целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных

единиц, сложившихся на основе метрической системы мер, и упрощения

пользования единицами. Достоинством системы СИ являются ее универсальность

(охватывает все отрасли науки и техники) и когерентность, т.е.

согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не

содержащим коэффициентов пропорциональности. Благодаря этому при расчетах в

формулы не требуется вводить коэффициенты пропорциональности.

Система СИ основана на метрической системе мер. В 1975 году во Франции был

принят декрет о введении метрической системы мер, в основу которой был положен

метр, равный одной сорокамиллионной доле Парижского меридиана. В 1799 году был

утвержден платиновый прототип метра. В 1875 году 17 стран, в том числе и Россия

подписали Метрическую конвенцию для обеспечения международного единства и

усовершенствования, метрической системы. В России как необязательная

метрическая система была утверждена 4 июня 1899 г. (проект был разработан Д. И.

Менделеевым) и как обязательная была введена декретом СНК РСФСР 14 сентября

1918 г., а для СССР постановлением СНК СССР от 21 мюля 1925 г.

Первоначально в метрическую систему мер входили квадратный метр как мера

площади, кубический метр как меря объема и для массы — килограмм (масса 1

куб. дм. воды при 4 град. Цельсия), а также литр (для вместимости). Единицей

времени была принята секунда как 1/3600 часа, равного 1/24 суток.

По основным мерам созданы воспроизводимые эталоны, которые все время

менялись, уточнялись и совершенствовались. В настоящее время за эталоны

приняты:

— эталон метра как “длина, равная 1.650.763,73 длины волны в вакууме излучения,

соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5

атома криптона 86” (БСЭ, 3 изд. т. 16, с. 167);

— эталон килограмма — “гиря из платиноиридиева сплава, имеющая форму цилиндра

высотой и диаметром 39 мм” (там же, т. 12, с. 108);

— эталон секунды - “время, равное 9.192.631.660 периодам излучения,

соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома цезия 133 Сs” (там же, т. 23. с. 192).

Все единицы в системе СИ делятся на основные, дополнительные и производные.

Основные единицы:

— длина, выраженная в метрах (м);

— масса, выраженная о килограммах |кг|;

— время, выраженное в секундах [с], а также

— сила электрического тока, выраженная в Амперах [А|;

— термодинамическая температура, выраженная в градусах Кельвина [К];

— сила света, выраженная в канделах [кд];

— количество вещества, выраженное в молях [моль].

Дополнительные единицы'

— плоский угол, выраженный в радианах [рад);

— телесный угол, выраженный в стерадианах [ср].

Производные единицы: площадь [м2 ], объем [м3], частота

{Гц}, скорость [м/с], ускорение (м/с2); угловая скорость (рад/с);

угловое ускорение [рад/с2]; плотность (кг/м1]; сила [Н]

(Ньютон); давление (Па] (Паскаль); кинематическая вязкость (м/с]; динамически

вязкость (Па/с]; работа, энергия, количество теплоты [Дж) (Джоуль); мощность

(Вт] (Ватт); количество электричества [Кл] (Кулон); электрическое напряжение,

э.д.с. (В) (Вольт); напряженность электрического поля (В/м); электрическое

сопротивление (Ом] (Ом); электрическая проводимость (См) (Сименс);

электрическая емкость (Ф) (Фарада); магнитный поток (Вб) (Вебер); индуктивность

(Г) (Генри); магнитная индукция (Т) (Тесла); напряженность магнитного поля

(А/м]; магнитодвижущая сила [А]; энтропия (Дж/К]; теплоемкость удельная

[Дж/кг×К]; теплопроводность {Вт/м×К]; интенсивность излучения

(Вт/ср); волновое число (м-1]; световой поток [лм] (люмен); яркость

[кд/м2]; освещенность (лк) (люкс).

Первые три основные единицы (метр, килограмм, секунда) позволяют образовывать

когерентные производные единицы для всех величин, имеющих механическую

природу, остальные добавлены для образования производных единиц величин, не

сводимых, как считалось, к механическим, — для электрических и магнитных

(Ампер), тепловых (Кельвин), световых (кандела) и величин физической химии и

молекулярной физики (моль).

Однако необходимо отметить, что реально основными являются только три

величины — метр, килограмм, секунда, поскольку только они соответствуют

физическим инвариантам. Остальные все величины являются производными от них,

в том числе электрические, световые, тепловые и физико-химические. Перевод

этих величин в систему МКС (метр, килограмм, секунда) уже выполнен

применительно к электрическим величинам и принципиально может быть выполнен

применительно к остальным.

Система измерений СИ, как наиболее отвечающая естественным всеобщим

физическим инвариантам, принципиально не подлежит ревизии, а лишь последующим

уточнениям, имеющим целью привести все физические единицы, включая

электрические, тепловые, световые и химические, к трем основным единицам —

килограмму, метру и секунде. Дополнительные единицы (плоский и телесный углы)

могут остаться без изменения. Все остальные системы единиц должны быть

исключены из обращения.

Примечание: имеются и иные мнения по поводу системы СИ, в частности,

подвергается сомнению правильность выбора значения магнитной проницаемости

вакуума, ставится под вопрос обоснованность введения килограммового эталона

массы (гравитационная масса определяется через пространственную протяженность

и время, в соответствий с третьим законом Кеплера).

3. Многофакторность источников погрешностей.

Погрешности измерений, их виды, причины возникновения

Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями.

Погрешность измерений — разность между полученным при измерении X'

и истинным 0 значениями измеряемой величины. Погрешность измерения

определяется формулой:

D = X' - Q. (4)

Погрешность измерений вызывается несовершенством методов и средств измерений,

непостоянством условий наблюдения, а также недостаточным опытом наблюдателя

или особенностями его органов чувств.

Погрешности, связанные с несовершенством метода измерения, называют

методическими. Эти погрешности вызваны неучетом в использованном методе

измерений многих факторов, так или иначе искажающих измеряемую величину.

Поскольку таких факторов бесчисленное множество, то в методике измерений

должны быть учтены те, которые оказываются существенными для задачи, для

которой производится измерение. Например, при измерении высоты с помощью

барометрического высотомера оказывается необходимым учитывать изменение

давления на земле при посадке самолета, но этого не нужно делать при занятии

заданного эшелона, поскольку для всех самолетов эта ошибка одна и та же.

Погрешности, связанные с несовершенством инструмента измерения, называют

инструментальными.

Погрешности измерений могут быть абсолютными, относительными или приведенными.

Абсолютными погрешностями являются погрешности, выраженные в единицах

измеряемой величины; относительными — выраженные либо в процентах от

нее, либо в процентах от верхнего предела измерений (диапазона);

приведенные — в процентах от длины шкалы.

Погрешности, имеющие место при нормальных условиях применения прибора,

называются основными, погрешности, вызванные отклонениями влияющих

величин от нормальных, называются дополнительными.

При измерении достоянных величин погрешности являются статическими, при

измерении изменяющихся во времени величин к ним добавляются динамические

составляющие погрешности.

Погрешность в системах автоматического регулирования — разность между

заданным и действительным значениями регулируемой величины в процессе

регулирования. Погрешность в любой момент времени можно рассматривать как

сумму погрешности в установившемся режиме (статическая) и погрешности в

переходном процессе (динамическая). При статистическом анализе качество

работы САР оценивают по критериям, связанным с вероятностными

характери­стиками погрешностей, например, по минимуму среднеквадратичной

ошибки.

3. Средства измерений в познании мира.

методы измерений, методические и инструментальные погрешности

Для того чтобы можно было выяснить физическую сущность явлений, необходимо

численно оценивать параметры этих явлений, необходимо эти параметры

измерять. Соотношения численных оценок различных параметров, относящихся к

явлению, позволяет понять взаимосвязь этих параметров для разных условий. Такая

оценка может быть произведена с помощью средств измерения, каждое из которых

предназначено для измерения (численной оценки) определенной физической

величины.

К основным метрологическим характеристикам средств измерений относятся

диапазон измерений и цена деления шкалы измерительного прибора.

Диапазон измерений — это разность между наибольшим и наименьшим значениями

измеряемой величины.

Ценз деления шкалы измерительного прибора — это значение измеряемой величины

между двумя соседними отметками его шкалы. Зачастую приборы делают

многошкальиыми и с переключением диапазонов показаний.

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это организованное

действие, выполняемое для количественного определения свойств физического

объекта.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются

на:

Статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

динамические, в процессе которых измеряемая величина меняется.

По способу получения результатов измерений их разделяют на прямые, косвенные,

совокупные и совместные:

Прямые — это измерения, при которых искомое значение физической величины

находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить

формулой:

Q = X, (5)

где Q — искомое значение измеряемой величины, а Х — значение,

непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях измеряемую величину сравнивают с мерой непосредственно

или с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах.

Примеры: измерение размеров масштабной линейкой, массы при помощи весов и т.

п. Прямые измерения широко применяются в машиностроении при измерений

размеров деталей, а также при контроле технологических процессов.

Косвенные — это измерения, при которых искомую величину определяют на

основе известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми

прямым измерениям. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по

формуле:

Q = f (X1, X2, X3 .) (6)

где Q — искомое значение косвенно измеряемой величины, а X1, Х

2, Х3... — значения величин, измеренных прямым способом.

Примерами являются: нахождение удельного электрического сопротивления

проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения;

определение высоты самолета по значению барометрического давления атмосферы.

Совокупные — это производимые одновременно измерения нескольких

одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы

уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Примером является определение массы отдельных гирь по результатам прямых

сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совместные — это производимые одновременно измерения двух или нескольких

не одноименных величии для нахождения зависимостей между ними. Примером

является измерение электрического сопротивления резистора при изменении

температуры.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и

относительные измерения.

Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях

одной или нескольких основных величин.

Примером абсолютных измерений являются определение длины в метрах, величины

тока в амперах, ускорения в метрах на секунду в квадрате.

Относительными называются измерения отношения величины к одноименной

величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к

одноименной величине, принимаемой за исходную (например, к диапазону измерений

или к текущему значению измеряемой величины).

Примером относительных измерений является измерение относительной влажности

воздуха.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10