Python中的单位转换

Question

SymPy 是使用Python进行单位转换的绝佳工具：

>>> from sympy.physics import units
>>> 12. * units.inch / units.m
0.304800000000000

您可以轻松自己动手：

>>> units.BTU = 1055.05585 * units.J
>>> units.BTU
1055.05585*m**2*kg/s**2

但是，我无法将此实现到我的应用程序中，除非我可以将C度（绝对值）转换为K度，将度数转换为度数R或其任何组合。

我想也许这样的事情会起作用：

units.degC = <<somefunc of units.K>>

但显然这是走错路。有关在SymPy中干净地实现“偏移”型单位转换的任何建议吗？

注意：我愿意尝试其他单位转换模块，但除了 Unum ，发现它很麻烦。

编辑：好的，现在很清楚，我想要做的是首先确定要比较的两个量是否在同一个坐标系中。 （如时间单位参考不同的时期或时区或dB到直线幅度），进行适当的变换，然后进行转换。有没有通用的坐标系管理工具？那太好了。

我会假设°F和°C总是指表达式中的Δ°FΔ°C，但是单独站立时指的是绝对值。我只是想知道是否有办法让 units.degF 成为一个函数并在其上拍一个装饰器 property（）来处理这两个条件。

但是现在，我将设置 units.C == units.K 并尝试在文档中清楚地说明使用函数 convertCtoK（...）和 convertFtoR（...）。 （开个玩笑。不，我不会。）

Answer 1

我个人喜欢数量，感谢 NumPy 集成，但它只做相对温度，而不是绝对。

Answer 2

Unum文档有一个非常好的文章，说明为什么这很难：

  

Unum无法可靠地处理＆＃176; Celsius和Kelvin之间的转换。该问题被称为“假原因问题”：0＆＃176;摄氏度定义为273.15 K.这实际上是一种特殊且烦人的情况，因为通常值0不受单位转换的影响，例如0 [m] = 0 [英里] = ....这里，转换开尔文/＆＃176;摄氏度的特征是因子1和偏移量273.15 K.在当前版本的Unum中偏移是不可行的。

     

此外，它可能永远不会被整合到未来版本中，因为还存在一个概念性问题：如果数量代表绝对温度，则应该应用偏移量，但如果数量代表温度差异则不应该应用偏移量。例如，温度升高1＆＃176;摄氏度相当于升高1 K.不可能猜出用户心中的含义，无论是绝对温度还是相对温度。绝对与相对数量的问题对于其他单位而言并不重要，因为答案不会影响转换规则。 Unum无法区分这两种情况。

从概念上看，尝试用符号表示绝对温度转换很容易。对于任何正常的相对单位，（x unit）* 2 ==（x * 2）unit ＆＃8212;单位数学是可交换的。在绝对温度下，这会破坏＆＃8212;除了没有其他单位尺寸的直接温度转换之外，很难做更复杂的事情。您可能最好将所有计算保持为开尔文，并仅在代码的入口和出口处转换为其他温度单位。

Answer 3

示例，它是如何工作的：

>>> T(0*F) + 10*C
T(265.37222222222221*K) # or T(47767/180*K)
>>> T(0*F + 10*C)
T(283.15*K)
>>> 0*F + T(10*C)
T(283.15*K)
>>> 0*F + 10*C
10*K
>>> T(0*F) + T(10*C)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'absolute_temperature' and \
'absolute_temperature'
>>> T(0*F) - T(10*C)
T(245.37222222222223*K) # or T(44167/180*K)
>>> 0*F - 10*C
-10*K

Answer 4

natu 包处理温度单位。例如，您可以这样做：

>>> from natu.units import K, degC, degF
>>> T = 25*degC
>>> T/K
298.1500
>>> T/degF
77.0000
>>> 0*degC + 100*K
100.0 degC

也支持前缀：

>>> from natu.units import mdegC
>>> 100*mdegC/K
273.2500

natu 也处理非线性单位，例如分贝，而不仅仅是像摄氏度和华氏度。

关于您提供的第一个示例，您可以这样做：

>>> from natu import units
>>> 12*units.inch/units.m
0.3048

BTU 已经内置。您可以将其显示单位更改为m ** 2 * kg / s ** 2，但默认情况下 natu 将单位简化为J：

>>> from natu.units import BTU
>>> BTU.display = 'm2*kg/s2'
>>> 1*BTU
1055.05585262 J