Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Метрология и радиоизмерения

Покупка
Артикул: 680192.01.99
Доступ онлайн
300 ₽
В корзину
Целью учебного пособия является обучение читателя основам метро- логии, методам и средствам радиоизмерений применительно к задачам разработки, производства и эксплуатации радиоаппаратуры. Рассмотрены общие принципы измерений, причины возникновения погрешностей и методы обработки результатов измерений. Описаны методы и устройства формирования измерительных сигналов, особенности исследований во временной и частотной областях, измерений характеристик случайных сигналов. Рассмотрены методы и средства измерений технических харак- теристик СВЧ-трактов, четырехполюсников, резонаторов, антенн, пара- метров диэлектриков на СВЧ. Учебное пособие отвечает требованиям образовательного стандарта по направлению подготовки «Радиотехника» и ориентировано на читате- ля, имеющего базовые знания в области электротехники и микроволновых устройств.
Астайкин, А. И. Метрология и радиоизмерения: Учебное пособие / Астайкин А.И., Помазков А.П., Щербак Ю.П. - Саров:ФГУП"РФЯЦ-ВНИИЭФ", 2010. - 405 с.: ISBN 978-5-9515-0137-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/950174 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
 
 

 

 

ФГУП 

 
«Российский федеральный ядерный центр − ВНИИЭФ» 
 
 
 
 
 
А. И. Астайкин, А. П. Помазков, Ю. П. Щербак 
 
 
МЕТРОЛОГИЯ  И  РАДИОИЗМЕРЕНИЯ 
 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Под редакцией доктора технических наук, профессора, 
заслуженного деятеля науки РФ А. И. Астайкина 
 
 
 
 
 
 
 
Саров 
2010 

 
 

 

 

ББК  32.842я73 
А–91 
УДК 621.37 
 
 
 
Астайкин А. И., Помазков А. П., Щербак Ю. П. Метрология 
и радиоизмерения. Учебное пособие. Саров: ФГУП «РФЯЦВНИИЭФ», 2010, 405 с. 
 
ISBN  978-5-9515-0137-0 
 
Целью учебного пособия является обучение читателя основам метрологии, методам и средствам радиоизмерений применительно к задачам 
разработки, производства и эксплуатации радиоаппаратуры. Рассмотрены 
общие принципы измерений, причины возникновения погрешностей и 
методы обработки результатов измерений. Описаны методы и устройства 
формирования измерительных сигналов, особенности исследований во 
временной и частотной областях, измерений характеристик случайных 
сигналов. Рассмотрены методы и средства измерений технических характеристик СВЧ-трактов, четырехполюсников, резонаторов, антенн, параметров диэлектриков на СВЧ. 
Учебное пособие отвечает требованиям образовательного стандарта 
по направлению подготовки «Радиотехника» и ориентировано на читателя, имеющего базовые знания в области электротехники и микроволновых 
устройств. 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор физико-математических наук В. А. Терехин, главный научный 
сотрудник РФЯЦ-ВНИИЭФ; доктор физико-математических наук, профессор, декан радиофизического факультета ННГУ им. Н. И. Лобачевского А. В. Якимов 
 
 
 
ISBN   978-5-9515-0137-0                  ©   ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2010 
 

Содержание 

Список обозначений и сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9 

1. Предмет и задачи метрологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12 
1.1. Предмет метрология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12 
1.2. Роль измерений в развитии науки 
       и промышленности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12 
1.3. Физические величины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21 
1.4. Системы физических величин и их единиц . . . . . . . . . .  26 
1.5. Воспроизведение единиц физических величин 
       и передача их размеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   29 
1.6. Измерение и его основные операции . . . . . . . . . . . . . . .  32 

2. Основные понятия теории погрешностей . . . . . . . . . . . . . . . .  40 
2.1. Классификация погрешностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43 
2.2. Систематические погрешности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49 
2.3. Случайные погрешности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  54 
2.3.1. Общие понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  54 
2.3.2. Основные законы распределения . . . . . . . . . . . . .  57 
2.3.3. Точечные оценки параметров 
          законов распределения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  59 
2.3.4. Доверительный интервал 
          (доверительные оценки) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  61 

3. Обработка результатов измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  64 
3.1. Однократные измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  64 
3.2. Многократные равноточные измерения . . . . . . . . . . . . .  65 
3.3. Косвенные измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  68 
3.4. Некоторые правила выполнения измерений 
       и представления результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  71 

4. Методы и средства формирования измерительных 
    сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  73 
4.1. Измерительные сигналы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  73 
4.1.1. Классификация измерительных сигналов . . . . . .  73 
4.1.2. Математические модели и параметры 
          измерительных сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  74 

4.2. Измерительные генераторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  77 
4.3. Измерительные генераторы гармонических 
       колебаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   80 
4.3.1. Низкочастотные генераторы . . . . . . . . . . . . . . . . .  80 
4.3.2. Высокочастотные измерительные генераторы . .  85 
4.3.3. Цифровые низкочастотные генераторы . . . . . . . .  89 
4.3.4. Генераторы качающейся частоты . . . . . . . . . . . . .  95 
4.3.5. Синтезаторы частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  97 
4.4. Генераторы несинусоидальных сигналов . . . . . . . . . .   101 
4.4.1. Измерительные импульсные генераторы . . . . .   102 
4.4.2. Генераторы сигналов специальной формы . . . .  105 
4.4.3. Генераторы случайных сигналов . . . . . . . . . . . .  107 
4.4.4. Генераторы псевдослучайных сигналов. . . . . . .  112 
4.5. Генераторы, управляемые микропроцессорами . . . . .  115 

5. Исследование колебаний во временной области . . . . . . . . .  119 
5.1. Электронный осциллограф . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  119 
5.1.1. Назначение, принцип действия, 
          классификация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  119 
5.1.2. Универсальный осциллограф (УО) . . . . . . . . . . .  122 
5.1.3. Основные характеристики каналов УО . . . . . . .  127 
5.1.4. Искажения осциллограмм . . . . . . . . . . . . . . . . . .  133 
5.2. Двухканальные и двухлучевые осциллографы . . . . . .  134 
5.3. Скоростные осциллографы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  135 
5.4. Стробоскопические осциллографы . . . . . . . . . . . . . . .   136 
5.5. Запоминающие осциллографы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  141 
5.5.1. Аналоговые запоминающие осциллографы . . .   142 
5.5.2. Цифровые запоминающие осциллографы . . . . .  143 
5.5.3. Вычислительные осциллографы . . . . . . . . . . . . .  145 
5.6. Уменьшение погрешности осциллографов методом 
       калиброванных шкал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  148 

6. Исследование колебаний в частотной области . . . . . . . . . .  150 
6.1. Общие сведения о представлении сигналов 
       в частотной области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  150 
6.2. Аналоговые фильтровые анализаторы спектра . . . . . .  154 
6.2.1. Метод фильтрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  155 
6.2.2. Гетеродинные анализаторы спектра 

последовательного анализа . . . . . . . . . . . . . . . . .  158 
6.3. Дисперсионно-временные методы анализа спектров .  168 
6.4. Цифровые анализаторы спектра . . . . . . . . . . . . . . . . . .  172 
6.5. Измерение коэффициента гармоник . . . . . . . . . . . . . . .  175 

7. Методы измерения временных параметров сигналов . . . .  180 
7.1. Измерение интервалов времени и периода 
       повторения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  182 
7.1.1. Измерение интервалов времени 
          цифровым методом дискретного счета . . . . . . .   183 
7.1.2. Измерение периода периодического сигнала . .  187 
7.2. Измерение частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  191 
7.2.1. Измерение частоты методом 
          дискретного счета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  191 
7.2.2. Аналоговые методы измерения частоты . . . . . .  195 
7.2.3. Микропроцессорные числовые частотомеры . .  201 
7.3. Измерение разности фаз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  209 
7.3.1. Фазовые соотношения при преобразовании 
          частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  210 
7.3.2. Измерение разности фаз методом  
          преобразования фазы в напряжение или ток . . .  213 
7.3.3. Цифровые фазометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  215 
7.3.4. Компенсационный метод измерения 
          разности фаз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  211 

8. Измерение характеристик стационарных 
    случайных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  228 
8.1. Общие сведения о случайных процессах . . . . . . . . . . .  228 
8.2. Основные вероятностные характеристики ССП . . . . .  230 
8.3. Особенности измерений вероятностных 
       характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  238 
8.4. Оценки вероятностных характеристик . . . . . . . . . . . . .  238 
8.5. Измерение среднего значения СП . . . . . . . . . . . . . . . .   240 
8.6. Измерение средней мощности СП . . . . . . . . . . . . . . . .  243 
8.7. Измерение дисперсии СП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   244 
8.8. Измерение корреляционных функций . . . . . . . . . . . . .  244 
8.9. Анализ спектров случайных сигналов . . . . . . . . . . . . .  247 
8.10. Измерение законов распределения . . . . . . . . . . . . . . .  250 

8.11. Измерение плотности вероятности . . . . . . . . . . . . . . .  255 
9. Измерение характеристик СВЧ-трактов 
    и четырехполюсников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  259 
9.1. Основные характеристики трактов 
       и четырехполюсников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   259 
9.1.1. СВЧ-тракты как направляющие системы . . . . .  259 
9.1.2. Линии передачи в режиме стоячих 
          и смешанных волн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  261 
9.1.3. Матрица рассеяния четырехполюсников . . . . . .  270 
9.1.4. Перечень основных характеристик 
          линий передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  278 
9.2. Измерения на измерительной линии . . . . . . . . . . . . . . .  283 
9.2.1. Устройство линии и ее калибровка . . . . . . . . . .   283 
9.2.2. Измерение КСВ, модуля и фазы коэффициента 
          отражения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  285 
9.2.3. Измерение затухания в линиях передачи . . . . .   290 
9.2.4. Измерение КСВ нагрузки 
          через длинный фидер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  291 
9.2.5. Измерение коэффициента замедления 
          замедляющих систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  293 
9.2.6. Измерение волнового сопротивления  . . . . . . . .  295 
9.3. Измерения на автоматических измерителях . . . . . . . .  298 
9.3.1. Принцип работы автоматических 
         измерителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  298 
9.3.2. Измерение коэффициента передачи 
          и СВЧ-потерь в тракте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  300 
9.3.3. Измерение параметров замедляющих структур 
          в режиме рассогласованного тракта . . . . . . . . . .  301 
9.4. Измерение абсолютных значений напряженности 
       электрического поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  304 
9.5. Измерения параметров четырехполюсников 
       и СВЧ-трактов во временной области . . . . . . . . . . . . .  309 
9.5.1. Время-импульсные измерения . . . . . . . . . . . . . .  309 
9.5.2. Принципы импульсного зондирования . . . . . . .  310 
9.5.3. Рефлектограммы некоторых неоднородностей 
          в СВЧ-трактах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   312 

9.5.4. Измерение импульсных характеристик 
          четырехполюсников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  314 

10. Измерение параметров резонаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . .   317 
10.1. Виды полых резонаторов и их параметры . . . . . . . . .  317 
10.1.1. Типы резонаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  317 
10.1.2. Виды колебаний полых резонаторов . . . . . . . .  320 
10.2. Измерение параметров полых резонаторов . . . . . . . .  328 
10.2.1. Измерение с помощью измерительной  
            линии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  329 
10.2.2. Осциллографические измерения . . . . . . . . . . . .  331 
10.3. Измерение резонансной длины волны и частоты . . .  333 
10.4. Измерение добротности объемного резонатора . . . .  338 
10.4.1. Определение добротности . . . . . . . . . . . . . . . . .  338 
10.4.2. Включение резонатора в измерительный 
            тракт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  339 
10.4.3. Методы измерения добротности резонатора . .  341 

11. Измерение параметров антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  348 
11.1. Основные параметры антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  348 
11.1.1. Классификация и состав параметров . . . . . . . .  348 
11.1.2. Первичные параметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  351 
11.1.3. Вторичные параметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  357 
11.1.4. Параметры приемных антенн . . . . . . . . . . . . . .  361 
11.2. Измерение входных параметров антенн . . . . . . . . . .   365 
11.3. Измерение диаграмм направленности . . . . . . . . . . . .  366 
11.3.1. Методы измерения ДН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  366 
11.3.2. Обработка ДН и расчет КНД . . . . . . . . . . . . . . .  371 
11.4. Измерение коэффициента усиления антенн . . . . . . .  373 
11.4.1. Метод измерения КУ двух одинаковых 
            антенн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  373 
11.4.2. Измерение КУ методом замещения . . . . . . . . .  375 
11.5. Поляризационные измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  376 

12. Измерение параметров диэлектриков на СВЧ . . . . . . . . . .  379 
12.1. Параметры диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  379 
12.2. Методы измерения электродинамических 
         параметров диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   381 

12.2.1. Метод поверхностных волн . . . . . . . . . . . . . . . .  381 
12.2.2. Метод запаздывающих импульсов  
            (частотно-временной метод) . . . . . . . . . . . . . . .  394 
12.3. Волноводные методы измерения . . . . . . . . . . . . . . . .  400 
12.3.1. Теоретические предпосылки . . . . . . . . . . . . . . .  400 
12.3.2. Экспериментальные методы . . . . . . . . . . . . . . .  402 

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  404 

Список обозначений и сокращений 

Δ 
– абсолютная погрешность 
δ 
– относительная погрешность 
γ 
– приведенная погрешность, постоянная 
  распространения, класс точности прибора 
σ 
– среднеквадратическое отклонение, проводимость 
ФВ 
– физическая величина 
dimQ, [Q] 
– размерность физической величины Q 
СИ 
– средства измерений 
SI 
– международная система единиц 
ИС 
– интегральная схема 
F(x) 
– интегральная функция распределения 
  случайной величины 
f(x) 
– дифференциальная функция распределения 
р 
– вероятность случайного события 
S 
– среднеквадратическая ошибка (СКО), площадь 
ЭЛТ 
– электронно-лучевая трубка 
СС 
– схема сравнения 
h 
– шаг квантования, высота 
s(t) 
– математическая модель сигнала 
S(ω) 
– спектр сигнала 
ИГ 
– измерительный генератор 
АЧХ, ФЧХ 
– амплитудно- и фазочастотная характеристики 
ГКЧ 
– генератор качающейся частоты 
НГ 
– непрерывная генерация 
АМ, УМ, ЧМ, 
ФМ, ИМ 

– амплитудная, угловая, частотная, фазовая, 
  импульсная модуляция 
u, U 
– напряжение 
i, I 
– ток 
t 
– время 
τ 
– длительность, временной интервал 
Т 
– период, температура, длительность процесса 
q 
– скважность, коэффициент деления 
Р 
– мощность 
БОЧ 
– блок опорных частот 

БСЧ 
– блок синтеза частот 
f, ω 
– частота, круговая частота 
R, L, C 
– резистор, индуктивность, емкость 
K, β 
– коэффициенты усиления и обратной связи 
ГСС 
– генератор стандартных сигналов 
АПЧ, ФАПЧ 
– автоподстройка частоты, фазовая 
  автоподстройка частоты 
р(ξ) 
– плотность вероятности 
RΣ(τ) 
– корреляционная функция 
Wξ(ω), G(f) 
– спектральная плотность мощности (СПМ) 
УО 
– универсальный осциллограф 
УПТ 
– усилитель постоянного тока 
СЗС 
– спиральная замедляющая система 
ЭМВ 
– электромагнитная волна 
АЦП 
– аналого-цифровой преобразователь 
ЦАП 
– цифро-аналоговый преобразователь 
ЭСЧ 
– электронно-счетный частотомер 
ψ, Ф 
– фаза 
X(t) 
– ансамбль реализаций случайного процесса 
М[X(t)] 
– моментная функция 
mx(t), m1 
– математическое ожидание 

( )
x t
o
 
– центрированная случайная величина 

Dx(t) 
– дисперсия СП 
h(t) 
– импульсная характеристика 
ДН 
– диаграмма направленности антенны 
КСВ 
– коэффициент стоячей волны 
КИП 
– коэффициент использования поверхности 
КНД, D 
– коэффициент направленного действия 
КУ, G 
– коэффициент усиления антенны 
ЛП 
– линия передачи 
ИЛ 
– измерительная линия 
НО 
– направленный ответвитель 
ПВ 
– поверхностная волна 
Е, Н 
– напряженности электрического 
  и магнитного поля 

(
)
,
F θ ϕ  
– векторная характеристика направленности 
  антенн 
k0 
– волновое число 
Δf 
– ширина спектра, полоса пропускания 
Z0 
– волновое сопротивление тракта, свободного 
  пространства 
Zi 
– поверхностный импеданс 
Г 
– коэффициент отражения 
ε, μ 
– электрическая и магнитная проницаемости среды 
λ 
– длина волны 
ПД 
– поляризационная диаграмма 
ТХУ 
– точка характерного уровня 
УБЛ 
– уровень боковых лепестков 
ЧП 
– четырехполюсник 
ТА 
– шумовая температура антенны 
Δt 
– время задержки сигнала 
Q 
– добротность 
 
 
 
 
 

1. Предмет и задачи метрологии 

1.1. Предмет метрология 

Метрология – наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности 
(ГОСТ 16263-70). 
Греческое слово «метрология» состоит из двух слов – «метрон» (мера) и «логос» (учение). 
Предметом метрологии является извлечение количественной 
информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. 
Средства метрологии – это совокупность средств измерений и 
метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное 
использование. 
Без измерений не может обойтись ни одна наука. 
Основное понятие метрологии – измерение. 
Измерение – это нахождение значения физической величины 
(ФВ) опытным путем с помощью специальных технических 
средств (ГОСТ 16263-70). 
Измерения могут быть представлены тремя аспектами: 
– философский аспект измерения: измерения являются важнейшим универсальным методом познания физических явлений и 
процессов; 
– научный аспект измерения: с помощью измерений (эксперимента) осуществляется связь теории и практики («практика – критерий истины»); 
– технический аспект измерений: измерения обеспечивают получение количественной информации об объекте управления или 
контроля. 
 
1.2. Роль измерений в развитии науки и промышленности 

Приведем высказывания известных ученых о роли измерений. 
В. Томпсон: «Я часто говорю, что когда вы можете измерить 
то, о чем вы говорите, и можете выразить это в числах, то вы кое
что знаете об этом; но когда вы не можете измерить это, не можете 
выразить это в числах, то ваши знания будут жалкого и неудовлетворительного рода; это может представлять собой начало знания, 
но в ваших мыслях вы едва придвинулись к тому, что заслуживает 
название науки, каков бы ни был предмет исследования». 
А. Ле Шателье: «Выучиться правильно измерять – одно из 
наиболее важных, но и наиболее трудно осуществимых этапов 
науки. Достаточно одного ложного измерения для того, чтобы помешать открытию закона и, что еще хуже, привести к установлению несуществующего закона». 
Современное естествознание базируется на многократном 
наблюдении факта, повторении его в различных условиях – эксперименте, его количественном описании; создании модели этого 
факта, явления или процесса, установлении формул, зависимостей, 
связей. Одновременно развиваются практические применения явления. Далее возникает (создается) фундаментальная теория. Такая 
теория предполагает обобщение и устанавливает связи данного явления с другими явлениями или процессами; часто проводится математическое моделирование явления. На основе фундаментальной 
теории возникают новые, более широкие применения. 
На рис. 1.1 приведена условная схема методологии естествознания. 

 
Рис. 1.1. Условная схема методологии естествознания 

На примере экспериментально открытого Х. Допплером влияния относительного движения тел на частоту звука можно проследить этапы этой методологической схемы: 
1-й этап. Решение проблемы регистрации факта, точности измерений для последующего количественного описания, выбор единиц измерений (эксперимент). Пример: Х. Допплер зафиксировал 
(измерил) в 1842 году влияние относительного движения тел на 
частоту звука (эффект Допплера). 
2-й этап. Установление зависимости, формул, связей, включая 
анализ размерности величин, установление констант (физическая 
модель явления). 
Пример. На основании опытов Х. Допплера разработана модель явления: звук – это продольные колебания воздуха; при движении источника изменяется число колебаний, принимаемых приемником в 1 с, т. е. меняется частота. 
3-й этап. Создание устройств, рекомендаций по их применению и улучшению (практическое применение). 
Пример. Разработка приборов на эффекте Допплера: эхолокаторы, измерители скорости движущихся тел (локатор ГИБДД). 
4-й этап. Формулировка принципов и обобщений, создание 
фундаментальной теории, выяснение связей с другими явлениями, 
прогнозы, включая математическое моделирование (фундаментальная теория). 
Пример. Сформулированы принципы относительности Галилея, затем Эйнштейна, установлено равноправие всех инерциальных систем отсчета. 
5-й этап. Анализ широкого круга явлений, поиск закономерностей в других областях физики (другие явления). 
Пример. В 1848 году А. Физо распространил принцип Допплера на оптические явления: свет – это поперечные колебания электромагнитного поля, поэтому применим эффект Допплера и для 
света – эффект Физо. 
6-й этап. Создание новых устройств, применение в других областях (новые практические применения). 
Пример. Измерение расстояний в космологии по красному 
смещению излучения далеких Галактик; сдвиг частоты из-за относительного движения источника и приемника излучения был 

использован для создания модели расширяющейся Вселенной 
(Э. Хаббл). 
Создание измерительного прибора или разработка метода измерений – важнейший шаг к обнаружению новых явлений и зависимостей. В наше время очень мало шансов открыть что-либо существенно новое, не прибегая к точной аппаратуре: все новое, 
ставшее известным за последнее время, не далось в результате простого наблюдения невооруженным глазом над обыденным кругом 
явлений повседневной жизни, как это бывало у истоков науки. 
Однако важно на первых этапах общего «прощупывания» не 
прибегать к чрезмерно тонкой технике эксперимента – излишнее 
усложнение вызывает временные задержки и уводит в дебри вспомогательных деталей, отвлекающих от основного явления. 
Умение обходиться простыми средствами всегда ценится исследователями. 
Каждый исследователь должен считаться с общепринятыми 
системами мер, должен хорошо разбираться в соотнесении производных единиц с принятыми за основные, т. е. в размерности. Понятие о системах единиц и о размерностях должно быть настолько 
ясным, чтобы были совершенно исключены такие «студенческие» 
случаи, когда размерности  левой и правой частей уравнения различны или величины – в разных системах единиц. 
Когда принципиальный путь измерения установлен, стремятся 
повысить точность измерения. Каждый имеющий дело с измерениями должен быть знаком с приемами оценки точности результатов. 
Если исследователь неопытен, он редко умеет ответить на вопрос, 
какова точность произведенного им измерения, не отдает себе отчета ни в том, какой точности он должен в своей задаче добиваться, 
ни в том, что именно лимитирует эту точность. Напротив, опытный 
исследователь умеет выразить в цифрах точность каждого своего 
измерения, а если получаемая точность оказывается ниже требуемой, он может заранее сказать, какой из элементов измерения нужно существенно улучшать. 
Если не задают себе подобных вопросов, происходят неприятные случаи даже со сведущими людьми. Например, профессор 
Московского университета Лейст на протяжении 20 лет строил 
карту магнитной аномалии, в которой измерения магнитного поля 

Доступ онлайн
300 ₽
В корзину