Как измеряют: Как измеряют радиоактивность?

Содержание

Как измеряют радиоактивность?

Радиоактивное излучение не воспринимается напрямую нашими органами чувств. Но его можно обнаружить и измерить по косвенным признакам.

Методы обнаружения основаны на том факте, что излучение оставляет след или задерживается в той материи, через которую проходит. Специальные приборы – детекторы, используемые сегодня, имеют разную физическую основу (газовые, сцинтилляционные, полупроводниковые счетчики), но они используют один и тот же принцип: переводят фотоны, электроны или альфа-частицы излучения, в электрический сигнал, чтобы рассчитать количество распадов или иными словами количество беккерелей.

Несмотря на то, что 1 беккерель – это чрезвычайно маленькая радиоактивность, измерительные приборы, которыми располагает человечество, в большинстве случаев достаточно чувствительны, чтобы обнаружить радиоактивность.

Радиоактивность можно измерить как в лаборатории, так и с помощью переносных аппаратов, предназначенных для регистрации конкретного типа излучения.

Единицы измерения радиоактивности
Беккерель, грей и зиверт – три единицы, в которых измеряют радиоактивность, ее энергию и ее воздействие соответственно.

Как уже упоминалось, активность в беккерелях (Бк) равна числу атомов, распадающихся за секунду (1 Бк соответствует распаду одного атома за секунду). Ранее для обозначения числа распадов использовалась единица кюри – соответствующая тридцати семи миллиардам распадов за секунду, названная в честь первооткрывателей радия — Пьера и Марии Кюри.

Грей (Гр) – единица измерения количества энергии, которое выделятся в веществе при воздействии излучения. 1 Гр соответствует тому, что вещество получило один джоуль энергии в расчете на один килограмм массы, и определяет поглощённую дозу. Ранее использовалась единица «рад».

Зиверт (Зв) – единица биологического воздействия на организм в зависимости от типа излучения. 1 зиверт – это количество энергии, поглощённое килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощённой дозе гамма-излучения в 1 Гр. Эквивалентная доза, характеризующая биологический эффект облучения организма ионизирующим излучением, измеряется в Зивертах. Прежде использовалась единица Бер, составляющая 1 сотую Зиверта.

Измеряемая величина	Определение	Единица измерения
Радиоактивность	Количество распадов в секунду	Беккерель (Бк)
Поглощенная доза	Количество энергии, полученное материей от излучения	Грей (Гр)
Эквивалентная доза	Воздействие излучения на организм	Зиверт (Зв)

Как измеряют освещенность (естественное и искусственное освещение)

Отличие Освещенности и Светового потока

Сегодня на рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток (измеряемый в люменах (Лм) и освещенность (измеряемый в люксах (Лк). Большинство, при подборе светильников обращают внимание на световой поток (Лм – указывается на упаковке каждого светодиодного светильника), а не на требования освещенности.Чаще всего, в расчет берется суммированный световой поток лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории,самомуэто сделать с подручными прибораминевозможно! В нормативных документах существует понятие светового потока, но нет определенных требований к нему.

Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без сложного оборудования.Что такое освещённость?

Освещённость– это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк).

Зачем измерять освещённость?

Учеными доказано, что плохой (или, наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы нашего мозга.

Как следствие, свет влияет на психологическое состояние человека: если света недостаточно — он чувствует угнетенность, пониженную работоспособность, сонливость; если свет слишком яркий, он способствует возбуждению, подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. И то и другое – одинаково вредно.

Если же свет подобран правильно, то благодаря улучшению освещенности производительность на рабочем месте может быть повышена на 25—30%.

Нормативы

До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались межгосударственным стандартом измерения освещённости — ГОСТ 24940-96. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности».

В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены новые: полуцилиндрическая освещённость, аварийное освещение, резервное освещение, эвакуационное освещение, охранное освещение, рабочее освещение.

В 2016 году был откорректирован Свод правил — СП 52.13330.2016, который после актуализации 2011 года потерпел незначительные изменения, такие как:

согласно пункту4.1теперь нормируется именно средняя освещенность, а не наименьшая;

в пункте7.3.1говориться, что в учебных заведениях запрещено применять осветительные приборы на светодиодах;

в пункте7.6.9определены новые нормы размещения эвакуационных знаков безопасности;

и др.

Параметры для оценки освещенности

Световые волны как один из видов электромагнитных волн различают по длине и частоте колебаний, которые связаны между собой следующей математической зависимостью:

Ь = с/&

где А, — длина волны; м;с —скорость распространения света, 300 000 км/ч; частота колебаний, Гц(1 Гц равен одному колебанию в 1 с). Силу светаизмеряют в канделах (кд). 1 кд соответствует У₆₀силы света, излучаемого в перпендикулярном направлении поверхностью абсолютного черного тела площадью 1 см²при температуре затвердевания платины 1760°С.

Освещенностьизмеряется в люксах. Люкс (лк) есть освещенность поверхности, на каждый квадратный метр которой падает световой поток, равный одному люмену (лм):

1 лк = 1 лм/1 м².

Люмен —это световой поток, излучаемый в пределах телесного угла в 1 стер источником, сила света которого равна 1 св; находится как отношение площади освещенности к квадрату расстояния до источника света. Если поверхность освещается несколькими источниками, создающими на ней освещенности ?,,Е₂и т. д., то полная освещенность поверхности Е будет равна их сумме.

Коэффициент пульсации. Изменение условий освещения помещений вызывает адаптацию органов зрения, в основе которой лежат физиологические и фотохимические процессы, приводящие к изменению чувствительности зрения. Частые и резкие изменения условий освещения отражаются на физическом состоянии человеческого организма.

Скорость различения и устойчивость ясного видения предметов зависят также от уровня освещенности. Скорость различения особенно велика при уровне освещенности 400—500 лк, устойчивость ясного видения соответствует уровню освещенности 130— 150 лк.

Важными факторами, которые необходимо принимать во внимание при определении освещенности помещений, являются цветовые решения интерьеров и различие яркости наблюдаемого предмета и фона, на котором рассматривается предмет. Таким образом, яркостной контраст зависит от уровня освещенности: чем меньше освещенность, тем должна быть больше контрастность. Яркость фона определяется количеством отраженного света, воспринимаемого человеческим глазом.

Виды освещения

Освещенность обеспечивается путем устройства окон и установки светильников.

В одних случаях требуется равномерная освещенность помещения, в других — нормативной должна быть освещенность рабочих мест, а освещенность всего помещения может быть в два-три раза меньше. Это зависит от назначения помещений и достигается использованием определенных типов светильников и их размещением, что предусматривается проектом. Освещение бывает естественным и искусственным.

Естественное освещение

Источниками естественного освещения являются:

солнце,

луна (точнее отражённый ею свет),

рассеянный свет небосвода (это не просто поэтическое название , термин используемый в протоколах по измерению освещенности).

Естественное освещение помещений зависит:

от местности, где расположено здание. В СНИП определено понятие световой климат — так называется характер изменения освещенности на открытом воздухе в течение суток, месяца, года. Световой климат напрямую зависит от географической широты местности и высоты стояния солнца.

от ориентации здания,

от расстояния здания от затемняющих объектов;

от расположения световых проемов и их размеров:

Расположение: Для лучшего освещения самых удаленных точек помещений необходимо, чтобы верхняя граница светового проема была поднята как можно выше над уровнем пола, а наиболее удаленная от окна точка находилась на расстоянии, не превышающем двойной высоты верхнего края проема над полом.

Размер: В жилых и служебных помещениях требования к размеру световых проемов разные: в жилых — 1:8 по отношению к площади освещаемого пола, в служебных и административных — не менее 1:10. Размер светового проема равен площади проема за вычетом 15% площади, приходящейся на оконные устройства.

На основании всех этих факторов помещение имеет определенный уровень освещенности, который характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО), представляющим собой отношение освещенности внутри помещения (Лк) к одномоментной освещенности снаружи (Лк), измеряется КЕО в процентах ( %)

Коэффициент естественной освещенности для жилых и общественных зданий и производственных помещений с боковым освещением зависит от точности выполняемых работ и колеблется от 1,5 до 2, а для помещений с грубыми работами КЕО =0,5. При верхнем и комбинированном освещении в соответствии со СНиП этот коэффициент колеблется от 2 до 7.

Искусственное освещение

Источниками искусственного освещения – являются любые осветительные приборы (лампы, светильники, светодиодные ленты)

При определении эксплуатационных характеристик искусственного освещения необходимо обращать внимание на

мощность света,

равномерность освещения,

отсутствие резких теней и блескости.

Нормы освещенности установлены СНиП в зависимости от назначения помещений и проводимых там работ.

Подробную информацию можно изучить в статьях:

«Нормы освещенности по Нормативным документам»

«Нормы пульсации по Нормативным документам»

Коэффициент эксплуатации

(обратно пропорционален коэффициенту запаса , КЗ, использовавшемуся ранее)

При планировании освещенности на этапе проекта важно не забывать, что в процессе эксплуатации любой осветительный прибор может уменьшить создаваемую им освещенность. Для компенсации этого спада при проектировании вводится коэффициент эксплуатации (КЭ).

КЭ для искусственного освещения учитывает:

загрязнение

не восстанавливаемое изменение отражающих и пропускающий свойств оптических элементов

спад светового потока

выход из строя источников света

загрязнение поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

КЭ для естественного освещения учитывает:

загрязнение и старение светопрозрачных заполнений в световых проемах,

снижение отражающих свойств поверхностей помещения. Как пример, при запылении ограждающих поверхностей в лабораториях освещенность снижается на 10% за год, в деревообрабатывающих цехах на 30% за полгода.

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации — в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Измерение освещённости производят ЛЮКСОМЕТРОМ( от Люкс)

Люксометр — это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Правила использования:

прибор всегда находится в горизонтальном положении;

его устанавливают в точках, место положение которых рассчитываются согласно методике, указанной в Госстандартах. Количество контрольных точек должно быть не менее 10;

все люксометры сертифицируются, и погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Люксметры бывают субъективные и объективные.

Субъективный люксметр основан на уравнивании яркости двух полей освещения (освещенность одного поля известна). Он состоит из вентильного фотоэлемента и измерительного устройства. Электрический ток, который дает фотоэлемент при освещении его поверхности, пропорционален ее освещенности. Поэтому измерительное устройство, проградуированное в люксах, показывает сразу значение освещенности.

Объективные люксметры являются более точными, в них роль анализатора выполняет селеновый фотоэлемент, а показания регистрирует гальванометр. При попадании световых лучей на приемную часть фотоэлемента в схеме прибора возникает ЭДС, пропорциональная уровню освещенности. Шкала прибора имеет 50 делений с обозначением трех пределов измерений освещенности: 0—25, 0—100, 0—500 лк. Если освещенность превышает 50 лк, то на фотоэлементе устанавливают поглотитель, который расширяет основные пределы измерения в 100 раз, что позволяет измерять освещенность 0—50 000 лк.

Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.

Как измеряют освещенность в помещении?

На рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток и освещенность. Многие люди, при подборе осветительного оборудования обращают внимание на световой поток, а не на требования освещенности. Чаще всего, предлагают суммированный световой поток — лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории, самому это сделать с подручными приборами невозможно. В нормах существует понятие светового потока, но в СНиП нет определенных требований к нему. Правильный подбор светотехнического оборудования, производится после проведения расчетов освещенности — это важно знать.
Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без специально оборудования.

Что такое освещённость?

Освещённость – это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк). Один люкс равен отношению одного люмена к одному квадратному метру поверхности.

Люмен – единица измерения светового потока. Это в системе международных единиц. В Англии и Америке применяют такие единицы измерения освещённости, как люмен на фут в квадрате или фут-кандела. Это освещённость от источника света силой в одну канделу на расстоянии одного фута от поверхности.

Зачем проводить измерение освещённости? Доказано, что плохой (или наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы мозга. И как следствие, на состояние человек. Недостаточная освещённость угнетает, понижается работоспособность, появляется сонливость. Слишком яркий свет, наоборот, возбуждает, способствует подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. В процессе эксплуатации любой осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ).

(для искусственного освещения)
коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

(для естественного освещения)
расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО (коэффициент естественной освещенности) в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации — в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Медики уверены, что регулярное недостаточное освещение вызывает переутомление, снижение остроты зрения, снижает концентрацию внимания. То есть все предпосылки для несчастного случая.

В Европе есть стандарт освещения рабочих помещений. Вот некоторые рекомендации из него: освещение в офисе, где не требуется разглядывать мелкие детали должно быть порядка 300 лк.

Если рабочий процесс в течение дня протекает за компьютером или связан с чтением, рекомендуется освещение около 500 лк. Такое же освещение предполагается в переговорных комнатах. Не менее 750 лк в помещениях, где изготавливаются или читаются технические чертежи.

Освещение бывает естественным и искусственным. Источниками естественного освещения являются, разумеется, солнце, луна (точнее отражённый ею свет), рассеянный свет небосвода (такое поэтическое название используется даже в протоколах измерения освещённости).

Исходя из названия единицы освещённости (люкс), название прибора, которым её измеряют – люксметр. Это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Вот величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки.

Сейчас на смену аналоговым приходят цифровые приборы для измерения освещенности. В них результат измерений выводится на жидкокристаллический дисплей. Измерительная часть во многих из них находится в отдельном корпусе и связана с прибором гибким проводом. Это позволяет проводить измерение в труднодоступных местах. Благодаря набору светофильтров пределы его измерений можно регулировать. В этом случае показания прибора нужно умножать на определённые коэффициенты. Погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Как проводятся измерение освещённости?

Применение любых методов измерения освещённости невозможно без люксметра. Причём соблюдается правило: прибор всегда находится в горизонтальном положении. Его устанавливают в необходимых точках. В Госстандартах находятся схемы расположения этих точек и методы их расчётов.

До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались ГОСТ 24940-96. Это межгосударственный стандарт измерения освещённости. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012. В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены: аварийное освещение, охранное освещение, рабочее освещение, резервное освещение, полуцилиндрическая освещённость, эвакуационное освещение. В обоих ГОСТах подробно описываются методы измерения освещенности.

Известно, что светодиоды и источник питания выделяют большое количество тепла, которое отводится за счет теплоотводящих материалов (алюминий, компаунд и т.п) и определенной конструкции (ребра, большая радиаторная площадь и т.п.) Используют разные рассеиватели, оптику. Кто-то использует мощные светодиоды, которые работают на повышенных токах, а кто-то маломощные на маленьких токах. Марки и характеристики светодиодов разные. Готовые светодиодные светильники также будут различаться и по характеристикам, и, соответственно, по-разному будут работать в реальных условиях. Здесь мы не будем затрагивать системы контроля и защиты светильников от перегрева, хотя с освещенностью эта связь четко прослеживается.

Повышенные температурные режимы оказывают серьезное действие на освещенность. Это связано и с материалами, которые применяют в светильниках. Каждый из них имеет свои тепловые характеристики и режимы. Проблемы у светодиодных светильников возникают чаще всего при эксплуатации в повышенных температурных режимах — свыше +50°C. Поэтому замеры освещенности светодиодных светильников необходимо проводить после их 2 часовой работы, когда они выйдут на рабочий режим. Желательно, чтобы не возникло неточностей, замеры освещенности проводить несколько раз в течение рабочего дня. Затем этот контроль и замеры делать хотя бы один раз в год. Чтобы не ошибиться с параметрами освещенности, лучше при проектировании сразу закладывать коэффициент падение освещенности, который зависит от типа и характеристики объекта.

Из практики бывало, что при проектировании и расчетах светодиодных светильников, освещенность имела определенные параметры, но на практике, через короткий промежуток эксплуатации, освещенность уже не соответствовала изначальным расчетным данным и данным первых замеров. Это падение чаще всего связано с неправильным проектированием и применением светодиодных приборов не соответствующих нужным качествам по обеспечению теплоотвода и контролю за тепловыми режимами.

Важно! Когда проводите замеры освещенности светодиодных приборов, не поленитесь сделайте их несколько раз и законспектируете для себя. Следите за их работой и параметрами освещенности весь гарантийный срок.

Если производитель светодиодных изделий обеспечивает гарантийный срок 3 и более года, то светильники в заявленных температурных режимах и условиях должны сохранять свои параметры. Это касается и освещенности. Допустим вам сделали расчеты или подобрали определенные марки светильников в проект. Если условия эксплуатации светильников происходят при температурных режимах свыше +45 гр, то замеры освещенности надо делать гораздо чаще, чем регламентируют нормы. Правило «доверяй, но проверяй» хорошо подходит под контроль работы светодиодных светильников.

Как измерять и пользоваться микрометром, устройство и основные элементы

Содержание:

1. Отличная альтернатива линейке
2. Современные разновидности микрометров
3. Знание основных параметров – залог правильного выбора

Название микрометра пошло от единицы измерения, которая была взята за основу при проведении замеров этим прибором. В метрической системе мер значение микрона равно одной миллионной доли метра (толщина человеческого волоса равна примерно 40 микронам). В конце XX века эта единица измерения была отменена, и сегодня ею практически не пользуются, а название прибора осталось и оно говорит само за себя – микрометр измеряет с высокой точностью очень мелкие детали.

Где же может пригодиться такой измерительный инструмент? Везде, где требуется получить максимально точные измерения. Его используют в машиностроении, слесарном, токарном и авторемонтном деле. С его помощью можно измерять толщину листов, проводов, проволоки, деталей, стенок цилиндрических элементов, длину уступов, глубину пазов и многое другое. Уже более 100 лет он является незаменимым измерительным прибором на производстве и в частных мастерских.

Отличная альтернатива линейке

Способы линейных измерений всегда заботили людей. Когда более 4000 лет назад перед человеком встал вопрос проведения измерений изделий, подручным средством стала примитивная линейка. Долгие годы именно она использовалась при необходимости линейных измерений в мастерских и строительстве. В 1570 году в устройстве пушечного механизма была использована микропара «винт-гайка», а в 1848 году это изобретение было взято за основу создания первого микрометра, который создал Жан Пальмер. Фамилия французского ученого легла в основу названия этого устройства – микрометр еще называют «пальмером». В 1877 году американской фирмой «Браун и Шарп» устройство микрометра Пальмера было усовершенствовано и вскоре открылось серийное производство этих инструментов. Точность измерений до 0,01 мм – это большой прорыв для промышленности XIX века, который был возможен благодаря появлению микрометра. В том виде, в котором выпускались эти измерительные приборы, они сохранились и до наших дней.

Устройство состоит из D-образной скобы, с одной стороны которой находится пятка, а с другой – шпиндель и микрометрический винт с гайкой. Деталь помещается в пространство между пяткой и шпинделем, зажимается между ними при вращении винта и фиксируется гайкой. Устройство имеет две шкалы делений: главная находится на «стебле» (как правило, цена деления микрометра на ней составляет 0,5 или 1 мм), а вторая – расположена в виде насечек по кругу барабана (50 или 100 насечек). Полные обороты винта отсчитывают по главной шкале, а доли оборота – по круговой. Таким образом, удается определить значение толщины детали с точностью в 0,01 или 0,001 мм. Точность микрометра в 10 раз может превосходить точность измерений штангенциркуля и в 100 раз – обычной линейки. Это позволяет использовать его для получения размеров мелких деталей, которые используются в механизмах, автомобильных двигателях и других изделиях, где все элементы строго подгоняются под установленный размер.

Современные разновидности микрометров

Технический прогресс заставляет предприятия следовать все более жестким нормативам изготовления деталей, а значит и средства измерений тоже должны идти в ногу со временем. Поэтому сегодня классическое устройство микрометра дополняется и всячески усовершенствуется, чтобы этот инструмент соответствовал самым строгим требованиям и позволял проводить максимально точные измерения.

В конструкции появился такой элемент, как трещотка. Она расположена на конце рукоятки и позволяет точно контролировать необходимое давление на винт при проведении измерений. Ведь при соприкосновении детали со шпинделем возникает усилие и если оно будет слишком сильным, то это может сказаться на точности измерений. Трещотка позволяет избежать этого – ее вращают до тех пор, пока шпиндель не соприкоснется с деталью настолько, чтобы давление не превысило допустимое. Характерные щелчки трещотки говорят о том, что достигнуто правильное положение измерительных плоскостей относительно шпинделя и пятки и вращение следует прекратить. Трещотка присутствует практически во всех современных микрометрах, модификаций которых существует очень много, например, трубные, проволочные, листовые, призматические, канавочные и т.д. Мы же перечислим основные виды, которые наиболее широко применяются в различных отраслях производства.

Название	Особенности
Механический (МК)	Этот инструмент максимально приближен к классическому устройству микрометра. В основе лежит винтовая пара, а измерительные поверхности пятки и шпинделя отполированы до зеркального блеска, что обеспечивает плотное соприкосновение с деталью и позволяет получить точные замеры. Результат измерений нужно смотреть на шкале насечек: с ценой деления в 0,5 или 1 мм на «стебле» микрометра и обычно в 0,01 мм – на барабане.
Рычажный (МР)	В отличие от обычного прибора, этот имеет подвижную пятку, которая при перемещении вдоль оси воздействует на рычаг. Это приводит в действие зубчатый механизм микрометра, и поступательное движение преобразуется во вращательное. В конструкции предусмотрено механическое табло со шкалой делений и стрелкой – при достаточном усилии зажима детали стрелка показывает результат измерений с точностью до 0,01 мм.
Цифровой (МКЦ)	В отличие от предыдущих двух видов, такой микрометр оснащен электронным цифровым табло, на которое выводятся значения измерений. Благодаря кнопочному управлению, можно выставить значение на нуль одним нажатием, у некоторых моделей предусмотрен выбор единиц измерений между метрической и дюймовой системой мер. Измерения проводятся с точностью до 0,001 мм. Работают такие устройства на батарейках.

Механические и рычажные микрометры используются как при серийном, так и при штучном производстве, также они часто применяются в автослесарных и ремонтных мастерских. С их помощью можно провести точные замеры при замене износившихся деталей и элементов механизмов. А вот на поточном производстве оборудования или электротехнических товаров, когда необходимо измерять не только толщину деталей, но и, например, сечение проводников, необходимы более точные измерения, поэтому там используют цифровые модели микрометров. Чем еще руководствоваться при выборе, расскажем далее.

Знание основных параметров – залог правильного выбора

Чтобы убедиться в том, что микрометр действительно подходит под специфику Вашей деятельности и во время измерений не возникнет никаких сложностей, при выборе нужно учесть несколько важных характеристик.

Диапазон измерений. От этого параметра зависит то, какие по толщине детали Вы сможете поместить между шпинделем и пяткой и, следовательно, сделать замер. У разных моделей диапазон может быть, например, в пределах от 0 до 25 мм или от 100 до 125 мм. Выбор следует делать, исходя из того, с какими деталями Вам предстоит работать чаще всего.

Точность измерений зависит от шага резьбы у микрометрического винта. Шаг резьбы равен цене делений на «стебле». Точность измерений (или как еще говорят — величина отсчета) будет равна значению, полученному при делении значения шага резьбы на количество делений шкалы барабана. Например, если шаг резьбы составляет 0,5 мм, а количество насечек на круговой шкале равно 50, то с помощью такого микрометра можно получать данные с точностью до 0,01 мм. Более точными являются модели с показателем величины отсчета в 0,001 мм.

Важно знать. При работе в различных температурных условиях и при измерении деталей разной величины допустимы отклонения от указанного показателя. Значение погрешности устанавливается на заводе производителем, когда осуществляется поверка микрометров (должен прилагаться подтверждающий документ). У разных изделий значение отклонения может составлять от 0,002 до 0,03 мм (в зависимости от вида и модели). Если же погрешность микрометра превышает это значение, необходимо сделать калибровку.

Будьте уверены, этот прибор поможет сэкономить время, силы и материальные затраты. Ведь он позволяет легко получить точные измерения, что исключает риск выпуска бракованных деталей и изделий. А купить микрометр, подходящий для Ваших работ, Вы можете прямо сейчас в нашем интернет-магазине. В ассортименте представлены модели таких производителей как Legioner, MATRIX, Энкор, Вы можете выбрать как механический, так и цифровой прибор. Не откладывайте покупку – работайте с качественным измерительным инструментом!

Как измеряют физические величины?

☰

Физические величины — это количественные характеристики физических тел и явлений. Примеры физических величин: длина тела, промежуток времени, скорость движения тела, температура тела, пройденный телом путь.

Разные физические величины измеряются в разных единицах измерения. Так температура измеряется в градусах Цельсия (°C), время — в секундах (с), расстояние — в метрах (м), скорость — в пройденных метрах за секунду (м/c), площадь — в квадратных метрах (м²), объем — в кубических метрах (м³). Однако, даже одна и та же физическая величина может быть измерена по-разному. Так, например, время может измеряться в секундах, минутах, часах и других единицах. Длина — в миллиметрах (мм), сантиметрах (см), километрах (км) и т. д.

Чтобы избежать неоднозначности и недопонимания, ученые договорились использовать в физике Международную систему единиц СИ. Например, единицей длины по ней является 1 м. Для измерения физических величин используют различные измерительные приборы. Например, линейкой можно измерить длину небольших предметов, измерительными стаканами и пробирками — небольшие объемы жидкости, время измеряют часами.

Измерительные приборы имеют шкалу — деления, имеющие определенное числовое значение. Ценой деления измерительного прибора является разность значений физической величины между соседними делениями на шкале. Например, на линейке крупные деления обозначают сантиметры. Между двумя соседними крупными делениями есть более мелкие. Разница между двумя соседними мелкими делениями равна 1 миллиметру. Например, какое-то деление обозначает 5 см 3 мм, а соседнее справа будет обозначать 5 см 4 мм. Значит, ценой деления линейки является 1 мм.

Обычно, пользуясь измерительными приборами, невозможно очень точно измерить физическую величину. Например, если при измерении длины предмета, его конец точно не совпал с каким-либо делением шкалы, а находится где-то между двумя делениями. Поэтому говорят о погрешности измерений, которую приравнивают к цене деления прибора.

Очень маленькие и очень большие физические величины невозможно непосредственно измерить с помощью приборов. Как измерить объем вод океана или даже реки? Как узнать, сколько километров от Земли до Солнца? Сколько миллиметров диаметр атома? В случае таких измерений ученые придумывают различные методы и косвенным путем измеряют физическую величину.

Как измерить уровень радиации в квартире с помощью смартфона

С радиацией шутки плохи. Как известно, у человека нет доступных органов чувств для этого опасного вида излучения, поэтому долгое время радиация оставалась загадкой для человечества.

Фото: Pixabay

Что такое радиоактивность и ионизирующее излучение

Радиоактивность — это способность химических элементов к распаду, в результате которого образуются новые атомы, способные оказывать на ткани ионизирующее излучение.

Опасность ионизирующего излучения состоит в его способности создавать внутри тканей новые заряженные частицы, которые оказывают разрушительное действие на клетки тканей, вызывая их мутацию и гибель.

Фото: ppt-online

Ионизирующее излучение различается по степени проникающей способности, поэтому не все его виды одинаково опасны для человека. Например, альфа-излучение обладает низкой проникающей способностью, остановить которую сможет лист обычной бумаги, поэтому не представляет опасности до тех пор пока не попадет непосредственно внутрь организма через вдыхаемый воздух или открытую рану. Однако существует еще бета и гамма-излучения. Последнее может распространяться со скоростью света, а остановить его может только толстый слой свинца или бетона.

Источники радиации

Все источники радиации делятся на естественные и искусственные. Самым ярким примером искусственных или техногенных источников являются атомные реакторы.

К естественным источникам относятся природные радиоактивные материалы, которые встречаются повсюду в природе: космическое излучение, солнечная энергия, а также излучение от почвы, воды и некоторых газов, содержащихся в недрах земли. Одним из самых коварных природных источников является газ радон — тяжелый газ без запаха, который может накапливаться в закрытых помещениях.

Радон содержится во многих стройматериалах, воде и природном газе, поэтому может незаметно накапливаться в помещениях с недостаточной вентиляцией и при отсутствии надежной газоизоляции на границе между грунтом и здания.

Допустимые дозы радиации

Для измерения уровня радиации существует несколько единиц измерения. Наиболее распространены среди них Зиверт, Грей и Рентген.

Зиверт — это количество энергии, поглощенное килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощенной дозе в 1 Грей.

Грей — единица, которая показывает сколько энергии ионизирующего излучения поглотил один килограмм вещества.

Рентген — единица экспозиционной дозы радиоактивного облучения рентгеновским или гамма-излучением, определяемая по их ионизирующему действию на сухой атмосферный воздух.

В России допустимая доза радиации для человека установлена на уровне 50−60 мкр/час или приблизительно 0,4−0,5 мкЗв/час.

Согласно радиационным нормам безопасности СанПиН, допустимый уровень радиационного фона в помещении не должен превышать 0,3 мкЗв/час.

Как обезопасить себя от радиации

Обезопасить себя и своих близких от воздействия радиации достаточно просто. Для проверки помещения можно воспользоваться дозиметром — прибором, определяющим уровень радиационного фона.

Фото: Pixabay

Классический дозиметр — это прибор на основе газоразрядного индикатора ионизирующего излучения — счетчика Гейгера, который состоит из металлической трубки-катода и нити-анода, натянутой по ее оси. Принцип работы счетчика основан на ударной ионизации. Трубка заполняется разреженным газом, а внутри создается напряжение в несколько сотен вольт.

Любая вызывающая ионизацию частица, попадающая в чувствительный объем счетчика, сталкивается с атомами разреженного газа и становится причиной самостоятельного разряда. При этом выделяется энергия, которая отрывает электроны от атомов газа. Изменяется сопротивление и напряжение внутри трубки. Прибор регистрирует эти импульсы и переводит в понятные нам величины.

Классический советский дозиметр. Фото: Pixabay

Но, как известно, такие приборы стоят отнюдь не дешево, да и продаются не на каждом углу. Но у нас для вас отличные новости. Встроенным дозиметром сегодня обладает практически каждый смартфон. Как это возможно, спросите вы? Ведь дозиметр это технически достаточно сложное устройство, чтобы его можно было разместить внутри смартфона.

Все дело, в том, что CMOS-матрицы, которые есть в каждой камере смартфона, чувствительны не только к видимому свету, но и к фотонам гамма-излучения. Исторически, первыми датчиками ионизирующего излучения как раз были светочувствительные материалы, используемые в фотографии.

Эту особенность успешно применили современные производители ПО для смартфонов, создав ряд приложений, которые способны распознать радиацию. Все, что необходимо для того, чтобы можно было корректно производить измерения — заклеить камеру смартфона непрозрачной черной лентой, так как ионизирующее излучение не должно перекрываться излучением в видимом диапазоне.

Как измерить радиацию смартфоном

Приложение Radioactivity Counter подсчитывает количество ионизирующего излучения благодаря чувствительности матрицы камеры смартфона к излучению за пределами видимого спектра. Если заклеить камеру смартфона непрозрачной лентой, то камера перестанет распознавать освещение, но продолжит регистрировать гамма-излучение, которое отобразиться в виде белых точек.

Для того, чтобы измерить уровень радиации с помощью смартфона, скачайте приложение Radioactivity Counter из магазина Play Маркет и установите его на свой смартфон. После установки приложения необходимо заклеить камеру смартфона черной лентой, которая не должна пропускать источник света.

Затем, необходимо настроить уровень шума. Для этого необходимо нажать соответствующую кнопку «Set noise». Можно также установить уровень шума вручную в настройках программы, используя для этого таблицу для конкретной модели вашего смартфона.

После окончания калибровки, приложение уведомит о текущем уровне помех и начнет проверку. При обнаружении источника повышенной радиации, телефон начнет издавать характерные щелчки и отобразит уровень радиации на экране смартфона.

Еще один способ измерить уровень радиации с помощью смартфона — установка портативного счетчика Гейгера в TRS разъем mini-jack (3.5 мм), который обычно служит для подключения наушников.

Такие приборы можно приобрести на известных китайских маркетплейсах. Главное — не перепутать дозиметр с прибором для измерения электромагнитного излучения. Выглядят они практически одинаково, поэтому перед покупкой не поленитесь изучить подробные характеристики.

Заключение

Радиация нередко вызывает страх у людей. Все потому, что ее нельзя распознать без специальных приспособлений, а последствия от ее воздействия могут быть самыми печальными. Но благодаря современным технологиям мы можем использовать смартфон не только в качестве средства общения, но и находить ему порой самые неожиданные применения. Измерение уровня радиационного фона в квартире — яркий тому пример.

Смартфон в наши дни стал по-настоящему многофункциональным устройством, что позволяет не только экономить средства на покупке различных гаджетов, но и делает нашу жизнь комфортнее, а главное — безопасней.

Это тоже интересно:

Как измеряют загрязнение воздуха в Москве и в мире

Вспоминая богатую на выбросы в атмосферу различных субстанций московскую неделю, «Газета.Ru» рассказывает о том, как измеряют качество воздуха и где дышать еще хуже, чем в столице России.

За еще не завершившуюся неделю жители Москвы успели в полной мере насладиться сероводородом из не установленного МЧС источника, а в последние рабочие дни еще и подышать гарью, оказавшейся продуктом сжигания порубочных остатков. Однако проблема загрязнения воздуха, с которой москвичи сталкиваются относительно редко, уже на протяжении многих лет волнует жителей других мегаполисов по всему миру. С соответствующими показателями можно ознакомиться на различных ресурсах.

Среди них — индекс качества воздуха (Air Quality Index, AQI), содержание в воздухе диоксида азота NO₂, сернистого газа SO₂, угарного газа CO и некоторых других. Все они рассчитываются в режиме реального времени.

Об экологической обстановке в Москве можно узнать на сайте «Мосэкомониторинга». Достаточно выбрать одну из имеющихся в столице станций, и по ее показателям отслеживать информацию о состоянии воздуха на данный момент, на прошлой неделе, в прошлом месяце и в прошлом году.

В России и странах СНГ в том, что касается измерения загрязнения воздуха, мало что изменилось с советских времен. Используемый и поныне индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) стал применяться после выхода в 1979 году «Руководства по контролю загрязнения атмосферы». Среди случаев, когда ИЗА показал серьезные загрязнения воздуха, — падение метеорита в Челябинске в 2013 году. В целом же наблюдения проводятся на регулярной основе во всех крупных городах страны.

На их основе Росгидромет ежегодно публикует подробные доклады. Так, последний из них был выпущен по итогам 2013 года. Что касается индекса загрязнения атмосферы, то при его расчете измеряют наличие в воздухе взвешенных веществ, диоксида азота, оксида азота, диоксида серы, оксида углерода, бенз(а)пирена и формальдегида.

В список самых загрязненных мест в России сейчас входят Москва, Екатеринбург, Магнитогорск, Норильск, Иркутск, Ханты-Мансийск, Чита, Братск, поселок Восточный, Нерюнгри, Дзержинск, Нижнекамск, Новокузнецк, Зима, Златоуст, Салехард, Иваново, Саратов, Селенгинск, Краснотурьинск, Улан-Удэ, Курган, Чегдомын, Кызыл, Черногорск, Лесосибирск, Магнитогорск, Шелехов, Минусинск и Южно-Сахалинск. Ждать результатов за 2014 год стоит к сентябрю года 2015.

03 сентября 13:09

Кроме того, публикуются и ежемесячные доклады. На момент написания заметки был доступен такой документ по Москве и Московской области за сентябрь 2014 года. Согласно приведенной информации, в Центральном, Северном, Северо-Восточном, Северо-Западном, Восточном и Западном административных округах города Москвы в первый месяц осени уровень загрязнения воздуха был низким. В декабре или даже в январе 2015 года москвичи и жители других регионов смогут наконец узнать, насколько сильным было загрязнение в драматичном ноябре 2014-го.

Самый популярный из агрегаторов, дающих информацию о загрязнении воздуха, был создан в Китае и в режиме реального времени отслеживает важнейшие показатели по множеству городов. Имеется подобный сервис и в Европейском союзе. Правда, информации по активно евроинтегрирующейся Украине в нем пока нет. Стоит предположить, что сжигание покрышек и боевые действия не поспособствовали улучшению экологической ситуации.

По состоянию на 16.00 мск пятницы в столице России индекс качества воздуха равнялся 38 пунктам, что соответствует среднему уровню загрязнения. В Нью-Йорке загрязнение тоже среднее, но индекс составил 13 пунктов. В Вене — 44, в Лондоне — 80, в Лос-Анджелесе — 87. В А вот в одном из главных мегаполисов КНР — Шанхае — все гораздо хуже. Там AQI равнялся 138 пунктам, что следует трактовать как плохое качество воздуха.

К слову, в Париже уровень загрязнения — 85. Такое качество воздуха оценивается как неподходящее для особо восприимчивых. При этом недавно власти Франции ввели ограничения на движение частного автотранспорта: по нечетным датам запрет будет распространяться на авто с номерами, заканчивающимися на четные цифры, и наоборот.

Самыми загрязненными городами Земли считаются китайские города Линьфэнь и Тяньин, индийские Сукинда и Вапи, перуанская Ла-Оройя, наши российские Джержинск и Норильск, украинский Чернобыль, азербайджанский Сумгайыт и замбийский город Кабве.

Поэтому москвичам, которым власти советуют не выходить на улицу, вполне можно и порадоваться. Конечно, существуют города, где ситуация с загрязнением гораздо хуже, но чаще всего информацию об обстановке в них собирают местные власти.

В современных условиях большинство подобных наблюдений ведется в реальном времени. Для этого используются специальные приборы и станции, которые находятся в определенных местах и фиксируют содержание определенных веществ. Хотя сейчас существуют и передвижные станции мониторинга. Обычные станции находятся в нескольких ключевых районах населенного пункта и ведут наблюдения на постоянной основе, а мобильные используют при необходимости.

Пока же остается ждать, когда власти Москвы «установят» источник выброса сероводорода, а соответствующие ведомства расскажут об уровне загрязнения в определенной временной перспективе.

Что такое текстура пищи и как она измеряется

Автор: Тоби Роджерс, директор Lloyd Instruments по испытательному оборудованию материалов и Chatillon Force Testing Instruments

Тестирование текстуры — это хорошо зарекомендовавший себя метод оценки механических и физических свойств сырых ингредиентов. структура и дизайн пищевых продуктов, а также проверки до и после контроля качества. Тестирование текстуры применяется к широкому спектру продуктов питания, включая выпечку, крупы, кондитерские изделия, закуски, молочные продукты, фрукты, овощи, желатин, мясо, птицу, рыбу, макаронные изделия и даже корма для домашних животных.Поскольку текстура — это свойство, связанное с осязанием, ее можно легко измерить механическими методами в таких единицах, как сила.

При тестировании текстуры пищевых продуктов стандартные тесты, такие как сжатие, растяжение и изгиб, используются для измерения твердости, хрусткости, хрусткости, мягкости, упругости, липкости и других свойств пищевых продуктов. Сравнение результатов анализа механической текстуры с сенсорными панелями обученных людей показало, что измерения имеют высокую корреляцию с различными сенсорными атрибутами, связанными с качеством текстуры.

Для натуральных продуктов, таких как фрукты, овощи, мясо и рыба, текстурные свойства можно проследить до способа выращивания или выращивания продукта, в то время как для обработанных пищевых продуктов текстурные свойства можно использовать для оптимизации процесса. Анализ текстуры пищевых продуктов может выявить возможности улучшения качества по всей цепочке поставок и производственному процессу. На этапе исследований и разработок новые или альтернативные ингредиенты можно сравнить с существующими ингредиентами. В производстве анализ текстуры пищевых продуктов используется для измерения и контроля изменений процесса, таких как температура, влажность и время приготовления.

Приборы для анализа текстуры

Рис. 1: Ручной тестер текстуры пищевых продуктов Chatillon MT150

AMETEK STC предлагает различные типы испытательного оборудования, от ручных и моторизованных тестеров твердости пищевых продуктов до анализаторов текстуры с полностью программным управлением. Инструментальное тестирование позволяет вводить и внедрять стандарты и может предоставить полную документацию по процедурам тестирования. Chatillon MT150 Series (Рисунок 1) — это ручной механический тестер, пригодный для определения твердости фруктов и овощей.Он использует портативный механический или цифровой датчик силы для измерения растяжения или сжатия. Тестером можно управлять с помощью рычага или маховика, а для измерения глубины прокола можно использовать цифровой индикатор или линейку.

Для испытаний на твердость или сопутствующих испытаний на прокалывание, сжатие-выдавливание, резание и сдвиг, на растяжение и сжатие можно использовать ручной моторизованный тестер серии Chatillon LTCM-100. Он оснащен ручным переключателем или дополнительным педальным переключателем для управления скоростью и направлением движения тестера.

Цифровой датчик силы используется для определения пиковых усилий, возникающих при проверке характеристик твердости образца. Точность усилия достигается до 0,1% от полной шкалы. Тестер хорошо подходит для лаборатории QA / QC, производственной или исследовательской среды.

Анализатор текстур TA1 (рис. 2) — это высокопроизводительный анализатор текстуры пищевых продуктов для полностью автоматизированного анализа текстуры. Механический анализ текстуры с помощью откалиброванного тестера текстуры, запускаемого программным обеспечением с использованием фундаментальных алгоритмов, устраняет все элементы субъективности из тестирования.Простой в эксплуатации анализатор текстуры пищевых продуктов емкостью 220 фунтов (102 кгс, 1000 Н) предназначен как для рутинного, так и для сложного анализа текстуры с использованием программного обеспечения для тестирования и контроля материалов NEXYGEN Plus . Точность измерений составляет ± 0,5% от показаний, а точность скорости составляет <0,2%. Стандартная система включает в себя базовый прибор, поддон для сбора капель, основание для тестирования пищевых продуктов и полудюймовый зонд для повседневных задач. Система привода с обратной связью обеспечивает точное управление прибором во время испытания.

Это позволяет точно измерить высоту образца для испытуемых образцов в процентах от их первоначального размера с возможностью регулировки скорости испытания относительно размеров образца. Анализатор имеет значительную рабочую зону для размещения больших образцов и может быть оснащен широким спектром специально разработанных приспособлений и датчиков для определения текстуры пищевых продуктов, а также многоцелевых захватов для общих применений, таких как тестирование упаковки. Управление осуществляется с помощью легко настраиваемого программного обеспечения NEXYGEN Plus , которое включает обширную библиотеку стандартных тестов для пищевой промышленности.

Рисунок 2: Анализатор текстуры пищевых продуктов TA1

Типичные тесты
Некоторые из параметров, которые можно измерить с помощью анализатора текстуры, включают адгезию, жевательную способность, когезионность, консистенцию, хрусткость, хрусткость, эластичность, растяжимость, твердость, ломкость, гель прочность, липкость, твердость, прочность на разрыв, упругость, жесткость, волокнистость, вязкость при анализе профиля текстуры (TPA), работа для резки, работа для проникновения и работа на сдвиг.

Ключом к универсальности метода анализа текстуры является наличие более 70 датчиков, приспособлений и приспособлений, которые позволяют использовать один прибор для выполнения разнообразных измерений в различных пищевых приложениях. Приспособление «Набор для укусов Володкевича» является хорошей иллюстрацией того, как прибор переводит человеческое действие в измеримую величину. Он предназначен для имитации срезания резцами мяса, овощей, фруктов и хрустящих пищевых продуктов. Набор состоит из верхних и нижних «зубцов» (рис. 3), которые сведены вместе до тех пор, пока они почти не соприкасаются.

Рисунок 3: Прикусной набор Володкевича

Образец помещают на нижний «зуб», и результат измеряется как пиковая сила, необходимая для прокалывания образца. Результаты коррелируют с нежностью, твердостью и твердостью образца. Захваты и приспособления доступны в различных размерах, захватных поверхностях, стилях и возможностях для различных применений.

Выбор размера образца зависит от его однородности.Для продуктов с большими пустотами потребуется образец большего размера, чем для продуктов без пустот, чтобы получить аналогичную воспроизводимость. Выбор светильников зависит от образца; если образец имеет плоскую поверхность, то обычно используются плиты для сжатия, которые больше, чем образец. Для неровных поверхностей, таких как фрукты и овощи, используются зонды малого диаметра.

Приспособления для тестирования пищевых продуктов
Захваты и приспособления для анализа текстуры регулярно совершенствуются для дальнейшего расширения диапазона их применения.Два испытательных приспособления для анализатора текстуры TA1 включают одно для анализа сырых котлет для гамбургеров, которое обеспечивает объективную оценку консистенции гамбургеров. Второе приспособление для измерения липкости макаронных изделий. Огромный спрос на гамбургеры вместе с конкурентоспособными ценами означает, что их состав может значительно варьироваться: от 100% говяжьего фарша до некачественного мяса, содержащего высокий процент жира, наполнителей, соли и других добавок.

Для тестирования бургер помещают на опорную пластину с отверстием диаметром 27 мм, установленную на базовом столе TA1.Цилиндрический зонд, который открывается в форме перевернутого конуса с плоским концом диаметром 25 мм, используется для приложения силы к бургеру (рис. 4). Приспособление также можно использовать для тестирования повторно отформованного вареного мяса.

Рисунок 4: Шаблон для проверки консистенции бургера

Рисунок 5: Тестовый образец на липкость лазаньи

Липкость приготовленных листов макаронных изделий, таких как лазанья, зависит от содержания крахмала в листе макаронных изделий, которое в очередь зависит от температуры и времени приготовления.Эти параметры можно оптимизировать, измерив липкость макаронных изделий. Лист приготовленных макаронных изделий устанавливается между базовым столом TA1 и прямоугольной тарелкой с прямоугольным отверстием. Соответствующий прямоугольный зонд используется для приложения равномерной силы сжатия к листу макаронных изделий через отверстие (рис. 5). Затем измеряется сила, необходимая для извлечения зонда. Зонд можно удерживать в контакте с листом макаронных изделий в течение заданного времени перед извлечением, если это необходимо.

Хотя приспособления предназначены для конкретных приложений, новые испытательные приспособления для более общих приложений также представляют интерес.Версия сдвигового элемента Kramer типа с пятью лезвиями является альтернативой традиционной конфигурации с 10 лезвиями (Рисунок 6) и предназначена для измерения объемного сдвига и сил экструзии мяса, фруктов и злаков, особенно если образцы имеют неправильную форму. формы и размеры, а также ожидаемые усилия слишком высоки для традиционной версии с 10 лезвиями. Ячейка для сдвига типа Kramer состоит из пяти параллельных стальных лопастей, которые через направляющие прорези вводятся в прямоугольный контейнер с соответствующими прорезями в основании.

Рисунок 6: Сдвиговая ячейка типа Kramer с 10 лопастями

Образец разрезается, сжимается и выдавливается через нижние отверстия. Поскольку лезвия расположены дальше друг от друга, чем в версии с 10 лезвиями, уменьшается сила объемного сдвига или сжатия образцов с большим количеством частиц или продуктов с неоднородной текстурой. Аксессуар работает от температуры окружающей среды до 100 ° C и оснащен контейнером для утечки, который также можно использовать с версией с 10 лезвиями.

Управление программным обеспечением
В то время как механические приспособления и приспособления позволяют расширить диапазон возможностей тестирования, программное управление анализатором текстуры позволяет оператору контролировать и контролировать все аспекты системы и настраивать сами тесты. Программное обеспечение NEXYGEN Plus для анализа текстуры для анализатора текстуры TA1 включает обширную библиотеку стандартных отраслевых методов тестирования, охватывающих испытания продуктов питания, косметики и упаковки в соответствии с AACC, ASTM, DIN, EN, ISO и другими стандартами.Программное обеспечение также предлагает создание пользовательских тестов, сбор данных, создание отчетов и экспорт тестовых данных, захват видео и неподвижных изображений, безопасность тестовых данных и журналы аудита, а также автоматизацию и настройку тестирования. Стандартный настраиваемый пользователем тест может использоваться для создания специализированных многоступенчатых тестов и особенно полезен для анализа профиля текстуры (TPA), который воспроизводит влияние двух укусов на образец. Программное обеспечение фиксирует силу, расстояние и время во время теста, позволяя рассчитать такие параметры, как сила адгезии, адгезия, жевательная способность, когезионность, твердость, ломкость, липкость, модуль твердости, упругость, упругость и тягучесть.

В дополнение к мощным средствам измерения, программное обеспечение предоставляет возможности, которые могут значительно улучшить представление и понимание результатов испытаний. Например, видеоизображения всего теста могут быть записаны и синхронизированы с данными напряжения / деформации и воспроизведены для подробного анализа после тестирования. В качестве альтернативы можно делать неподвижные изображения в определенных точках во время теста. Эти неподвижные изображения записываются на график для облегчения анализа.

Кроме того, к системе могут быть подключены внешние устройства plug-and-play, такие как датчики температуры и влажности, чтобы эти параметры можно было контролировать во время теста и сообщать в программном обеспечении в зависимости от силы, расстояния и времени.Эти внешние устройства также могут управлять условиями запуска и остановки теста. Модуль безопасности и контрольного журнала позволяет супервизорам управлять доступом пользователей и прослеживаемостью данных. Интегрированные журналы аудита, охватывающие действия оператора и результаты тестирования, гарантируют, что все изменения в процедурах тестирования записываются в простом доступном формате.

Пользовательские приложения
В дополнение к множеству стандартных тестов, в которых используются описанные выше приспособления, многие исследователи предпочитают разрабатывать свои собственные тесты.Программный контроль обеспечивает универсальность для создания и проведения соответствующих тестов; все, что требуется, — это специальный зажим или приспособление для удержания конкретного образца для требуемого испытания. Производитель предоставляет услуги по проектированию и изготовлению специализированных приспособлений. Многие пищевые продукты упакованы в гибкую пленку, которую необходимо проверить на прочность на разрыв, сопротивление проколу, прочность на отрыв при нагревании, прочность на разрыв и коэффициент трения. TA1 можно легко настроить как систему двойного анализа текстуры и тестирования упаковки, заменив приспособления, что обеспечивает еще большую универсальность.

Что такое производительность и как ее измеряют? — Новости в центре внимания

Новая аналитическая записка Комиссии по производительности раскрывает концепцию производительности и способы ее измерения.

Бизнес-сообщество, комментаторы СМИ и политики часто хвалят рост производительности как решение проблемы повышения уровня жизни, однако единого мнения о том, что такое производительность на самом деле, нет.

Для экономистов производительность — это эффективность, с которой фирмы, организации, промышленность и экономика в целом преобразуют вводимые ресурсы (труд, капитал и сырье) в продукцию.Производительность растет, когда выпуск растет быстрее, чем затраты, что делает существующие ресурсы более продуктивными. Производительность не отражает того, насколько мы ценим результаты — она только измеряет, насколько эффективно мы используем наши ресурсы для их производства.

Производительность на уровне фирмы

Генерация и применение технологических и организационных знаний (инноваций) являются основными движущими силами роста производительности на уровне компаний. Эти детерминанты шире, чем технологии в инженерном смысле.Выбор производственной технологии и организации производства, которые являются управленческими решениями, играют решающую роль в производительности.

Фирмы могут повысить свою производственную эффективность тремя способами:

Повышение технической эффективности — увеличение выпуска может быть достигнуто при заданном уровне затрат за счет более эффективного использования существующих технологий.
Технологический прогресс и организационные изменения — по мере того, как фирмы принимают технологии или организационные структуры, которые являются новыми для фирмы, или разрабатывают и применяют новые технологии или подходы, они могут увеличить выпуск продукции больше, чем любые дополнительные затраты, которые могут потребоваться.
Увеличение отдачи от масштаба — по мере увеличения размера фирмы ее производственные затраты на единицу продукции могут снижаться, поскольку становится финансово выгодным внедрение существующих технологий.

Производительность на национальном уровне

Повышение производительности на уровне фирм напрямую влияет на рост национальной экономики, но рост производительности в экономике может превышать рост производительности отдельных фирм. Это происходит потому, что конкуренция благоприятствует более производительным фирмам, и поэтому рыночная доля этих фирм увеличивается, а доля менее производительных фирм сокращается.В процессе работы повышается средний уровень производительности. Этот процесс конкурентной динамики важен для удержания экономики близко к границе производственных возможностей. Политика и поведение рынка, подрывающие конкуренцию, могут привести к тому, что экономика упадет ниже своего потенциала.

Также существует вероятность «побочных эффектов» между фирмами, которые означают, что повышение производительности может быть заразительным. То есть то, что фирмы делают для своей выгоды, приносит пользу и другим фирмам.Сторонники проактивной отраслевой политики (такой как государственная поддержка инновационных центров и кластеров) часто ссылаются на важность вторичных эффектов как источника роста производительности. Однако предложения по государственным расходам в этой области нуждаются в тщательной проверке, чтобы убедиться, что вторичные эффекты действительно возникают, что они вызваны деятельностью, которая в противном случае не произошла бы, а выгоды превышают общественные затраты.

Измерение роста производительности

Измеренная производительность — это отношение общей суммы выпуска к количеству затрат, используемых при производстве товаров и услуг.Рост производительности оценивается путем вычитания роста затрат из роста выпуска — это остаток.

Есть несколько способов измерить производительность. В Австралии наиболее часто используются следующие показатели производительности:

многофакторная производительность (MFP), которая измеряет рост выпуска добавленной стоимости (реальный валовой выпуск за вычетом промежуточных затрат) на единицу используемых трудовых и капитальных затрат; и
производительность труда (LP), которая измеряет рост выпуска добавленной стоимости на единицу использованного труда.

Расчет MFP с использованием традиционных методов учета требует независимых измерений входов и выходов. Для Австралии это рассчитано для 16 отраслей, которые АБС определяет рыночным сектором экономики. Следовательно, оценки МФП в масштабах экономики отражают рост производительности только примерно в 80% экономики (доля 16 отраслей в общем ВВП). LP может быть измерен как для рыночного, так и для нерыночного секторов экономики. Это связано с тем, что трудозатраты можно измерить в реальном объеме как отработанные часы.

MFP — это показатель, более близкий к концепции производственной эффективности, чем LP, поскольку он удаляет вклад увеличения капитала из остаточного.

Два потенциальных источника изменения измеряемой производительности требуют особого внимания: неизмеряемые ресурсы, влияющие на реальные затраты, и использование производственных мощностей. Существует также ряд проблем измерения, связанных с оценкой объемов производства и ввода.

Неизмеренные входы

В некоторых отраслях вводимые ресурсы, помимо капитала и труда (и знаний), могут иметь сильное влияние на выпуск.Если эти ресурсы не покупаются на рынке, как в случае некоторых ресурсов природных ресурсов и волонтерских усилий, они не включаются в оценку затрат. Если доступность или качество этих ресурсов меняется, то это повлияет на оценки производительности, как на остаточную величину.

Недавнее исследование Комиссии выявило горнодобывающую, коммунальную и сельскохозяйственную отрасли как отрасли, в которых на оценки МФП влияют изменения неизмеренных вводимых ресурсов. Все эти отрасли зависят от природных ресурсов.Ухудшение качества вводимых природных ресурсов или более строгие нормативные ограничения на их использование могут снизить измеряемую производительность, несмотря на то, что производственная эффективность фирм в отрасли остается неизменной или даже улучшается.

Загрузка производственных мощностей

Выпуск продукции соответствует рыночному спросу. По мере того, как спрос растет или падает с течением времени в зависимости от бизнес-цикла или других факторов, фирмы корректируют выпуск, который они производят. В случае циклического спада многие фирмы сократят объемы выпуска, но не смогут легко сократить свои капитальные и трудовые затраты, поскольку они нуждаются в этих затратах, готовых к восстановлению спроса.В результате компании, вероятно, будут недостаточно использовать свой капитал и трудозатраты во время спада, и производительность будет ниже. Когда бизнес процветает, фирмы будут полностью использовать свой капитал и рабочую силу. Следовательно, измеряемая производительность имеет тенденцию быть проциклической, поскольку коэффициент использования ресурсов растет при повышении и снижается при понижении.

Многие отрасли испытывают циклы спроса, которые влияют на использование производственных мощностей, но отрасли с высоким уровнем основного капитала, такие как производство, как правило, более подвержены влиянию бизнес-цикла.Это означает, что годовые оценки производительности, вероятно, будут занижать или завышать базовый уровень производительности в зависимости от того, на каком этапе экономического цикла находится отрасль.

Чтобы помочь пользователям интерпретировать измеренную производительность, АБС делит МФУ временных рядов на циклы производительности для рыночного сектора. Начальная и конечная точки циклов соответствуют точкам, в которых уровни использования производственных мощностей могут быть сопоставимы. Средний рост производительности между этими точками является более надежным показателем роста производительности за определенный период, чем показатели, основанные на разных годах цикла.

Проблемы измерения

Проблемы как с точностью исходных данных, так и с применяемыми методологиями приводят к ошибкам измерения. Улучшения качества данных и методологии являются частью постоянной функции АБС, что приводит к периодическому пересмотру оценок МФП.

Две проблемы при измерении затрат, которые могут внести ошибки в оценки производительности, — это трудности с измерением объема капитальных услуг и отставание между инвестициями (когда они считаются добавленными к производственному капиталу) и тем, когда они фактически используются в производстве. .Эти проблемы возникают в основном при реализации крупных инфраструктурных проектов и при внедрении крупных новых технологий, таких как ИКТ.

Подведение итогов

Измеренный рост производительности (MFP и LP) отражает ряд факторов:

Изменения производственной эффективности экономики
изменения неизмеренных затрат (например, природных ресурсов), которые влияют на реальные затраты на производство
лаг между инвестициями (при измерении затрат) и их использованием в производстве
вариаций в использовании ресурсов из-за экономических циклов
ошибок и расхождений в исходных оценках затрат, выпуска и цен.

Ключевым моментом является то, что важно распаковать показатели производительности, чтобы понять непосредственные и лежащие в основе факторы, влияющие на рост производительности.

Определение бизнес-цикла

: как его измерить?

Что такое деловой цикл?

«Деловые циклы — это тип колебаний, обнаруживаемых в совокупной экономической активности наций … цикл состоит из расширений, происходящих примерно в одно и то же время во многих видах экономической деятельности, за которыми следуют аналогичные общие спады … эта последовательность изменений является повторяющейся, но не периодической.»Это описание из величайшего труда 1946 года Артура Ф. Бернса и Уэсли К. Митчелла, Измерение бизнес-циклов, , остается окончательным и сегодня.

По сути, деловые циклы характеризуются чередованием фаз роста и сокращения совокупной экономической активности и перемещением экономических переменных в каждой фазе цикла. Совокупная экономическая активность представлена не только реальным (т. Е. Скорректированным на инфляцию) ВВП — показателем совокупного выпуска — но также и агрегированными показателями промышленного производства, занятости, доходов и продаж, которые являются ключевыми совпадающими экономическими показателями, используемыми для официальное определение У.S. Даты пика и минимума экономического цикла.

Распространенное заблуждение состоит в том, что рецессия определяется просто как два последовательных квартала снижения реального ВВП. Примечательно, что рецессии 1960–61 и 2001 годов не включали двух последовательных квартальных падений реального ВВП.

На самом деле рецессия — это особый вид порочного круга с каскадным снижением объемов производства, занятости, доходов и продаж, которое в свою очередь приводит к дальнейшему падению производства, быстро распространяющемуся от отрасли к отрасли и от региона к региону.Этот эффект домино является ключом к распространению слабости экономического спада в экономике, стимулируя смещение этих совпадающих экономических показателей и сохранение рецессии.

С другой стороны, восстановление бизнес-цикла начинается, когда этот порочный круг спада обращается вспять и становится положительным, когда рост объемов производства приводит к увеличению количества рабочих мест, росту доходов и увеличению продаж, что в свою очередь способствует дальнейшему увеличению выпуска. Восстановление может продолжаться и привести к устойчивому экономическому росту только в том случае, если оно станет самоподдерживающимся, что обеспечивается этим эффектом домино, стимулирующим распространение возрождения по всей экономике.

Конечно, фондовый рынок — это не экономика. Следовательно, деловой цикл не следует путать с рыночными циклами, которые измеряются с использованием общих индексов цен на акции.

Ключевые выводы

Деловые циклы состоят из согласованных циклических подъемов и падений в широких показателях экономической активности — выпуске, занятости, доходе и продажах.
Чередующиеся фазы бизнес-цикла — это расширение и сокращение (также называемые спадами).Спад начинается на пике делового цикла — когда заканчивается расширение — и заканчивается на его дне, когда начинается следующее расширение.
Серьезность рецессии измеряется тремя D: глубиной, распространением и продолжительностью, а сила расширения — тем, насколько она выражена, распространена и устойчива.

Измерение и датирование бизнес-циклов

Серьезность рецессии измеряется тремя D: глубиной, диффузией и продолжительностью.Глубина рецессии определяется величиной спада от пика до минимума по широким показателям производства, занятости, доходов и продаж. Его распространение измеряется степенью его распространения по экономической деятельности, отраслям и географическим регионам. Его продолжительность определяется временным интервалом между пиком и впадиной.

Аналогичным образом сила экспансии определяется тем, насколько ярко, всепроникающей и стойкой она оказывается. Эти три P соответствуют трем D рецессии.

Расширение начинается на дне (или дне) бизнес-цикла и продолжается до следующего пика, в то время как спад начинается с этого пика и продолжается до следующего пика.

Национальное бюро экономических исследований (NBER) определяет хронологию бизнес-цикла — даты начала и окончания рецессии и расширения для Соединенных Штатов. Соответственно, его комитет по датам делового цикла считает рецессию «значительным снижением экономической активности, распространяющимся по экономике, продолжающимся более нескольких месяцев, обычно видимым в реальном ВВП, реальном доходе, занятости, промышленном производстве и оптово-розничных продажах». .»

Комитет по знакомствам обычно определяет даты начала и окончания рецессии задолго до того, как это произошло. Например, после окончания рецессии 2007–2009 годов она «ждала принятия решения до тех пор, пока 30 июля и 27 августа 2010 года не будут опубликованы изменения в счетах национального дохода и продукта», и объявила об окончании рецессии в июне 2009 года. дата — 20 сентября 2010 г. С момента создания Комитета в 1979 г. средние задержки в объявлении дат начала и окончания рецессии составляли восемь месяцев для пиков и 15 месяцев для минимальных значений.

До создания Комитета, с 1949 по 1978 год, даты начала и окончания рецессии определялись от имени NBER доктором Джеффри Х. Муром. Затем он был старшим членом комитета с 1979 года до своей смерти в 2000 году. В 1996 году Мур стал соучредителем Института исследований экономического цикла (ECRI), который, основываясь на том же подходе, который использовался для определения официальной хронологии бизнес-цикла в США, определяет бизнес. хронология цикла для 21 другой экономики, включая G7 и БРИКС.При анализе, требующем дат международной рецессии в качестве ориентира, наиболее широко используемой процедурой является ссылка на даты NBER для США и даты ECRI для других стран.

Экспансия в США обычно длилась дольше, чем рецессия в США. В 1854–1899 гг. Они были почти одинаковыми по продолжительности: в среднем спады продолжались 24 месяца, а периоды роста — 27 месяцев. Затем средняя продолжительность рецессии упала до 18 месяцев в период 1900–1945 годов и до 11 месяцев в период после Второй мировой войны.Между тем, средняя продолжительность расширений постепенно увеличивалась с 27 месяцев в 1854–1899 годах до 32 месяцев в 1900–1945 годах, до 45 месяцев в 1945–1982 годах и до 103 месяцев в период 1982–2009 годов.

Глубина рецессии со временем изменилась. Как правило, они были очень глубокими в период до Второй мировой войны (Второй мировой войны), восходящий к 19 веку. В связи с резким падением циклической волатильности после Второй мировой войны глубина рецессии значительно снизилась. С середины 1980-х годов до кануна Великой рецессии 2007–2009 годов — периода, который иногда называют великой умеренностью, — наблюдалось дальнейшее снижение циклической волатильности.Кроме того, с момента начала большой модерации средняя продолжительность жизни расширений, похоже, увеличилась примерно вдвое.

График делового цикла.
Изображение Джули Банг © Investopedia 2019

Разновидности циклического опыта

Опыт большинства стран с рыночной экономикой до Второй мировой войны включал глубокую рецессию и сильное восстановление. Тем не менее, восстановление после Второй мировой войны после разрушений, нанесенных войной многим крупным экономикам, привело к сильной тенденции роста на протяжении десятилетий.

При сильной тенденции роста — как это продемонстрировал Китай в последние десятилетия — циклическим спадам трудно привести экономический рост ниже нуля к спаду. По той же причине Германия и Италия не увидели своей первой рецессии после Второй мировой войны до середины 1960-х годов и, таким образом, испытали рост на два десятилетия. С 1950-х по 1970-е годы во Франции наблюдалось 15-летнее расширение, в Великобритании — 22-летнее расширение, а в Японии — 19-летнее расширение. С конца 1950-х до начала 1980-х годов в Канаде наблюдалось 23-летнее расширение.Даже США пережили самый длительный рост до того времени в своей истории, охвативший почти девять лет с начала 1961 года до конца 1969 года.

Поскольку рецессии делового цикла, по-видимому, стали менее частыми, экономисты сосредоточили свое внимание на циклах роста, которые состоят из чередующихся периодов роста выше и ниже тенденции. Но мониторинг циклов роста требует определения текущей тенденции, что проблематично для прогнозирования экономического цикла в реальном времени. В результате Джеффри Х.Мур из ЕКРИ перешел к другой циклической концепции — циклу темпов роста.

Циклы темпов роста — также называемые циклами ускорения-замедления — состоят из чередующихся периодов циклических подъемов и спадов темпов роста экономики, измеряемых темпами роста тех же ключевых совпадающих экономических показателей, которые используются для определения пика и минимума экономического цикла. даты. В этом смысле цикл темпов роста (GRC) является первой производной от классического делового цикла (BC).Но что важно, анализ GRC не требует оценки тенденции.

Используя подход, аналогичный тому, который используется для определения хронологий бизнес-циклов, ECRI также определяет хронологии GRC для 22 стран, включая США. Поскольку GRC основаны на точках перегиба экономических циклов, они особенно полезны для инвесторов, которые чувствительны на связи между фондовыми рынками и экономическими циклами.

Исследователи, которые впервые применили классический анализ бизнес-цикла и анализ цикла роста, обратились к циклу темпов роста (GRC), который состоит из чередующихся периодов циклических подъемов и спадов экономического роста, измеряемых темпами роста одного и того же ключевого совпадающего экономического роста. индикаторы, используемые для определения дат пика и минимума делового цикла.

Курсы акций и деловой цикл

В послевоенный период самые большие спады цен на акции обычно — но не всегда — происходили во время спадов бизнес-цикла (то есть рецессий). Исключения включают крах 1987 года, который был частью падения индекса S&P 500 в том году на 35%, откат на 23% в 1966 году и падение на 28% в первой половине 1962 года.

Однако каждое из этих значительных падений цен на акции происходило во время спадов GRC. Действительно, в то время как цены на акции обычно испытывают серьезные спады вокруг спадов делового цикла и подъемы вокруг восстановлений делового цикла, между падениями цен на акции и спадами GRC, а также между повышением цен на акции и подъемами GRC, существовала лучшая взаимно-однозначная взаимосвязь. Период Второй мировой войны, десятилетия, предшествовавшие Великой рецессии.

После Великой рецессии 2007–2009 годов — в то время как полноценный спад цен на акции, характеризовавшийся снижением основных средних значений более чем на 20%, не происходил до пандемии COVID-19 2020 года — более мелкие 10–20% «коррекции» сгруппировались вокруг четыре промежуточных спада GRC, с мая 2010 года по май 2011 года, с марта 2012 года по январь 2013 года, с марта по август 2014 года и с апреля 2014 года по май 2016 года. 20% -ное падение индекса S&P 500 в конце 2018 года также произошло в рамках пятого GRC. спад, начавшийся в апреле 2017 года и завершившийся рецессией 2020 года.

По сути, перспектива рецессии обычно, но не всегда, приводит к значительному падению цен на акции. Но перспектива экономического спада — и, в частности, спада GRC — также может вызвать меньшие коррекции, а иногда и гораздо более сильное понижение цен на акции.

Поэтому для инвесторов жизненно важно следить не только за спадом экономического цикла, но и за замедлением экономического роста, обозначенным как спад GRC.

[ЕКРН Анирван Банерджи внес свой вклад в эту статью.]

Что такое уровень моря и как его измеряют? Введение

Щелкните, чтобы просмотреть стенограмму доклада «Что такое уровень моря?». видео.

Уровень моря кажется довольно простой концепцией, не так ли? Вы просто измеряете средний уровень Мирового океана и все. Но как насчет частей Земли, где нет океанов? Например, когда мы говорим, что Mt. Эверест находится на высоте 8850 м над уровнем моря, откуда нам знать, какой уровень моря будет ниже горы. Эверест, раз уж на сотни километров нет моря? Если бы Земля была плоской, все было бы просто — мы бы просто провели прямую линию через среднюю высоту океанов и покончили с ней.Но Земля не плоская.

Если бы Земля была сферической, это было бы тоже легко, потому что мы могли бы просто измерить среднее расстояние от центра Земли до поверхности океана. Но Земля не сферическая — она вращается, поэтому части, расположенные ближе к экватору, «выбрасываются» центробежными эффектами, а полюса немного сдавливаются.

На самом деле Земля настолько несферична, что на экваторе она на 42 км дальше в поперечнике, чем от полюса к полюсу. Это означает, что если вы думали, что Земля представляет собой сферу, и определяли уровень моря, стоя на морском льду на северном полюсе, то поверхность океана на экваторе была бы на 21 км над уровнем моря.Это выпуклость также является причиной того, что вулкан Чимборасо в Эквадоре, а не гора Эверест, является самой далекой от центра Земли вершиной.

Итак, как мы узнаем, что такое уровень моря? Что ж, вода удерживается на Земле гравитацией, поэтому мы могли бы смоделировать Землю как сплющенную и вытянутую вращающуюся сферу, а затем вычислить, на какой высоте опустятся океаны, если их гравитация притянет к поверхности этого эллипсоида. За исключением того, что внутренняя часть Земли не имеет одинаковой плотности повсюду, что означает, что гравитация немного сильнее или слабее в разных точках по всему земному шару, а океаны имеют тенденцию «лужи» ближе к плотным пятнам.Это тоже немалые изменения — уровень моря может отличаться на 100 м от однородного эллипсоида в зависимости от плотности Земли под ним.

И вдобавок ко всему буквально есть те надоедливые вещи, называемые континентами, которые перемещаются по поверхности Земли. Эти плотные глыбы породы выступают из эллипсоида, и их масса гравитационно притягивает океаны, в то время как долины на дне океана имеют меньшую массу, а океаны уходят прочь, более мелкие.

И это настоящая загадка, потому что само присутствие горы (и континента, на котором она расположена) изменяет уровень моря: гравитационное притяжение земли притягивает больше воды поблизости, поднимая море вокруг себя.Итак, чтобы определить высоту горы над уровнем моря, должны ли мы использовать высоту, которой было бы море, если бы горы вообще не было? Или какой высоты было бы море, если бы горы не было, а сила тяжести была бы?

Люди, которые беспокоятся о таких вещах, называемые учеными-геодезистами или геодезистами, решили, что мы действительно должны определять уровень моря, используя силу гравитации, поэтому они приступили к созданию невероятно подробной модели гравитационного поля Земли, которую творчески назвали Землей. Гравитационная модель.Он встроен в современные GPS-приемники, поэтому они не скажут вам, что вы на 100 метров ниже уровня моря, когда вы на самом деле сидите на пляже в Шри-Ланке со слабой гравитацией, и модель позволила геодезистам правильно предсказать среднее значение. уровень океана с точностью до метра повсюду на Земле. Вот почему мы также используем его, чтобы определить, какой уровень моря был бы под горами … если бы их не было … но их сила тяжести была.

Что такое атмосферное давление и как его измеряют?

Атмосферное давление влияет на вашу повседневную жизнь, осознаёте вы это или нет.На погодные условия и прогнозы во всем мире влияет атмосферное давление, но многие на самом деле не знают, что это такое. Изучив основы атмосферного давления, вы сможете лучше понять, как его измерять. Продолжайте читать, чтобы узнать больше.

Что такое атмосферное давление?

По сути, атмосферное давление — это сила, действующая в любой заданной точке на поверхности Земли за счет веса воздуха над этой точкой. Вкратце: воздух, окружающий Землю, создает атмосферное давление, и это давление определяется совокупным весом молекул воздуха.Молекулы воздуха на больших высотах имеют меньшее количество молекул, давящих на них сверху, и поэтому испытывают более низкое давление, в то время как более низкие молекулы имеют большую силу или давление, оказываемое на них молекулами, расположенными на них сверху, и более плотно упакованы вместе.

Когда вы поднимаетесь в горы или летите высоко на самолете, воздух становится более разреженным, а давление ниже. Давление воздуха на уровне моря при температуре 59 ° F (15 ° C) равно одной атмосфере (Атм), и это базовое значение для определения относительного давления.

Атмосферное давление также называют барометрическим давлением, потому что оно измеряется с помощью барометра. Поднимающийся барометр указывает на повышение атмосферного давления, а падающий барометр указывает на снижение атмосферного давления.

Что вызывает изменения атмосферного давления?

Изменения давления воздуха вызваны разницей температуры воздуха над землей, а температура воздушной массы определяется ее местоположением. Например, воздушные массы над океанами обычно холоднее, чем над континентами.Разница температур воздуха порождает ветер и вызывает развитие систем давления. Ветер перемещает системы давления, и эти системы имеют тенденцию меняться, когда они проходят над горами, океанами и другими областями.

Французский ученый и философ 17-го века Блез Паскаль (1623–1662) обнаружил, что давление воздуха уменьшается с высотой и что изменения давления на уровне земли можно отнести к повседневной погоде. Эти открытия используются для предсказания погоды сегодня.

Часто синоптики обращаются к областям с высоким или низким давлением, приближающимся к конкретным регионам, чтобы описать прогнозируемые условия для этих областей.Когда воздух поднимается в системах низкого давления, он охлаждается и часто конденсируется в облака и осадки, что приводит к штормам. В системах высокого давления воздух опускается к Земле и нагревается вверх, что приводит к сухой и ясной погоде.

Как изменение давления влияет на погоду

В общем, ртутный барометр может сообщить вам, будет ли в вашем ближайшем будущем ясное или грозовое небо или совсем небольшие изменения, основанные только на атмосферном давлении.

Вот несколько примеров того, как интерпретировать показания барометра:

Когда воздух сухой, прохладный и приятный, показания барометра повышаются.
В целом, рост барометра означает улучшение погоды.
В общем, падение барометра означает ухудшение погоды.
Когда атмосферное давление внезапно падает, это обычно указывает на приближение шторма.
Когда атмосферное давление останется стабильным, погода, скорее всего, не изменится немедленно.

Как измерить атмосферное давление с помощью барометра?

Считывание барометра просто, если вы знаете, на что указывают различные значения атмосферного давления.Чтобы понять ваш барометр и то, как меняется атмосферное давление, интерпретируйте показания следующим образом (обратите внимание на единицы измерения).

Высокое давление

Барометрическое значение выше 30,20 дюйма ртутного столба обычно считается высоким, а высокое давление ассоциируется с чистым небом и безветренной погодой.

Если показание превышает 30,20 дюйма рт. Ст. (102268,9 Па или 1022,689 мбар):

Повышение или постоянное давление означает сохранение хорошей погоды.
Медленно падающее давление означает хорошую погоду.
Быстро падающее давление означает пасмурные и более теплые условия.
Нормальное давление

Барометрические показания в диапазоне от 29,80 до 30,20 дюймов ртутного столба можно считать нормальным, а нормальное давление связано с устойчивой погодой.

Если значение находится в диапазоне от 29,80 до 30,20 дюйма ртутного столба (100914,4–102268,9 Па или 1022,689–1009,144 мбар):

Повышение или постоянное давление означает, что текущие условия сохранятся.
Медленно падающее давление означает незначительное изменение погоды.
Быстро падающее давление означает, что возможен дождь или снег, если достаточно холодно.

Низкое давление

Барометрическое значение ниже 29,80 дюйма ртутного столба обычно считается низким, а низкое давление связано с теплым воздухом и ливнями.

Если показание ниже 29,80 дюйма рт. Ст. (100914,4 Па или 1009,144 мбар):

Повышение или постоянное давление указывает на ясную и прохладную погоду.
Медленно падающее давление указывает на дождь.
Быстро падающее давление указывает на приближение шторма.

Если вы хотите измерить атмосферное давление прямо у себя дома, обратите внимание на широкий выбор барометров Maximum. А если у вас есть вопросы о вашем барометре или о том, как им пользоваться, не стесняйтесь обращаться к нам сегодня.

Резкость: что это такое и как измеряется

Измерение резкости

Резкость определяет количество деталей, которые может воспроизвести система формирования изображения.Он определяется границами между зонами разных тонов или цветов.

Рисунок 1. Образец полос: оригинал (верхняя половина рисунка) с ухудшением качества линзы (нижняя половина рисунка)

Рисунок 2. Пример резкости по краям изображения из кривых MTF и внешнего вида изображения

На рисунке 1 резкость проиллюстрирована полосой увеличения пространственной частоты. Верхняя часть фигуры резкая, а границы четкие; нижняя часть размыта и показывает, как рисунок полос ухудшается после прохождения через смоделированную линзу.

Примечание : Все объективы в некоторой степени размывают изображения.

Резкость наиболее заметна на таких элементах, как края изображения (рис. 2), и ее можно измерить по краям (ступенчатым) характеристикам.

Для измерения резкости используется несколько методов, в том числе метод расстояния нарастания 10–90%, функция передачи модуляции (MTF), специальные и частотные области и алгоритм наклонной кромки.

Расстояние нарастания и частотная область

Резкость изображения можно измерить по «высоте подъема» края изображения.

С помощью этого метода резкость можно определить по расстоянию на уровне пикселя от 10% до 90% от его окончательного значения (также называемое 10-90% расстояние подъема ; см. Рисунок 3).

Рис. 3. Иллюстрация расстояния подъема 10-90% на размытых и острых краях

Расстояние подъема широко не используется, потому что нет удобного способа расчета расстояния подъема системы формирования изображения на основе расстояний подъема ее отдельных компонентов (например, линзы, цифрового датчика и программного повышения резкости).

Чтобы решить эту проблему, измерения выполняются в частотной области , где частота измеряется в циклах или парах линий на расстояние (миллиметры, дюймы, пиксели, высота изображения или иногда угол [градусы или миллирадианы]).

В частотной области сложный сигнал (аудио или изображение) может быть создан путем объединения сигналов, состоящих из чистых тонов (синусоидальных волн), которые характеризуются периодом или частотой (рисунок 4). Отклик полной системы — это результат откликов каждого компонента.{i \ omega t} d \ omega \)

Где

f = Частота = 1 / Период (более короткий период соответствует более высокой частоте);
t = время; ω = 2πf

: Чем больше отклик системы на высоких частотах (короткие периоды), тем больше деталей может передать система (Рисунок 5). Реакция системы может быть охарактеризована кривой частотной характеристики, F (f) .

Примечание : Высокие частоты соответствуют мелким деталям.

Передаточная функция модуляции

Рис. 5. Высокие частоты соответствуют мелким деталям в пространственной и частотной областях

Относительный контраст на заданной пространственной частоте (выходной контраст / входной контраст) называется функцией передачи модуляции ( MTF ) , которая аналогична пространственной частотной характеристике (SFR) и является ключом к измерению резкости. На рисунке 6 MTF проиллюстрирован синусоидальными и полосчатыми диаграммами, графиком амплитуды и графиком контраста, каждый из которых имеет пространственные частоты, которые непрерывно увеличиваются слева направо.

Примечание : В Imatest SFR и MTF взаимозаменяемы. SFR чаще ассоциируется с полным откликом системы, а MTF обычно ассоциируется с индивидуальными эффектами конкретного компонента. Другими словами, системный SFR эквивалентен произведению MTF каждого компонента в системе формирования изображения.

Высокие пространственные частоты (справа) соответствуют мелким деталям изображения. Отклик фотографических компонентов (пленка, объективы, сканеры и т. Д.) имеет тенденцию «спадать» на высоких пространственных частотах. Эти компоненты можно рассматривать как фильтры нижних частот, которые пропускают низкие частоты и ослабляют высокие частоты.

Рис. 6. Синусоидальные и столбчатые диаграммы, график амплитуды и график контрастности (MTF)

Рисунок 6 состоит из верхнего, среднего и нижнего графиков и описывается следующим образом:

Образец столбцов, образец синуса (верхний график) — Верхний график иллюстрирует (1) исходный образец синуса, (2) образец синуса с размытием линзы, (3) исходный образец столбца и (4) столбик узор с размытием объектива.Обратите внимание, что размытие линзы приводит к снижению контрастности на высоких пространственных частотах.

Амплитуда (средний график) —Средний график отображает яркость («модуляция» В в разделе MTF Equation ) диаграммы с размытием линзы (см. Кривую красный на рисунке 6). Модуляция синусоидального шаблона, состоящего из чистых частот, используется для расчета MTF. (Обратите внимание, что контраст уменьшается на высоких пространственных частотах.)

MTF% (нижний график) — Нижний график показывает соответствующий контраст синусоидальной модели (см. Синюю кривую ; ; представляет MTF), который также определен в разделе MTF Equation .По определению предел MTF на низкой частоте всегда равен 1 (100%). На рисунке 6 MTF составляет 50% при 61 линии / мм (пары линий на миллиметр) и 10% при 183 линии / мм. Обратите внимание, что частота и MTF отображаются в логарифмической шкале с экспоненциальной записью [10 ⁰ = 1%; 10 ¹ = 10%; 10 ² = 100% и т. Д.]; амплитуда (средний график) отображается в линейном масштабе. MTF полной системы визуализации является продуктом MTF ее отдельных компонентов.

Уравнение MTF

Уравнение для MTF выводится из контраста синусоидальной диаграммы C (f) на пространственной частоте f , где

\ (\ displaystyle C (f) = \ frac {V_ {max} -V_ {min}} {V_ {max} + V_ {min}} \) для яркости («модуляция») V .

\ (\ displaystyle MTF (f) = 100 \% \ times \ frac {C (f)} {C (0)} \) Примечание : это нормализует MTF до 100% на низких пространственных частотах.

Чтобы правильно нормализовать MTF на низких пространственных частотах, тестовая диаграмма должна иметь низкочастотную энергию. Это обеспечивается большими светлыми и темными областями на наклонных краях и особенностями большинства шаблонов, используемых Imatest, но отсутствует в линиях и сетках. Для систем, в которых можно управлять повышением резкости, рекомендуемым основным расчетом MTF является наклонный фронт, который рассчитывается на основе преобразования Фурье импульсной характеристики (т.е., ответ на узкую линию), которая является производной ( d / dx или d / dy ) характеристики фронта. К счастью, вам не нужно понимать преобразования Фурье, чтобы понять MTF.

Традиционные измерения разрешения

Измерения с традиционным разрешением включают в себя наблюдение изображения полосок, чаще всего диаграммы USAF 1951 (рис. 7), и оценку максимальной пространственной частоты (lp / мм), где полосы хорошо видны.Это наблюдение (также называемое разрешением исчезновения ) соответствует MTF примерно 10-20%. Поскольку исчезающее разрешение — это пространственная частота, на которой информация изображения исчезает — там, где она не видна, она сильно зависит от предвзятости наблюдателя и является плохим индикатором резкости изображения. (Это то место, где не было Вузла в Винни-Пухе.)

Примечание : Диаграмма USAF 1951 года (давно заброшенная ВВС) плохо подходит для компьютерного анализа, потому что она неэффективно использует пространство, а тройные столбики не имеют опорной частоты.Кроме того, небольшое изменение s в позиции диаграммы (фаза выборки) может привести к изменению внешнего вида ее полосок, когда они переходят из фазы в фазу с массивом пикселей. Это отрицательно влияет на исчезающую оценку разрешения.

Рис. 7. График USAF 1951 года; не поддерживается Imatest

Лучшими показателями резкости изображения являются пространственные частоты, где MTF составляет 50% от его низкочастотного значения (MTF50) или 50% от его пикового значения (MTF50P).MTF50 и MTF50P рекомендуются для сравнения резкости различных камер и объективов, потому что

Контрастность изображения составляет половину его низкой частоты или пикового значения, поэтому детали все еще хорошо видны. (Глаз нечувствителен к деталям на пространственных частотах, где MTF составляет 10% или меньше.)
Отклик большинства камер быстро падает в районе MTF50 и MTF50P. MTF50P — лучший показатель для камер с сильной резкостью (объяснено в нашей статье из Electronic Imaging 2020).
Уровень 50% связан с информационной емкостью изображения.

Примечание : Дополнительные индикаторы резкости обсуждаются в сводных показателях ниже.

Хотя MTF можно оценить непосредственно из изображений синусоидальных паттернов (с использованием Rescharts, Log Frequency, Log F-Contrast и Star Chart), метод наклонной кромки ISO 12233 обеспечивает более точные и воспроизводимые результаты и более эффективно использует пространство. Изображения со скошенными краями можно анализировать с помощью одного из модулей, перечисленных в таблице измерений MTF ниже.

Единицы пространственной частоты

Рисунок 8. Единицы пространственной частоты выбираются в окнах «Настройки» или «Дополнительные настройки» модулей SFR и Rescharts (SFRplus, eSFR ISO, Star и т. Д.).

Большинство читателей знакомы с временной частотой . Например, частота звука, измеряемая в циклах в секунду или в герцах, тесно связана с его воспринимаемой высотой тона. Частоты радиопередач (измеряемые в килогерцах, мегагерцах и гигагерцах) также знакомы.

Пространственная частота измеряется в циклах (или парах линий) на расстояние вместо времени . Как и в случае временной (например, звуковой) частотной характеристики, чем шире отклик, тем больше деталей может быть передано.

Единицы пространственной частоты можно выбрать в настройках или Дополнительные настройки Окна модулей SFR и Rescharts (SFRplus, eSFR ISO, Star и т. Д. Рис. 8) предназначены для определения того, насколько детально камера может воспроизвести или насколько хорошо используются пиксели.

В прошлых тестах объективов для пленочных фотоаппаратов использовались пары линий на миллиметр (лин / мм), что хорошо работало для сравнения объективов, потому что большинство 35-мм пленочных фотоаппаратов имеют одинаковый размер изображения 24 x 36 мм. Но размеры цифровых сенсоров сильно различаются — от диагонали менее 5 мм в телефонах с камерой до 43 мм для полнокадровых камер и еще большей диагонали для среднего формата. По этой причине рекомендуется использовать ширину линий на высоту изображения (LW / PH) для измерения общей детализации, которую может воспроизвести камера. Обратите внимание, что LW / PH равно 2 × lp / мм × (высота изображения в мм).

Другой полезной единицей пространственной частоты является количество циклов на пиксель (C / P), которое указывает, насколько хорошо используются отдельные пиксели. Выбор единиц также зависит от того, имеет ли первостепенное значение характеристики изображения (сенсора) или объекта: см. Сравнение резкости в разных камерах . Нет необходимости использовать фактические расстояния (миллиметры или дюймы) с цифровыми камерами, хотя такие измерения доступны (Таблица 1).

Таблица 1.Сводка единиц пространственной частоты с уравнениями, которые относятся к MTF в выбранных единицах частоты.

Блок MTF	Приложение	Уравнение
циклов / пиксель (C / P)	Показывает, насколько хорошо используются пиксели. Частота Найквиста f _Nyq всегда 0,5 C / P.
циклов / расстояние (циклов / мм или циклов / дюйм)	Циклов на расстояние на датчике . Необходимо ввести расстояние между пикселями или шаг. Популярно для сравнения разрешения старых стандартных форматов пленки (например, 24×36 мм для 35-мм пленки).	\ (\ frac {MTF (C / P)} {\ text {шаг пикселя}} \)
Ширина линии / Высота изображения (LW / PH)	Измеряет общую резкость изображения. Это лучший прибор для сравнения производительности камер с разным размером сенсора и количеством пикселей. Ширина линии традиционна для телевизионных измерений.Рекомендуется для приложений, ориентированных на изображение, в разделе Сравнение резкости различных камер. Обратите внимание, что 1 цикл = 1 пара линий (LP) = 2 ширины линии (LW).	\ (2 \ times MTF \ bigl (\ frac {LP} {PH} \ bigr) \); \ (2 \ times MTF \ bigl (\ frac {C} {P} \ bigr) \ times PH \)
Пара линий / высота изображения (LP / PH)	Измеряет общую резкость изображения. Отличается от LW / PH в 2 раза. Используется dpreview.com.	\ (МОГ \ bigl (\ frac {LW} {PH} \ bigr) / 2 \); \ (MTF \ bigl (\ frac {C} {P} \ bigr) \ times PH \)
Циклов / миллирадиан	Угловые частоты.Необходимо ввести расстояние между пикселями или шаг. Фокусное расстояние ( FL ) в мм обычно включается в данные EXIF в коммерческих файлах изображений. Если он недоступен, его необходимо ввести вручную, обычно в области параметров EXIF в нижней части окна настроек. Если интервал между пикселями или фокусное расстояние отсутствуют, единицы измерения по умолчанию равны циклам / пикселям. Циклов / градус полезен для сравнения систем камер с человеческим глазом, у которого MTF50 составляет примерно 20 циклов / градус (в зависимости от зрения и освещенности человека). FL можно рассчитать из простого уравнения линзы , \ (1 / FL = 1 / s_1 + 1 / s_2 \), где s ₁ — расстояние от линзы до диаграммы, s ₂ — расстояние от линзы до сенсора и увеличение \ (M = s_2 / s_1 \). \ (FL = s_1 / (1 + 1 / \| M \|) \ = \ s_2 / (1+ \| M \|) \). Геометрия линзы ( s ₁, s ₂ и линза FL) не надежна для расчета M , потому что линзы могут значительно отклоняться от простого уравнения линз.	\ (0,001 \ times MTF \ bigl (\ frac {\ text {циклы}} {\ text {mm}} \ bigr) \ times FL (\ text {mm}) \)
Циклов / градус		\ (\ frac {\ pi} {180} \ times MTF \ bigl (\ frac {\ text {Cycles}} {\ text {mm}} \ bigr) \ times FL (\ text {mm}) \)
Циклов / объект мм Циклов / объект	Циклов на расстояние на фотографируемом объекте (то, что многие люди считают объектом).Необходимо указать расстояние между пикселями и увеличение. Важно, когда в спецификации системы упоминается фотографируемый объект (например, если необходимо обнаружить трещины определенной ширины). Рекомендуется для объектно-ориентированных приложений при сравнении резкости различных камер.	\ (MTF \ bigl (\ frac {\ text {Cycles}} {\ text {Distance}} \ bigr) \ times \| \ text {Magnification} \| \)
Ширина линии / Высота культуры Пары линий / Высота культуры	В основном используется для тестирования, когда важна активная высота диаграммы (а не общая высота изображения).Больше не рекомендуется, потому что это зависит от размера кадра, который не стандартизован.
Ширина линий / Высота элемента (Px) Пары линий / Высота элемента (Px) (ранее ширина линии или количество пар линий / N пикселей (PH))	Когда выбран любой из них, справа от блоков MTF появляется поле Feature Ht пикселей (иногда используется для увеличения), которое позволяет вам ввести высоту элемента в пикселях, которая может быть высотой монитора. тестируемая, тестовая диаграмма или активное поле зрения на изображении, которое имеет неактивную область.Этот выбор единиц измерения полезен для сравнения разрешения конкретных объектов для камер с разным размером изображения или пикселей. Рекомендуется для объектно-ориентированных приложений при сравнении резкости различных камер.	\ (2 \ times MTF \ bigl (\ frac {C} {P} \ bigr) \ times \ text {Feature Height} \) \ (MTF \ bigl (\ frac {C} {P} \ bigr) \ times \ text {Высота элемента} \)
PH = Высота изображения в пикселях. FL (мм) = Фокусное расстояние объектива в мм. Шаг пикселя = расстояние на пиксель = 1 / (пикселей на расстояние). Примечание : Различные единицы масштабируются по-разному в зависимости от датчика изображения и размера пикселя.

Сравнение резкости в разных камерах рекомендует единицы пространственной частоты на основе одного из двух основных типов приложений:

- Ориентация на изображение (например, пейзажная фотография, где важна детализация на датчике изображения ): рекомендуется ширина линий (или пар) на высоту изображения.
- Объектно-ориентированный (для медицины, машинного зрения и т. Д., Где важны детали объекта ): рекомендуются циклы / расстояние до объекта или LW (или LP) на высоту объекта.

Сводные показатели

Несколько сводных показателей выводятся из кривых MTF для характеристики общей производительности. Эти метрики используются в ряде дисплеев, включая вторичные показания на графике SFR / SFRplus / eSFR ISO Edge / MTF (см. Imatest Slanted-Edge Results) и в 3D-картах SFRplus.

Сводная метрическая система	Описание	Комментарии
MTF50 MTF nn	Пространственная частота, где MTF составляет 50% ( nn %) MTF низкой (0) частоты. MTF50 ( nn = 50) широко используется, потому что он соответствует ширине полосы (частоте половинной мощности) в электротехнике.	Самая распространенная сводная метрика; хорошо коррелирует с воспринимаемой резкостью.Увеличивается с увеличением программной резкости; может вводить в заблуждение, поскольку «вознаграждает» чрезмерную резкость, которая приводит к появлению видимых и, возможно, раздражающих «ореолов» по краям.
MTF50P MTF nn P	Пространственная частота, где MTF составляет 50% ( nn %) от пикового значения MTF.	Идентичен MTF50 для программного повышения резкости от низкого до среднего, но ниже, чем MTF50, когда есть пик программного повышения резкости (максимальное значение MTF> 1). Намного менее чувствителен к программному повышению резкости, чем MTF50 (как показано в документе, который мы представили на Electronic Imaging 2020).В общем, метрика получше.
Зона MTF нормализованная	Площадь под кривой MTF (ниже частоты Найквиста), нормализованная к ее пиковому значению (1 при f = 0, когда резкость небольшая или отсутствует, но пик может быть »1 для сильной резкости).	Особенно интересная новая метрика, потому что она точно отслеживает MTF50 при небольшом повышении резкости или ее отсутствии, но не увеличивается при сильном чрезмерном повышении резкости; то есть не поощряет чрезмерную заточку.Все еще относительно незнакомый. Описано в Согласованность измерений MTF со скошенной кромкой .
MTF10, MTF10P, MTF20, MTF20P	Пространственные частоты, где MTF составляет 10 или 20% от нулевой частоты или пикового значения MTF	Эти числа представляют интерес, поскольку они сравнимы с «исчезающим разрешением» (пределом Рэлея). Шум может сильно повлиять на результаты на уровне 10% или ниже. MTF20 (или MTF20P) по ширине линии на высоту изображения (LW / PH) ближе всего к аналоговым ТВ-линиям .Подробную информацию о телевизионных линиях для измерительного монитора можно найти здесь.

Матрица измерения MTF — сравнение различных диаграмм и методов измерения

Imatest имеет множество шаблонов для измерения MTF — наклонный край , логарифмическая частота, логарифмический f-контраст, звезда Сименса, мертвые листья (пролившиеся монеты), случайное 1 / f и гиперболический клин — каждый из которых имеет тенденцию давать разные результаты в потребительских камерах, большинство из которых имеют неоднородную обработку изображения — обычно с двусторонней фильтрацией — это зависит от локального содержимого сцены.Повышение резкости (высокочастотное усиление) имеет тенденцию быть максимально близкими к контрастным (более крупными вблизи более высококонтрастных краев), в то время как шумоподавление (высокочастотное срезание, которое может скрывать тонкую текстуру) имеет тенденцию быть максимальным при их отсутствии. По этой причине измерения MTF могут сильно отличаться в зависимости от тестовых таблиц.

В принципе, измерения MTF должны быть одинаковыми, когда не применяется неравномерная или нелинейная обработка изображения (двусторонняя фильтрация), например, когда изображение демозаизируется с помощью dcraw или LibRaw без повышения резкости и снижения шума.Но это не совсем так, потому что демозаика, которая присутствует во всех камерах, использующих массивы цветных фильтров (CFA), включает некоторую нелинейную обработку. Чувствительность различных шаблонов к обработке изображений показана на изображении ниже.

Сравнение эффектов обработки изображений (двусторонняя фильтрация) на измерения MTF:
Наклонные края и клинья имеют тенденцию быть более резкими.
Случайный узор 1 / f имеет наименьшую резкость и наибольшее шумоподавление.

В таблице матрицы MTF ниже перечислены атрибуты, преимущества и недостатки методов Imatest для измерения MTF.

Просмотр таблицы матрицы измерений MTF

Матрица измерения MTF
Обратите внимание, что большинство этих шаблонов выигрывают от усреднения нескольких (идентично зарегистрированных) изображений для уменьшения влияния шума.
Размер образец	Преимущества / Недостатки / Чувствительность	Основное использование и комментарии
Скошенная кромка (SFR SFRplus eSFRISO SFRreg Шахматная доска)	Максимально эффективное использование пространства: позволяет создать подробную карту реакции MTF. Быстрое автоматическое определение области в SFRplus, eSFR ISO, SFRreg и Checkerboard. Быстрые вычисления. Относительно нечувствителен к шуму (более устойчив, если применяется шумоподавление). Соответствует стандарту ISO 12233, использует алгоритм «биннинга» (сверхвысокого разрешения), который позволяет измерять MTF выше частоты Найквиста (0,5 C / P) . Лучший образец для производственных испытаний. Может дать оптимистичные результаты в системах с сильной резкостью и шумоподавлением (т.е.е., его можно обмануть обработкой сигнала, особенно с высококонтрастными (≥ 10: 1) краями. Дает противоречивые результаты в системах с экстремальным наложением (сильная энергия выше частоты Найквиста), особенно с небольшими областями. Наиболее чувствительны к повышению резкости , особенно для высококонтрастных (≥10: 1) краев; Наименее чувствителен к программному шумоподавлению.	Это основное измерение MTF в Imatest. Наиболее эффективный шаблон для тестирования объективов и камер, особенно там, где требуется карта отклика MTF. Высокая контрастность (≥40: 1), рекомендованная в старом стандарте ISO 12233: 2000, давала ненадежные результаты (обрезание, проблемы с гаммой, чрезмерное повышение резкости с двусторонними фильтрами). Новый стандарт ISO 12233: 2014 рекомендует контрастность 4: 1. Это наша рекомендация (с SFRplus или eSFR ISO) для всех новых работ. Выгодно по сравнению со звездой Сименс в наклонной кромке по сравнению со звездой Сименс.
Логическая частота	Рассчитано из первых принципов.Отображает цветной муар. Чувствителен к шуму. Неэффективное использование пространства.	В основном используется для проверки других методов, которые не рассчитываются исходя из первых принципов.
Log f-Contrast	Лучший образец для иллюстрации эффектов неоднородной обработки изображений. Чувствителен к шуму. Высокая чувствительность к повышению резкости в верхней части изображения (высокая контрастность) и к снижению шума в нижней части изображения (низкая контрастность) с постепенным переходом между ними.	Чувствительность к повышению резкости / снижению шума является преимуществом для этой диаграммы, которая предназначена для иллюстрации того, как обработка сигнала изменяется в зависимости от содержимого изображения (контраст функции). Показывает потерю мелких деталей из-за программного шумоподавления.
Звезда Сименс	Включено в стандарт ISO 12233: 2014. Относительно нечувствителен к шуму. Предоставляет направленную информацию MTF. Медленное, неэффективное использование пространства. Ограниченная низкочастотная информация на внешнем радиусе затрудняет нормализацию MTF. Умеренная чувствительность к повышению резкости и шумоподавлению.	Предложено для общего тестирования компанией Image Engineering, но пространственная детализация ограничена сеткой 3 × 3 или 4 × 3. По сравнению со скошенной кромкой в «Скошенной кромке» по сравнению с Siemens Star.
Мертвые листья (Пролитые монеты)	Измеряет размытие / резкость / резкость текстуры. Статистика шаблонов аналогична типичным изображениям. Неэффективное использование пространства. Сложный алгоритм вычитания мощности шума * может снизить очень высокую чувствительность к шуму, но усреднение сигнала нескольких идентичных изображений работает лучше. Умеренная чувствительность к повышению резкости и высокая чувствительность к шумоподавлению позволяют использовать его для измерения общей резкости текстуры, которая хорошо коррелирует с субъективными наблюдениями.	Состоит из уложенных друг на друга кругов произвольного размера. Сильный интерес со стороны отрасли, особенно со стороны группы качества изображения телефона с камерой (CPIQ). Как Мертвые листья (пролитые монеты), так и случайные диаграммы анализируются с помощью модуля Случайный выбор (Мертвые листья). Сильная двусторонняя фильтрация может привести к ошибочным результатам.
Случайное (масштабно-инвариантное)	Показывает, насколько хорошо отображаются мелкие детали (текстуры): реакция системы на программное шумоподавление. Наименее чувствительна к заточке, Наиболее чувствительна к программному шумоподавлению	Измеряет способность камеры отображать мелкие детали (текстуры), то есть низкоконтрастное содержимое изображения с высокой пространственной частотой. * Мощность шума можно убрать из измерения в Imatest с помощью серых участков рядом с шаблоном.
Клин	Использует шаблоны клиньев из таблицы ISO 12233: 2000 или eSFR ISO. MTF неточен для частот Найквиста и пол-Найквиста (очень чувствителен к изменениям фазы дискретизации). Не подходит в качестве первичного измерения MTF. Чувствительна к заточке. Чувствителен к шуму. Неэффективное использование пространства.	Измеряет «исчезающее разрешение»: когда линии начинают исчезать в виде клина, часто на диаграмме ISO 12233, где три области (включая квадратную область для низкочастотного эталона) требуются для получения разумного измерения MTF (что является менее точен, чем другие методы, из-за фазовой чувствительности дискретизации).Удобнее с eSFR ISO.
Влияние шума (и низкого отношения сигнал / шум — SNR) можно значительно уменьшить, получая и усредняя сигнал нескольких изображений.

Измерение наклонного фронта пространственной частотной характеристики

Несколько модулей Imatest измеряют MTF с использованием метода наклонной кромки и включают:

Тестовые таблицы со скошенным краем, которые можно приобрести в Imatest или создать с помощью тестовых таблиц Imatest.Рекомендуются диаграммы с автоматическим обнаружением (SFRplus, eSFR ISO, SFRreg или Checkerboard).
Вкратце, метод наклонного края ISO 12233 вычисляет MTF путем нахождения среднего края (4-кратная передискретизация с использованием умного алгоритма биннинга), дифференцирования его (для получения функции линейного расширения (LSF)) и взятия абсолютного значения преобразования Фурье. LSF. Подробно алгоритм описан здесь.

Ключевым результатом анализа наклонных кромок является график Край / MTF , который можно просмотреть, нажав кнопку ниже.Доступно множество дополнительных результатов, включая сводные и трехмерные графики, показывающие боковую хроматическую аберрацию и другие результаты, а также MTF.

Показать график Edge / MTF

График Edge / MTF: первичный результат Imatest для наклонной кромки

График Edge / MTF из Imatest SFR (для изображения диаграммы SFRplus) показан справа. SFRplus, eSFR ISO, SFRreg и Checkerboard дают аналогичные результаты, а намного больше .

(вверху слева) Узкое изображение, иллюстрирующее тона усредненного края.Он совмещен с графиком среднего профиля кромки (пространственной области), расположенным непосредственно под ним.

(В центре слева) Средняя кромка (пространственная область): здесь показан средний профиль кромки в линеаризованном виде (по умолчанию). Ключевым результатом является расстояние подъема края (10-90%), показанное в пикселях и в количестве расстояний подъема на высоту изображения. К другим параметрам относятся перерегулирование и недостижение (если применимо). Этот график может дополнительно отображать функцию растяжения линии (LSF: производная края).

(внизу слева) MTF (частотная область): пространственная частотная характеристика (MTF), показанная с удвоенной частотой Найквиста. Ключевые сводные результаты включают в себя MTF50, частоту, при которой контраст падает до 50% от его значения низкой частоты, и MTF50P, частоту, при которой контраст падает до 50% от своего пикового значения , что хорошо соответствует воспринимаемой резкости изображения. Единицами измерения являются количество циклов на пиксель (C / P) и ширина линии на высоту изображения (LW / PH). Другие результаты включают МОГ в Найквисте (0.5 циклов / пиксель; частота дискретизации / 2), который указывает на вероятную серьезность наложения спектров и выбранные пользователем вторичные показания, а также вторичные показания. Частота Найквиста отображается в виде вертикальной синей линии. Ограниченный дифракцией отклик MTF показан бледно-коричневой пунктирной линией, когда расстояние между пикселями вводится (вручную) и вводится фокусное расстояние объектива (обычно из данных EXIF, но может быть введено вручную).

Это изображение сильно (но не чрезмерно) резкость.

SFR Результаты: график MTF (резкость) описывает этот рисунок более подробно.

Кривые MTF и Внешний вид изображения содержат несколько примеров, иллюстрирующих корреляцию между кривыми MTF и воспринимаемой резкостью.

Почему край скошен?

Результаты

MTF для чисто вертикальных или горизонтальных краев сильно зависят от фазы выборки (отношения между краем и местоположением пикселей) и, следовательно, могут варьироваться от одного прогона к другому в зависимости от точного (субпиксельного) положения края. Край наклонен, поэтому MTF рассчитывается на основе среднего значения многих фаз выборки, что делает результаты более стабильными и надежными (рис. 9).

Какие углы кромки подходят лучше всего?

По возможности, углы кромок должны быть больше ± 2 градусов от ближайшей вертикальной (V), горизонтальной (H) или 45-градусной ориентации. Причина в том, что результаты для вертикальных, горизонтальных и 45 ° краев очень чувствительны к соотношению между краем и пикселями (т. Е. Они чувствительны к фазе). Наклон краев более чем на 2 или 3 градуса позволяет избежать этой проблемы.

Стандарт ISO 12233 рекомендует углы 5 или 5.71 градус (арктангенс (0,1)). Это угол , а не священный — MTF не сильно зависит от угла кромки. Углы от 3 до 7 градусов работают нормально. Для ненулевых углов θ относительно ближайшей V или H ориентации , применяется косинусная коррекция, как показано справа. Поправка значительна, когда θ больше 8 градусов (cos (8º) = 0,99). Начальное значение MTF рассчитывается по вертикальной или горизонтальной линии (показано синим цветом , ) в зависимости от выбранного региона.Истинная MTF определяется нормальным до края — по красной линии . Поскольку длина перехода по синей линии (V или H) будет больше, чем по красной линии (перпендикулярно краю), и поскольку MTF обратно пропорционален длине перехода, мы применяем

\ (MTF = MTF_ {начальный} / cos (\ theta) \)

Основным недостатком больших углов краев является то, что доступная площадь области может быть уменьшена, особенно в шаблонах SFRreg.

Рис. 9. Обрезанный высококонтрастный вертикальный край (результаты недействительны)

Контраст края и обрезка

Контрастность краев должна быть ограничена максимум 10: 1, и обычно рекомендуется контрастность краев 4: 1. Причина в том, что высококонтрастные края (> 10: 1, такие как на старой диаграмме ISO 12233: 2000) могут вызывать насыщение или обрезание, что приводит к краям с острыми углами, которые преувеличивают измерения MTF. Для получения дополнительной информации см. Использование модулей со скошенным краем для повторных диаграмм, Часть 2: Предупреждения — отсечение .

Преимущества и недостатки наклонной кромки

Преимущества

Максимально эффективное использование пространства, что дает возможность создать подробную карту ответа МОГ
Быстрое автоматическое определение области в SFRplus, eSFR ISO, SFRreg и Checkerboard
Быстрые вычисления
Относительно нечувствителен к шуму (очень невосприимчив, если применяется шумоподавление)
Соответствует стандарту ISO 12233, чей алгоритм «биннинга» (сверхвысокого разрешения) позволяет измерять MTF выше частоты Найквиста (0.5 С / П)
Лучший образец для производственных испытаний

Недостатки

Может дать оптимистичные результаты в системах с сильным зависящим от изображения повышением резкости (т. Е. Где степень резкости увеличивается с увеличением контраста краев). Этот тип обработки изображения (двусторонняя фильтрация) практически универсален в бытовых фотоаппаратах.
Дает противоречивые результаты в системах с экстремальным наложением спектров (сильная энергия выше частоты Найквиста), особенно с небольшими областями.
Не подходит для измерения мелкой текстуры, где рекомендуются шаблоны Log Frequency-Contrast или Spilled Coins (Dead Leaves).

Примечание : Imatest Master может рассчитать MTF для краев практически под любым углом, хотя точных значений по вертикали, горизонтали и 45 ° следует избегать из-за чувствительности к фазе дискретизации.

Модули со скошенной кромкой

Модули

Imatest с наклонной кромкой включают SFR, SFRplus, eSFR ISO, Checkerboard и SFRreg (подробности см. В таблице 2 и модулях резкости).

Примечание : См. «Как проверить объективы с помощью Imatest», где подробно описано, как измерить MTF с помощью SFRplus или eSFR ISO.

Таблица 2. Краткое описание модулей Imatest со скошенной кромкой.

Алгоритм наклонной кромки

Расчет MTF основан на стандарте ISO 12233. Расчет Imatest содержит ряд улучшений, перечисленных ниже. Исходный расчет ISO выполняется, когда установлен флажок SFR стандарта ISO в диалоговом окне ввода SFR (мы рекомендуем не устанавливать его, если это специально не требуется).

Обрезанное изображение линеаризуется; то есть уровни пикселей регулируются для удаления гамма-кодирования, применяемого камерой. (Гамма регулируется по умолчанию 0,5).
Расположение краев для красного, зеленого, синего и каналов яркости ( Y ):
Y = 0,2125R + 0,7154G + 0,0721B (по умолчанию) или 0,3R + 0,59G + 0,11B или (выбирается в Опциях III)
определяются для каждой строки развертки (горизонтальные линии на изображении выше).2 \)
В зависимости от значения дробной части строки развертки i ,
fp = x _i — int (x _i)
второго порядка, подходящего для каждой строки развертки, смещенный край добавляется к один из четырех интервалов:
интервал 1, если 0 ≤ fp <0,25
интервал 2, если 0,25 ≤ fp <0,5
интервал 3, если 0,5 ≤ fp <0,75
интервал 4, если 0,75 ≤ fp <1

Примечание : Бункер, упомянутый в предыдущем уравнении, не зависит от обнаруженного местоположения края.

- Четыре бина объединяются для вычисления усредненного края с 4-кратной передискретизацией. Это позволяет анализировать пространственные частоты за пределами нормальной частоты Найквиста.
  Вычисляется производная (d / dx) усредненного края с 4-кратной передискретизацией. Центрированное окно Хэмминга применяется для принуждения производной к нулю на ее пределе.
  MTF — это абсолютное значение преобразования Фурье (БПФ) оконной производной.

Примечание : Истоки расчетов SFR со скошенными краями Imatest были адаптированы из программы Matlab sfrmat, написанной Питером Бернсом для реализации стандарта ISO 12233: 2000.Расчет SFR в Imatest включает в себя множество улучшений, в том числе улучшенное обнаружение краев, лучшую обработку искажений объектива и лучшую помехозащищенность. Исходный код Matlab доступен здесь . При сравнении результатов sfrmat с Imatest предполагается, что тональный отклик является линейным; то есть гамма = 1, если в sfrmat не введен файл OECF (кривая тонального отклика). Поскольку значение гаммы по умолчанию в Imatest составляет 0,5, что типично для цифровых камер в стандартных цветовых пространствах, таких как sRGB, вы должны установить гамму равной 1, чтобы получить хорошее согласование с sfrmat.

Различия между расчетами Imatest и ISO 12233

Флажок ISO Standard SFR , расположенный в нижнем левом углу окна настроек с наклонным краем, можно установить, чтобы получить расчет в соответствии с ISO. Мы рекомендуем не устанавливать эту кнопку, потому что расчеты Imatest более точны — определенно лучше при наличии шума и оптических искажений.

- - Центр каждой линии развертки вычисляется из пика краевой производной, прошедшей фильтр нижних частот.При расчете ISO используется центроид, который является оптимальным при отсутствии шума. Но шум всегда присутствует в той или иной степени , а центроид чрезвычайно чувствителен к шуму, потому что шум на больших расстояниях от края имеет тот же вес, что и сам край. Фильтр нижних частот ближе к согласованному фильтру, который оптимально обнаруживает пик производной границы.
  - Гамма (используется для линеаризации данных) вводится как входное значение или выводится из известного контраста диаграммы.В реализациях стандарта ISO предполагается, что оно равно 1, если не введен файл OECF.
  - Imatest предполагает, что кромка может иметь некоторую кривизну (второго порядка) из-за оптического искажения. Расчет по стандарту ISO до 2017 года предполагает прямую линию, что может привести к ухудшению измерений MTF при наличии оптических искажений. Изогнутые края будут включены в будущую редакцию ISO 12233.
  - Imatest подавление шума с «модифицированной аподизацией» (включено по умолчанию) приводит к более согласованным измерениям (без систематической разницы).Отключается при проверке расчета стандарта ISO
  - Поправочный коэффициент для функции растяжения линии ( LSF ), представленный в ISO 12233: 2014, был реализован в Imatest с 2015 года. Поправочный коэффициент D (j) (или D (k) ) ), который компенсирует потери высокой частоты из-за числового дифференцирования при вычислении LSF с помощью функции Edge Spread ( ESF ), неверен как в стандартах ISO 12233: 2014, так и в 2017.Реализация Imatest , которая основана на первых принципах (у нас есть полный набор уравнений), соответствует intent обеих версий стандарта.

Обратите внимание, что дополнительные сведения о расчетах можно найти по ссылкам Питера Бернса (ниже)

Шумоподавление по наклонной кромке

Imatest Модифицированная методика аподизации снижает шум, делая результаты MTF более согласованными, при этом оказывая минимальное влияние на измерения MTF.Он работает путем сглаживания функции растяжения линии (LSF; производная от края) на расстоянии от центра края, но не около центра. Поскольку он мало влияет на среднюю MTF, его следует продолжать, если только результат не должен строго соответствовать требованиям ISO. Нажмите на кнопку ниже, чтобы увидеть полное описание.

Показать модифицированный метод уменьшения шума аподизации

Модифицированная аподизация метод шумоподавления доступен для измерений с наклонным краем (SFR, SFRplus, eSFR ISO, SFRreg и Checkerboard).Он может улучшить согласованность измерений для зашумленных изображений, особенно на высоких пространственных частотах ( f > Найквист / 2), но мало влияет на изображения с низким уровнем шума. Модифицированная аподизация применяется, когда установлен флажок MTF шумоподавление (модифицированная аподизация) в окнах настроек для любого из модулей с наклонной кромкой или в окне «Перескр. » Дополнительные настройки . Стандарт ISO SFR (нижний левый угол окна) должен быть отключен.

Примечание : Imatest рекомендует не отключать шумоподавление (модифицированную аподизацию).

Аподизация происходит из Сравнение методов преобразования Фурье для вычисления MTF Джозефа Д. ЛаВейна, Стивена Д. Бёркса и Брайана Неринга, доступно на веб-сайте Санта-Барбары Infrared. Основное предположение состоит в том, что все важные детали (по крайней мере, для высоких пространственных частот) находятся близко к краю (рисунок 1). Оригинальный метод включает установку функции растяжения линии (LSF) на ноль за пределами указанного расстояния от края. Вместо этого модифицированный метод сильно сглаживает (фильтры нижних частот) LSF, что оказывает гораздо меньшее влияние на низкочастотный отклик, чем исходный метод, и позволяет установить более жесткие границы для лучшего снижения шума.

Модифицированная аподизация: исходная усредненная с шумом функция распространения линии (внизу; зеленый), сглаженная (посередине; синий), LSF, используемый для MTF (вверху; красный)

Алгоритм шумоподавления

Функция растяжения линии (LSF; производная от среднего отклика края; зеленая кривая в нижней части рисунка справа) сглаживается (фильтрация нижних частот) для создания синей кривой посередине. Сглаживание достигается путем взятия 9-точечного скользящего среднего (среднего 9-ти соседних точек).

Примечание : Эти сэмплы имеют 4-кратную передискретизацию в результате алгоритма биннинга , поэтому они соответствуют примерно двум сэмплам в исходном изображении. Сглаживание устраняет большую часть отклика выше частоты Найквиста (0,5 цикла / пиксель).

BL и BU — это границы (пределы оси x) области, в которой амплитуда сглаженной кривой больше 20% от пикового значения, т. Е. 20% ширины импульса — это разница между этими границами. .

График Edge / MTF для зашумленного изображения без (L) и с (R) модифицированным шумоподавлением аподизации

PW20 = B _U — B _L

Границы аподизации расположены по адресу

A _L = B _L — PW20 — 4 и A _U = B _U + PW20 + 4 (пикселей) .

Это обеспечивает достаточную «передышку», поэтому важные детали у края остаются неизменными.

LSF, используемый для расчета MTF, установлен на исходный (несглаженный) LSF внутри границ аподизации {A _L, A _U} и на сглаженный LSF за пределами , как показано красным цветом Кривая выше. Преимущества модифицированного снижения шума аподизации показаны справа для изображения с сильным (смоделированным) белым шумом.

Связанные методы резкости

Несколько связанных методов влияют на результаты резкости, в том числе:

Основные выводы

- Графики в частотной и пространственной областях передают аналогичную информацию, но в другой форме.Узкий край в пространственной области соответствует широкому спектру в частотной области (расширенная частотная характеристика) и наоборот.
- Imatest измеряет реакцию системы, которая включает обработку изображения, а не только реакцию объектива.
- Отклик сенсора выше частоты Найквиста может вызвать наложение спектров, которое проявляется в виде муаровых паттернов с низкой пространственной частотой. В датчиках Байера (все датчики, кроме Foveon) муаровые узоры отображаются в виде цветных полос. Муар в датчиках Фовеона гораздо менее неприятен, потому что он монохромный, а эффективная частота Найквиста красного и синего каналов ниже, чем у датчиков Байера.
- MTF на частоте Найквиста и выше не является однозначным индикатором проблем с псевдонимом. MTF — это результат реакции объектива и сенсора, алгоритма демозаики и повышения резкости, которая часто увеличивает MTF на частоте Найквиста. MTF следует интерпретировать как предупреждение о возможных проблемах.
- Результаты рассчитываются для каналов R, G, B и яркости (Y) (по умолчанию Y = 0,2125R + 0,7154G + 0,0721B , но может быть установлено более старое (NTSC) значение, 0.3 R +0,59 G +0,11 B , в окне Опции III). Канал Y обычно отображается на переднем плане, но можно выбрать любой из других каналов. Все они включены в выходной файл .CSV.
- Разрешение по горизонтали и вертикали для ПЗС-сенсоров может быть разным, и его следует измерять отдельно. Для сенсоров CMOS они практически идентичны. Напомним, разрешение по горизонтали измеряется по вертикали, а разрешение по вертикали — по горизонтали.Разрешение — это только один из многих критериев, влияющих на качество изображения.
- MTF может меняться по всему изображению, и он не всегда следует ожидаемому шаблону: наиболее резкий в центре и менее резкий в углах. Причин может быть множество: несовпадение линз, кривизна поля, неправильная фокусировка и т. Д. Поэтому измерения важны.

Общественное мнение: как это измеряется?

Фотография ребенка на избирательном участке.(Предоставлено: Кэтрин Дональдсон-Эванс, 5 ноября 2012 г., 19:23, «Голосование с детьми: 411 о привлечении ваших детей к участию в опросах» от CafeMom.com)

Цели обучения

Объясните, как собирается информация об общественном мнении.
Определите общие способы измерения и количественной оценки общественного мнения.
Проанализируйте опросы, чтобы определить, точно ли они измеряют мнения населения.

Голосование изменилось с годами. Первый опрос общественного мнения был проведен в 1824 году; он спрашивал избирателей, как они голосовали, покидая свои избирательные участки.Неформальные опросы называются соломенным опросом s , и они неформально собирают мнения неслучайного населения или группы. Газеты и социальные сети продолжают традицию неофициальных опросов, в основном потому, что заинтересованные читатели хотят знать, чем закончатся выборы. Facebook и онлайн-газеты часто предлагают неформальные всплывающие викторины, в которых задается единственный вопрос о политике или событии. Опрос не является формальным, но он дает общее представление о том, что думают читатели.

Отслеживающие опросы обычно проводятся многократно в течение определенного периода времени и с использованием одной и той же группы респондентов. Эти опросы часто следуют за действующим должностным лицом (например, президентом) или политическим вопросом, что делает тенденции наблюдаемыми

Современные опросы общественного мнения относительно молоды, им всего восемьдесят лет. Эти опросы намного сложнее, чем соломенные опросы, и тщательно разработаны, чтобы выяснить, что мы думаем, хотим и ценим. Информация, которую они собирают, может быть передана политикам или газетам и проанализирована статистиками и социологами.По мере того как СМИ и политики уделяют опросам все больше внимания, каждую неделю на местах публикуется все больше и больше.

Участие в опросе

Большинство опросов общественного мнения нацелены на точность, но это непростая задача. От разработки до реализации опросы сложны и требуют тщательного планирования и внимательности. Наша история изобилует примерами опросов компаний, которые дают результаты, которые неверно предсказывают общественное мнение из-за плохого дизайна опроса или плохих методов опроса.

В 1936 году «Литературный дайджест » продолжил традицию опроса граждан, чтобы определить, кто победит на президентских выборах.Журнал рассылал карточки мнений людям, у которых была подписка, телефон или регистрация автомобиля. Лишь некоторые из получателей отправили свои карты обратно. Результат? Прогнозировали, что Альф Лэндон получит 55,4% голосов избирателей; в итоге он получил только 38 процентов.

Несколько лет спустя Томас Дьюи проиграл президентские выборы 1948 года Гарри Трумэну, несмотря на то, что опросы показали, что Дьюи далеко впереди, а Трумэн обречен на поражение. В 1948 году социологи не опрашивали до дня выборов, полагаясь на старые цифры, которые не учитывали поздний сдвиг в мнении избирателей.Опросы Зогби не отражали вероятных избирателей и неверно предсказывали, кто и за кого проголосует. Эти примеры подтверждают необходимость использования научных методов при проведении опросов и осторожности при сообщении результатов.

Ошибки процесса опроса могут привести к неверным прогнозам. 3 ноября, на следующий день после президентских выборов 1948 года, ликующий Гарри С. Трумэн торжествующе демонстрирует неточный заголовок Chicago Daily Tribune , в котором объявляется о предполагаемой победе Томаса Дьюи (Фото: Дэвид Эриксон / Flickr).

Большинство компаний, занимающихся опросами, нанимают статистиков и методистов, обученных проведению опросов и анализу данных. Если опрос должен быть проведен с научной точки зрения, он должен соответствовать ряду критериев. Во-первых, методологи определяют желаемую популяцию или группу респондентов, которых они хотят опросить. Например, если цель состоит в том, чтобы спрогнозировать, кто выиграет президентский пост, следует опросить граждан со всех концов Соединенных Штатов. Если мы хотим понять, как избиратели в Колорадо будут голосовать за предложение, респонденты должны быть только жителями Колорадо.При обследовании выборов или политических вопросов многие избирательные участки будут опрашивать только тех респондентов, которые участвовали в голосовании на предыдущих выборах, потому что эти избиратели с большей вероятностью пойдут на избирательные участки в день выборов. На политиков чаще влияют мнения проверенных избирателей, чем обычных граждан. Как только желаемая популяция будет определена, исследователи приступят к созданию выборки, которая будет как случайной, так и репрезентативной.

Случайная выборка состоит из ограниченного числа людей из общей совокупности, выбранных таким образом, чтобы у каждого были равные шансы быть выбранными.В первые годы проведения опроса номера телефонов потенциальных респондентов были произвольно выбраны из разных областей, чтобы избежать региональной предвзятости. В то время как стационарные телефоны позволяют проводить опросы, пытаясь обеспечить случайность, все более широкое использование сотовых телефонов затрудняет этот процесс. Сотовые телефоны и их номера портативны и перемещаются вместе с владельцем. Чтобы предотвратить ошибки, опросы, которые включают известные номера сотовых телефонов, могут проверять почтовые индексы и другие географические показатели, чтобы предотвратить региональную предвзятость. Репрезентативная выборка состоит из группы, демографическое распределение которой аналогично распределению населения в целом.Например, почти 51 процент населения США составляют женщины. Чтобы соответствовать этому демографическому распределению женщин, любой опрос, предназначенный для измерения того, что думает большинство американцев о проблеме, должен включать в себя выборку, в которой женщин немного больше, чем мужчин.

Социологи пытаются опросить определенное количество граждан, чтобы создать разумную выборку населения. Этот размер выборки будет варьироваться в зависимости от размера опрашиваемого населения и уровня точности, которого желает достичь социолог. Если опрос пытается выявить мнение штата или группы, например мнение избирателей Висконсина об изменениях в системе образования, размер выборки может варьироваться от пятисот до тысячи респондентов и давать результаты с относительно низкой ошибкой.Чтобы опрос мог предсказать, что думают американцы на национальном уровне, например, о политике Белого дома в отношении парниковых газов, размер выборки должен быть больше.

Более крупная выборка делает опрос более точным, поскольку в нем будет относительно меньше необычных ответов и он будет более репрезентативным для фактического населения. Однако исследователи не опрашивают больше респондентов, чем необходимо. Увеличение числа респондентов повысит точность опроса, но как только в опросе будет достаточно респондентов, чтобы быть репрезентативными, повышение точности станет незначительным и нерентабельным.

Когда выборка представляет фактическую совокупность, точность опроса будет отражена в более низкой погрешности. Предел погрешности — это число, которое указывает, насколько результаты опроса могут отличаться от фактического мнения всего населения граждан. Чем ниже предел погрешности, тем более предсказуемым является опрос. Большая погрешность проблематична. Например, если опрос, в котором утверждается, что Хиллари Клинтон, вероятно, получит 30 процентов голосов на первичных выборах демократов в Нью-Йорке в 2016 году, имеет погрешность +/- 6, он говорит нам, что Клинтон может получить всего 24 процента голосов. голосов (30 — 6) или целых 36 процентов (30 + 6).Ясно, что желательна меньшая погрешность, поскольку она дает нам наиболее точное представление о том, что люди на самом деле думают или будут делать.

При большом количестве опросов, как узнать, является ли опрос хорошим и точно ли он предсказывает то, во что верит группа? Сначала поищите числа. Компании, проводящие опросы, включают погрешность, даты опросов, количество респондентов и совокупность, отобранную для демонстрации их научной надежности. Опрос проводился недавно? Вопрос ясен и объективен? Было ли количество респондентов достаточно высоким, чтобы предсказать численность населения? Небольшая погрешность? Эту ценную информацию стоит искать при интерпретации результатов опроса.В то время как большинство агентств по проведению опросов стремятся создавать качественные опросы, другие организации хотят быстрых результатов и могут отдавать предпочтение немедленным числам, а не случайным и репрезентативным выборкам. Например, мгновенный опрос часто используется новостными сетями, чтобы быстро оценить, насколько хорошо кандидаты выступают в дебатах.

Технологии и опросы

Времена беспорядочной прогулки по районам и звонков по телефонной книге для интервьюирования случайных граждан прошли. Научные опросы сделали интервью более осознанным.Исторически сложилось так, что многие опросы проводились лично, но это было дорого и дало сомнительные результаты.

В некоторых ситуациях и странах личное собеседование все еще существует. Проводятся экзит-опросы, фокус-группы и некоторые опросы общественного мнения, в которых интервьюер и респонденты общаются лично. Экзит-поллы проводятся лично: интервьюер стоит рядом с местом для голосования и запрашивает информацию, когда избиратели покидают избирательные участки. Фокус-группы часто выбирают случайных респондентов из местных магазинов или предварительно выбирают респондентов из интернет-опросов или телефонных опросов.Респонденты приходят, чтобы наблюдать или обсуждать темы, а затем их опрашивают.

6 ноября 2012 года команда Connect2Mason.com проводит опросы на избирательных участках в кампусе Университета Джорджа Мейсона. (Предоставлено: Mason Votes / Flickr).

Однако когда такие организации, как Gallup или Roper, решают провести личные опросы общественного мнения, это трудоемкий и дорогостоящий процесс. Организация должна случайным образом выбрать домохозяйства или участки для голосования в окрестностях, убедившись, что в каждом районе есть репрезентативное домохозяйство или место.

Затем он должен обследовать репрезентативное количество кварталов в пределах города. На избирательном участке интервьюеры могут получить инструкции о том, как случайным образом выбирать избирателей различной демографии. Если интервьюер хочет опросить человека в доме, предпринимаются несколько попыток связаться с респондентом, если он или она не отвечает. Gallup проводит личные интервью в районах, где телефоны есть менее чем у 80 процентов домохозяйств, потому что это дает более репрезентативную выборку.

Новостные сети используют методы личного общения для проведения экзит-поллов в день выборов.

Большинство опросов сейчас происходит по телефону или через Интернет. Некоторые компании, такие как Harris Interactive, ведут каталоги, в которых есть зарегистрированные избиратели, потребители или ранее опрошенные респонденты. Если социологам необходимо опросить определенное население, такое как члены политических партий или пенсионеры определенного пенсионного фонда, компания может приобрести или получить доступ к списку телефонных номеров для этой группы.Другие организации, такие как Gallup, используют случайный набор номера (RDD), при котором компьютер случайным образом генерирует телефонные номера с желаемыми кодами городов. Использование RDD позволяет участникам опроса включать респондентов, у которых могут быть неуказанные в списке и сотовые номера.

Вопросы о почтовом индексе или демографии могут быть заданы в начале опроса, чтобы исследователи могли определить, какие интервью продолжить, а какие закончить раньше.

Процесс собеседования также частично компьютеризирован. Многие опросы теперь проводятся с помощью компьютерных телефонных интервью (CATI) или робо-опросов.Система CATI вызывает случайные телефонные номера, пока не дойдет до живого человека, а затем соединит потенциального респондента с обученным интервьюером. Когда респондент дает ответы, интервьюер вводит их прямо в компьютерную программу. В этих опросах могут быть ошибки, если интервьюер вводит неправильный ответ. Опросы также могут иметь проблемы с надежностью, если интервьюер отклоняется от сценария или отвечает на вопросы респондентов.

Робо-опросы полностью компьютеризированы. Компьютер набирает случайные или заранее запрограммированные номера, и опрос управляет предварительно записанным электронным голосом.Респондент слушает вопрос и возможные ответы, а затем нажимает на телефоне цифры, чтобы ввести ответы. Сторонники утверждают, что респонденты более честны без интервьюера. Однако в этих опросах могут быть ошибки, если респондент не использует правильный номер клавиатуры для ответа на вопрос или неправильно понимает вопрос. Робо-опросы также могут иметь меньший процент ответов, потому что нет живого человека, который мог бы убедить респондента ответить. Также нет возможности запретить детям отвечать на вопросы опроса.Наконец, Закон о защите потребителей телефонной связи (1991 г.) объявил автоматические звонки на сотовые телефоны незаконными, что сделало большую часть потенциальных респондентов недоступной для роботизированных опросов.

Последние проблемы в области телефонных опросов связаны с изменением использования телефонов. Все большее число граждан, особенно молодых, используют только сотовые телефоны, и их номера телефонов больше не привязаны к географическим регионам. Поколение миллениума (в настоящее время в возрасте 18–33 лет) также с большей вероятностью отправит текстовое сообщение, чем ответит на неизвестный звонок, поэтому опросить эту демографическую группу труднее.Теперь компании, проводящие опросы, должны обращаться к потенциальным респондентам с помощью электронной почты и социальных сетей, чтобы обеспечить репрезентативную группу респондентов.

Тем не менее, технологии, необходимые для перехода к Интернету и портативным устройствам, создают дополнительные проблемы. Интернет-опросы должны быть разработаны для проведения в различном количестве браузеров и портативных устройств. Онлайн-опросы не могут определить, отвечает ли человек с несколькими учетными записями электронной почты или профилями в социальных сетях несколько раз на один и тот же опрос, а также они не могут определить, когда респондент искажает демографические данные в опросе или в профиле социальной сети, использованном в опросе.Эти факторы также затрудняют подсчет количества ответов или получение репрезентативной выборки. Тем не менее, многие компании работают с этими трудностями, потому что для предоставления точных данных необходимо охватить более молодую аудиторию.

Проблемы при опросе

По ряду причин опросы могут не давать точных результатов. Два важных фактора, с которыми сталкивается опросная компания, — это время и человеческая природа. Если вы не проведете опрос на выходе во время выборов и интервьюеры не будут стоять на избирательных участках в день выборов, чтобы спросить избирателей, как они проголосовали, всегда существует вероятность того, что результаты опроса будут неверными.Самая простая причина заключается в том, что если между опросом и днем выборов проходит время, гражданин может передумать, солгать или вообще не голосовать. Выбор времени очень важен во время выборов, потому что неожиданные события могут изменить достаточно мнений, чтобы изменить результат выборов. Конечно, есть много других причин, по которым опросы, даже те, которые не привязаны ко времени выборов или событий, могут быть неточными.

Созданный в 2003 году для опроса американской общественности по всем темам, Rasmussen Reports — это новая статья в сфере опросов общественного мнения.Расмуссен также проводит экзит-поллы для каждых общенациональных выборов.

Опросы начинаются со списка тщательно написанных вопросов. Вопросы не должны содержать рамок, то есть они не должны быть сформулированы так, чтобы приводить респондентов к конкретному ответу. Например, возьмите два вопроса об утверждении президентом. Вопрос 1 может спросить: «Принимая во внимание высокий уровень безработицы, одобряете ли вы работу, которую выполняет президент Обама?» Вопрос 2 может спросить: «Вы одобряете работу, которую выполняет президент Обама?» Оба вопроса хотят знать, как респонденты воспринимают успех президента, но первый вопрос создает основу для того, чтобы респондент поверил, что экономика находится в плохом состоянии, прежде чем ответить.Это может сделать ответ респондента более отрицательным. Точно так же то, как мы относимся к проблеме или концепции, может повлиять на то, как слушатели ее воспринимают. Фраза «налог на наследство» не сплотила избирателей для протеста против налога на наследство, но фраза «налог на смерть» вызвала споры о том, облагает ли налогообложение имуществом двойной налог на доход.

Многие социологические компании стараются избегать наводящих вопросов, которые заставляют респондентов выбирать заранее определенный ответ, потому что они хотят знать, что люди на самом деле думают.Однако некоторые опросы преследуют другую цель. Их вопросы написаны, чтобы гарантировать конкретный результат, возможно, чтобы помочь кандидату получить освещение в прессе или набрать обороты. Они называются пуш-опросами . В президентской первичной гонке 2016 года MoveOn пыталась подтолкнуть сенатора Элизабет Уоррен (штат Массачусетс) к участию в гонке за выдвижение от Демократической партии. В его опросе использовались наводящие вопросы для того, что он назвал «информированным голосованием», и, чтобы показать, что Уоррен будет лучше, чем Хиллари Клинтон, он включил десять положительных утверждений об Уоррене, прежде чем спросить, проголосует ли респондент за Клинтона или Уоррена.

Некоторые СМИ раскритиковали результаты опроса как фальшивые.

Иногда отсутствие знаний влияет на результаты опроса. Респонденты могут не так много знать о теме опроса, но не хотят говорить: «Я не знаю». По этой причине опросы могут содержать викторину с вопросами, которые определяют, достаточно ли респондент знает о ситуации, чтобы точно отвечать на вопросы обследования. Опрос, чтобы выяснить, поддерживают ли граждане изменения Закона о доступном медицинском обслуживании или Medicaid, может сначала спросить, кому служат эти программы и как они финансируются.Опросы о захвате территории Исламским государством (или ИГИЛ) или помощи России повстанцам на Украине могут включать в себя ряд вопросов, чтобы определить, читает или слышит респондент какие-либо международные новости. Респонденты, которые не могут ответить правильно, могут быть исключены из опроса или их ответы могут быть отделены от остальных.

Люди также могут испытывать социальное давление, чтобы они отвечали на вопросы в соответствии с нормами своего района или сверстников.

Если они стесняются признаться в том, как они проголосовали бы, они могут солгать интервьюеру.

В 2010 году Предложение 19, которое легализовало бы и облагало налогом марихуану в Калифорнии, встретило новую версию эффекта Брэдли. Нейт Сильвер, политический блогер, заметил, что опросы относительно предложения о марихуане были непоследовательными, иногда показывая, что предложение пройдет, а в других случаях показало, что оно не состоится. Сильвер сравнил опросы и то, как они проводились, потому что некоторые избирательные компании использовали интервьюера, а некоторые использовали роботизированный вызов. Затем он предложил, чтобы избиратели, разговаривающие с интервьюером в прямом эфире, дали социально приемлемый ответ, что они проголосуют против предложения 19, в то время как избиратели, опрошенные компьютером, не стеснялись быть честными.

Хотя эта теория не была доказана, она согласуется с другими выводами о том, что демографические данные интервьюера могут повлиять на ответы респондентов. Например, афроамериканцы могут давать разные ответы белым интервьюерам и темнокожим интервьюерам.

В 2010 году опросы по Предложению 19 Калифорнии были непоследовательными, в зависимости от того, как они проводились: избиратели, которые говорили с интервьюером в прямом эфире, заявляли, что они будут голосовать против предложения 19, и избиратели, опрошенные через компьютер, заявляли о поддержке закона.В день выборов эта мера была отклонена.

Вопросы для рассмотрения

Почему социологи опрашивают случайных людей по всей стране, пытаясь спрогнозировать, какой кандидат победит на президентских выборах?
Покажи ответ
, если вы ограничите свою выборку одним районом страны, она не будет удаленно рандомизирована
Как изменения в технологии усложнили проведение опросов?
Покажи ответ
Идентификатор вызывающего абонента
на телефонах позволяет людям избегать звонков, которые они не узнают

Запоминаемые термины

exit poll– предвыборный опрос, проведенный путем опроса избирателей, покидающих избирательный участок

наводящий вопрос — вопрос, сформулированный так, чтобы респондент мог дать желаемый ответ

Предел погрешности — число, указывающее, насколько результаты опроса могут отличаться от фактических предпочтений всего населения

push-опрос — — политически предвзятая информация о кампании, представленная в виде опроса, чтобы изменить мнение

случайная выборка — ограниченное количество людей из общей совокупности, отобранных таким образом, что каждый имеет равные шансы быть выбранным

репрезентативная выборка — группа респондентов, демографически близкая к исследуемой совокупности

соломенный опрос — неофициальный и неофициальный избирательный опрос, проводимый с неслучайным населением

отслеживающий опрос — опрос проводился неоднократно в течение определенного периода времени; обычно следуя за действующим должностным лицом (например, президентом) или политическим вопросом; наблюдение за тенденциями