Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Кафедра физики

А.А. Колоколов Физические основы измерений и эталоны

конспект лекций

Москва

2012

УДК 539

ББК 22.37

Колоколов А.А.

Физические основы измерений и эталоны: конспект лекций / сост. А.А.Колоколов. – М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2012. – 150 с.

Рассматриваются физические основы современной метрологии, включая физическую картину мира, общие вопросы получения измерительной информации на основе классических и квантовых эффектов и современные эталоны физических величин.

Предназначены для студентов второго курса факультета ИВТ по направлению подготовки 221700 «стандартизация и метрология» изучающих дисциплину «Физические основы измерений и эталоны».

УДК 539

ББК 22.37

© Колоколов А.А. , 2012

© ФГБОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2012

Содержание

Раздел I. Современная физическая картина мира

1. Возникновение и эволюция Вселенной………………………………….........7

Введение.

1. Материя. Частицы, физические поля и вакуум.

2. Фермионы и бозоны. Элементарные частицы. Лептоны и кварки. Превращения элементарных частиц.

3. Основные взаимодействия элементарных частиц: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Кванты полей. Единая теория взаимодействий.

4. Эволюция Вселенной. Гипотеза Большого взрыва. Антигравитация. Структура современной Вселенной.

5. Стабильность фундаментальных физических постоянных в процессе эволюции Вселенной.

Раздел II. Измерение физических величин

2. Физические величины и их единицы………………………………………..23

1. Информация. Количество и ценность информации. Измерительная информация.

2. Физические величины. Принцип построения системы единиц физических величин. Основные и производные величины. Эталоны.

3. Размерность. Формула размерности. Правило размерности.

4. Примеры системы единиц. Международная система единиц. Планковская система единиц.

5. П – теорема. Метод подобия. Критерии подобия.

3. Измерение физических величин……………………………………………...34

1. Способы получения человеком информации об окружающем мире.

2. Метрология.

3. Технические средства измерений. Измерительно-информационные системы.

4. Точность измерений. Шумы.

5. Основные направления развития современной метрологии.

4. Измерительные преобразователи…………………………………………….44

1. Принципы и методы измерения физических величин.

2. Измерительный сигнал и его информационная емкость.

3. Теорема В. А. Котельникова.

4. Измерительные преобразователи (ИП). Датчики. Измерительные приборы.

5. Метрологические характеристики ИП.

5. Шумы в измерительных приборах…………………………………………..57

1. Понятие шума.

2. Стационарный и эргодический случайный процесс. Корреляционная функция. Энергетический спектр. Теорема Винера – Хинчина.

3. Виды шумов в электрических цепях.

4. Измерение флуктуаций электрических величин.

5. Тепловой шум. Формула Найквиста.

6. Дробовой шум

7. Магнитный шум. Эффект Баркгаузена.

8. Фликкер - шум.

9. Технические шумы.

10. Влияние измерительного прибора на объект измерения.