Μέθοδοι μέτρησης βασικών φυσικών μεγεθών. Μέτρηση φυσικών μεγεθών

Μέτρηση- αυτό είναι η εύρεση της τιμής μιας φυσικής ποσότητας πειραματικά με τη χρήση ειδικών τεχνικών μέσων. Οι μετρήσεις ταξινομούνται σύμφωνα με: ♦ μέθοδο λήψης πληροφοριών. ♦ τη φύση των αλλαγών σε μια ποσότητα κατά τις μετρήσεις της. ♦ ποσότητα πληροφοριών μέτρησης. ♦ σε σχέση με βασικές μονάδες μέτρησης. Σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης πληροφοριών, οι μετρήσεις χωρίζονται σε άμεσες, έμμεσες, σωρευτικές και κοινές. Με τη φύση των αλλαγών στη μετρούμενη ποσότητα κατά τη διαδικασία μέτρησηςδιάκριση στατιστικών, δυναμικών και στατικών μετρήσεων.

Με ποσότητα πληροφοριών μέτρησηςδιάκριση μεταξύ απλών και πολλαπλών μετρήσεων. σε σχέση με βασικές μονάδες μέτρησηςδιάκριση μεταξύ απόλυτων και σχετικών μετρήσεων.

Αρχή μέτρησης -το φυσικό φαινόμενο ή το φαινόμενο που κρύβεται πίσω από τις μετρήσεις (για παράδειγμα, η χρήση του φαινομένου Doppler για τη μέτρηση της ταχύτητας - εμφανίζεται σε οποιαδήποτε κυματική διαδικασία διάδοσης ενέργειας· η χρήση της βαρύτητας κατά την αλλαγή μάζας με ζύγιση).

Μέθοδος μέτρησης -Αυτή είναι μια τεχνική ή ένα σύνολο τεχνικών για τη σύγκριση ενός μετρούμενου φυσικού μεγέθους με τη μονάδα του σύμφωνα με την εφαρμοσμένη αρχή μέτρησης (η μέθοδος μέτρησης συνήθως καθορίζεται από το σχεδιασμό των οργάνων μέτρησης)

Διακρίνονται οι ακόλουθες μέθοδοι μέτρησης: μέθοδοι άμεσης αξιολόγησης μέτρησης (η τιμή μιας ποσότητας προσδιορίζεται απευθείας από το όργανο μέτρησης ένδειξης). .♦ Μέθοδοι σύγκρισης με ένα μέτρο (οι μετρούμενες ποσότητες συγκρίνονται με τις ποσότητες που αναπαράγουν το μέτρο). ♦ Μέθοδος μέτρησης μηδέν (η προκύπτουσα επίδραση της μετρούμενης ποσότητας και του μέτρου στη συσκευή σύγκρισης μηδενίζεται). με πρόσθεση (η τιμή της μετρούμενης ποσότητας συμπληρώνεται με ένα μέτρο της ίδιας ποσότητας με κατά τέτοιο τρόπο ώστε η συσκευή σύγκρισης να επηρεάζεται από το άθροισμά τους ίσο με μια προσχεδιασμένη τιμή) ♦ μέθοδος διαφορικής μέτρησης (η μετρούμενη ποσότητα είναι σε σύγκριση με μια ομοιογενή ποσότητα που έχει μια γνωστή τιμή, ελαφρώς διαφορετική από την τιμή της μετρούμενης ποσότητας, όταν μετράται η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο μεγεθών).♦ Μέθοδος μέτρησης επαφής (μέτρηση της διαμέτρου του άξονα με σφιγκτήρα μέτρησης ή γκαζόν όργανο μέτρησης και απαγόρευσης ♦ Μέθοδος μέτρησης χωρίς επαφή (το στοιχείο του οργάνου μέτρησης δεν έρχεται σε επαφή με το αντικείμενο μέτρησης (για παράδειγμα, μέτρηση θερμοκρασίας σε φούρνο). Διαδικασία μέτρησηςείναι ένα καθιερωμένο σύνολο λειτουργιών και κανόνων μέτρησης.

Τα φυσικά μεγέθη ως αντικείμενα μέτρησηςΜια φυσική ποσότητα είναι μια από τις ιδιότητες ενός φυσικού αντικειμένου, κοινή από ποιοτική άποψη για πολλά φυσικά αντικείμενα, αλλά ατομική σε ποσοτικούς όρους για καθένα από αυτά. Μετρημένη φυσική ποσότητααντιπροσωπεύει ένα ποσοτικό φυσικό μέγεθος που πρέπει να μετρηθεί, να μετρηθεί ή να μετρηθεί σύμφωνα με τον κύριο σκοπό της εργασίας μέτρησης. Σύστημα μονάδων φυσικές ποσότητες είναι ένα σύνολο βασικών και παραγόμενων φυσικών μεγεθών, που σχηματίζονται σύμφωνα με αποδεκτές αρχές, όταν ορισμένες ποσότητες λαμβάνονται ως ανεξάρτητες, ενώ άλλες είναι οι συναρτήσεις τους. Βασικόςείναι μια φυσική ποσότητα που περιλαμβάνεται σε ένα σύστημα ποσοτήτων και είναι συμβατικά αποδεκτή ως ανεξάρτητη από άλλες ποσότητες αυτού του συστήματος. Παράγωγοείναι ένα φυσικό μέγεθος που είναι μέρος ενός συστήματος και προσδιορίζεται μέσω των βασικών ποσοτήτων αυτού του συστήματος.

Τα βασικά μεγέθη είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους, αλλά μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάση για τη δημιουργία συνδέσεων με άλλα φυσικά μεγέθη, τα οποία ονομάζονται παράγωγα από αυτά. Για παράδειγμα, ο τύπος του Αϊνστάιν περιλαμβάνει μια βασική μονάδα - μάζα και μια παράγωγη μονάδα - ενέργεια. Τα βασικά μεγέθη αντιστοιχούν σε βασικές μονάδες μέτρησης και τα παράγωγα αντιστοιχούν σε παράγωγα Κάθε φυσικό μέγεθος έχει ένα ορισμένο διάσταση -μια έκφραση με τη μορφή μονωνύμου ισχύος, που αποτελείται από γινόμενα συμβόλων βασικών φυσικών μεγεθών σε διάφορες δυνάμεις, που αντικατοπτρίζει τη σχέση μιας δεδομένης φυσικής ποσότητας με φυσικά μεγέθη που γίνονται αποδεκτά σε ένα δεδομένο σύστημα ποσοτήτων ως βασικά και με συντελεστή αναλογικότητας ίσο σε ένα.

22. Μέσα μέτρησης θερμοκρασίας.Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι μέτρησης της θερμοκρασίας - επαφής και μη επαφής. Οι μέθοδοι επαφής βασίζονται στην άμεση επαφή ενός μορφοτροπέα μέτρησης θερμοκρασίας με το υπό μελέτη αντικείμενο, ως αποτέλεσμα της οποίας επιτυγχάνεται μια κατάσταση θερμικής ισορροπίας μεταξύ του μορφοτροπέα και του αντικειμένου. Αυτή η μέθοδος έχει τα δικά της μειονεκτήματα. Το πεδίο θερμοκρασίας ενός αντικειμένου παραμορφώνεται όταν εισάγεται ένας θερμικός αισθητήρας σε αυτό. Η θερμοκρασία του μορφοτροπέα είναι πάντα διαφορετική από την πραγματική θερμοκρασία του αντικειμένου. Το ανώτερο όριο μέτρησης θερμοκρασίας περιορίζεται από τις ιδιότητες των υλικών από τα οποία κατασκευάζονται οι αισθητήρες θερμοκρασίας. Επιπλέον, ορισμένα προβλήματα μέτρησης της θερμοκρασίας σε απρόσιτα αντικείμενα που περιστρέφονται με υψηλή ταχύτητα δεν μπορούν να λυθούν με τη μέθοδο επαφής.

Η μέθοδος χωρίς επαφή βασίζεται στην αντίληψη της θερμικής ενέργειας που μεταδίδεται μέσω της ακτινοβολίας και γίνεται αντιληπτή σε μια ορισμένη απόσταση από τον υπό μελέτη όγκο. Αυτή η μέθοδος είναι λιγότερο ευαίσθητη από την επαφή. Οι μετρήσεις θερμοκρασίας εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την αναπαραγωγή των συνθηκών βαθμονόμησης κατά τη λειτουργία, και διαφορετικά συμβαίνουν σημαντικά σφάλματα. Μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας μετατρέποντας τις τιμές της σε σήμα ή ένδειξη ονομάζεται θερμόμετρο (GOST 13417-76),

Σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας, όλα τα θερμόμετρα χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες, οι οποίες χρησιμοποιούνται για διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας: 1 Θερμόμετρα εκτόνωσης από -260 έως +700 ° C, με βάση τις αλλαγές στον όγκο υγρών ή στερεών με αλλαγές θερμοκρασίας. 2 Μανομετρικά θερμόμετρα από --200 έως +600 °C, που μετρούν τη θερμοκρασία με βάση την εξάρτηση της πίεσης ενός υγρού, ατμού ή αερίου σε κλειστό όγκο από τη μεταβολή της θερμοκρασίας.3. Τα θερμόμετρα ηλεκτρικής αντίστασης είναι στάνταρ από -270 έως +750 °C, μετατρέποντας μια αλλαγή θερμοκρασίας σε αλλαγή στην ηλεκτρική αντίσταση αγωγών ή ημιαγωγών. 4. Θερμοηλεκτρικά θερμόμετρα (ή πυρόμετρα), τυπικά από -50 έως +1800 °C, η μετατροπή των οποίων βασίζεται στην εξάρτηση της τιμής της ηλεκτροκινητικής δύναμης από τη θερμοκρασία σύνδεσης ανόμοιων αγωγών.

Πυρόμετρα ακτινοβολίας από 500 έως 100.000 °C, με βάση τη μέτρηση θερμοκρασίας με βάση την ένταση της ενέργειας ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ένα θερμαινόμενο σώμα, Θερμόμετρα βασισμένα σε ηλεκτροφυσικά φαινόμενα από -272 έως +1000 °C (θερμοηλεκτρικοί μετατροπείς θερμικού θορύβου, μετατροπείς ογκομετρικού συντονισμού το , πυρηνικός συντονισμός).

Μετρολογία, τυποποίηση και πιστοποίηση

Γενικά θέματαβασικές αρχές της μετρολογίας και της τεχνολογίας μετρήσεων

ΣΕ πρακτική ζωήΟ άνθρωπος ασχολείται με μετρήσεις παντού. Σε κάθε βήμα υπάρχουν μετρήσεις μεγεθών όπως μήκος, όγκος, βάρος, χρόνος κ.λπ.

Οι μετρήσεις είναι ένας από τους πιο σημαντικούς τρόπους για να κατανοήσουν οι άνθρωποι τη φύση. Δίνουν ποσοτικά χαρακτηριστικάτον περιβάλλοντα κόσμο, αποκαλύπτοντας στον άνθρωπο τους νόμους που λειτουργούν στη φύση. Όλοι οι κλάδοι της τεχνολογίας δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν χωρίς ένα ολοκληρωμένο σύστημα μέτρησης που καθορίζει όλες τις τεχνολογικές διαδικασίες, τον έλεγχο και τη διαχείρισή τους, καθώς και τις ιδιότητες και την ποιότητα των προϊόντων.

Ο κλάδος της επιστήμης που μελετά τις μετρήσεις είναι η μετρολογία. Η λέξη «μετρολογία» σχηματίζεται από δύο ελληνικές λέξεις: μέτρον - μέτρο και λόγος - δόγμα. Η κυριολεκτική μετάφραση της λέξης «μετρολογία» είναι η μελέτη των μέτρων. Για πολύ καιρό, η μετρολογία παρέμεινε κυρίως μια περιγραφική επιστήμη σχετικά με τα διάφορα μέτρα και τις μεταξύ τους σχέσεις. Από τα τέλη του 19ου αιώνα, χάρη στην πρόοδο των φυσικών επιστημών, η μετρολογία έχει λάβει σημαντική ανάπτυξη. Μεγάλος ρόλοςΟ D.I. Mendeleev, ο οποίος ηγήθηκε της εγχώριας μετρολογίας την περίοδο 1892 - 1907, έπαιξε ρόλο στην ανάπτυξη της σύγχρονης μετρολογίας ως μια από τις επιστήμες του φυσικού κύκλου.

Σύμφωνα με το GOST 16263-70 «Μετρολογία. Οροι και ορισμοί": μετρολογίαείναι η επιστήμη των μετρήσεων, των μεθόδων και των μέσων διασφάλισης της ενότητάς τους και των τρόπων επίτευξης της απαιτούμενης ακρίβειας.

Ενότητα μετρήσεων- μια κατάσταση μετρήσεων στην οποία τα αποτελέσματά τους εκφράζονται σε νομικές μονάδες και τα σφάλματα μέτρησης είναι γνωστά με δεδομένη πιθανότητα. Η ενότητα των μετρήσεων είναι απαραίτητη ώστε τα αποτελέσματα των μετρήσεων που λαμβάνονται σε διαφορετικά σημεία να μπορούν να συγκριθούν διαφορετική ώρα, χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους και όργανα μέτρησης.

Ακρίβεια μετρήσεωνχαρακτηρίζεται από την εγγύτητα των αποτελεσμάτων τους με την πραγματική τιμή της μετρούμενης ποσότητας. Η ακρίβεια είναι το αμοιβαίο Σφάλματα(συζητείται παρακάτω).

Τεχνολογία μέτρησηςείναι ένας πρακτικός, εφαρμοσμένος τομέας της μετρολογίας.

Τα μετρήσιμα μεγέθη με τα οποία ασχολείται η μετρολογία είναι φυσικά μεγέθη, δηλαδή ποσότητες που περιλαμβάνονται στις εξισώσεις των πειραματικών επιστημών (φυσική, χημεία κ.λπ.) που εμπλέκονται στην κατανόηση του κόσμου εμπειρικός(Τ.

ε. πειραματικά) παρεμπιπτόντως.

Η μετρολογία διεισδύει σε όλες τις επιστήμες και τους κλάδους που ασχολούνται με τις μετρήσεις και είναι μια ενιαία επιστήμη για αυτές.

Οι βασικές έννοιες στις οποίες λειτουργεί η μετρολογία είναι οι εξής:

Φυσική ποσότητα;

Μονάδα φυσικής ποσότητας;

Σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών;

Μέγεθος μονάδας φυσικής ποσότητας (μεταφορά του μεγέθους μονάδας φυσικής ποσότητας).

Όργανα μέτρησης φυσικών μεγεθών.

Υποδειγματικό όργανο μέτρησης.

Όργανο μέτρησης εργασίας;

Μέτρηση φυσικής ποσότητας.

Μέθοδος μέτρησης;

Αποτέλεσμα μέτρησης;

Σφάλμα μέτρησης;

Μετρολογική υπηρεσία;

Μετρολογική υποστήριξη κ.λπ.

Ας ορίσουμε μερικές βασικές έννοιες:

Φυσική ποσότητα– χαρακτηριστικό μιας από τις ιδιότητες ενός φυσικού αντικειμένου (φαινόμενο ή διαδικασία), κοινό ποιοτικά για πολλά φυσικά αντικείμενα, αλλά ποσοτικά μεμονωμένο για κάθε αντικείμενο (δηλαδή, η τιμή μιας φυσικής ποσότητας μπορεί να είναι για ένα αντικείμενο ένας συγκεκριμένος αριθμός φορές περισσότερο ή λιγότερο από ό,τι για το άλλο). Για παράδειγμα: μήκος, χρόνος, ηλεκτρικό ρεύμα.

Μονάδα φυσικής ποσότητας– μια φυσική ποσότητα σταθερού μεγέθους, στην οποία αποδίδεται συμβατικά μια αριθμητική τιμή ίση με 1 και χρησιμοποιείται για την ποσοτική έκφραση ομοιογενών φυσικών μεγεθών. Για παράδειγμα: 1 m είναι μονάδα μήκους, 1 s είναι μονάδα χρόνου, 1A είναι μονάδα ηλεκτρικού ρεύματος.

Σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών– ένα σύνολο βασικών και παράγωγων μονάδων φυσικών μεγεθών, που σχηματίζονται σύμφωνα με αποδεκτές αρχές για ένα δεδομένο σύστημα φυσικών μεγεθών. Για παράδειγμα: Διεθνές σύστημαμονάδες (SI), που υιοθετήθηκαν το 1960

Στο σύστημα των μονάδων των φυσικών μεγεθών υπάρχουν βασικές μονάδες του συστήματος των μονάδων(σε SI – μέτρο, κιλό, δευτερόλεπτο, αμπέρ, Κέλβιν). Από το συνδυασμό των βασικών μονάδων σχηματίζονται παράγωγες μονάδες(ταχύτητα - m/s, πυκνότητα - kg/m 3).

Με την προσθήκη εγκατεστημένων προθεμάτων στις βασικές μονάδες, σχηματίζονται πολλαπλές (για παράδειγμα, χιλιόμετρο) ή υποπολλαπλές (για παράδειγμα, μικρόμετρο) μονάδες.

Ιστορικά, το πρώτο σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών ήταν το μετρικό σύστημα μέτρων που εγκρίθηκε το 1791 από τη Γαλλική Εθνοσυνέλευση. Δεν ήταν ακόμη ένα σύστημα μονάδων σε σύγχρονη κατανόηση, αλλά περιλάμβανε μονάδες μήκους, εμβαδών, όγκων, χωρητικοτήτων και βαρών, οι οποίες βασίζονταν σε δύο μονάδες: το μέτρο και το κιλό.

Το 1832, ο Γερμανός μαθηματικός K. Gauss πρότεινε μια μέθοδο για την κατασκευή ενός συστήματος μονάδων ως σύνολο βασικών και παραγώγων. Κατασκεύασε ένα σύστημα μονάδων στο οποίο ελήφθησαν ως βάση τρεις αυθαίρετες μονάδες ανεξάρτητες μεταξύ τους - μήκος, μάζα και χρόνος. Όλες οι άλλες μονάδες θα μπορούσαν να οριστούν χρησιμοποιώντας αυτές τις τρεις. Ο Gauss ονόμασε ένα τέτοιο σύστημα μονάδων συνδεδεμένων με έναν ορισμένο τρόπο με τις τρεις βασικές ένα απόλυτο σύστημα. Ως βασικές μονάδες πήρε το χιλιοστό, το χιλιοστόγραμμο και το δεύτερο.

Στη συνέχεια, με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, εμφανίστηκαν ορισμένα συστήματα μονάδων φυσικών μεγεθών, βασισμένα στην αρχή που πρότεινε ο Gauss, με βάση το μετρικό σύστημα μέτρων, αλλά που διαφέρουν μεταξύ τους σε βασικές μονάδες.

Ας εξετάσουμε τα πιο σημαντικά συστήματα μονάδων φυσικών μεγεθών.

Σύστημα GHS. Το σύστημα CGS μονάδων φυσικών μεγεθών, στο οποίο οι βασικές μονάδες είναι το εκατοστό ως μονάδα μήκους, το γραμμάριο ως μονάδα μάζας και η δεύτερη ως μονάδα χρόνου, καθιερώθηκε το 1881.

Σύστημα MKGSS. Η χρήση του κιλού ως μονάδα βάρους, και στη συνέχεια ως μονάδα δύναμης γενικά, οδήγησε σε τέλη XIXαιώνα μέχρι το σχηματισμό ενός συστήματος μονάδων φυσικών μεγεθών με τρεις βασικές μονάδες: το μέτρο - μονάδα μήκους, το κιλό-δύναμη - μια μονάδα δύναμης και η δεύτερη - μια μονάδα χρόνου.

Σύστημα MCSA. Τα θεμέλια αυτού του συστήματος προτάθηκαν το 1901 από τον Ιταλό επιστήμονα Giorgi. Οι βασικές μονάδες του συστήματος ISS είναι το μέτρο, το κιλό, το δευτερόλεπτο και το αμπέρ.

Η παρουσία ενός αριθμού συστημάτων μονάδων φυσικών μεγεθών, καθώς και ενός σημαντικού αριθμού μη συστημικών μονάδων, η ταλαιπωρία που σχετίζεται με τον επανυπολογισμό κατά τη μετάβαση από το ένα σύστημα μονάδων στο άλλο, απαιτούσε την ενοποίηση των μονάδων μέτρησης. Η ανάπτυξη των επιστημονικών, τεχνικών και οικονομικούς δεσμούςμεταξύ διαφορετικές χώρεςκατέστησε αναγκαία μια τέτοια ενοποίηση σε διεθνή κλίμακα.

Απαιτείται ένα ενιαίο σύστημα μονάδων φυσικών μεγεθών, πρακτικά βολικό και καλύπτοντας διάφορες περιοχές μέτρησης. Ταυτόχρονα, έπρεπε να διατηρήσει την αρχή της συνοχής (ισότητα προς ενότητα του συντελεστή αναλογικότητας στις εξισώσεις σύνδεσης μεταξύ φυσικών μεγεθών).

Το 1954, η Δέκατη Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα καθιέρωσε έξι βασικές μονάδες (μέτρο, κιλό, δευτερόλεπτο, αμπέρ, kelvin, καντέλα + mole). Το σύστημα, βασισμένο στις έξι βασικές μονάδες που εγκρίθηκαν το 1954, ονομάστηκε Διεθνές Σύστημα Μονάδων, συντομογραφία SI (SI - αρχικά γράμματαΓαλλική ονομασία Systeme International). Εγκρίθηκε ένας κατάλογος έξι βασικών, δύο πρόσθετων και ο πρώτος κατάλογος των είκοσι επτά παραγώγων μονάδων, καθώς και προθέματα για το σχηματισμό πολλαπλών και υποπολλαπλάσιων.

Στη Ρωσική Ομοσπονδία, το σύστημα SI ρυθμίζεται από το GOST 8.417-81.

Φυσικό μέγεθος μονάδας– ποσοτικός προσδιορισμός μιας μονάδας φυσικής ποσότητας που αναπαράγεται ή αποθηκεύεται από ένα όργανο μετρήσεων. Το μέγεθος των θεμελιωδών μονάδων SI καθορίζεται από τον ορισμό αυτών των μονάδων από τη Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα (GCPM). Έτσι, σύμφωνα με την απόφαση του XIII CGPM, η μονάδα θερμοδυναμικής θερμοκρασίας, το Kelvin, τίθεται ίση με το 1/273,16 της θερμοδυναμικής θερμοκρασίας του τριπλού σημείου του νερού.

Η αναπαραγωγή των μονάδων πραγματοποιείται από εθνικά μετρολογικά εργαστήρια χρησιμοποιώντας εθνικά πρότυπα. Η διαφορά μεταξύ του μεγέθους της μονάδας που αναπαράγεται από το εθνικό πρότυπο και του μεγέθους της μονάδας όπως ορίζεται από το CGPM καθορίζεται κατά τη διάρκεια διεθνών συγκρίσεων προτύπων.

Αποθηκευμένο μέγεθος μονάδας υποδειγματικό (OSI)ή εργαζόμενοι (RSI)όργανα μέτρησης, μπορούν να καθιερωθούν σε σχέση με το εθνικό πρωτογενές πρότυπο. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορεί να υπάρχουν πολλά στάδια σύγκρισης (μέσω δευτερογενών προτύπων και OSI).

Μέτρηση φυσικής ποσότητας– ένα σύνολο λειτουργιών για τη χρήση ενός τεχνικού μέσου που αποθηκεύει μια μονάδα φυσικής ποσότητας, που συνίσταται στη σύγκριση (ρητά ή σιωπηρά) της μετρούμενης ποσότητας με τη μονάδα της προκειμένου να ληφθεί αυτή η ποσότητα στην πιο βολική για χρήση μορφή.

Αρχή μέτρησης– ένα φυσικό φαινόμενο ή αποτέλεσμα των υποκείμενων μετρήσεων που χρησιμοποιούν έναν ή άλλο τύπο οργάνου μέτρησης.

Εφαρμογή του φαινομένου Doppler για τη μέτρηση της ταχύτητας.

Εφαρμογή του φαινομένου Hall για τη μέτρηση της επαγωγής μαγνητικό πεδίο;

Χρησιμοποιώντας τη βαρύτητα για τη μέτρηση της μάζας με ζύγιση.

Είδη μετρήσεων

Από τη φύση της εξάρτησης της μετρούμενης ποσότητας από το χρόνοοι μετρήσεις χωρίζονται σε:

στατικός, στην οποία η μετρούμενη ποσότητα παραμένει σταθερή με την πάροδο του χρόνου.

δυναμικός, κατά την οποία η μετρούμενη ποσότητα αλλάζει και δεν είναι σταθερή στο χρόνο.

Οι στατικές μετρήσεις είναι, για παράδειγμα, μετρήσεις διαστάσεων σώματος, σταθερής πίεσης, ηλεκτρικών μεγεθών σε κυκλώματα με σταθερή κατάσταση, δυναμικές - μετρήσεις παλμικών πιέσεων, δονήσεων, ηλεκτρικών μεγεθών υπό συνθήκες μεταβατικής διεργασίας.

Με τη μέθοδο λήψης αποτελεσμάτων μέτρησηςχωρίζονται σε:

έμμεσος;

σωρευτικός;

άρθρωση.

Απευθείας- πρόκειται για μετρήσεις στις οποίες η επιθυμητή τιμή μιας φυσικής ποσότητας βρίσκεται απευθείας από πειραματικά δεδομένα.

Οι άμεσες μετρήσεις μπορούν να εκφραστούν με τον τύπο , όπου είναι η επιθυμητή τιμή της μετρούμενης ποσότητας και είναι η τιμή που λαμβάνεται άμεσα από πειραματικά δεδομένα.

Στις άμεσες μετρήσεις, η μετρούμενη ποσότητα υποβάλλεται σε πειραματικές πράξεις, οι οποίες συγκρίνονται με το μέτρο άμεσα ή με τη βοήθεια οργάνων μέτρησης βαθμονομημένων στις απαιτούμενες μονάδες. Παραδείγματα ευθειών γραμμών είναι η μέτρηση του μήκους του σώματος με χάρακα, η μάζα με τη χρήση ζυγών κ.λπ.

Εμμεσος- πρόκειται για μετρήσεις στις οποίες η επιθυμητή ποσότητα προσδιορίζεται με βάση μια γνωστή σχέση μεταξύ αυτής της ποσότητας και των ποσοτήτων που υποβάλλονται σε άμεσες μετρήσεις, δηλ. Μετρούν όχι την πραγματική ποσότητα που προσδιορίζεται, αλλά άλλες που σχετίζονται λειτουργικά με αυτήν. Η τιμή της μετρούμενης ποσότητας βρίσκεται υπολογίζοντας χρησιμοποιώντας τον τύπο , όπου η συναρτητική εξάρτηση, η οποία είναι γνωστή εκ των προτέρων, είναι η τιμή των ποσοτήτων που μετρώνται άμεσα.

Παραδείγματα έμμεσων μετρήσεων: προσδιορισμός του όγκου ενός σώματος με άμεσες μετρήσεις των γεωμετρικών του διαστάσεων, εύρεση της ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης ενός αγωγού από την αντίσταση, το μήκος και το εμβαδόν της διατομής του.

Οι έμμεσες μετρήσεις χρησιμοποιούνται ευρέως σε περιπτώσεις όπου η επιθυμητή ποσότητα είναι αδύνατο ή πολύ δύσκολο να μετρηθεί άμεσα ή όταν η άμεση μέτρηση δίνει λιγότερο ακριβές αποτέλεσμα. Ο ρόλος τους είναι ιδιαίτερα μεγάλος κατά τη μέτρηση μεγεθών που είναι απρόσιτες για άμεση πειραματική σύγκριση, για παράδειγμα, διαστάσεις της αστρονομικής ή υποατομικής τάξης.

Σύνολο- πρόκειται για μετρήσεις πολλών ποσοτήτων με το ίδιο όνομα που γίνονται ταυτόχρονα, στις οποίες η επιθυμητή ποσότητα προσδιορίζεται με την επίλυση ενός συστήματος εξισώσεων που λαμβάνονται από άμεσες μετρήσεις διαφόρων συνδυασμών αυτών των μεγεθών.

Ένα παράδειγμα αθροιστικών μετρήσεων είναι ο προσδιορισμός της μάζας των μεμονωμένων βαρών σε ένα σύνολο (βαθμονόμηση με χρήση της γνωστής μάζας ενός από αυτά και τα αποτελέσματα άμεσων συγκρίσεων των μαζών διαφόρων συνδυασμών βαρών).

Αρθρωση- πρόκειται για μετρήσεις δύο ή πολλών ποσοτήτων διαφορετικών ονομάτων που γίνονται ταυτόχρονα για την εύρεση εξαρτήσεων μεταξύ τους.

Ένα παράδειγμα είναι η μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης στους 20 0 C και οι συντελεστές θερμοκρασίας μιας αντίστασης μέτρησης με βάση τις άμεσες μετρήσεις της αντίστασής της σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Μέθοδοι μέτρησης

Μέθοδος μέτρησης- αυτή είναι μια μέθοδος πειραματικού προσδιορισμού της τιμής μιας φυσικής ποσότητας, δηλαδή ενός συνόλου που χρησιμοποιείται στις μετρήσεις φυσικά φαινόμενακαι όργανα μέτρησης.

Μέθοδος άμεσης αξιολόγησηςσυνίσταται στον προσδιορισμό της τιμής μιας φυσικής ποσότητας χρησιμοποιώντας τη συσκευή ανάγνωσης μιας συσκευής μέτρησης άμεσης δράσης. Για παράδειγμα, μέτρηση τάσης με βολτόμετρο.

Αυτή η μέθοδος είναι η πιο κοινή, αλλά η ακρίβειά της εξαρτάται από την ακρίβεια του οργάνου μέτρησης.

Μέθοδος σύγκρισης με ένα μέτρο - σε αυτήν την περίπτωση, η μετρούμενη τιμή συγκρίνεται με την τιμή που αναπαράγεται από το μέτρο. Η ακρίβεια μέτρησης μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την ακρίβεια της άμεσης αξιολόγησης.

Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι μεθόδων σύγκρισης με μέτρο:

Μέθοδος αντίθεσης, στην οποία η μετρούμενη και η αναπαραγόμενη ποσότητα επηρεάζουν ταυτόχρονα τη συσκευή σύγκρισης, με τη βοήθεια της οποίας εδραιώνεται η σχέση μεταξύ των ποσοτήτων. Παράδειγμα: Μέτρηση βάρους χρησιμοποιώντας μια ζυγαριά μοχλού και ένα σύνολο βαρών.

Διαφορική μέθοδος, στην οποία η συσκευή μέτρησης επηρεάζεται από τη διαφορά μεταξύ της μετρούμενης τιμής και της γνωστής τιμής που αναπαράγεται από το μέτρο. Σε αυτή την περίπτωση, η εξισορρόπηση της μετρούμενης τιμής με μια γνωστή δεν πραγματοποιείται πλήρως. Παράδειγμα: μέτρηση τάσης συνεχές ρεύμαχρησιμοποιώντας ένα διακριτό διαιρέτη τάσης, μια πηγή τάσης αναφοράς και ένα βολτόμετρο.

Μηδενική μέθοδος, στο οποίο η προκύπτουσα επίδραση της επίδρασης και των δύο ποσοτήτων στη συσκευή σύγκρισης μηδενίζεται, η οποία καταγράφεται από μια εξαιρετικά ευαίσθητη συσκευή - έναν μηδενικό δείκτη. Παράδειγμα: Μέτρηση της αντίστασης μιας αντίστασης χρησιμοποιώντας μια γέφυρα τεσσάρων βραχιόνων, στην οποία η πτώση τάσης σε μια αντίσταση άγνωστης αντίστασης εξισορροπείται από την πτώση τάσης σε μια αντίσταση γνωστής αντίστασης.

Μέθοδος αντικατάστασης, στην οποία η μετρούμενη ποσότητα και μια γνωστή ποσότητα συνδέονται εναλλάξ στην είσοδο της συσκευής και η τιμή της μετρούμενης ποσότητας υπολογίζεται από δύο μετρήσεις της συσκευής και στη συνέχεια επιλέγοντας μια γνωστή ποσότητα, διασφαλίζεται ότι και οι δύο μετρήσεις συμπίπτω. Με αυτή τη μέθοδο, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή ακρίβεια μέτρησης με μέτρο υψηλής ακρίβειας γνωστής ποσότητας και υψηλή ευαισθησία της συσκευής. Παράδειγμα: ακριβής, ακριβής μέτρηση μιας μικρής τάσης χρησιμοποιώντας ένα γαλβανόμετρο υψηλής ευαισθησίας, στο οποίο συνδέεται πρώτα μια πηγή άγνωστης τάσης και προσδιορίζεται η απόκλιση του δείκτη και, στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας μια ρυθμιζόμενη πηγή γνωστής τάσης, η ίδια εκτροπή του ο δείκτης επιτυγχάνεται. Σε αυτή την περίπτωση, η γνωστή τάση είναι ίση με την άγνωστη.

Μέθοδος αντιστοίχισης, στο οποίο η διαφορά μεταξύ της μετρούμενης τιμής και της τιμής που αναπαράγεται από το μέτρο μετράται χρησιμοποιώντας τη σύμπτωση σημαδιών κλίμακας ή περιοδικών σημάτων. Παράδειγμα: μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής ενός εξαρτήματος χρησιμοποιώντας μια λυχνία στροβοσκοπίου που αναβοσβήνει: παρατηρώντας τη θέση της ένδειξης στο περιστρεφόμενο τμήμα τις στιγμές που αναβοσβήνει η λυχνία, η ταχύτητα του εξαρτήματος προσδιορίζεται από τη γνωστή συχνότητα των αναλαμπών και τη μετατόπιση του σήματος.

Η μέτρηση των φυσικών μεγεθών συνίσταται στη σύγκριση μιας ποσότητας με μια ομοιογενή ποσότητα που λαμβάνεται ως μονάδα. Στη μετρολογία χρησιμοποιείται ο όρος «μέτρηση», που σημαίνει την εύρεση της τιμής ενός φυσικού μεγέθους πειραματικά με τη χρήση ειδικών τεχνικών μέσων.

Οι μετρήσεις που πραγματοποιούνται με χρήση ειδικών τεχνικών μέσων ονομάζονται ενόργανες. Το απλούστερο παράδειγμα τέτοιων μετρήσεων είναι ο προσδιορισμός του μεγέθους ενός τμήματος χρησιμοποιώντας έναν χάρακα με διαιρέσεις, δηλαδή, η σύγκριση του μεγέθους του εξαρτήματος με τη μονάδα μήκους που αποθηκεύεται από τον χάρακα.

Παράγωγο του όρου «μέτρηση» είναι ο όρος «μέτρηση», που χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη. Υπάρχουν όροι «μέτρο», «μέτρο», «μέτρο», αλλά η χρήση τους στη μετρολογία είναι απαράδεκτη.

Για τον εξορθολογισμό των δραστηριοτήτων μέτρησης, οι μετρήσεις ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:

Γενικές μέθοδοι απόκτησης αποτελεσμάτων - άμεσες, έμμεσες, συμβατές, σωρευτικές.

Αριθμός μετρήσεων σε μια σειρά – απλές και πολλαπλές.

Μετρολογικοί σκοποί – τεχνικοί, μετρολογικοί.

Χαρακτηριστικά ακρίβειας - ίσα και άνισα.

Σχέση με αλλαγές στη μετρούμενη τιμή – στατιστική και δυναμική.

Έκφραση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων – απόλυτων και σχετικών.

Οι άμεσες μετρήσεις είναι μετρήσεις στις οποίες η επιθυμητή τιμή μιας ποσότητας βρίσκεται απευθείας από πειραματικά δεδομένα (μετρήσεις μάζας σε κλίμακες, θερμοκρασία θερμομέτρων, μήκος με γραμμικά μέτρα). Στις άμεσες μετρήσεις, το αντικείμενο μελέτης έρχεται σε αλληλεπίδραση με όργανα μέτρησης και, σύμφωνα με τις μετρήσεις των τελευταίων, μετράται η τιμή της μετρούμενης ποσότητας. Μερικές φορές οι μετρήσεις του οργάνου πολλαπλασιάζονται με έναν συντελεστή, εισάγονται κατάλληλες διορθώσεις, κ.λπ. Αυτές οι μετρήσεις μπορούν να γραφτούν με τη μορφή εξίσωσης: X = C X P,

όπου X είναι η τιμή της μετρούμενης ποσότητας σε μονάδες που γίνονται αποδεκτές γι' αυτήν·

Γ – η τιμή μιας διαίρεσης κλίμακας ή μιας μεμονωμένης ανάγνωσης μιας ψηφιακής συσκευής ανάγνωσης σε μονάδες της μετρούμενης τιμής·

Х П – μέτρηση σύμφωνα με τη διάταξη δείκτη σε διαιρέσεις κλίμακας.

Εμμεσος μετρήσεις - μετρήσεις, στην οποία η επιθυμητή τιμή βρίσκεται με βάση μια γνωστή σχέση μεταξύ αυτής της ποσότητας και των τιμών που λαμβάνονται με άμεσες μετρήσεις (καθορισμός της πυκνότητας ενός ομοιογενούς σώματος από τη μάζα και τις γεωμετρικές του διαστάσεις, την ηλεκτρική ειδική αντίσταση ενός αγωγού από την αντίστασή του , μήκος και επιφάνεια διατομής). Γενικά, αυτή η εξάρτηση μπορεί να αναπαρασταθεί ως συνάρτηση X = (X1,X2,....,Xn), στην οποία η τιμή των ορισμάτων X1, X2, ....,Xn βρίσκεται ως αποτέλεσμα της άμεσης , και μερικές φορές έμμεσες, κοινές ή αθροιστικές μετρήσεις .

Για παράδειγμα, η πυκνότητα ενός ομοιογενούς στερεόςΤο ρ βρίσκεται ως ο λόγος της μάζας m προς τον όγκο του V, και η μάζα και ο όγκος του σώματος μετρώνται απευθείας: ρ=m/V.

Για να αυξηθεί η ακρίβεια των μετρήσεων της πυκνότητας ρ, οι μετρήσεις της μάζας m και του όγκου V πραγματοποιούνται επανειλημμένα. Σε αυτή την περίπτωση, η πυκνότητα του σώματος

ρ = m/V, m είναι το αποτέλεσμα της μέτρησης της μάζας σώματος, m = 1/n Σ m i;

V=ΣVi/n - το αποτέλεσμα της μέτρησης του όγκου του σώματος Π.

Αθροιστικές μετρήσεις - μετρήσεις πολλών ομοιογενών μεγεθών, στις οποίες η επιθυμητή τιμή των μεγεθών βρίσκεται λύνοντας ένα σύστημα εξισώσεων που λαμβάνονται από άμεσες μετρήσεις διαφόρων συνδυασμών αυτών των μεγεθών (μετρήσεις στις οποίες η μάζα των επιμέρους βαρών ενός συνόλου βρίσκεται από τη γνωστή μάζα ενός από αυτά και από τα αποτελέσματα των άμεσων συγκρίσεων των μαζών των διαφόρων συνδυασμών βαρών ).

Οι κοινές μετρήσεις είναι ταυτόχρονες μετρήσεις δύο ή περισσότερων αντίθετων μεγεθών για την εύρεση της σχέσης μεταξύ τους (ταυτόχρονες μετρήσεις της αύξησης του μήκους ενός δείγματος ανάλογα με τις αλλαγές στη θερμοκρασία του και τον προσδιορισμό του γραμμικού συντελεστή διαστολής).

Οι κοινές και οι αθροιστικές μετρήσεις είναι πολύ κοντά στις μεθόδους εύρεσης των επιθυμητών τιμών των μετρούμενων ποσοτήτων. Η διαφορά είναι ότι με αθροιστικές μετρήσεις μετρώνται ταυτόχρονα πολλές ομώνυμες ποσότητες και με κοινές μετρήσεις μετρούν διαφορετικές ποσότητες. Οι τιμές των μετρούμενων ποσοτήτων x1, ..., xn προσδιορίζονται με βάση αθροιστικές εξισώσεις.

F1 (X1, ..., Xm, X11, ... , X1n);

F2 (X1, ..., Xm, X21, ... , X1n);

Fn (X1, ..., Xm, Xk1, ... , Xkn),

όπου X11, X21, ………………..Xk n είναι οι ποσότητες που μετρώνται με άμεσες μεθόδους.

Οι κοινές μετρήσεις βασίζονται σε γνωστές εξισώσεις που αντικατοπτρίζουν τις συνδέσεις που υπάρχουν στη φύση μεταξύ των ιδιοτήτων των αντικειμένων, δηλ. μεταξύ των ποσοτήτων.

Οι απόλυτες μετρήσεις είναι μετρήσεις που βασίζονται σε άμεσες μετρήσεις ενός ή περισσότερων βασικών μεγεθών και στη χρήση φυσικών σταθερών.

Σχετικές μετρήσεις - λήψη του λόγου μιας ποσότητας προς μια ποσότητα με το ίδιο όνομα, η οποία παίζει το ρόλο μιας μονάδας, ή μια αλλαγή μιας ποσότητας σε σχέση με μια ποσότητα με το ίδιο όνομα, που λαμβάνεται ως αρχική.

Μια φορά μετρήσεις - μέτρηση, εκτελείται μία φορά (μέτρηση συγκεκριμένης ώρας με ρολόι).

Οι πολλαπλές μετρήσεις είναι μετρήσεις της ίδιας φυσικής ποσότητας, το αποτέλεσμα των οποίων προκύπτει από πολλές διαδοχικές μετρήσεις. Συνήθως, πολλαπλές μετρήσεις είναι αυτές που γίνονται περισσότερες από τρεις φορές.

Τεχνικές μετρήσεις - μετρήσεις που πραγματοποιούνται με χρήση οργάνων μέτρησης εργασίας για σκοπούς παρακολούθησης και διαχείρισης επιστημονικών πειραμάτων, παρακολούθησης παραμέτρων προϊόντος κ.λπ. (μέτρηση πίεσης αέρα σε θάλαμο αυτοκινήτου).

Οι μετρολογικές μετρήσεις είναι μετρήσεις που χρησιμοποιούν πρότυπα και όργανα μέτρησης αναφοράς με σκοπό την καινοτομία μονάδων φυσικών μεγεθών ή τη μεταφορά των μεγεθών τους σε όργανα μέτρησης που λειτουργούν.

Ίσο ρεύμα μετρήσεις - σειρέςμετρήσεις οποιασδήποτε ποσότητας που γίνονται με όργανα μέτρησης ίσης ακρίβειας υπό τις ίδιες συνθήκες.

Οι μη ισοδύναμες μετρήσεις είναι μια σειρά μετρήσεων οποιασδήποτε ποσότητας, που εκτελούνται με διαφορετική ακρίβεια με όργανα μέτρησης και υπό διαφορετικές συνθήκες.

Οι στατικές μετρήσεις είναι μετρήσεις μιας φυσικής ποσότητας που, σύμφωνα με μια συγκεκριμένη εργασία μέτρησης, γίνεται αποδεκτή ως αμετάβλητη καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου μέτρησης (μέτρηση του μεγέθους ενός τμήματος σε κανονική θερμοκρασία).

Οι δυναμικές μετρήσεις είναι μετρήσεις ενός φυσικού μεγέθους του οποίου το μέγεθος αλλάζει με την πάροδο του χρόνου (μετρώντας την απόσταση από το επίπεδο του εδάφους από ένα αεροσκάφος που κατέρχεται).

Οργανα μέτρησης

Τα όργανα μέτρησης είναι τεχνικά μέσα που χρησιμοποιούνται στις μετρήσεις και έχουν τυποποιημένες μετρολογικές ιδιότητες. Εξαρτάται από τα όργανα μέτρησης σωστός ορισμόςτην τιμή της μετρούμενης ποσότητας στη διαδικασία μέτρησής της. Τα όργανα μέτρησης περιλαμβάνουν: μέτρα: όργανα μέτρησης, εγκαταστάσεις μέτρησης, συστήματα μέτρησης.

Ένα μέτρο είναι ένα όργανο μέτρησης που έχει σχεδιαστεί για να αναπαράγει μια φυσική ποσότητα ενός δεδομένου μεγέθους (ένα βάρος είναι ένα μέτρο μάζας, μια γεννήτρια είναι ένα μέτρο συχνότητας ηλεκτρικές δονήσεις). Τα μέτρα, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε μονοαξίας και πολλαπλών τιμών.

Ξεκάθαρος μέτρο- μέτρο, που αναπαράγει μια φυσική ποσότητα του ίδιου μεγέθους (επίπεδο-παράλληλο μπλοκ μετρητή, κανονικό στοιχείο, σταθερός πυκνωτής),

ένα μέτρο πολλαπλών τιμών που αναπαράγει έναν αριθμό φυσικών μεγεθών με το ίδιο όνομα διαφόρων μεγεθών (χάρακα: σε διαιρέσεις χιλιοστών, μεταβλητός πυκνωτής).

Ένα σύνολο μέτρων είναι ένα ειδικά επιλεγμένο σύνολο μέτρων που χρησιμοποιούνται όχι μόνο μεμονωμένα, αλλά και σε διάφορους συνδυασμούς με σκοπό την αναπαραγωγή ενός αριθμού ποσοτήτων με το ίδιο όνομα διαφόρων μεγεθών (ένα σύνολο βαρών, ένα σύνολο μετρητή επιπέδου-παράλληλων μπλοκ).

Μια συσκευή μέτρησης είναι ένα όργανο μέτρησης που έχει σχεδιαστεί για να παράγει ένα σήμα πληροφοριών μέτρησης σε μια μορφή προσβάσιμη σε άμεση αντίληψη από έναν παρατηρητή. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων παράγονται από τις συσκευές ανάγνωσης των οργάνων, οι οποίες μπορεί να είναι κλίμακας, ψηφιακές και καταγραφικές.

Οι συσκευές ανάγνωσης κλίμακας αποτελούνται από μια κλίμακα, η οποία είναι ένα σύνολο σημαδιών και αριθμών που απεικονίζουν μια σειρά από διαδοχικές τιμές της μετρούμενης ποσότητας και έναν δείκτη (βέλος, δέσμη ηλεκτρονίων κ.λπ.) που σχετίζεται με το κινούμενο σύστημα της συσκευής.

Τα σημάδια κλίμακας με τις αριθμητικές τιμές που αντιπροσωπεύονται ονομάζονται αριθμητικά σημάδια κλίμακας. Τα κύρια χαρακτηριστικά της κλίμακας είναι το μήκος της διαίρεσης κλίμακας, που εκφράζεται από την απόσταση μεταξύ των αξόνων δύο παρακείμενων γραμμών κλίμακας, και η τιμή της διαίρεσης κλίμακας, που αντιπροσωπεύει την τιμή της μετρούμενης ποσότητας, αναγκάζοντας τον δείκτη να μετακινήσει μία διαίρεση .

Είναι επίσης σύνηθες να διακρίνουμε τις ακόλουθες έννοιες: εύρος μέτρησης και εύρος ένδειξης.

Το εύρος μέτρησης είναι μέρος του εύρους ένδειξης για το οποίο κανονικοποιούνται τα όρια επιτρεπόμενων σφαλμάτων των οργάνων μέτρησης. Το λιγότερο και υψηλότερη τιμήΤο εύρος μέτρησης ονομάζεται κατώτερο και ανώτερο όριο μέτρησης, αντίστοιχα.

Η τιμή μιας ποσότητας, που καθορίζεται από τη συσκευή ανάγνωσης ενός οργάνου μέτρησης και εκφράζεται στις αποδεκτές μονάδες αυτής της ποσότητας, ονομάζεται ένδειξη του οργάνου μέτρησης.

Η μετρούμενη τιμή προσδιορίζεται είτε πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των διαιρέσεων κλίμακας με την τιμή της διαίρεσης κλίμακας είτε πολλαπλασιάζοντας την αριθμητική τιμή που διαβάζεται στην κλίμακα με τη σταθερά κλίμακας.

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται ευρέως είτε μηχανικές είτε βασισμένες στο φως συσκευές ψηφιακής ανάγνωσης.

Οι συσκευές εγγραφής και ανάγνωσης αποτελούνται από έναν μηχανισμό γραφής ή εκτύπωσης και μια ταινία. Η απλούστερη συσκευή γραφής είναι ένα στυλό γεμάτο με μελάνι, που καταγράφει το αποτέλεσμα της μέτρησης σε μια χαρτοταινία. Σε πιο σύνθετες συσκευές, το αποτέλεσμα της μέτρησης μπορεί να καταγραφεί από μια δέσμη φωτός ή ηλεκτρονίων, η κίνηση της οποίας εξαρτάται από τις τιμές των μετρούμενων ποσοτήτων.

Ένα όργανο μέτρησης (MI) είναι ένα τεχνικό όργανο που προορίζεται για μετρήσεις, με τυποποιημένα μετρολογικά χαρακτηριστικά, αναπαραγωγή ή αποθήκευση μονάδας φυσικής ποσότητας, το μέγεθος της οποίας θεωρείται ότι παραμένει αμετάβλητο σε ένα γνωστό χρονικό διάστημα.

Ο παραπάνω ορισμός εκφράζει την ουσία ενός οργάνου μέτρησης, το οποίο, πρώτον, αποθηκεύει ή αναπαράγει μια μονάδα και, δεύτερον, αυτή η μονάδα είναι αμετάβλητη. Αυτά τα τους σημαντικότερους παράγοντεςκαι να καθορίσει τη δυνατότητα πραγματοποίησης μετρήσεων, δηλ. κάνουν μια τεχνική συσκευή μέσο μέτρησης. Έτσι διαφέρουν τα όργανα μέτρησης από άλλες τεχνικές συσκευές. Τα όργανα μέτρησης περιλαμβάνουν μέτρα μέτρησης: μετατροπείς, όργανα, εγκαταστάσεις και συστήματα.

Ένα μέτρο φυσικής ποσότητας είναι ένα όργανο μέτρησης σχεδιασμένο για την αναπαραγωγή και (ή) αποθήκευση μιας φυσικής ποσότητας ενός ή περισσότερων καθορισμένων μεγεθών, οι τιμές των οποίων εκφράζονται σε καθορισμένες μονάδες και είναι γνωστές με την απαιτούμενη ακρίβεια. Παραδείγματα μετρήσεων: βάρη, αντιστάσεις μέτρησης, μπλοκ μετρητών, πηγές ραδιονουκλεϊδίων, κ.λπ. Τα μέτρα που αναπαράγουν φυσικές ποσότητες ενός μόνο μεγέθους ονομάζονται μονής τιμής (βάρος), πολλά μεγέθη ονομάζονται πολλαπλές τιμές (Χάρακας χιλιοστών - σας επιτρέπει να εκφράσετε μήκος σε mm και cm). Επιπλέον, υπάρχουν σύνολα και αποθήκες μέτρων, για παράδειγμα, ένα απόθεμα χωρητικότητας ή επαγωγής. Όταν γίνονται μετρήσεις χρησιμοποιώντας μέτρα, οι μετρούμενες ποσότητες συγκρίνονται με γνωστές ποσότητες που μπορούν να αναπαραχθούν με μέτρα. Γίνεται σύγκριση με διαφορετικούς τρόπους, το πιο κοινό μέσο σύγκρισης είναι ένας συγκριτής, σχεδιασμένος για να συγκρίνει μέτρα ομοιογενών μεγεθών. Ένα παράδειγμα συγκριτή είναι μια ζυγαριά μοχλού. Τα μέτρα περιλαμβάνουν πρότυπα δείγματα και μια ουσία αναφοράς, τα οποία είναι ειδικά σχεδιασμένα σώματα ή δείγματα ουσίας ορισμένης και αυστηρά ρυθμιζόμενης περιεκτικότητας, μία από τις ιδιότητες των οποίων είναι μια ποσότητα με γνωστή τιμή. Για παράδειγμα, δείγματα σκληρότητας, τραχύτητας.

Ο μορφοτροπέας μέτρησης (MT) είναι μια τεχνική συσκευή με τυπικά μετρολογικά χαρακτηριστικά, που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή μιας μετρούμενης ποσότητας σε άλλη ποσότητα ή σήματος μέτρησης, κατάλληλο για επεξεργασία, αποθήκευση, εμφάνιση ή μετάδοση. Οι πληροφορίες μέτρησης στην έξοδο του MT, κατά κανόνα, δεν είναι διαθέσιμες για άμεση αντίληψη από τον παρατηρητή. Αν και οι IP είναι δομικά ξεχωριστά στοιχεία, τις περισσότερες φορές περιλαμβάνονται ως συστατικάσε πιο πολύπλοκα όργανα ή εγκαταστάσεις μετρήσεων, δεν έχουν ανεξάρτητη σημασία κατά τη διεξαγωγή μετρήσεων.

Η μετατρεπόμενη ποσότητα που εισέρχεται στον μορφοτροπέα μέτρησης ονομάζεται ποσότητα εισόδου και το αποτέλεσμα της μετατροπής ονομάζεται ποσότητα εξόδου. Η μεταξύ τους σχέση καθορίζεται από τη συνάρτηση μετασχηματισμού, η οποία είναι το κύριο μετρολογικό της χαρακτηριστικό. Για την άμεση αναπαραγωγή της μετρούμενης τιμής, χρησιμοποιούνται πρωτεύοντες μετατροπείς, οι οποίοι επηρεάζονται άμεσα από τη μετρούμενη τιμή και στους οποίους λαμβάνει χώρα ο μετασχηματισμός της μετρούμενης τιμής για περαιτέρω μετατροπή ή ένδειξη της. Ένα παράδειγμα πρωτεύοντος μορφοτροπέα είναι ένα θερμοστοιχείο σε ένα κύκλωμα θερμοηλεκτρικού θερμομέτρου. Ένας από τους τύπους πρωτεύοντος μορφοτροπέα είναι ένας αισθητήρας - ένας δομικά ξεχωριστός πρωτεύων μορφοτροπέας από τον οποίο λαμβάνονται σήματα μέτρησης («δίνει» πληροφορίες). Ο αισθητήρας μπορεί να τοποθετηθεί σε σημαντική απόσταση από το όργανο μέτρησης που λαμβάνει τα σήματα του. Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας μετεωρολογικού μπαλονιού. Στον τομέα των μετρήσεων ιοντίζουσα ακτινοβολίαΈνας αισθητήρας ονομάζεται συχνά ανιχνευτής.

Από τη φύση της μετατροπής, τα MT μπορούν να είναι αναλογικά, αναλογικά σε ψηφιακά (ADC), ψηφιακά σε αναλογικά (DAC), δηλαδή να μετατρέπουν ένα ψηφιακό σήμα σε αναλογικό ή αντίστροφα. Σε μια αναλογική μορφή αναπαράστασης, ένα σήμα μπορεί να λάβει ένα συνεχές σύνολο τιμών, δηλαδή είναι συνεχής λειτουργίαμετρούμενη ποσότητα. Σε ψηφιακή (διακριτή) μορφή, αναπαρίσταται ως ψηφιακές ομάδες ή αριθμοί. Παραδείγματα IP είναι ένας μετασχηματιστής ρεύματος μέτρησης και θερμόμετρα αντίστασης.

Μια συσκευή μέτρησης είναι ένα όργανο μέτρησης που έχει σχεδιαστεί για να λαμβάνει τις τιμές μιας μετρούμενης φυσικής ποσότητας εντός ενός καθορισμένου εύρους. Η συσκευή μέτρησης παρουσιάζει πληροφορίες μέτρησης σε μια μορφή προσβάσιμη στην άμεση αντίληψη από τον παρατηρητή.

Σύμφωνα με τη μέθοδο ένδειξης, διακρίνονται οι συσκευές ένδειξης και καταγραφής. Η καταχώριση μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη μορφή συνεχούς καταγραφής της μετρούμενης τιμής ή με εκτύπωση των ενδείξεων του οργάνου σε ψηφιακή μορφή.

Τα όργανα άμεσης δράσης εμφανίζουν τη μετρούμενη ποσότητα σε μια συσκευή ένδειξης που είναι βαθμονομημένη σε μονάδες αυτής της ποσότητας. Για παράδειγμα, αμπερόμετρα, θερμόμετρα.

Οι συσκευές σύγκρισης έχουν σχεδιαστεί για να συγκρίνουν τις μετρούμενες ποσότητες με ποσότητες των οποίων οι τιμές είναι γνωστές. Τέτοια όργανα χρησιμοποιούνται για μετρήσεις με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Με βάση τη δράση τους, τα όργανα μέτρησης χωρίζονται σε ολοκλήρωση και άθροιση, αναλογική και ψηφιακή, εγγραφή και εκτύπωση.
Εγκατάσταση και σύστημα μέτρησης - ένα σύνολο λειτουργικά συνδυασμένων μέτρων, οργάνων μέτρησης και άλλων συσκευών που προορίζονται για τη μέτρηση μιας ή περισσότερων ποσοτήτων και βρίσκονται σε ένα μέρος (εγκατάσταση) ή σε διαφορετικά σημεία του αντικειμένου μέτρησης (σύστημα). Τα συστήματα μέτρησης, κατά κανόνα, είναι αυτοματοποιημένα και ουσιαστικά παρέχουν αυτοματοποίηση των διαδικασιών μέτρησης, επεξεργασίας και παρουσίασης των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Ένα παράδειγμα συστημάτων μέτρησης είναι τα αυτοματοποιημένα συστήματα παρακολούθησης ακτινοβολίας (ARMS) σε διάφορες εγκαταστάσεις πυρηνικής φυσικής, όπως, για παράδειγμα, πυρηνικούς αντιδραστήρεςή επιταχυντές φορτισμένων σωματιδίων.

Σύμφωνα με τον μετρολογικό τους σκοπό, τα όργανα μέτρησης χωρίζονται σε λειτουργικά και πρότυπα.

Το Working SI είναι ένα όργανο μέτρησης που προορίζεται για μετρήσεις που δεν σχετίζονται με τη μεταφορά του μεγέθους μονάδας σε άλλα όργανα μέτρησης. Το όργανο μέτρησης εργασίας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης. Ένας δείκτης είναι ένα τεχνικό μέσο ή ουσία που έχει σχεδιαστεί για να προσδιορίζει την παρουσία οποιασδήποτε φυσικής ποσότητας ή την υπέρβαση της τιμής κατωφλίου της. Ο δείκτης δεν έχει τυποποιημένα μετρολογικά χαρακτηριστικά. Παραδείγματα δεικτών είναι ο παλμογράφος, το χαρτί λυχνίας κ.λπ.

Ένα πρότυπο είναι ένα όργανο μέτρησης που έχει σχεδιαστεί για την αναπαραγωγή και (ή) αποθήκευση μιας μονάδας και τη μεταφορά του μεγέθους της σε άλλα όργανα μέτρησης. Μεταξύ αυτών, μπορούμε να διακρίνουμε πρότυπα εργασίας διαφόρων κατηγοριών, τα οποία προηγουμένως ονομάζονταν υποδειγματικά όργανα μέτρησης.

Η ταξινόμηση των οργάνων μέτρησης πραγματοποιείται σύμφωνα με διάφορα άλλα κριτήρια. Για παράδειγμα, από τους τύπους των μετρούμενων μεγεθών, από τον τύπο της κλίμακας (με ομοιόμορφη ή ανομοιόμορφη κλίμακα), με τη σύνδεση με το αντικείμενο μέτρησης (επαφή ή μη).