Mărimi fizice. Măsurarea mărimilor fizice. Principalele tipuri de erori de măsurare

Mărimi fizice. Măsurarea mărimilor fizice.

Scopul lecției: Introducerea elevilor în conceptul de „mărime fizică”, unitățile de bază ale mărimilor fizice din SI, pentru a învăța cum se măsoară mărimile fizice cu ajutorul celor mai simple instrumente de măsură, pentru a determina eroarea de măsurare.
Sarcini:

Educativ: familiarizarea elevilor cu conceptul de mărime fizică, esența determinării unei mărimi fizice, cu conceptul de eroare de măsurare, unitățile de bază ale mărimilor fizice în SI; pentru a învăța cum să determinați valoarea diviziunii unui instrument de măsurare, să determinați eroarea de măsurare, să convertiți valorile de la bază la submultipli și multipli

Dezvoltare: pentru a extinde orizonturile elevilor, a le dezvolta abilitățile creative, a insufla interes pentru studiul fizicii, ținând cont de caracteristicile lor psihologice. Dezvoltați gândirea logică prin formarea conceptelor: prețul de divizare (metode și metode de aplicare a acestuia), scara instrumentului de măsurare.

Educațional: să formeze interesul cognitiv al elevilor prin informații istorice și moderne despre măsurarea mărimilor fizice; pentru a preda cultura comunicării studenților, parteneriatul, lucrul în grup.

Aparatură: calculator, proiector, laborator, instrumente demonstrative și de măsură pentru uz casnic (termometru, riglă, bandă de măsurare, cântare, ceas, cronometru, pahar, alte instrumente de măsură).

În timpul orelor:

Actualizarea cunoștințelor de bază

1) Sondaj oral (diapozitivul 2) 2) Enunțul unei întrebări problematice: (diapozitivul 3) În comunicarea de zi cu zi, atunci când împărtășiți informații, folosiți adesea cuvinte: mare-mic, greu-ușor, cald-rece, greu-moale etc. . Cât de exact poți folosi aceste cuvinte pentru a descrie ceea ce se întâmplă, pentru a caracteriza ceva?
Se dovedește că multe cuvinte au un sens relativ și este necesar să le lămurim astfel încât să capete claritate. Dacă în viața de zi cu zi o descriere aproximativă este destul de satisfăcătoare, atunci în activitățile practice (construcții, fabricarea de lucruri, comerț etc.) este necesară o precizie mult mai mare. Cum să fii?

Explicația noului material I (diapozitivul 4 - 10)

Oamenii au găsit o cale de ieșire cu mult timp în urmă - au inventat numerele!
Lumea poate fi transformată în numere folosind măsurători sau calcule.
O mărime fizică este o caracteristică a corpurilor sau a fenomenelor care poate fi exprimată cantitativ în procesul de măsurare sau de calcul.A măsura o mărime înseamnă a o compara cu o mărime omogenă luată ca unitate a acestei mărimi.

Sarcina practică I.

Măsurați dimensiunile manualului dvs. Calculați aria acoperirii sale. Calculați volumul manualului.

Explicația noului material II (diapozitivul 11-13)

Ce au toate dispozitivele în comun? Răspuns: scară Caracteristicile oricărei scale: limitele de măsurare și valoarea diviziunii. Să aflăm despre ce este vorba. Limitele de măsurare sunt determinate de numerele de la prima și ultima diviziune a scalei. Nu utilizați aparatul atunci când încercați să măsurați o valoare care depășește limita de măsurare a acestuia! Prețul de divizare este valoarea numerică a valorii măsurate, care corespunde unei (mai mici) diviziuni a scalei
5. Sarcina practică II (diapozitivul 14) Determinați prețul de împărțire a liniei și a dispozitivelor dvs. pe masa demonstrativă și pe ecran.

Sarcina practică III. (diapozitivul 15)

Măsurați grosimea manualului dvs
Întrebarea problematică este de ce ați obținut valori diferite pentru grosimea acelorași manuale?
Răspuns: Când măsurăm, permitem inexactități. Dispozitivele pot fi, de asemenea, imperfecte.
Inexactitatea permisă în timpul măsurării se numește eroare de măsurare. Eroarea de măsurare este egală cu jumătate din diviziunea scalei instrumentului de măsurare

Rezumând. Anunț de lucru în lecția următoare - vom măsura volumele de lichide (ținând cont de erori!).

Acasă: nu numai pentru a studia teoria, ci și pentru a vedea ce folosește mama în bucătărie, măsurând volumele necesare? (diapozitivul 16-17)

Fizica este o știință experimentală. Legile sale se bazează pe fapte stabilite prin experiență. Cu toate acestea, doar metodele experimentale de cercetare fizică nu sunt suficiente pentru a obține o imagine completă a fenomenelor studiate de fizică.

Fizica modernă folosește pe scară largă metode teoretice de cercetare fizică, care includ analiza datelor obținute în urma experimentelor, formularea legilor naturii, explicarea unor fenomene specifice pe baza acestor legi și, cel mai important, predicția și justificarea teoretică (cu utilizarea pe scară largă a metodelor matematice) a noilor fenomene.

Cercetarea teoretică este efectuată nu cu un corp fizic specific, ci cu omologul său idealizat - un model fizic care are un număr mic de proprietăți de bază ale corpului studiat. De exemplu, în cursul studierii unor tipuri de mișcare mecanică, se folosește un model al unui corp fizic - un punct material.

Acest model este utilizat dacă dimensiunile corpului nu sunt esențiale pentru descrierea teoretică a mișcării acestuia, adică în modelul „punct material”, se ia în considerare doar masa corpului și forma corpului și dimensiunile sale nu sunt luate în considerare.

Cum se măsoară o mărime fizică

Definiția 1

O mărime fizică este o caracteristică care este comună calitativ multor obiecte sau fenomene materiale, dar poate dobândi o valoare individuală pentru fiecare dintre ele.

Măsurarea mărimilor fizice este o succesiune de operații experimentale pentru găsirea unei mărimi fizice care caracterizează un obiect sau un fenomen. A măsura înseamnă a compara valoarea măsurată cu o altă valoare, omogenă cu aceasta, luată ca standard.

Măsurarea se finalizează prin determinarea gradului de aproximare a valorii găsite la media adevărată sau la media adevărată. Media adevărată caracterizează valorile care sunt de natură statistică, de exemplu, înălțimea medie a unei persoane, energia medie a moleculelor de gaz și altele asemenea. Parametri precum greutatea corporală sau volumul sunt caracterizați printr-o valoare adevărată. În acest caz, putem vorbi despre gradul de aproximare a valorii medii găsite a unei mărimi fizice la valoarea sa adevărată.

Măsurătorile pot fi fie directe, când valoarea dorită este găsită direct din datele experimentale, fie indirecte, când răspunsul final la întrebare se găsește prin relații cunoscute între mărimea fizică. Ne interesează și cantitățile care pot fi obținute experimental folosind măsurători directe.

Calea, masa, timpul, forța, tensiunea, densitatea, presiunea, temperatura, iluminarea - acestea nu sunt toate exemple de mărimi fizice pe care mulți le-au întâlnit în cursul studiilor fizicii. A măsura o mărime fizică înseamnă a o compara cu o mărime omogenă luată ca unitate.

Măsurarea este fie directă, fie indirectă. În cazul măsurătorilor directe, valoarea este comparată cu unitatea sa (metru, secundă, kilogram, amper etc.) cu ajutorul unui instrument de măsură calibrat în unitățile corespunzătoare.

Principalele mărimi măsurate experimental sunt distanța, timpul și masa. Acestea sunt măsurate, de exemplu, cu o bandă de măsurare, un ceas și, respectiv, o cântar (sau greutăți). Există și dispozitive pentru măsurarea cantităților complexe: vitezometrele sunt folosite pentru a măsura viteza corpurilor, ampermetrele sunt folosite pentru a determina puterea curentului electric etc.

Principalele tipuri de erori de măsurare

Imperfecțiunea instrumentelor de măsurare și a simțurilor umane și, adesea, natura mărimii măsurate în sine, duce la faptul că rezultatul pentru orice măsurătoare este obținut cu o anumită precizie, adică experimentul nu oferă adevărata valoare a măsurat. cantitate, ci mai degrabă aproape.

Precizia măsurării este determinată de apropierea acestui rezultat de valoarea adevărată a valorii măsurate sau de adevărata medie, o măsură cantitativă a preciziei măsurării este eroarea. În general, indicați eroarea absolută de măsurare.

Principalele tipuri de erori de măsurare includ:

1. Erorile grosolane (ratele) care apar ca urmare a neglijenței sau neatenției experimentatorului. De exemplu, citirea valorii măsurate a fost efectuată accidental fără instrumentele necesare, numărul de pe scară a fost citit incorect și altele asemenea. Aceste erori sunt ușor de evitat.
2. Erorile aleatorii apar din diverse motive, al căror efect este diferit în fiecare dintre experimente; ele nu pot fi prevăzute în avans. Aceste erori sunt supuse legilor statistice și sunt calculate folosind metodele statisticii matematice.
3. Erorile sistematice apar ca urmare a unei metode incorecte de măsurare, a instrumentelor defecte etc. Unul dintre tipurile de erori sistematice este erorile instrumentelor care determină precizia instrumentelor de măsură. La citire, rezultatul măsurării este inevitabil rotunjit, ținând cont de valoarea diviziunii și, în consecință, de precizia dispozitivului. Aceste tipuri de erori nu pot fi evitate și trebuie luate în considerare împreună cu erorile aleatorii.

Orientările metodologice propuse oferă formulele finale ale teoriei erorilor necesare procesării matematice a rezultatelor măsurătorilor.

Zona în sistemul SI

Aria, volumul și viteza sunt unități derivate, dimensiunile lor sunt derivate din unitățile de măsură de bază.

În calcule, sunt folosite și mai multe unități, iar zeci depășesc unitatea principală de măsură cu o putere întreagă. De exemplu: 1 km = 1000 m, 1 dm = 10 cm (centimetri), 1 m = 100 cm, 1 kg = 1000 g. , 1 mm = 0,1 cm.

Cu unități de timp puțin diferite: 1 min. = 60 s, 1 oră = 3600 s. Coeficientii sunt doar 1 ms (milisecundă) = 0,001 s și 1 µs (microsecundă) = 10-6s.

Figura 1. Lista mărimilor fizice. Autor24 - schimb online de lucrări ale studenților

Masuri si instrumente de masura

Măsurătorile și instrumentele de măsurare includ:

1. Instrumentele de măsurare sunt dispozitive care măsoară mărimi fizice.
2. Mărimile fizice scalare sunt mărimi fizice care sunt specificate numai prin valori numerice.
3. O mărime fizică este o proprietate fizică a unui obiect material, un fenomen fizic, un proces care poate fi caracterizat cantitativ.
4. Mărimi fizice vectoriale - mărimi fizice care caracterizează valoarea numerică și direcția. Valoarea unei marimi vectoriale se numeste modul ei.
5. Lungime - distanta de la punct la punct.
6. Aria - o cantitate care determină dimensiunea suprafeței, una dintre principalele proprietăți ale formelor geometrice.
7. Volum - capacitatea unui corp geometric, sau a unei părți din spațiu, delimitată de suprafețe închise.
8. Deplasarea corpului - un segment direcționat tras de la poziția inițială a corpului până la poziția sa finală.
9. Masa este o mărime fizică, care este una dintre principalele caracteristici ale corpului, de obicei notată cu litera latină m.
10. Forța gravitațională este forța cu care Pământul atrage obiectele.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

1. Concepte și definiții de bază în procesele de informare și măsurare

Ce este măsurarea, controlul, testarea, prin ce se deosebesc unele de altele în conținut și ce au în comun?

prin măsurare se numeşte constatarea empirică a valorii unei mărimi fizice (PV) cu ajutorul unor mijloace tehnice speciale. Scopul măsurării este de a extrage informații despre mărimea de intrare (măsurată) din semnalul de ieșire al instrumentului de măsurare (MI), ținând cont de proprietățile și caracteristicile acestuia.

Diagrama fluxului de informații este prezentată în Figura 1.

Poza 1.

Teste conform GOST 16504-81 determinarea experimentală a caracteristicilor cantitative și/sau calitative ale proprietăților obiectului de testat ca urmare a expunerii la acesta în timpul funcționării sale, la modelarea obiectului și/sau a impacturilor. Când este testat. De regulă, se folosesc instrumente de măsură, alte dispozitive tehnice, substanțe și/sau materiale.

Control se referă la verificarea conformității unui produs, proces sau serviciu cu cerințele specificate. Controlul se realizează de obicei în două etape. În prima etapă se determină valoarea caracteristicii controlate (cantitativ - prin măsurare), în a doua etapă se compară valoarea obținută cu norma. Uneori, ambele etape sunt combinate într-o singură acțiune. De exemplu, atunci când controlați dimensiunile pieselor cu calibre. Astfel, controlul este o verificare a conformității cu norma. Norma se stabilește în prealabil, iar verificarea respectării acesteia se încheie cu decizia: „corespunde, nu corespunde”; „produs bun-căsătorie”, etc.

Prezența unei norme presupune o gradare a caracteristicilor cantitative ale oricărei proprietăți și determină posibilitatea de a lua o decizie.

Analizând procedurile și sarcinile de „măsurare”, „control” și „testare”, este posibilă stabilirea relației acestora, care este prezentată în Figura 2.

Figura 2. Relația dintre conceptele de „măsurare”, „control” și „test”

Măsurarea poate fi atât parte a unei transformări intermediare în procesul de control, cât și etapa finală de obținere a informațiilor în timpul testării. Testul este etapa de obținere a informațiilor primare în procesul de control cu ​​ajutorul operațiilor de măsurare.

Ce este „unitatea de măsură”?

Practic, în toate sferele activității umane, trebuie să se ocupe de măsurătorile cantităților fizice și de asigurarea unității acestora. Valoarea unității de măsură este atât de mare încât o lege specială „Cu privire la asigurarea unității de măsură” a fost emisă în Rusia /1/..

Unitatea de măsură- aceasta este o stare de măsurători în care rezultatele lor sunt exprimate în unități legale, iar erorile de măsurare sunt cunoscute cu o probabilitate dată.

Unitatea de măsurători este necesară pentru a putea compara rezultatele măsurătorilor efectuate în locuri diferite, în momente diferite, de diferite instrumente de măsură. Este important atât în ​​interiorul țării, cât și în interacțiunea dintre țări. Un exemplu în acest sens este faptul că indicatorii de calitate ai mărfurilor importate sunt verificați în țările în care sunt vândute.

Ce cantități trebuie măsurate?

Cantitățile pe care o persoană le operează în realitate pot fi împărțite în două tipuri, așa cum se arată în Figura 3.

Figura 3. Clasificarea cantităților

În cadrul cursului studiat „Metode și mijloace de măsurare, testare și control” avem de-a face cu mărimi fizice inerente unor obiecte, fenomene, procese specifice, adică cantități limitate ca mărime și măsurabile. O mărime fizică măsurată este o mărime pentru care puteți alege o unitate de măsură și puteți implementa această unitate într-un instrument de măsură.

Ce este o „cantitate fizică” și „parametrul fizic”?

Conform RMG 29-99 /2/ cantitate fizica (FV) una dintre proprietățile unui obiect fizic (sistem fizic, fenomen sau proces), care este comună calitativ pentru multe obiecte fizice, dar individuală cantitativ pentru fiecare dintre ele.

Dimensiunea PV - continutul cantitativ in acest obiect al unei proprietati corespunzatoare conceptului de „cantitate fizica”. Luând în considerare obiectele A și B, care sunt diferite în una dintre proprietățile lor fizice (de exemplu, în greutate), putem spune despre ele că au dimensiuni (greutate) diferite și diferă unele de altele (A> B sau A<Б).

Valoarea PV - exprimarea mărimii PV sub forma unui anumit număr de unități acceptate pentru acesta. Valoarea PV este obținută ca rezultat al măsurării sau calculului său în conformitate cu ecuația de măsurare de bază.

Q ism = AU,

Unde Qism- valoarea PV;

DAR- valoarea numerică a mărimii fizice măsurate, exprimată în unitatea acceptată;

U- unitatea de PV selectată.

Valoarea numerică a PV este un număr abstract inclus în valoarea PV. De exemplu: L=20 mm, unde 20 este o valoare numerică.

În practica măsurătorilor, de foarte multe ori există o măsurare nu a PV, ci a parametrilor fizici.

Parametru fizic (pe scurt - parametru) - PV, considerată la măsurarea unei alte mărimi fizice ca auxiliară. Un parametru fizic caracterizează o caracteristică particulară a mărimii fizice măsurate. De exemplu, la măsurarea tensiunii AC, amplitudinea și frecvența acestui curent sunt considerate ca parametri de tensiune.

Ce se numește valorile „adevărate” și „reale” ale unei mărimi fizice?

Valoarea PV adevărată - valoarea PV, care ar reflecta în mod ideal PV existent în termeni calitativi și cantitativi. Acest concept este corelat cu conceptul de „adevăr absolut”, care este imposibil în realitate.

Valoarea PV reală - Valoarea PV găsită experimental și atât de aproape de valoarea adevărată încât o poate înlocui pentru sarcina de măsurare dată. Pentru măsurători multiple, valoarea reală este luată ca medie aritmetică a unei serii de valori măsurate. Cu măsurători unice - valoarea cantității obținute ca urmare a măsurătorilor cu cel mai precis SI.

Care este dimensiunea unei mărimi fizice și cum este determinată?

Dimensiune - o reflectare formalizată a diferenței calitative în mărimi fizice este lor . Dimensiunea este indicată prin simbol dim, provenind din cuvântul dimensiune, care, în funcție de context, poate fi tradus atât prin dimensiune, cât și prin dimensiune.

Dimensiunea mărimilor fizice de bază este indicată prin majuscule corespunzătoare. Pentru lungime, masă și timp, de exemplu,

dim l = L; dimm = M; dim t = T.

La determinarea dimensiunii derivate valorile sunt ghidate de următoarele reguli:

1. Dimensiunile părților din dreapta și din stânga ecuației nu pot decât să coincidă, deoarece numai proprietăți identice pot fi comparate între ele. Astfel, numai mărimile care au aceleași dimensiuni pot fi însumate algebric.

2. Algebra dimensiunilor este multiplicativă, adică. constă într-o singură operație de înmulțire.

2.1. Dimensiunea produsului mai multor mărimi este egală cu produsul dimensiunilor acestora. Deci, dacă relația dintre valorile lui Q, A, B, C are forma Q = ABC, atunci

dim Q = dim AHdim HFdim C.

2.2. Dimensiunea unui coeficient atunci când se împarte o cantitate la alta este egală cu raportul dimensiunilor lor, adică. dacă Q=A/B atunci

dim Q = dim A / dim B.

2.3. Dimensiunea oricărei cantități ridicate la o anumită putere este egală cu dimensiunea ei în același grad. Deci, dacă Q=A n , atunci

dim Q = dim A = dim n A.

De exemplu, dacă viteza este determinată de formula V = S / t, atunci

dim V = dim S/dim t = L/T=LT -1 .

Dacă forța conform celei de-a doua legi a lui Newton F = ma, unde a = V/t este accelerația corpului, atunci

dim F = dim m dim a = ML/T 2 = MLT -2 .

Astfel, este întotdeauna posibil să se exprime dimensiunea unei derivate a unei mărimi fizice în termeni de dimensiuni ale mărimilor fizice de bază folosind un monom de putere:

unde L, M, T sunt dimensiunile mărimilor fizice de bază corespunzătoare; , - indicatori ai gradului de dimensiune. Fiecare dintre exponenții dimensiunilor poate fi pozitiv sau negativ, număr întreg sau fracționar, zero.

Dacă toate dimensiunile sunt egale cu zero, atunci se numește o astfel de valoare fără dimensiuni. Ea poate fi relativ definit ca raportul dintre aceleași cantități (de exemplu, permisivitatea relativă) și logaritmic, definit ca logaritmul unei valori relative (de exemplu, logaritmul raportului dintre puteri sau tensiuni).

Teoria dimensiunilor este utilizată pe scară largă pentru a verifica rapid corectitudinea formulelor (conform regulii 1). Aplicarea formală a algebrei dimensiunilor face uneori posibilă determinarea unei relații necunoscute între mărimile fizice.

Ce este o unitate de măsură pentru o mărime fizică?

Unitatea de măsură a unei mărimi fizice o mărime fizică de mărime fixă, căreia i se atribuie condiționat o valoare numerică egală cu unu și utilizată pentru a cuantifica mărimi fizice omogene cu aceasta. Unitățile de măsură de o anumită valoare pot diferi ca mărime, de exemplu, metrul, piciorul și inch, fiind unități de lungime, au o dimensiune diferită: 1 picior = 0,3048 m, 1 inch = 0,254 m.

Care este sistemul de unități de mărime fizică?

Pentru a asigura uniformitatea măsurătorilor din 1.01.82 în țara noastră, a fost pus în aplicare GOST 8.417-81 GSI „Unități de mărimi fizice”. Standardul îndeplinește cerințele Sistemului internațional de unități (SI) și conține:

unități SI (de bază, suplimentare, derivate);

Unități nesistemice permise pe picior de egalitate cu unitățile SI și în combinație cu acestea;

Regula pentru formarea unităților multiple și submultiple;

Denumirea unităților, denumirea acestora și alte prevederi.

Standardul nu se aplică unităților utilizate în cercetarea științifică și în publicarea rezultatelor acestora, precum și unităților de cantități evaluate pe scări condiționate (scări de duritate pentru metale, cutremure, valuri de mare, fotosensibilitate etc.).

În acest fel, Cusistem de unități de mărime fizică un set de unități de bază și derivate de mărimi fizice, format în conformitate cu principiile pentru un sistem dat de mărimi fizice. De exemplu, Sistemul Internațional de Unități (SI) a fost adoptat în 1960.

Care sunt unitățile de bază ale sistemului SI?

Unitatea de bază a sistemului de unități de mărimi fizice o unitate a mărimii fizice de bază într-un sistem dat de unități.

Unitățile de bază ale sistemului internațional SI sunt: metru, kilogram, secundă, amper, Kelvin, candela, mol. Atunci când am ales aceste unități, ne-am ghidat doar după oportunitatea practică, adică. ușurința de utilizare a unităților în activitățile umane.

Un metru este o unitate de lungime egală cu calea parcursă de lumină în vid în 1/299792458 de secundă. Inițial, metrul a fost definit ca o lungime de 1/40.000.000 din lungimea meridianului Paris și a fost reprodus ca distanța dintre riscurile înscrise pe o bară în formă de X platină și ulterior platină-iridiu. Dar această valoare s-a dovedit a fi instabilă, așa că contorul a început să fie exprimat folosind lungimea de undă a radiației liniei roșii de cadmiu, iar în prezent - linia portocalie de radiație a atomului krypton-86. 1 metru corespunde la 1650763,73 lungimi de undă de radiație în vid corespunzătoare tranziției dintre nivelurile 2p 10 și 5d 5 ale atomului Kr-86.

Contorul se determină prin metode indirecte pe punți radiometrice. Acestea constau dintr-o serie de generatoare radio și lasere plasate în serie, cu multiplicare a frecvenței între ele. O frecvență de referință de 5 MHz este furnizată la intrare de la un generator sincronizat printr-un sistem de multiplicatori de frecvență cu generatoare de hidrogen ale standardului de timp și frecvență calibrate față de o referință de frecvență de cesiu. Puntea înmulțește această frecvență la o valoare de aproximativ 1*10 14 Hz. Sarcina sa este de a măsura frecvențele laserelor stabilizate. Cunoscându-le, se calculează lungimile de undă ale radiației lor și, cu ajutorul interferometrelor optice, se certifică și se verifică diverse măsuri de lungime.

Un kilogram este o unitate de masă egală cu masa de 1,000028 dm 3 de apă la o temperatură cu cea mai mare densitate de 4 °C.

Standardul unui kilogram în Rusia este un cilindru cu o înălțime și un diametru de 39 mm, cu nervuri rotunjite. Se lucrează la determinarea kilogramului prin Volt și Ohm folosind scale de amper inversate.

O secundă este o unitate de timp egală cu 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției dintre două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133. Al doilea standard a fost stabilit în 1967. Se bazează pe capacitatea atomilor de a emite și absorbi energie în timpul tranziției între două stări de energie din regiunea frecvenței radio. O referință, sau standard de frecvență cuantică, este un dispozitiv pentru reproducerea cu acuratețe a frecvenței oscilațiilor electromagnetice în spectre de microunde și optice, bazat pe măsurarea frecvenței tranzițiilor cuantice ale atomilor, ionilor sau moleculelor. În standardele cuantice pasive se folosesc frecvențele liniilor de absorbție spectrală, în cele active, emisia stimulată de fotoni de către particule. Standardele de frecvență cuantică active sunt utilizate pe un fascicul de molecule de amoniac (așa-numitele generatoare moleculare) și atomi de hidrogen (generatoare de hidrogen). Standarde de frecvență pasivă - pe un fascicul de atomi de cesiu (referințe de frecvență de cesiu)

Pentru a reproduce o secundă, se folosesc generatoare de cesiu (standarde) de frecvență - acestea sunt generatoare de radiații monocromatice (semnal) extrem de stabile cu o frecvență de 9192631770 Hz; eroarea de frecvență nu depășește 1,5 * 10 -13 . Standardul de stat al Rusiei utilizează periodic generatoare de hidrogen în comparație cu cele cu cesiu, frecvența lor pe termen lung nu este postulată, dar instabilitatea este mai mică de 3*10 -14 . în plus, standardul conține echipamente pentru formarea și stocarea scalelor de timp. Scara principală a TA este timpul atomic uniform cu un zero fix, care nu are legătură cu rotația și poziția în spațiu a Pământului. Alte scale: UT0 - timp universal („s” solar mediu); UT1 corectat pentru poli de pământ; UT2 - ajustat pentru denivelarea sezonieră a rotației Pământului. Acestea sunt scări la nivel mondial, care se îndepărtează treptat de TA din cauza încetinirii rotației Pământului. Pentru a le armoniza, a fost introdusă scara UTC, în care 1s utc \u003d 1s asta, iar începutul numărării se poate schimba cu 1s din prima zi a fiecărei luni (1.01 sau 1.06) În Rusia, semnalele de timp sunt transmise pe scara UTC la TV sau radio.

Amperul este o unitate a puterii curentului electric. Un amper este egal cu puterea unui curent neschimbabil, care, trecând prin doi conductori rectilinii paraleli de lungime infinită și secțiune transversală circulară neglijabilă, situate în vid la o distanță de 1 m unul de celălalt, ar determina o forță de interacțiune egală. la 2 10 -7 N.

Ca standarde de amperi, se folosesc scale de amperi care realizează A prin măsurarea forței, sau prin măsurarea momentului de forță care acționează asupra unei bobine cu curent plasat în câmpul magnetic al altei bobine. Aceasta este o scară precisă cu brațe egale, realizată din materiale nemagnetice. O cupă este suspendată la un capăt al balansoarului pentru a găzdui greutăți de echilibrare permanente și suplimentare. O bobină mobilă este suspendată de celălalt capăt al culbutorului, care intră coaxial într-o bobină fixă ​​cu un diametru mai mare. Înfășurările bobinelor (în cel mai simplu caz) sunt conectate în serie. În modul dezactivat, cântarul este echilibrat. Când curentul electric trece prin bobine, bobina mobilă este atrasă în (sau împinsă din) bobina fixă. Pentru a restabili echilibrul, se folosește o greutate de echilibrare suplimentară. Conform rezultatelor studiului metrologic, se calculează valoarea masei acestei sarcini corespunzând, de exemplu, puterii curentului electric 1A. Prin includerea unui rezistor de referință în circuitul bobinei, puteți calibra măsurile de referință EMF (măsurile de referință curente nu sunt încă utilizate).

Standardele mai precise bazate pe măsurători ale inducției magnetice prin metoda rezonanței magnetice nucleare sunt folosite până acum doar ca secundare. În 1992, standardul național A a fost aprobat în Rusia, a cărui dimensiune este reprodusă folosind elementele Volta și Ohm. Abaterea standard (RMS) nu mai mult de 1 10 -8, erorile sistematice neexcluse (NSP) nu mai mult de 1 10 -7 (pentru balanțe de amperi CKO? 4 10 -6, NSP? 8 10 -6).

Kelvin este o unitate de temperatură termodinamică egală cu 1/273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei. Punctul triplu al apei este starea apei dintr-un vas de sticlă etanș, în care gheața, apa și vaporii săi sunt în echilibru: apa nu îngheață, nu se evaporă, gheața nu se topește, aburul nu se condensează.

Standardele primare de stat ale Rusiei reproduc scara internațională de grade MGSH-90 în două subgamine: 0,8 ... 273,16 K și 373,16 ... 2773 K. Compoziția standardului de temperatură joasă ca parte principală include două grupuri de fier- Termometre de rezistență cu rodiu și platină, ale căror dependențe de calibrare sunt determinate de rezultatele comparațiilor rezultatelor obținute în laboratoarele din Rusia, Anglia, SUA, Australia și Olanda. Fiecare grup conține două termometre de platină și două termometre de fier-rodiu situate permanent în blocul de comparație - un cilindru masiv cu patru canale longitudinale pentru termometre. Transferul scalei la termometre - standarde secundare și de lucru se realizează prin punerea acestora în contact termic cu unitatea de comparație de referință și compararea în criostat. Pe lângă dispozitivele de măsurare precisă a rezistenței, setul de echipamente de control al standardului include un set de instalații pentru realizarea temperaturilor punctelor de referință, un termometru de interpolare a gazului cu un manometru unic cu mercur și un criostat de referință. Standard RMS 0,3…1,0 mK, NSP 0,4…1,5 mK, cea mai mică valoare a temperaturii reproductibile este 0,8 K.

Al doilea standard include termometre cu rezistență din platină, lămpi de temperatură, echipamente pentru reproducerea punctelor de referință în intervalul 273,16 ... 1355,77 K, (RMS? 5 10 -5 ... 1 10 -2; NSP? 1 10 - 45 .. 10 -3). Următoarele relații sunt stabilite pentru diferite scări de temperatură:

Scara Celsius: C=K=t C +273,16

Scala Réaumur: 1R=1,25 C; t C \u003d 1,25 t R; T=1,25 t R +273,16

Fahrenheit: 1F=5/9C=5/9K; t C \u003d 5/9 (t F -32); T=5/9(t F -32)+273,16

Candella este o unitate de intensitate luminoasă egală cu intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540 10 12 Hz, a cărei intensitate luminoasă în această direcție este de 1/683 W/sr. Inițiatorii introducerii acestei unități au fost astronomii. În standardul de stat, lumina este emisă de pe o anumită suprafață de platină întărită în anumite condiții externe și este percepută de un fotometru primar, creat pe baza unui radiometru neselectiv, a cărui sensibilitate spectrală este corelată pe un filtru special sub o dependență funcțională de lungimea de undă. Standardul reproduce o unitate de intensitate luminoasă în intervalul 30...110 cd cu RMS?0.1·10 -2 și NSP?0.25·10 -2.

Un mol este o unitate a cantității de substanță, egală cu cantitatea de substanță care conține tot atâtea elemente structurale (atomi, molecule) câte există în 0,012 kg de carbon-12. Standardele de mol nu au fost create niciodată, deoarece masa unui mol de diferite substanțe sau structuri, numeric egală cu numărul Avogadro - 6.025 10 23 particule; Instrumentele de măsurare calibrate în moli nu sunt disponibile. Există propuneri rezonabile pentru a exclude molul din unitățile SI de bază și a permite ca acesta să fie utilizat la egalitate cu unitățile SI ca unitate specială de masă convenabilă pentru calcule chimice.

Baza de referință a Rusiei are 114 standarde de stat și peste 250 de standarde secundare de unități fotovoltaice. Dintre aceștia, 52 sunt în VNIIM. D.I. Mendeleev (Sankt Petersburg), incl. standardele m, kg, A, K, rad; 25 - la VNIIFTRI (măsurători fizice și tehnice și de inginerie radio, Moscova, inclusiv standardele de timp și unități de frecvență; 13 - la Institutul de Cercetare All-Russian de măsurători optice și fizice, inclusiv candela; respectiv 5 și 6 - în Ural și Institutul Siberian de Cercetare de Metrologie.

Ce sunt unitățile derivate SI?

Unitate derivată a sistemului de unități de mărimi fizice - o unitate a unei derivate a unei mărimi fizice a unui sistem de unități, formată în conformitate cu o ecuație care o raportează la unități de bază sau la derivate de bază și deja definite.

Unitățile SI derivate sunt formate din unități SI derivate de bază, suplimentare și formate anterior folosind ecuațiile de conexiune între mărimile fizice, în care coeficienții numerici sunt egali cu unu. Pentru aceasta, mărimile din partea dreaptă și stângă ale ecuației constrângerii sunt luate egale cu unitățile SI. De exemplu, pentru unitatea derivată a vitezei determinată din ecuația v = L/T, scrieți ecuația unităților [v] = [L] / [T], iar în locul simbolurilor L și T, înlocuiți unitățile lor (1 m și 1 s) și obținem [V ]=1 m/1 s = 1 m/s. Aceasta înseamnă că unitatea SI pentru viteza este de metri pe secundă. Unitățile derivate pot fi numite după oameni de știință celebri. Deci, ecuația conexiunii dintre mărimile pentru a determina unitatea de presiune p=F/S, ecuația conexiunii dintre unitățile de presiune, forță și aria [p]= [F]/[S]. Înlocuind în loc de Fși S unități ale acestor mărimi în SI (1 N și 1 m 2), obținem [p] \u003d 1 n / 1 m 2 \u003d 1 N / m 2. Această unitate a primit numele - pascal (Pa) după matematicianul și fizicianul francez Blaise Pascal.

Ce sunt multiplii și submultiplii Și care sunt regulile pentru formarea lor?

La Conferința a XI-a Generală de Greutăți și Măsuri, odată cu adoptarea SI, au fost adoptate 12 prefixe multiple și submultiple, cărora li s-au adăugat altele noi la conferințele ulterioare. Prefixele au făcut posibilă formarea de multipli zecimale și submultipli ai unităților SI.

Unitate multiplă de mărime fizică o unitate a unei mărimi fizice, un număr întreg de ori mai mare decât o unitate de sistem sau non-sistem. De exemplu, o unitate de lungime 1 km (kilometru) \u003d 10 3 m, adică un multiplu al unui metru; unitate de frecvență 1 MHz (megaherți) = 10 6 Hz multiplu de herți; unitate de activitate a radionuclizilor 1 MBq (megabecquerel)=10 6 Vk, multiplu al becquerelului.

Unitate submultiple a mărimii fizice - o unitate a unei mărimi fizice, un număr întreg de ori mai mic decât o unitate de sistem sau non-sistem.

Numele multiplilor și submultiplilor sunt formate folosind prefixele prezentate în tabelul 3.

Tabelul 3 - Multiplicatori și prefixe la unitățile SI

Ce este o „unitate de măsură fizică în afara sistemului”?

Unitatea de măsură fizică în afara sistemului - o unitate fotovoltaica care nu este inclusa in niciunul dintre sistemele de unitati acceptate. În raport cu unitățile SI, unitățile din afara sistemului ale unei mărimi fizice sunt împărțite în patru tipuri: admisibile împreună cu unitățile de bază; permis pentru utilizare în zone speciale; învechit (invalid); permis temporar.

La unitățile nesistemice permise la egalitate cu unitățile SI , raporta: tonă - unitate de masă; grad, minut, secundă - o unitate a unghiului plat; litru - unitate de capacitate; minut, zi, săptămână, lună, an, secol - unități de timp.

Unitățile nesistemice permise pentru utilizare în zone speciale includ: în fizică - electron volt; în agricultură - un hectar; în astronomie, un an lumină; în optică – dioptrie.

Unitățile nesistemice utilizate temporar împreună cu unitățile SI includ: în navigația maritimă: - milă nautică - o unitate de lungime; nod - unitate de măsură a vitezei; pentru pietrele prețioase, unitatea de masă este caratul; în alte zone: revoluție pe minut (rpm) - o unitate a vitezei de rotație; bar (bar) - unitate de presiune.

Unitățile utilizate temporar ar trebui să fie (și sunt în curs de eliminare) din utilizare în conformitate cu acordurile internaționale.

Unitățile nesistemice retrase din utilizare includ: kilogram-forță - o unitate de forță, greutate; centner - unitate de masă; cai putere este o unitate de putere etc.

Ce este o dimensiune?

Măsurare marimile fizice este un ansamblu de operatii de utilizare a unui mijloc tehnic care stocheaza o unitate a unei marimi fizice, oferind un raport (in forma explicita si implicita) a marimii masurate cu unitatea sa si obtinandu-se valoarea acestei marimi.

Rezultatul măsurării este scris ca o ecuație generală de măsurare:

Q măsura = n [Q],

unde Q meas - mărime fizică măsurată; P - Număr de unități; [Q] - unitatea de măsură a mărimii fizice.

Notă. Deoarece nu sunt măsurate doar mărimile fizice, există o altă interpretare a conceptului de „măsurare”. Măsurare - ansamblu de operații efectuate pentru a determina valoarea unei cantități. Aici definiția conceptului de „măsurare” nu se limitează la găsirea valorii unei mărimi fizice, nu se menționează mijloacele tehnice. Această interpretare a conceptului este potrivită atât pentru mărimi fizice, cât și non-fizice. În consecință, diferite tipuri de estimare cantitativă a cantităților pot fi atribuite măsurătorilor.

Cum sunt clasificate măsurătorile?

Cu toată varietatea de măsurători, acestea pot fi clasificate în funcție de șase criterii.

Conform semnului 1 al dependenței valorii măsurate de timp, măsurătorile sunt împărțite în statice și dinamice.

Măsurare statică măsurarea PV, efectuată în conformitate cu o sarcină de măsurare specifică, ca neschimbată pe parcursul timpului de măsurare. De exemplu, măsurarea tensiunii continue a unui curent electric. Măsurarea dimensiunii terenului.

Măsurare dinamică - măsurarea unei mărimi fizice care se modifică în mărime. De exemplu, măsurarea înălțimii unei aeronave în coborâre, adică cu o schimbare continuă a mărimii valorii măsurate; măsurarea tensiunii alternative a curentului electric.

Pe baza lui 2 - acuratețea rezultatelor măsurătorilor, măsurătorile sunt împărțite în egale și inegale.

Măsurători echivalente - masuratori ale unei marimi efectuate cu instrumente de masura de aceeasi precizie, in aceleasi conditii, de catre un singur operator, cu aceeasi rigurozitate si acelasi numar de masuratori.

Măsurătorile inegale - măsurători ale unei mărimi efectuate cu instrumente de măsură care diferă ca precizie, în condiţii diferite, de către diferiţi operatori, cu un număr diferit de măsurători. Pentru ca rezultatele măsurătorilor să se dovedească a fi inegale, prezența unuia dintre factorii enumerați este adesea suficientă.

Pe baza a 3 condiții care determină acuratețea rezultatului, măsurătorile sunt împărțite în tehnice și metrologice.

Măsurători tehnice măsurători folosind instrumente de măsurare de lucru. Măsurătorile tehnice sunt efectuate în scopul monitorizării și controlului proceselor tehnologice, experimentelor științifice, diagnosticării bolilor și așa mai departe. Un exemplu de măsurători tehnice este măsurarea vitezei unui autobuz, a unui avion, adică a oricărui corp în mișcare.

Măsurătorile metrologice acestea sunt măsurători efectuate folosind standarde și instrumente de măsură exemplare pentru a reproduce unități de mărimi fizice sau a transfera dimensiunea acestora la instrumente de măsură de lucru. De exemplu, verificarea sau calibrarea greutăților de lucru din clasa a 2-a de precizie conform schemei de verificare se realizează cu greutăți exemplare din categoria I pe cântarele categoriei I. Astfel de măsurători sunt efectuate pentru a stabili acuratețea standardelor și a instrumentelor de măsură de lucru, adică sunt metrologice. Măsurătorile metrologice sunt împărțite în măsurători cu cea mai mare acuratețe posibilă și măsurători de control și verificare.

Conform caracteristicii 4, numărul de măsurători efectuate pentru a obține rezultatul, măsurătorile sunt împărțite în unice (obișnuite) și multiple (statistice).

Măsurare unică aceasta este o măsurătoare unică. De exemplu, măsurarea unui anumit punct în timp de către ceas.

Măsurători multiple aceasta este o măsurătoare a aceleiași mărimi fizice de mărime constantă, al cărei rezultat se obține din mai multe măsurători succesive, adică o măsurătoare constând dintr-o serie de măsurători unice. Rezultatul măsurătorilor multiple este de obicei luat ca medie aritmetică a rezultatelor măsurătorilor individuale incluse în serie. O măsurătoare este considerată multiplă dacă numărul de măsurători individuale este n > 4.

Prin semnul 5 - metoda de obținere a rezultatului (după tip), măsurătorile sunt împărțite în directe, indirecte, cumulative și comune.

Măsurare directă aceasta este o măsurătoare în care valoarea dorită a unei mărimi fizice este obținută direct din datele experimentale. De exemplu, măsurarea vitezei mașinilor cu un vitezometru, măsurarea unghiului cu un goniometru, măsurarea puterii curentului cu un ampermetru.

Măsurare indirectă este definiția unei mărimi fizice bazată pe rezultatele măsurătorilor directe ale altor mărimi fizice care sunt legate funcțional de mărimea dorită. De exemplu, lungimea ipotenuzei unui triunghi dreptunghic (c) poate fi determinată prin măsurători directe ale celor două catete (a și b), care sunt legate matematic de ipotenuză prin formula:

Măsurătorile cumulate acestea sunt măsurători ale mai multor cantități cu același nume, efectuate simultan. În acest caz, valorile dorite ale mărimilor sunt determinate prin rezolvarea unui sistem de ecuații obținute prin măsurarea acestor mărimi în diferite stări.

Măsurătorile articulare acestea sunt măsurători a două sau mai multe mărimi care nu au același nume, efectuate simultan pentru a determina relația dintre ele.

Ecuațiile de bază pentru măsurătorile cumulate și comune sunt:

Unde la 1 ... la n- valorile dorite;

X 1 ...X m- parametri sau cantități stabilite pe baza măsurării directe sau indirecte;

F 1 ... F n- functii de comunicare cunoscute.

se cunoaşte o relaţie funcţională a formei:

adică relația dintre rezistența R t la orice temperatură, componentele lui R 0 la t=0 și coeficienții constanți și este cunoscută.

Cu trei valori cunoscute t1, t2, t3 măsurat R tl , R t 2 , R t 3 .

Facem ecuații:

Sistemul de ecuații rezultat este rezolvat deoarece numărul de ecuații este egal cu numărul de necunoscute.

Pe baza celui de-al 6-lea mod de exprimare a rezultatului măsurătorilor, măsurătorile sunt împărțite în absolute și relative.

Măsurare absolută este o măsurătoare bazată pe măsurători directe ale uneia sau mai multor mărimi în unitățile sale.

Conceptul de măsurare absolută este folosit ca opus conceptului de măsurare relativă.

Măsurare relativă măsurarea raportului dintre o cantitate și valoarea cu același nume, care joacă rolul unei unități, sau măsurarea modificării unei valori față de valoarea cu același nume, luată ca fiind cea inițială.

De exemplu, măsurarea puterii unui curent electric cu un ampermetru, când rezultatul măsurării este exprimat în unitatea valorii măsurate (în amperi), este o măsurătoare directă.

Măsurarea pe o balanță cu două plăci a unei mase a cărei valoare este mai mare decât limita de măsurare pe scara scalei este relativă. Pe cântarul va exista o indicație corespunzătoare diferenței dintre masa măsurată și masa greutății inițiale, care este mai mică decât cea ponderată, instalată pe platforma de greutăți.

Care este relația dintre conceptele de „metodă”, „metodă” și „principiu” de măsurători?

Fiecare proces de măsurare, indiferent de scopul implementării sale și de rezultatul final, constă din următoarele etape principale: pregătirea pentru măsurători, efectuarea măsurătorilor, prelucrarea rezultatelor măsurătorilor. Pentru a asigura calitatea corespunzătoare a măsurătorilor, fiecare etapă a procesului de măsurare trebuie efectuată în conformitate cu regulile stabilite, care sunt determinate de procedura de măsurare.

Tehnica de măsurare acesta este un set stabilit de operațiuni și reguli de măsurare, a căror implementare asigură obținerea rezultatelor de măsurare necesare în conformitate cu această metodă.

Tehnica de măsurare prevede: analiza sarcinii de măsurare; alegerea principiului, metodei și mijloacelor de măsurare; pregătirea instrumentului de măsură pentru lucru; cerințe pentru condițiile de măsurare; efectuarea de măsurători indicând numărul acestora; prelucrarea rezultatelor măsurătorilor, inclusiv calculul, introducerea de corecții și modalități de exprimare a erorilor.

De obicei, tehnica de măsurare este reglementată de un document normativ și tehnic. Multe tehnici de măsurare sunt unificate, deoarece unificarea lor este importantă pentru asigurarea uniformității măsurătorilor.

Alegerea principiului și metodei de măsurare se realizează pe baza analizei problemei de măsurare, în care se rezolvă următoarele întrebări: ce mărimi fizice și parametri ai obiectului urmează să fie măsurați; cât de precis ar trebui să fie rezultatul măsurării; sub ce formă ar trebui prezentat pentru a îndeplini scopul sarcinii de măsurare.

Principiul de măsurare acesta este un fenomen fizic sau efect care stau la baza măsurătorilor efectuate de unul sau altul tip de instrument de măsurare.

De exemplu, conform fenomenului Seebeck, într-un circuit electric închis format din doi conductori diferiți, apare o fem termică. curent continuu, proportional cu diferenta de temperatura a capetelor conductoarelor lipite. Valoarea acestui termo-emf. poate fi reprezentat printr-o funcție E ab= f(t A- t b) , Unde t Ași t b temperatura capetelor conductoarelor lipite DARși LA. Acest fenomen fizic stă la baza măsurătorilor de temperatură prin termocupluri.

Metodă de măsurare th o metodă sau un set de metode de comparare a mărimii fizice măsurate cu unitatea sa în conformitate cu principiul de măsurare realizat. Metodele de măsurare sunt metode de rezolvare a problemelor de măsurare, caracterizate prin justificarea lor teoretică și dezvoltarea unor metode de bază de utilizare a instrumentelor de măsurare. Metodele de măsurare sunt foarte diverse. Apariția lor se datorează progresului științific și tehnologic.

Clasificarea principalelor metode de măsurare este prezentată în Figura 5. Caracteristica de clasificare în această diviziune a metodelor de măsurare este prezența sau absența unei măsuri în timpul măsurării. În acest sens, metodele de măsurare sunt împărțite în metoda evaluării directe și metoda de comparare cu măsura.

Metoda de evaluare directă (referință) o metodă de măsurare în care valoarea PV este determinată direct de dispozitivul de citire al instrumentului de măsurare (Figura 6).

Metoda de comparare a măsurătorilor metoda de masurare in care cantitatea masurata este comparata cu cantitatea reproductibila prin masura.

Metoda comparației, în funcție de prezența sau absența la compararea diferenței dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură, se împarte în metode zero și diferențiale.

Metoda de măsurare zero metoda de comparare cu o masura, in care efectul net al actiunii masurandului si masura asupra comparatorului este adus la zero (Figura 7).

Metoda de măsurare diferențială metodă de măsurare în care un măsurand este comparat cu o mărime omogenă având o valoare cunoscută care este inițial diferită de măsurand și în care se măsoară diferența dintre cele două mărimi.

Măsurătorile prin metode zero și diferențiale pot fi efectuate prin metode de opoziție, substituție, coincidență.

Metoda contrastanta o metodă de comparare cu o măsură, în care valoarea măsurată și valoarea reprodusă de măsură afectează simultan mijloacele de comparație, cu ajutorul căreia se stabilește relația dintre aceste valori (Figura 8, a) .

metoda de substitutie - o metodă de comparare cu o măsură, în care valoarea măsurată este înlocuită cu o măsură de valoare cunoscută (Figurile 7, b și 8, b).

Metoda coincidenței (metoda - "nonius") - o metodă de comparare cu o măsură, în care diferența dintre valoarea măsurată și valoarea măsurării reproductibile se măsoară folosind coincidența semnelor de scară sau a semnalelor periodice.

Metoda de evaluare directă.

Greutatea sarcinii X se determină pe baza conversiei măsurătorii în valoare - deformarea arcului.

Figura 6. Schema de măsurare prin metoda evaluării directe.

Metode de comparare a măsurătorilor.

Sarcina X este echilibrată de greutăți.

Figura 7. Scheme de măsurare prin metoda zero:

a) modalitatea de opozitie; b) metoda substituţiei.

Figura 8. Scheme de măsurători prin metoda diferențială:

Din schemele prezentate în figurile 7 și 8, rezultă că trăsătura distinctivă a acestor metode este simultaneitatea impactului valorii măsurate și al măsurii. Prin metoda substituției, valoarea măsurată (obiectul măsurării) și măsura acționează pe rând asupra instrumentului de măsurare.

2 . Conditii de masurare

În ce scop și cum sunt normalizate condițiile de măsurare?

În cursul măsurătorilor, împreună cu mărimea fizică măsurată, sunt implicate și alte PV, a căror acțiune poate distorsiona rezultatul măsurării. Aceste mărimi însoțitoare se numesc influență și, în primul rând, includ: temperatura ambiantă, presiunea atmosferică, umiditatea, amplitudinea și frecvența oscilațiilor în timpul vibrației, tensiunea și frecvența curentului alternativ, inducția magnetică etc. În timpul procesului de măsurare, modificarea valorilor cantităților de influență este extrem de nedorită, deoarece aceasta duce la o scădere a preciziei măsurării.

Pentru a îmbunătăți acuratețea măsurătorilor, valorile cantităților de influență sunt normalizate. În același timp, pentru fiecare tip de măsurare se stabilește un set de mărimi de influență și valorile acestora.

Următoarele sunt considerate valori normale ale unor cantități de influență:

Temperatura aerului ambiant (20±2) °С;

Presiunea barometrică (101,325+3,3) kPa;

Tensiune de alimentare (22010) V,

Frecvența AC (505) Hz etc.

Eroarea principală (limitatoare) a instrumentelor de măsură este de obicei calculată pe valorile normale ale mărimilor de influență, acestea fiind date de rezultatele măsurătorilor efectuate în diferite condiții.

Limitele valorilor normale ale cantităților de influență sunt determinate de GOST 8.395-80 „Condiții normale în timpul verificării”.

Condițiile normale de utilizare a instrumentelor de măsură nu sunt condiții de lucru. Pentru fiecare tip de instrumente de măsurare, standardele sau specificațiile stabilesc un interval extins (de lucru) de valori ale mărimilor de influență, în cadrul căruia se normalizează valoarea erorii suplimentare.

Ca un interval de lucru al valorilor cantităților de influență, de exemplu:

Temperatura mediului de la 5 la 50°С (-50 la +50°С);

Umiditate relativă 30 până la 80% (sau 30 până la 98%);

Tensiune de alimentare de la 187 la 242V etc.

În condiții de muncă, fenomene externe, influențe
care nu afectează direct citirile aparatului (semnalul de ieșire al traductorului), dar poate provoca deteriorarea și funcționarea defectuoasă a unităților de măsură (gaze agresive, praf, apă etc.). Instrumentele de măsurare sunt protejate de influența acestor factori cu ajutorul unor huse de protecție, huse etc. În plus, forțele mecanice exterioare (vibrații, tremurări, șocuri) pot afecta instrumentele de măsură, ducând la denaturarea citirilor acestora și la imposibilitatea efectuării unui raport. Instrumentele de măsurare care funcționează sub impact mecanic sunt protejate de dispozitive speciale împotriva acțiunii distructive sau își măresc rezistența.

În funcție de gradul de protecție împotriva influențelor externe și de rezistența la acestea, dispozitivele și convertoarele sunt împărțite în obișnuite, rezistente la vibrații, rezistente la praf, rezistente la stropire, ermetice, rezistente la gaze, rezistente la explozie etc. Acest lucru face posibilă alegerea SI în raport cu condițiile de muncă.

Ce sunt instrumentele de măsură?

instrument de masurare - acesta este un instrument tehnic (sau un set de instrumente tehnice) destinat măsurătorilor, având caracteristici tehnice normalizate, reproducând și/sau stocând una sau mai multe mărimi fizice ale căror dimensiuni sunt presupuse a fi neschimbate pentru o perioadă de timp cunoscută ( interval de calibrare).

Vorbind despre instrumente de măsură, se folosesc conceptele: tip SI, tip SI.

Vedere instrumente de masura - un set de instrumente de masura destinate masurarii acestui tip de PV.

Tip de instrumente de masura - un ansamblu de instrumente de măsură cu același scop, bazate pe același principiu de funcționare, având același design, fabricate după aceeași documentație tehnică, dar având modificări diferite (de exemplu, care diferă în limitele de măsurare). Tipul de instrumente de măsurare poate include mai multe dintre tipurile lor, tipul - mai multe modificări.

Clasificarea instrumentelor de măsurare poate fi efectuată după diverse criterii. În metrologie, SI este de obicei clasificată după tip, principiu de funcționare și scop metrologic (Figura 10).

Toate instrumentele de măsurare sunt împărțite în două tipuri: măsuri și dispozitive de măsurare. La randul lor, acestea din urma, in functie de forma de prezentare a informatiilor de masurare, se impart in traductoare de masura, instrumente de masura, instalatii de masura si sisteme de masura.

Măsura - un instrument de măsurare conceput pentru a reproduce și/sau stoca PV de una sau mai multe dimensiuni specificate, ale cărui valori sunt exprimate în unități convenționale și sunt cunoscute cu precizia necesară. Există următoarele tipuri de măsuri:

- măsură lipsită de ambiguitate- o măsură care reproduce o cantitate fizică de aceeași dimensiune (de exemplu, o greutate de 1 kg);

- măsură multivalorică- o măsură care reproduce o cantitate fizică de diferite dimensiuni (de exemplu, o măsură întreruptă a lungimii - o riglă);

- set de masuri- un set de măsuri de dimensiuni diferite ale aceleiași mărimi fizice, destinate măsurării în practică, atât individual, cât și în diverse combinații (de exemplu, un set de măsuri finale);

- magazin de măsură- un set de măsuri combinate structural într-un singur dispozitiv, în care există dispozitive pentru conectarea lor în diferite combinații (de exemplu, un depozit de rezistențe electrice).

Traductor de măsurare - un instrument de măsurare care servește la transformarea unei mărimi măsurate într-o altă mărime sau într-un semnal măsurat care este convenabil pentru prelucrare, stocare, transformări ulterioare, indicare sau transmisie, dar care nu poate fi perceput direct de către observator.

Aparat de măsură - un instrument de măsurare conceput pentru a genera un semnal despre valoarea mărimii fizice măsurate în intervalul convenit într-o formă accesibilă pentru perceperea directă de către observator.

Configurație de măsurare - un set de masuri combinate functional, instrumente de masura, traductoare de masura si alte dispozitive destinate masurarii uneia sau mai multor marimi fizice si situate intr-un singur loc.

Instalațiile de măsurare sunt utilizate în mod obișnuit în cercetările științifice efectuate în laboratoare, în controlul calității și în serviciile metrologice pentru determinarea caracteristicilor metrologice ale instrumentelor de măsură. Acestea sunt concepute pentru a furniza informații de măsurare într-o formă convenabilă pentru percepția directă de către operator.

Sistem de măsurare - un set de masuri combinate functional, instrumente de masura, traductoare de masura, calculatoare, alte mijloace tehnice situate in diferite puncte ale unui obiect controlat, in scopul masurarii uneia sau mai multor marimi fizice inerente acestui obiect, si concepute pentru a genera semnale de masurare intr-un formă convenabilă pentru transmisie, stocare, procesare și utilizare în sistemele de control automat.

În funcție de scop, sistemele de măsurare sunt împărțite în informații de măsurare, control de măsurare, control de măsurare, calcul de măsurare etc. Un exemplu este sistemul de măsurare al unei centrale termice, care conține un număr mare de canale de măsurare, ai căror senzori sunt separate în spațiu la o distanță considerabilă unele de altele.

Care sunt principalele părți ale dispozitivelor de măsură?

Dispozitivele de măsurare (MD) constau din elemente care îndeplinesc funcțiile de conversie a semnalului de intrare sub formă sau tip de energie, amortizarea vibrațiilor, protejarea împotriva câmpurilor purtătoare de interferențe, comutarea circuitelor, prezentarea, prelucrarea informațiilor etc.

Dispozitivele de măsurare includ:

- element convertor, în care are loc una dintr-un număr de transformări ale mărimii;

- lanț de măsurare- un ansamblu de elemente ale instrumentului de măsurare, formând o cale continuă pentru trecerea semnalului de măsurare a unui PV de la intrare la ieșire; (pentru sistemul de măsurare a fost numit canal de măsurare);

- element sensibil- parte a traductorului de măsurare din circuitul de măsurare, care percepe semnalul de măsurare de intrare;

- mecanism de măsurare- un ansamblu de elemente ale instrumentului de măsurare care asigură mișcarea necesară a indicatorului (indicator, punct luminos etc.). De exemplu, pentru un milivoltmetru, mecanismul de măsurare constă dintr-un magnet permanent și un cadru mobil;

- dispozitiv indicator- un set de elemente ale unui instrument de măsurare care oferă percepția vizuală a valorilor mărimii măsurate sau cantităților asociate acestuia;

- indicator- parte a dispozitivului indicator, a cărei poziție față de reperele scalei determină citirile instrumentului de măsurare. Indicatorul poate fi o săgeată, un fascicul de lumină, suprafața unei coloane de lichid dintr-un termometru etc.

- dispozitiv de inregistrat- un set de elemente ale unui instrument de măsurare care înregistrează valoarea mărimii măsurate sau aferente.

Care sunt diagramele bloc ale dispozitivelor de măsurare?

Pentru comoditatea analizei diferitelor conexiuni ale dispozitivelor de măsurare între ele și cu mijloace de control autonome, orice dispozitiv de măsurare este considerat un convertor pentru conversia semnalului de intrare (acțiune de intrare) X în semnal de ieșire (răspuns) Y.

Figura 10 prezintă diagrame bloc ale instrumentelor de măsurare bazate pe metoda conversiei directe (a) - acțiune directă și conversie inversă (comparație) (b) - conversie de echilibrare sau compensare. Diagrama bloc a unui anumit dispozitiv este complet determinată de metoda de conversie.

Figura 10 - scheme bloc ale aparatelor de măsură: a) conversie directă; b) transformare inversă (comparație)

Instrumentul de măsurare bazat pe metoda conversiei directe funcționează după cum urmează. Valoarea măsurată X intră în elementul sensibil 1, unde este convertită într-o altă mărime fizică care este convenabilă pentru utilizare ulterioară (curent, tensiune, presiune, deplasare, forță) și intră în elementul intermediar 2, care de obicei fie amplifică semnalul de intrare. sau îl convertește după formă. Uneori elementul 2 poate lipsi. Semnalul de ieșire al elementului 2 este furnizat mecanismului de măsurare 3, a cărui mișcare a elementelor este determinată de dispozitivul de citire 4. Semnalul de ieșire Y (indicație) generat de mecanismul de măsurare poate fi perceput de simțurile umane.

O caracteristică distinctivă a dispozitivelor de comparație este prezența feedback-ului negativ (Figura 10, b). Semnalul Z, care apare la ieșirea din elementul de detectare, este furnizat elementului de conversie al comparației 5 (element de comparare), care este capabil să compare două valori care intră în intrarea sa. În plus față de Z, intrarea elementului 5 este alimentată cu semnul opus, echilibrând nivelul semnalului Z, care este generat la ieșirea elementului convertor invers 6. La ieșirea elementului 5 este generat un semnal proporțional. la diferența dintre valorile nivelului Z Z. Intră în elementul de conversie intermediar 2, al cărui semnal de ieșire este alimentat simultan la mecanismul de măsurare 3 și la intrarea elementului 6. În funcție de tipul transformărilor intermediare ale elementului 2, pentru fiecare valoare a parametrului măsurat și a corespunzătoare valoarea Z, diferența (Z Z ur) care intră în elementul de intrare 5 poate fi redusă la 0 sau poate avea o valoare mică proporțională cu valoarea măsurată.

Ce elemente ale dispozitivelor de citire sunt folosite pentru a obține citirile instrumentelor de măsură?

O indicație este valoarea unei mărimi sau a unui număr de pe dispozitivul indicator al unui instrument de măsurare, exprimată în unitățile acceptate ale acestei mărimi. Dispozitivul de citire este un afișaj digital și, mai des, o scală cu indicator. Pentru dispozitivele de citire la scară, este obișnuit să se utilizeze un număr de concepte ilustrate în Figura 11.

Scarăinstrumente de masura- parte a dispozitivului indicator, care este o serie ordonată de mărci împreună cu numerotarea asociată acestora. Semnele pot fi aplicate uniform sau neuniform, în funcție de tipul de scară.

Marca de scară- un semn pe scara unui instrument de măsură (liniuță, dinte, punct etc.), constituind o anumită valoare a unei mărimi fizice.

Documente similare

Proprietăți generale ale instrumentelor de măsură, clasificarea erorilor. Controlul curenților și tensiunilor continue și alternative. Convertoare și dispozitive digitale, osciloscoape electronice. Măsurarea parametrilor frecvență-timp ai semnalelor sistemelor de telecomunicații.

curs de prelegeri, adăugat 20.05.2011


Eroarea pătratică medie a rezultatului măsurării. Determinarea intervalului de încredere. Eroare sistematică în măsurarea unei cantități. Valoarea RMS a tensiunii. Metoda măsurătorilor indirecte. Utilizarea frecvenței digitale.

test, adaugat 30.11.2014


Elemente ale teoriei erorilor. Corectarea erorii sistematice. Media aritmetică a unei serii de măsurători independente de tensiune. Măsurarea curentului și tensiunii. Eroare relativă a intervalului de puls. Aplicarea osciloscopului catodic.

test, adaugat 17.01.2012


Prelucrarea unui număr de măsurători fizice: eroare sistematică, interval de încredere, prezența unei erori grosiere (miss). Măsurători indirecte de mărimi cu dependență matematică, coeficienți de temperatură ai sistemului magnetoelectric.

test, adaugat 17.06.2012


Măsurarea mărimilor fizice și clasificarea erorilor. Determinarea erorilor în măsurători directe și indirecte. Prelucrarea grafică a rezultatelor măsurătorilor. Determinarea raportului capacităților termice specifice ale gazelor prin metoda Clement și Desormes.

manual de instruire, adăugat 22.06.2015


Tipuri directe și indirecte de măsurare a mărimilor fizice. Erori absolute, relative, sistematice, aleatorii și medii aritmetice, abaterea standard a rezultatului. Evaluarea erorii în calculele efectuate de șublere.

test, adaugat 25.12.2010


Esența unei mărimi fizice, clasificarea și caracteristicile măsurătorilor acesteia. Măsurători statice și dinamice ale mărimilor fizice. Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor directe, indirecte și comune, normalizarea formei de prezentare a acestora și evaluarea incertitudinii.

lucrare de termen, adăugată 03.12.2013


Clasificarea instrumentelor de măsură. Conceptul structurii măsurilor standard. Un singur sistem general acceptat de unități. Studiul fundamentelor fizice ale măsurătorilor electrice. Clasificarea echipamentelor electrice de măsurare. Aparate de măsurare digitale și analogice.

rezumat, adăugat 28.12.2011


Măsurarea unei mărimi fizice ca set de operații pentru utilizarea unui mijloc tehnic care stochează o unitate a unei mărimi fizice. Caracteristici ale clasificării măsurătorilor. Diferențele între măsurători directe, indirecte și agregate. Metode de comparații și abateri.

prezentare, adaugat 08.02.2012


Model structural-clasificare a unitatilor, tipurilor si instrumentelor de masura. Tipuri de erori, evaluarea și prelucrarea acestora în Microsoft Excel. Determinarea clasei de precizie a routerului, dispozitiv magnetoelectric, termometru cu infraroșu, cântare portabile.

Uniunea Sovietică

Socialist

Republici cu cerere de aderare M (23) Prioritate

G 01 R 17/02, Comitetul de Stat

URSS pentru inventii si descoperiri

V.E. Popov

Institutul Fizico-Tehnic pentru Temperaturi Joase

Academia de Științe a RSS Ucrainei (71) Solicitant (54) DISPOZITIV DE MĂSURARE FIZICĂ

Invenția se referă la tehnologia de măsurare electrică și este destinată utilizării în implementarea afișării automate a valorii parametrului fizic care afectează traductorul - temperatură, presiune, forță, iluminare etc., precum și valoarea rezistenței traductorului.

Este cunoscut un dispozitiv pentru măsurarea mărimilor fizice, în special a rezistenței unui extensometru (extensometru), realizat pe baza unui convertor primar rezistiv și a două surse de curent, 15 incluse în circuitele electrice principale și auxiliare (1g .

Procedura de determinare a cantității de deformare folosind un dispozitiv cunoscut implică construirea unui grafic de calibrare a deformației pentru fiecare extensometru în funcție de mărimea modificării rezistenței senzorului. Parametrul fizic măsurat se găsește din graficul corespunzător, 2e prin urmare timpul total pentru determinarea parametrului se dovedește a fi semnificativ. În plus, dispozitivul cunoscut nu poate fi utilizat pentru a măsura automat valoarea absolută a rezistenței senzorului, care este necesară, de exemplu, în cazul unui termometru cu rezistență.trei ieșiri, dintre care primul IE este conectat la una dintre bornele de ieșire ale sursei de curent, dispozitivul secundar, rezistențele (2).

Principalul dezavantaj al acestui dispozitiv este legat de faptul că poate afișa mărimea fizică măsurată cu suficientă precizie numai dacă caracteristica de calibrare a traductorului primar este liniară. Cu toate acestea, caracteristicile convertoarelor de multe mărimi fizice, cum ar fi temperatura (termometre cu rezistență și termistoare), iluminare (fotorezistoare), etc., sunt neliniare.

În cazul măsurării unei mărimi fizice cu ajutorul unui traductor cu caracteristică neliniară, cunoscut. dispozitivul este reglat pentru a reproduce o relație liniară care aproximează în mod optim o relație neliniară reală. În acest caz, citirile instrumentului secundar al dispozitivului se dovedesc a fi aproximative cu o precizie de aproximare. Această precizie depinde de gradul de neliniaritate a caracteristicii traductorului și de intervalul de modificare a valorii măsurate.

Scopul invenției este de a crește precizia dispozitivului de măsurare. .Scopul este atins prin faptul că într-un dispozitiv de măsurare a mărimilor fizice sunt introduse două tranzistoare cu efect de câmp și trei amplificatoare operaționale, care conține un convertor primar rezistiv cu trei fire, primul fiind conectat la unul dintre bornele de ieșire ale sursa de curent, un dispozitiv secundar, rezistențe și un drenaj un tranzistor cu efect de câmp:tor direct și drenajul altui tranzistor cu efect de câmp prin primul dintre rezistențe este conectat la a doua și a treia bornă a convertorului primar rezistiv, sursele tranzistoarelor cu efect de câmp prin al doilea și al treilea rezistor sunt conectate la un alt terminal de ieșire al sursei de curent, intrările primului amplificator operațional sunt conectate la a doua și a treia ieșire a convertorului primar rezistiv, iar ieșirea prin al patrulea rezistor - cu terminalul de control al sursei de curent, intrarea inversoare a celui de-al doilea amplificator operațional și intrarea neinversătoare a celui de-al treilea amplificator operațional sunt conectate la sursa unui tranzistor cu efect de câmp, iar intrarea neinversoare intrarea Al doilea amplificator operațional și intrarea inversoare a celui de-al treilea amplificator operațional sunt conectate la sursa unui alt tranzistor cu efect de câmp, ieșirile celui de-al doilea și al treilea amplificator operațional sunt conectate la porțile tranzistoarelor cu efect de câmp, între drenurile cărora sunt dispozitivul secundar este conectat.

Desenul prezintă o diagramă funcțională a dispozitivului propus pentru măsurarea mărimilor fizice, cum ar fi temperatura (t), presiunea (P), forța (F) etc.

Dispozitivul conține o sursă de curent 1, un convertor primar rezistiv 2, un rezistor de polarizare 3, tranzistori cu efect de câmp 4 și 5, un dispozitiv secundar b, un amplificator operațional 7, un rezistor de grad de neliniaritate 8, rezistențe de referință 9 și 10 și amplificatoarele operaționale 11 și 12.

Dispozitivul funcționează după cum urmează.

Sursa de curent 1 se ramifică în convertorul primar rezistiv cu trei fire 2 în două părți care curg prin tranzistoare cu efect de câmp

4 și 5 și rezistențele de referință 9 și 10.

Tensiunile de ieșire ale amplificatoarelor operaționale 11 și 12, ale căror intrări sunt conectate la rezistențele de referință, pro-. proporțional cu diferența de căderi de tensiune pe ele. Deoarece tensiunile de ieșire ale amplificatoarelor operaționale 11 și 12 controlează conductanța FET-urilor 4 și 5 în antifază cu tensiunile de intrare, cele două FET-uri 4 și 5 cu rezistențele de referință 9 și 10 și amplificatoarele operaționale 11 și 12 formează un sistem care automat mentine aceleasi picaturi.stresuri

© pe rezistențele de referință 9 și 10. Cu aceleași valori ale rezistenței la rezistențele de referință 9 și 10, aceasta corespunde acelorași valori ale curenților care curg în circuitele tranzistoarelor cu efect de câmp 4 și 5. 5, astfel, se asigură fluxul de curenți de mărime egală în două circuite ale convertorului primar rezistiv 2. Circuitul de divizare a curentului, odată configurat, împarte automat curentul unei valori arbitrare (în limitele cunoscute) în două părți strict egale, indiferent de rezistență. valoarea diferitelor convertoare și firele lor de conectare conectate la aceste circuite. La câștiguri mari implementate în amplificatoarele operaționale, curenții din cele două circuite sunt aceleași cu precizia cu care sunt selectate rezistențele de referință și nu depind de modificările tensiunii de alimentare și ale temperaturii ambientale.

La intrările op-amp

7, se aplică o tensiune proporțională cu rezistența convertorului 2. Tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional 7 prin rezistorul 8 de gradul de neliniaritate afectează intrarea sensibilă a sursei de curent 1 și, împreună cu rezistența de setare a curentului prezent în ultimii 4Q, controlează cantitatea de curent dată de sursă sarcinii. În acest sens, în dispozitivul propus, curentul de măsurare (adică curentul convertorului)

4 este o valoare variabilă în funcție de rezistența convertorului primar 2, adică din mărimea fizică măsurată. Natura dependenței - accelerarea sau decelerația creșterii curentului de măsurare (și odată cu aceasta tensiunea de ieșire) cu o creștere a rezistenței convertorului

2 și viteza sa (gradul) - este determinată de faza tensiunii de intrare a amplificatorului operațional 7, câștigul acestuia și valoarea rezistenței rezistorului 8, conceput pentru a regla gradul de neliniaritate.

Implementarea dependenței indicate în dispozitiv duce la faptul că valoarea curentului de măsurare 3 în circuitele convertorului 2 este determinată de legea o(" - Yu

t0 unde to este valoarea inițială a curentului corespunzătoare rezistenței zero a convertorului;

K => - coeficient de control al curentului;

Kdr - rezistența convertorului primar 2

Tensiunea de ieșire (la bornele dispozitivului secundar 6) este egală cu suma algebrică a căderilor de tensiune pe rezistența convertorului 2 și a rezistenței de polarizare 3 cu rezistența Kcm

0 = U + Os.m J(Rpp + Råm) (2)

Semnul minus la Kc apare dacă, pentru a afișa o caracteristică specifică a convertorului 2, rezistența de polarizare 3 este inclusă în circuitul auxiliar al convertorului (o astfel de includere a unui rezistor de polarizare este prezentată în diagramă printr-o linie punctată). Acesta este cazul, de exemplu, la măsurarea cu termometre de rezistență a temperaturii exprimate în grade Celsius.

Inlocuind in formula (2) expresia pentru valoarea curenta, tinand cont de influenta controlului, avem

K până la gradul doi, care indică prezența unei dependențe neliniare de 0 s de K„r sau valoarea unui parametru fizic asupra rezistenței convertorului 2.

Luând expresia (3) ca funcție analitică care aproximează caracteristica neliniară reală a traductorului 2, este necesar să se determine valorile constantelor J k și K „, la care cea mai bună potrivire între curba reală și expresia analitică ( 3) se realizează. Aceste mărimi se găsesc prin rezolvarea sistemului de ecuații obținute prin înlocuirea în expresia (3) a mai multor perechi de valori ale mărimii fizice și ale valorii rezistenței convertorului

2 din curba sau tabelul de calibrare. Pe baza valorilor găsite ale constantelor, se face o verificare analitică pentru eroarea de aproximare în întregul interval de funcționare a valorilor mărimii fizice.La măsurarea mărimilor fizice cu traductoare având o caracteristică de calibrare liniară, valoarea de curentul de măsurare este constant. Acest lucru se realizează prin eliminarea semnalului de control de la intrarea sensibilă a sursei de curent 1, de exemplu, prin oprirea rezistenței de gradul 8 de neliniaritate.

Revendicare

Un dispozitiv pentru măsurarea mărimilor fizice, care conține un convertor primar rezistiv cu trei fire, primul dintre care este conectat la unul dintre bornele de ieșire ale sursei de curent, un dispozitiv secundar, rezistențe, 20 pentru a îmbunătăți precizia, două efecte de câmp sunt introduse tranzistoare și trei amplificatoare operaționale, iar drenul unui tranzistor util este conectat direct, iar drenajul altui tranzistor cu efect de câmp prin primul dintre rezistențe este conectat la borna a doua și a treia a convertorului primar rezistiv, sursele tranzistoarele cu efect de câmp prin al doilea și al treilea rezistor sunt conectate la celălalt terminal de ieșire al sursei de curent, intrările primului amplificator operațional sunt conectate la al doilea și al treilea terminal al convertorului primar rezistiv, iar ieșirea prin intermediul al patrulea rezistor este conectat la terminalul de control al sursei de curent, intrarea inversoare a celui de-al doilea amplificator operațional și intrarea neinversătoare a celui de-al treilea amplificator operațional sunt conectate.