Физикийн хэмжилтийн үндсэн аргууд: Туршилтын үндсэн үндэс
Пенгантар
Хэмжилт бол физикийн үндсэн тал бөгөөд бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийн талаарх тоон өгөгдлийг олж авах боломжийг олгодог. Физикийн үндсэн хэмжилтийн аргууд нь урт, масс, цаг хугацаа, температур гэх мэт физик хэмжигдэхүүнийг хэмжихэд ашигладаг олон төрлийн хэрэгсэл, аргуудыг хамардаг. Энэ нийтлэлд физикийн туршилтуудад байнга хэрэглэгддэг зарим үндсэн хэмжилтийн аргууд, түүнчлэн тэдгээрийн үндэс суурь болсон зарчмуудыг авч үзэх болно.
1. Уртын хэмжилт
Урт эсвэл зайг хэмжих нь физикийн хамгийн үндсэн үйл ажиллагааны нэг юм. Түгээмэл хэмжих хэрэгсэлд шугам, верниерийн штангенцэр, микрометрийн шураг хэмжигч орно.
шугам
Хэмжээ нь уртыг хэмжих хамгийн энгийн бөгөөд үндсэн хэмжих хэрэгсэл юм. Ихэвчлэн мод, хуванцар эсвэл металлаар хийгдсэн хэмжээ нь метр, сантиметр, миллиметрээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Хэмжээгээр хэмжих тодорхойгүй байдал нь ихэвчлэн ±0.5 мм орчим байдаг.
Верниерийн диаметр хэмжигч
Хэмжээний хэмжүүр нь шугамаас илүү нарийвчлалтай хэмжих хэрэгсэл юм. Энэ нь уртыг 0.1 мм хүртэл нарийвчлалтайгаар хэмжиж чаддаг. Энэ хэрэгсэл нь хоёр эрүүтэй, нэг нь хөдөлгөөнгүй, нөгөө нь хөдлөх боломжтой, мөн илүү нарийвчилсан уншилтыг хийх зориулалттай верниер хэмжүүрээс бүрдэнэ.
Шурагтай микрометр
Микрометрийн шураг хэмжигч нь маш өндөр нарийвчлалтай, ихэвчлэн ±0.01 мм орчим хэмжих хэрэгсэл юм. Үүнийг жижиг эсвэл нимгэн объектуудыг хэмжихэд ашигладаг. Микрометрийн шураг хэмжигч нь тогтмол гол болон хөдлөх голоос бүрдэх бөгөөд тус бүр нь нарийн хэмжилт хийх зориулалттай эргэлдэгч хэмжүүрээр тоноглогдсон байдаг.
2. Массын хэмжилт
Масс гэдэг нь объект дахь бодисын хэмжээг илэрхийлдэг хэмжигдэхүүн юм. Физикийн хувьд массыг жин буюу жинг ашиглан хэмждэг.
Аналог жинлүүр
Аналог хэмжүүр гэдэг нь объектын жинг хэмжихэд пүрш ашигладаг массын хэмжих хэрэгсэл юм. Объектын массад үйлчилдэг таталцлын хүч нь пүршийг сунгадаг бөгөөд хэмжүүр нь объектын массыг харуулдаг. Аналог хэмжүүрээр хэмжих тодорхойгүй байдал нь пүршний нөхцөл байдал болон багажны тохируулгаас хамаарч өөр өөр байж болно.
Дижитал жинлүүр
Дижитал жинлүүр нь аналог жинлүүрээс илүү өндөр нарийвчлалтайгаар массын хэмжилтийг хийдэг. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь массыг хэмжиж, үр дүнг дижитал хэлбэрээр харуулахын тулд электрон мэдрэгч ашигладаг. Дижитал жинлүүрийн нарийвчлал нь төхөөрөмжийн төрөл, чанараас хамааран грамм эсвэл бүр миллиграмм хүртэл хүрч болно.
3. Цагийн хэмжилт
Цаг хугацаа бол физикийн үндсэн хэмжигдэхүүнүүдийн нэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн секундомер, цаг эсвэл электрон цаг хэмжих төхөөрөмжөөр хэмждэг.
Секундомер
Секундомер нь физикийн туршилтанд түгээмэл хэрэглэгддэг цаг хэмжих хэрэгсэл юм. Секундомер нь аналог эсвэл дижитал байж болох бөгөөд дижитал нь ихэвчлэн 0.01 секунд хүртэл нарийвчлалтай байдаг. Тэдгээрийг харьцангуй богино хугацааны интервалыг хэмжих шаардлагатай туршилтуудад ихэвчлэн ашигладаг.
Атомын цаг
Цаг хугацааг маш нарийн хэмжихэд атомын цагийг ашигладаг. Атомын цаг нь цагийг барихын тулд атомын резонансыг (ихэвчлэн цезий эсвэл рубидиум) ашигладаг. Атомын цаг нь сая жилд нэг секундын дотор нарийвчлалтай байж чаддаг тул шинжлэх ухааны судалгаанд цаг хугацааг маш нарийвчлалтай хэмжих боломжийг олгодог.
4. Температурын хэмжилт
Температур гэдэг нь бодисын бөөмсийн дундаж кинетик энергийг харуулдаг хэмжигдэхүүн юм. Үүнийг хэмжиж буй температурын хязгаар болон төрөлд тохирсон термометр эсвэл бусад төхөөрөмж ашиглан хэмждэг.
Мөнгөн ус ба спиртийн термометр
Уламжлалт термометрүүд мөнгөн ус эсвэл спиртийг индикатор шингэн болгон ашигладаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр энэ шингэн нь капилляр хоолойд тэлж, дээшилж, температурыг заах тодорхой хэмжээнд хүрдэг. Эдгээр термометрүүдийн нарийвчлал нь ихэвчлэн хэмжих хязгаараас хамаардаг боловч ерөнхийдөө аравтын оронтой тоогоор илэрхийлэгддэг.
Дижитал термометр
Дижитал термометрүүд температурыг хэмжих, үр дүнг дижитал хэлбэрээр харуулахын тулд электрон мэдрэгч ашигладаг. Нийтлэг мэдрэгчүүд нь термопар эсвэл RTD (Эсэргүүцлийн температурын мэдрэгч) юм. Дижитал термометрийг уншихад илүү хялбар бөгөөд хамгийн ойрын аравтын цэг хүртэл нарийвчлалтайгаар илүү нарийвчлалтай хэмжилт хийх боломжтой.
5. Цахилгаан гүйдэл ба хүчдэлийг хэмжих
Цахилгаан гүйдэл болон хүчдэлийг хэмжих нь цахилгаан болон электроникийн судалгааны чухал хэсэг юм. Ашигласан багаж хэрэгсэлд амперметр, вольтметр, мультиметр орно.
Амперметр
Амперметр гэдэг нь хэлхээнд цахилгаан гүйдлийг хэмжихэд ашигладаг төхөөрөмж юм. Энэ нь хэлхээнд цуваа холбогдсон бөгөөд гүйдлийн урсгалыг хэмждэг. Амперметрийн нарийвчлал нь төхөөрөмжийн төрөл, чанараас хамаардаг боловч ерөнхийдөө миллиамперын нарийвчлалтай гүйдлийг хэмжихэд ашиглагддаг.
Вольтметр
Вольтметр нь хэлхээний хоёр цэгийн хоорондох хүчдэлийг хэмждэг. Энэ нь терминалын хүчдэлийг хэмжих бүрэлдэхүүн хэсэгтэй зэрэгцээ холбогдсон байдаг. Орчин үеийн дижитал вольтметрүүд нь хэд хэдэн аравтын орон хүртэл нарийвчлалтай заалтыг өгч чаддаг.
Multimeter
Мультиметр нь гүйдэл, хүчдэл болон эсэргүүцлийг хэмжих боломжтой олон талын хэмжих хэрэгсэл юм. Мультиметрүүд нь аналог болон дижитал хувилбаруудаар байдаг бөгөөд дижитал хувилбарууд нь ерөнхийдөө илүү нарийвчлалтай бөгөөд уншихад хялбар байдаг.
6. Хэмжилтийн үндсэн зарчим
Физик хэмжилтэд дагаж мөрдөх ёстой хэд хэдэн үндсэн зарчим байдаг.
Калибраси
Тохируулга гэдэг нь хэмжих хэрэгслийг мэдэгдэж буй стандарттай харьцуулж, нарийвчлалыг нь баталгаажуулах үйл явц юм. Тохируулаагүй хэмжих хэрэгсэл нь туршилтын үр дүнд нөлөөлөх нэг талыг барьсан эсвэл алдаатай өгөгдөл гаргаж болзошгүй.
Хэмжилтийн тодорхойгүй байдал
Хэмжилт бүр хүлээн зөвшөөрөх ёстой тодорхойгүй байдалтай байдаг. Энэхүү тодорхойгүй байдал нь хэмжих хэрэгсэл, хэмжилтийн арга эсвэл бусад гадны хүчин зүйлсээс үүдэлтэй байж болно. Хэмжилтийн тодорхойгүй байдлыг мэдэгдэх нь шинжлэх ухааны тайлангийн чухал хэсэг юм.
Давтагдсан хэмжилтүүд
Давтан хэмжилт хийх нь санамсаргүй алдааг бууруулж, илүү найдвартай өгөгдлийг өгдөг. Илүү төлөөллийн утгыг олж авахын тулд хэд хэдэн хэмжилтийн дундажийг ихэвчлэн ашигладаг.
Системчилсэн болон санамсаргүй алдаанууд
Системчилсэн алдаа гэдэг нь тохируулаагүй хэмжих хэрэгсэл гэх мэт тогтмол хүчин зүйлээс үүдэлтэй тодорхой чиглэлд тууштай хазайдаг алдаа юм. Санамсаргүй алдаа гэдэг нь урьдчилан таамаглах боломжгүй эсвэл хяналтгүй хүчин зүйлээс үүдэлтэй санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг алдаа юм.
Дүгнэлт
Хэмжилт бол физикийн бүх туршилтын үндэс суурь юм. Физик хэмжилтийн үндсэн техникийг эзэмшиж, үндсэн зарчмуудыг ойлгох нь үнэн зөв, найдвартай шинжлэх ухааны судалгаа хийх эхний алхам юм. Зөв хэмжих хэрэгсэл, зөв аргууд, хэмжилтийн тодорхойгүй байдлын талаар бүрэн ойлголттой бол эрдэмтэд хүчин төгөлдөр өгөгдөл олж авч, туршилтаасаа найдвартай дүгнэлт гаргаж чадна.
