№6 дәріс. Өлшеу құралдары туралы негізгі мәліметтер
Дәрістің мазмұны: өлшеу құралдарының негізгі түрлері; эталондар, үлгілі және жұмыс өлшеу құралдары мен олардың классификациясы, өлшеу құрылғыларының статикалық сипаттамалары.
Дәрістің мақсаты:өлшеу құралдар түрлерінің анықтамаларын және олардың классификациясын оқу, өлшеу құралының статикалық сипаттамалары: түрлендіру функциясы, өлшеу диапазоны, сезімталдық, сезімталдық шегі.
Өлшеулерде қолданылатын және нормаланған өлшеу сипаттамалары бар техникалық құралдар өлшеу құралдары (ӨҚ) деп аталады.
Өлшеу нәтижелеріне және қателіктеріне әсер ететін ӨҚ қасиеттерінің сипаттамалары метрологиялық сипаттамалар болады.
Өлшеу құралдарының классификациясы Г қосымшасында көрсетілген.
Өлшеіш - берілген мөлшердегі физикалық шамаларды жаңадан жасау үшін арналған ӨҚ. Мысалы, гір – масса өлшемі; резистор – кедергі өлшемі; сызғыш – ұзындық өлшемі.
Өлшеу құрылғылары жеке немесе өлшеу қондырғылар мен жүйелері құрамында қолданылады.
Ақпаратты ұсыну түріне байланысты өлшеу құрылғылары өлшеу аспаптары және өлшеу түрлендіргіштері болып бөлінеді.
Бақылаушы тікелей қабылдай алатын түрдегі өлшеу ақпаратының сигналын өндіру үшін тағайындалған ӨҚ өлшеу аспабыдеп аталады.
Өлшеу аспаптары келесідей болады: 1) аналогты және цифрлік құралдарды; 2) көрсететін және өзі жазатын аспаптар; 3) тура әрекет аспаптары және салыстыру аспаптары.
Өлшеу ақпаратының сигналын тарату, түрлендіру, өңдеу және (немесе) сақтау, ыңғайлы түрде өндіру үшін негізделген, бірақ бақылаушының тікелей қабылдауына берілмейтін өлшеу құралы өлшеу түрлендіргіш деп аталады. Өлшеу түрлендіршіштер бірінші және екінші реттік, аралық және таратушы деп бөлінеді.
Көмекші құрылғылары бар функционалдық қасиеті бойынша біріктірілген өлшеу объектінің бір немесе бірнеше физикалық шамаларын өлшеу үшін негізделген өлшеу құралдардың жиынтығы өлшеуішқондырғыларжәне жүйелер болып табылады.
Біріздендірілген өлшеу құралдары (унификацияланған)– өндірістік аспаптар мен автоматтандыру құралдарының Мемлекеттік жүйесіне енетін ӨҚ. Бұл жүйе блоктық-модульдіқ принципі бойынша құрылады:
0,2 – 1 кгс/см2 (0,02 – 0.1 МПа) пневматикалық кіріс және шығыс сигналдары бар аспаптар;
электрлі кіріс және шығыс сигналдары бар аспаптар: а) 0-5, 0-20, 0-100 мА немесе 0-10 В тұрақты токтық;
б) жиілігі 50 немесе 400 Гц; 1-0-1 В, 0-2 В, 1-3 В; 0-10 МГц, 10-0-10 МГц
болатын айнымалы токтық;
жиілігі 1500 -2500 Гц және 4000 – 8000 Гц болатын электр кіріс және шығыс сигналдары бар аспаптар.
Бұл аспаптардың бір ізге салынған кіріс және шығыс сигналдары бар, бұл өлшеу құралдарының өзара алмасуын қамтамасыз етеді, екінші реттік өлшеу құрылғыларының түрлерін қысқартады, автоматтандыру құрылғыларының әрекет сенімділігін арттырады, компьютерлерді кең қолдануға жол ашады.
ТағайыныбойыншаӨҚ үш категорияға бөлінеді:
а) жұмыс өлшеуіштері, өлшеу аспаптары, өлшеу түрленгіштері;
б) үлгілі жұмыс өлшеуіштері, өлшеу аспаптары, өлшеу түрленгіштері; в) эталондар.
Жұмыс ӨҚ – халық шаруашылығының барлық салаларында күнделікті практикалық өлшеуге арналған ӨҚ. Жұмыс ӨҚ келесілер: 1) жоғары дәлдікті (зертханалық) ӨҚ; 2) техникалық ӨҚ.
Үлгілі ӨҚ – жұмыс өлшеу құралдарын тексеру және бөліктендіру үшін арналған ӨҚ. Үлгілі ӨҚ өлшеулерінің жоғарғы шегі тексерілетін аспаптың өлшеуінің жоғарғы шегінен жоғары немесе оған тең болуы қажет. Үлгілі ӨҚ рұқсат етілген қателігі сынаққа түсетін аспаптың рұқсат етілген қателігінен айтарлықтай (4-5 есе) аз болуы қажет.
Жұмыс ӨҚ Мемлекеттік стандартының бақылау зертханаларында тексеріледі. Үлгілі ӨҚ 1-ші разрядты мемлекеттік бақылау зертханаларында дәлірек үлгілі өлшеуіштермен, аспаптармен, түрлендіргіштермен тексеріледі. 2-разрядты үлгілі ӨҚ 1-разрядты үлгілі ӨҚ бойынша салыстыру жолымен, ал 1-разрядты үлгілі ӨҚ сәйкесті жұмыс эталондары көмегімен Мемлекеттік өлшеуіштер мен өлшеу аспаптары институттарынд» тексеріледі.
Эталон – жоғары дәлдікпен өлшеуіш, басқа ӨҚ беру мақсатында шама бірлігін қайта орнына келтіру және сақтау үшін тағайындалған. Эталоннан физикалық шама бірлігі разрядтық эталондарға, ал разрядтық эталондардан - жұмыс эталондарына беріледі.
Келесі эталондар бар: біріншілікті, екіншілікті, жұмысшы (разрядтылық). Біріншілікті эталон –қазіргі ғылыми-техникалық мүмкіндіктеріне сай аса жоғары дәлдікпен физикалық шама бірлігін қайта шығару эталоны. Біріншілікті эталон ұлттық (мемлекеттік) және халықаралық болуы мүмкін.
Ұлттық эталон бастапқы өлшеу құралы ретінде метрология бойынша ұлттық органымен бекітіледі.
Халықаралық эталондарды өлшеуіштер және таразылар Халықаралық бюросы сақтайды және қолдайды. Оның міндеті әртүрлі елдердің ұлттық эталондарын халықаралық эталондармен, сондай-ақ өзара жүйелік түрде салыстырып байқау болады. ӨҚ жүйесінің негізгі шамаларының және одан шығарылған шамалар эталондары салыстыруға жатады. Салыстырудың белгіленген кезеңдері орнатылған: метр және килограмм эталондары әр 25 жылда; электр және жарық эталондары – 3 жылда бір рет.
Екіншілікті эталондар – «эталондар-көшірмелер» мемлекеттік эталонымен салыстырылады және мөлшерді жұмыс эталондарында, ал жұмыс эталондары – төменірек разрядты эталондарына беру үшін қолданылады.
Ең бірінші эталондар Францияда 1799 жылы ресми бекітілді және Францияның Ұлттық мұрағатына сақтауға берілді.