Лекция 3. ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

3.1 Измерения физических величин и их классификация

3.2 Принципы, методы измерений

3.3. Методика выполнения измерений

Измерения физических величин и их классификация

Достоверность измерительной информации является основой для анализа, прогнозирования, планирования и управления производством в целом, способствует повышению эффективности учета сырья, готовой продукции и энергетических затрат, а также повышению качества готовой продукции.

Измерение - совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины;

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Объект измерения – реальный физический объект, свойства которого характеризуются одним или несколькими измеряемыми ФВ.

измерительная техника – совокупность технических средств, служащих для выполнения измерений.

Основной потребитель измерительной техники – промышленность. здесь измерительная техника является неотъемлемой частью технологического процесса, так как используется для получения информации о технологических режимах, определяющих ход процессов.

технологические измерения – совокупность измерительных устройств и методов измерений, используемых в технологических процессах.

Объект измерений – тело (физическая система, процесс, явление и т. д.), которое характеризуется одной или несколькими измеряемыми или подлежащими измерению физическими величинами.

Качество измерений – это совокупность свойств, обусловливающих соответствие средств, метода, методики, условий измерений и состояния единства измерений требованиям измерительной задачи.

Измерения классифицируются по следующим признакам:

3.1.1 По зависимости измеряемой величины от времени на статические и динамические;

Статические измерения– измерения физической величины, принимаемой в соответствии с измерительной задачей за постоянную на протяжении времени измерения (например, измерение размера детали при нормальной температуре).

Динамические измерения – измерения физической величины, размер которой изменяется с течением времени (например, измерение массовой доли воды в продукте в процессе сушки).

3.1.2 По способу получения результатов на прямые, косвенные, совокупные, совместные;

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. В процессе прямого измерения объект измерения приводится во взаимодействие со средством измерения и по показаниям последнего отсчитывают значение измеряемой величины. Примером прямых измерений могут служить измерения длины линейкой, массы с помощью весов, температуры стеклянным термометром и активной кислотности при помощи рН-метра и т. д.

К прямым измерениям относят измерения подавляющего большинства параметров химико-технологического процесса.

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямым измерением.

Косвенные измерения применяют в двух случаях:

· отсутствует измерительное средство для прямых измерений;

· прямые измерения недостаточно точны.

При проведении химических анализов состава и свойств пищевых веществ широко применяются косвенные измерения. Примером косвенных измерений могут служить измерения плотности однородного тела по его массе и объему; определение массовой доли воды в рыбных продуктах методом высушивания при температуре 105 о С, сущность которого заключается в высушивании продукта до постоянной массы и определении массовой доли воды по формуле:

где М 1 – масса бюксы с навеской до высушивания, г; М 2 – масса бюксы с навеской после высушивания, г; М – масса навески.

Совокупные измерения – измерения нескольких однородных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин (измерения, при которых масса отдельных гирь набора находится по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные измерения – одновременные измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними (например, производимые одновременно измерения приращения длины образца в зависимости от изменений его температуры и определение коэффициента линейного расширения по формуле k= l/(l Dt)).

Совместные измерения практически не отличаются от косвенных.

3.1.3. По связи с объектом на контактные и бесконтактные, при который чувствительный элемент прибора приводится или не приводится в контакт с объектом измерения.

3.1.4. По условиям точности на равноточные и неравноточные.

Равноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения – ряд измерений какой-либо величины, выполненных различными по точности средствами измерений и в разных условиях. Например, массовую долю воды в вяленой рыбе определяли двумя методами: сушкой при температуре 130 о С и на приборе ВЧ при температуре 150 о С, допустимая ошибка в первом случае +1 %, во втором – +0,5 %.

3.1.5 По числу измерений в ряду измерений на однократные и многократные.

Однократное измерение – измерения, выполненное один раз (измерение конкретного времени по часам).

Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений т.е. состоящее из ряда однократных измерений. Обычно многократными измерениями считаются те, которые производят больше трех раз. За результат многократных измерений обычно принимают среднее арифметическое значение отдельных измерений.

3.1.6. По метрологическому назначению на технические, метрологические;

Техническое измерение – измерение, выполненное при помощи рабочего средства измерений с целью контроля и управления научными экспериментами, контроля параметров изделий и т. д. (измерение температуры в коптильной печи, определение массовой доли жира в рыбе).

Метрологическое измерение – измерение, производимое при помощи эталона и образцовых средств измерений с целью введения новой единиц физической величины или передачи ее размера рабочим средствам измерений.

3.1.7 По выражению результата измерений на абсолютные и относительные;

Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и на использовании физических констант. Например, измерение силы тяжести основано на измерении основной величины – массы (m) и использовании физической постоянной g: F = mg.

Относительное измерение – измерение, производимое с целью получения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принятой за исходную. Например, измерение относительной влажности воздуха.

3.1.8. По сложившимся совокупностям измеряемых величин на электрические (сила тока, напряжение, мощность), механические (масса, количество изделий, усилия);, теплоэнергетические (температура, давление);, физические (плотность, вязкость, мутность); химические (состав, химические свойства, концентрация) , радиотехнические и т. д.

Анализ состояния измерений в пищевой промышленности позволил установить качественный и количественный состав парка измерительной техники, который характеризуется следующим соотношением (%):

– теплотехнические измерения – 50,7;

– механические измерения – 30,4;

– электроэнергетические – 12,1;

– физико-химические измерения – 6,2;

– измерения времени и частоты – 0,6.

Принципы и методы измерения

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, измерение температуры жидкостным термометром основано на увеличении объема жидкости при повышении температуры.

Метод измерени й - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализуемыми принципами измерений.

Классификация измерительных методов представлена на рис.3.1.

Рис 3.1. Классификация методов измерений

Метод непосредственной оценки – метод измерений, в котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (с отсчетом по шкале или по шкале нониусу – вспомогательной шкале по которой отсчитывают доли деления основной шкалы). Например, отсчет по часам, линейке.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Мера – СИ, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера

Метод сравнения бывает нулевой, дифференциальный, замещения.

Нулевой метод – разновидность дифференциального метода, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (чашечные весы). В этом случае значение измеряемой величины равно значению, которое воспроизводит мера.

При дифференциальном методе измеряемая величина х сравнивается непосредственно или косвенно с величиной х м воспроизводимой мерой. О значении х судят по измеряемой прибором разности Δх = х – х м одновременно измеряемых величин х и хм и по известной величине хм, воспроизводимой мерой. Тогда

х = х м + Δх

Метод замещения - метод, в котором искомую величину замещают мерой с известным значением.

В зависимости от контакта с измеряемой величиной методы подразделяются на контактные и бесконтактные , при который чувствительный элемент прибора приводится или не приводится в контакт с объектом измерения. Примером контактного измерения может служить измерение температуры продукта термометром, а бесконтактного – измерение температуры в доменной печи пирометром.

В зависимости от принципа, положенного в основу измерения методы подразделяются на физический, химический, физико-химический, микробиологический, биологический .

Физический метод – метод основан на регистрации аналитического сигнала, фиксирующего некоторое свойство, как результат физического процесса.

С помощью физического метода определяют физические свойства гидробионтов (массу, длину, цвет) и многие параметры контроля технологического процесса(температуру, давление, время и т.д.) При проведении исследования предусматривают применение различных измерительных приборов. Это метод наиболее объективный и прогрессивный.

Преимущества – быстрота определения, точность результата

Недостатки – невозможность определения многих показателей, в основном аналитических

Химических метод – основан на фиксировании аналитического сигнала, возникающего как результат химической реакции, применяется для оценки состава и свойств продукта.. Например: титрометрия (определение солености, гравиметрия – определение содержания сульфатов в поваренной соли).

Преимущества: наиболее точный и объективный.

Недостатки: длительность анализа, требует подготовки реактивов, большого количества посуды.

Физико-химический метод – основан на регистрации сигнала, возникающего как результат химической реакции, но который при этом фиксируется в виде измерения какого-либо физического свойства. Является в настоящее время наиболее прогрессивный. Физико-химические методы подразделяются на:

Оптические методы – используется связь между оптическими свойствами системы и ее составом.

- калориметрический Если – основанные на измерении поглощения электромагнитной энергии в узком интервале длины света (определение количества фенолов, содержания витаминов и т.д.).

- рефрактометрический – основанные наизмерении показателя преломления раствора (определение содержания сухих веществ в томате).

- потенциалометрический – основан на определении равновесного потенциала (измерение ЭДС) и нахождении зависимостью между его величиной потенциалоопределяющим компонентом раствора (Определение РН раствора)

- полярографический – основан на определении зависимости силы тока от увеличения напряжения на электроде ячейки погруженной в раствор (определение тяжелый металлов)

- кондуктометрический – основан на определении электрической проводимости растворов электролитов (определение тяжелых металлов, концентрации пов.соли в растворе).

- комбинированные методы -основаны на разделении сложных смесей на отдельные компоненты и их количественном определении, бывают: хроматографические (тонкослойной – определение жирнокислотного состава; газожидкостная _ определение аминокислотного состава, пестицидов, адсорбционная, ионообменная).

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования žКузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева¤

Кафедра металлорежущих станков и инструментов

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам žМетрология, стандартизация и сертификация¤, žМетрология и сертификация¤

для студентов направлений 221400, 280700, 130400.65 очной формы обучения

Составитель Д. М. Дубинкин

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 20.10.2011

Электронная копия находится в библиотеке КузГТУ

КЕМЕРОВО 2011

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение физических величин, принципов и методов измерения физических величин, а также получение знаний о средствах измерений.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Метрология изучает:

– методы и средства для учета продукции по следующим показателям: длине, массе, объему, расходу и мощности;

– измерения физических величин (ФВ) и технических параметров, а также свойств и состава веществ;

– измерения для контроля и регулирования технологических процессов.

Выделяют несколько основных направлений метрологии:

– общая теория измерений;

– системы единиц ФВ;

– методы и средства измерений;

– методы определения точности измерений;

– основы обеспечения единства измерений, а также основы единообразия средств измерения;

– эталоны и образцовые средства измерений;

– методы передачи размеров единиц от образцов средств измерения и от эталонов рабочим средствам измерения.

Различают следующие объекты метрологии:

– единицы ФВ;

– средства измерений (СИ);

– методы и методики измерений.

Современная метрология включает три составляющие (рис. 1): теоретическую (фундаментальную, научную), прикладную (практическую) и законодательную метрологию.

Теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения.

Метрология

Методы, средства и способы измерений

Теория единства измерений

1. Единицы ФВ

2. Эталоны

3. Теория передач единиц ФВ

Теория точности измерений

Определение

погрешности

измерений

Рис. 1. Структурная схема метрологии

Прикладная метрология занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии и положений законодательной метрологии.

Законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, имеющих обязательную силу и находящихся под контролем государства, по применению единиц ФВ, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства измерений в интересах общества.

3. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

Физическая величина (ФВ) – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в ка-

чественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе для количественного описания различных свойств процессов и физических тел. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной.

Величины можно разделить на реальные и идеальные. Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий. Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические. ФВ в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям). К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам – философии, социологии, экономике и т. д.

ФВ целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Возможность введения и использования последних является важным отличительным признаком измеряемых ФВ. ФВ, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Величины оценивают при помощи шкал.

Нефизические величины, для которых единица измерения в принципе не может быть введена, могут быть только оценены.

Применение краткой формы термина žвеличина¤ вместо термина žФВ¤ допустимо только в том случае, когда из контекста ясно, что речь идет именно о ФВ, а не о математической.

Не следует применять термин žвеличина¤ для выражения только количественной стороны рассматриваемого свойства. Например, нельзя говорить или писать žвеличина массы¤, žвеличина площади¤, žвеличина силы тока¤ и т. д., т. к. эти характеристики (масса, площадь, сила тока) сами являются величинами. В этих случаях следует применять термины žразмер величины¤ или žзначение величины¤.

Измеряемая ФВ – ФВ, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.

Размер ФВ – количественная определенность ФВ, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Значение ФВ – выражение размера ФВ в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Значение величины не следует смешивать с размером. Размер ФВ данного объекта существует реально и не зависимо от того, знаем мы его или нет, выражаем его в каких-либо единицах или нет. Значение же ФВ появляется только после того, как размер величины данного объекта выражен с помощью какой-либо единицы.

Числовое значение ФВ – отвлеченное число, входящее в значение величины.

Истинное значение ФВ – значение ФВ, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую ФВ.

Истинное значение ФВ может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений (СИ). Для каждого уровня развития измерительной техники мы можем знать только действительное значение ФВ, которое применяется вместо истинного значения ФВ. Понятие истинного значения физической величины необходимо как теоретическая основа развития теории измерений, в частности, при раскрытии понятия žпогрешность измерений¤.

Действительное значение ФВ – значение ФВ, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. За действительное значение ФВ обычно принимают среднее арифметическое из ряда значений величины, полученных при равноточных измерениях, или арифметическое среднее взвешенное при неравноточных измерениях.

Физический параметр – ФВ, рассматриваемая при измерении данной ФВ как вспомогательная. При оценивании качества продукции нередко применяют выражение измеряемые параметры. Здесь под параметрами, как правило, подразумевают ФВ, обычно наилучшим образом отражающие качество изделий или процессов.

Влияющая ФВ – ФВ, оказывающая влияние на размер измеряемой величины, измерение которой не предусмотрено дан-

ным средством измерений (СИ), но оказывающая влияние на результаты измерений ФВ, для которой предназначено СИ.

Система ФВ – совокупность ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

В названии системы величин применяют символы величин, принятых за основные. Так система величин механики, в которой

в качестве основных приняты длина (L ), масса (М ) и время (T ), называется системой LMT .

Система основных величин, соответствующая Международной системе единиц (SI), обозначается символами LMTIΘNJ , обозначающими соответственно символы основных величин – длины (L ), массы (М ), времени (T ), силы электрического тока (I ), температуры (Θ ), количества вещества (N ) и силы света (J ).

Основная ФВ – ФВ, входящая в систему и условно принятая

в качестве независимой от других величин этой системы. Производная ФВ – ФВ, входящая в систему и определяемая

через основные величины этой системы.

Размерность ФВ – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных ФВ в различных степенях и отражающее связь данной ФВ с ФВ, принятыми

в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1.

Степени символов основных величин, входящих в одночлен,

в зависимости от связи рассматриваемой ФВ с основными, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Понятие размерность распространяется и на основные величины. Размерность основной величины в отношении самой себя равна единице, то есть формула размерности основной величины совпадает с ее символом.

В соответствии со стандартом ISO 31/0 размерность величин

следует обозначать знаком dim. Например, размерность скорости dim ν = LТ - 1 .

Показатель размерности ФВ – показатель степени, в которую возведена размерность основной ФВ, входящая в размерность производной ФВ. Показатель размерности основной ФВ в отношении самой себя равен единице.

Размерная ФВ – ФВ, в размерности которой хотя бы одна из основных ФВ возведена в степень, не равную нулю. Например, сила (F ) в системе LMTIΘNJ является размерной величиной.

Безразмерная ФВ – ФВ, в размерность, которой основные ФВ входят в степени равной нулю. ФВ в одной системе величин может быть размерной, а в другой системе безразмерной. Например, электрическая постоянная в электростатической системе является безразмерной величиной, а в системе величин СИ имеет размерность.

Уравнение связи между величинами – уравнение, отражающее связь между величинами, обусловленную законами природы, в котором под буквенными символами понимают ФВ. Уравнение связи между величинами в конкретной измерительной задаче часто называют уравнением измерений.

Род ФВ – качественная определенность ФВ. Например: длина и диаметр детали – однородные величины; длина и масса детали – неоднородные величины.

Аддитивная ФВ – ФВ, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга. К аддитивным величинам относятся длина, масса, сила, давление, время, скорость и др.

Неаддитивная ФВ – ФВ, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга ее значений не имеет физического смысла (например, термодинамическая температура, твердость материала).

4. ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Единица измерения ФВ – ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней ФВ.

На практике широко применяется понятие узаконенные единицы – система единиц и (или) отдельные единицы, установленные для применения в стране в соответствии с законодательными актами.

Система единиц ФВ – совокупность основных и производных единиц, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

Основная единица ФВ – единица основной ФВ в данной системе единиц.

Производная единица системы единиц ФВ – единица производной ФВ системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными. Например: 1 м / с – единица скорости, образованная из основных единиц SI – метра и секунды; 1 Н – единица силы, образованная из основных единиц SI – килограмма, метра и секунды.

ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных ФВ (табл. 1) с помощью которых создается все многообразие производных ФВ и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.

Метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 с.

Килограмм – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.

Секунда – время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, при отсутствии возмущения со стороны внешних полей.

Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10-7 Н.

Кельвин – единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль – количество вещества, содержащее столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде 12 массой 0,012 кг. Структурные элементы могут быть атомами, молекулами, ионами и другими частицами.

Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Существуют следующие производные единицы системы единиц ФВ:

– образованные из основных единиц (например, единица площади – квадратный метр);

– имеющие специальные наименования и обозначения (например, единица частоты – герц).

При построении системы ФВ подбирается такая последовательность определяющих уравнений, в которой каждое последующее уравнение содержит только одну новую производную величину, что позволяет выразить эту величину через совокупность ранее определенных величин, а, в конечном счете, через основные величины системы величин.

Чтобы найти размерность производной ФВ в некоторой системе величин, надо в правую часть определяющего уравнения этой величины вместо обозначений величин подставить их размерности (см. табл. 1). Так, например, поставив в определяющее

уравнение скорости равномерного движения ν = ds / dt вместо ds

размерность длины L и вместо dt размерность времени Т , получим: dim ν = L / T = LT -1 .

Подставив в определяющее уравнение ускорения a = dν / dt вместо dt размерность времени Т и вместо dν найденную выше размерность скорости получим: dim a = LT -1 / T = LT -2 .

Зная размерность ускорения по определяющему уравнению силы F = mа , получим: dim F = M · LT -2 =LMT -2 .

Зная размерность силы, можно найти размерность работы, затем размерность мощности и т.д.

Системная единица ФВ – единица ФВ, входящая в принятую систему единиц. Основные, производные, кратные и дольные единицы SI являются системными. Например: 1 м; 1 м/с; 1 км; 1 нм.

Внесистемная единица ФВ – единица ФВ, не входящая в принятую систему единиц (например, миллиметр ртутного столба – мм рт. ст., бар – bar). Внесистемные единицы (по отношению к единицам SI) разделяются на четыре группы:

– допускаемые наравне с единицами SI;

– допускаемые к применению в специальных областях;

– временно допускаемые;

– устаревшие (недопускаемые).

Когерентная производная единица ФВ – производная единица ФВ, связанная с другими единицами системы единиц уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.

Когерентная система единиц ФВ – система единиц ФВ, состоящая из основных единиц и когерентных производных единиц. Кратные и дольные единицы от системных единиц не входят в когерентную систему.

Кратная единица ФВ – единица ФВ, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы. Например: единица длины 1 км = 103 м, т. е. кратная метру; единица частоты 1 МГц (мегагерц) = 106 Гц, кратная герцу; единица активности радионуклидов 1 МБк (мегабеккерель) = 106 Бк, кратная беккерелю.

Дольная единица ФВ – единица ФВ, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы. Например: единица длины 1 нм (нанометр) = 10-9 м; единица времени 1 мкс = 10-6 с являются дольными соответственно от метра и секунды.

Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» от 27.04.1993 осуществляет регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации, в соответствии с Конституцией РФ.

Основные статьи Закона устанавливают:

• основные понятия, применяемые в Законе;
• организационную структуру государственного управления обеспечением единства измерений;
• нормативные документы по обеспечению единства измерений;
• единицы величин и государственные эталоны единиц величин;
• средства и методики измерений.

Закон определяет Государственную метрологическую службу и другие службы обеспечения единства измерений, метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц, а также виды и сферы распределения государственного метрологического контроля и надзора.

Отдельные статьи Закона содержат положения по калибровке и сертификации средств измерений и устанавливают виды ответственности за нарушение Закона.

Становление рыночных отношений наложило отпечаток на статью Закона, которая определяет основы деятельности метрологических служб государственных органов управления и юридических лиц. Вопросы деятельности структурных подразделений метрологических служб на предприятиях стимулируются чисто экономическими методами.

В тех сферах, которые не контролируются государственными органами, создается Российская система калибровки , также направленная на обеспечение единства измерений. Госстандарт РФ назначил центральным органом Российской системы калибровки Управление технической политики в области метрологии.

Положение о лицензировании метрологической деятельности направлено на защиту прав потребителей и охватывает сферы, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. Право выдачи лицензии предоставлено исключительно органам Государственной метрологической службы.

Закон создает условия для взаимодействия с международной и национальными системами измерений зарубежных стран. Это прежде всего необходимо для взаимного признания результатов испытаний, калибровки и сертификации, а также для использования мирового опыта и тенденций в современной метрологии.

Вопросами теории и практики обеспечения единства измерений занимается метрология. Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

Основными задачами метрологии являются:

• установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;
• разработка теории, методов и средств измерений и контроля; обеспечение единства измерений;
• разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;
• разработка методик передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Измерением называется совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей (сравнение) и получение значения этой величины. Измерения должны выполняться в общепринятых единицах.

Метрологическое обеспечение (МО) - установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

В перечень основных задач метрологического обеспечения в технике входят:

• определение путей наиболее эффективного использования научных и технических достижений в области метрологии;
• стандартизация основных правил, положений, требований и норм метрологического обеспечения;
• согласование приборов и методов измерения, проведение совместных измерений с помощью отечественной и зарубежной аппаратуры (интеркалибрация);
• определение рациональной номенклатуры измеряемых параметров, установление оптимальных норм точности измерений, порядка выбора и назначений средств измерений;
• организация и проведение метрологической экспертизы на стадиях разработки, производства и испытаний изделий;
• разработка и применение прогрессивных методов измерений, методик и средств измерений;
• автоматизация сбора, хранения и обработки измерительной информации;
• осуществление ведомственного контроля за состоянием и применением на предприятиях отрасли образцовых, рабочих и нестандартизованных средств измерений;
• проведение обязательных государственной или ведомственной поверок средств измерений, их ремонта;
• обеспечение постоянной готовности к проведению измерений;
• развитие метрологической службы отрасли и др.

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.

Единица измерения должна быть установлена для каждой из физических величин, при этом необходимо учитывать, что многие физические величины связаны между собой определенными зависимостями. Поэтому лишь часть физических величин и их единиц может определяться независимо от других. Такие величины называют основными. Производная физическая величина - физическая величина, входящая в систему физических величин и определяемая через основные физические величины этой системы.

Совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин, называется системой единиц физических величин. Единица основной физической величины является основной единицей системы. Международная система единиц (система СИ; SI - от франц. Systeme International - The International System of Units) была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г.

В основу системы СИ положены семь основных и две дополнительные физические единицы. Основные единицы: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела (табл. 1.1).

Метр - длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды.

Килограмм - единица массы, определяемая как масса международного прототипа килограмма, представляющего собой цилиндр из сплава платины и иридия.

Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133.

Ампер - сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывал бы силу взаимодействия, равную 2 10“ 7 Н (ньютон) на каждом участке проводника длиной 1 м.

Таблица 1.1. Единицы Международной системы СИ

Кельвин - единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды, т. е. температуры, при которой три фазы воды - парообразная, жидкая и твердая - находятся в динамическом равновесии.

Моль - количество вещества, содержащее столько же структурных элементов, сколько содержится в образце углерода-12 массой 0,012 кг.

Кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 10 12 Гц, чья энергетическая сила излучения в этом направлении составляет "/ 683 Вт/ср (ср - стерадиан).

Дополнительные единицы системы СИ предназначены и используются для образования единиц угловой скорости, углового ускорения. К дополнительным физическим величинам системы СИ относят плоский и телесный углы.

Радиан {рад) - угол между двумя радиусами окружности, длина дуги которой равна этому радиусу. В практических случаях часто используют такие единицы измерения угловых величин:

градус - 1° = 2л/360 рад = 0,017453 рад;

минута - 1" = 1°/60 = 2,9088 10 4 рад;

секунда - 1" = Г/60 = 1°/3600 = 4,8481 10“ 6 рад;

радиан - 1 рад = 57°17"45" = 57,2961° = (3,4378 10 3)" = (2,0627 10 5)".

Стерадиан {ср) - телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на ее поверхности площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Производные единицы системы СИ образуют из основных и дополнительных единиц. Производные единицы бывают когерентными и некогерентными. Когерентной называют производную единицу величины, связанную с другими единицами системы уравнением, в котором числовой множитель - единица (например, скорость и равномерного прямолинейного движения связана с длиной пути / и временем t соотношением и = //г). Остальные производные единицы - некогерентные. В табл. 1.2 приведены основные производные единицы.

Размерность физической величины - одна из важнейших ее характеристик, которую можно определить как буквенное выражение, отражающее связь данной величины с величинами, принятыми за основные в рассматриваемой системе величин. В табл. 1.2 для величин приняты следующие размерности: для длины - Ь, массы - М, времени - Т, силы электрического тока - I. Размерности записывают прописными буквами и печатают прямым шрифтом.

Среди получивших широкое распространение внесистемных единиц отметим киловатт-час, ампер-час, градус Цельсия и т. д.

Сокращенные обозначения единиц, как международных, так и русских, названных в честь великих ученых, пишутся с заглавных букв; например ампер - А; ом - Ом; вольт - В; фарад - Ф. Для сравнения: метр - м, секунда - с, килограмм - кг.

Применение целых единиц не всегда удобно, так как в результате измерений получаются слишком большие или малые их значения. Поэтому в системе СИ установлены десятичные кратные и дольные единицы, которые образуются с помощью множителей. Десятичным множителям соответствуют приставки

Таблица 1.2. Производные единицы СИ

(табл. 1.3), которые пишутся слитно с наименованием основной или производной единицы, например: километр (км), милливольт (мВ), мегагерц (МГц), наносекунда (нс).

Если физическая единица в целое число раз больше системной, она называется кратной единицей, например килогерц (10 3 Гц). Дольная единица физической величины - единица, меньшая системной в целое число раз, например, микрогенри (КГ 6 Гн).

Мерой физической величины или просто мерой называют средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных

Таблица 1.3. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц СИ

единицах и известны с необходимой точностью. Различают следующие разновидности мер:

• однозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например, гиря 1 кг);
• многозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, штриховая мера длины);
• набор мер - комплект мер одной и той же физической величины, но разного размера, предназначенных для применения на практике, как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины);
• магазин мер - набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений).

Электроизмерительными приборами называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки информации о значениях измеряемой величины, в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например амперметр, вольтметр, ваттметр, фазометр.

Измерительными преобразователями называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительные преобразователи можно разделить на два вида:

• преобразователи электрических величин в электрические, например шунты, делители или усилители напряжения, трансформаторы;
• преобразователи неэлектрических величин в электрические, например термоэлектрические термометры, терморезисторы, тензорезисторы, индуктивные и емкостные преобразователи.

Электроизмерительная установка состоит из ряда средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. При помощи таких установок можно в ряде случаев производить более сложные и более точные измерения, чем при помощи отдельных измерительных приборов. Электроизмерительные установки широко используются, например, для поверки и градуировки электроизмерительных приборов и испытаний различных материалов, используемых в электротехнических конструкциях.

Измерительные информационные системы представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Они предназначены для автоматического получения, передачи и обработки измерительной информации от многих источников.

В зависимости от способа получения результата измерения делятся на прямые и косвенные.

Прямыми называются измерения, результат которых получается непосредственно из опытных данных. Примеры прямых измерений: измерение тока амперметром, длины детали микрометром, массы на весах.

Косвенными называются измерения, при которых искомая величина непосредственно не измеряется, а ее значение находится на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, мощность Р в цепях постоянного тока вычисляют по формуле Р= Ш, напряжение и в этом случае измеряют вольтметром, а ток / - амперметром.

В зависимости от совокупности приемов измерений все методы делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.

Под методом непосредственной оценки понимают метод, по которому измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, т. е. прибора, осуществляющего преобразование измерительного сигнала в одном направлении (без применения обратной связи), например измерение тока амперметром. Метод непосредственной оценки прост, но отличается относительно низкой точностью.

Методом сравнения называют метод, по которому измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Отличительной чертой метода сравнения является непосредственное участие меры в процессе измерения, например измерение сопротивления путем сравнения его с мерой сопротивления - образцовой катушкой сопротивления, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями. Методы сравнения обеспечивают большую точность измерения, чем методы непосредственной оценки, но это достигается за счет усложнения процесса измерения.

Измерением называется опытное определение численного значения физической величины в принятых единицах с помощью специальных тех­нических средств измерений.

Результат измерения - это численное значение физической величи­ны в принятых единицах, полученное путем измерения.

Средствами измерения называют технические средства, используе­мые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характе­ристики. Основными видами средств измерений являются:

Измерительные приборы;

Измерительные преобразователи;

Измерительные устройства;

Информационные измерительные системы.

Нормированные метрологические характеристики у технических средств необходимы для того, чтобы определить погрешность измерения.

Мера - это средство измерения, предназначенное для воспроизведе­ния физической величины определенного размера, выраженного в приня­тых единицах. Например, гиря - мера массы, измерительный резистор - ме­ра электрического сопротивления, линейка - мера длины и т.д.

Измерительный прибор - средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия. По характеру показаний различают:

Показывающие измерительные приборы;

Регистрирующие измерительные приборы.

Показывающие измерительные приборы - приборы, допускающие только отсчитывание показаний.

Регистрирующие измерительные приборы - приборы, в которых предусмотрена возможность регистрации показаний. Регистрирующий прибор, в котором запись показаний осуществляется в форме диаграммы, называют самопишущим, а прибор, в котором предусмотрено печатание показаний в цифровой форме, называют печатающим.

По форме представления показаний различают:

Аналоговые измерительные приборы;

Цифровые измерительные приборы.

Аналоговые измерительные приборы - приборы, представляющие информацию в виде непрерывной функции измеряемой величины.

Цифровые измерительные приборы - приборы, представляющие информацию в виде отдельных дискретных сигналов в цифровой форме.

Измерительный преобразователь - это средство измерения, пред­назначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для обработки, хранения, дальнейшего преобразования или пере­дачи, но недоступной для непосредственного восприятия. В зависимости от назначения и выполняемых функций измерительные преобразователи под­разделяют на первичные, промежуточные, передающие, масштабные и т.д.

Измерительное устройство - это средство измерения, включающее измерительные приборы и измерительные преобразователи.

Информационная измерительная система - это средство измере­ния с многоканальными измерениями и контролем, а иногда и с обработкой информации по заданному алгоритму.

Средства измерения в зависимости от их назначения делят на три категории:

Рабочие;

Образцовые;

Эталоны.

Рабочими называют средства измерения, применяемые для повсе­дневных измерений. Их подразделяют на лабораторные и технические. Ла­бораторные средства измерения обладают повышенной точностью.

Образцовые средства измерений предназначены для поверки и гра­дуировки рабочих мер, измерительных приборов и преобразователей.

Эталоны предназначены для воспроизводства и хранения единиц измерения с наивысшей точностью, достижимой на данном уровне разви­тия науки и техники.

Измерения в зависимости от предъявляемых требований к точно­сти результатов подразделяют на:

Лабораторные;

Технические.

Лабораторные измерения отличаются повышенной точностью и производятся при выполнении НИР, а также при поверках измерительных приборов.

Технические измерения обладают относительно невысокой точно­стью и выполняются для контроля работы различных устройств.

По способу получения численного значения искомой величины измерения подразделяются на три вида:

Прямые измерения;

Косвенные измерения;

Совместные или совокупные измерения.

При прямых измерениях результат получают непосредственно по показаниям средств измерения. Примеры прямых измерений: измерение длины штангенциркулем, температуры - термометром, давления - мано­метром, силы - динамометром, времени - секундомером и т.д.

При косвенных измерениях результат находят на основании из­вестной зависимости между определяемой величиной и некоторыми други­ми величинами, которые, в свою очередь, находят с помощью прямых из­мерений.

При совместных и совокупных измерениях искомые величины оп­ределяют в результате решения системы уравнений. При этом числовые коэффициенты и некоторые члены уравнений, входящие в эту систему, на­ходят в результате прямых или косвенных измерений.

Отличие между совместными и совокупными измерениями заключа­ется в том, что в первом случае при определении искомой величины изме­ряют несколько других разноименных величин, а во втором - несколько других одноименных величин.

Любое измерение базируется на каких-либо физических явлениях.

Принципом измерения называется совокупность физических явле­ний, на которых основаны измерения.

Методом измерений называют совокупность приемов использования средств измерения и принципов измерений. Различают два основных мето­да измерений:

Метод непосредственной оценки;

Метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки заключается в определении иско­мой величины по отсчетному устройству измерительного прибора.

Метод сравнения с мерой состоит в том, что измеряемую величину сопоставляют со значением, воспроизводимым соответствующей мерой. Сопоставление может быть непосредственным или через другие величины, однозначно связанные с измеряемой величиной и величиной, воспроизво­димой мерой. При непосредственном сопоставлении метод сравнения еще называют методом противопоставления, а при сопоставлении через другие величины - методом опосредственного сравнения или методом замещения.

По способу проведения измерения метод сравнения подразделяют

Нулевой метод;

Разностный или дифференциальный метод;

Метод совпадения.

Нулевой метод заключается в том, что эффект воздействия измеряе­мой величины полностью уравновешивается эффектом воздействия извест­ной величины. Примером нулевого метода измерения является измерение массы с помощью рычажных весов.

В разностном или дифференциальном методе полного уравнове­шивания не происходит, и разность между сравниваемыми величинами оценивается измерительным прибором. Значение измеряемой величины определяется в этом случае не только значением, воспроизводимым мерой, но и показаниями прибора.

Метод совпадения заключается в том, что уровень какого-либо сиг­нала, однозначно связанного со значением искомой величины, сопоставля­ется с уровнем такого же сигнала, но определяемого соответствующей ме­рой. По совпадению уровней этих сигналов судят о значении измеряемой величины (стробоскопический тахометр).

5.2. Метрологические характеристики средств измерений.

Метрологическими характеристиками средств измерений назы­вают характеристики, которые дают возможность судить об их пригодно­сти для измерения в определенном диапазоне с определенной точностью.

Важнейшими метрологическими характеристиками являются:

1) диапазон измерений;

2) погрешности средств измерения;

3) порог чувствительности измерительного прибора или преобразова­теля;

4) вариация измерительного прибора или преобразователя.

Внутри диапазона измерения связь между сигналами на входе X и выходе У средств измерения определяется зависимостью Y=f(X), которая называется статической характеристикой средств измерения. У показы­вающих приборов статическая характеристика зафиксирована шкалой, по­этому эту зависимость называют еще уравнением шкалы прибора.

Для измерительных преобразователей такую же роль, как и диапазон измерений, играет диапазон преобразования, а для некоторых разновидно­стей мер - номинальное значение воспроизводимых ими величин.

Для всех средств измерения устанавливаются пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей.

Пределом допускаемой основной погрешности называют наи­большую (без учета знака) основную погрешность средства измерений, при которой оно еще будет признано годным и допущено к эксплуатации.

Пределом допускаемой дополнительной погрешности называют наибольшую дополнительную погрешность средства измерения, при кото­рой оно еще будет признано годным и допущено к эксплуатации.

Средствам измерений присваиваются классы точности, условное обозначение которых совпадает с выраженным в процентах значением приведенной допускаемой основной погрешности. Класс точности к обозначается чис­лом из следующего ряда к = (1; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0>10 п, где п=1; 0; -1; -2...

Следует отметить, что средства измерений, имеющие несколько диа­пазонов измерения, могут иметь несколько классов точности.

Порогом чувствительности называют наименьшее изменение значения измеряемой величины, способное вызвать малейшее доступное для регистрации изменение показания измерительного прибора или выход­ного сигнала преобразователя.

Вариацией измерительного прибора или преобразователя на­зывают наибольшую разность в показаниях прибора или наибольшую раз­ность между выходными сигналами преобразователя, соответствующими одному и тому же значению входного сигнала, но полученными в одном случае при плавном увеличении, а в другом - при плавном уменьшении значения измеряемой величины.

В исследовательской практике очень часто возникает необходимость в измерении величин, меняющихся во времени, т.е. в динамических усло­виях. Результаты таких измерений искажаются дополнительной погрешно­стью, обусловленной динамичностью условий. Эта составляющая погреш­ности называется динамической погрешностью и представляет собой разность между погрешностью средств измерений в динамических услови­ях и соответствующей погрешностью в статических условиях. Причиной появления динамической погрешности является инертность средств изме­рения. Вследствие этой инертности происходит запаздывание в показаниях при регистрации мгновенных значений измеряемой величины.

Измерение - это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерения классифицируются по: ♦ способу получения информации; ♦ характеру изменений величины в процессе ее измерений; ♦ количеству измерительной информации; ♦ отношению к основным единицам измерения. По способу получения информации измерения подразделя­ют на прямые косвенные, совокупные и совместные. По характеру изменений измеряемой величины в процессе измерений выделяют статистические, динамические и стати­ческие измерения.

По количеству измерительной информации различают одно­кратные и многократные измерения.По отношению к основным единицам измерения выделяют абсолютные и относительные измерения.

Принцип измерений - физическое явление или эффект, по­ложенные в основу измерений (например, применение эффекта Допплера для измерения скорости - имеет место при любом волновом процессе распространения энергии; использование силы тяжести при изменении массы взвешиванием).

Метод измерений - это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений (метод из­мерений обычно обусловлен устройством средств измерений)

Различают следующие методы измерений: методы непосредственной оценки измерений (значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений); .♦ методы сравнения с мерой (измеряемые величины сравни­ваются с величинами, которые воспроизводят меру); ♦ нулевой метод измерений (результирующий эффект воз­действия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля);♦ метод измерений замещением (измеряемую величину за­меняют мерой с известным значением величины);♦ метод измерений с дополнением (значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким рас­четом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее задуманному значению);♦ дифференциальный метод измерений (измеряемая величи­на сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряе­мой величины, когда измеряется разность между этими двумя величинами);♦ контактный метод измерений (измерение диаметра вала из­мерительной скобой или проходным и непроходным калибром);♦ бесконтактный метод измерений (элемент средства изме­рений не приводится в контакт с объектом измерения (напри­мер, измерение температуры в печи).Методика выполнения измерений - это установленная сово­купность операций и правил при измерении.

Физические величины как объекты измерений Физическая величина - это одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но индивидуальное в количественном отно­шении для каждого из них. Измеряемая физическая величина представляет собой коли­чественную физическую величину, подлежащую измерению, измеряемую или измеренную в соответствии с основной целью измерительной задачи. Система единиц физических величин - это совокупность ос­новных и производных физических величин, образованная в со­ответствии с принятыми принципами, когда одни величины при­нимаются за независимые, а другие являются их функциями. Основной называется физическая величина, входящая в сис­тему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы. Производной называется физическая величина, входящая в систему и определяемая через основные величины этой системы.

Основные величины независимы друг от друга, но они мо­гут служить основой для установления связей с другими фи­зическими величинами, которые называются производными от них. Например, в формулу Эйнштейна входит основная едини­ца - масса и производная единица - энергия. Основным величи­нам соответствуют основные единицы измерений, а производ­ным - производные.Каждая физическая величина имеет определенную размер­ность - выражение в форме степенного одночлена, составлен­ного из произведений символов основных физических величин в различных степенях, отражающее связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные, и с коэффициентом пропорцио­нальности равным единице.

22.Средства измерения температуры. Существуют два основных способа для измерения температур -- контактные и бесконтактные. Контактные способы основаны на непосредственном контакте измерительного преобразователя температуры с исследуемым объектом, в результате чего добиваются состояния теплового равновесия преобразователя и объекта. Этому способу присущи свои недостатки. Температурное поле объекта искажается при введении в него термоприемника. Температура преобразователя всегда отличается от истинной температуры объекта. Верхний предел измерения температуры ограничен свойствами материалов, из которых изготовлены температурные датчики. Кроме того, ряд задач измерения температуры в недоступных вращающихся с большой скоростью объектах не может быть решен контактным способом.

Бесконтактный способ основан на восприятии тепловой энергии, передаваемой через лучеиспускание и воспринимаемой на некотором расстоянии от исследуемого объема. Этот способ менее чувствителен, чем контактный. Измерения температуры в большой степени зависят от воспроизведения условий градуировки при эксплуатации, а в противном случае появляются значительные погрешности. Устройство, служащее для измерения температуры путем преобразования ее значений в сигнал или показание, называется термометром (ГОСТ 13417-76),

По принципу действия все термометры делятся на следующие группы, которые используются для различных интервалов температур:1 Термометры расширения от --260 до +700 °С, основанные на изменении объемов жидкостей или твердых тел при изменении температуры. 2 Манометрические термометры от --200 до +600 °С, измеряющие температуру по зависимости давления жидкости, пара или газа в замкнутом объеме от изменения температуры.3. Термометры электрического сопротивления стандартные от --270 до +750 °С, преобразующие изменение температуры в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников. 4. Термоэлектрические термометры (или пирометры), стандартные от --50 до +1800 °С, в основе преобразования которых лежит зависимость значения электродвижущей силы от температуры спая разнородных проводников.

Пирометры излучения от 500 до 100000 °С, основанные на измерении температуры по значению интенсивности лучистой энергии, испускаемой нагретым телом, Термометры, основанные на электрофизических явлениях от -272 до +1000 °С (термошумовые термоэлектрические преобразователи, объемные резонансные термопреобразователи, ядерные резонансные).