulamasıdır.

Uzunluk standardı metre- platin ve iridyum alaşımından yapılmış özel olarak şekillendirilmiş bir çubuk üzerine uygulanan iki vuruş arasındaki mesafe.

Standart zaman Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketinin seçildiği, düzenli olarak tekrarlanan herhangi bir sürecin süresi olarak hizmet eder: Dünya yılda bir devrim yapar. Ancak zaman birimi yıl olarak değil, ikinci.

Birim başına hız Vücudun 1 saniyede 1 m hareket ettiği düzgün doğrusal hareketin hızını alın.

Alan, hacim, uzunluk vb. için ayrı bir ölçü birimi kullanılır. Her birim, belirli bir standart seçilirken belirlenir. Ancak, ana birimler olarak yalnızca birkaç birim seçilirse ve geri kalanı ana birimler aracılığıyla belirlenirse birim sistemi çok daha uygundur. Örneğin, uzunluk birimi metre ise, alan birimi metrekare, hacim metreküp, hız saniyede metre vb. olacaktır.

Temel birimler Uluslararası Birim Sistemindeki (SI) fiziksel büyüklükler şunlardır: metre (m), kilogram (kg), saniye (s), amper (A), kelvin (K), kandela (cd) ve mol (mol).

Kendi adlarına sahip türetilmiş SI birimleri de vardır:

VEölçümler. Fiziksel bir miktarın doğru, objektif ve kolayca tekrarlanabilir bir tanımını elde etmek için ölçümler kullanılır. Ölçümler olmadan, fiziksel bir miktar niceliksel olarak karakterize edilemez. “Düşük” veya “yüksek” basınç, “düşük” veya “yüksek” sıcaklık gibi tanımlar yalnızca subjektif görüşleri yansıtmakta olup, referans değerlerle karşılaştırma içermemektedir. Fiziksel bir miktarı ölçerken ona belirli bir sayısal değer atanır.

Ölçümler kullanılarak gerçekleştirilir ölçüm aletleri. En basitinden en karmaşığına kadar oldukça fazla sayıda ölçüm aleti ve cihazı bulunmaktadır. Örneğin uzunluk cetvel veya şerit metreyle, sıcaklık termometreyle, genişlik ise kumpasla ölçülür.

Ölçüm cihazları sınıflandırılır: bilgi sunma yöntemine göre (görüntüleme veya kaydetme), ölçüm yöntemine göre (doğrudan eylem ve karşılaştırma), okumaların sunulma biçimine göre (analog ve dijital), vb.

Aşağıdaki parametreler ölçüm cihazları için tipiktir:

Ölçüm aralığı- cihazın normal çalışması sırasında tasarlandığı ölçülen miktarın değer aralığı (belirli bir ölçüm doğruluğu ile).

Hassasiyet eşiği- ölçülen değerin cihaz tarafından ayırt edilen minimum (eşik) değeri.

Hassasiyet- ölçülen parametrenin değerini ve cihaz okumalarındaki karşılık gelen değişikliği birbirine bağlar.

Kesinlik- cihazın ölçülen göstergenin gerçek değerini gösterme yeteneği.

Kararlılık- Cihazın kalibrasyondan sonra belirli bir süre boyunca belirli bir ölçüm doğruluğunu koruma yeteneği.

Fiziksel miktarlar. Miktar birimleri

Fiziksel miktar- bu, birçok fiziksel nesne için niteliksel olarak ortak olan, ancak her biri için niceliksel olarak bireysel olan bir özelliktir.

Fiziksel büyüklük değeri- bu, kendisi için kabul edilen belirli sayıda birim biçiminde sunulan fiziksel bir miktarın boyutunun niceliksel bir değerlendirmesidir (örneğin, iletken direncinin değeri 5 Ohm'dur).

Ayırt etmek doğru Bir nesnenin özelliğini ideal olarak yansıtan fiziksel bir miktarın değeri ve gerçek, deneysel olarak bunun yerine kullanılabilecek gerçek değere yeterince yakın olduğu bulundu ve ölçülenölçüm cihazının okuma cihazı tarafından ölçülen değer.

Bağımlılıklarla birbirine bağlanan bir dizi büyüklük, temel ve türetilmiş büyüklüklerin bulunduğu bir fiziksel büyüklükler sistemi oluşturur.

Ana fiziksel miktar, bir sisteme dahil olan ve geleneksel olarak bu sistemin diğer niceliklerinden bağımsız olarak kabul edilen bir miktardır.

Türev Fiziksel büyüklük, bir sisteme dahil olan ve bu sistemin temel büyüklükleri aracılığıyla belirlenen niceliktir.

Önemli karakteristik fiziksel bir niceliğin boyutu (dim)'dir. Boyut- bu, temel fiziksel büyüklüklerin sembollerinin ürünlerinden oluşan ve belirli bir fiziksel niceliğin, belirli bir nicelikler sisteminde kabul edilen fiziksel niceliklerle ilişkisini, eşit orantı katsayısına sahip temel büyüklükler olarak yansıtan, güç monomili biçiminde bir ifadedir. bir.

Fiziksel miktar birimi - aynı türdeki diğer niceliklerin karşılaştırıldığı, tanımlanmış ve üzerinde anlaşmaya varılmış belirli bir fiziksel niceliktir.

Belirlenen prosedüre uygun olarak, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından kabul edilen ve Uluslararası Yasal Metroloji Örgütü tarafından önerilen Uluslararası Birimler Sisteminin (SI) büyüklük birimlerinin kullanılmasına izin verilmektedir.

Temel, türev, çoklu, alt-katlı, tutarlı, sistemik ve sistemik olmayan birimler vardır.

Birim sisteminin temel birimi- Birimler sistemi oluşturulurken seçilen temel fiziksel miktarın birimi.

Metre- ışığın boşlukta saniyenin 1/299792458 zaman aralığında kat ettiği yol uzunluğu.

Kilogram- kilogramın uluslararası prototipinin kütlesine eşit bir kütle birimi.

Saniye- Sezyum-133 atomunun temel durumunun iki aşırı ince seviyesi arasındaki geçişe karşılık gelen 9192631770 radyasyon periyoduna eşit zaman.

Amper- birbirinden 1 m mesafede bir vakumda bulunan, sonsuz uzunlukta ve ihmal edilebilecek kadar küçük bir dairesel kesit alanına sahip iki paralel düz iletkenden geçerken, eşit bir etkileşim kuvvetine neden olacak sabit bir akımın gücü 1 m uzunluğunda -7 N iletkenin her bölümünde 2 ∙ 10'a kadar.

Kelvin- suyun üçlü noktasının termodinamik sıcaklığının 1/273,16'sına eşit olan termodinamik sıcaklık birimi.

Mol- Karbon-12'deki 0,012 kg ağırlığındaki atomlarla aynı sayıda yapısal eleman içeren bir sistemin madde miktarı.

Kandela- 540 ∙ 10 12 Hz frekansında monokromatik radyasyon yayan bir kaynağın belirli bir yönündeki ışık yoğunluğu; bu yönde enerjik ışık yoğunluğu 1/683 W/sr'dir.

Ayrıca iki ek ünite daha sağlanmaktadır.

Radyan- bir dairenin iki yarıçapı arasındaki açı, aralarındaki yayın uzunluğu yarıçapa eşittir.

Steradyan- kürenin merkezinde bir tepe noktası olan, kürenin yüzeyinde, kürenin yarıçapına eşit bir kenarı olan bir karenin alanına eşit bir alanı kesen katı bir açı.

Birim sisteminin türetilmiş birimi- kendisini temel birimlere veya temel ve önceden tanımlanmış türevlere bağlayan bir denklem uyarınca oluşturulan, bir birimler sisteminin fiziksel miktarının türevinin bir birimi. Örneğin, SI birimlerinde ifade edilen güç birimi 1W = m 2 ∙ kg ∙ s -3'tür.

SI birimlerinin yanı sıra, “Ölçümlerin Tekdüzeliğinin Sağlanması Hakkında Kanun” sistem dışı birimlerin kullanılmasına izin vermektedir; Mevcut sistemlerin hiçbirine dahil olmayan birimler. Birkaç türü ayırt etmek gelenekseldir sistemik olmayan birimler:

SI birimleriyle aynı düzeyde kabul edilen birimler (dakika, saat, gün, litre vb.);

Bilim ve teknolojinin özel alanlarında kullanılan birimler
(ışık yılı, parsek, diyoptri, elektron volt vb.);

Kullanımdan kaldırılan birimler (mm Merkür,
beygir gücü vb.)

Sistemik olmayan birimler ayrıca bazen kendi adlarına sahip olan çoklu ve çoklu ölçü birimlerini de içerir; örneğin kütle birimi - ton (t). İÇİNDE genel durum Ondalık sayılar, katlar ve alt katlar, faktörler ve önekler kullanılarak oluşturulur.

Ölçüm aletleri

Altında ölçüm cihazı(SI), ölçümler için amaçlanan ve sahip olan bir cihaz olarak anlaşılmaktadır. standartlaştırılmış metrolojiközellikleri.

İle işlevsel amaç SI şu bölümlere ayrılmıştır: ölçüler, ölçü aletleri, ölçü dönüştürücüleri, ölçü tesisatları, ölçü sistemleri.

Ölçüm- Bir veya daha fazla boyuttaki fiziksel miktarı gerekli doğrulukla yeniden üretmek ve depolamak için tasarlanmış bir ölçüm cihazı. Bir ölçü bir gövde veya bir cihaz olarak temsil edilebilir.

Metre(IP) - ölçüm bilgilerini çıkarmak ve dönüştürmek için tasarlanmış bir ölçüm cihazı
erişilebilen bir forma dönüştürür doğrudan algılama operatör Ölçü aletleri kural olarak şunları içerir:
ölçüm. Çalışma prensibine göre güç kaynakları analog ve dijital olarak ayrılır. Ölçme bilgilerinin sunuluş şekline göre ölçü aletleri ya göstergelidir ya da kayıt yapar.

Ölçüm bilgisi sinyalini dönüştürme yöntemine bağlı olarak, doğrudan dönüştürme cihazları (doğrudan eylem) ve dengeleme dönüştürme cihazları (karşılaştırma) arasında bir ayrım yapılır. Doğrudan dönüşüm cihazlarında, ölçüm bilgisi sinyali, geri bildirim kullanılmadan tek yönde gerekli sayıda dönüştürülür. Dengeleme dönüşüm cihazlarında doğrudan dönüşüm devresinin yanı sıra ters dönüşüm devresi de bulunur ve ölçülen değer, ölçülen değere homojen olan bilinen bir değerle karşılaştırılır.

Ölçülen değerin ortalama derecesine bağlı olarak, ölçülen değerin anlık değerlerinin okunmasını sağlayan cihazlar ve okumaları ölçülen değerin zaman integrali ile belirlenen entegre cihazlar vardır.

Dönüştürücü- Ölçülen bir değeri başka bir değere veya ölçüm sinyaline dönüştürmek için tasarlanmış, işleme, depolama, daha ileri dönüşümler, gösterim veya iletim için uygun bir ölçüm cihazı.

Ölçüm devresindeki konumlarına bağlı olarak birincil ve ara dönüştürücüler ayırt edilir. Birincil dönüştürücüler, ölçülen değerin sağlandığı dönüştürücülerdir. Birincil dönüştürücüler doğrudan araştırma nesnesine, işleme alanından uzağa yerleştirilirse, bazen bunlara denir. sensörler.

Giriş sinyalinin türüne bağlı olarak dönüştürücüler analog, analogdan dijitale ve dijitalden analoğa ayrılır. Yaygın olarak kullanılan, bir miktarın boyutunu belirli sayıda değiştirmek için tasarlanmış büyük ölçekli ölçüm dönüştürücüleridir.

Ölçüm kurulumu bir veya daha fazla fiziksel miktar için tasarlanmış ve tek bir yerde bulunan, işlevsel olarak birleştirilmiş ölçüm cihazları (ölçüler, ölçüm cihazları, ölçüm dönüştürücüleri) ve yardımcı cihazlardan (arayüz, güç kaynağı vb.) oluşan bir dizidir.

Ölçüm sistemi- bir veya daha fazla fiziksel büyüklüğü ölçmek amacıyla, kontrol edilen nesnenin farklı noktalarına yerleştirilmiş, işlevsel olarak birleştirilmiş ölçümler, ölçüm dönüştürücüleri, bilgisayarlar ve diğer teknik araçlar seti.

Ölçüm türleri ve yöntemleri

Metrolojide ölçüm, bir fiziksel büyüklük birimini saklayan, ölçülen büyüklüğü birimiyle karşılaştırmaya ve bu büyüklüğün değerini elde etmeye olanak tanıyan teknik+ araçlar kullanılarak gerçekleştirilen bir dizi işlem olarak tanımlanır.

Ölçüm türlerinin ana sınıflandırma kriterlerine göre sınıflandırılması Tablo 2.1'de sunulmaktadır.

Tablo 2.1 – Ölçüm türleri

Doğrudan ölçüm- Bir büyüklüğün başlangıç ​​değerinin, bir ölçümün gerçekleştirilmesi sonucunda doğrudan deneysel verilerden bulunduğu ölçüm. Örneğin ampermetre ile akımın ölçülmesi.

Dolaylıölçüm - bir miktarın istenen değerinin, bu miktar ile doğrudan ölçülen miktarlar arasındaki bilinen ilişkiye dayanarak bulunduğu bir ölçüm. Örneğin, bir ampermetre ve bir voltmetre kullanarak bir direncin direncini, direnci voltaj ve akımla ilişkilendiren bir ilişki kullanarak ölçmek.

Eklem yeriölçümler, aralarındaki ilişkiyi bulmak için farklı adlara sahip iki veya daha fazla niceliğin ölçülmesidir. Klasik örnek ortak ölçümler direnç direncinin sıcaklığa bağımlılığını bulmaktır;

Agregaölçümler, doğrudan ölçümler ve bu büyüklüklerin çeşitli kombinasyonları yoluyla elde edilen bir denklem sisteminin çözülmesiyle istenen büyüklük değerlerinin bulunduğu, aynı adı taşıyan birkaç niceliğin ölçümleridir.

Örneğin, iki direncin dirençlerini, bu dirençlerin seri ve paralel bağlantılarının dirençlerinin ölçülmesi sonuçlarına dayanarak bulmak.

Mutlakölçümler - bir veya daha fazla miktarın doğrudan ölçümüne ve örneğin amper cinsinden akım ölçümleri gibi fiziksel sabitlerin değerlerinin kullanımına dayalı ölçümler.

Akrabaölçümler - fiziksel bir miktarın değerinin aynı isimdeki bir miktara oranının veya bir miktarın değerindeki, başlangıçta alınan aynı isimdeki bir miktara göre bir değişikliğin ölçümleri.

İLE statikölçümler SI'nın statik modda çalıştığı ölçümleri içerir; çıkış sinyali (örn. işaretçi sapması) ölçüm süresi boyunca değişmeden kaldığında.

İLE dinamikölçümler SI tarafından dinamik modda gerçekleştirilen ölçümleri içerir; okumaları dinamik özelliklere bağlı olduğunda. SI'nın dinamik özellikleri, herhangi bir zamanda onun üzerindeki değişken etki seviyesinin, sonraki bir noktada SI'nın çıkış sinyalini belirlemesi gerçeğinde ortaya çıkar.

Mümkün olan en yüksek doğrulukla ölçümler Bilim ve teknolojinin mevcut gelişme düzeyine ulaşıldı. Bu tür ölçümler standartlar oluşturulurken ve fiziksel sabitler ölçülürken gerçekleştirilir. Bu tür ölçümlerin özelliği, hataların değerlendirilmesi ve bunların oluşum kaynaklarının analizidir.

TeknikÖlçümler, belirli koşullar altında belirli bir metodoloji kullanılarak yapılan ve bilimsel araştırmalar dışında ülke ekonomisinin tüm sektörlerinde gerçekleştirilen ölçümlerdir.

Prensip ve ölçüm aletlerini kullanmak için kullanılan teknikler kümesine denir. ölçüm yöntemi(Şekil 2.1).

İstisnasız tüm ölçüm yöntemleri, ölçülen değerin, ölçüm tarafından üretilen değerle (tek değerli veya çok değerli) karşılaştırılmasına dayanır.

Doğrudan değerlendirme yöntemi, ölçülen miktarın değerlerinin doğrudan okuma cihazından okunmasıyla karakterize edilir. ölçüm cihazı doğrudan eylem. Cihaz ölçeği, ölçülen değerin birimlerinde çok değerli bir ölçü kullanılarak önceden kalibre edilir.

Bir ölçümle karşılaştırma yöntemleri, ölçülen değer ile ölçüm tarafından üretilen değerin karşılaştırılmasını içerir. En yaygın karşılaştırma yöntemleri şunlardır: diferansiyel, sıfır, ikame, tesadüf.

Şekil 2.1 – Ölçüm yöntemlerinin sınıflandırılması

Sıfır ölçüm yöntemi ile ölçüm işlemi sırasında ölçülen değer ile bilinen değer arasındaki fark sıfıra indirilir ve bu işlem son derece hassas bir sıfır göstergesi ile kayıt altına alınır.

Diferansiyel yöntemde, ölçülen değer ile ölçümün ürettiği değer arasındaki fark, ölçüm cihazının ölçeğinde sayılır. Bilinmeyen miktar, bilinen miktar ve ölçülen farktan belirlenir.

İkame yöntemi, ölçülen ve bilinen büyüklüklerin dönüşümlü olarak göstergenin girişine bağlanmasını içerir; Ölçümler iki aşamada gerçekleştirilir. En küçük ölçüm hatası, bilinen bir değerin seçilmesi sonucunda göstergenin bilinmeyen bir değerle aynı okumayı vermesiyle elde edilir.

Tesadüf yöntemi, ölçülen değer ile ölçümün ürettiği değer arasındaki farkın ölçülmesine dayanır. Ölçerken ölçek işaretlerinin veya periyodik sinyallerin tesadüfleri kullanılır. Yöntem, örneğin referans sinyallerini kullanarak frekans ve zamanı ölçerken kullanılır.

Ölçümler tek veya çoklu gözlemlerle gerçekleştirilir. Buradaki gözlem, ölçüm süreci sırasında gerçekleştirilen ve bunun sonucunda doğası gereği her zaman rastgele olan bir büyüklüğün bir değerinin elde edildiği deneysel bir işlemi ifade eder. Çoklu gözlemlerle ölçüm yapılırken, ölçüm sonucunun elde edilebilmesi için gözlem sonuçlarının istatistiksel olarak işlenmesi gerekir.

DEVLET GÜVENLİK SİSTEMİ
ÖLÇÜ BİRİMLERİ

FİZİKSEL MİKTARLARIN BİRİMLERİ

GOST8.417-81

(ST SEV 1052-78)

SSCB DEVLET STANDARTLAR KOMİTESİ

Moskova

SSCB BİRLİĞİ DEVLET STANDARDI

01/01/1982 tarihinden itibaren

Bu standart, SSCB'de kullanılan fiziksel büyüklük birimlerini (bundan sonra birimler olarak anılacaktır), bunların adlarını, tanımlarını ve bu birimlerin kullanımına ilişkin kuralları belirler. Standart, bilimsel araştırmalarda ve sonuçlarının yayınlanmasında kullanılan birimlere uygulanmaz. Belirli fiziksel büyüklüklerin yanı sıra geleneksel ölçeklerde* değerlendirilen büyüklük birimlerinin ölçüm sonuçlarını dikkate almaz ve kullanmazlarsa. * Geleneksel ölçekler, örneğin Rockwell ve Vickers sertlik ölçekleri, fotoğraf malzemelerinin ışığa duyarlılığı anlamına gelir. Standart şu açılardan ST SEV 1052-78'e uygundur: genel hükümler, Uluslararası Sistemin birimleri, SI'ya dahil olmayan birimler, ondalık katların ve alt katların oluşturulmasına ilişkin kurallar, bunların adları ve gösterimleri, birim tanımlamalarının yazılmasına ilişkin kurallar, tutarlı türetilmiş SI birimlerinin oluşturulmasına ilişkin kurallar (bkz. referans Ek) 4).

1. GENEL HÜKÜMLER

2. ULUSLARARASI SİSTEMİN BİRİMLERİ

Tablo 1

68).

3 - 5. Not. SI elektrik ve manyetik birimleri, elektromanyetik alan denklemlerinin rasyonelleştirilmiş formuna göre oluşturulmalıdır.

Tablo 3

metrekare başına mum

Tablo 4

Eşdeğer radyasyon dozu

Tablo 5

3. SI'DA DAHİL OLMAYAN BİRİMLER

Tablo 6

Sistemik olmayan birimlerin SI birimleriyle birlikte kullanılmasına izin verilir

2 “Gon” isminin kullanılmasına izin verilir. 3 Hassas ölçümler için kullanılması tavsiye edilmez. L gösterimini 1 rakamıyla kaydırmak mümkünse, L tanımına izin verilir.

Not. Zaman birimleri (dakika, saat, gün), düzlem açısı (derece, dakika, saniye), astronomik birim, ışık yılı, diyoptri ve atomik kütle biriminin öneklerle kullanılmasına izin verilmez

Bir fiziksel büyüklüğün orijinal olarak alınan aynı isimli fiziksel niceliğe boyutsuz oranının doğal logaritması

4. ONDALIK KATLARIN VE ÇOKLU BİRİMLERİN OLUŞTURULMASI İLE BUNLARIN İSİM VE GÖSTERİMLERİNE İLİŞKİN KURALLAR

4.1. Ondalık katlar ve alt katlar ile bunların adları ve gösterimleri Tabloda verilen faktörler ve önekler kullanılarak oluşturulmalıdır. 8.

uzunluk biriminin ikinci kuvveti olan metre, bu son birimin adına önek eklenmelidir: kilometre kare, santimetre kare vb. 4.6. Bir kuvvete yükseltilmiş bir birimin katları ve alt-kat birimlerinin gösterimleri, o birimin katı veya alt-katlarının gösterimine uygun üs eklenerek oluşturulmalıdır; üs, çoklu veya alt-kat birimin üssü anlamına gelir. (önekle birlikte). Örnekler: 1, 5 km 2 = 5(10 3 m) 2 = 5 × 10 6 m 2. 2. 250 cm3/s = 250(10-2 m)3/(1 s) = 250 × 10-6 m3/s. 3. 0,002 cm -1 = 0,002(10 -2 m) -1 = 0,002 × 100 m -1 = 0,2 m -1. 4.7. Ondalık katların ve alt katların seçilmesine ilişkin öneriler Referans Ek 3'te verilmiştir.

(örneğin s -1, m -1, K -1; c -1, m -1, K -1), eğik veya yatay çizgi kullanılmasına izin verilmez. 5.10. Eğik çizgi kullanıldığında pay ve paydadaki birim simgeleri bir çizgi üzerine yerleştirilmeli, paydadaki birim simgelerinin çarpımı parantez içine alınmalıdır. 1

5.11. İki veya daha fazla birimden oluşan türetilmiş bir birimi belirtirken, harf tanımlarının ve birim adlarının birleştirilmesine izin verilmez; Bazı birimler için adlar, diğerleri için adlar verin.

Not. Özel karakter kombinasyonlarının kullanılmasına izin verilir...°,... ¢,... ¢ ¢, % ve o / oo s

birimler, örneğin...°/ s, vb. = BAŞVURU,

Zorunlu birimler, örneğin...°/ s, vb. TUTARLI TÜREV SI BİRİMLERİNİN OLUŞTURULMASINA İLİŞKİN KURALLAR S Uluslararası Sistemin tutarlı türetilmiş birimleri (bundan sonra türetilmiş birimler olarak anılacaktır), kural olarak, sayısal katsayıların 1'e eşit olduğu miktarlar arasındaki en basit bağlantı denklemleri (tanımlayıcı denklemler) kullanılarak oluşturulur. Türetilmiş birimler oluşturmak için, Bağlantı denklemlerindeki büyüklükler SI birimlerine eşit alınır. Örnek. Hız birimi, doğrusal ve düzgün hareket eden bir noktanın hızını belirleyen bir denklem kullanılarak oluşturulur. ) Celsius sıcaklığını kullanmak da mümkündür (tanım v S s/t ) Celsius sıcaklığını kullanmak da mümkündür (tanım Nerede

[v] = [- hız;]/[T- gidilen yolun uzunluğu;

Bu nedenle hızın SI birimi saniyede metredir. Doğrusal ve düzgün hareket eden bir noktanın 1 saniye içinde 1 m mesafe kat ettiği hızına eşittir. Bağlantı denklemi 1'den farklı bir sayısal katsayı içeriyorsa, o zaman bir SI biriminin tutarlı bir türevini oluşturmak için, SI birimlerindeki değerlere sahip değerler, katsayı ile çarpıldıktan sonra sağ tarafa yerleştirilir, toplam sayısal değer, sayıya eşit 1. Örnek. Denklem bir enerji birimi oluşturmak için kullanılırsa

Zorunlu e- kinetik enerji; m maddi noktanın kütlesidir; birimler, örneğin...°/ s, vb. bir noktanın hareket hızı ise, tutarlı SI enerji birimi örneğin aşağıdaki gibi oluşturulur:

Bu nedenle SI enerji birimi joule'dür (newton metreye eşittir). Verilen örneklerde 1 m/s hızla hareket eden 2 kg ağırlığındaki bir cismin veya 1 m/s hızla hareket eden 1 kg ağırlığındaki bir cismin kinetik enerjisine eşittir.

(örneğin s -1, m -1, K -1; c -1, m -1, K -1), eğik veya yatay çizgi kullanılmasına izin verilmez. 5.10. Eğik çizgi kullanıldığında pay ve paydadaki birim simgeleri bir çizgi üzerine yerleştirilmeli, paydadaki birim simgelerinin çarpımı parantez içine alınmalıdır. 2

Bilgi

Bazı sistemik olmayan birimlerin SI birimleriyle korelasyonu

(örneğin s -1, m -1, K -1; c -1, m -1, K -1), eğik veya yatay çizgi kullanılmasına izin verilmez. 5.10. Eğik çizgi kullanıldığında pay ve paydadaki birim simgeleri bir çizgi üzerine yerleştirilmeli, paydadaki birim simgelerinin çarpımı parantez içine alınmalıdır. 3

Bilgi

Tablo 1

68).

(örneğin s -1, m -1, K -1; c -1, m -1, K -1), eğik veya yatay çizgi kullanılmasına izin verilmez. 5.10. Eğik çizgi kullanıldığında pay ve paydadaki birim simgeleri bir çizgi üzerine yerleştirilmeli, paydadaki birim simgelerinin çarpımı parantez içine alınmalıdır. 4

Bilgi

GOST 8.417-81 ST SEV 1052-78 UYGUNLUK HAKKINDA BİLGİ VERİLERİ