Измерение - Measurement

Измерение это числовой количественное определение из атрибуты объекта или события, которые можно использовать для сравнения с другими объектами или событиями.[1][2] Объем и применение измерения зависят от контекста и дисциплины. В естественные науки и инженерное дело, измерения не относятся к номинальные свойства объектов или событий, что соответствует рекомендациям Международный словарь метрологии опубликовано Международное бюро мер и весов.[2] Однако в других областях, таких как статистика так же хорошо как Социальное и поведенческие науки, измерения могут иметь несколько уровней, который будет включать номинальную, порядковую, интервальную и пропорциональную шкалы.[1][3]

Измерение - краеугольный камень торговля, наука, технологии, и количественные исследования во многих дисциплинах. Исторически многие системы измерения существовали для различных областей человеческого существования, чтобы облегчить сравнения в этих областях. Часто это достигалось местными соглашениями между торговыми партнерами или сотрудниками. Начиная с 18 века, развитие шло к унификации широко признанных стандартов, что привело к появлению современных Международная система единиц (SI). Эта система сводит все физические измерения к математической комбинации семи основных единиц. Наука об измерениях изучается в области метрология.

Типичный рулетка с обоими метрика и имперские единицы и два Гроши США для сравнения

Методология

Оценка объекта недвижимости может быть классифицирована по следующим критериям: тип, величина, единица измерения, и неуверенность.[нужна цитата ] Они позволяют однозначно сравнивать измерения.

  • В уровень измерения - это таксономия методологического характера сравнения. Например, два состояния свойства можно сравнить по соотношению, разнице или порядковому предпочтению. Тип обычно не выражается явно, но подразумевается в определении процедуры измерения.
  • В величина - числовое значение характеристики, обычно получаемое с соответствующим образом выбранным измерительный инструмент.
  • А единица измерения присваивает математический весовой коэффициент величине, которая получается как отношение к свойству артефакта, используемого в качестве стандартной или естественной физической величины.
  • An неуверенность представляет случайные и системные ошибки процедуры измерения; он указывает уровень достоверности измерения. Погрешности оцениваются путем методического повторения измерений с учетом тщательность и точность измерительного прибора.

Стандартизация единиц измерения

В измерениях чаще всего используется Международная система единиц (SI) в качестве основы для сравнения. Система определяет семь основные единицы: килограмм, метр, кандела, второй, ампер, кельвин, и крот. Шесть из этих единиц определены без ссылки на конкретный физический объект, который служит эталоном (без артефактов), в то время как килограмм по-прежнему воплощен в артефакте, который покоится в штаб-квартире Международное бюро мер и весов в Севр под Парижем. Определения без артефактов фиксируют измерения на точном значении, связанном с физическая константа или другие неизменные явления в природе, в отличие от стандартных артефактов, которые подвержены порче или разрушению. Вместо этого единица измерения может измениться только за счет повышения точности определения значения константы, к которой она привязана.

Семь основных единиц в системе СИ. Стрелки указывают от юнитов к тем, кто от них зависит.

Первое предложение привязать базовую единицу СИ к экспериментальному стандарту, не зависящему от указа, было сделано Чарльз Сандерс Пирс (1839–1914),[4] кто предложил определять счетчик с точки зрения длина волны из спектральная линия.[5] Это напрямую повлияло на Эксперимент Майкельсона-Морли; Майкельсон и Морли цитируют Пирса и улучшают его метод.[6]

Стандарты

За исключением нескольких фундаментальных квант константы, единицы измерения получены из исторических соглашений. Ничто в природе не требует, чтобы дюйм должна быть определенной длины, ни миля это лучшая мера расстояния, чем километр. Однако на протяжении истории человечества, сначала для удобства, а затем для необходимости, стандарты измерения эволюционировали, так что у сообществ были определенные общие ориентиры. Изначально законы, регулирующие измерения, были разработаны для предотвращения мошенничества в торговле.

Меры измерения обычно определяются на научной основе, контролируются правительственными или независимыми агентствами и устанавливаются в международных договорах, главным из которых является Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM), созданная в 1875 г. Метр Соглашение, наблюдая за Международной системой единиц (СИ). Например, измеритель был пересмотрен в 1983 году CGPM с точки зрения скорости света, килограмм был переопределен в 2019 году с точки зрения скорости света. Постоянная Планка и международная верфь была определена в 1960 году правительствами США, Великобритании, Австралии и Южной Африки как точно 0,9144 метра.

В США Национальный институт стандартов и технологий (NIST ), подразделение Министерство торговли США, регулирует коммерческие измерения. В Соединенном Королевстве роль исполняет Национальная физическая лаборатория (NPL), в Австралии Национальный институт измерений,[7] в Южной Африке Совет по научным и промышленным исследованиям а в Индии Национальная физическая лаборатория Индии.

Агрегаты и системы

Основные статьи: Единица измерения и Система измерения
А бутылочки это измеряется в трех системы измерения —метрика, имперский (Великобритания), и Обычное для США.
Четыре измерительных прибора с метрической калибровкой

Имперские и обычные системы США

Основная статья: Имперские и обычные системы измерения США

Перед Единицы СИ получили широкое распространение во всем мире, британские системы Английские единицы и позже имперские единицы использовались в Британии, Содружество и США. Система стала известна как Обычные единицы США в Соединенных Штатах и ​​все еще используется там и в нескольких Карибский бассейн страны. Эти различные системы измерения иногда называли фут-фунт-секунда системы после имперских единиц длины, веса и времени, хотя, например, тонны, центнеры, галлоны и морские мили в американских единицах различаются. Многие имперские единицы по-прежнему используются в Великобритании, которая официально перешла на систему СИ, за некоторыми исключениями, такими как дорожные знаки, которые все еще указываются в милях. Разливное пиво и сидр должны продаваться за имперскую пинту, а молоко в возвратных бутылках может продаваться за имперскую пинту. Многие люди измеряют свой рост в футах и ​​дюймах, а свой вес - в камень и фунтов, чтобы привести лишь несколько примеров. Имперские единицы используются во многих других местах, например, во многих странах Содружества, которые считаются метрическими, площадь земли измеряется в акрах, а площадь пола в квадратных футах, особенно для коммерческих сделок (а не государственной статистики). Точно так же бензин продается галлонами во многих странах, которые считаются метрическими.

Метрическая система

В метрическая система это десятичная дробь система измерения в зависимости от единиц длины - метра и килограмма - массы. Он существует в нескольких вариантах, с разными вариантами выбора базовые единицы, хотя это не влияет на его повседневное использование. С 1960-х годов Международная система единиц (СИ) является международно признанной метрической системой. Метрические единицы массы, длины и электричества широко используются во всем мире как в повседневных, так и в научных целях.

Международная система единиц

В Международная система единиц (сокращенно SI от французский язык имя Système International d'Unités) - это современная версия метрическая система. Это наиболее широко используемый в мире система единиц, как в повседневной коммерция И в наука. СИ был разработан в 1960 г. метр – килограмм – секунда (MKS), а не сантиметр – грамм – секунда (CGS), которая, в свою очередь, имела множество вариантов. Единицы СИ для семи основных физических величин:[8]

Базовое количествоБазовый блокСимволОпределение константы
времявторойsсверхтонкое расщепление цезий-133
длинаметрмскорость света, c
массакилограммкгПостоянная Планка, час
электрический токамперАэлементарный заряд, е
температуракельвинKПостоянная Больцмана, k
количество веществакротмольКонстанта Авогадро NА
интенсивность светаканделаCDсветовая отдача источника 540 ТГц KCD

В системе СИ базовые единицы - это простые измерения времени, длины, массы, температуры, количества вещества, электрического тока и силы света. Производные единицы строятся из базовых единиц, например, ватт, т.е. единица измерения мощности, определяется исходя из базовых единиц как m2· Кг · с−3. Другие физические свойства могут быть измерены в сложных единицах, например, плотность материала, измеренная в кг / м.3.

Преобразование префиксов

SI позволяет легко производить умножение при переключении между единицами, имеющими одинаковую базу, но разные префиксы. Чтобы перевести метры в сантиметры, нужно всего лишь количество метров умножить на 100, так как в метре 100 сантиметров. И наоборот, чтобы переключиться с сантиметров на метры, нужно умножить количество сантиметров на 0,01 или разделить количество сантиметров на 100.

Длина

2-х метровая столярная линейка
Смотрите также: Список устройств для измерения длины, расстояния или диапазона

А линейка или правило - это инструмент, используемый, например, в геометрия, технический рисунок, машиностроение и плотницкие работы, для измерения длины или расстояния или для рисования прямых линий. Строго говоря, линейка инструмент, используемый для правило прямые линии и калиброванный инструмент, используемый для определения длины, называется мера, однако при обычном использовании оба инструмента правители и специальное имя прямая грань используется для немаркированного правила. Использование слова мерав смысле измерителя выживает только во фразе рулетка, инструмент, который можно использовать для измерения, но нельзя использовать для рисования прямых линий. Как видно на фотографиях на этой странице, двухметровую столярную линейку можно сложить до длины всего 20 сантиметров, чтобы она легко поместилась в кармане, а пятиметровая рулетка легко убирается, чтобы поместиться в ней. небольшой корпус.

Некоторые особые имена

Некоторые несистематические названия применяются к некоторым кратным единицам.

  • 100 килограммов = 1 центнер; 1000 килограмм = 1 метрическая тонна;
  • 10 лет = 1 декада; 100 лет = 1 век; 1000 лет = 1 тысячелетие

Строительные торги

Строительные отрасли Австралии приняли метрическая система в 1966 г., а единицы измерения длины - метры (м) и миллиметры (мм). Сантиметры (см) следует избегать, поскольку они вызывают путаницу при чтении планы. Например, длина в два с половиной метра обычно записывается как 2500 мм или 2,5 м; было бы считаться нестандартным записывать эту длину как 250 см.[9][10]

Сюрвейерская торговля

Американские геодезисты используют десятичную систему измерения, разработанную Эдмунд Гюнтер в 1620 году. Базовый блок Цепь Гюнтера 66 футов (20 м), разделенных на 4 стержня, каждая по 16,5 футов или 100 звеньев по 0,66 футов. Ссылка обозначается сокращенно «lk», а ссылки «lks» в старых документах и ​​земельных изысканиях, сделанных для правительства.

В Стандартный метод измерения (SMM) опубликовано Королевский институт дипломированных оценщиков (RICS) состоит из классификационных таблиц и правил измерения, позволяющих использовать единую основу для измерения строительных работ. Впервые он был опубликован в 1922 году, заменив собой Шотландский стандартный метод измерения, опубликованный в 1915 году. Его седьмое издание (SMM7) было впервые опубликовано в 1988 году и пересмотрено в 1998 году. SMM7 был заменен на Новые правила измерения, том 2 (NRM2), которые были опубликованы в апреле 2012 года RICS Quantity Surveying and Construction Professional Group и вступили в силу 1 января 2013 года.[11] NRM2 широко используется с июля 2013 года.

SMM7 сопровождался Правилами проведения обмеров строительных работ (Кодекс измерений SMM7). Хотя SMM7 мог бы иметь договорный статус в проекте, например, в JCT Стандартная форма строительного контракта), Код измерений не был обязательным.[12]

NRM2 - это вторая из трех составных частей в пакете NRM:

  • NRM1 - Порядок калькуляции и планирования затрат на капитальные строительные работы
  • NRM2 - Детальное измерение для строительных работ
  • NRM3 - Порядок калькуляции и планирования затрат на ремонтные работы здания.[13]

Время

Основная статья: Время

Время - это абстрактное измерение элементарных изменений в непространственном континууме. Он обозначается числами и / или именованными периодами, такими как часы, дней, недели, месяцы и годы. Это очевидно необратимая серия явлений в этом непространственном континууме. Он также используется для обозначения интервала между двумя относительными точками на этом континууме.

Масса

Основная статья: Весы

Масса относится к внутреннему свойству всех материальных объектов сопротивляться изменениям в их импульсе. Масса, с другой стороны, относится к направленной вниз силе, возникающей, когда масса находится в гравитационном поле. В свободное падение, (нет чистых гравитационных сил) объекты не имеют веса, но сохраняют свою массу. Имперские единицы массы включают унция, фунт, и тонна. Метрические единицы грамм и килограмм - единицы массы.

Одно устройство для измерения веса или массы называется весами или, часто, просто весами. шкала. Пружинные весы измеряют силу, но не массу, весы сравнивают вес, и то и другое требует для работы гравитационного поля. Некоторые из наиболее точных инструментов для измерения веса или массы основаны на тензодатчиках с цифровым считыванием, но для их работы требуется гравитационное поле, и они не будут работать в свободном падении.

Экономика

Основная статья: Измерение в экономике

Меры, используемые в экономике, - это физические меры, номинальная цена меры стоимости и реальная цена меры. Эти меры отличаются друг от друга переменными, которые они измеряют, и переменными, исключенными из измерений.

Исследовательский опрос

Основная статья: Методология исследования

В области опросных исследований меры принимаются на основе индивидуальных установок, ценностей и поведения с использованием анкеты как измерительный инструмент. Как и все другие измерения, измерения в опросных исследованиях также уязвимы для погрешность измерения то есть отклонение от истинного значения измерения и значения, полученного с помощью измерительного прибора.[14] При проведении обстоятельных обследований ошибка измерения может привести к ошибочным выводам и неверно оцененным эффектам. Чтобы получить точные результаты, при появлении ошибок измерения результаты должны быть исправлены ошибки измерения.

Обозначение точности

Для отображения точности измерений обычно применяются следующие правила:[15]

  • Все цифры, отличные от 0, и любые 0, встречающиеся между ними, важны для точности любого числа. Например, число 12000 состоит из двух значащих цифр и подразумевает ограничения в 11500 и 12500.
  • Дополнительные 0 могут быть добавлены после десятичный разделитель для обозначения большей точности, увеличивая количество десятичных знаков. Например, 1 подразумевает пределы 0,5 и 1,5, тогда как 1,0 подразумевает пределы 0,95 и 1,05.

Трудности

Поскольку точные измерения необходимы во многих областях, и поскольку все измерения обязательно являются приблизительными, необходимо приложить много усилий, чтобы сделать измерения как можно более точными. Например, рассмотрим проблема измерения времени требуется, чтобы объект упал с расстояния один метр (около 39в ). Используя физику, можно показать, что в гравитационном поле Земли любой объект должен упасть на один метр за 0,45 секунды. Однако ниже приведены лишь некоторые из источников ошибка которые возникают:

  • Это вычисление использовалось для ускорение свободного падения 9,8 метра в секунду в квадрате (32 фут / с2). Но это измерение не точное, а только с точностью до двух значащих цифр.
  • Гравитационное поле Земли незначительно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря и других факторов.
  • Вычисление 0,45 секунды включало извлечение квадратный корень, а математическая операция это потребовало округления до некоторого количества значащих цифр, в данном случае до двух значащих цифр.

Кроме того, другие источники экспериментальная ошибка включают:

  • невнимательность,
  • определение точного времени, в которое объект выпущен, и точного времени, когда он ударяется о землю,
  • измерение высоты и измерение времени содержат некоторую погрешность,
  • Сопротивление воздуха.
  • поза участников[16]

Научные эксперименты должны проводиться с большой осторожностью, чтобы исключить как можно больше ошибок и чтобы оценки ошибок были реалистичными.

Определения и теории

Классическое определение

В классическом определении, стандартном для всех физических наук, измерение определение или оценка соотношений количеств.[17] Количество и измерение взаимно определены: количественные атрибуты - это те атрибуты, которые можно измерить, по крайней мере, в принципе. Классическое понятие количества восходит к Джон Уоллис и Исаак Ньютон, и было предсказано в Элементы Евклида.[17]

Репрезентативная теория

В репрезентативной теории измерение определяется как «соотношение чисел с объектами, которые не являются числами».[18] Наиболее технически разработанная форма теории представлений также известна как аддитивное совместное измерение. В этой форме репрезентативной теории числа присваиваются на основе соответствия или сходства между структурой систем счисления и структурой качественных систем. Свойство является количественным, если можно установить такое структурное сходство. В более слабых формах репрезентативной теории, таких как та, которая неявно присутствует в работе Стэнли Смит Стивенс,[19] номера нужно присваивать только в соответствии с правилом.

Концепция измерения часто неправильно понимается как простое присвоение значения, но можно присвоить значение способом, который не является измерением с точки зрения требований аддитивного совместного измерения. Можно присвоить значение росту человека, но если не будет установлено, что существует корреляция между измерениями роста и эмпирическими отношениями, это не измерение в соответствии с аддитивной теорией совместных измерений. Точно так же вычисление и присвоение произвольных значений, таких как «балансовая стоимость» актива в бухгалтерском учете, не является измерением, потому что оно не удовлетворяет необходимым критериям.

Три типа репрезентативной теории

1) Эмпирическое соотношение

В науке эмпирические отношения это отношение или корреляция, основанная исключительно на наблюдение а не теория. An эмпирические отношения требует только подтверждающих данных независимо от теоретической основы

2) Правило отображения

Реальный мир - это область отображения, а математический мир - это диапазон. когда мы сопоставляем атрибут с математической системой, у нас есть много вариантов для сопоставления и диапазона

3) Условие представления измерения

Теория информации

Теория информации признает, что все данные являются неточными и статистическими по своей природе. Таким образом, определение измерения таково: «Набор наблюдений, которые уменьшают неопределенность, когда результат выражается в виде количества».[20] Это определение подразумевается в том, что на самом деле делают ученые, когда они что-то измеряют и сообщают как иметь в виду и статистика измерений. На практике каждый начинает с первоначального предположения относительно ожидаемого значения величины, а затем, используя различные методы и инструменты, снижает неопределенность в значении. Обратите внимание, что с этой точки зрения, в отличие от позитивист Согласно теории представлений, все измерения являются неопределенными, поэтому измерению присваивается не одно значение, а диапазон значений. Это также означает, что нет четкого или четкого различия между оценка и измерения.

Квантовая механика

В квантовая механика, измерение - это действие, которое определяет конкретное свойство (положение, импульс, энергию и т. д.) квантовой системы. Перед проведением измерения квантовая система одновременно описывается всеми значениями в диапазоне возможных значений, где вероятность измерения каждого значения определяется волновая функция системы. Когда выполняется измерение, волновая функция квантовой системы "рушится "к единственному определенному значению.[21] Однозначный смысл проблема измерения это нерешенная фундаментальная проблема в квантовая механика.[нужна цитата ]

Биология

В биологии обычно не существует устоявшейся теории измерения. Однако подчеркивается важность теоретического контекста.[22] Более того, теоретический контекст, проистекающий из теории эволюции, позволяет сформулировать теорию измерения и историчность как фундаментальное понятие.[23]Среди наиболее развитых областей измерения в биологии - измерение генетического и видового разнообразия.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Pedhazur, Elazar J .; Шмелькин, Лиора Педхазур (1991). Измерение, проектирование и анализ: комплексный подход (1-е изд.). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс. стр.15 –29. ISBN  978-0-8058-1063-9.
  2. ^ а б Международный словарь метрологии - Основные и общие понятия и связанные с ними термины (VIM) (PDF) (3-е изд.). Международное бюро мер и весов. 2008. с. 16.
  3. ^ Кирх, Вильгельм, изд. (2008). «Уровень измерения». Энциклопедия общественного здоровья. 2. Springer. п. 81. ISBN  978-0-321-02106-9.
  4. ^ Crease 2011, стр. 182–4
  5. ^ К.С. Пирс (июль 1879 г.) «Заметка о ходе экспериментов по сравнению длины волны с измерителем» Американский журнал науки, на что ссылается Crease 2011, п. 203
  6. ^ Crease 2011, п. 203
  7. ^ "О нас". Национальный институт измерений Австралии.
  8. ^ Международное бюро мер и весов (2019-05-20), Брошюра СИ: Международная система единиц (СИ) (PDF) (9-е изд.), ISBN  978-92-822-2272-0
  9. ^ Уилкс, Кевин Джозеф. (1992). Метрика в Австралии: обзор эффективности политик и процедур при переходе Австралии на метрическую систему. Австралия. Министерство промышленности, технологий и торговли. Канберра: Правительство Австралии. Паб. Служба. п. 94. ISBN  0-644-24860-2. OCLC  27702954.
  10. ^ «Метрика в Австралии» (PDF).
  11. ^ РИКС, Стандарты и руководство RICS - SMM7: Стандартный метод измерения строительных работ, по состоянию на 1 июля 2020 г.
  12. ^ Вики по проектированию зданий, Стандартный метод измерения, по состоянию на 1 июля 2020 г.
  13. ^ РИКС, NRM, по состоянию на 2 августа 2020 г.
  14. ^ Гровс, Роберт (2004). Методология исследования. Нью-Джерси: Уайли. «Под ошибкой измерения мы понимаем отклонение от значения измерения применительно к единице выборки и предоставленному значению». Стр. 51–52.
  15. ^ Стр. 41 в: ВанПул, Тодд (2011). Количественный анализ в археологии. Чичестер Молден: Вили-Блэквелл. ISBN  978-1-4443-9017-9. OCLC  811317577.CS1 maint: ref = harv (связь)
  16. ^ Гилл, Симеон; Паркер, Кристофер Дж. (2017). «Определение осанки при сканировании и измерение обхвата бедер: влияние на дизайн одежды и сканирование тела». Эргономика. 60 (8): 1123–1136. Дои:10.1080/00140139.2016.1251621. PMID  27764997.
  17. ^ а б Мичелл, Дж. (1999). Измерение в психологии: критическая история методологической концепции. Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета.
  18. ^ Эрнест Нагель: «Измерение», Erkenntnis, том 2, номер 1 / декабрь 1931 г., стр. 313–335, опубликовано Springer, Нидерланды
  19. ^ Стивенс, С. К теории весов и измерений 1946. Наука. 103, 677–80.
  20. ^ Дуглас Хаббард: «Как что угодно измерить», Wiley (2007), стр. 21 год
  21. ^ Пенроуз, Роджер (2007). Дорога в реальность: полное руководство по законам мироздания. Нью-Йорк: старинные книги. ISBN  978-0-679-77631-4. "Переход квантового состояния в одно из собственных состояний Q называется ли процесс редукция вектора состояния или же коллапс волновой функции. Это одна из самых загадочных особенностей квантовой теории ... »« [T] способ, которым квантовая механика используется на практике, состоит в том, чтобы действительно принять состояние, чтобы прыгать таким любопытным образом всякий раз, когда предполагается, что измерение имеет место ». 528 Поздняя глава 29 называется «Парадокс измерения».
  22. ^ Хоул, Дэвид; Пелабон, Кристоф; Wagner, Günter P .; Хансен, Томас Ф. (2011). «Измерение и значение в биологии» (PDF). Ежеквартальный обзор биологии. 86 (1): 3–34. Дои:10.1086/658408. ISSN  0033-5770.
  23. ^ Монтевиль, Маэль (2019). «Измерения в биологии основаны на теории». Биология и философия. 34 (3). Дои:10.1007 / s10539-019-9687-х. ISSN  0169-3867.
  24. ^ Магурран, A.E. & McGill, B.J. (Hg.) 2011: Биологическое разнообразие: границы измерения и оценки Oxford University Press.

внешняя ссылка

Библиотечные ресурсы о
Измерение