2.3. Физические величины
Физическая величина (величина) – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Например, сила тока в любой электрической цепи и токи в различных электрических цепях.
Измеряемая физическая величина (измеряемая величина) – физическая величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.
Размер физической величины (размер величины) – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Не нужно путать с размерностью физической величины, дающей представление о виде, о природе величины, о связи величины с другими физическими величинами, то есть размер – количественная характеристика, размерность – качественная.
Значение физической величины (значение величины) – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
Иными словами под значением х физической величины Х подразумевается оценка ее размера в виде:
,
где N – числовое значение величины (отвлеченное число),
1Х – размер единицы измерения физической величины.
Числовое значение физической величины (числовое значение величины, числовое значение) – отвлеченное число, входящее в значение величины.
Единица измерения физической величины (единица физической величины, единица измерения, единица величины, единица) – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней значений физических величин. Например, значение тока в конкретной цепи равно 10 А.
Очень часто словом «величина» пытаются выразить размер физической величины. Говорят, например, величина напряжения. Это неправильно, так как напряжение – это физическая величина, и говорить о величине величины нельзя.
Истинное значение физической величины (истинное значение величины, истинное значение) – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину (Х). Истинное значение может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений.
Действительное значение физической величины (действительное значение величины, действительное значение) – значение физической величины, полученное измерительным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него (xд).
Влияющая физическая величина (влияющая величина) – физическая величина, влияющая на размер измеряемой величины и (или) результат измерений.
2.4. Измерительные сигналы
Информация о значениях измеряемых физических величин получается с помощью измерительной информации.
Информация – это совокупность сведений, уменьшающих начальную неопределённость знаний об объекте.
Измерительная информация – информация о значениях измеряемых физических величин. Осуществляя измерение, получают измерительную информацию в виде числового значения N, представляющего собой отношение значения х измеряемой величины к принятому размеру её единицы 1X.
Сигнал – материальный носитель информации, это физический процесс, протекающий во времени.
Измерительный сигнал – сигнал, функционально связанный с измеряемой физической величиной и имеющий ряд параметров, т.е. содержащий количественную информацию об измеряемой физической величине.
Информативный параметр измерительного сигнала – параметр измерительного сигнала, функционально связанный с измеряемой величиной и содержащий измерительную информацию. Параметры сигнала, не связанные функционально с измеряемой величиной, называют неинформативными параметрами.
Измерительные
сигналы могут быть аналоговыми и
цифровыми. Можно выделить следующие
виды аналоговых сигналов: непрерывный
х
,
дискретизированный по времени
х
,
квантовый по уровню
с шагом квантования q,
а также дискретизированный и квантованный
.
Очевидно, что аналоговые сигналы могут
быть непрерывными либо дискретными,
тогда как цифровые сигналы всегда
дискретны. Аналоговый сигнал становится
цифровым после квантования его
информативного параметра по уровню с
равномерным шагом q
и цифрового кодирования числа N
шагов
квантования.
Рис. 2.1. Виды аналоговых сигналов
Кодирование – это определённый закон изменения, преобразования какого-либо понятия (в нашем случае аналогового сигнала) в комбинацию условных символов, например, с использованием двоичной формы счисления.
При измерении физической величины измерительный сигнал необходимо создать. Для этого используется электрический переносчик, один из параметров которого изменяется (кодируется) по определённому закону в зависимости от размера измеряемой величины, т.е. формируется информативный сигнал с его информативным параметром. Такое изменение (кодирование) может быть аналоговым или цифровым. Аналоговое – заключается в отображении размеров одной физической величины размерами другой физической величины. Цифровое – заключается в отображении числе шагов квантования по уровню размера физической величины комбинациями условных символов.