Истинное значение физической величины – значение физической величины, - стр.2. Физическая величина, истинное и действительное значение физической величины

→ Метрология и стандартизация

Понятие о метрологии

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология базируется на комплексе терминов и понятий, главные из которых приводятся ниже.

Физическая величина - свойство, в качественном отношении общее многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Физическими величинами являются длина, масса, плотность, сила, давление и др.

Единице физической величины по определению присвоено числовое значение, равное 1. Например, масса 1 кг, сила 1 Н, давление 1 Па. Единицы одной физической величины в различных системах единиц могут различаться по размеру, например для силы 1 кгс ~ 10 Н.

Значение физической величины - численная оценка физической величины конкретного объекта в принятых единицах.

Техническими измерениями называется определение значений различных физических величин специальными техническими методами и средствами. При лабораторных испытаниях используют измерения геометрических размеров, массы, температуры, давления, силы и др. Важнейшие требования, предъявляемые к техническим измерениям, - единство и точность измерений.

Единство измерений - состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо, чтобы можно было сопоставлять результаты измерении, выполненные в разных местах, в различное время, с помощью разнообразных приборов.

Точность измерений - качество измерений, отражающее близость результатов к истинному значению измеряемой величины.

Значение физической величины, полученное при измерении, хтм, находят по формуле хтм = Л/«, где А – численное значение; и - единица физической величины.
В метрологии различают истинное и действительное значения физических величин.

Истинное значение физической величины идеальным образом отражает в качественном и количественном отношении соответствующие свойства объекта. Истинное значение свободно от ошибок измерения. Так как все значения физической величины находят опытным путем и они содержат ошибки измерений, то истинное значение остается неизвестным.

Действительное значение физической величины находят экспериментальным путем; оно настолько приближается к истинному значению, что для определенных целей может быть использовано вместо него. При технических измерениях значение физической величины, найденное с допустимой техническими требованиями погрешностью, принимают за действительное значение.

Погрешность измерения - отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Поскольку истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, на практике лишь приближенно оценивают погрешности измерений, сравнивая результаты измерения со значением этой же величины, полученным с точностью в несколько раз более высокой. Например, погрешность измерения размеров образца линейкой, которая составляет ±1 мм, можно оценить, измерив образец штангенциркулем с погрешностью не более ±0,05 мм. Различают погрешность абсолютную, выражаемую в единицах измеряемой величины, и относительную, представляющую собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины.

Средства измерений – технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. Средства измерений делят на меры и измерительные приборы.

Мера - средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (например, гиря – мера массы).

Измерительный прибор - средство измерений, которое служит для воспроизведения измерительной информации в форме, доступной для восприятия наблюдателем. Простейшие измерительные приборы (например, линейка, штангенциркуль) называют измерительным инструментом.

Основные метрологические показатели приборов: цена деления шкалы - разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам шкалы; начальное и конечное значения шкалы - соответственно наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, указанные на шкале; диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности.

Погрешности измерения - результат взаимного наложения ошибок, вызываемых различными причинами: погрешностью самих измерительных приборов, погрешностями, возникающими при пользовании прибором и считывании результатов измерений, и погрешностей от несоблюдения условий измерения.

При достаточно большом числе измерений среднее арифметическое результатов измерений приближается к истинному значению, а погрешность уменьшается.
Иногда при измерениях появляется так называемая грубая погрешность измерения, которая существенно повышает погрешность, ожидаемую при данных условиях. Результаты измерений, содержащие грубые погрешности, исключают из рассмотрения как недостоверные.

Средства измерений выбирают таким образом, чтобы их допускаемая погрешность в заранее установленных условиях применения, т.е. с учетом всех дополнительных погрешностей, не превышала погрешности, установленной стандартом или техническими условиями (ТУ) на данный вид измерения (испытания) материала. Применять средства измерения, погрешность которых значительно ниже требуемой стандартом, нерационально, особенно при комплексном испытании материала, когда другие измерения проводятся с большей погрешностью. Например, измерение массы и объема пробы материала при расчете его плотности нужно выполнять средствами измерения, дающими приблизительно одинаковую относительную погрешность.

Единство измерений обеспечивается установлением единиц измерений и разработкой их эталонов. На XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960) была принята Международная система единиц (СИ), которая заменила сложную совокупность систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сло-жившихся на основе метрической системы мер. В России СИ принята в качестве стандартной, а в области строительства ее применение регламентировано СН 528-80 «Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве». Переход на новую систему единиц в условиях сложного хозяйства нашей страны в короткие сроки невозможен, поэтому до настоящего времени в части технической документации, в шкалах приборов и аппаратов используют старые единицы физических величин.

Физическая величина, истинное и действительное значение физической величины.

Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.

Физическая величина (краткая форма термина - ʼʼвеличинаʼʼ) применяется для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках (физике, химии и др.).

Физическая величина - свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Индивидуальность в количественном отношении понимают в том смысле, что свойство должна быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого.

Как известно, существуют основные и производные величины. В качестве базовых выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. Механика базируется на трех базовых величинах, теплотехника - на четырех, физика - на семи.

ГОСТ 8.417 устанавливает семь базовых физических величин - длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света͵ сила электрического тока , с помощью которых создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.

Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.

Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim. Размерность базовых величин -длины, массы и времени - обозначается соответствующими заглавными буквами:

dim I=L; dimm = M; dim t=T.

Размерность производной величины выражается через размерность базовых величин с помощью степенного одночлена:

dim Х=L α М β Т γ ..., (1)

где L,M, T - размерности соответствующих базовых физических величин; α, β, γ - показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности базовых величин).

Каждый показатель размерности должна быть положительным или отрицательным, целым или дробным, нулем. В случае если все показатели размерности равны нулю, то величина принято называть безразмерной. Она должна быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (к примеру, относительная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, определяемой как логарифм относительной величины (к примеру, логарифм отношения мощностей или напряжений).

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер.
Размещено на реф.рф
Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.

Следует отметить, что термин ʼʼвеличинаʼʼ часто применяют в чисто количественном смысле - говорят ʼʼвеличина давленияʼʼ, ʼʼразличные по величине скоростиʼʼ. В то же время давление и скорость сами по себе являются величинами в указанном выше смысле, в связи с этим говоря ʼʼвеличина токаʼʼ мы по существу говорим ʼʼвеличина величиныʼʼ. По этой причине термин ʼʼвеличинаʼʼ принято применять только в одном смысле, как понятие, включающее и количественное и качественное содержание, а для указания чисто количественного смысла используется термин ʼʼразмер величиныʼʼ. По этой причине правильно говорить: не величина давления, а давление, не различные по величине скорости, а просто различные скорости и т. д. Вторым необходимым элементом измерений является единица измерений, которая может принадлежать какой-либо системе единиц, или быть внесистемной. Она должна быть и отвлеченной, но в любом случае она всегда должна участвовать в измерении для выражения полученных результатов. Размер величины всегда выражается некоторым числом принятых единиц измерений. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, единица измерений - это некоторая частная, конкретная реализация измеряемой величины, числовое значение которой принято равным единице. Единицы некоторой величины мо гут отличаться по своему размеру, к примеру, метр, фут и дюйм, являясь единицами длины, имеют различный размер: 1 фут =0,3048 м, 1 дюйм = 25,4·10 -2 м.

Измерения всегда являются физическим экспериментом, производимым с помощью средств измерений. Без физического опыта нет и измерений. Основоположник отечественной метрологии Д. И. Менделеев писал: ʼʼНаука начинается... с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без мерыʼʼ. Никакие расчёты, даже самые сложные, не могут дать новых сведений о физических свойствах измеряемого объекта͵ если им не предшествует опыт, осуществляемый с помощью средств измерений.

Физическая величина, истинное и действительное значение физической величины. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Физическая величина, истинное и действительное значение физической величины." 2014, 2015.

Сущность измерений единиц физических величин

Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Величина не существует сама по себе, она выражает свойства объекта.

Размер физической величины - количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины - выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Единица измерения физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

При измерениях используют понятия истинного и действительного значения физической величины. Истинное значение физической величины - значение величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Истинное значение физической величины может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Его можно получить только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Действительное значение физической величины - это значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Измерение физических величин.

Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. Измерение – познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной ФВ с известной ФВ, принятой за единицу измерения. ФВ подразделяются на измеряемые количественно, в виде определенного числа установленных единиц измерения, и оцениваемые, которым приписываются определенные числа по установленным правилам.

Единица ФВ [Q] - это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице.

Значение ФВ Q - это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Числовое значение ФВ q - отвлеченное число, выражающее отношение значения величины к соответствующей единице данной ФВ.

Уравнение Q=q[Q] называют основным уравнением измерений.

Единицы ФВ в системе СИ. Единцы, образующие какую-нибудь систему, называют системными единицами, а единицы, не входящие ни в одну из систем, - внесистемными. Из всех систем предпочтение отдается основным, построенным на единицах длины, массы, времени. Одними из таких систем для метрических единиц являются системы МКС (метр, килограмм, секунда) и СГС (сантиметр, грамм, секунда). Раньше широко использовались также системы механических, тепловых, электрических, магнитных, световых величин и др. Большое число внесистемных единиц, неудобства, возникшие на практике в связи с пересчетами при переходе от одной системы к другой, - все это вызвало необходимость создания единой универсальной системы единиц. В 1960 г. Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц - СИ (SI - Systeme International). Система СИ включает в себя систему единиц МКС (механические единицы) и систему МКСА (электрические единицы).

Основные единицы. Воснову СИ положены семь основных единиц:

– метр (м) - единица длины. Метр равен длине пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

– килограмм (кг) - единица массы. Килограмм равен массе международного прототипа килограмма (цилиндр из платиноиридия размером 39x39 мм).

В 1899 г. было изготовлено 43 образца, Россия получила два из них: №12 (государственный эталон) и N26 (эталон-копия);

– секунда (с) - единица времени. Секунда равна 9192631770
периодам излучения, соответствующего переходу между двумя
сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

– ампер (А) - единица силы электрического тока. Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2∙ 10 -7 Н;

– кельвин (К) - единица термодинамической температуры. Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды; допускается также применение шкалы Цельсия;

– моль (моль) - единица количества вещества. Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов (атомов, молекул, электронов и др.), сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг;

– кандела (кд) - единица света. Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 10 12 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Производные единицы. Кроме основных физических единиц, в систему СИ входят производные единицы, которые определяются с использованием физических законов и зависимостей через основные физические величины или через основные и уже определенные производные. К ним относятся единицы пространства и времени, механических, электрических и магнитных величин, тепловых, световых и акустических величин, величин ионизирующих излучений.

Cтраница 1

Истинное значение физической величины - это значение, идеально отражающее свойства объекта как количественно, так и качественно. Оно является той абсолютной истиной, к которой стремятся, пытаясь выразить ее числовым значением.

Истинное значение физической величины идеальным образом отражает свойства данного объекта. Оно не зависит от средств нашего познания и является абсолютной истиной, к которой мы стремимся, повышая качество измерений.

Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое стремятся найти в соответствии с поставленной задачей и которое абсолютно верно отражало бы эту величину.

Истинное значение физической величины - значение физической величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство данного объекта. Истинное значение практически недостижимо.

Истинное значение физической величины практически неизвестно. Поэтому при расчете погрешностей вместо истинного значения измеряемой величины приходится применять действительное значение, найденное экспериментально и столь близкое к истинному, что для данных целей измерений может использоваться вместо него.

Истинное значение физической величины может быть получено только D результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Для каждого уровня развития измерительной техники мы можем знать только действительное значение физической величины, которое применяется вместо истинного значения физической величины.

Истинное значение физической величины определяется как такое значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Истинное значение физической величины также может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Для каждого уровня развития измерительной техники мы можем знать только действительное значение физической величины, которое является аналогом понятия относительной истины и применяется вместо истинного значения физической величины.

Истинное значение физической величины не может быть достигнуто.

Истинное значение физической величины - значение величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.

Истинным значением физической величины называется значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Определить экспериментально его невозможно вследствие неизбежных погрешностей измерения. Погрешность - это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины (подробно о погрешностях - в гл. Положим, что измеряется диаметр круглого диска. Не вызывает сомнения положение, что измерение диаметра диска можно проводить со все более и более высокой точностью, стоит лишь выбрать средство измерений соответствующей точности. Но когда погрешность средства измерения достигнет размеров молекулы, обнаружится как бы размывание краев диска, обусловленное хаотическим движением молекул. Вследствие этого за некоторым пределом точности само понятие диаметра диска потеряет первоначальный смысл и дальнейшее повышение точности измерения бесполезно. Следовательно, понятие истинного значения диаметра в данном случае приобретает вероятностный смысл и можно лишь с определенной вероятностью установить интервал значений, в котором оно находится.

Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением. Для рабочего СИ за действительное значение принимают показания рабочего эталона низшего разряда (допустим, 4-го), для эталона 4-го разряда, в свою очередь, - значение величины, полученное с помощью рабочего эталона 3-го разряда.