Любой объект окружающего мира характеризуется своими свойствами.

Любой объект окружающего мира характеризуется своими свойствами.

Свойство — философская категория, выражающая такую сторону объекта (процесса, явления), которая обусловливает его общность или различие с другими объектами (процессами, явлениями) и обнаруживается в его отношениях к ним. По своей сути свойство — категория качественная. Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины.

Величина — свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной. Анализ величин позволяет разделить их на два вида: идеальные и реальные.

Идеальные величины главным образом относятся к области математики и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий. Они вычисляются тем или иным способом.

Реальные величины, в свою очередь, делятся на физические и нефизические. Физическая величина в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках. К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам — философии, социологии, экономике и т.д.

Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них. Качественная сторона понятия «физическая величина» определяет «род» величины (например, электрическое сопротивление как общее свойство проводников электричества), а количественная - ее «размер» (сопротивление конкретного проводника). Не вызывает сомнения тот факт, что числовое значение результата измерения будет зависеть от выбора единицы физической величины. В частности, в популярном детском мультфильме при измерении длины удава в качестве единицы длины была выбрана длина попугая. Если же за единицу длины выбрать общепринятую единицу — метр, то числовое значение длины удава будет иным, хотя размер его остался прежним. Следует отметить, что размер физической величины существует объективно, независимо от того, определили мы его или не определили.

С развитием науки, техники и разработкой новых технологий измерения охватывают все новые и новые физические величины, существенно расширяются диапазоны измерений, как в сторону измерения сверхмалых значений, так и в сторону очень больших значений физических величин. Практически все электрические и радиотехнические величины, методы и средства измерения которых рассматриваются в настоящем курсе, являются характерными примерами физических величин.

Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые физические величины можно выразить количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Физические величины, для которых по каким-либо причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены.

Оценивание — операция приписывания данной физической величине определенного числа принятых для нее единиц, проведенная по установленным правилам.

Нефизические величины, для которых единица измерения в принципе не может быть введена, могут быть только оценены. Следует отметить, что оценивание нефизических величин не входит в задачи метрологии и радиоизмерений.

По принадлежности к различным группам физических процессов физические величины делятся на электрические и магнитные, акустические, световые, пространственно-временные, тепловые, механические, физико-химические, ионизирующих излучений, атомной и ядерной физики.

Значение физической величины — оценка физической величины в принятых единицах измерения (например, 10 А — значение силы тока, причем само число 10 — это числовое значение). Именно этот термин следует применять для выражения количественной стороны рассматриваемого свойства. Неправильно, например, говорить и писать «величина тока», «величина напряжения» и т.д., поскольку ток и напряжение сами являются величинами (правильным будет применение терминов «значение силы тока», «значение напряжения» и пр.).

При выбранной оценке физической величины, как объективно существующим свойством объекта в данный момент времени, ее можно охарактеризовать истинным, действительным и измеренным значениями.

Нахождение истинного значения измеряемой физической величины является главной проблемой метрологии. Одним из постулатов метрологии является положение о том, что истинное значение физической величины существует, однако определить его путем измерения невозможно.

Истинным значением физической величины называется значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Определить экспериментально его невозможно вследствие неизбежных погрешностей измерения.

Погрешность — это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Положим, что измеряется диаметр круглого диска. Не вызывает сомнения положение, что измерение диаметра диска можно проводить со все более и более высокой точностью, стоит лишь выбрать средство измерений соответствующей точности. Но когда погрешность средства измерения достигнет размеров молекулы, обнаружится как бы размывание краев диска, обусловленное хаотическим движением молекул. Вследствие этого за некоторым пределом точности само понятие диаметра диска потеряет первоначальный смысл и дальнейшее повышение точности измерения бесполезно. Следовательно, понятие «истинного» значения диаметра в данном случае приобретает вероятностный смысл и можно лишь с определенной вероятностью установить интервал значений, в котором оно находится.

В связи с тем, что истинное значение физической величины определить невозможно, в практике измерений оперируют понятием действительного значения, степень приближения которого к первому зависит от точности измерительного средства и погрешности самих измерений.

Действительным значением физической величины называется значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него. Для действительного значения физической величины всегда можно указать границы более или менее узкой зоны, в пределах которой с заданной вероятностью находится истинное значение физической величины. Действительное значение физической величины определяют по образцовым мерам и приборам, погрешностями которых можно пренебречь по сравнению с погрешностями применяемых средств измерения.

Под измеренным значением понимается значение величины, отсчитанное по отсчетному устройству средства измерения.

Приведем еще ряд терминов, используемых в метрологии.

Влияющая физическая величина — физическая величина, непосредственно не измеряемая средством измерения, но оказывающая влияние на него или на объект измерения таким образом, что это приводит к искажению результата измерения. Так, например, при измерении параметров транзистора влияющей величиной может быть температура, если эти параметры зависят от температуры.

Постоянная физическая величина — физическая величина, размер которой по условиям измерительной задачи можно считать не изменяющимся за время, превышающее длительность измерения.

Переменная физическая величина — физическая величина, изменяющаяся по размеру в процессе измерения

Физический параметр — физическая величина, характеризующая частную особенность измеряемой величины. Например, при измерении напряжения переменного тока в качестве параметров напряжения могут выступать его амплитуда, мгновенное, средневыпрямленное (постоянная составляющая) или среднеквадратическое значения и пр.

Объективно метрология изучает и имеет дело только с измерениями физических величин. Вместе с тем к измерениям иногда неправомерно относят различного рода оценивания таких свойств объектов, которые формально хотя и подпадают под приведенное определение физической величины, но не позволяют реализовать соответствующую единицу. Например, широко распространенную в психологии оценку умственного развития человека называют измерением интеллекта. И хотя при этом частично используются метрологические идеи и методы, они не могут квалифицироваться как измерения в том смысле, как это принято в метрологии. Таким образом, в дополнение к приведенному определению отметим, что возможность физической реализации единицы измерения является определяющим признаком понятия «физическая величина».

Единица физической величины — физическая величина, которой по определению присвоено стандартное числовое значение, равное 1. Единицы физических величин подразделяются на основные и производные и объединяются в соответствии с принятыми принципами в системы единиц физических величин, В России действует ГОСТ 8.417—81 «ГСИ. Единицы физических величин», устанавливающий Международную систему единиц СИ (SI — от франц. Systeme International).

Система измерений СИ утверждена XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. В основу данной системы положены семь основных и две дополнительные единицы, приведенные в табл.

В радиотехнике, электронике и электротехнике используются практически четыре первые основные единицы Международной системы.

Таблица 1. Единицы Международной системы

Величины	Единицы
Наименование	Размерность	Наименование	обозначение
международное	Русское
Основные единицы
Длина	L	метр	m	м
Масса	М	килограмм	kg	кг
Время	Т	секунда	s	С
Сила электрического тока	I	Ампер	А	А
Термодинамическая температура	θ	Кельвин	К	К
Количество вещества	N	моль	mol	моль
Сила света	J	кандела	сd	кд
Дополнительные единицы
Плоский угол	-	радиан	rad	рад
Телесный угол	-	стерадиан	sr	cр

Метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.

Секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Килограмм — единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.

Ампер — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум нормальным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади круглого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает между проводниками силу взаимодействия, равную 2-10^-7 Н (Генри) на каждый метр длины.

Кельвин — единица термодинамической температуры — 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки кипения воды.

Производные единицы СИ образуются из основных и дополнительных единиц. В табл. приведены производные единицы, наиболее употребляемые в радиоэлектронике и радиосвязи.

Так как диапазон реальных значений большинства измеряемых физических величин чрезвычайно велик, применение целых единиц СИ иногда неудобно, поскольку в результате измерений получаются большие или малые их значения. Поэтому в СИ были установлены десятичные кратные и дольные единицы системы измерений СИ, которые образуются с помощью множителей.

Кратная единица физической величины — единица, большая в целое число раз системной, например килогерц (10³герц), мегаватт (10⁶ ватт).

Дольная единица физической величины определяется как единица, меньшая в целое число раз системной, например микрогенри (10^-6 генри), пикофарад (10^-12 фарад).

Таблица 2. Производные единицы Международной системы

Наименование величины	Единица
наименование	обозначение
международное	русское
Частота	Герц	Hz	Гц
Энергия, работа, количество теплоты	Джоуль	J	Дж
Мощность, поток энергии	Ватт	W	Вт
Количество электричества, (электрический заряд)	Кулон	С	Кл
Электрическое напряжение, электрический потенциал, электродвижущая сила, разность электрических потенциалов	Вольт	V	В
Электрическая емкость	Фарад	F	Ф
Электрическое сопротивление	Ом	Ω	Ом
Электрическая проводимость	Сименс	S	См
Поток магнитной индукции, магнитный поток	Вебер	Wb	Вб
Индуктивность, взаимная индуктивность	Генри	Н	Гн

Наименования кратных и дольных единиц СИ содержат ряд определен­ных приставок, соответствующих множителям, приведенным в табл.

Таблица 3 Множители единиц

Множитель	Приставка	Обозначение приставок
международное	русское
10^18	Экса	E	э
10^15	Пета	P	п
10^12	Тера	T	т
10^9	Гига	G	Г
10^6	Мега	М	М
10^3	Кило	k	к
10^2	Гекто	h	г
10^1	Дека	da	да
10^-1	Деци	d	д
10^-2	Санти	с	с
10^-3	Милли	m	м
10^-6	Микро	μ	мк
10^-9	Нано	n	н
10^-12	Пико	р	п
10^-15	Фемто	f	ф
10^-18	Атто	а	а

Дата добавления: 2015-08-28