Сущность процесса измерения. Виды измерений. Роль измерений в науке, технике. Погрешности измерений, их виды, причины возникновения.

Эксперимент осуществляется с помощью наблюдений и измерений. Наблюдения заключаются в сборе и анализе фактов без каких-либо специальных приспособлений. Измерения, напротив, требуют наличия технической базы, так как приходится сравнивать объект с эталоном. Измерение - операция сравнения определяемой величины исследуемого объекта с соответствующей величиной эталона.

Прямые измерения: Определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно с помощью измерительного прибора.

Косвенные измерения: Определяемая величина вычисляется по формуле, включающей результат прямых измерений. Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями. Погрешности бывают:

1. Систематические (возникают в каждом измерении, каждый раз одна и та же ошибка; от неё можно избавиться, если устранить причину её возникновения)
2. Случайные (непредсказуемым образом возникают в каком-либо из измерений; избавиться невозможно, можно лишь уменьшить, производя многократные измерения одной и той же величины)
3. Приборные (обусловлены конструктивной особенностью измерительного узла прибора; избавиться невозможно, но можно увеличить точность измерений, если будет выбран более точный прибор)
4. Грубые (человеческий фактор – промахи)

Использование достижений естественных наук в приборостроении. Приборостроение.

Приборостроение — отрасль науки и техники, являющаяся отраслью машиностроения, разрабатывающая и производящая средства измерения, обработки и представления информации, автоматические и автоматизированные системы управления. Основным направлением развития приборостроения является измерительная техника, состоящая из методов и приборов измерения механических, электрических, магнитных, тепловых, оптических и других физических величин. Измерительные приборы совместно с автоматическими управляющими и с исполнительными устройствами образуют техническую базу автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Виды измерительных приборов

• Радиоизмерительные приборы
• Осциллографы
• Анализаторы спектра
• Электроизмерительные приборы
• Веберметры. Тесламетры
• Вольтметры
• Приборы, измеряющие окружающую среду
• Термометры
• Измерители скорости воздуха
• Измерители звука

В России, до 1929 года, приборостроение было развито слабо, и было представлено всего несколькими небольшими предприятиями по выпуску термометров, манометров, весов и других простых устройств. Промышленное развитие отрасли началось в 1929—1932 годах вместе с процессами индустриализации в РСФСР.

Звуковые волны. Инфразвук, гиперзвук, ультразвук и его применение в технике и технологиях.

Звук — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания. Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит звуки, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц. Различают продольные и поперечные звуковые волны в зависимости от соотношения направления распространения волны и направления механических колебаний частиц среды распространения.

Инфразвук — упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16—25 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0.001 Гц.

Гиперзвук — упругие волны с частотами от 10⁹ до 10¹²—10¹⁸Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от звуковых и ультразвуковых волн. Гиперзвук часто представляют как поток квазичастиц — фононов.

Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты. Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до миллиарда Гц.

Применение ультразвука в технике:

• бурение сверхпрочных горных пород,
• ультразвуковая гравировка

Строительные материалы. Технологии производства строительных материалов.

Строительные материалы — материалы для возведения зданий и сооружений.

Кирпич.

Красный кирпич

Характеристики: прочность, водостойкость, морозоустойчивость.

Стандарт: 250*120*65мм(одинарный),250*120*88(полуторный),250*120*140(двойной)
Технологии обжига:

1) формование

2)сушка

3) обжег

Силикатный кирпич

Песок+известь+вода формируются будущие кирпичи и отправляются в автоклавы.
При t=170-200 и давлении 7-10 атмосфере происходит пропаривание, после цемент + песок + щебень + вода

Уголь – коксовый уголь

Крекинг и ректификация нефти. (разложение её по фракциям)

 

Простые машины (рычаг, блок, наклонная плоскость, клин). Строительные машины.

Простые машины – приспособления, которые изменяют величину или направление приложенных к телу сил.

Золотое правило механики: Выигрывая в силе, проигрываем в расстоянии, т.е. произведение силы на перемещение (работу) есть величина постоянная. Простые машины не изменяют величину производимой над телом работы.

1) Рычаг – тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки (оси вращения), проходящей через это тело.

ü Даёт выигрыш в силе.

2) Неподвижный блок
Его действие аналогично действию рычага с равными плечами.

ü Изменяет направление силы, не изменяя её величину

3) Подвижный блок.
Его действие аналогично действию рычага с плечами.
Условие равновесия:F1=F2/2

ü Даёт выигрыш в силе в 2 раза

4) Наклонная плоскость
Fскатывающая =mgh/l=mgsina
Fперпендикулярная наклонной плоскости = mgb/l=mgcosa где b катет прямоугольного треугольника

5) Клин – 2 одинаковые наклонные плоскости, основания которых соприкасаются.

F=F*l/S=F/2sina

Строительные машины: кран, трактор, грейдер, бетономешалка.

Все машины, применяемые для производства строительно-монтажных работ, делятся на машины строительные и машины дорожные. К дорожным относятся грунтосмесители, фрезы, нарезчики швов, распределители дорожных смесей, асфальтоукладчики, профилировщики оснований, автогудронаторы.
Отдельную группу составляют машины ручные, пневматические и электрические, т. е. механизированный инструмент.

 

Классы точности измерительных приборов. Абсолютные и относительные погрешности. Измерительные технологии.

Цифра класса точности прибора показывает величину относительной ошибки в процентах при отклонении стрелки прибора до последнего деления шкалы. Обозначения класса точности могут иметь вид заглавных букв латинского алфавита, римских цифр и арабских цифр с добавлением условных знаков. Для повышения точности измерений применяют различные приспособления, такие как нониусы и микрометрические винты.

Абсолютная погрешность - погрешность, выраженная в единицах измерения и равная разности измеренного и действительного значения измеряемой величины

Δ X= |Х-Х среднеарифметическое |

Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности (т.е. разности истинного значения и измеренного) к тому значению, которое принимается за истинное. Является безразмерной величиной либо измеряется в процентах

E= Δ X/Х среднеарифметич.*100%

Измерительные технологии.

Современные технические средства позволяют определить минимальное расстояние, примерно равное 10 в -18 степени, максимальное 10 в 26 степени.

Для измерения электрических и неэлектрических величин (температура, давление, скорость, движение) использую электроизмерительные приборы. По своему назначению они классифицируются на:

· Амперметры и миллиамперметры – измерители силы тока

· Вольтметры и милливольтметры – измерители напряжения

· Ваттметры – приборы-измерители электрической мощности

· Счётчики электрической энергии – измерители электроэнергии

· Омметры – приборы для измерения частоты переменного тока

· Приборы ля измерения ёмкости

Основная характеристика: чувствительность – опр. отношением линейного или углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины. Цена деления прибора – величина, обратная.