Исторически первой системой единиц физических величин была принятая в 1791 г. Национальным собранием Франции метрическая система мер. Она не являлась еще системой единиц в современном понимании, а включала в себя единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса, в основу которых были положены две единицы: метр и килограмм.
В дальнейшем с развитием науки и техники появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом, базирующихся на метрической системе мер, но отличающихся друг от друга основными единицами.
Главнейшими системами единиц физических величин являются: СГС, МКГСС, МТС, абсолютная практическая система электрических единиц, международные электрические единицы, система МКСА.
Наряду с системами единиц физических величин в практику измерений вводились единицы, не входящие ни в одну из систем, — так называемые внесистемные единицы. Число их довольно велико, причем возникновение большинства связано с соображениями удобства при измерениях тех или иных величин.
К числу важнейших внесистемных единиц, имеющих широкое применение, относятся единицы длины — ангстрем, икс-единица, световой год, парсек; площади — ар, гектар; объема — литр; массы — карат; давления — атмосфера, бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба; количества теплоты — калория; электрической энергии — электровольт, киловатт-час; акустических величин — децибел, фон, октава; ионизирующих излучений — рентген, рад, кюри.
В связи с унификацией единиц и принятием единой системы единиц число применяемых внесистемных единиц будет сведено к минимуму, определяемому потребностью в них для практических целей. Отдельные же распространенные внесистемные единицы, являющиеся собственными наименованиями некоторых кратных и дольных единиц СИ, — тонна, гектар и другие — могут сохраниться при практических измерениях.
В основе реостатного метода измерения лежит зависимость сопротивления проводника от его размеров и электрических свойств.
Системы вентиляции и воздушного отопления (2)
... А на объем, высчитываем как произведение норм на единицу на физический объем соответствующей работы из табл.4.1. Объем работ строительной ... лестничных площадок 1.7. Установка ж/б плит перекрытия, толщиной 160 мм 1.8. Установка блоков шахты мусоропровода 1.9. Установка блоков шахты ... подпольем 4.1. Монтаж ж/б плит перекрытия, толщиной 160 мм Б. Надземная часть 1.1. Установка наружных ж/б стеновых панелей, ...
где — удельное сопротивление (Омм), l — длина проводника (м), S — площадь поперечного сечения ()
Для реостатного преобразователя входными величинами служат , l,S, а выходной величина R. Известно, что реостатный преобразователь можно использовать для измерения длины, плотности, и удельного сопротивления, а так же и для измерения других величин. Достоинства этого метода: простота, линейность функций преобразования. Недостатки: малый диапазон преобразования, влияние на функцию преобразования, сопротивление приемника энергии.
В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта. Оно заключается в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации.
Тензоэффект материала характеризуется коэффициентом относительной тензочувствительности k, определяемый как отношение изменения сопротивления к изменению длины проводника:
,
где — относительное изменение сопротивления проводника;
— относительное изменение длины проводника.
Если материал тензорезистора жидкий, практический не изменяющий своего объема, то коэффициент относительной тензочувствительности k=2.
Терморезистивный метод измерение заключается в применении терморезисторов. Терморезистивность материалов для терморезисторов характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).
Большинство химически чистых материалов обладает положительным ТКС, колеблющимся (в интервале 0-100°С) от 0,35 до 0,68 проц/К. В качестве материалов для терморезисторов применяют медь, вольфрам, никель.
Если требуется измерить сопротивление терморезистора в диапазоне температур от 0 до + 650°С то оно находится по формуле:
где,
— сопротивление при 0°С;
— температура в градусах Цельсия;
Для платиновой проволоки: А= ; В =
Для диапазона температур от 0 до — 200°С сопротивление выражается:
Если требуется измерить сопротивление в диапазоне температур от — 50 до +180°С то сопротивление рассчитывается по формуле:
где =
Метрологические аспекты измерений свойств физических величин
... название физических величин. Понятие «физическая величина» в метрологии, как и в физике, физическая величина трактуется как свойство физических объектов (систем), общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, т.е. как свойство, которое может быть для одного объекта в ...
Если требуется определить зная , нужно воспользоваться формулой:
Данный метод измерения физических величин основывается на преобразовании входной величины в магнитное сопротивление. Для измерения физических величин используют цепь электромагнитного преобразователя с двумя обмотками, основанная на изменении сопротивления воздушного зазора между подвижным и неподвижным сердечниками. Изменение сопротивление воздушного зазора может осуществляться путем уменьшения расстояния между подвижным и неподвижным сердечниками или путем поворота подвижного относительно неподвижного сердечника. Таким образом, будет меняться значение индуктивности и взаимоиндуктивности.
Полное сопротивление обмотки на неподвижном сердечнике находится по формуле:
,
где — сопротивление обмотки постоянному току;
— магнитное сопротивление ферромагнитной части магнитной цепи;
— отражает потери в стали на гистерезис и вихревые токи;
— сопротивление воздушного зазора;
— длинна и площадь этого зазора соответственно;
— Емкостной метод измерения физических величин основывается на применении емкостных преобразователей (конденсаторов).
Существует несколько способов измерение емкостным методом, но в данном случае рассматривается способ для измерения уровня жидкости. Преобразователь состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов: один конденсатор (C ) образован частью электродов с диэлектриком — жидкостью, уровень которой меняется, второй конденсатор — остальной частью электродов и диэлектриком — воздухом. Тогда емкость преобразователь вычисляется по формуле:
где — полная длина цилиндра с жидкостью;
— длина, на которую цилиндр заполнен жидкостью;
— диэлектрическая проницаемость жидкости;
— радиусывнешнего и внутреннего цилиндров.
На рисунке 3 показан наиболее распространенный индуктивный преобразователь с малым воздушным зазором , длинна которого изменяется под действием силы F. Рабочее перемещение в преобразователях с зазором составляет 0,01 — 10 мм.
Физические величины и их измерения
... можно использовать вместо него. Измерение физической величины - это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу, или воспроизводящую шкалу физической величины, заключающееся в сравнении (в ... теплее", "холоднее" и т.д. К величинам такого рода относятся, например, твердость, определяемая как способность тела оказывать сопротивление проникновению в него другого тела; ...
Рисунок 3 — Индуктивный преобразователь
Для измерение различных физических величин существуют и другие типы преобразователей, но все они имеют схожие принципы работы (изменение индуктивности с воздействием на подвижный сердечник).
Так существуют преобразователи, у которых изменение перемещения составляет 5 — 20 мм, преобразователи для измерения значительных перемещений сердечника (10 — 100 мм), преобразователи для измерения угловых перемещений 180 — 360°С.
Достоинства данного метода: возможность получения большой мощности преобразователя (до 1 — 5 В А).
Электрическое сопротивление рассчитывается по формуле: