ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ МЕРЫ
§1. Метрологическая терминология
Познавательная ценность измерений – установление соответствия между измеряемыми физическими величинами (ФВ) и их числовыми выражениями.
Д.И. Менделеев: "… в природе мера и вес – суть главные орудия познания"
Теория познания – гносеология (древнегреческое γυοζιζ - знание и λογοζ - учение).
Гносеологический аспект измерений – получение значений ФВ с известными погрешностями, которые не должны превышать установленного предела.
Метрология оперирует фактами (ФВ, ЕФВ, ПИ и др.)
Отражение их в сознании – представление.
Понятие – отражение общих, существенных сторон предмета.
Понятия передаются сочетаниями слов – терминами.
Метрология – связующее звено деятельности человека, поэтому ее язык должен быть единым для разных отраслей знаний.
Международные научно-технические связи требуют унификации терминов, поэтому издаются терминологические словари, стандарты. (ГОСТ 16263-70).
§2. Физические величины (ФВ)
ФВ – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в
количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.
Задача измерений – получение сведений о таких количественных характеристиках.
Когда отдельные ФВ связаны уравнениями, их называют системой величин.
Для каждой ФВ – единица измерений.
Независимо друг от друга можно установить только несколько единиц ФВ (ЕФВ), а остальные выразить через них.
Число независимых величин равно разности числа величин в системе и числа независимых уравнений связи между ними. (Пример: v = l/t).
Для механики надо 3 основные ФВ, теплотехники – 4.
ФВ, единицы которых устанавливаются независимо от других в системе, - основные, и их единицы – основные. Остальные определяются однозначно через основные и называются производными.
Система единиц – совокупность основных и производственных единиц.
Современная физика построена на 7 основных ФВ (длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества, сила света).Для удобства введены дополнительные – плоский и телесный углы.
§3. Количественная характеристика измеряемых ФВ
Это размер ФВ. Чтобы его узнать, надо выразить ФВ числом, т.е. измерить.
Измерить ФВ – найти отношение ее размера к размеру той же ФВ, условно принятому за единицу измерения.
Единица ФВ (ЕФВ) – ФВ, которой приписано числовое значение, равное 1.
Значение ФВ – оценка ФВ в виде числа принятых для нее единиц (2 метра, 200 люкс).
Измерение– нахождение значения ФВ опытным путем с помощью специальных технических средств.
Числовое значение ФВ – отвлеченное число, входящее в значение ФВ (2, 200). Зависит от выбора единицы измерения (1м; 100см; 1000мм).
§4. Основное уравнение измерения
Значение ФВ Q– выражение ее размера в определенных единицах измерения [Q].
Числовое значение ФВ (отвлеченное число q) показывает на сколько единиц измеряемый размер больше нуля или во сколько раз он больше единицыизмерения:
Q= q ×[Q] – основное уравнение измерения.
Пример: при [Q] = 1м и q= 7,5 размер длины характеризуется значением
Q = 7,5 метра (кратко: длина равна 7,5 метра).
Полный термин "значение размера длины" не используют.
Не говорят "величина длины", т.к. "длина" сама является величиной.
Если взять разные единицы для одной ФВ Q [Q1] и [Q2], Q= q1 ×[Q1] и Q= q2 ×[Q2].
Числовое значение q2 ФВ Q по известному q1 будет q2 = ([Q1] /[Q2])× q1 = k × q1,
где k – переводной множитель.
Пример: значение диаметра в дюймах 3/4² соответствует в миллиметрах
q2 = k × q1 = 25,4 × 3/4 = 19,0, т. к. 1дюйм = 25,4 мм (k =25,4).
§5. Качественная характеристика измеряемых величин
Размерность ФВ– выражение, отображающее ее зависимость от основных величин с коэффициентом пропорциональности 1. Обозначение: dim (dimention- размер).
Пример: размерности длины, массы, времени -dim(l)=L, dim(m)=M, dim(t)=T.
Размерности производных ФВ определяются по правилам:
1) размерности левой и правой частей уравнений должны совпадать,
2) алгебра размерностей мультипликативна (состоит из одного действия-
умножения.