Время
<<  Измерение времени. Часы Средства измерений  >>
Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны»
Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны»
Лектор - ЕВДОКИМОВ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ доктор физико-математических наук,
Лектор - ЕВДОКИМОВ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ доктор физико-математических наук,
http://eee
http://eee
Физические основы измерений и эталоны
Физические основы измерений и эталоны
Физические основы измерений и эталоны
Физические основы измерений и эталоны
Физические основы измерений и эталоны
Физические основы измерений и эталоны
Международная система единиц СИ и ее реализация в эталонах
Международная система единиц СИ и ее реализация в эталонах
На территории РФ действует с 1 января 1982 г. в соответствии с ГОСТ 8
На территории РФ действует с 1 января 1982 г. в соответствии с ГОСТ 8
Основные единицы СИ
Основные единицы СИ
Эталон – это средство измерений (или комплекс средств измерений),
Эталон – это средство измерений (или комплекс средств измерений),
История линейных мер и эталонов
История линейных мер и эталонов
Испания – сигара (расстояние, которое проплывает корабль, пока
Испания – сигара (расстояние, которое проплывает корабль, пока
Меры Египта и Рима
Меры Египта и Рима
Пядь, или четверть (18 см) = 1/4 аршина 1/16 аршина – вершок (4, 4 см)
Пядь, или четверть (18 см) = 1/4 аршина 1/16 аршина – вершок (4, 4 см)
САЖЕНЬ Маховая Косая
САЖЕНЬ Маховая Косая
В Англии использовался дюйм, ярд и фут
В Англии использовался дюйм, ярд и фут
Переход к единой системе мер
Переход к единой системе мер
Май 1875г
Май 1875г
В 1782 г. приняли за единицу длины 1/40000000 часть длины земного
В 1782 г. приняли за единицу длины 1/40000000 часть длины земного
Сентябрь 1889г
Сентябрь 1889г
Октябрь 1960г
Октябрь 1960г
Октябрь 1983г
Октябрь 1983г
Сентябрь1997г
Сентябрь1997г
Развитие эталонной базы россии
Развитие эталонной базы россии
Именной указ Императора Николая I от 11 октября 1835 г. «О системе
Именной указ Императора Николая I от 11 октября 1835 г. «О системе
Промышленный подъем в России, конец ХIХ – начало ХХ вв
Промышленный подъем в России, конец ХIХ – начало ХХ вв
«…нефтяная промышленность, по случаю вздорожания нефти и продуктов ее
«…нефтяная промышленность, по случаю вздорожания нефти и продуктов ее
Метрологическая реформа предусматривала следующие основные мероприятия
Метрологическая реформа предусматривала следующие основные мероприятия
«Для сохранения в государстве единообразия, верности и взаимного
«Для сохранения в государстве единообразия, верности и взаимного
Великий русский ученый, мыслитель, энциклопедист, патриот, советник
Великий русский ученый, мыслитель, энциклопедист, патриот, советник
«… основную задачу Палаты мер и весов должно составлять точное
«… основную задачу Палаты мер и весов должно составлять точное
В настоящее время эталонная база России имеет в своем составе 114
В настоящее время эталонная база России имеет в своем составе 114
ФОНТАНЫ НЕФТИ И ФОНТАНЫ ДАННЫХ Разработка нефтегазовых месторождений и
ФОНТАНЫ НЕФТИ И ФОНТАНЫ ДАННЫХ Разработка нефтегазовых месторождений и
Эталонная база насчитывает в настоящее время большое количество
Эталонная база насчитывает в настоящее время большое количество
Квантовая метрология
Квантовая метрология
Однако планковские единицы длины l
Однако планковские единицы длины l
Реальная возможность создания универсальной системы естественных мер
Реальная возможность создания универсальной системы естественных мер
Куперовские пары (пары электронов, обеспечивающих сверхпроводимость)
Куперовские пары (пары электронов, обеспечивающих сверхпроводимость)
Если, наоборот, облучать джозефсоновский переход излучением с частотой
Если, наоборот, облучать джозефсоновский переход излучением с частотой
На использовании эффекта Джозефсона основаны эталоны единицы
На использовании эффекта Джозефсона основаны эталоны единицы
Конец темы
Конец темы

Презентация на тему: «Физические основы измерений и эталоны». Автор: Natalia Khalip. Файл: «Физические основы измерений и эталоны.ppt». Размер zip-архива: 3564 КБ.

Физические основы измерений и эталоны

содержание презентации «Физические основы измерений и эталоны.ppt»
СлайдТекст
1 Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны»

Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны»

Раздел ВВЕДЕНИЕ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ЭТАЛОНЫ

2 Лектор - ЕВДОКИМОВ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ доктор физико-математических наук,

Лектор - ЕВДОКИМОВ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ доктор физико-математических наук,

профессор кафедры физики (ауд. 354-А)

3 http://eee

http://eee

gubkin.ru/

4 Физические основы измерений и эталоны
5 Физические основы измерений и эталоны
6 Физические основы измерений и эталоны
7 Международная система единиц СИ и ее реализация в эталонах

Международная система единиц СИ и ее реализация в эталонах

8 На территории РФ действует с 1 января 1982 г. в соответствии с ГОСТ 8

На территории РФ действует с 1 января 1982 г. в соответствии с ГОСТ 8

417–81.

Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г.

9 Основные единицы СИ

Основные единицы СИ

Наименование единицы

Наименование единицы

Обозначение

Обозначение

Измеряемая величина

Измеряемая величина

Международное

Русское

Килограмм

kg

Кг

Масса

Метр

m

М

Длина

Секунда

s

С

Время

Ампер

А

А

Сила электрического тока

Кельвин

К

К

Термодинамическая температура

Моль

mol

Моль

Количество вещества

Кандела

cd

Кд

Сила света

10 Эталон – это средство измерений (или комплекс средств измерений),

Эталон – это средство измерений (или комплекс средств измерений),

предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.

11 История линейных мер и эталонов

История линейных мер и эталонов

12 Испания – сигара (расстояние, которое проплывает корабль, пока

Испания – сигара (расстояние, которое проплывает корабль, пока

выкуривается сигара). Япония – лошадиный башмак (расстояние, которое проходит лошадь, пока не износится ее соломенная подкова). Египет – стадий (расстояние, которое проходит мужчина за время от первого луча солнца до появления всего солнечного диска). У многих народов – стрела (расстояние, которое пролетает стрела).

Самые древние меры

13 Меры Египта и Рима

Меры Египта и Рима

Большие расстояния римляне измеряли в пасах.

14 Пядь, или четверть (18 см) = 1/4 аршина 1/16 аршина – вершок (4, 4 см)

Пядь, или четверть (18 см) = 1/4 аршина 1/16 аршина – вершок (4, 4 см)

На Руси издавна использовали аршин («арш» – локоть), ту же меру длины, которой пользовались египтяне.

15 САЖЕНЬ Маховая Косая

САЖЕНЬ Маховая Косая

16 В Англии использовался дюйм, ярд и фут

В Англии использовался дюйм, ярд и фут

17 Переход к единой системе мер

Переход к единой системе мер

18 Май 1875г

Май 1875г

Подписана Международная метрическая конвенция. Создано Международное бюро мер и весов (Париж).

19 В 1782 г. приняли за единицу длины 1/40000000 часть длины земного

В 1782 г. приняли за единицу длины 1/40000000 часть длины земного

меридиана, проходящего через Париж. Измерить длину меридиана было поручено астрономам Мешену и Деламберу. Работа продолжалась шесть лет. На основании полученных учеными данных, из сплава 90% платины и 10% иридия был изготовлен эталон новой единицы, хранившийся в г. Севре во Франции . Эту единицу назвали метром — от греческого слова «метрон», что значит «мера». С основного эталона метра были сделаны копии. Копия №28 долго служила государственным эталоном метра России.

20 Сентябрь 1889г

Сентябрь 1889г

1-я Генеральная конференция по мерам и весам. “Метр – длина, равная 1/40.000.000 длины Парижского меридиана” Прототип метра – платино-иридиевый жезл – штриховая мера. Неопределенность 0,1 мкм.

21 Октябрь 1960г

Октябрь 1960г

XI Генеральная конференция по мерам и весам. “Метр – длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 - 5d5 атома криптона-86” (Резолюция 6). Неопределенность 0,01 мкм

22 Октябрь 1983г

Октябрь 1983г

XVII Генеральная конференция по мерам и весам. “Метр есть длина пути проходимого светом в вакууме за интервал времени, равный 1/299792458 секунды” (Рекомендация 1) “Значение скорости света в вакууме с=299792458 м/с точно!”

23 Сентябрь1997г

Сентябрь1997г

9-я Сессия Консультативного комитета по длине. Рекомендованное значения частоты и длины волны излучения в вакууме He-Ne / I2 лазера ? = 473612214705 кГц ? = 632,99139822 нм Наивысшая точность воспроизведения метра 10-11 м

24 Развитие эталонной базы россии

Развитие эталонной базы россии

25 Именной указ Императора Николая I от 11 октября 1835 г. «О системе

Именной указ Императора Николая I от 11 октября 1835 г. «О системе

Российских мер и весов» утвердил первые государственные эталоны. За основание системы были приняты: линейная мера – сажень в 7 английских футов с разделением на 3 аршина, каждый в 28 дюймов, или 16 вершков; мера веса – фунт, равный весу перегнанной воды в объеме 25,019 куб. дюймов; мера жидких тел – ведро в 30 фунтов перегнанной воды или 750,57 куб. дюймов; мера сыпучих тел – четверик в 64 фунта или в 1601,22 куб. дюйма при температуре 13 1/3? Реомюра.

26 Промышленный подъем в России, конец ХIХ – начало ХХ вв

Промышленный подъем в России, конец ХIХ – начало ХХ вв

Менее чем за десятилетие (1893-1899 гг.) объем промышленного производства удвоился. Интенсивно развивались наука, торговля, страна утверждалась на мировом экономическом рынке. Количество машиностроительных заводов с 1860 по 1890 гг. возросло в три раза. Длина железнодорожной сети возросла с 1,5 тысяч километров в 1860 г. до 33 тыс. километров в 1895 г. Возникает нефтяная промышленность. В 1865 г. добывали всего 557 тысяч пудов нефти, в 1890 г. -243 млн. пудов, а в 1895 г. - 426 млн пудов. Активно развиваются текстильная, бумажная, химическая, газовая отрасли промышленности.

27 «…нефтяная промышленность, по случаю вздорожания нефти и продуктов ее

«…нефтяная промышленность, по случаю вздорожания нефти и продуктов ее

переработки, требует более точного учета... Помимо указанных выше больших, по мнению заинтересованных лиц, ошибок в весе нефти, правильному течению сделок с нею много вредит и отсутствие у нас каких либо правил и постановлений об однообразных приемах определения в нефти и ее остатках воды и других примесей, вследствие чего возникают многие споры и недоразумения между продавцами и покупателями, пользующимися для указанной цели неодинаковыми приборами и методами». «Показания одних и тех же ареометров, проверенных в разных правительственных учреждениях (Техническом комитете Министерства финансов и в Главной палате мер и весов), оказываются несогласными, а именно: по свидетельству Технического комитета ареометр оказался верным, а по свидетельству Главной палаты-имеющим погрешность в 0,001. Старший инспектор Главной палаты А.Н.Доброхотов объяснил такое несогласие тем, что Технический комитет в своих свидетельствах не указывает величины погрешности, а в свидетельствах Главной палаты таковая погрешность приводится.»

28 Метрологическая реформа предусматривала следующие основные мероприятия

Метрологическая реформа предусматривала следующие основные мероприятия

1. Создание новой усовершенствованной и расширенной базы национальных эталонов единиц физических величин. 2. Основание научного метрологического центра страны – Главной палаты мер и весов, способного на должном уровне решать научные, практические и организационные задачи по обеспечению единства измерений. 3. Разработка новых законов в области метрологии, обеспечивающих юридическую поддержку реформы. 4. Открытие сети поверочных учреждений в различных городах Российской Империи для контроля за применением мер и контрольно-измерительных приборов на местах. 5. Проведение комплекса работ по подготовке России к переходу на международную метрическую систему единиц.

29 «Для сохранения в государстве единообразия, верности и взаимного

«Для сохранения в государстве единообразия, верности и взаимного

соответствия мер и весов в ведении Министерства финансов состоит в С.-Петербурге Главная палата мер и весов»

Эталонные установки и лаборатории Главной палаты мер и весов, конец XIX- начало XX веков

30 Великий русский ученый, мыслитель, энциклопедист, патриот, советник

Великий русский ученый, мыслитель, энциклопедист, патриот, советник

правительства, педагог

«Поручили мне дело упорядочения мер и весов в России, чем я занят с тех пор с увлечением, так как тут чистая наука тесно переплеталась с практической»

Д.И.Менделеев, первый управляющий Главной палатой мер и весов (1893-1907 гг.)

31 «… основную задачу Палаты мер и весов должно составлять точное

«… основную задачу Палаты мер и весов должно составлять точное

объединение мер, применяемых в торговле и промышленности Империи, и укрепление во всем мире доверия к постановке метрологических задач в России» Д.И.Менделеев

Эталонные весы фирмы «Неметц»

Новые эталоны длины и массы –аршин и фунт, воспроизведенные под руководством Д.И.Менделеева

32 В настоящее время эталонная база России имеет в своем составе 114

В настоящее время эталонная база России имеет в своем составе 114

государственных эталонов (ГЭ) и более 250 вторичных эталонов единиц физических величин. 52 находятся во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ, Санкт-Петербург), в том числе эталоны метра, килограмма, ампера, кельвина и радиана. 25 – во Всероссийском научно-исследовательском институте физико-технических и радио­технических измерений (ВНИИФТРИ, Москва), это эталоны единиц времени и частоты. 13 – во Всероссийском научно-исследовательском институте оптико-физических измерений, в том числе эталон канделлы. 5 и 6 – в Уральском и Сибирском научно-исследовательских институтах метрологии.

33 ФОНТАНЫ НЕФТИ И ФОНТАНЫ ДАННЫХ Разработка нефтегазовых месторождений и

ФОНТАНЫ НЕФТИ И ФОНТАНЫ ДАННЫХ Разработка нефтегазовых месторождений и

организация нефтепромыслов сопровождается в современных условиях большим количеством данных технологического процесса

«Интеллектуализация» месторождений

34 Эталонная база насчитывает в настоящее время большое количество

Эталонная база насчитывает в настоящее время большое количество

государственных эталонов, причем их число продолжает увеличиваться. Эту тенденцию нельзя назвать положительной, поскольку независимое воспроизведение основных единиц, невысокая точность и несогласованность воспроизведения на их основе производных единиц в разных условиях и диапазонах их значений не способствует обеспечению единства измерений. Поэтому главной задачей современной метрологии является создание системы взаимосвязанных эталонов на основе использования фундаментальных физических констант и высокостабильных квантовых явлений.

35 Квантовая метрология

Квантовая метрология

В начале 20 века немецкий физик М. Планк показал, что основные единицы для нашей Вселенной, однозначно предопределенные наиболее общими законами физики, могут быть составлены из фундаментальных физических констант: скорости света с, постоянной Планка h, и гравитационной постоянной g. Значения этих констант, фигурирующие в виде коэффициентов в уравнениях основных физических теорий – классической и квантовой электродинамике и общей теории относительности – являются максимально стабильными и не зависящими от внешних условий.

36 Однако планковские единицы длины l

Однако планковские единицы длины l

10-33 см, времени t ? 10-43 с, массы m ? 10-5 г лежат очень далеко от используемых на практике диапазонов. Кроме того, значение гравитационной постоянной до сих пор известно с недостаточной точностью. Но самым главным недостатком планковских единиц является то, что мы не располагаем реальными физическими процессами, в которых бы они воспроизводились. В частности, науке пока не известны объекты, которые бы имели в точности планковскую массу или длились бы планковское время. Именно поэтому планковские единицы, несмотря на их универсальность в метрологии пока не используются.

37 Реальная возможность создания универсальной системы естественных мер

Реальная возможность создания универсальной системы естественных мер

появилась после открытия так называемых макроскопических квантовых эффектов: явлений сверхпроводимости, сверхтекучести, квантового эффекта Холла, эффектов Ааронова-Бома, Зеемана, Джозефсона, Мессбауэра . В этих эффектах в результате когерентного (упорядоченного) поведения огромного числа микрочастиц происходит квантование строго определенными порциями той или иной макроскопической величины. Рассмотрим, в частности, эффект Джозефсона, который возникает в контакте двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем диэлектрика

38 Куперовские пары (пары электронов, обеспечивающих сверхпроводимость)

Куперовские пары (пары электронов, обеспечивающих сверхпроводимость)

могут просачиваться (туннелировать) через диэлектрик из одного сверхпроводника в другой. При этом, если фазы волновых функций пар в двух сверхпроводниках окажутся различными, то через переход Джозефсона будет протекать ток в отсутствие разности потенциалов. Такое явление получило название стационарного эффекта Джозефсона. Если приложить к двум сторонам джозефсоновского перехода напряжение U, то при туннелировании куперовской пары из одного сверхпроводника в другой избыток ее энергии 2eU излучится в виде кванта света - фотона. Частота ?0, этого кванта определяется законом сохранения энергии: h?0=2eU. Это явление получило название нестационарного эффекта Джозефсона.

39 Если, наоборот, облучать джозефсоновский переход излучением с частотой

Если, наоборот, облучать джозефсоновский переход излучением с частотой

?, то при совпадении этой частоты с характерной для данного напряжения U частотой ?0 возникает резонансное взаимодействие. Такой же резонанс наступает при ?=?0/n, где n - любое целое число, в результате чего на вольт-амперной характеристике появляются особенности в виде ступенек при напряжениях:

40 На использовании эффекта Джозефсона основаны эталоны единицы

На использовании эффекта Джозефсона основаны эталоны единицы

напряжения – вольта во всех промышленно развитых странах с начала 1980-х гг. В состав эталона обычно входит дискретный переход, возбуждаемый СВЧ излучением на частоте 8…10 ГГц. Значение квантованного напряжения составляет при этом 4…10 мВ. Столь низкое значение воспроизводимого напряжения вынуждает включать в состав эталона масштабные преобразователи напряжения различной конструкции и нормальные элементы, приводящие к потере точности. В связи с этим, в самое последнее время были созданы интегральные схемы, включающие в себя порядка 1000 переходов и позволяющие воспроизводить напряжение непосредственно в 1 В и выше.

41 Конец темы

Конец темы

«Физические основы измерений и эталоны»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/fizicheskie-osnovy-izmerenij-i-etalony-61297.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Время > Физические основы измерений и эталоны