Основное уравнение измерений.

Для установления различия в количественном содержании свойства объекта (явления, процесса) введено понятие физической величины.

Физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1 (единицы), и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Количественная оценка физической величины, представленная числом с указанием единицы этой величины, называется значением физической величины.

Если имеется некоторая величина Х , принятая для нее едини ца измерения равна , то значение величины

, (1)

где -числовое значение Х.

Например: за единицу измерения напряжения электрического тока принять 1 В. Тогда напряжение электрической цепи

,

;

Уравнение (1) называется основным уравнением измерений показывающим, что числовое значение величины зависит от размера принятой единицы измерения.

Введем еще одно понятие –измерительное преобразование.

Это процесс установления взаимно однозначного соответствия между размерами двух величин: преобразуемой (входной) и преобразованной в результате измерения (выходной).

Диапазон преобразования –это множество размеров входной величины, преобразованной с помощью технических средств.

Измерительное преобразование называется линейным, если при увеличении преобразуемой величины на(в) результат преобразования увеличится (уменьшится) также на (в) такую же величину.

Преобразования можно осуществлять различным образом в зависимости от видов физических величин.

Первая группа физических величин представляет величины, на множестве размеров которых определены только их отношение в виде сопоставления «слабее- сильнее», «холоднее – теплее» и т.д. Указанные соотношения называются отношениями порядка отношениями эквивалентности). Примерами могут служить: сила ветра, (слабый умеренный, сильный).

Вторая группа - величины, для которых отношения порядка определяются не только между размерами величин, но и между разностями величин в парах их размеров.

Третья группа величин характеризуется тем, что на множестве их размеров возможно выполнение операций подобно сложению или вычитанию. Так, два тела массой по 0,5 кг, поставленные на одну чашу равноплечных весов, уравновешиваются гирей массой 1 кг, помещенной на другую чашу.

Шкалы измерений.

Все виды шкал измерений обычно делят на следующие.

Шкалы наименований характеризуются только отношением эквивалентности качественных показателей. Например шкалы цветов, которые представлены в виде атласов цветов. Здесь, при визуальном наблюдении, достигается эквивалентность испытываемого образца с одним из образцов.

Шкалы порядка свойства описывают как отношением эквивалентности, так и отношением порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойств. Эти шкалы могут иметь нулевую отметку, но принципиально для них является отсутствие единицы измерения, так как невозможно установит, в какое число раз больше или меньше проявляется свойство величины (баллы силы ветра).

Шкалы интервалов (разностей) описывают свойства величин не только с помощью отношений эквивалентности и порядка, но и с применением суммирования и пропорциональности интервалов (разностей) между количественными проявлениями свойств. Шкалы разностей (интервалов) могут иметь условные нули – реперы и единицы измерения, установленные по согласованию. Так по шкале интервалов времени их можно суммировать (вычитать) и сравнивать.

Шкалы отношений описывают свойства величин. В шкалах отношений существует естественный нуль и по согласованию устанавливается единица измерения, (шкалы массы и термодинамической температуры).

Абсолютные шкалы ,кроме всех признаков шкал отношений, обладают дополнительным признаком: в них, естественно и однозначно, присутствует определение единицы измерения. Ряду таких шкал присущи границы, например, коэффициентов полезного действия присущи границы, заключенные между нулем и единицей.

Условные шкалы – шкалы величин. в которых не определена единица измерения. К ним относятся шкалы наименований и порядка. Шкалы интервалов, отношений и абсолютные называются обычно метрическими (физическими). Условные шкалы иногда называются неметрическими.

Виды физических величин и единиц

Совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и построенная в соответствии с принятыми принципами, образует систему единиц.

До настоящего времени широко распространены различные единицы, не укладывающиеся в систему.

Число, так называемых внесистемных единиц, довольно велико и от многих из них нельзя отказаться ввиду удобства их применения, в определенных областях, другие из них сохранились в виду исторических традиций.

Так, исторически возникла единица давления – атмосфера, равная давлению, производимому силой 1кгс на площадь 1 см², ибо атмосфера близка по размеру к среднему давлению атмосферного воздуха на уровне моря.

К числу важнейших внесистемных единиц, имеющих широкое применении, относятся единицы длины – ангстрем, световой год, парсек; площади – ар, гектар; объема – литр; массы – карат; давления – атмосфера, бар, миллиметр ртутного столба; количество теплоты – калория; электрической энергии – электронвольт, киловатт-час; акустических величин – децибел, фон, октава; ионизизирующий излучений – рентген, рад, кюри.

Среди внесистемных единиц в первую группу должны быть выделены десятичные кратные и дольные единицы. Наименование этих единиц образуются с помощью соответствующих приставок (деци -, санти-, милли-, микро-. дека- и т.д.)

Вторую группу внесистемных единиц образуют единицы, построенные из основных единиц системы не по десятичному принципу. К таким в первую очередь относятся такие распространенные единицы времени, как минута и час.

Третью группу образуют единицы, не связанные с какой-либо системой. Сюда входят все устаревшие национальные единицы, такие как старые русские, английские и т.д. Кроме того, к этой группе относят единицы, используемые в большей и меньшей мере до настоящего времени: морская миля, карат и др.