Единицы физических величин, специальные единицы

Термины и определения основных понятий метрологии установлены ГОСТ.

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, то есть это процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

Средства измерений – это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства.

По техническому назначению средства измерений подразделяются (виды средств измерений):

- мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера;

- измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем;

- измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем;

- измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений, предназначенных для выработки

сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте;

- измерительная система – совокупность средств измерений, соединенных между собой каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической

3

обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

Единицы физических величин

В Республике Беларусь введена Международная система единиц измерения СИ.

Единицы измерения физических величин подразделяются:

- основные;

- вспомогательные (производные).

Основные:

- метр (м);                         - килограмм (кг);              - секунда (с);

- ампер (А);                      - кельвин (К);                    - кандела (кд)

Вспомогательные (производные):

- работа, энергия, количество теплоты – Дж (Н*м);

- мощность – Вт (Дж/с);

- напряжение, разность потенциалов – В (Вт/А);

- электрическое сопротивление – Ом (В/А);

- частота – Гц (1/с) и т.д.

Наименования кратных и дольных единиц образуются путем применения приставок:

- пико 10-12 (п);                                                         - дека 10 (да);

- нано 10-9 (н);                                                          - гекто 102 (г);

- микро 10-6 (м);                                                       - кило 103 (к);

- милли 10-3 (м);                                                       - Мега 106 (М);

- санти 10-2 (с);                                                         - Гига 109 (Г);

- деци 10-1 (д);                                                          - Тера 1012 (Т).

Специальные (внесистемные) единицы применяются для определения ослабления, усиления нелинейных искажений, уровней сигнала и др. параметров систем связи. В их основу положены логарифмические единицы измерений. Если используется десятичный логарифм, то единица измерения 1 дБ (децибел), если натуральный логарифм, то 1 Нп (непер).

       1 дБ = 0,115 Нп;                                     1 Нп = 8,686 дБ

Единица измерения, выраженная в децибелах или неперах, называется уровнем (L), которые различают абсолютные, относительные и измерительные уровни передач.

Если за исходные величины принимаются значения Ро = 1 мВт; Uо = 0,775 В; Iо = 1,29 мА; Zо = 600 Ом – это абсолютные значения уровней.

Lм = 10 lg Р/Ро – уровень по мощности;

Lн = 20 lg U/Uо – уровень по напряжению;

Lт = 20 lg I/Iо – уровень по току;

Относительные уровни передачи – это логарифм отношения Р1, U1. I1,

4

измеренных в точке 1 к значению соответствующих величин, измеренных в

точке 2, или к среднему арифметическому этих величин,  если измерений было три и более.

Абсолютные уровни по мощности, напряжению и току связаны между собой соотношениями.

- мощность и напряжение:

Lм = 10 lg (Р/Ро) = 10 lg (U12/Z1)/(U02/Z0) = 10 lg (U1/U0)2 –

-10 lg (Z1/Z2) = 20 lg U1/Ро – 10 lg (Z1/Z0) = Lн - 10 lg (Z1/Z0)

- напряжение и ток:

 Lн = 20 lg (U1/U0) = 10 lg (I1* R1)/(I0* R0) = 20 lg (I1/I0) –

-10 lg (R1/R0) =  Lт + 20 lg (R1/R0)

Зная соответствующий уровень, можно определить действующие значения напряжения и мощности

U= 0,775*100,05*Lн

Р = 1*10-3 100,1*Lм

Задача 1.2.1 Определите уровень по напряжению Lн, если известен уровень по мощности Lм = 0 дБ на резисторе R = 150 Ом.

Решение: Уровни по мощности и напряжению связаны друг с другом выражением

Lм = Lн – 10 lg Z1/Z0,

где Z1 = R = 150 Ом

      Z0 = 600 Ом

Если R = Z0, то Lм = Lн; если R > Z0, то Lм > Lн;

если R < Z0, то Lм < Lн;

Так как R < Z0, то Lм < Lн.

Lн = Lм + 10 lg Z1/Z0

Lн = 0 + 10 lg 150/600 = - 6,02 дБ