1.1 Основные термины и определения

Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.

Под физической величиной понимается свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Физические величины имеют качественную и количественную характеристики.

Род величины – качественная сторона величины, показывающая, какую особенность объекта данная величина характеризует

Однородные величины – величины, одинаковые в качественном отношении (характеризующие одну и ту же особенность объектов, например диаметр и длина детали).

Для более детального изучения метрологических особенностей величин их систематизируют.

По принадлежности к различным группам физических процессов и явлений (разные правила проведения измерений внутри данных групп) физические величины делят на:

• пространственно-временные: время, длина, площадь, объем, скорость, ускорение и т.д.

• механические: масса, работа, сила, мощность;

• тепловые: кол-во теплоты, теплоемкость, теплопроводность;

• электрические и магнитные: кол-во электричества, магнитная индукция;

• акустические: звуковое давление, скорость звука, акустическое сопротивление;

• световые: освещенность, оптическая плотность, коэффициент отражения;

• физико-химические: количество вещества, молярная масса, pH;

• атомной и ядерной физики: элементарный заряд, число протонов;

• ионизирующих излучений: энергия ионизирующего излучения.

По возможности применения различных методов измерения физические величины делят на следующие группы.

а) Активные (энергетические).

Активная физическая величина способна создавать воздействие на средство измерения, вызывая на его входе измерительный сигнал. Они могут быть преобразованы в сигналы измерительной информации без использования вспомогательных источников энергии.

K таким величинам относятся:

• сила тока,

• напряжение,

• мощность,

• энергия.

б) Пассивные (вещественные),

Для их измерения необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации. При этом пассивные физические величины преобразуются в активные, которые и измеряются. Величины данной группы описывают физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них и их состав.

K этой группе относятся

• масса,

• плотность,

• электрическое сопротивление,

• температурный коэффициент сопротивления,

• диэлектрическая проницаемость,

• емкость,

• индуктивность и др.

в) Физические величины информационной группы, характеризующие протекание процессов во времени, т.е. определяют свойства, отражающие динамические или статические характеристики процессов

K этой группе относятся:

• амплитуда сигнала, частота, фаза,

• различного рода спектральные характеристики,

• корреляционные функции и др.

Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность.

Размерность физической величины — выражение в форме степенного одночлена, отражающее связь данной величины с основными физическими величинами, коэффициент пропорциональности в котором принят равным единице.

Что такое основная величина? Известно, что многие физические величины связаны между собой определенными зависимостями. Поэтому лишь часть физических величин и их единиц могут определяться независимо от других. Такие величины называют основными.

Остальные физические величины – производные и их определяют с использованием физических законов и зависимостей через основные. В качестве основных выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира.

B настоящее время в системе СИ используются семь физических величин, выбранных в качестве основных: длина, время, масса, температура, сила электрического тока, сила света и количество вещества.

Теперь о количественной характеристике величины.

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер.

Размер физической величины – это количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «физическая величина».

Для отображения размера физической величины в виде формального объекта, связанного с множеством действительных чисел используется понятие значение физической величины.

Значение физической ветчины – отображение размера физической величины в виде некоторого конкретного числа принятых для нее единиц измерения.

Оценить размер физической величины мы можем только одним способом, а именно сравнив неизвестный нам размер с известным размером. В качестве такого известного размера используется единица физической величины.

Единица физической величины – величина фиксированного размера, которой условно присвоено стандартное числовое значение, равное 1.

Числовое значение физической величины — отвлеченное число, выражающее отношение значения физической величины к соответствующей единице данной физической величины