Необходимо изучить причины невозможности устранения неопределенности результатов измерений, связанных как с особенностями моделирования объекта измерения, средства измерения, оценки влияния возмущающих факторов, так и с фундаментальными источниками неопределенности результатов измерений.
6.4. КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ И КВАНТОВАЯ МЕТРОЛОГИЯ
[1], c. 395, 471 .. 475, 507 … 511, 540 .. 550; [4], c. 5 … 15, 135 … 137; [5], c. 19 … 21, 107 … 122, 266 … 269; [11], c. 85 … 91
Естественные пределы точности измерений существуют на каждом этапе развития общества, науки и техники. Физические представления принципа неопределенности Гейзенберга устанавливают пределы возможной точности измерений, как и эффекты тепловых флуктуаций и дробовых шумов. Их влияние на результаты измерений может быть уменьшено снижением рабочих температур до криогенных, использованием макроскопических квантовых явлений, т.е. эффектов и явлений микромира, которые можно обнаружить на макроуровне.
При изучении дисциплины необходимо обратить внимание на реально существующую тесную связь между точностью, с которой известны значения фундаментальных физических констант, и точностью, с которой можно реализовать единицы системы СИ. При выборе и реализации единиц использовались константы макромира: размеры и параметры движения Земли, угол 2p радиан, ускорение при свободном падении, скорость света, точки фазовых переходов и др. При реализации Международной системы единиц используются константы микромира: гиромагнитное отношение протона и электрона, квант магнитного потока, постоянная тонкой структуры, гравитационная постоянная и др. Особое значение имеют константы, используемые при переходе от свойств микромира к свойствам макромира: постоянная Планка, постоянная Больцмана, число Авогадро.
Следует обратить внимание на то, что в системе реализации единиц производных величин различают два пути их введения – на базе только основных единиц и на основе фундаментальных физических констант. В первом случае используется термин воспроизведение, а во втором – представление.
Отдельной проблемой, о которой студент должен иметь ясное представление, является создание следующего поколения техники и средств измерений, позволяющих использовать свойства объектов микромира для исследования объектов макромира.
6.5. ЭТАЛОННАЯ БАЗА
[2], c. 5 … 12, 104 .. 117; [6], c. 30 … 36; [8], c. 94 … 104; [11], c. 160 … 181
Изучение этого раздела начинается с рассмотрения антропометрических и вещественных эталонов, периода, когда в качестве измерительной системы использовался сам человек, а затем использовались физические постоянные макромира. Далее изучаются физические основы создания совокупности эталонов различных физических величин, составляющих эталонную базу РФ, ее согласованность с Международной системой эталонов. В этом контексте прослеживается эволюция эталонов основных единиц СИ.
Основное внимание следует уделить эталонам единиц массы, длины, времени, причинам введения седьмой единицы – единицы количества вещества, принципам, положенным в основу функционирования эталонов единиц электрического сопротивления и напряжения, единицы силы постоянного электрического тока, причинам перехода к эталонам, основанным на высокостабильных квантовых эффектах, использовании квантовых переходов между энергетическими уровнями электронов.
Необходимо уяснить различие между процессом измерения и процессом передачи информации о размере единицы от исходных и рабочих эталонов к рабочим средствам измерений, изменение в подходах к использованию эталонной базы для обеспечения развития предприятий промышленности и науки. Важно понять физико‑технические причины чередования принципов централизации и децентрализации при воспроизведении, хранении и передаче размеров единиц.
6.6. ИНФОРМАЦИОННО ‑ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЙ
[2], c. 67 … 72; [3], c. 16 … 25; [8], c. 150 … 155, 221 … 253, 290 … 299;
[9], c.55 … 65; [10], c. 11 … 67, 156 … 219; [11], c. 223 … 290
Специфика процесса измерений заключается в том, что он служит для получения первичной информации о наиболее существенных свойствах материальных объектов. Первичная информация при этом получается в результате непосредственного взаимодействия (контактного или бесконтактного) средства измерений с объектом измерений. Измерение можно рассматривать как процесс, проводимый с целью уменьшения дефицита количественной информации о том или ином свойстве объекта или явления.
С информационной точки зрения в самом общем случае получение результата измерения позволяет указать более или менее узкий интервал возможных значений измеряемой физической величины, по сравнению с более широким интервалом, имевшим место до проведения измерений.
Наиболее развитым и распространенным подходом к оценке этого интервала как энтропийного интервала неопределенности является синтаксическое направление, ориентированное на изучение энтропийных процессов при передаче измерительной информации, современные основы которого заложены К. Шенноном.
Измерительная информация представляется в виде сигналов, являющихся ее носителями, поэтому при дальнейшем изучении раздела необходимо обратить внимание на различные характеристики и параметры измерительных сигналов, а также на способы приведения сигналов к стандартному диапазону информативных параметров, формированию сигналов, удобных для дальнейшей передачи и обработки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.