2. Единицы измерения.

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение 1. Единицы делятся на основные, выбираемые произвольно при построении системы единиц, и производные, образуемые в соответствии с уравнениями связи с другими единицами данной системы единиц.

Система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц, относящаяся к некоторой системе величин. Действующими Российскими стандартами установлено обязательное применение Международной системы единиц (СИ), принятой в 1960 г. Эта система построена на семи основных (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела – сила света, моль – количество вещества) и двух дополнительных (радиан, стерадиан – телесный угол) единицах.

Для образования кратных и дольных единиц используются множители и приставки: пико – 10 ^–12, нано – 10 ^–9, микро – 10 ^–6, милли – 10 ^–3, санти – 10 ^–2, деци – 10 ^–1, дека – 10, гекто – 10², кило – 10 ³, мега – 10⁶, гига – 10⁹, тера – 10¹².

В радиоэлектронике применяются такие наиболее употребительные производные единицы электрических и магнитных величин: энергия – джоуль, мощность – ватт, количество электричества – кулон, электрическое напряжение – вольт, электрическое сопротивление – ом, электрическая емкость – фарада, индуктивность – генри, частота – герц и другие. Широко используется также внесистемная безразмерная единица децибел, основанная на десятичном логарифме отношения двух величин одинаковой размерности

1дБ = 10 lg (P₂/P₁) при P₂/P₁ = 10^1/10 = 1,259 ,

где Р₁ и Р₂ – сравниваемые энергетические величины, например, мощности;

1дБ = 20 lg (U₂/U₁) при U₂/U₁ = 10^1/20 = 1,122 ,

где U₁ и U₂ – сравниваемые “силовые” величины, например, напряжения, токи.

3. Эталоны единиц измерения

Эталоном единицы физической величины называют средство или комплекс средств измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений. Метрологической службой предусмотрена многоступенчатая система передачи размера единицы каждой величины от эталонов к рабочим средствам измерения. В зависимости от точности воспроизведения единицы измерений и назначения эталоны подразделяются на первичные, вторичные и рабочие.

Первичные эталоны обеспечивают воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью. Вторичные эталоны, значения которых устанавливают по первичным эталонам, предназначены для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Они также служат для проверки сохранности первичных эталонов и замены их в случае порчи или утраты. Рабочие эталоны применяются для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности и в отдельных случаях наиболее точным рабочим средствам измерений.

Образцовым средством измерений называется мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащие для проверки по ним других средств измерений и утвержденные в качестве образцовых. Образцовые средства измерений могут быть также непосредственно использованы для точных измерений. Рабочие средства измерений применяются для измерений, не связанных с передачей размера единицы.

Э талон силы электрического тока (рис. 1.1) представляет собой точные равноплечие весы, к одному из плеч которых подвешена подвижная длинная цилиндрическая катушка k₁, расположенная внутри неподвижной катушки k₂. Через катушки k₁ и k₂ пропущен один и тот же ток I. Сила взаимодействия двух катушек пропорциональна I² и уравновешивается силой тяжести, создаваемой гирями, подвешенными к другому плечу. Значение груза, уравновешивающего силу взаимодействия между катушками k₁ и k₂ при силе тока IА, находят расчетным путем.

Эталон электродвижущей силы (ЭДС) состоит из группы в составе двадцати специальных гальванических элементов и устройства сравнения для взаимного сличения элементов. Такую совокупность мер называют групповым эталоном. ЭДС каждого элемента с течением времени может несколько изменяться, но среднее значение ЭДС всей группы оказывается весьма стабильным.

Эталон электрического сопротивления также является групповым – он состоит из десяти манганиновых катушек электрического сопротивления с номинальным значением 1Ом, помещенных в двойные герметические кожуха, заполненные сжатым воздухом. Существуют эталоны и других единиц электрических величин – индуктивности, ёмкости и др.