Классификация физических величин

Рекомендации РМГ 29-99 трактуют физическую величину, как одно из свойств физического объекта, в качественном отношении общее для многих физических объектов, а в количественном — индивидуальное для каждого из них. Индивидуальность в количественном отношении понимают в том смысле, что свойство может быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого. Таким образом, физические величины — это измеренные свойства физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены.

Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Возможность введения и использования последних является важным отличительным признаком измеряемых ФВ. Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Величины оценивают при помощи шкал. Шкала величины — упорядоченная последовательность ее значений, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений.

Нефизические величины, для которых единица измерения в принципе не может быть введена, могут быть только оценены.

Для более детального изучения ФВ необходимо классифицировать и выявить общие метрологические особенности их отдельных групп.

По видам явлений ФВ делятся на следующие группы:

• вещественные, т.е. описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др. Иногда указанные ФВ называют пассивными. Для их измерения необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации. При этом пассивные ФВ преобразуются в активные, которые и измеряются;

• энергетические, т.е. величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии. К ним относятся ток, напряжение, мощность, энергия. Эти величины называют активными. Они могут быть преобразованы в сигналы измерительной информации без использования вспомогательных источников энергии;

• характеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относятся различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и др.

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

По степени условной независимости от других величин данной группы ФВ делятся на основные (условно независимые), производные (условно зависимые) и дополнительные. В 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. К дополнительным физическим величинам относятся плоский и телесный углы.

По наличию размерности ФВ делятся на размерные, т. е. имеющие размерность, и безразмерные.

Характеристика логических отношений

Физические объекты обладают неограниченным числом свойств, которые проявляются с бесконечным разнообразием. Это затрудняет их отражение совокупностями чисел с ограниченной разрядностью, возникающее при их измерении. Среди множества специфических проявлений свойств есть и несколько общих. Н.Р. Кэмпбелл установил для всего разнообразия свойств X физического объекта наличие трех наиболее общих проявлений в отношениях эквивалентности, порядка и аддитивности. Эти отношения в математической логике аналитически описываются простейшими постулатами.

1.  Отношение эквивалентности — это отношение, в котором данное свойство X у различных объектов А и В оказывается одинаковым или неодинаковым. Постулаты отношения эквивалентности:

а) дихотомии (сходства и различия): либо Х(А)≈Х(В), либо Х(А)≠Х(В);

б) симметричности (симметричности отношения эквивалентности): если Х(А)≈Х(В), то Х(В)≈Х(А);

в) транзитивности по качеству (перехода отношения эквивалентности): если Х(А)≈Х(В) и Х(В)≈Х(С), то Х(А)≈Х(С).

2. Отношение порядка — это отношение, в котором данное свойство X у различных объектов оказывается больше или меньше. Постулаты отношения порядка:

а) антисимметричности: если Х(А)>Х(В), то Х(В)<Х(А);

б) транзитивности по интенсивности свойства (переход отношения порядка): если Х(А)>Х(В) и Х(В)>Х(С), то Х(А)>Х(С).

3. Отношение аддитивности — это отношение, когда однородные свойства различных объектов могут суммироваться. Постулаты отношения аддитивности:

а) монотонности (однонаправленности аддитивности): если Х(А)=Х(С) и Х(В)>0, то Х(А)+Х(В)>Х(С);

б) коммутативности (переместимости слагаемых): Х(А)+Х(В)=Х(В)+Х(А);

в) дистрибутивности: Х(А)+Х(В)=Х(А+В);

г)  ассоциативности: [Х(А)+Х(В)]+Х(С)=Х(А)+[Х(В)+Х(С)].

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ

План

1. Основное уравнение измерений

2. Шкалы измерений

3. Основные этапы процесса измерения, классификация методов измерений

4. Классификация измерений