Измерение

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Рулетка с двумя шкалами
Лекция №22. Откуда в физике берутся числа (проблема измерений в экспериментальной физике) (Читает лекцию кандидат физико-математических наук, доцент кафедры оптики Николай Александрович Крюков) // Физика СПбГУ [45:49]

Измерение — двойственно понимаемый термин:

  1. Процесс или акт измерения — получение информации о свойствах объекта достаточно непосредственно «из» области познания: через взаимодействия, из наблюдений признаков, от верно настроенных датчиков и так далее.
  2. Измерение, как абстракция — составная часть некоторой схемы координатизации: совокупность потенциальных значений некоторого конкретного свойства, взятого отдельно.

Классический пример измерения в первом смысле (англ. [an act of] measurement, нем. [eine] Messung) — опытное выяснение численной меры физической величины в успешном итоге наблюдений и сопоставлений с единицей измерения через использование измерительных устройств или цепочек вычислений, — таких, как обработка сигналов, приближения, статистические усреднения, калибровка, коррекция данных… Весь «спектр» — континуум — возможных значений той меры — это, в свою очередь, измерение во втором смысле (англ. [a] dimension, нем. [eine] Dimension).

Сущность[править]

Измерение может происходить с использованием как бесшкальных средств измерения (например, калибр), так и шкальными приборами измерения: линейка, весы, расходомер, акселерометр, спидометр и многие другие.

Числовое значение измеряемой величины — обычно рациональное число, выражающее отношение между двумя величинами одинаковой природы: измеряемой и условной единицей измерения. Та может быть системной или произвольной.

Сущность простого измерения заключается в сравнении размера физической величины с размерами исходной величины регулируемой многозначной меры . В результате сравнения устанавливают, что: .

Отсюда следует, что

,

где  — функция, которая выделяет целую часть числа [1].

Основное уравнение измерения имеет следующий вид:

,

где

 — значение физической величины, оценка размера величины в виде некоторого числа принятых для нее величин. Числа  — это результаты измерений, они могут использованы для любых математических операций.

 — числовое значение физической величины, абстрактное число, что отражает отношение значения величины к соответствующей единице данной физической величины.

 — единица физической величины, то есть это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице.

Правая часть уравнения называется числовым значением измеряемой величины.

Природа[править]

Измерение возможно из-за наличия количественных характеристик в объектах материальной действительности, способности этих объектов меняться в широких пределах, не теряя качественного своеобразия.

Элементы[править]

Измерение предусматривает следующие основные составляющие элементы: объект измерения, то есть измеряемую величину, наблюдателя или техническое устройство, воспринимающее результаты измерения, приборы для измерения, условия окружающей среды, в которых проводятся измерения, единицу измерения, метод измерения и окончательный результат измерения.

Процедура измерения и измерительные операции[править]

Измерения выполняются по процедуре, которая определяется методикой выполнения измерений.

Процедура измерения — это последовательность измерительных операций, обеспечивающая измерение согласно выбранным методам. Таким образом, процедура измерения состоит из измерительных операций.

Измерительная операция — это операция с физическими величинами или их значениями при измерении. К измерительным операциям относятся: воспроизведение физической величины, сравнение физических величин и измерительное преобразования.

  • Воспроизведение физической величины — измерительная операция, заключающаяся в создании и (или) хранении физической величины заданного значения.
  • Сравнение физических величин — измерительная операция, заключающаяся в сравнении двух размеров (значений) однородных физических величин.
  • Измерительное преобразование физических величин — измерительная операция, во время которой одна физическая величина превращается в другую, функционально с ней связанную. Физический эффект, на котором основывается измерительное преобразование, называют принципом измерительного преобразования. Измерительные преобразования разделяют на преобразование без изменения рода и с изменением рода исходной физической величины, а также на линейные и нелинейные по виду функциональной зависимости (линейная или нелинейная) между начальной величиной и той величиной, которую получают после преобразования. Одним из распространенных видов линейного преобразования физической величины является масштабное измерительное преобразование, под которым понимают линейное измерительное преобразование физической величины без изменения ее рода.

Технические средства измерения[править]

Средство измерительной техники — техническое средство, которое применяется при измерении физических величин и имеет нормированные метрологические характеристики.

К средствам измерительной техники относятся средства измерений (меры физических величин, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительное оборудование, измерительные информационные системы и др.).

Философское видение[править]

Вокруг философского содержания проблемы измерения в науке идет постоянная борьба между материализмом и идеализмом. На решение проблемы измерения претендуют инструментализм, операционализм, логический позитивизм. Интерес для философии составляет теоретико-познавательная природа измерения, методологический анализ конкретных методов измерения, которые соотносят по определенным правилам математический формализм теории и физические объекты, соответствие числовых значений теоретическим величинам и реальных показов измерительных приборов и т. д.

См.также[править]

Источники[править]

  1. Сергеев А. Г., Крохин В. В. Метрология: Учеб. пособие для вузов.— М.: Логос, 2001.— 408 с.
SI base unit.svg
Основные единицы

Ампер · Кандела · Кельвин · Килограмм · Метр · Моль · Секунда

Производные единицы

Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · Ом · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад

Принятые для использования
с СИ

Ангстрем · Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги (Минута дуги, Секунда дуги) · Дальтон (Атомная единица массы) · Децибел · Квадратный метр · Литр, Кубический километр · Микрограмм (Миллиграмм) · Микросекунда (Миллисекунда, Наносекунда) · Микрометр (Нанометр, Миллиметр, Сантиметр, Фемтометр, Километр) · Непер · Сутки (Час, Минута) · Световой год · Тонна · Электронвольт
Атомная система единиц · Естественная система единиц

См. также

Бакт · Измерение · История метрической системы · Квантовая система единиц · Новые определения СИ · Планковская длина · Преобразование единиц · Приставки СИ · Произвольная единица · Система физических величин