home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HAM Radio 1 / HamRadio.cdr / tech / jbl / stndrds < prev    next >
Text File  |  1985-10-08  |  15KB  |  269 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.                   CONDENSED GUIDE TO SI UNITS AND STANDARDS
  5.                                By Drew Daniels
  6.  
  7.      The following is a highly condensed guide to SI units, standard usage and 
  8. numerical notation for the benefit of people who have occasion to write 
  9. specifications or technical literature of any kind.
  10.      The abominable disregard for (literary and verbal) communication 
  11. standards even among engineers and highly skilled technicians makes for 
  12. needless confusion, ambiguity and duplication of effort.  
  13.      Let's review the world standard means and methods for expressing the 
  14. terms we use and use them to codify our jargon and simplify our 
  15. communications.
  16.  
  17. SI UNITS, STANDARDS AND NOTATION 
  18.      
  19.      All the way back in 1866, the  Metric System  of units was legalized by 
  20. the U.S. Government for trade in the United States.
  21.      In 1960 the international "General Conference on Weights and Measures" 
  22. met in Paris and named the metric system of units (based on the meter, 
  23. kilogram, second, ampere, kelvin and candela) the "International System of 
  24. Units".  The Conference also established the abbreviation "SI" as the official 
  25. abbreviation, to be used in all languages.
  26.      The SI units are used to derive units of measurement for all physical 
  27. quantities and phenomena.  There are only seven basic SI "base units", these 
  28. are:       
  29.            
  30. NAME        SYMBOL      QUANTITY 
  31. -------------------------------------------------
  32. ampere        A         electric current
  33. candela       cd        luminous intensity
  34. meter         m         length
  35. kelvin        K         thermodynamic temperature
  36. kilogram      kg        mass
  37. mole          mol       amount of substance
  38. second        s         time
  39.      
  40. The SI derived units and supplementary units are listed here with applicable 
  41. derivative equations:
  42.  
  43. NAME              SYMBOL      QUANTITY                  DERIVED BY
  44. ------------------------------------------------------------------
  45. coulomb             C         quantity of electricity     A*s
  46. farad               F         capacitance                 A*s/V
  47. henry               H         inductance                  V*s/A
  48. hertz               Hz        frequency                   s^-
  49. joule               J         energy or work              N*m
  50. lumen               lm        luminous flux               cd*sr
  51. lux                 lx        illuminance                 lm/m^2
  52. newton              N         force                       kg*m/s^2
  53. ohm      (upper case omega)   electric resistance         V/A
  54. pascal              Pa        pressure                    N/m^2
  55. radian              rad       plane angle
  56. steradian           sr        solid angle
  57. tesla               T         magnetic flux density       Wb/m^2
  58. volt                V         potential difference        W/A
  59. watt                W         power                       J/s
  60. weber               Wb        magnetic flux               V*s
  61.  
  62.     NAME                        SYMBOL         QUANTITY
  63. --------------------------------------------------------------------
  64. ampere per meter                 A/m         magnetic field strength
  65. candela per square meter         cd/m^2      luminance
  66. joule per kelvin                 J/K         entropy
  67. joule per kilogram kelvin        J/(kg*K)    specific heat capacity
  68. kilogram per cubic meter         kg/m^3      mass density (density)
  69. meter per second                 m/s         speed, velocity
  70. meter per second per second      m/s^2       acceleration
  71. square meter                     m^2         area
  72. cubic meter                      m^3         volume
  73. square meter per second          m^2/s       kinematic viscosity
  74. newton-second per square meter   N*s/m^2     dynamic viscosity
  75. 1 per second                     s^-         radioactivity
  76. radian per second                rad/s       angular velocity
  77. radian per second per second     rad/s^2     angular acceleration
  78. volt per meter                   V/m         electric field strength
  79. watt per meter kelvin            W/(m*K)     thermal conductivity
  80. watt per steradian               W/sr        radiant intensity
  81.                            
  82. DEFINITIONS OF SI UNITS 
  83.  
  84. (The wording used by the Conference may seem a bit stilted, but it is 
  85. carefully chosen for semantic clarity to make the definitions unambiguous.)
  86.  
  87. The  ampere  is that constant current which, if maintained in two straight 
  88. parallel conductors of infinite length, of negligible circular cross section, 
  89. and placed 1 meter apart in vacuum, would produce between these conductors a 
  90. force equal to 2E-7 newton per meter of length.
  91.  
  92. The  candela  is the luminous intensity, in the perpendicular direction, of a 
  93. surface of 1/600,000 square meter of a blackbody at the temperature of 
  94. freezing platinum under a pressure of 101,325 newtons per square meter.
  95.  
  96. The  coulomb  is the quantity of electricity transported in 1 second by the 
  97. current of 1 ampere.
  98.  
  99. The  farad  is the capacitance of a capacitor between the plates of which 
  100. there appears a difference of potential of 1 volt when it is charged by a 
  101. quantity of electricity equal to 1 coulomb.
  102.  
  103. The  henry  is the inductance of a closed circuit in which an electromotive 
  104. force of 1 volt is produced when the electric current in the circuit varies 
  105. uniformly at a rate of 1 ampere per second.
  106.  
  107. The  joule  is the work done when the point of application of 1 newton is 
  108. displaced a distance of 1 meter in the direction of the force.
  109.  
  110. The  kelvin , the unit of thermodynamic temperature, is the fraction 1/273.16 
  111. of the thermodynamic temperature of the triple point of water.
  112.  
  113. The  kilogram  is the unit of mass; it is equal to the mass of the 
  114. international prototype of the kilogram.  (The international prototype of the 
  115. kilogram is a particular cylinder of platinum-irridium alloy which is 
  116. preserved in a vault at Sevres, France, by the International Bureau of Weights 
  117. and Measures.)
  118.  
  119. The  lumen  is the luminous flux emitted in a solid angle of 1 steradian by a 
  120. uniform point source having an intensity of 1 candela.
  121.  
  122. The  meter  is the length equal to 1,650,763.73 wavelengths in vacuum of the 
  123. radiation corresponding to the transition between the levels 2p sub 10, and 5d 
  124. sub 5 of the krypton-86 atom.
  125.  
  126. The  mole  is the amount of substance of a system which contains as many 
  127. elementary entities as there are carbon atoms in 12 grams of carbon 12.  The 
  128. elementary entities must be specified and may be atoms, molecules, ions, 
  129. electrons, other particles or specified groups of such particles.
  130.  
  131. The  newton  is that force which gives to a mass of 1 kilogram an acceleration 
  132. of 1 meter per second per second.
  133.  
  134. The  ohm  is the electric resistance between two points of a conductor when a 
  135. constant difference of potential of 1 volt, applied between these two points, 
  136. produces in this conductor a current of 1 ampere, this conductor not being the 
  137. source of any electromotive force.
  138.  
  139. The  radian  is the plane angle between two radii of a circle which cut off on 
  140. the circumference an arc equal in length to the radius.
  141.  
  142. The  second  is the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation 
  143. corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground 
  144. state of the cesium-133 atom.
  145.  
  146. The  steradian  is the solid angle which, having its vertex in the center of a 
  147. sphere, cuts off an area of the surface of the sphere equal to that of a 
  148. square with sides of length equal to the radius of the sphere.
  149.  
  150. The  volt  is the difference of electric potential between two points of a 
  151. conducting wire carrying a constant current of 1 ampere, when the power 
  152. dissipated between these points is equal to 1 watt.
  153.  
  154. The  watt  is the power which gives rise to the production of energy at the 
  155. rate of 1 joule per second.
  156.  
  157. The  weber  is the magnetic flux which, linking a circuit of one turn, 
  158. produces in it an electromotive force of 1 volt as it is reduced to zero at a 
  159. uniform rate in 1 second.
  160.  
  161. SI PREFIXES 
  162.      The names of multiples and submultiples of any SI unit are formed by 
  163. application of the prefixes:
  164.  
  165. MULTIPLIER      PREFIX    SYMBOL     TIMES 1, IS EQUAL TO:
  166. ----------      ------    ------     --------------------------
  167. 10^18            exa        E        1 000 000 000 000 000 000
  168. 10^15            peta       P        1 000 000 000 000 000
  169. 10^12            tera       T        1 000 000 000 000
  170. 10^9             giga       G        1 000 000 000
  171. 10^6             mega       M        1 000 000
  172. 10^3             kilo       k        1 000
  173. 10^2             hecto      h        100
  174. 10               deka       da       10
  175. 0                 --        --       1  (unity)
  176. 10^-1            deci       d        .1
  177. 10^-2            centi      c        .01
  178. 10^-3            milli      m        .001
  179. 10^-6            micro      u        .000 001
  180. 10^-9            nano       n        .000 000 001
  181. 10^-12           pico       p        .000 000 000 001
  182. 10^-15           femto      f        .000 000 000 000 001
  183. 10^-18           atto       a        .000 000 000 000 000 001
  184.  
  185.      Some examples:  ten-thousand grams is written; 10 kg,  20,000 cycles per 
  186. second is written; 20 kHz,  10-million hertz is written; 10 MHz,  and 250 
  187. billionths of a weber per meter of magnetic flux is written; 250 nWb/m.
  188. Always use less than 1000 units with an SI prefix; "1000 MGS" is advertizing
  189. hyperbole and should be written " 1 g " only.
  190.      SI prefixes and units should be written together and then set off by a 
  191. space (single space in print) from their numerators.  For example; use the 
  192. form " 35 mm " instead of " 35mm " and " 1 kHz " instead of " 1k Hz ".
  193.      When writing use standard SI formats and be consistent.  You should 
  194. consult National Bureau of Standards publication 330, (1977) for details on 
  195. usage.
  196.      Never combine SI prefixes directly, that is, write 10^-10 farads as 100 
  197. pF instead of 0.1 micro-microfarads (uuF).  Keep in mind that whenever you
  198. write out a unit name longhand, the rule is that the name is all lower case, 
  199. but when abbreviating, the first letter is upper case if the unit is named 
  200. after a person and lower case if it is not; examples: V = volt for Volta,  F = 
  201. farad for Faraday,  T = tesla for Tesla, and so on.  Letter m = meter, s = 
  202. second, rad = radian, and so on.  Revolutions per minute may be written only 
  203. as r/min, miles per hour may be written only as mi./hr, and inches per second 
  204. may be written only as in./s and so on.
  205.                     
  206.      In addition to the correct upper and lower case, prefixes and 
  207. combinations, there is also a conventional text spacing for SI units and 
  208. abbreviations.  Write 20 Hz, rather than 20Hz.  Write 20 kHz, rather than 
  209. 20k Hz, and so on.  Always separate the numerator of a unit from its prefix 
  210. and/or unit name, but do not separate the prefix and name.  
  211.  
  212. SCIENTIFIC AND ENGINEERING NOTATION 
  213. (NOTE: "E" stands for power of 10 exponent.)
  214.      Scientific notation is used to make big and small numbers easy to handle.
  215. Engineering notation is similar to scientific notation except that it uses 
  216. thousands exclusively, rather than tens like scientific notation.
  217.  
  218.      The number 100  could be written 1E2 (1*10^2) or 10^2  in scientific 
  219. notation, but would be written only as 100 in engineering notation.  The 
  220. number 12,000 would be written 1.2E4 (1.2*10^4) in scientific, and written 
  221. 12E3 (12*10^3) in engineering notation.  Here is a partial listing of possible 
  222. Scientific and Engineering notation prefixes:
  223.  
  224. SCIENTIFIC       ENGINEERING            SCIENTIFIC       ENGINEERING
  225. ----------       -----------            ----------       -----------
  226. 10^-18       =       1 a                  10^1       =       10  
  227. 10^-17       =      10 a                  10^2       =      100  
  228. 10^-16       =     100 a                  10^3       =        1 k
  229. 10^-15       =       1 f                  10^4       =       10 k
  230. 10^-14       =      10 f                  10^5       =      100 k
  231. 10^-13       =     100 f                  10^6       =        1 M
  232. 10^-12       =       1 p                  10^7       =       10 M
  233. 10^-11       =      10 p                  10^8       =      100 M
  234. 10^-10       =     100 p                  10^9       =        1 G
  235. 10^-9        =       1 n                  10^10      =       10 G
  236. 10^-8        =      10 n                  10^11      =      100 G
  237. 10^-7        =     100 n                  10^12      =        1 T
  238. 10^-6        =       1 u                  10^13      =       10 T
  239. 10^-5        =      10 u                  10^14      =      100 T
  240. 10^-4        =     100 u                  10^15      =        1 P
  241. 10^-3        =       1 m                  10^16      =       10 P
  242. 10^-2        =      10 m                  10^17      =      100 P
  243. 10^-1        =     100 m                  10^18      =        1 E
  244. 10^0         =       1                    10^19      =       10 E
  245.                                           10^20      =      100 E
  246.  
  247.      Engineering notation is used by default when we speak because the 
  248. numerical values of the spoken names of SI prefixes run in increments of 
  249. thousands such as; kilohertz, microfarads, millihenrys and megaohms 
  250. (pronounced "megohms").  The spoken term "20 kilohertz" is already in 
  251. engineering notation, and would be written on paper as 20E3 (20*10^3) hertz in 
  252. strict engineering notation and as 2E4 (2*10^4) in scientific notation if it 
  253. were not written in the more familiar form, 20 kHz.
  254.  
  255.      In either case, scientific or engineering, the rule is: for numbers 
  256. greater than 1, the En part of the figure indicates the number of decimal 
  257. places to the right that zeros will be added to the original number. For 
  258. numbers smaller than 1, the E-n part of the figure indicates the number of 
  259. decimal places to the left of the original number that the decimal point 
  260. itself should be moved.  The small "n" and "-n" here stand for the digits in 
  261. the exponent itself.
  262.  
  263.      A definitive phamphlet describing SI units, conversions between SI units,
  264. older CGS and MKS units and units outside the SI system of units is available 
  265. in the form of NASA Publication SP-7012, (1973).  Inquire to the U.S. 
  266. Government Printing Office in Pueblo, Colorado or in Washington, D.C. for this 
  267. and other publications about SI units, their use and history.
  268.  
  269. END