Metodi per misurare le grandezze fisiche di base. Misura di grandezze fisiche

Misurazione- si tratta di trovare sperimentalmente il valore di una quantità fisica utilizzando mezzi tecnici speciali. Le misurazioni sono classificate in base a: ♦ metodo di ottenimento delle informazioni; ♦ la natura dei cambiamenti di una grandezza durante le sue misurazioni; ♦ quantità di informazioni di misura; ♦ rispetto alle unità di misura fondamentali. In base al metodo di acquisizione delle informazioni, le misurazioni sono suddivise in dirette, indirette, cumulative e congiunte. Di la natura dei cambiamenti nella quantità misurata durante il processo di misurazione distinguere misurazioni statistiche, dinamiche e statiche.

Di quantità di informazioni di misurazione distinguere tra misurazioni singole e multiple. rispetto alle unità di misura fondamentali distinguere tra misurazioni assolute e relative.

Principio di misura - un fenomeno fisico o un effetto alla base delle misurazioni (ad esempio, l'uso dell'effetto Doppler per misurare la velocità - si verifica in qualsiasi processo ondulatorio di propagazione dell'energia; l'uso della gravità quando si cambia massa mediante pesatura).

Metodo di misurazione - si tratta di una tecnica o di un insieme di tecniche per confrontare una grandezza fisica misurata con la sua unità secondo il principio di misurazione implementato (il metodo di misurazione è solitamente determinato dalla progettazione degli strumenti di misurazione)

Si distinguono i seguenti metodi di misurazione: metodi di valutazione della misurazione diretta (il valore di una grandezza è determinato direttamente dallo strumento di misura indicatore); .♦ modalità di confronto con una misura (le grandezze misurate vengono confrontate con grandezze che riproducono la misura); ♦ metodo di misurazione zero (l'effetto risultante dell'influenza della grandezza misurata e della misura sul dispositivo di confronto viene portato a zero); ♦ metodo di misurazione sostitutivo (la grandezza misurata viene sostituita da una misura con valore noto); con addizione (il valore della grandezza misurata viene integrato con una misura della stessa grandezza in modo tale che il dispositivo di confronto risente della loro somma pari ad un valore precostituito);♦ metodo di misura differenziale (la grandezza misurata viene rispetto ad una grandezza omogenea di valore noto, leggermente diverso dal valore della grandezza misurata, quando si misura la differenza tra queste due grandezze);♦ metodo di misura a contatto (misurazione del diametro dell'albero con una pinza di misura o un passante e calibro no-go); ♦ metodo di misurazione senza contatto (l'elemento dello strumento di misura non viene portato in contatto con l'oggetto di misurazione (ad esempio, misurazione della temperatura in un forno). Procedura di misurazioneè un insieme stabilito di operazioni e regole per la misurazione.

Grandezze fisiche come oggetti di misura Una quantità fisica è una delle proprietà di un oggetto fisico, comune in termini qualitativi a molti oggetti fisici, ma individuale in termini quantitativi per ciascuno di essi. Grandezza fisica misurata rappresenta una quantità fisica quantitativa da misurare, misurare o misurare in conformità con lo scopo principale dell'attività di misurazione. Sistema di unità quantità fisiche è un insieme di quantità fisiche di base e derivate, formato secondo principi accettati, quando alcune quantità sono considerate indipendenti, mentre altre sono le loro funzioni. Di baseè una quantità fisica inclusa in un sistema di quantità e convenzionalmente accettata come indipendente dalle altre quantità di questo sistema. Derivatoè una grandezza fisica inclusa in un sistema e determinata attraverso le quantità fondamentali di questo sistema.

Le quantità fondamentali sono indipendenti l'una dall'altra, ma possono servire come base per stabilire connessioni con altre quantità fisiche, chiamate da esse derivate. Ad esempio, la formula di Einstein include un'unità base - la massa e un'unità derivata - l'energia. Le quantità di base corrispondono alle unità di misura di base e i derivati ​​corrispondono ai derivati ​​Ciascuna quantità fisica ne ha una certa dimensione - un'espressione sotto forma di monomio di potenza, composta da prodotti di simboli di quantità fisiche di base in varie potenze, che riflette la relazione di una data quantità fisica con quantità fisiche accettate in un dato sistema di quantità come base e con un coefficiente di proporzionalità uguale a uno.

22. Mezzi di misurazione della temperatura. Esistono due modi principali per misurare la temperatura: con contatto e senza contatto. I metodi di contatto si basano sul contatto diretto di un trasduttore di misurazione della temperatura con l'oggetto in esame, in seguito al quale si raggiunge uno stato di equilibrio termico tra il trasduttore e l'oggetto. Questo metodo ha i suoi svantaggi. Il campo di temperatura di un oggetto viene distorto quando vi viene inserito un sensore termico. La temperatura del trasduttore è sempre diversa dalla temperatura effettiva dell'oggetto. Il limite superiore della misurazione della temperatura è limitato dalle proprietà dei materiali di cui sono realizzati i sensori di temperatura. Inoltre, una serie di problemi relativi alla misurazione della temperatura in oggetti inaccessibili che ruotano ad alta velocità non possono essere risolti utilizzando il metodo di contatto.

Il metodo senza contatto si basa sulla percezione dell'energia termica trasmessa per irraggiamento e percepita ad una certa distanza dal volume oggetto di studio. Questo metodo è meno sensibile del contatto. Le misurazioni della temperatura dipendono in gran parte dalla riproduzione delle condizioni di calibrazione durante il funzionamento, altrimenti si verificano errori significativi. Un dispositivo utilizzato per misurare la temperatura convertendo i suoi valori in un segnale o in una lettura è chiamato termometro (GOST 13417-76),

Secondo il principio di funzionamento, tutti i termometri sono suddivisi nei seguenti gruppi, utilizzati per diversi intervalli di temperatura: 1 Termometri ad espansione da -260 a +700 ° C, in base alle variazioni di volume di liquidi o solidi con variazioni di temperatura. 2 Termometri manometrici da --200 a +600 °C, che misurano la temperatura in base alla dipendenza della pressione di un liquido, vapore o gas in un volume chiuso dalla variazione di temperatura.3. I termometri a resistenza elettrica sono standard da -270 a +750 °C e convertono una variazione di temperatura in una variazione della resistenza elettrica di conduttori o semiconduttori. 4. Termometri (o pirometri) termoelettrici, standard da -50 a +1800 °C, la cui conversione si basa sulla dipendenza del valore della forza elettromotrice dalla temperatura di giunzione di conduttori dissimili.

Pirometri a radiazione da 500 a 100.000 °C, basati sulla misurazione della temperatura in base all'intensità dell'energia radiante emessa da un corpo riscaldato, Termometri basati su fenomeni elettrofisici da -272 a +1000 °C (convertitori termoelettrici termorumore, convertitori termici volumetrici risonanti , risonanza nucleare).

Metrologia, standardizzazione e certificazione

Domande generali fondamenti di metrologia e tecnologia di misura

IN vita pratica L'uomo ha a che fare con misurazioni ovunque. Ad ogni passo ci sono misurazioni di quantità come lunghezza, volume, peso, tempo, ecc.

Le misurazioni sono uno dei modi più importanti con cui gli esseri umani comprendono la natura. Danno caratteristiche quantitative il mondo circostante, rivelando all'uomo le leggi che operano in natura. Tutti i rami della tecnologia non potrebbero esistere senza un sistema di misurazione completo che determini tutti i processi tecnologici, il loro controllo e gestione, nonché le proprietà e la qualità dei prodotti.

La branca della scienza che studia le misurazioni è la metrologia. La parola "metrologia" è formata da due parole greche: metron - misura e logos - dottrina. La traduzione letterale della parola “metrologia” è lo studio delle misure. Per molto tempo la metrologia è rimasta principalmente una scienza descrittiva delle varie misure e delle relazioni tra di esse. Dalla fine del XIX secolo, grazie al progresso delle scienze fisiche, la metrologia ha conosciuto un notevole sviluppo. Grande ruolo D.I. Mendeleev, che guidò la metrologia domestica nel periodo 1892-1907, ebbe un ruolo nello sviluppo della metrologia moderna come una delle scienze del ciclo fisico.

In conformità con GOST 16263-70 “Metrologia. Termini e definizioni": metrologiaè la scienza delle misurazioni, dei metodi e dei mezzi per garantire la loro unità e i modi per ottenere la precisione richiesta.

Unità di misura- uno stato di misurazioni in cui i loro risultati sono espressi in unità legali e gli errori di misurazione sono noti con una determinata probabilità. L'unità delle misurazioni è necessaria affinché i risultati delle misurazioni effettuate in luoghi diversi possano essere confrontati tempi diversi, utilizzando metodi e strumenti di misura diversi.

Precisione della misurazione caratterizzati dalla vicinanza dei loro risultati al valore reale della quantità misurata. La precisione è il reciproco di errori(discusso di seguito).

Tecnologia di misurazioneè un'area pratica e applicata della metrologia.

Le grandezze misurabili di cui si occupa la metrologia sono grandezze fisiche, cioè quantità comprese nelle equazioni delle scienze sperimentali (fisica, chimica, ecc.) coinvolte nella comprensione del mondo empirico(T.

e. sperimentalmente) per via.

La metrologia penetra in tutte le scienze e discipline che si occupano di misurazioni e per esse costituisce un'unica scienza.

I concetti base su cui opera la metrologia sono i seguenti:

Grandezza fisica;

Unità di grandezza fisica;

Sistema di unità di grandezze fisiche;

Dimensione di un'unità di grandezza fisica (trasferimento della dimensione di un'unità di grandezza fisica);

Strumenti per la misurazione di quantità fisiche;

Strumento di misura esemplare;

Strumento di misura funzionante;

Misura di una grandezza fisica;

Metodo di misurazione;

Risultato della misurazione;

Errore di misurazione;

Servizio metrologico;

Supporto metrologico, ecc.

Definiamo alcuni concetti base:

Quantità fisica– una caratteristica di una delle proprietà di un oggetto fisico (fenomeno o processo), comune in termini qualitativi per molti oggetti fisici, ma quantitativamente individuale per ciascun oggetto (cioè, il valore di una quantità fisica può essere per un oggetto un certo numero di volte in più o in meno rispetto all’altro). Ad esempio: lunghezza, tempo, corrente elettrica.

Unità di grandezza fisica– una grandezza fisica di grandezza fissa, alla quale viene convenzionalmente assegnato un valore numerico pari a 1, ed utilizzata per l'espressione quantitativa di grandezze fisiche omogenee. Ad esempio: 1 m è un'unità di lunghezza, 1 s è un'unità di tempo, 1A è un'unità di corrente elettrica.

Sistema di unità di grandezze fisiche– un insieme di unità di base e derivate di quantità fisiche, formato secondo principi accettati per un dato sistema di quantità fisiche. Per esempio: Sistema internazionale unità (SI), adottato nel 1960

Nel sistema di unità di quantità fisiche ci sono unità base del sistema di unità(nel SI – metro, chilogrammo, secondo, ampere, kelvin). Dalla combinazione delle unità base si formano unità derivate(velocità - m/s, densità - kg/m3).

Aggiungendo i prefissi installati alle unità di base, si formano unità multiple (ad esempio chilometro) o sottomultiple (ad esempio micrometro).

Storicamente, il primo sistema di unità di grandezze fisiche è stato il sistema metrico di misure adottato nel 1791 dall'Assemblea nazionale francese. Non era ancora un sistema di unità comprensione moderna, ma includevano unità di lunghezze, aree, volumi, capacità e pesi, che erano basate su due unità: il metro e il chilogrammo.

Nel 1832, il matematico tedesco K. Gauss propose un metodo per costruire un sistema di unità come insieme di unità base e derivate. Costruì un sistema di unità in cui furono prese come base tre unità arbitrarie indipendenti l'una dall'altra: lunghezza, massa e tempo. Tutte le altre unità potrebbero essere definite utilizzando queste tre. Gauss chiamò sistema assoluto un tale sistema di unità collegate in un certo modo alle tre fondamentali. Ha preso il millimetro, il milligrammo e il secondo come unità di base.

Successivamente, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, apparvero numerosi sistemi di unità di quantità fisiche, costruiti sul principio proposto da Gauss, basati sul sistema metrico di misure, ma diversi tra loro nelle unità di base.

Consideriamo i sistemi più importanti di unità di quantità fisiche.

Sistema GHS. Il sistema GHS di unità di grandezze fisiche, in cui le unità di base sono il centimetro come unità di lunghezza, il grammo come unità di massa e il secondo come unità di tempo, è stato istituito nel 1881.

Sistema MKGSS. L'utilizzo del chilogrammo come unità di peso, e successivamente come unità di forza in generale, ha portato alla nascita di un modello di massa fine XIX secolo alla formazione di un sistema di unità di quantità fisiche con tre unità fondamentali: il metro - un'unità di lunghezza, il chilogrammo-forza - un'unità di forza e il secondo - un'unità di tempo.

Sistema MCSA. Le basi di questo sistema furono proposte nel 1901 dallo scienziato italiano Giorgi. Le unità di base del sistema ISS sono il metro, il chilogrammo, il secondo e l'ampere.

La presenza di un numero di sistemi di unità di quantità fisiche, nonché di un numero significativo di unità non sistemiche, l'inconveniente associato al ricalcolo quando si passa da un sistema di unità a un altro, ha richiesto l'unificazione delle unità di misura. La crescita delle competenze scientifiche, tecniche e legami economici fra diversi paesi necessitava di tale unificazione su scala internazionale.

Era necessario un sistema unificato di unità di grandezze fisiche, praticamente conveniente e che coprisse diverse aree di misurazione. Allo stesso tempo, doveva preservare il principio di coerenza (uguaglianza all'unità del coefficiente di proporzionalità nelle equazioni di connessione tra grandezze fisiche).

Nel 1954, la Decima Conferenza Generale sui Pesi e le Misure stabilì sei unità fondamentali (metro, chilogrammo, secondo, ampere, kelvin, candela + mole). Il sistema, basato sulle sei unità base approvato nel 1954, fu chiamato Sistema Internazionale di Unità, abbreviato SI (SI - lettere iniziali nome francese Systeme International). È stato approvato un elenco di sei unità fondamentali, due aggiuntive e un primo elenco di ventisette unità derivate, nonché prefissi per la formazione di multipli e sottomultipli.

Nella Federazione Russa, il sistema SI è regolato da GOST 8.417-81.

Dimensione dell'unità fisica– determinazione quantitativa di un'unità di grandezza fisica riprodotta o memorizzata da uno strumento di misura. La dimensione delle unità fondamentali SI è stabilita dalla definizione di queste unità da parte della Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (GCPM). Pertanto, secondo la decisione della XIII CGPM, l'unità di temperatura termodinamica, il kelvin, è posta pari a 1/273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua.

La riproduzione delle unità viene effettuata dai laboratori metrologici nazionali utilizzando norme nazionali. La differenza tra la dimensione dell'unità riprodotta dallo standard nazionale e la dimensione dell'unità definita dal CGPM viene stabilita durante i confronti internazionali degli standard.

Dimensioni dell'unità memorizzate esemplare (OSI) O lavoratori (RSI) strumenti di misura, possono essere stabiliti in relazione allo standard primario nazionale. In questo caso possono essere previste più fasi di confronto (tramite standard secondari e OSI).

Misura di una grandezza fisica– un insieme di operazioni per l'utilizzo di un mezzo tecnico che memorizza un'unità di grandezza fisica, consistente nel confronto (esplicito o implicito) della grandezza misurata con la sua unità al fine di ottenere tale grandezza nella forma più conveniente per l'uso.

Principio di misurazione– un fenomeno fisico o un effetto alla base delle misurazioni effettuate utilizzando l'uno o l'altro tipo di strumento di misura.

Applicazione dell'effetto Doppler per misurare la velocità;

Applicazione dell'effetto Hall per misurare l'induzione campo magnetico;

Usare la gravità per misurare la massa mediante pesatura.

Tipi di misurazioni

Dalla natura della dipendenza della quantità misurata dal tempo le misure si dividono in:

statico, in cui la grandezza misurata rimane costante nel tempo;

dinamico, durante il quale la grandezza misurata cambia e non è costante nel tempo.

Le misurazioni statiche sono, ad esempio, misurazioni delle dimensioni del corpo, pressione costante, quantità elettriche in circuiti con uno stato stazionario, dinamiche - misurazioni di pressioni pulsanti, vibrazioni, quantità elettriche in condizioni di un processo transitorio.

In base al metodo per ottenere i risultati della misurazione sono suddivisi in:

indiretto;

cumulativo;

giunto.

Diretto- si tratta di misurazioni in cui il valore desiderato di una grandezza fisica si ricava direttamente dai dati sperimentali.

Le misurazioni dirette possono essere espresse con la formula , dove è il valore desiderato della quantità misurata, ed è il valore ottenuto direttamente dai dati sperimentali.

Nelle misurazioni dirette, la quantità misurata viene sottoposta a operazioni sperimentali, che vengono confrontate con la misura direttamente o utilizzando strumenti di misura tarati nelle unità richieste. Esempi di linee rette sono la misurazione della lunghezza del corpo con un righello, la massa con una bilancia, ecc.

Indiretto- si tratta di misurazioni in cui la quantità desiderata viene determinata sulla base di un rapporto noto tra tale quantità e le quantità sottoposte a misurazioni dirette, cioè Non misurano la quantità effettiva da determinare, ma altre che sono funzionalmente correlate ad essa. Il valore della grandezza misurata si trova calcolando con la formula , dove è la dipendenza funzionale, nota in anticipo, ed è il valore delle grandezze misurate direttamente.

Esempi di misurazioni indirette: determinazione del volume di un corpo mediante misurazioni dirette delle sue dimensioni geometriche, determinazione della resistività elettrica di un conduttore mediante la sua resistenza, lunghezza e area della sezione trasversale.

Le misurazioni indirette sono ampiamente utilizzate nei casi in cui la quantità desiderata è impossibile o troppo difficile da misurare direttamente o quando la misurazione diretta fornisce un risultato meno accurato. Il loro ruolo è particolarmente importante quando si misurano quantità inaccessibili al confronto sperimentale diretto, ad esempio dimensioni dell'ordine astronomico o subatomico.

Aggregato- si tratta di misurazioni di più quantità con lo stesso nome effettuate contemporaneamente, in cui la quantità desiderata viene determinata risolvendo un sistema di equazioni ottenuto mediante misurazioni dirette di varie combinazioni di queste quantità.

Un esempio di misurazioni cumulative è la determinazione della massa dei singoli pesi in un set (calibrazione utilizzando la massa nota di uno di essi e i risultati del confronto diretto delle masse di varie combinazioni di pesi).

Giunto- si tratta di misurazioni di due o più quantità di nomi diversi effettuate simultaneamente per trovare dipendenze tra loro.

Un esempio è la misurazione della resistenza elettrica a 20 0 C e i coefficienti di temperatura di un resistore di misura sulla base di misurazioni dirette della sua resistenza a diverse temperature.

Metodi di misurazione

Metodo di misurazione– si tratta di un metodo per determinare sperimentalmente il valore di una grandezza fisica, cioè la totalità di quelle utilizzate nelle misurazioni fenomeni fisici e strumenti di misura.

Metodo di valutazione diretta consiste nel determinare il valore di una grandezza fisica utilizzando il dispositivo di lettura di un dispositivo di misurazione ad azione diretta. Ad esempio, misurare la tensione con un voltmetro.

Questo metodo è il più comune, ma la sua precisione dipende dalla precisione dello strumento di misura.

Metodo di confronto con una misura - in questo caso il valore misurato viene confrontato con il valore riprodotto dalla misura. L'accuratezza della misurazione può essere superiore all'accuratezza della valutazione diretta.

Esistono i seguenti tipi di metodo di confronto con una misura:

Metodo contrastante, in cui la quantità misurata e riprodotta influenza contemporaneamente il dispositivo di confronto, con l'aiuto del quale viene stabilita la relazione tra le quantità. Esempio: misurazione del peso utilizzando una bilancia a leva e una serie di pesi.

Metodo differenziale, in cui il dispositivo di misura risente della differenza tra il valore misurato e il valore noto riprodotto dalla misura. In questo caso, il bilanciamento del valore misurato con uno noto non viene eseguito completamente. Esempio: misurazione della tensione DC utilizzando un partitore di tensione discreto, una sorgente di tensione di riferimento e un voltmetro.

Metodo nullo, in cui l'effetto risultante dell'influenza di entrambe le quantità sul dispositivo di confronto viene portato a zero, che viene registrato da un dispositivo altamente sensibile: un indicatore zero. Esempio: misurazione della resistenza di un resistore utilizzando un ponte a quattro bracci, in cui la caduta di tensione su un resistore di resistenza sconosciuta è bilanciata dalla caduta di tensione su un resistore di resistenza nota.

Metodo di sostituzione, in cui la quantità misurata e una quantità nota sono collegate alternativamente all'ingresso del dispositivo, e il valore della quantità misurata viene stimato da due letture del dispositivo, e quindi selezionando una quantità nota, si garantisce che entrambe le letture coincidere. Con questo metodo è possibile ottenere un'elevata precisione di misurazione con una misurazione ad alta precisione di una quantità nota e un'elevata sensibilità del dispositivo. Esempio: misurazione precisa e accurata di una piccola tensione utilizzando un galvanometro altamente sensibile, al quale viene prima collegata una sorgente di tensione sconosciuta e viene determinata la deflessione dell'indice, quindi utilizzando una sorgente regolabile di tensione nota, la stessa deflessione del viene raggiunto il puntatore. In questo caso la tensione nota è uguale a quella sconosciuta.

Metodo di corrispondenza, in cui la differenza tra il valore misurato e il valore riprodotto dalla misura viene misurata utilizzando la coincidenza di segni di scala o segnali periodici. Esempio: misurazione della velocità di rotazione di una parte utilizzando una lampada stroboscopica lampeggiante: osservando la posizione del segno sulla parte rotante nei momenti in cui la lampada lampeggia, la velocità della parte è determinata dalla frequenza nota dei lampi e dallo spostamento del marchio.

La misura delle grandezze fisiche consiste nel confrontare una grandezza con una grandezza omogenea presa come unità. In metrologia si usa il termine “misura”, che significa trovare sperimentalmente il valore di una grandezza fisica utilizzando mezzi tecnici speciali.

Le misurazioni eseguite utilizzando mezzi tecnici speciali sono chiamate strumentali. L'esempio più semplice di tali misurazioni è determinare la dimensione di una parte utilizzando un righello con divisioni, ovvero confrontando la dimensione della parte con l'unità di lunghezza memorizzata dal righello.

Un derivato del termine "misurazione" è il termine "misurare", ampiamente utilizzato nella pratica. Esistono termini “misura”, “misura”, “misura”, ma il loro uso in metrologia è inaccettabile.

Per snellire le attività di misurazione, le misurazioni vengono classificate secondo i seguenti criteri:

Metodi generali per ottenere risultati: diretti, indiretti, compatibili, cumulativi;

Numero di misurazioni in una serie – singole e multiple;

Scopi metrologici – tecnici, metrologici;

Caratteristiche di precisione: uguali e disuguali;

Relazione con le variazioni del valore misurato – statistico e dinamico;

Espressione dei risultati di misurazione – assoluti e relativi;

Le misurazioni dirette sono misurazioni in cui il valore desiderato di una quantità si ricava direttamente da dati sperimentali (misure di massa su scale, temperatura di termometri, lunghezze mediante misure lineari). Nelle misurazioni dirette, l'oggetto di studio viene messo in interazione con gli strumenti di misura e, in base alle letture di questi ultimi, viene conteggiato il valore della grandezza misurata. A volte le letture dello strumento vengono moltiplicate per un coefficiente, vengono introdotte le opportune correzioni, ecc. Queste misurazioni possono essere scritte sotto forma di un'equazione: X = C X P,

dove X è il valore della quantità misurata in unità accettate per essa;

C – il prezzo di una divisione di scala o di una singola lettura di un dispositivo di lettura digitale in unità del valore misurato;

Х П – conteggio secondo il dispositivo indicatore nelle divisioni della scala.

Indiretto misurazioni - misurazioni, in cui il valore desiderato si trova sulla base di una relazione nota tra questa quantità e i valori ottenuti mediante misurazioni dirette (determinando la densità di un corpo omogeneo dalla sua massa e dimensioni geometriche, la resistività elettrica di un conduttore dalla sua resistenza , lunghezza e area della sezione trasversale). In generale, questa dipendenza può essere rappresentata come una funzione X = (X1,X2,....,Xn), in cui il valore degli argomenti X1, X2, ....,Xn si trova come risultato di diretta e talvolta misurazioni indirette, congiunte o cumulative.

Ad esempio, la densità di un omogeneo solidoρ si trova come il rapporto tra la massa m e il suo volume V, e la massa e il volume del corpo vengono misurati direttamente: ρ=m/V.

Per aumentare la precisione delle misurazioni della densità ρ, le misurazioni della massa m e del volume V vengono eseguite ripetutamente. In questo caso, la densità corporea

ρ = m/V, m è il risultato della misurazione della massa corporea, m = 1/n Σ m i;

V=ΣVi/n - il risultato della misurazione del volume del corpo Π.

Misurazioni cumulative - misurazioni di diverse quantità omogenee, in cui il valore desiderato delle quantità si trova risolvendo un sistema di equazioni ottenuto mediante misurazioni dirette di varie combinazioni di queste quantità (misurazioni in cui la massa dei singoli pesi di un insieme si trova da la massa nota di uno di essi e dai risultati di confronti diretti delle masse di varie combinazioni di pesi).

Le misurazioni congiunte sono misurazioni simultanee di due o più quantità opposte per trovare la relazione tra loro (misurazioni simultanee dell'incremento della lunghezza di un campione in base alle variazioni della sua temperatura e determinazione del coefficiente di dilatazione lineare).

Le misurazioni congiunte e cumulative sono molto simili nei loro metodi per trovare i valori desiderati delle quantità misurate. La differenza è che nelle misurazioni cumulative vengono misurate contemporaneamente più quantità con lo stesso nome, mentre nelle misurazioni congiunte si misurano quantità diverse. I valori delle quantità misurate x1, ..., xn sono determinati sulla base di equazioni cumulative;

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

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

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

dove X11, X21, ……………..Xk n sono grandezze misurate con metodi diretti.

Le misurazioni congiunte si basano su equazioni note che riflettono le relazioni esistenti in natura tra le proprietà degli oggetti, ad es. tra quantità.

Le misurazioni assolute sono misurazioni basate sulla misurazione diretta di una o più quantità fondamentali e sull'uso di costanti fisiche.

Misure relative: ottenere il rapporto tra una quantità e una quantità con lo stesso nome, che svolge il ruolo di unità, o una variazione di una quantità rispetto a una quantità con lo stesso nome, considerata come quella iniziale.

Una volta misurazioni - misurazione, eseguito una volta (misurazione di un tempo specifico tramite orologio).

Le misurazioni multiple sono misurazioni della stessa grandezza fisica, il cui risultato è ottenuto da diverse misurazioni successive. In genere, le misurazioni multiple sono quelle effettuate più di tre volte.

Misurazioni tecniche: misurazioni eseguite utilizzando strumenti di misura funzionanti allo scopo di monitorare e gestire esperimenti scientifici, monitorare parametri di prodotto, ecc. (misurazione della pressione dell'aria nella camera dell'auto).

Le misurazioni metrologiche sono misurazioni che utilizzano standard e strumenti di misura di riferimento allo scopo di innovare le unità di quantità fisiche o trasferire le loro dimensioni a strumenti di misura funzionanti.

Uguale corrente misurazioni - serie misurazioni di qualsiasi grandezza effettuate mediante strumenti di misura di uguale precisione nelle stesse condizioni.

Le misurazioni non equivalenti sono una serie di misurazioni di qualsiasi quantità, eseguite con diversa precisione con strumenti di misura e in condizioni diverse.

Le misurazioni statiche sono misurazioni di una quantità fisica che, in conformità con uno specifico compito di misurazione, viene accettata come invariata durante il tempo di misurazione (misurazione delle dimensioni di una parte a temperatura normale).

Le misurazioni dinamiche sono misurazioni di una quantità fisica la cui dimensione cambia nel tempo (misurazione della distanza dal livello del suolo da un aereo in discesa).

Strumenti di misura

Gli strumenti di misura sono mezzi tecnici utilizzati nelle misurazioni e dotati di proprietà metrologiche standardizzate. Dipende dagli strumenti di misura definizione corretta il valore della quantità misurata nel processo di misurazione. Gli strumenti di misura comprendono: misure: strumenti di misura, impianti di misura, sistemi di misura.

Una misura è uno strumento di misura atto a riprodurre una grandezza fisica di una determinata grandezza (un peso è una misura di massa, un generatore è una misura di frequenza vibrazioni elettriche). Le misure, a loro volta, si dividono in a valore singolo e a valore multiplo.

Inequivocabile misura-misura, che riproduce una grandezza fisica della stessa dimensione (blocchetto piano parallelo, elemento normale, condensatore costante),

una misura multivalore che riproduce un numero di grandezze fisiche con lo stesso nome di varie dimensioni (righello: in divisioni millimetriche, condensatore variabile).

Un insieme di misure è un insieme di misure appositamente selezionato utilizzato non solo singolarmente, ma anche in varie combinazioni al fine di riprodurre un numero di quantità con lo stesso nome di varie dimensioni (un insieme di pesi, un insieme di tratti di riferimento piano-paralleli ).

Un dispositivo di misurazione è uno strumento di misurazione progettato per generare un segnale di misurazione delle informazioni in una forma accessibile alla percezione diretta da parte di un osservatore. I risultati delle misurazioni sono prodotti dai dispositivi di lettura degli strumenti, che possono essere a scala, digitali e di registrazione.

I dispositivi di lettura della scala sono costituiti da una scala, che è un insieme di segni e numeri che rappresentano una serie di valori sequenziali della quantità misurata, e da un puntatore (freccia, fascio di elettroni, ecc.) associato al sistema di movimento del dispositivo.

I segni di scala con valori numerici rappresentati sono chiamati segni di scala numerica. Le caratteristiche principali della scala sono la lunghezza della divisione della scala, espressa dalla distanza tra gli assi di due linee della scala adiacenti, e il valore della divisione della scala, che rappresenta il valore della quantità misurata, facendo spostare l'indice di una divisione .

È inoltre consuetudine distinguere i seguenti concetti: campo di misura e campo di lettura.

Il campo di misura fa parte del campo di lettura per il quale sono normalizzati i limiti degli errori consentiti degli strumenti di misura. Almeno e valore più alto L'intervallo di misurazione è chiamato rispettivamente limite di misurazione inferiore e superiore.

Il valore di una quantità, determinato dal dispositivo di lettura di uno strumento di misura ed espresso nelle unità accettate di tale quantità, è chiamato lettura dello strumento di misura.

Il valore misurato viene determinato moltiplicando il numero di divisioni della scala per il valore della divisione della scala oppure moltiplicando il valore numerico letto sulla scala per la costante di scala.

Attualmente sono ampiamente utilizzati dispositivi di lettura digitale meccanici o basati sulla luce.

I dispositivi di registrazione e lettura sono costituiti da un meccanismo di scrittura o stampa e da un nastro. Il dispositivo di scrittura più semplice è una penna piena di inchiostro, che registra il risultato della misurazione su un nastro di carta. Nei dispositivi più complessi, il risultato della misurazione può essere registrato da un fascio di luce o di elettroni, il cui movimento dipende dai valori delle quantità misurate.

Uno strumento di misura (MI) è uno strumento tecnico destinato alle misurazioni, avente caratteristiche metrologiche standardizzate, che riproduce o memorizza un'unità di grandezza fisica, la cui dimensione si presuppone immutata in un intervallo di tempo noto.

La definizione di cui sopra esprime l'essenza di uno strumento di misura che, in primo luogo, memorizza o riproduce un'unità e, in secondo luogo, questa unità rimane invariata. Questi i fattori più importanti e determinare la possibilità di effettuare misurazioni, ad es. fare di un dispositivo tecnico uno strumento di misura. Ecco come gli strumenti di misura differiscono dagli altri dispositivi tecnici. Gli strumenti di misura comprendono le misure di misura: convertitori, strumenti, impianti e sistemi.

Una misura di una quantità fisica è uno strumento di misura progettato per riprodurre e (o) memorizzare una quantità fisica di una o più dimensioni specificate, i cui valori sono espressi in unità stabilite e sono noti con la precisione richiesta. Esempi di misure: pesi, resistenze di misura, blocchetti di riscontro, sorgenti di radionuclidi, ecc. Le misure che riproducono quantità fisiche di una sola dimensione sono chiamate a valore singolo (peso), diverse dimensioni sono chiamate multivalore (righello millimetrico - consente di esprimere lunghezza sia in mm che in cm). Inoltre, ci sono insiemi e riserve di misure, ad esempio una riserva di capacità o induttanze. Quando si effettuano misurazioni utilizzando misure, le quantità misurate vengono confrontate con quantità note riproducibili mediante misure. Si fa il confronto in modi diversi, il mezzo di confronto più comune è un comparatore, progettato per confrontare misure di quantità omogenee. Un esempio di comparatore è una bilancia a leva. Le misure includono campioni standard e una sostanza di riferimento, che sono corpi o campioni appositamente progettati di una sostanza con un contenuto determinato e rigorosamente regolamentato, una delle cui proprietà è una quantità con un valore noto. Ad esempio, campioni di durezza, rugosità.

Un trasduttore di misura (MT) è un dispositivo tecnico con caratteristiche metrologiche standard, utilizzato per convertire una quantità misurata in un'altra quantità o segnale di misurazione, utile per l'elaborazione, la memorizzazione, la visualizzazione o la trasmissione. Le informazioni di misurazione all'uscita del MT, di regola, non sono disponibili per la percezione diretta da parte dell'osservatore. Sebbene gli IP siano elementi strutturalmente separati, molto spesso sono inclusi come componenti negli strumenti o negli impianti di misura più complessi, non hanno un significato indipendente durante l'esecuzione delle misurazioni.

La quantità convertita che entra nel trasduttore di misura è chiamata quantità di ingresso e il risultato della conversione è chiamata quantità di uscita. Il rapporto tra loro è specificato dalla funzione di trasformazione, che è la sua principale caratteristica metrologica. Per riprodurre direttamente il valore misurato vengono utilizzati trasduttori primari, che sono direttamente interessati dal valore misurato e in cui avviene la trasformazione del valore misurato per la sua ulteriore conversione o indicazione. Un esempio di trasduttore primario è una termocoppia in un circuito di un termometro termoelettrico. Uno dei tipi di trasduttore primario è un sensore, un trasduttore primario strutturalmente separato dal quale vengono ricevuti i segnali di misurazione (che "fornisce" informazioni). Il sensore può essere posizionato a notevole distanza dallo strumento di misura che ne riceve i segnali. Ad esempio, un sensore per palloncini meteorologici. Nel campo delle misurazioni radiazioni ionizzanti Un sensore è spesso chiamato rilevatore.

Per la natura della conversione, gli MT possono essere analogici, analogico-digitali (ADC), digitali-analogici (DAC), ovvero convertono un segnale digitale in analogico o viceversa. In una forma di rappresentazione analogica, un segnale può assumere un insieme continuo di valori, cioè lo è funzione continua quantità misurata. In forma digitale (discreta), è rappresentato come gruppi o numeri digitali. Esempi di IP sono un trasformatore di corrente di misura e termoresistenze.

Un dispositivo di misurazione è uno strumento di misura progettato per ottenere i valori di una quantità fisica misurata entro un intervallo specificato. Il dispositivo di misurazione presenta le informazioni di misurazione in una forma accessibile alla percezione diretta da parte dell'osservatore.

Secondo il metodo di indicazione, si distinguono i dispositivi di indicazione e registrazione. La registrazione può essere effettuata sotto forma di registrazione continua del valore misurato o stampando le letture dello strumento in formato digitale.

Gli strumenti ad azione diretta visualizzano la quantità misurata su un dispositivo indicatore calibrato in unità di tale quantità. Ad esempio, amperometri, termometri.

I dispositivi di confronto sono progettati per confrontare le quantità misurate con quantità i cui valori sono noti. Tali strumenti vengono utilizzati per misurazioni con maggiore precisione.

In base alla loro azione, gli strumenti di misura si dividono in integrativi e sommatori, analogici e digitali, registranti e stampanti.
Impianto e sistema di misurazione - un insieme di misure funzionalmente combinate, strumenti di misurazione e altri dispositivi destinati a misurare una o più quantità e situati in un luogo (installazione) o in luoghi diversi dell'oggetto di misurazione (sistema). I sistemi di misurazione, di norma, sono automatizzati e essenzialmente forniscono l'automazione dei processi di misurazione, elaborazione e presentazione dei risultati di misurazione. Un esempio di sistemi di misurazione sono i sistemi automatizzati di monitoraggio delle radiazioni (ARMS) in vari impianti di fisica nucleare, come ad esempio reattori nucleari o acceleratori di particelle cariche.

In base al loro scopo metrologico, gli strumenti di misura sono suddivisi in funzionanti e standard.

Il SI di lavoro è uno strumento di misura destinato a misurazioni non associate al trasferimento delle dimensioni dell'unità ad altri strumenti di misura. Lo strumento di misura funzionante può essere utilizzato anche come indicatore. Un indicatore è un mezzo tecnico o una sostanza progettata per determinare la presenza di qualsiasi quantità fisica o il superamento del suo valore soglia. L'indicatore non ha caratteristiche metrologiche standardizzate. Esempi di indicatori sono l'oscilloscopio, la cartina al tornasole, ecc.

Uno standard è uno strumento di misura progettato per riprodurre e (o) memorizzare un'unità e trasferirne le dimensioni ad altri strumenti di misura. Tra questi possiamo distinguere standard di lavoro di varie categorie, precedentemente chiamati strumenti di misura esemplari.

La classificazione degli strumenti di misura viene effettuata secondo vari altri criteri. Ad esempio, dai tipi di quantità misurate, dal tipo di scala (con scala uniforme o irregolare), dalla connessione con l'oggetto di misurazione (contatto o senza contatto).