Metoder för att mäta grundläggande fysiska storheter. Mätning av fysiska storheter

Mått- detta är att hitta värdet av en fysisk storhet experimentellt med hjälp av speciella tekniska medel. Mätningar klassificeras enligt: ​​♦ metod för att få information; ♦ arten av förändringar i en kvantitet under dess mätningar; ♦ mängd mätinformation; ♦ i förhållande till grundläggande måttenheter. Baserat på metoden för att erhålla information delas mätningarna in i direkta, indirekta, kumulativa och gemensamma. Förbi arten av förändringar i den uppmätta kvantiteten under mätningsprocessen särskilja statistiska, dynamiska och statiska mätningar.

Förbi mängd mätinformation skilja mellan enstaka och flera mätningar. i förhållande till grundläggande måttenheter skilja mellan absoluta och relativa mätningar.

Mätprincip - ett fysiskt fenomen eller effekt som ligger till grund för mätningar (till exempel användningen av Doppler-effekten för att mäta hastighet - inträffar i alla vågprocesser av energiutbredning; användningen av gravitation när man ändrar massa genom vägning).

Mätningsmetod - detta är en teknik eller en uppsättning tekniker för att jämföra en uppmätt fysisk storhet med dess enhet i enlighet med den implementerade mätprincipen (mätmetoden bestäms vanligtvis av mätinstrumentens utformning)

Följande mätmetoder särskiljs: metoder för direkt mätning (värdet av en kvantitet bestäms direkt från det indikerande mätinstrumentet); .♦ metoder för jämförelse med ett mått (uppmätta kvantiteter jämförs med kvantiteter som återger måttet); ♦ nollmätmetod (den resulterande effekten av påverkan av den uppmätta storheten och måttet på jämförelseanordningen nollställs); ♦ ersättningsmätmetod (den uppmätta storheten ersätts med ett mått med känt värde); ♦ mätmetod med addition (värdet av den uppmätta storheten kompletteras med ett mått av samma kvantitet med på ett sådant sätt att jämförelseanordningen påverkas av deras summa lika med ett förutbestämt värde);♦ differentiell mätmetod (den uppmätta storheten är jämfört med en homogen kvantitet som har ett känt värde, något som skiljer sig från värdet på den uppmätta mängden, när skillnaden mellan dessa två storheter mäts);♦ kontaktmätningsmetod (mätning av axelns diameter med en mätklämma eller en go- genomgående och no-go-mätare) ♦ beröringsfri mätmetod (mätinstrumentets element kommer inte i kontakt med mätobjektet (t.ex. mätning av temperatur i en ugn). Mätningsprocedurär en etablerad uppsättning operationer och regler för mätning.

Fysiska storheter som mätobjekt En fysisk storhet är en av egenskaperna hos ett fysiskt objekt, vanlig i kvalitativa termer för många fysiska objekt, men individuell i kvantitativa termer för vart och ett av dem. Uppmätt fysisk kvantitet representerar en kvantitativ fysisk storhet som ska mätas, mätas eller mätas i enlighet med huvudsyftet med mätuppgiften. System av enheter av fysiska storheterär en uppsättning grundläggande och härledda fysiska storheter, bildade i enlighet med accepterade principer, när vissa kvantiteter tas som oberoende, medan andra är deras funktioner. Grundläggandeär en fysisk storhet som ingår i ett kvantitetssystem och som konventionellt accepteras som oberoende av andra kvantiteter i detta system. Derivatär en fysisk storhet som är en del av ett system och bestäms genom grundstorheterna i detta system.

Grundstorheter är oberoende av varandra, men de kan tjäna som grund för att upprätta samband med andra fysiska storheter, som kallas derivat från dem. Till exempel inkluderar Einsteins formel en grundläggande enhet - massa och en derivatenhet - energi. Grundstorheter motsvarar grundläggande måttenheter och derivator motsvarar derivator Varje fysisk storhet har en viss dimension - ett uttryck i form av ett potensmonomial, sammansatt av produkter av symboler för grundläggande fysiska storheter i olika potenser, som återspeglar förhållandet mellan en given fysisk storhet och fysiska kvantiteter accepterade i ett givet kvantitetssystem som grundläggande, och med en proportionalitetskoefficient lika med till en.

22. Metod för att mäta temperatur. Det finns två huvudsakliga sätt att mäta temperaturer - kontakt och icke-kontakt. Kontaktmetoder är baserade på direktkontakt av en temperaturmätgivare med föremålet som studeras, vilket resulterar i att ett tillstånd av termisk jämvikt uppnås mellan givaren och föremålet. Denna metod har sina egna nackdelar. Temperaturfältet för ett objekt förvrängs när en termisk sensor sätts in i det. Givarens temperatur skiljer sig alltid från objektets verkliga temperatur. Den övre gränsen för temperaturmätning begränsas av egenskaperna hos de material som temperatursensorerna är tillverkade av. Dessutom kan ett antal problem med att mäta temperatur i otillgängliga föremål som roterar med hög hastighet inte lösas med kontaktmetoden.

Den beröringsfria metoden baseras på uppfattningen av termisk energi som överförs genom strålning och uppfattas på ett visst avstånd från den volym som studeras. Denna metod är mindre känslig än kontakt. Temperaturmätningar beror till stor del på att reproducera kalibreringsförhållanden under drift och annars uppstår betydande fel. En enhet som används för att mäta temperatur genom att omvandla dess värden till en signal eller indikation kallas en termometer (GOST 13417-76),

Enligt funktionsprincipen är alla termometrar indelade i följande grupper, som används för olika temperaturområden: 1 Expansionstermometrar från -260 till +700 ° C, baserat på förändringar i volymen av vätskor eller fasta ämnen med temperaturförändringar. 2 Manometriska termometrar från -200 till +600 °C, mäter temperatur baserat på beroendet av trycket hos en vätska, ånga eller gas i en sluten volym på temperaturförändringen.3. Elektriska resistanstermometrar är standard från -270 till +750 °C, vilket omvandlar en temperaturförändring till en förändring av det elektriska motståndet hos ledare eller halvledare. 4. Termoelektriska termometrar (eller pyrometrar), standard från -50 till +1800 °C, vars omvandling är baserad på beroendet av det elektromotoriska kraftvärdet på korsningstemperaturen för olika ledare.

Strålningspyrometrar från 500 till 100 000 °C, baserad på temperaturmätning baserad på intensiteten hos strålningsenergi som emitteras av en uppvärmd kropp, termometrar baserade på elektrofysiska fenomen från -272 till +1000 °C (termo-brus termoelektriska omvandlare, volymetriska resonanser som ger den termiska resonansen , kärnresonans).

Metrologi, standardisering och certifiering

Allmänna frågor om grunderna för metrologi och mätteknik

I det praktiska livet sysslar människor med mätningar överallt. Vid varje steg finns det mätningar av sådana mängder som längd, volym, vikt, tid, etc.

Mätningar är ett av de viktigaste sätten för människor att förstå naturen. De ger kvantitativa egenskaper omvärlden och avslöjar för människan de lagar som verkar i naturen. Alla teknikgrenar skulle inte kunna existera utan ett heltäckande mätsystem som bestämmer alla tekniska processer, deras kontroll och ledning samt produkters egenskaper och kvalitet.

Den vetenskapsgren som studerar mätningar är metrologi. Ordet "metrologi" är bildat av två grekiska ord: metron - mått och logos - lära. Den bokstavliga översättningen av ordet "metrologi" är studiet av mått. Under lång tid förblev metrologi huvudsakligen en beskrivande vetenskap om olika mått och sambanden mellan dem. Sedan slutet av 1800-talet, tack vare de fysiska vetenskapernas framsteg, har metrologin fått en betydande utveckling. En stor roll i utvecklingen av modern metrologi som en av den fysiska cykelns vetenskaper spelades av D. I. Mendeleev, som ledde inhemsk metrologi under perioden 1892 - 1907.

I enlighet med GOST 16263-70 "Metrology. Termer och definitioner": metrologiär vetenskapen om mätningar, metoder och medel för att säkerställa deras enhet och sätt att uppnå erforderlig noggrannhet.

Enhet av måtten- ett tillstånd av mätningar där deras resultat uttrycks i lagliga enheter och mätfel är kända med en given sannolikhet. Enhet av mätningar är nödvändig för att resultaten av mätningar gjorda på olika platser ska kunna jämföras i annan tid, med olika metoder och mätinstrument.

Noggrannhet av mätningar kännetecknas av att deras resultat ligger nära det verkliga värdet av den uppmätta kvantiteten. Noggrannhet är den ömsesidiga av fel(diskuteras nedan).

Mätteknikär ett praktiskt tillämpat område inom metrologi.

De mätbara storheter som metrologi handlar om är fysiska storheter, det vill säga kvantiteter som ingår i ekvationerna för experimentella vetenskaper (fysik, kemi, etc.) som är involverade i att förstå världen empirisk(T.

e. experimentellt) förresten.

Metrologi tränger in i alla vetenskaper och discipliner som sysslar med mätningar och är en enda vetenskap för dem.

De grundläggande begreppen som metrologi verkar på är följande:

Fysisk kvantitet;

Enhet för fysisk kvantitet;

System av enheter av fysiska kvantiteter;

Storlek på en fysisk kvantitetsenhet (överföring av storleken på en fysisk kvantitetsenhet);

Instrument för mätning av fysiska storheter;

Exemplariskt mätinstrument;

Fungerande mätinstrument;

Mätning av en fysisk storhet;

Mätningsmetod;

Mätresultat;

Mätfel;

Metrologisk tjänst;

Metrologiskt stöd m.m.

Låt oss definiera några grundläggande begrepp:

Fysisk kvantitet– ett kännetecken för en av egenskaperna hos ett fysiskt objekt (fenomen eller process), vanlig i kvalitativa termer för många fysiska objekt, men kvantitativt individuellt för varje objekt (dvs värdet av en fysisk storhet kan för ett objekt vara ett visst antal gånger mer eller mindre än för den andra). Till exempel: längd, tid, elektrisk ström.

Enhet för fysisk kvantitet– en fysisk kvantitet av en fast storlek, som konventionellt tilldelas ett numeriskt värde lika med 1, och som används för det kvantitativa uttrycket av homogena fysiska storheter. Till exempel: 1 m är en längdenhet, 1 s är en tidsenhet, 1A är en enhet för elektrisk ström.

System av enheter av fysiska storheter– en uppsättning grundläggande och härledda enheter av fysiska storheter, bildade i enlighet med accepterade principer för ett givet system av fysiska storheter. Till exempel: Internationellt system enheter (SI), antagen 1960

I systemet med enheter av fysiska storheter finns det grundläggande enheter i enhetssystemet(i SI – meter, kilogram, sekund, ampere, kelvin). Från kombinationen av grundläggande enheter bildas härledda enheter(hastighet - m/s, densitet - kg/m 3).

Genom att lägga till installerade prefix till grundenheterna bildas flera (till exempel kilometer) eller submultipel (till exempel mikrometer) enheter.

Historiskt sett var det första systemet med enheter av fysiska kvantiteter det metriska måttsystemet som antogs 1791 av den franska nationalförsamlingen. Det var ännu inte ett system av enheter i modern förståelse, men inkluderade enheter för längder, ytor, volymer, kapaciteter och vikter, som baserades på två enheter: metern och kilogram.

1832 föreslog den tyske matematikern K. Gauss en metod för att konstruera ett system av enheter som en uppsättning av grundläggande och derivativa sådana. Han konstruerade ett system av enheter där tre godtyckliga enheter oberoende av varandra togs som grund - längd, massa och tid. Alla andra enheter skulle kunna definieras med dessa tre. Gauss kallade ett sådant system av enheter kopplade på ett visst sätt med de tre grundläggande för ett absolut system. Han tog millimeter, milligram och tvåa som grundenheter.

Därefter, med utvecklingen av vetenskap och teknik, dök ett antal system av enheter av fysiska kvantiteter upp, byggda på principen som föreslagits av Gauss, baserade på det metriska måttsystemet, men som skilde sig från varandra i grundläggande enheter.

Låt oss överväga de viktigaste systemen av enheter av fysiska kvantiteter.

GHS-system. GHS-systemet med enheter av fysiska storheter, där grundenheterna är centimeter som längdenhet, gram som massenhet och den andra som tidsenhet, etablerades 1881.

MKGSS-system. Användningen av kilogram som en viktenhet, och därefter som en kraftenhet i allmänhet, ledde i slutet av 1800-talet till bildandet av ett system av enheter av fysiska kvantiteter med tre grundläggande enheter: mätaren - en enhet av längd, kilogram-kraften - en kraftenhet och den andra - en tidsenhet.

MCSA-system. Grunderna för detta system föreslogs 1901 av den italienske vetenskapsmannen Giorgi. Grundenheterna i ISS-systemet är meter, kilogram, sekund och ampere.

Förekomsten av ett antal system av enheter av fysiska kvantiteter, såväl som ett betydande antal icke-systemenheter, olägenheter i samband med omräkning när man flyttade från ett system av enheter till ett annat, krävde sammanslutning av måttenheter. Tillväxten av vetenskapliga, tekniska och ekonomiska band mellan olika länder nödvändiggjorde ett sådant enande på internationell nivå.

Ett enhetligt system av enheter av fysiska storheter krävdes, praktiskt taget bekvämt och täckande olika mätområden. Samtidigt var den tvungen att bevara principen om koherens (likhet till enhet av proportionalitetskoefficienten i ekvationerna för samband mellan fysiska storheter).

År 1954 fastställde den tionde allmänna konferensen om vikter och mått sex grundläggande enheter (meter, kilogram, sekund, ampere, kelvin, candela + mol). Systemet, baserat på de sex grundläggande enheterna som godkändes 1954, kallades International System of Units, förkortat SI (SI - initialbokstäverna i det franska namnet Systeme International). En lista med sex grundläggande, två ytterligare och den första listan med tjugosju derivatenheter godkändes, såväl som prefix för bildandet av multiplar och submultiplar.

I Ryska federationen regleras SI-systemet av GOST 8.417-81.

Fysisk enhetsstorlek– kvantitativ bestämning av en fysisk kvantitetsenhet som reproduceras eller lagras av ett mätinstrument. Storleken på de grundläggande SI-enheterna fastställs genom definitionen av dessa enheter av General Conference on Weights and Measures (GCPM). Sålunda, i enlighet med XIII CGPM:s beslut, sätts enheten för termodynamisk temperatur, kelvin, lika med 1/273,16 av den termodynamiska temperaturen för vattnets trippelpunkt.

Reproduktion av enheter utförs av nationella metrologiska laboratorier med hjälp av nationella standarder. Skillnaden mellan storleken på enheten som återges av den nationella standarden och storleken på enheten som definieras av CGPM fastställs vid internationella jämförelser av standarder.

Enhetsstorlek lagrad exemplarisk (OSI) eller arbetare (RSI) mätinstrument, kan fastställas i förhållande till den nationella primärstandarden. I det här fallet kan det finnas flera stadier av jämförelse (genom sekundära standarder och OSI).

Mätning av en fysisk storhet– en uppsättning operationer för användning av ett tekniskt medel som lagrar en fysisk kvantitetsenhet, bestående av jämförelse (explicit eller implicit) av den uppmätta kvantiteten med dess enhet för att erhålla denna kvantitet i den form som är mest lämplig att använda.

Mätprincip– ett fysiskt fenomen eller en effekt som ligger till grund för mätningar med en eller annan typ av mätinstrument.

Tillämpning av dopplereffekten för att mäta hastighet;

Tillämpning av Hall-effekten för att mäta induktion magnetiskt fält;

Att använda gravitation för att mäta massa genom vägning.

Typer av mått

Genom arten av beroendet av den uppmätta kvantiteten i tiden måtten är indelade i:

statisk, där den uppmätta kvantiteten förblir konstant över tiden;

dynamisk, under vilken den uppmätta kvantiteten ändras och inte är konstant över tiden.

Statiska mätningar är till exempel mätningar av kroppsdimensioner, konstant tryck, elektriska storheter i kretsar med stationärt tillstånd, dynamiska - mätningar av pulserande tryck, vibrationer, elektriska storheter under förhållanden av en transient process.

Genom metod för att erhålla mätresultat de är indelade i:

indirekt;

kumulativ;

gemensam.

Direkt- dessa är mätningar där det önskade värdet av en fysisk storhet hittas direkt från experimentella data.

Direkta mätningar kan uttryckas med formeln , där är det önskade värdet för den uppmätta kvantiteten, och är det värde som erhålls direkt från experimentella data.

Vid direkta mätningar utsätts den uppmätta kvantiteten för experimentella operationer, som jämförs med måttet direkt eller med hjälp av mätinstrument kalibrerade i de erforderliga enheterna. Exempel på raka linjer är att mäta kroppslängd med en linjal, massa med hjälp av skalor osv.

Indirekt- det är mätningar där den önskade kvantiteten bestäms utifrån ett känt förhållande mellan denna mängd och mängder som utsätts för direkta mätningar, d.v.s. De mäter inte den faktiska kvantiteten som bestäms, utan andra som är funktionellt relaterade till den. Värdet på den uppmätta storheten hittas genom att beräkna med formeln , var är det funktionella beroendet, vilket är känt i förväg, och är värdet av de direkt uppmätta storheterna.

Exempel på indirekta mätningar: bestämning av en kropps volym genom direkta mätningar av dess geometriska dimensioner, bestämning av en ledares elektriska resistivitet genom dess resistans, längd och tvärsnittsarea.

Indirekta mätningar används ofta i de fall där den önskade mängden är omöjlig eller för svår att mäta direkt, eller när direkt mätning ger ett mindre exakt resultat. Deras roll är särskilt stor när man mäter kvantiteter som är otillgängliga för direkt experimentell jämförelse, till exempel dimensioner av den astronomiska eller subatomära ordningen.

Aggregat- dessa är mätningar av flera kvantiteter med samma namn som görs samtidigt, där den önskade kvantiteten bestäms genom att lösa ett ekvationssystem som erhålls genom direkta mätningar av olika kombinationer av dessa storheter.

Ett exempel på kumulativa mätningar är bestämningen av massan av individuella vikter i en uppsättning (kalibrering med hjälp av den kända massan för en av dem och resultaten av direkta jämförelser av massorna av olika viktkombinationer).

Gemensam- det här är mätningar av två eller flera kvantiteter av olika namn som görs samtidigt för att hitta beroenden mellan dem.

Ett exempel är mätning av elektriskt motstånd vid 20 0 C och temperaturkoefficienterna för ett mätmotstånd baserat på direkta mätningar av dess resistans vid olika temperaturer.

Mätmetoder

Metod för mätning– detta är en metod för att experimentellt bestämma värdet av en fysisk storhet, dvs en uppsättning som används i mätningar fysiska fenomen och mätinstrument.

Direkt bedömningsmetod består i att bestämma värdet av en fysisk storhet med hjälp av avläsningsanordningen hos en direktverkande mätanordning. Till exempel mäta spänning med en voltmeter.

Denna metod är den vanligaste, men dess noggrannhet beror på mätinstrumentets noggrannhet.

Metod för jämförelse med ett mått - i detta fall jämförs det uppmätta värdet med värdet som återges av måttet. Mätnoggrannheten kan vara högre än precisionen för direkt bedömning.

Det finns följande typer av jämförelsemetoder med ett mått:

Kontrasterande metod, där den uppmätta och återgivna mängden samtidigt påverkar jämförelseanordningen, med vars hjälp förhållandet mellan storheterna fastställs. Exempel: Mätning av vikt med hjälp av en spakvåg och en uppsättning vikter.

Differentiell metod, där mätanordningen påverkas av skillnaden mellan det uppmätta värdet och det kända värdet som återges av måttet. I detta fall utförs inte balanseringen av det uppmätta värdet med ett känt värde helt. Exempel: spänningsmätning likström med användning av en diskret spänningsdelare, en referensspänningskälla och en voltmeter.

Noll metod, där den resulterande effekten av påverkan av båda kvantiteterna på jämförelseanordningen bringas till noll, vilket registreras av en mycket känslig anordning - en nollindikator. Exempel: Mätning av ett motstånds resistans med hjälp av en fyrarmad brygga, där spänningsfallet över ett motstånd med okänd resistans balanseras av spänningsfallet över ett motstånd med känt motstånd.

Substitutionsmetod, där den uppmätta kvantiteten och en känd kvantitet växelvis är anslutna till enhetens ingång, och värdet på den uppmätta kvantiteten uppskattas från två avläsningar av enheten, och sedan genom att välja en känd storhet, säkerställs de att båda avläsningarna sammanfalla. Med denna metod kan hög mätnoggrannhet uppnås med ett högprecisionsmått av en känd kvantitet och hög känslighet hos enheten. Exempel: noggrann, exakt mätning av en liten spänning med hjälp av en mycket känslig galvanometer, till vilken en källa med okänd spänning först ansluts och pekarens avböjning bestäms, och sedan med hjälp av en justerbar källa med känd spänning, samma avböjning av pekaren uppnås. I detta fall är den kända spänningen lika med den okända.

Matchningsmetod, där skillnaden mellan det uppmätta värdet och det värde som återges av måttet mäts med användning av sammanfallande av skalmärken eller periodiska signaler. Exempel: mäta en dels rotationshastighet med hjälp av en blinkande blixtlampa: observera läget för märket på den roterande delen vid ögonblicken då lampan blinkar, delens hastighet bestäms utifrån den kända frekvensen av blixtarna och förskjutningen av märket.

Mätningen av fysiska storheter består i att jämföra en storhet med en homogen kvantitet som tas som en enhet. Inom metrologi används termen "mätning", vilket betyder att man experimentellt kan hitta värdet av en fysisk storhet med hjälp av speciella tekniska medel.

Mätningar som utförs med speciella tekniska medel kallas instrumentella. Det enklaste exemplet på sådana mätningar är att bestämma storleken på en del med hjälp av en linjal med divisioner, det vill säga att jämföra storleken på delen med den längdenhet som lagras av linjalen.

En derivata av termen "mätning" är termen "att mäta", som ofta används i praktiken. Det finns termer "mäta", "mäta", "mäta", men deras användning inom metrologi är oacceptabel.

För att effektivisera mätaktiviteter klassificeras mätningar enligt följande kriterier:

Allmänna metoder för att erhålla resultat - direkt, indirekt, kompatibla, kumulativa;

Antal mätningar i en serie – enstaka och multipla;

Metrologiska ändamål – tekniska, metrologiska;

Egenskaper för noggrannhet - lika och ojämlika;

Förhållande till förändringar i det uppmätta värdet – statistiskt och dynamiskt;

Uttryck av mätresultat – absoluta och relativa;

Direkta mätningar är mätningar där det önskade värdet för en kvantitet hittas direkt från experimentella data (mätningar av massa på skalor, temperatur på termometrar, längd med linjära mått). Vid direkta mätningar bringas studieobjektet i samverkan med mätinstrument och enligt avläsningarna av de senare räknas värdet av den uppmätta storheten. Ibland multipliceras instrumentavläsningarna med en koefficient, lämpliga korrigeringar införs etc. Dessa mätningar kan skrivas i form av en ekvation: X = C X P,

där X är värdet av den uppmätta kvantiteten i enheter som accepteras för den;

C – priset för en skaldelning eller en enda avläsning av en digital avläsningsenhet i enheter av det uppmätta värdet;

Х П – räkning enligt indikatoranordningen i skalindelningar.

Indirekt mått - mått, där det önskade värdet hittas på grundval av ett känt förhållande mellan denna kvantitet och värden som erhållits genom direkta mätningar (bestämning av densiteten hos en homogen kropp genom dess massa och geometriska dimensioner, den elektriska resistiviteten hos en ledare genom dess resistans längd och tvärsnittsarea). I allmänhet kan detta beroende representeras som en funktion X = (X1,X2,....,Xn), där värdet av argumenten X1, X2, ....,Xn hittas som ett resultat av direkt , och ibland indirekta, gemensamma eller kumulativa mätningar .

Till exempel densiteten av en homogen fastρ finns som förhållandet mellan massan m och dess volym V, och kroppens massa och volym mäts direkt: ρ=m/V.

För att öka noggrannheten i mätningar av densitet ρ utförs mätningar av massa m och volym V upprepade gånger. I det här fallet kroppens täthet

ρ = m/V, m är resultatet av att mäta kroppsvikten, m ​​= 1/n Σ m i;

V=ΣVi/n - resultatet av att mäta kroppens volym Π.

Kumulativa mätningar - mätningar av flera homogena kvantiteter, där det önskade värdet av kvantiteterna hittas genom att lösa ett system av ekvationer som erhålls genom direkta mätningar av olika kombinationer av dessa kvantiteter (mått där massan av individuella vikter i en uppsättning hittas från den kända massan för en av dem och från resultaten av direkta jämförelser av massorna av olika kombinationer av vikter).

Gemensamma mätningar är samtidiga mätningar av två eller flera motsatta storheter för att hitta sambandet mellan dem (samtidiga mätningar av ökningen i längden av ett prov beroende på förändringar i dess temperatur och bestämning av den linjära expansionskoefficienten).

Gemensamma och kumulativa mätningar är mycket nära i sina metoder för att hitta de önskade värdena för de uppmätta kvantiteterna. Skillnaden är att med kumulativa mätningar mäts flera kvantiteter med samma namn samtidigt, och med gemensamma mätningar mäter de olika storheter. Värdena för de uppmätta storheterna x1, ..., xn bestäms på basis av kumulativa ekvationer;

F1 (Xl, ..., Xm, Xll, ..., Xin);

F2 (Xl, ..., Xm, X21, ..., Xin);

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

där X11, X21, …………………..Xk n är kvantiteter uppmätta med direkta metoder.

Gemensamma mätningar bygger på välkända ekvationer som speglar de samband som finns i naturen mellan objektens egenskaper, d.v.s. mellan mängderna.

Absoluta mätningar är mätningar baserade på direkta mätningar av en eller flera grundstorheter och användning av fysikaliska konstanter.

Relativa mätningar - erhållande av förhållandet mellan en kvantitet och en kvantitet med samma namn, som spelar rollen som en enhet, eller en förändring av en kvantitet i förhållande till en kvantitet med samma namn, taget som den ursprungliga.

En gång mått - mått, utförs en gång (mäter specifik tid med klocka).

Flera mätningar är mätningar av samma fysiska kvantitet, vars resultat erhålls från flera på varandra följande mätningar. Vanligtvis är flera mätningar de som görs mer än tre gånger.

Tekniska mätningar - mätningar utförda med fungerande mätinstrument i syfte att övervaka och hantera vetenskapliga experiment, övervaka produktparametrar m.m. (mätning av lufttryck i en bilkammare).

Metrologiska mätningar är mätningar med standarder och referensmätinstrument i syfte att förnya enheter av fysiska storheter eller överföra deras storlekar till fungerande mätinstrument.

Lika ström mått - serie mätningar av vilken mängd som helst gjorda av mätinstrument med samma noggrannhet under samma förhållanden.

Icke-ekvivalenta mätningar är en serie mätningar av vilken mängd som helst, utförda med olika noggrannhet med mätinstrument och under olika förhållanden.

Statiska mätningar är mätningar av en fysisk storhet som, i enlighet med en specifik mätuppgift, accepteras som oförändrad under hela mättiden (mätning av en detaljs storlek vid normal temperatur).

Dynamiska mätningar är mätningar av en fysisk storhet vars storlek ändras över tiden (mätning av avstånd till marknivå från ett fallande flygplan).

Mätinstrument

Mätinstrument är tekniska medel som används vid mätningar och som har standardiserade metrologiska egenskaper. Beror på mätinstrument korrekt definition värdet av den uppmätta storheten i processen för dess mätning. Mätinstrument omfattar: åtgärder: mätinstrument, mätinstallationer, mätsystem.

Ett mått är ett mätinstrument utformat för att reproducera en fysisk storhet av en given storlek (en vikt är ett mått på massa, en generator är ett mått på frekvensen av elektriska svängningar). Åtgärder delas i sin tur in i envärdiga och flervärdiga.

Entydig mäta- mäta, som återger en fysisk storhet av samma storlek (planparallellt mätblock, normalelement, konstant kondensator),

ett mått med flera värden som återger ett antal fysiska storheter med samma namn av olika storlekar (linjal: i millimeterdivisioner, variabel kondensator).

En uppsättning mått är en speciellt utvald uppsättning mått som inte bara används individuellt utan också i olika kombinationer i syfte att reproducera ett antal kvantiteter med samma namn av olika storlekar (en uppsättning vikter, en uppsättning planparallella mätare block).

En mätanordning är ett mätinstrument utformat för att generera en signal med mätinformation i en form som är tillgänglig för direkt uppfattning av en observatör. Mätresultaten produceras av instrumentens avläsningsanordningar, som kan vara skala, digitala och inspelning.

Skalavläsningsanordningar består av en skala, som är en uppsättning märken och siffror som visar en serie sekventiella värden av den uppmätta kvantiteten, och en pekare (pil, elektronstråle, etc.) associerad med enhetens rörliga system.

Skalmärken med numeriska värden representerade kallas numeriska skalmärken. Skalans huvudsakliga egenskaper är längden på skaldelningen, uttryckt som avståndet mellan axlarna på två intilliggande skallinjer, och värdet på skaldelningen, som representerar värdet på den uppmätta storheten, vilket får pekaren att flytta en division .

Det är också vanligt att särskilja följande begrepp: mätområde och avläsningsområde.

Mätområdet är en del av avläsningsområdet för vilket gränserna för tillåtna fel för mätinstrument är normaliserade. De minsta och största värdena i mätområdet kallas de nedre respektive övre gränserna för mätningar.

Värdet på en storhet, bestämt av mätinstrumentets avläsningsanordning och uttryckt i de accepterade enheterna av denna kvantitet, kallas mätinstrumentets avläsning.

Det uppmätta värdet bestäms antingen genom att multiplicera antalet skaldelningar med värdet på skaldelningen eller genom att multiplicera det numeriska värdet avläst på skalan med skalkonstanten.

För närvarande används antingen mekaniska eller ljusbaserade digitala läsenheter i stor utsträckning.

Inspelnings- och läsenheter består av en skriv- eller utskriftsmekanism och ett band. Den enklaste skrivenheten är en penna fylld med bläck som registrerar mätresultatet på ett pappersband. I mer komplexa enheter kan mätresultatet registreras av en ljus- eller elektronstråle, vars rörelse beror på värdena för de uppmätta kvantiteterna.

Ett mätinstrument (MI) är ett tekniskt instrument avsett för mätningar, med standardiserade metrologiska egenskaper, reproducera eller lagra en fysisk kvantitetsenhet vars storlek antas vara oförändrad över ett känt tidsintervall.

Ovanstående definition uttrycker essensen av ett mätinstrument, som för det första lagrar eller reproducerar en enhet, och för det andra är denna enhet oförändrad. Dessa de viktigaste faktorerna och bestämma möjligheten att utföra mätningar, d.v.s. göra en teknisk anordning till ett mätmedel. Det är så mätinstrument skiljer sig från andra tekniska apparater. Mätinstrument omfattar mätmått: omvandlare, instrument, installationer och system.

Ett mått på en fysisk kvantitet är ett mätinstrument utformat för att reproducera och (eller) lagra en fysisk storhet av en eller flera specificerade storlekar, vars värden är uttryckta i fastställda enheter och är kända med erforderlig noggrannhet. Exempel på mått: vikter, mätmotstånd, mätblock, radionuklidkällor etc. Mått som reproducerar fysiska storheter av endast en storlek kallas enkelvärdig (vikt), flera storlekar kallas flervärdig (millimeterlinjal - låter dig uttrycka längd i både mm och cm). Dessutom finns det uppsättningar och lager av mått, till exempel ett lager av kapacitanser eller induktanser. Vid mätning med mått jämförs de uppmätta storheterna med kända storheter som är reproducerbara med mått. Jämförelse görs på olika sätt, det vanligaste sättet att jämföra är en komparator, utformad för att jämföra mått på homogena storheter. Ett exempel på en komparator är en spakskala. Åtgärderna omfattar standardprover och ett referensämne, som är särskilt utformade kroppar eller prover av ett ämne med ett visst och strikt reglerat innehåll, vars en av egenskaperna är en kvantitet med känt värde. Till exempel prover på hårdhet, grovhet.

En mätgivare (MT) är en teknisk anordning med standardmetrologiska egenskaper, som används för att omvandla en uppmätt kvantitet till en annan kvantitet eller mätsignal, bekväm för bearbetning, lagring, visning eller överföring. Mätinformationen vid utgången av MT:n är som regel inte tillgänglig för direkt uppfattning av observatören. Även om IP:er är strukturellt separata element, ingår de oftast som komponenter i mer komplexa mätinstrument eller installationer har de ingen självständig betydelse vid utförandet av mätningar.

Den omvandlade kvantiteten som kommer in i mätomvandlaren kallas ingångskvantiteten och resultatet av omvandlingen kallas utkvantiteten. Förhållandet mellan dem specificeras av transformationsfunktionen, vilket är dess huvudsakliga metrologiska egenskap. För att direkt återge det uppmätta värdet används primära givare, som direkt påverkas av det uppmätta värdet och i vilka omvandlingen av mätvärdet sker för dess vidare omvandling eller indikering. Ett exempel på en primär givare är ett termoelement i en termoelektrisk termometerkrets. En av typerna av primär givare är en sensor - en strukturellt separat primär givare från vilken mätsignaler tas emot (den "ger" information). Sensorn kan placeras på avsevärt avstånd från mätinstrumentet som tar emot dess signaler. Till exempel en väderballongsensor. Inom området joniserande strålningsmätningar kallas en sensor ofta för detektor.

Genom omvandlingens natur kan MT:er vara analoga, analog-till-digital (ADC), digital-till-analog (DAC), det vill säga omvandla en digital signal till en analog eller vice versa. I en analog form av representation kan en signal anta en kontinuerlig uppsättning värden, det vill säga den är en kontinuerlig funktion av det uppmätta värdet. I digital (diskret) form representeras den som digitala grupper eller tal. Exempel på IP är en mätströmtransformator och motståndstermometrar.

En mätanordning är ett mätinstrument utformat för att erhålla värden för en uppmätt fysisk storhet inom ett specificerat område. Mätanordningen presenterar mätinformation i en form som är tillgänglig för direkt uppfattning av observatören.

Enligt metoden för indikering särskiljs indikerings- och inspelningsanordningar. Registrering kan göras i form av en kontinuerlig registrering av det uppmätta värdet eller genom att skriva ut instrumentavläsningarna i digital form.

Direktverkande instrument visar den uppmätta kvantiteten på en indikeringsanordning som är kalibrerad i enheter av denna kvantitet. Till exempel amperemetrar, termometrar.

Jämförelseenheter är utformade för att jämföra uppmätta storheter med kvantiteter vars värden är kända. Sådana instrument används för mätningar med större noggrannhet.

Baserat på deras verkan delas mätinstrument in i integrering och summering, analog och digital, inspelning och utskrift.
Mätning av installation och system - en uppsättning funktionellt kombinerade åtgärder, mätinstrument och andra enheter avsedda för mätning av en eller flera kvantiteter och placerade på ett ställe (installation) eller på olika platser i mätobjektet (systemet). Mätsystem är som regel automatiserade och tillhandahåller i huvudsak automatisering av processerna för mätning, bearbetning och presentation av mätresultat. Ett exempel på mätsystem är automatiserade strålövervakningssystem (ARMS) vid olika kärnfysikanläggningar, som t.ex. kärnreaktorer eller laddade partikelacceleratorer.

Enligt deras metrologiska syfte är mätinstrument indelade i arbets- och standarder.

Working SI är ett mätinstrument avsett för mätningar som inte är förknippade med överföring av enhetsstorlek till andra mätinstrument. Det fungerande mätinstrumentet kan också användas som en indikator. En indikator är ett tekniskt medel eller ett ämne som är utformat för att fastställa förekomsten av någon fysisk kvantitet eller överskridandet av dess tröskelvärde. Indikatorn har inga standardiserade metrologiska egenskaper. Exempel på indikatorer är oscilloskop, lackmuspapper etc.

En standard är ett mätinstrument utformat för att reproducera och (eller) lagra en enhet och överföra dess storlek till andra mätinstrument. Bland dem kan vi urskilja arbetsstandarder av olika kategorier, som tidigare kallades exemplariska mätinstrument.

Klassificering av mätinstrument utförs enligt olika andra kriterier. Till exempel efter typer av uppmätta storheter, efter typ av skala (med en enhetlig eller ojämn skala), genom anslutning till mätobjektet (kontakt eller icke-kontakt).