Поняття та класифікація вимірювань. Коротка характеристика основних видів вимірів. Види вимірювань та їх характеристика Методи вимірювань та їх характеристика

Вимірювання- Знаходження справжнього значення фізичної величини дослідним шляхом з використанням спеціальних технологічних пристроїв, що мають нормовані характеристики.

Існує 4 основних види вимірювань:

1) Прямий вимір - вимір, при якому шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з дослідних даних або за допомогою технічного засобу вимірювання безпосередньо відраховує значення вимірюваної величини за шкалою. І тут рівняння виміру має вигляд: Q=qU .

2) Непрямий вимір – вимір, при якому значення фізичної величини знаходять на підставі відомої функціональної залежності між цією величиною та величинами, що підлягають прямим вимірам. І тут рівняння виміру має вигляд: Q=f(x1,x2,…,xn) , де x1 - xn – фізичні величини, отримані шляхом прямих вимірів.

3) Сукупні виміри – виробляються одночасно вимір кількох однойменних величин, у якому шукане значення знаходять шляхом розв'язання системи рівнянь, отриманих при прямих вимірах різних поєднань цих величин.

4) Спільні виміри – вироблені одночасно двох чи кількох неодноєменних фізичних величин для знаходження функціональної залежності між ними. Як правило, ці вимірювання проводяться шляхом клонування експерименту та складання таблиці матриці рангів.

Крім того вимірювання класифікується за: умовами проведення, характеристикою точності, числом вимірювань, що виконуються, характером вимірювань у часі, виразом результату вимірювань.

9. Метод вимірів. Класифікація методів виміру.

Метод вимірів- Сукупність прийомів використання принципів та засобів вимірювання. Усі існуючі методи вимірювань умовно поділяються на 2 основні види: Метод безпосередньої оцінки– значення визначається величини визначається безпосередньо за звітним пристроєм приладу або вимірювального пристрою прямої дії. Метод порівняння із мірою- Вимірюється величина, що порівнюється з величиною заданою мірою. При цьому порівняння може бути перехідне, рівночасне, різночасне та інші. Метод порівняння з мірою поділяється на такі два методи: - Нульовий метод- передбачає одночасне порівняння вимірюваної величини та заходи, а результуючий ефект впливу доводиться за допомогою порівняльного приладу до нуля. - диференціальний- на вимірювальний прилад впливає різницю вимірюваної величини та відомої величини, що відтворюється мірою, приклад – схема неврівноваженого моста.

Обидва ці методи поділяються на такі:

1) Метод протиставлення- Вимірювана величина і величина, що відтворюється мірою, одночасно впливають на прилад порівняння за допомогою якого встановлюються співвідношення між цими величинами. (у скільки разів?)

2) Метод заміщення- Вимірювану величину заміщають відомою величиною, що відтворюється мірою. Широко застосовується при вимірюванні неелектричних величин, при цьому методі одночасно або періодично порівнюється вимірювана величина з мірною величиною, а далі вимірюють різницю між ними, використовуючи збіг позначок шкали або збіг періодичних сигналів за часом.

3) Метод збігів- Різниця між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, вимірюють, використовуючи збіги позначок шкал або періодичних сигналів.

З усіх методів вимірювання метод порівняння з мірою є більш точним порівняно з методом безпосередньої оцінки, причому диференціальний метод є більш точним, ніж нульовий метод вимірювання.

Недоліком нульового методу вимірювання є необхідність мати велику кількість заходів, різних поєднань для відтворення мірних величин, кратних вимірюваним. Різновидом нульового методу є компенсаційний метод виміру, у якому відбувається виміру фізичної величини без порушення процесу у якому вона бере участь.

Основні метрологічні поняття, терміни та визначення формулюються державними стандартами.

Вимірювання- Це процес знаходження значення фізичної величини досвідченим шляхом за допомогою спеціальних засобів. Залежно від способу отримання результату виміру поділяються на прямі та непрямі.

При прямих вимірахшукана фізична величина визначається безпосередньо за індикатором приладу: напруга - вольтметра, частота - частотоміра, сила струму - амперметра. Прямі виміри дуже поширені у метрологічній практиці.

При непрямих вимірахвеличина, що цікавить нас, знаходиться розрахунковим шляхом за результатами вимірювань інших величин, пов'язаних з шуканою величиною певною функціональною залежністю. Наприклад, вимірявши силу струму та напругу, на підставі відомої формули можна визначити потужність:

Непрямі виміри також часто застосовують у метрологічній практиці.

Міра (прилад)- це засіб виміру, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру. За своїм метрологічним значенням, по тій ролі, яку вони грають у справі забезпечення одноманітності та вірності, заходи поділяються на зразкові та робітники.

Еталон- це тіло або пристрій найвищої точності, що служить для відтворення та зберігання одиниці фізичної величини та передачі її розміру нижче за перевірочною схемою. Прикладом точності зразка може бути Російський національний стандарт часу, похибка якого за 30 000 років нічого очікувати перевищувати 1с.

Фізична величина- це властивість, загальне в якісному відношенні для безлічі об'єктів, фізичних систем, їх станів і процесів, що відбуваються в них, але індивідуальне в кількісному відношенні для кожного з них. По приналежності до різних груп фізичних процесів фізичні величини поділяються на електричні, магнітні, просторово-часові, теплові та ін.

Значення фізичної величини- це оцінка фізичної величини в прийнятих одиницях виміру (наприклад, 5 мА - значення сили струму, причому 5 - це числове значення). Саме цей термін застосовують для вираження кількісної характеристики аналізованої властивості. Не слід говорити і писати «величина сили струму», «величина напруги», оскільки сила струму та напруга є величинами. Слід використовувати терміни значення сили струму, значення напруги.

Одиниця фізичної величини- це фізична величина, якій за визначенням присвоєно стандартне числове значення, що дорівнює одиниці. Одиниці фізичних величин поділяються на основні та похідні.

Через великий діапазон реальних значень більшості вимірюваних фізичних величин застосування цілих одиниць не завжди зручне, оскільки в результаті вимірів виходять великі або малі їх значення. Тож у системі вимірів СІ (SI - система міжнародна) встановлені дольные і кратні одиниці.

Табл. 1.1. Електричні одиниці вимірювання, що використовуються в електроніці

Електрична величина	Одиниці виміру
Найменування	Символ позначення	Основна	Кратна чи дольна
Найменування	Російське позначення	Міжнародне позначення	Найменування	Російське позначення	Міжнародне позначення
Опір	R, r	ом	Ом	Ω	мегаом кілом	МОм ком	MΩ kΩ	1 МОм = 10 6 Ом 1 кОм = 10 3 Ом
Сила струму	I, i	ампер	А	A	міліампер мікроампер	мА мкА	mA μA	1 мА = 10-3 А 1 мкА = 10 -6 А
Напруга та ЕРС	U, u E, e	вольт	В	V	кіловольт мілівольт мікровольт	кВ мкВ	kV μV	1 кВ = 10 3 1 мкВ = 10 -6 В
Потужність	P	ват	Вт	W	гігават мегават мікроват	ГВт МВт мкВт	GW MW μW	1 ГВт = 109 Вт 1 МВт = 10 6 Вт 1 мкВт = 10 -6 Вт
Електрична величина	Одиниці виміру	Співвідношення кратних (дольних) та основних одиниць
Основна	Кратна чи дольна
Найменування	Символ позначення	Найменування	Російське позначення	Міжнародне позначення	Найменування	Російське позначення	Міжнародне позначення
Ємність	C	фарад	Ф	F	мікрофарад нанофарад пікофарад	мкФ нФ пФ	μF nF pF	1 мкФ = 10 -6 Ф 1 нФ = 10 -9 Ф 1 пФ = 10 -12 Ф
Індуктивність	L	генрі	Гн	H	мілігенрі мікрогенрі	мГн мкГн	mH μH	1 мГн = 10-3 Гн 1 мкГн = 10 -6 Гн
Частота	F, f	герц	Гц	Hz	гігагерц мегагерц	ГГц МГц	GHz MHz	1 ГГц = 10 9 Гц 1 МГц = 10 6 Гц
Період	T	секунда	з	s	мілісекунда наносекунда	мс нс	ms ns	1 мс = 10 -3 с 1 нс = 10 -9 с
Довжина хвилі	λ	метр	м	m	міліметр сантиметр дециметр	мм см дм	mm cm dm	1 мм = 10 -3 м 1 см = 10 -2 м 1 дм = 10 -1 м
Зсув фаз	∆φ	радіан	радий	rad	градус	º	º

Кратна одиниця фізичної величинизавжди більше основної (системної) у ціле число разів. Наприклад, мегаом (10 6 Ом), кіловольт (10 3 В)

Частка одиниця фізичної величинименше основної (системної) в ціле число разів. Наприклад, нанофарад (10-9 Ф), мікроампер (10-6 А).

При вибраній оцінці фізичної величини її можна охарактеризувати істинним і дійсним (виміряним) значенням фізичної величини, що вимірюється.

Справжнє (дійсне) значення фізичної величини- Це значення, вільне від похибки. Знаходження справжнього значення є основною проблемою метрології, оскільки похибки при вимірі неминучі. У зв'язку з цим практично за справжнє значення приймають показання зразкової міри (приладу), похибка якої зневажливо мала проти похибкою застосовуваних робочих заходів (приладів).

Виміряне значення фізичної величини- це значення величини, відраховане робочою мірою (приладом).

Вимірювальний пристрій- це засіб вимірювання, в результаті застосування якого фізична величина, що вимірюється, стає показанням.

За принципом дії всі вимірювальні прилади поділяються на дві групи:

Електромеханічні прилади, що використовуються в ланцюгах постійного струму та на низьких частотах;

Електронні прилади, що використовуються в ланцюгах постійного струму та в усьому діапазоні частот.

За способом видачі результату вимірювальні прилади поділяються на:

- аналогові(зі стрілковим індикатором, самописні), показання яких є безперервною функцією вимірювання та вимірюваної величини;

- цифрові, показання яких утворюються в результаті автоматичного формування дискретних сигналів вимірювальної інформації, представленої в цифровій формі.

Розрізняють вимірювальні прилади прямої дії та прилади порівняння.

Прилади прямої діївідображають величину, що вимірюється, на індикаторі в одиницях цієї величини. Зміни роду фізичної величини у процесі виміру не відбувається. До таких приладів відносяться амперметри та вольтметри.

Прилади порівняння (компаратори)служать для порівняння вимірюваних величин із величинами, значення яких відомі. За призначенням прилади ділять на робочі та зразкові.

Робочі приладипризначені лише для вимірювання у всіх галузях господарської діяльності.

Зразкові приладислужать для перевірки та градуювання робочих приладів. Похибка вимірювання зразкових приладів на 1-2 порядки менша порівняно з робочими приладами.

Вартість приладу пов'язана з похибкою вимірювання: якщо прилад має похибку в 10 разів менше, то коштує такий прилад у 10 разів дорожчий. Використовувати зразкові прилади для масових вимірювань економічно недоцільно, тому в лабораторіях навчальних закладів та на виробництві застосовуються переважно робочі прилади.

Шкали аналогових вимірювальних приладів (АІП) класифікуються за такими ознаками:

1. За ознакою рівномірності розрізняють:

- рівномірна шкала- це шкала з розподілами постійної довжини та з постійною ціною розподілу (рис. 1.1, а). Таку шкалу мають електромеханічні прилади лише магнітоелектричної системи;

- нерівномірна шкала- це шкала з поділами непостійної довжини та з непостійною ціною поділу (рис. 1.1, б). Таку шкалу мають електромеханічні прилади випрямляючої, електромагнітної, електродинамічної, ферродинамічної, електростатичної, термоелектричної систем.

Рис. 1.1. Шкали аналогових приладів: рівномірна (а), нерівномірна (б), пряма (б), зворотна (г), одностороння (с), двостороння (е), безнульова (ж)

2. За ознакою напряму градуювання розрізняють:

- пряма шкалаградуйовано зліва направо, тобто. нуль на шкалі розташований зліва (рис 1.1, в). Така шкала є найпоширенішою в АІП;

- зворотна шкалаградуйовано праворуч наліво, тобто. нуль на шкалі розташований праворуч (рис. 1.1 г). Така шкала використовується, наприклад, аналогових мультиметрах при відліку значення опору резисторів і ємності конденсаторів.

3. По положенню нуля на шкалі та напрямку руху стрілки індикатора розрізняють:

- одностороння шкала- це шкала, стрілка індикатора якої при вимірі відхиляється лише в один бік від нуля (рис. 1.1, д). Така шкала є найпоширенішою;

- двостороння шкала- це шкала, стрілка індикатора при вимірі якої відхиляється як ліворуч, і праворуч від нуля. Причому відхилення вліво від нуля дає негативні значення вимірюваної величини, а відхилення праворуч - позитивні (рис. 1.1, е). Таку шкалу мають індикатори аналогових вимірювальних мостів та гальванометри;

- безнульова шкала- це шкала, де відсутня нульова позначка (рис. 1.1, ж). Таку шкалу мають електромеханічні частотоміри, генератори, градуйовані за частотою, тривалістю імпульсів, тимчасовим зрушенням.

Електромеханічні та електронні АІП досить поширені в метрологічній практиці. Прилади та його шкали характеризуються поруч основних показників.

Поділ шкали- це проміжок між двома сусідніми відмітками шкали.

Ціна поділу шкали (постійна приладу), З,вказує число одиниць вимірюваної величини, що припадає на один розподіл шкали (рис.1.2):

Рис. 1.2. Визначення ціни поділу шкали

(1.2),

де А 1 , А 2- сусідні оцифровані поділки;

n – кількість поділів між двома цифрами.

На прикладі (див. рис. 1.2) ціна розподілу шкали становить

У нерівномірній шкалі ціну розподілу знаходять на ділянці шкали (тільки не на початку) між двома сусідніми оцифрованими розподілами.

Крок шкали- Це інтервал оцифрованих поділів на шкалі приладу. Наприклад, якщо на шкалі індикатора нанесені оцифровані поділки 0-10-20-30-40-50, крок шкали дорівнює 10.

Робоча ділянка шкали- це ділянка, у межах якої похибка приладу не виходить за вказаний клас точності. Для шкали міліамперметра показаної на рис. 1.3 а, робочою ділянкою є ділянка від 10 до 50 мА (він же є діапазоном вимірювання в однограничному приладі). Для шкали вольтметра показаної на рис. 1.3, робочою ділянкою є ділянка від 3 до 10 В. На робочій ділянці завод-виробник приладів гарантує заявлений клас точності з першого оцифрованого поділу шкали аналогового індикатора.

Рис. 1.3. Шкали аналогових приладів з різними робочими ділянками: міліамперметра (а) та вольтметра (б)

Чутливість,s,приладу за параметром, що вимірюється, показує число поділів шкали, що припадає на одиницю вимірюваної величини, тобто. є величиною, зворотною ціною розподілу:

(1.3).

Чутливість багатограничного приладу визначають на малій межі вимірювання.

Частотний діапазон приладу необхідно знати для правильного використання та отримання найменшої похибки вимірювання. Частотний діапазон- це смуга частот, у межах якої похибка приладу, отримана за зміни частоти сигналу, вбирається у допустимого межі. Розрізняють прилади для роботи в ланцюгах постійного струму, змінного струму та універсальні (використовуються в ланцюгах постійного та змінного струму).

Для приладів, що працюють у ланцюгах постійного струму, частота дорівнює кулі; для приладів, що працюють у ланцюгах змінного струму, та універсальних приладів на шкалі індикатора та в паспорті зазвичай вказується частотний діапазон.

Внутрішній опір приладу (амперметра, вольтметра) зазвичай вказується в паспорті та на лицьовій панелі (прямо чи опосередковано). Для амперметрів характерний малий опір R A, для вольтметрів - великий опір R В.

Потужність приладом потужність визначається за такими формулами:

для амперметра (1.4),

а для вольтметрів (1.5).

Чим споживана потужність менша, тим точніше вимір.

Споживаний вольтметром струм виражається формулою:

Падіння напруги на амперметрі формулою:

(1.7).

Робоче положення приладу може бути різним:

Горизонтальним (на шкалі позначається символами або);

Вертикальним (на шкалі позначається символами або );

Похилим (на шкалі позначається символом із зазначенням кута нахилу).

Якщо допускається будь-яке робоче становище, то позначення відсутні.

Розшифрування знаків та символів, зазначених на лицьовій панелі приладу наведено у табл.1.2.

Табл. 1.2. Умовні позначення на шкалах електровимірювальних приладів

Найменування	Умовне позначення	Літерний шифр
Прилад магнітоелектричної системи з рухомою рамкою		М
Прилад електромагнітної системи		Е
Прилад електродинамічної системи		Д
Прилад феродинамічної системи		д
Прилад електростатичної системи		З
Прилад випрямляючої системи з випрямлячем (випрямляючий прилад)		В
Прилад магнітоелектричний з електронним перетворювачем у вимірювальному ланцюзі (електронний прилад)		-
Прилад термоелектричної системи		Т
Прилад вібраційної системи		-
Струм постійний		-
Струм змінний (однофазний)		-
Струм постійний та змінний (універсальний прилад)		-
Струм трифазний змінний (загальне позначення)		-
Прилад застосовувати у вертикальному положенні шкали		-
Прилад застосовувати у горизонтальному положенні шкали		-
Похилий (з кутом 60°)		-
Клас точності приладу, наприклад, 1,5		-
Напруга випробувальна, наприклад 2 кВ		-
Прилад захищений від впливу зовнішнього магнітного поля (1 категорія захищеності)		-
Прилад захищений від впливу зовнішнього електричного поля (1 категорія захищеності)		-
Увага! Дивись інструкції з експлуатації приладу		-

Межа вимірювання параметра,А max- це найбільше значення діапазону вимірів.

Діапазон вимірювань параметра- це область значень вимірюваної величини, для якої нормовані похибки АІП, що допускаються.

Методи вимірів.

Залежно від способу обробки експериментальних даних вимірювань для отримання результату розрізняють такі види вимірювань - прямі, непрямі, спільні, сукупні та вимірювання кореляційно пов'язаних величин.

Прямий вимір− це вимірювання, при якому значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних у результаті виконання вимірювання. Приклад прямого виміру – вимір вольтметром напруги джерела.

Непрямий вимір− це вимір, при якому шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною та величинами, що піддаються прямим вимірам. При непрямому вимірі значення вимірюваної величини одержують шляхом розв'язання рівняння y = F(x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,xn), де x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,xn − значення величин, отримані у результаті прямих вимірів.

Приклад непрямого виміру - опір резистора знаходять з виразу, в який підставляють результат прямих вимірів падіння напруги Uі протікає через резистор струму I.

Спільні виміри− одночасні виміри значень кількох неодноєменних величин для визначення залежності між ними. Наприклад, потрібно визначити градуювальну характеристику термоопору.

Сукупні виміри− одночасні виміри кількох значень однойменних величин, за яких шукане значення знаходять рішенням системи рівнянь, складених за результатами прямих вимірювань різних поєднань значень цих величин.

Вимірювання кореляційно пов'язаних величин− вимірювання значень сімейства функцій х k(t)і у k(t),є реалізаціями процесів Р хі Р уз метою встановлення взаємозв'язку з-поміж них.

Наявність взаємозв'язку виявляється у тому, що у певний час t 0існує такий параметр, при якому реалізації процесів Р хі Р упоєднуються найкращим способом.

Методи вимірювання виділяються залежно від їхньої взаємодії з мірою, їх класифікація показана на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Класифікація методів виміру

Метод виміру- сукупність прийомів використання принципів та засобів вимірювань. Вимірювання виробляються одним із двох методів: методом безпосередньої оцінки або методом порівняння з мірою.

Метод безпосередньої оцінки- метод, у якому значення шуканої величини визначають безпосередньо з відлікового пристрою вимірювального приладу. Приклад методу безпосередньої оцінки – вимірювання струму амперметром.

Метод порівняння із мірою- метод вимірювання, при якому вимірювану шукану величину порівнюють з однорідною величиною, що відтворюється мірою. Метод порівняння із мірою має ряд різновидів:

Диференціальний метод,

Нульовий метод,

Метод заміщення,

Збіги.

Нульовий метод– це метод, у якому різницю між вимірюваною величиною і відтворюваною мірою зводиться до 0.

Рис. 1.5. Структурна схема нульового методу,

де НІ- нуль-індикатор; Е х- Об'єкт вимірювання; U про– міра.

Полярність важлива: тут пристрої включені зустрічно; ми підбираємо такий захід, вихідний сигнал якого дорівнює сигналу об'єкта виміру (тобто. i НІ=0). Різниця вимірюваної величини та величини відтворюваної мірою в процесі вимірювання зводиться до нуля, що фіксується за допомогою нуль-індикатора. Результат вимірювання дорівнює значенню міри.

Метод забезпечує високу точність, якщо міра має високу точність, а НІ – високу чутливість. Зазвичай

Подібний метод є основою побудови вимірювальних мостів. Перевага методу - точність.

При диференційному методі, так само як і при нульовому, вимірювана величина знаходиться шляхом вимірювання різниці між шуканою величиною та безпосередньо чи опосередковано з мірою.

Рис. 1.6. Структурна схема диференціального способу.

Різниця вимірюваної величини і величини мірою, що відтворюється, вимірюється за допомогою засобу вимірювання – вольтметра (на рис. 1.6.). Результат визначається як сума показання засобу вимірювання та величини відтворюваної мірою . Для цього методу

Метод заміщення– метод, у якому вимірювана величина заміщується відтвореною мірою.

Рис. 1.7. Структурна схема методу заміщення,

де R x- Об'єкт вимірювання; R 0– міра.

Залежно від положення ключа Доможна записати рівняння:

i x R x =u піт, i o R o =u піт.

Звідки i x R x = i o R o ,

Прикладом застосування методу заміщення може бути вимірювання порівняно великого опору електричного на постійному струмі шляхом почергового вимірювання сили струму, що протікає через контрольований резистор і зразковий. Живлення ланцюга при вимірюваннях повинно проводитися від одного джерела струму. Опір джерела струму і приладу, що вимірює струм, має бути дуже мало порівняно зі змінним та зразковим опором.

Метод збігів- це такий метод, при якому вимірювана величина визначається за періодичними сигналами або спеціальними шкалами. Фігура Лісаж - класичний приклад методу збігів.

Класифікація вимірювальних приладів.

Електровимірювальні прилади розрізняються за такими ознаками:

За родом вимірюваної величини;

За родом струму;

За рівнем точності;

за принципом дії;

За способом отримання відліку;

За характером застосування.

Крім цих ознак, електровимірювальні прилади можна також відрізняти:

За способом монтування;

За способом захисту від зовнішніх магнітних чи електричних полів;

По витривалості щодо перевантажень;

За придатністю до застосування за різних температур;

За габаритними розмірами та іншими ознаками.

Для вимірювання електричних величин застосовуються різні електровимірювальні прилади, а саме:

Струму - амперметр;

Напруги – вольтметр;

Електричного опору – омметр, мости опору;

Потужності – ватметр;

Електрична енергія - лічильник;

Частоти змінного струму – частотомір;

Коефіцієнта потужності – фазометр.

По роду струму прилади поділяються на прилади постійного струму, прилади змінного струму та прилади постійного та змінного струму.

За рівнем точності прилади поділяються на дев'ять класів: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 і 4 . Цифри вказують значення припустимої наведеної похибки у відсотках.

За принципом дії прилади поділяються на: магнітоелектричні; електромагнітні; електродинамічні (феромагнітні); індукційні та інші.

За способом отримання відліку прилади можуть бути з безпосереднім відліком та самозаписувальні.

За характером застосування прилади поділяються на стаціонарні, переносні та для рухомих установок.

Тема 1.2. Метрологічні показники засобів вимірів.

Загальними характеристиками електровимірювальних приладів є їх похибки, варіація показань, чутливість до величини, що споживається, споживана потужність, час встановлення показань і надійність.

Варіація показань приладу- це найбільша різниця показань приладу при тому самому значенні вимірюваної величини. Вона визначається при плавному підході стрілки до випробуваної позначки шкали при русі її один раз від початкової, а вдруге від кінцевої позначок шкали. Варіація показань характеризує ступінь стійкості показань приладу за тих самих умов вимірювання однієї й тієї ж величини. Вона приблизно дорівнює подвоєної похибки від тертя, оскільки причиною варіації в основному є тертя в опорах рухомої частини.

Чутливістьелектровимірювального приладу до вимірюваної величини хназивається похідна від переміщення покажчика аза вимірюваною величиною x. Переміщення вказівника а, Яке виражається в поділах або міліметрах шкали, для великої групи приладів визначається, в першу чергу, кутом відхилення рухомої частини вимірювального механізму. Крім того, воно залежить від типу відлікового пристрою та його характеристик (стрілочний або світловий покажчик, довжина шкали, число поділів шкали та ін.).

Чутливість власне механізму приладів цієї групи (незалежно від відлікового пристрою, що застосовується) дорівнює:

(1.9)

Виразом визначається чутливість приладу у цій точці шкали. Якщо чутливість стала, тобто. не залежить від вимірюваної величини, її можна визначити з виразу

У цьому випадку чутливість приладу чисельно дорівнює переміщенню покажчика, що відповідає одиниці вимірюваної величини. У приладів з постійною чутливістю переміщення покажчика пропорційно до вимірюваної величини, тобто. шкала приладу рівномірна.

Чутливість приладу має розмірність, що залежить від характеру вимірюваної величини, тому коли користуються терміном «чутливість», кажуть «чутливість приладу до струму», «чутливість приладу до напруги» і т.д. Наприклад, чутливість вольтметра до напруги дорівнює 10 справ/В.

Величина, зворотна чутливості, називається ціною розподілу(постійної) приладу. Вона дорівнює числу одиниць вимірюваної величини, що припадають на один поділ шкали:

Наприклад, якщо S=10 дел./в, то З-0,1 В/поділ.

При включенні електровимірювального приладу в ланцюг, що знаходиться під напругою, пристрій споживає від цього ланцюга деяку потужність. Найчастіше ця потужність мала з погляду економії електроенергії. Але при вимірюванні в малопотужних ланцюгах у результаті споживання приладами потужності може змінитися режим роботи ланцюга, що призведе до збільшення похибки вимірювання. Тому мале споживання потужності від ланцюга, в якому здійснюється вимір, є перевагою приладу.

Потужність, споживана приладами залежно від принципу дії, призначення приладу та межі вимірювання, має різні значення і для більшості приладів лежить в межах від 10 -12 до 15 Вт.

Після включення електровимірювального приладу в електричний ланцюг до моменту встановлення показань приладу, коли можна зробити відлік, проходить деякий проміжок часу (час заспокоєння). Під часом встановлення показань слід розуміти той проміжок часу, який проходить з моменту зміни вимірюваної величини до моменту, коли покажчик займе положення, що відповідає новому значенню вимірюваної величини. Однак якщо врахувати, що всім приладам притаманна деяка похибка, той час, який займає переміщення покажчика в межах допустимої похибки приладу, не цікавий.

Під часом встановлення показаньелектровимірювального приладу розуміється проміжок часу, що минув з моменту підключення або зміни вимірюваної величини до моменту, коли відхилення вказівника від значення не перевищує 1,5% довжини шкали. Час встановлення показань для більшості типів приладів, що показують, не перевищує 4 с.

Цифрові прилади характеризуються часом виміру, під яким розуміють час з моменту зміни вимірюваної величини або початку циклу виміру до моменту отримання нового результату на відліковому пристрої з нормованою похибкою.

Під надійністю електровимірювальних приладіврозуміють здатність їх зберегти задані характеристики за певних умов роботи протягом заданого часу. Якщо значення однієї чи кількох характеристик приладу виходить із заданих граничних значень, то кажуть, що має місце відмова. Кількісним мірою надійності є мінімальна ймовірність безвідмовної роботи приладу в заданих проміжку часу та умовах роботи.

Ймовірністю безвідмовної роботиназивається ймовірність того, що протягом певного часу Тбезперервної роботи не відбудеться жодної відмови. Час безвідмовної роботи наведено в описах приладів. Часто користуються наближеним значенням цього показника, що визначається ставленням числа приладів, що продовжують після певного часу Тбезвідмовно працювати, до загального числа приладів. Наприклад, для амперметрів і вольтметрів типу Е8027 мінімальне значення ймовірності безвідмовної роботи дорівнює 0,96 за 2000 год. приладів даного типу після роботи протягом 2000 год, як правило, не більше чотирьох приладів потребуватимуть ремонту,

До показників надійності відносять також середній час безвідмовної роботи приладу, Який визначається як середній арифметичний час справної роботи кожного приладу.

Зазвичай, коли прилади починають випускати серійно, деяка невелика частина їх вибирається для випробувань на надійність. Показники надійності, визначені за результатами цих випробувань, надають всій серії приладів.

Гарантійним терміномназивають період часу, протягом якого завод-виробник гарантує справну роботу виробу за дотримання правил експлуатації приладу. Наприклад, для мікроамперметрів типу М266М підприємство-виробник гарантує безоплатну заміну або ремонт приладу протягом 36 місяців з дня відвантаження з підприємства, а для частотомірів типу Е373 цей термін становить 11 років.

Існує 4 основних види вимірювань:

9. Метод вимірів. Класифікація методів виміру.

Обидва ці методи поділяються на такі:

Вимірювання є найважливішим поняттям у метрології. Це організована дія людини, що виконується для кількісного пізнання властивостей фізичного об'єкта за допомогою визначення досвідченим шляхом значення будь-якої фізичної величини.

Існує кілька видів вимірів. За їх класифікації зазвичай виходять із характеру залежності вимірюваної величини від часу, виду рівняння вимірів, умов, визначальних точність результату вимірів і методів висловлювання цих результатів.

За характером залежності вимірюваної величини від часу виміру поділяються на:

статичні, у яких вимірювана величина залишається постійної у часі;

динамічні, у яких вимірювана величина змінюється і є непостійною у часі.

Статичними вимірами є, наприклад, виміри розмірів тіла, постійного тиску, динамічними – виміри пульсуючих тисків, вібрацій.

За кількістю вимірів вони поділяються на одноразові та багаторазові. Одноразовим називають вимір, виконаний один раз. Багаторазовим називають вимірювання фізичної величини одного розміру, результат якого отримано з кількох наступних один за одним вимірювань, тобто складається з низки одноразових вимірювань. Багаторазове вимір виконують у разі, коли випадкова складова похибки одноразового виміру може перевищити необхідні за умов завдання значення. Виконавши ряд послідовних окремих вимірювань, одержують один багаторазовий вимір, похибка якого може бути зменшена методами математичної статистики.

За способом отримання результатів вимірювань їх поділяють на:

непрямі;
сукупні;
спільні.

Прямі – це виміри, у яких шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. Прямі виміри можна виразити формулою Q = X, де Q - шукане значення вимірюваної величини, а X - значення, що безпосередньо отримується з досвідчених даних.

При прямих вимірах експериментальним операціям піддають вимірювану величину, яку порівнюють із мірою безпосередньо або за допомогою вимірювальних приладів, градуйованих в необхідних одиницях. Прикладами прямих служать вимірювання довжини тіла лінійкою, маси з допомогою терезів та інших. Прямі виміри широко застосовують у машинобудуванні, і навіть під час контролю технологічних процесів (вимірювання тиску, температури).

Непрямі – це виміри, у яких шукану величину визначають виходячи з відомої залежності між цією величиною і величинами, піддаються прямим вимірам, тобто. вимірюють не власне визначену величину, інші, функціонально з нею пов'язані. Значення вимірюваної величини знаходять шляхом обчислення за формулою Q = F(x 1 ,x 2 ,...,x n), де Q - шукане значення опосередковано вимірюваної величини; F – функціональна залежність, яка наперед відома, x 1 ,x 2 ,…,x n – значення величин, виміряних прямим способом.

Сукупні – це вироблені одночасно виміри кількох однойменних величин, у яких шукану визначають рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин.

Спільні – це виміри двох або кількох неодноєменних величин для знаходження залежностей між ними.

За умовами, що визначають точність результату, виміри поділяються на три класи:

вимірювання максимально можливої точності, що досягається при існуючому рівні техніки. До цього ж класу відносяться деякі спеціальні вимірювання, що вимагають високої точності;

контрольно-перевірочні вимірювання, похибка яких з певною ймовірністю не повинна перевищувати певного заданого значення;

технічні виміри, у яких похибка результату визначається характеристиками засобів вимірів.

За способом вираження результатів вимірювань розрізняють абсолютні та відносні виміри.

Абсолютними називаються виміри, засновані на прямих вимірах однієї чи кількох основних величин чи використанні значень фізичних констант.

Відносними називаються виміри відношення величини до однойменної величини, що грає роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, яка приймається за вихідну.

Існують і інші класифікації вимірювань, наприклад, у зв'язку з об'єктом (контактні та безконтактні), за умовами вимірювань (рівноточні та нерівноточні).

Основними характеристиками вимірювань є принцип вимірювань, метод вимірювань, похибка, точність, правильність і достовірність.

Принцип вимірів– фізичне явище чи сукупність фізичних явищ, покладених основою вимірів. Наприклад, вимірювання маси тіла за допомогою зважування з використанням сили тяжіння, пропорційної маси, вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту.

В даний час всі виміри відповідно до фізичних законів, що використовуються при їх проведенні, згруповані в 13 видів вимірів. Їм відповідно до класифікації були присвоєні дворозрядні коди видів вимірювань: геометричні (27), механічні (28), витрати, місткості, рівня (29), тиску та вакууму (30), фізико-хімічні (31), температурні та теплофізичні (32 ), часу та частоти (33), електричні та магнітні (34), радіоелектронні (35), віброакустичні (36), оптичні (37), параметрів іонізуючих випромінювань (38), біомедичні (39).

Метод вимірів- Сукупність прийомів використання принципів та засобів вимірювань.

Метод вимірів– прийом або сукупність прийомів порівняння вимірюваної величини з її одиницею відповідно до реалізованого принципу вимірів. Як правило, метод вимірювань обумовлений влаштуванням засобів вимірювань. Засобами вимірювань є технічні засоби, що мають нормовані метрологічні властивості. Прикладами поширених методів вимірів є такі методи:

метод безпосередньої оцінки – метод, у якому значення величини визначають безпосередньо з показує засобу вимірів. Наприклад, зважування на циферблатних терезах або вимірювання тиску пружинним манометром;

диференціальний метод – метод вимірювань, у якому измеряемая величина порівнюється з однорідної величиною, має відоме значення, трохи відрізняється від значення вимірюваної величини, і у якому вимірюється різницю між цими двома величинами. Цей метод може дати дуже точні результати. Так, якщо різниця становить 0,1 % вимірюваної величини та оцінюється приладом з точністю до 1 %, то точність вимірювання шуканої величини становитиме вже 0,001 %. Наприклад, при порівнянні однакових лінійних заходів, де різниця між ними визначається окулярним мікрометром, що дозволяє її оцінити до десятих часток мікрона;

нульовий метод вимірювань – метод порівняння з мірою, у якому результуючий ефект впливу вимірюваної величини та заходи на порівняльний прилад доводять до нуля. Міра – засіб вимірювань, призначений для відтворення та зберігання фізичної величини. Наприклад, вимірювання маси на рівноплечних терезах за допомогою гир. Належить до дуже точних методів.

метод порівняння з мірою – метод вимірювань, у якому вимірювану величину порівнюють величиною, що відтворюється мірою. Наприклад, вимірювання напруги постійного струму на компенсаторі порівнянням з відомою ЕРС нормального елемента. Результат вимірювання при цьому методі або обчислюють як суму значення, що використовується для порівняння міри та показання вимірювального приладу, або приймають рівним значення міри. Існують різні модифікації цього методу: метод вимірювання заміщенням (вимірювану величину замінюють мірою з відомим значенням величини, наприклад, при зважуванні почерговим приміщенням маси і гир на ту саму чашку ваг) і метод вимірювань доповненням (значення вимірюваної міри доповнюється мірою цієї ж величини з таким розрахунком, щоб на прилад порівняння впливала їх сума, що дорівнює заздалегідь заданому значенню).

Якість вимірів характеризується точністю, достовірністю, правильністю, збіжністю та відтворюваністю вимірів, а також розміром похибки.

Похибка вимірів- Різниця між отриманим при вимірі і справжнім значеннями вимірюваної величини. Похибка викликається недосконалістю методів та засобів вимірювань, мінливістю умов спостереження, а також недостатнім досвідом спостерігача або особливостями його органів чуття.

Точність вимірів- Це характеристика вимірювань, що відображає близькість їх результатів до справжнього значення вимірюваної величини. Кількісно точність можна виразити величиною, зворотною до модуля відносної похибки.

Правильність вимірувизначається як якість виміру, що відображає близькість до нуля систематичних похибок результатів (тобто таких похибок, що залишаються постійними або закономірно змінюються при повторних вимірах однієї й тієї самої величини). Правильність вимірів залежить, зокрема, від цього, наскільки дійсний розмір одиниці, у якій виконано вимір, відрізняється від її істинного розміру (за визначенням), тобто. від того, якою мірою були правильні (вірні) засоби вимірювань, використані для даного виду вимірювань.

Найважливішою характеристикою якості вимірювань є їх достовірність. Вона характеризує довіру до результатів вимірювань і поділяє їх на дві категорії: достовірні та недостовірні, залежно від того, відомі чи невідомі ймовірні характеристики їх відхилень від справжніх значень відповідних величин. Результати вимірів, достовірність яких невідома, не становлять цінності й часом можуть бути джерелом дезінформації.

Збіжність(повторюваність) - це якість вимірювань, що відображає близькість один до одного результатів вимірювань одного і того ж параметра, виконаних повторно одними і тими ж засобами вимірювань, одним і тим самим методом в однакових умовах і з однаковою ретельністю.

Відтворюваність- Це якість вимірювань, що відображає близькість один до одного результатів вимірювань одного і того ж параметра, що виконуються в різних умовах (у різний час, різними засобами тощо).

1) За характером залежності вимірюваної величини від часу:

а) статичні- мають місце, коли вимірювана величина практично стала (вимірювання розмірів тіла, постійного тиску);

б) динамічні,пов'язані з величинами, які в процесі вимірювань зазнають тих чи інших змін (вимірювання пульсуючих тисків, вібрацій).

2) За способом отримання результатів:

а) Прямі виміри- Виміри, при яких шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних шляхом її безпосереднього порівняння з мірою. (Вимірювання тиску, температури та ін.).

б) Непрямі виміри- Виміри, при яких шукану величину визначають на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірюванням, тобто. вимірюють не власне визначену величину, інші, функціонально з нею пов'язані. Значення вимірюваної величини знаходять через перетворення або через встановлену формулу (визначення об'єму тіла за прямими вимірами його геометричних розмірів, знаходження питомого електричного опору провідника щодо його опору, довжини та площі поперечного перерізу).

в) Сукупні виміри— це виміри кількох однойменних величин, що характеризують Даний предмет або виріб, при яких шукана визначають рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах різних поєднань цих величин (визначення маси окремих гир набору (або прогнозування погоди на основі вимірів сили вітру, вологості повітря, фронтів тощо).

г) Спільні виміри— це вироблені одночасно виміри двох чи кількох неоднорідних фізичних величин перебування залежностей з-поміж них (вимір електричного опору за певних температурних параметрах і температурних коефіцієнтів вимірювального резистора за даними прямих вимірювань його опору за різних температур).

3) За умовами, що визначають точність результату:

а) Вимірювання максимально можливої точності,досяжною за існуючого рівня техніки.

До них відносяться в першу чергу еталонні виміри, пов'язані з максимально можливою точністю відтворення встановлених одиниць фізичних величин, і, крім того, вимірювання фізичних констант, насамперед універсальних (наприклад, абсолютного значення прискорення вільного падіння та ін.). До цього ж класу відносяться деякі спеціальні вимірювання, що вимагають високої точності.

б) Контрольно-перевірочні вимірювання,похибка яких з певною ймовірністю не повинна перевищувати певного заданого значення.

До них відносяться вимірювання, що виконуються лабораторіями державного нагляду за впровадженням та дотриманням стандартів та станом вимірювальної техніки та заводськими вимірювальними лабораторіями, які гарантують похибку результату з певною ймовірністю, що не перевищує деякого заздалегідь заданого значення.

в) Технічні виміри,у яких похибка результату визначається характеристиками засобів вимірювань.

Прикладами технічних вимірів є виміри, що їх у процесі виробництва на машинобудівних підприємствах, на щитах розподільних пристроїв електричних станцій та інших.

4 ) За способом вираження результатів вимірів:

а) Абсолютниминазиваються виміри, які засновані на прямих вимірах однієї або кількох основних величин або на використанні значень фізичних констант (визначення довжини в метрах, сили електричного струму в амперах, прискорення вільного падіння в метрах на секунду у квадраті).

б) Відносниминазиваються вимірювання відношення величини до однойменної величини, що грає роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, що приймається за вихідну (вимірювання відносної вологості повітря, що визначається як відношення кількості водяної пари в 1 м" 3 повітря до кількості водяної пари, яка насичує 1 mj повітря при даній температурі).

5) За характером зміни величини вимірювання, що вимірюється:

а) Статичні- застосовують для вимірювання випадкових процесів, а потім визначення середньостатистичної величини;

б) Постійні- Використовують для контролю безперервних процесів.

6) За кількістю вимірювальної інформації вимірювання:

а) Одноразові виміри— це вимір однієї величини, тобто. число вимірів дорівнює числу вимірюваних величин. Практичне застосування такого виду вимірів завжди пов'язане з більшими похибками.

б) Багаторазові виміри- характеризуються перевищенням числа вимірювань кількості вимірюваних величин. Перевага багаторазових вимірів - значне зниження впливів випадкових факторів на похибку виміру.

Основними характеристиками вимірювань є:

Принцип вимірів;

Метод вимірів;

Похибка;

Точність;

Правильність;

Достовірність.

Принцип виміру- фізичне явище або сукупність фізичних явищ, покладених в основу вимірювань (вимір маси тіла за допомогою зважування з використанням сили тяжіння, пропорційної маси, вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту).

Метод вимірів- Сукупність прийомів використання принципів та засобів вимірювань. Засобами вимірювань є технічні засоби, що мають нормовані метрологічні властивості.

Розрізняють методи безпосередньої оцінкиі методи порівняння.

При вимірі методом безпосередньої оцінкипотрібне значення величини визначають безпосередньо по відлікового пристрою засобу вимірювання, яке проградуйовано у відповідних одиницях.

Метод порівняння з міроюметод вимірювань, у якому вимірювану величину порівнюють з величиною, що відтворюється мірою (наприклад, порівняння маси на важелях). Відмінною рисою методів порівняння є безпосередня участь міри у процедурі вимірювання, у той час як у методі безпосередньої оцінки міра у явному вигляді при вимірюванні не присутня, а її розміри перенесені на відліковий пристрій (шкалу) засобу вимірювання заздалегідь, при його градуюванні. Обов'язковим методом порівняння є наявність порівнюючого пристрою.

Метод порівняння із мірою має кілька різновидів: нульовий метод, диференціальний метод, метод заміщення та метод збігів.

Нульовий метод(або метод повного врівноважування) - метод порівняння з мірою, в якому результуючий ефект впливу вимірюваної величини і зустрічного впливу міри на пристрій, що порівнює, зводять до нуля.

Наприклад. Вимірювання маси на рівноплечих вагах, коли вплив на ваги маси m х повністю врівноважується масою гир m 0 (рисунок 2).

Малюнок 2 - Метод повного врівноважування

При диференційному методіповне врівноваження не виробляють, а різниця між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, відраховується за шкалою приладу.

Наприклад. Вимірювання маси на рівноплечих вагах, коли вплив маси m х на ваги частково врівноважується масою гир m 0 , а різниця мас відраховується за шкалою терезів, градуйованою в одиницях маси (рисунок 3).

Рисунок 3 – Диференціальний метод

У цьому випадку значення вимірюваної величини m х = m 0 + m де m — показання ваг

Метод заміщенняметод порівняння з мірою, в якому вимірювану величину замінюють відомою величиною, що відтворюється мірою.

Наприклад. Зважування на пружинних терезах. Вимірювання проводять у два прийоми. Спочатку на чашу терезів поміщають масу, що зважується, і відзначають положення покажчика терезів; потім масу m х заміщають масою гир m 0 підбираючи її так, щоб покажчик ваг встановився точно в тому ж положенні, що і в першому випадку. При цьому ясно, що m х = m 0 (рисунок 4).

Малюнок 4 - Метод заміщення

В методі збігіврізницю між вимірюваною величиною і величиною відтворюваним мірою вимірюють, використовуючи збіги позначок шкал або періодичних сигналів.

Наприклад . Вимірювання кількості обертів валу за допомогою стробоскопа - вал періодично висвітлюється спалахами світла, і частоту спалахів підбирають так, щоб мітка, нанесена на вал, здавалася спостерігачеві нерухомою. Метод збігів, що використовує збіги основної та ноніусної позначок шкал, реалізується в штангенприладах, що застосовуються для вимірювання лінійних розмірів.

Похибка вимірів- Відхилення результату вимірювань від істинного значення вимірюваної величини. Похибка викликається впливом безлічі факторів, таких як: характер вимірюваної величини, якість засобів вимірювань, метод вимірювань, умови вимірювання (температура, вологість, тиск і т.п.), індивідуальні особливості особи, що виконує вимірювання, та ін. Під впливом цих факторів результат вимірювань відрізнятиметься від істинного значення вимірюваної величини.

Точність вимірів- якісна характеристика вимірювань, що відображає близькість їх результатів до справжнього значення вимірюваної величини.

Кількісно точність можна виразити за величиною «клас точності». Це характеристика, яка залежить від способу вираження меж похибок засобів вимірювань, що допускаються. Введення класу точності переслідувало мету класифікації засобів вимірювань за точністю. В даний час, коли схеми та конструкції засобів вимірювань ускладнилися, а галузі застосування засобів вимірювань дуже розширилися, на похибку вимірювань стали суттєво впливати й інші фактори: зміни зовнішніх умов та характер зміни вимірюваних величин у часі.

Похибка вимірювальних приладів перестала бути основною складовою похибки вимірів, і клас точності не дозволяє повною мірою вирішувати практичні завдання, перераховані вище. Область практичного застосування характеристики клас точності обмежена тільки такими засобами вимірювань, які призначені для вимірювання статичних величин. У міжнародній практиці клас точності встановлюється тільки для невеликої частини приладів.

Правильність вимірів— якість вимірів, що відбиває близькість до нуля систематичних похибок у тому результатах (тобто. таких похибок, які залишаються постійними чи закономірно змінюються при повторних вимірах однієї й тієї ж величини). Правильність вимірів залежить, зокрема, від цього, наскільки дійсний розмір одиниці, у якій виконано вимір, відрізняється від її істинного розміру (за визначенням), тобто. від того, якою мірою були правильні (вірні) засоби вимірювань, використані для даного виду вимірювань.

Достовірністьхарактеризує довіру до результатів вимірювань і поділяє їх на дві категорії: достовірні та недостовірні, залежно від того, відомі чи невідомі ймовірні характеристики їх відхилень від справжніх значень відповідних величин. Тому такі ймовірності слід розглядати як критерії достовірності контролю, щоб у межах допуску правильно охарактеризувати параметри якості та безпеки.

Наявність похибки обмежує достовірність вимірів, тобто. вносить обмеження достовірних значущих цифр числового значення вимірюваної величини і визначає точність вимірювань. Характеристики похибки вимірювань повинні вибиратися під час контролю зразків продукції відповідно до вимог достовірності контролю.

Вимірювання як основний об'єкт метрології пов'язані переважно з фізичними величинами:

Фізична величина- Одна з властивостей фізичного об'єкта, явища, процесу, який є спільним у якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів, відрізняючись при цьому кількісним значенням.

Фізична величина, якій за визначенням присвоєно числове значення, що дорівнює одиниці, називається одиницею фізичної величини.

Розрізняють основні та похідні одиниці.

Основні одиниці фізичної величинивибираються довільно, незалежно від інших одиниць (одиниця довжини – метр, одиниця маси – кілограм, одиниця температури – градус тощо)

Одиниці, утворені за допомогою формул, що виражають залежність між фізичними величинами, називають похідними одиницями.І тут одиниці величин виражаються через одиниці інших величин. Наприклад, одиниця швидкості – метр за секунду (м/с), одиниця щільності – кілограм на метр у квадраті (кг/м 2 ).

Різні одиниці однієї й тієї величини відрізняються один від одного своїм розміром. Такі одиниці називають кратними(наприклад, кілометр - 10 3 м, кіловат - 10 3 Вт) або слушними (наприклад, міліметр - 10 -3 м, мілісекунди - 10-3 с). Такі одиниці отримують множенням чи розподілом незалежної чи похідної одиниці на ціле число, зазвичай, на 10.

Одиниці фізичних величин поєднуються за певним принципом у системи одиниць. Ці принципи полягають у наступному: довільно встановлюють одиниці для деяких величин, які називаються основними одиницями,і за формулами через основні отримують усі похідні одиниці для даної галузі вимірів. Сукупність основних та похідних одиниць, що належать до деякої системи величин і утворена відповідно до прийнятих принципів, становить систему одиниць фізичної величі.

Різноманітність систем одиниць для різних областей вимірів створювало труднощі у науковій та економічній діяльності як у окремих країнах, і у міжнародному масштабі. Тому виникла необхідність у створенні єдиної системи одиниць, яка включала б одиниці величин для всіх розділів фізики.

Міжнародна система одиниць складається з семи основних одиниць, двох додаткових одиниць та необхідної кількості похідних одиниць.

До основних відносяться:

Одиниця довжини - метр - довжина шляху, яку проходить світло у вакуумі за 1/299792458 частку секунди;

Одиниця маси - кілограм - маса, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма;

Одиниця часу - секунда - тривалість9192631770 періодів випромінювання, що відповідає переходу між двома рівнями надтонкої структури основного стану атома цезію-133 за відсутності обурення з боку зовнішніх полів;

Одиниця сили електричного струму — ампер — сила струму, що не змінюється, який при проходженні по двох паралельних провідниках нескінченної довжини і мізерно малого кругового перерізу, розташованим на відстані 1 м один від одного в вакуумі, створив би між цими провідниками силу, рівну 2 . 10~ 7 Н за кожен метр довжини;

Одиниця термодинамічної температури – кельвін – частина термодинамічної температури потрійної точки води. Допускається застосування шкали Цельсія;

Одиниця кількості речовини - моль - кількість речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки атомів міститься в нукліді вуглецю-12 масою 0,012 кг;

Одиниця сили світла - кандела - сила світла в заданому напрямку джерела, що випромінює монохроматичне випромінювання частотою 540-10 12 Гц, енергетична сила якого в цьому напрямку становить 1/683 Вт/ср.

Три перші одиниці (метр, кілограм, секунда) дозволяють утворити похідні одиниці для вимірювання механічних та акустичних величин. При додаванні до зазначених четвертої одиниці - кельвіна можна утворити похідні одиниці для вимірювання теплових величин.

Одиниці (метр, кілограм, секунда, ампер) є основою для утворення похідних одиниць в області електричних, магнітних вимірювань та вимірювань іонізуючих випромінювань. Одиниця моль використовується для утворення одиниць у галузі фізико-хімічних вимірювань.

Додатковими одиницями є:

Одиниця плоского кута- Радіан і одиниця тілесного кута- Стерадиан використовуються для утворення похідних одиниць, пов'язаних з кутовими величинами (наприклад, кутова швидкість, світловий потік та ін.).

ШКАЛИ ВИМІР

Шкала найменувань- це якісна, а не кількісна шкала, вона не містить нуля та одиниць вимірів (напр., шкала кольорів).

Такі шкали використовуються для класифікації об'єктів, властивості яких виявляються лише щодо еквівалентності (збігу або розбіжності). Ці властивості не можна вважати фізичними величинами, тому шкали такого виду є шкалами ФВ. У шкалах найменувань оцінювання здійснюється з використанням органів чуття людини, найбільш адекватний результат, обраний більшістю експертів. Оскільки дані шкали характеризуються лише відносинами еквівалентності, то них відсутні поняття нуля, «більше чи менше» і одиниці виміру.

Шкала порядку - характеризує значення вимірюваної величини в балах (напр., шкала землетрусів; сили вітру та ін.).

Вона монотонно змінюється і дозволяє встановити відносини «більше - менше» між величинами, що характеризують цю властивість. Нуль існує чи немає, але важливо неможливо запровадити одиниці виміру, оскільки їм встановлено ставлення пропорційності і відповідно не можна судити, у скільки разів більше чи менше конкретні прояви якості.

Шкала інтервалів- має умовне нульове значення, а інтервали встановлюють за погодженням (напр., шкала часу, шкала довжини).

Ці шкали є подальшим розвитком шкал порядку. Шкала складається з однакових інтервалів, має одиницю виміру та довільно обраний початок - нульову точку. До таких шкал відноситься літочислення, температурні шкали.

Шкала відносин – має природне нульове значення, а одиниця вимірів встановлюється за погодженням, залежно від вимоги точності виміру (напр., шкала ваги).

З формального погляду ця шкала є шкалою інтервалів із природним початком відліку. До значень, отриманих за шкалою відносин, застосовні всі арифметичні дії, що має значення при вимірі ФВ.