35. Шкалы измерений.

Шкала наименований отражает качественные свойства. Их элементы характерезуются только соотношениями эквивалентности. Отличия и сходства конкретных качественных проявлений свойств.

В шкале наименований нельзя ввести понятия единицы измерений, а следовательно и размерности. В них так же отсутствуют и нулевой элемент. Возможны некоторые статические операции при обработке результатов измерений в этих шкалах.

Примеры шкал наименований:

Цвет определяется 3мя координатами x,y,z.

36. Шкала порядка описывает свойства, для которых имеет смысл не только соотношение эквивалентности, но и соотношение порядка по возрастанию и убыванию количественного проявления свойства. Узкоспециальные шкалы порядка широко применяются в испытании различной продукции. В этих шклах нельзя ввести единицы измерений, т.к. они нелинейны, здесь невозможно установить равенство интервалов на различных участках шкалы. Результаты измерений обычно выражают в числах. В баллах, степенях, уровнях, но не в единицах измерений.

Шкала порядка дополняет манометрические преобразования. В них может отсутствовать 0 шкалы. К ним относятся:

• Шкала твердости материалов

• Шк. белизны различных объектов

• Шк. интенсивности, бальности землятресений

• Шк. силы ветра и состояние поверхности моря

• Шк. светочувствительности фотоматериалов

• Шк. громкости и уровни громкости

• Шк. интенсивности запаха и вкуса воды

• Шк. цетановых и октановых чисел топлив для двигателей

• Шк чисел падения для зерна и муки

• Шк оценки событий на атомных электростанций

• Шк кислых, йодных, бромных, хлорных, медных и т.д. чисел для различных материалов и продуктов

• Шк интервалов или разности отличается от шкалы порядка тем, что для описанных ими свойств имеет смысл не только соотношение эквивалентности и порядка, но и равенство и

37. ШКАЛА РАЗНОСТЕЙ (ИНТЕРВАЛОВ)-отличается от шкал порядка тем, что для описываемых ими св-в имеют смысл не только соотн-я эквив-ти, но и равенства и суммирования интервалов м/у различными кол-ными проявлениями св-в.(пр:шкала времени-период учебы, период учебы) шкалы порядка описывают св-ва, для которых имеет смысл не только соотн-е эквив-ти, но и соотн-е порядка по возрастанию и убыванию колич-го проявления св-ва.Можно складывать и вычитать, но складывать какие-л даты мы не можем.Шк.длин(расстояний)-шк.пространственных интервалов, опр-ся путем совмещения нуля линейки с одной точкой, а отсчет вып-ют у др.точки(шк.температур)Шк.разностей им условные ед-цы измерений и условные нули, основанные на каких-л.реперах.Вэтих шк.допустимы линейные преобразования, в них применима мат.статистика.Примеры шк.разностей:1)м/н шк.равномерного атомного времени(АТ), в кот.резмер ед-цы соотв-ет определению секунды в м/н системе ед-ц СИ;2)шк.всемирного времени(ИТ0)-длительность секунды, кот.равна средней солнечной секунды;3)шк.всемирного времени(ИТ1),кот.отличается от ИТ0 поправкой на перемещение полюсов Земли;4)шк.всемирного времени ИТ2, кот.отличается от ИТ1 поправкой на сезонную неравномерность вращения Земли;5)шк.координированного времени ИТС, в кот.размер секунды такой же, как в шк.атомного времени(АТ), но начало счета может меняться ровно на 1 секунду.К интервальным шк.отн-ся:календари(григорианский, юлианский, мусульманский, лунный);шк.температур по Цельсию,в кот.̊С=К и за условный ноль принята термодинамическая t=273,16К;шк.окислительных потенциалов в водных р-рах.

38.ШКАЛА ОТНОШЕНИЙ-к мн-ву колич-х проявлений в этих шк.применимы соотн-я эквивалентности и порядка,операции вычитания и умножения(шк.отн-й 1 рода-пропорциональные шк.), а также суммирование(шк.2 рода-аддитивные шк)В шк.отн-й сущ-ют условные ед-цы и естественные нули.Шк.отн-й широко исп-ся в физике и технике,в них допустимы все арифметич.операции,кроме суммирования в шк.1 рода.Пр:1)шк.массы(аддит.шк);2)шк.частот,в кот размер ед-цы соотв-ет определения Гц в системе СИ;3)шк.термодинамич.температур (пропорциональная шк.в кот.размер ед-цы соотв-ет определению Кельвина в системе СИ);4)шк.силы света оптического излучения, в кот.размер ед-цы соотв-ет определению Кд в системе СИ с использованием различных стандартизированной МКО эмпирической функции относительной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.Эта шк.является исходной для шкал всех световых величин.5)шк.уровня звука ABCD,кот.стандартизованы на м/н уровне.Уровень звукового давления в этих шк.принято выражать в логарифмических шк(дБ);6)аудиометрическая шк.-предназначена для измерения остроты и степени потери слуха.7)псофометрические шк.-для измерений мешающего действия шумов в линиях связи;8)шк.доз(поглощенная и эквивалентная) и мощности доз ионизирующих излучений;9)шк.водородного показателя рН в водных р-рах,т.е. десятичного log активности ионов Н в г/моль на литр ,взятого с обратным знаком,10)шк.ионометрических показателей,т.е. десятич.log концентраций ионов хим.элементов в р-ре, взятый с обратным знаком.11)шк.практической солености морской воды(ШПС С-78),11)м/н сахарная шкала,12)шк.жесткости воды.

39.АБСОЛЮТНЫЕ ШКАЛЫ-обладают всеми признаками отношений,но дополнительно в них сущ-ет естественное однозначное определение ед-цы измерений.Такие шк.используют для измерения относит.величин,таких как отношение одноименных величин(коэф-ты усиления,ослабления, КПД,коэф-ты отражений и поглощений)Пр:шк.плоских углов с ед-цами измерений радиан и угловой градус;шк.телесных углов; шк.коэф-тов(амплитудная модуляция, нелинейное искажение, усиления, ослабления и усиления); шк.добротности колебательных систем; шк. относительной диэлектрической проницаемости;шк.блеска;шк.частотных интервалов,кот. Исп-ся в акустических измерениях; шк.влажности. Большинство св-в описывается одномерными шкалами, однако сущ.св-ва,описываемые многомерными шк.Это 3-мерные шк.цвета в колориметрии, многомерная шк.параметров вращения Земли, в кот.определяют положение оси вращения в теле Земли,направление оси вращения в космич.пространстве и изменение угловой скорости вращения Земли. Абс.шкалы могут опираться на эталоны, воспроизводящие любые их участки как эталоны метрических шкал, но могут воспроизводиться и без них.

40.ФОТОМЕТРИЯ-это раздел прикладной физики,кот.занимается измерением света.Поскольку чувствительность глаза к разным длинам волн у людей неодинакова,в фотометрии принят ряд условностей.1931г-МКО ввела понятие «стандартного наблюдателя» как некоего среднего для людей с норм.восприятием.эталон-λ=0,38-0,78 мкм с градацией 0,001.Яркость,измеренная в соответствии с эталоном назыв фотометрической яркостью.Поток световой энергии в люменах.1979г-принята м/н единица Кд-равна силе света в данном направлении источника,испускающего монохроматическое излучение частоты 555нм.Осн.виды фотометрических измерений:1)сравнение силы света источников;2)измерение полного потока от источника света;3)измерение освещенности в заданной плоскости;4)измерение яркости в заданном направлении; 5)измер.доли света,пропускаемой частично прозрачными объектами;6)измер.доли света,отражаемой объектами.Сущ.2 метода фотометрии: визуальная и физическая. 1)Визуальная-сравнение двух потоков света(Ламберт 1729г) В наст.время прим-ся ограниченно только при измерении слабых св.потоков,когда трудно однозначно интерпретировать результаты физической фотометрии.При уровнях яркости 0,01-1 Кд/м спектральная чувствительность глаза плавно изменяется от адаптации к свету до адаптации к темноте, поэтому невозможно предсказать какой должна быть спектральная чувствительность физического фотометра.Методика для этого диапазона яркости сост.в визуальном сравнении с источником света, энергетическое распределение которого соотв-ет высокотемпературному полому телу(эл.лампочка).При очень низких уровнях светового потока исп-ся 2-й так называемый сумеречный эталон, что позволяет проводить фотоэлектрические измерения без каких-л. неоднозначностей. Визуально невозм.опр-ть насколько яркость одной поверхности больше яркости 2-й, но если 2 поверхности примыкают друг к другу, то по исчезновению разграничивающей линии м/у ними равенство их яркостей можно установить визуально с точностью до 1%.Кубик Люммера-Бродхуна-устройство для полей сравнения, сост из 2 сложенных вместе 3-гранных призм из оптического стекла,причем контактная грань одной призмы слегка закруглена и призмы имеют лишь частичный оптический контакт,ч/з который свет может проходить прямо.Но в тех местах,где грани призм не соприкасаются,свет полностью отражается. 2)Физич.-сост в сравнении 2-х источников света, исп-ся различные приемники света-вакуумные фотоэлементы, полупроводниковые диоды и т.д.(Эльстер и Гейтель).Электрические фотоприемники, кот.исп-ся в физич.фотометрии реагируют на свет с разными длинами волн,но в точном соответствии с эталоном МКО, поэтому для них требуется светофильтр-пластинка из цветного стекла,кот пропускает свет разных длин волн так,чтобы фотоприемник со светофильтром точно соответствовал стандартному наблюдателю.Следует учитывать,что если световые потоки,различающиеся цветом сравниваются с применением такого устройства,то результаты сравнения равны лишь условно.Выделение признака яркости из общего вида по-разному окрашенных источников света есть акт мысленного абстрагирования, кот.даже у одного и того же человека протекает по-разному в разное время,поэтому когда требуется числовая оценка,необходима стандартизованная методика измерений.

41.ТЕОРИЯ ПОДОБИЯ.ПОДОБИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ.проблемы многих физич.процессов редко удается решить аналитическим путем,потому что их механизм носит сложный характер. В этих случаях проблему решают опытным путем на модели процесса.Чтобы опыт провести с наименьшими затратами средств и получить максимальную пользу,его следует правильно запланировать.Этапы проведения опыта:1)проектирование и построение опытной установки;2)выполнение замеров;3)обощение полученных результатов измерений и определение того,для каких процессов полученные формулы могут быть использованы.Каждый этап содержит вопросы:1)как выполнить модель процесса;2)какие величины измерить,чтобы получить исчерпывающую информацию о процессе;3)как обобщить результаты измерений и какими будут пределы измеряемости полученных формул.Подобие физических явлений.2 физич.явления подобны,если подобны все параметры их характеризующие.Это озн,что в соответствующих точках 2-х систем и в соответствующие моменты времени параметр Ψ,относящийся к 1-му явлению пропорционален тому же параметру Ψ’ др.явления. Ψ’/Ψ=С. С=const подобия для данного параметра.Подобие явлений требует идентичности соответствующих критериев подобия.Эти критерии обычно называют именами ученых. Критерии подобия:кр-й Струхаля Str-кр-й, характеризующий неустановившийся характер течения жидкости.кр-й Фруда Fr-характеризует подобие явлений теченя,кот.обусловлены действием силы тяжести.кр-й Эйлера Eu-хар-ет подобие явлений течения,кот обусловлены действием внешних сил.кр-й Рейнольдца Re-хар-ет подобие явлений в потоке жидкости, обусловленных действием сил инерции и сил внутр.трения f(Str,Fr,Eu,Re)=0.

42.ТЕОРЕМЫ ПОДОБИЯ.АНАЛИЗ РАЗМЕРНОСТЕЙ.1)подобные явления имеют идентичные соответствующие критерии подобия.Используя эту теорему можно узнать какие величины следует измерять в опятах и измерению подлежат те величины,кот.входят в состав критерия подобия. 2)любая зависимость м/у переменными,кот.описывают определенные явления может быть представлена в виде зависимости м/у критериями подобия или безразмерными комплексами этих величин.f(π1, π2… πN)=0.Данная теорема указывает, что результаты измерений следует обобщать в виде ур-й,в кот.переменными являются критерии подобия.Это существенно сокращает число переменных и упрощает обобщение результатов измерений. 3)Чтобы 2 явления были подобными, они должны иметь идентичные так называемые определяющие критерии подобия и подобные условия однозначности-это параметры,определяющие однозначно данные явления.Это могут быть размеры,физич.параметры…Критерии подобия, содержащие только условия однозначности,назыв.определяющими.Если в критерий подобия входят другие ФВ(мощность),то они назыв.определяемыми.Согласно теореме,полученные результаты опытов можно распространить на подобные случаи,для которых определяющие критерии подобия будут идентичными.Условия же однозначности будут подобными.Вывод критериев подобия осуществляется либо путем анализа диф.ур-й процесса,либо с помощью так называемого метода анализа размерностей.АНАЛИЗ РАЗМЕРНОСТЕЙ.определение критериев подобия путем анализа диф.ур-й облегчает понимание физич.смысла отдельных критериев,однако,реальные процессы настолько сложны,что их нельзя описать диф.ур-ями.Втаких случаях для определения критериев подобия используют метод анализа размерностей.Для проведения такого анализа достаточно знать в наиболее общем виде число переменных параметров,описывающих искомую величину.Метод основан на:1)размерность любой ФВ можно представить в виде произведения основных размерностей с учетом показателей их степени;2)каждое ур-е, связывающее с другими n размерных величин можно представить в виде зависимости м/у N безразмерными комплексами (π1, π2… πN),причем N=n-r,где r-число использованных основных размерностей.Это одна из формулировок так называемой π-теоремы Беккингема f(d1,d2…dn)=0, f(π1, π2… πN)=0

22