Метрология, стандарттау, сертификаттау және сапаны басқару
№2 дәріс Өлшеулердің негізгі түрлері және әдістері
жүктеу/скачать 147,61 Kb.
|
Лекции МССУК-Каз 111 (1)
№2 дәріс Өлшеулердің негізгі түрлері және әдістеріДәрістің мазмұны: өлшеулер туралы негізгі мәліметтер; өлшеудің негізгі теңдеуі; өлшеулер классификациясы; өлшеу әдістерінің классификациясы. Дәрістің мақсаты: өлшеулердің анықтамаларын және түсініктемелерін оқу, өлшеулер түрлері және әдістері. Өлшеу - тәжірибелік жолымен табылатын өлшенетін шаманың және оның салыстыру бірлігі болып алынған кейбір мәні арасындағы сандық арақатынасын алу процесі. Өлшенетін шаманың өлшеу бірлігіне қатынасын көрсететін сан өлшенетін шаманың сандық мәні деп аталады. Ол бүтін немесе бөлшек болуы мүмкін, бірақ дерексіз сан болады. Өлшеу бірлігі болып алынатын шаманың мәні сол бірліктің өлшемі деп аталады. Сонда өлшеудің негізгі теңдеуін келесі түрде жазуға болады 𝑥 = А ⋅ и, (2.1) мұндағы x - өлшенетін шама; A - өлшенетін шаманың сандық мәні; u - өлшеу бірлігі. А мәні таңдалған u өлшеу бірлігінің өлшеміне тәуелді. Мысалы, x=1 м = 100 см = 10 дм. Әртүрлі өлшеудің нәтижесі аталған сан болып табылады. Өлшеулер әдетте өлшеу объектінде жасалынады. Өлшеу объекті (ӨО) – бұл физикалық шама. Физикалық шама (ФШ) - физикалық объектінің (құбылыстың, процестің) қасиеттерінің бірі; ол сапа жағынан көптеген физикалық объекттеріне ортақ, ал мөлшер жағынан әрқайсысына жекеленген болып табылады. Физикалық шамалардың мысалдары: температура, меншікті салмақ, тығыздық, ұзындық және т.б. Физикалық шама өлшемі – «физикалық шама» түсініктемесіне сәйкес келетін қасиеттің осы объектіндегі мөлшерлік мағынасы. Жалпы айтқанда физикалық шама бірлігінің өлшемі кез келген болуы мүмкін. Бірақ өлшеулер жалпы қабылданған бірліктерде жасалуы керек (№1дәріс, Халықаралық СИ жүйесі). Өлшеу үшін таңдалған физикалық шаманы өлшенетін шама деп атайды. Өлшеу құралы (ӨҚ) – өлшеу кезінде қолданатын және нормаланған метрологиялық сипаттамалары бар техникалық құрал (2.1 сурет). Әсер етуші физикалық шама (ӘФШ) – берілген ӨҚ-мен өлшенбейтін, бірақ осы құралдың өлшеу нәтижесіне әсер ететін физикалық шама (қоршаған ортаның температурасы, ауа ылғалдылығы, электромагниттік өріс, вибрациялар және т. б.). 2.1 Сурет – Өлшеу процесінің сұлбасы Мұндағы: x – өлшенетін шама; y – өлшеу ақпаратының сигналы; О – оператор Өлшеу арқылы табылған физикалық шаманың мәні өлшеу нәтижесі болып табылады. Физикалық шаманың келесідей мәндерін айырады: а) физикалық шаманың шындық мәні – сапалық және мөлшерлік жағынан объекттің сәйкес қасиетін шынайы бейнелейтін физикалық шаманың мәні. Философия аспектісінде шындық мәні белгісіз. Өлшеулерді жетілдіру физикалық шаманың шындық мәніне жақындауға мүмкіндік береді; б) физикалық шаманың нақты мәні – тәжірибелік жолымен табылған және шындық мәніне сонша жақын болғандықтан белгілі мақсат үшін оның орнына қолдануға болатын мәні; тәжиребелік жолымен үлгілі өлшеу құралымен анықталады. Жасалған немесе жасалатын өлшеу жөнінде елес құрастыру үшін оның негізгі сипаттамаларын, өлшеу принципін, өлшеу әдісін және өлшеу қателігін (кейде дәлдігін) білу қажет. Өлшеу принципі – өлшеудің негізі болатын физикалық құбылыстарының жинағы. Өлшеу әдісі – өлшеу құралдарын және принциптерін қолдану әдістерінің жинағы. ӨҚ жасалуының жетілмегендігі, олардың бөліктену шкаласының дәлсіздігі, ӘФШ әсерлері, адамның субъектівтік қателігі және бірқатар басқа факторлар өлшеу қателігінің себептері болып табылады. Өлшеу қателігі – 𝑥олш өлшеу нәтижесінің өлшенетін шаманың хнақ нақты мәнінен ауытқуы 𝛥 = 𝑥олш − 𝑥нак. (2.2) Өлшеу дәлдігі өлшеу қателігінің нөлге жақындаған деңгейін яғни өлшеу кезіндегі алынған мәннің өлшенетін шаманың шындық мәніне жақындығын сипаттайды. Сан жағынан дәлдік мөлшерін келесідей жазуға болады 𝑥 𝜀 = | 𝛥 | . (2.3) Қателікті және дәлдікті анықтаған кезде физикалық шаманың Хшыншындық мәнінің орнына оның нақты мәнін қолдануға болады. Өлшеулер классификациясы Б қосымшасында келтірілген (Б1 сурет). Бесінші классификациялық белгісі бойынша - өлшеу нәтижесін алу әдісі бойынша, келесі өлшеулер түрлерін қарастырады. Тура өлшеулер - өлшеу кезінде шаманың ізделген мәні тура тәжірибелік мәліметтерден табылады y = x, (2.4) мұндағы: y – ізделген мән; x – тура тәжірибелік мәліметтерден алынған мәні. Тура өлшеулер Бұл өлшеулер орнатылған бірліктерде бөліктенген аспаптар көмегімен жасалынады. Мысалы: токты амперметрмен, температураны термометрмен өлшеу. Жанама өлшеулер – бұл өлшеулер кезінде шаманың ізделген мәнін табу сол шаманың және тура өлшеулерге жататын шамалар арасындағы белгілі тәуелділікте негізделген у = f (х1, х2, .. , хm), (2.5) мұнда хm – тура өлшеулер барысында анықталады. Мысалы: тығыздық – дененің массасы және көлемі арқылы, кедергі – кернеу және ток арқылы анықталады. Біріккен (бірлесе) өлшеулер – бұл өлшеулер кезінде әртүрлі аталған шамалардың ізделген мәндері сол шамалардың ізделген мәндерінің тура өлшенген шамаларымен байланысатын теңдеулер жүйесін шешу жолымен яғни келесі теңдеулер жүйесін шешу жолымен анықталады 𝐹1(𝑦1, 𝑦2, . . . , 𝑥1, 𝑥1, . . . , 𝑥1 = 0, 1 2 𝑚 𝐹2(𝑦1, 𝑦2, . . . , 𝑥2, 𝑥2, . . . , 𝑥2 = 0, 1 2 𝑚 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . {𝐹𝑚(𝑦1, 𝑦2, . . . , 𝑥𝑚, 𝑥𝑚, . . . , 𝑥𝑚 = 0, 1 2 𝑚 мұндағы y1, y2, y3,…, ym– ізделген шамалар, x1, x2, x3,…, xm– тура өлшеулер. Міндеті мен оларға қойылатын дәлдікке байланысты өлшеулер екі түрге бөлінеді – зертханалық (дәлдік) және техникалық. Зертханалық (дәлдік) өлшеулер – дәлдігі жоғарылатылған өлшеу құралдар көмегімен әдетте бірнеше рет қайта жасалынатын өлшеулер. Техникалық өлшеулер – сәйкес келетін бірліктерде дәл бөліктенген жұмыстық (техникалық) өлшеу құралдар көмегімен бір реттік жасалынатын өлшеулер. Жылутехникалық өлшеулер жасалған кезде классификациясы Б қосымшасында (Б.2 сурет) келтірілген өлшеу әдістері жиі қолданылады. Өлшеуіш – физикалық шаманың берілген өлшемін жаңғырту үшін тағайындалған ӨҚ. Классификациялық белгісі ретінде өлшеуіштің бары немесе жоғы қолданылады. Тікелей баға беру әдісі (өлшеуіштің жоғы) – шама мәнін тура әсер ететін өлшеу аспабының санауыш құрылғысы арқылы тікелей анықтайтын өлшеу әдісі. Мысалы: салмақты серпінді таразысында өдшеу, температураны – термометрмен өлшеу. Өлшеулердің дәлдігін көтеру үшін (мысалы, сызықтық өлшеулердің) шкала және нониус (қосымша шкала) арқылы санау әдісі қолданылады. Бұл әдіс шкалалардың (негізгі және қосымша) белгілерінің түйіскенін қолданумен сипатталынады. Өлшеуішпен салыстыру әдісі – бұл өлшеу әдісі өлшенетін шаманы өлшеуішпен жаңғыртатын шамасымен салыстыруында негізделген. Өлшенетін шама және өлшеуішті жаңғырту шамасы арасында айырмашылығы бар немесе жоқ болуына қарай нөлдік және дифференциалдық әдістерін айырады. Нөлдік әдіс – бұл өлшеуішпен салыстыру әдісі, мұнда салыстыру аспабына әсер етуші нәтижелік эффектін нөлге дейін жеткізеді. Мысалы: иықтары тепе-тең таразымен салмақты өлшеу, бұл кезде салмақ массасы салмақты теңестіретін гир массасымен анықталады. Дифференциалды әдіс – бұл өлшеуішпен салыстыру әдісі, мұнда өлшеу аспабына өлшенетін және белгілі өлшеуішпен жаңғыртатын шамалардың айырымы әсер етеді. Айырым өлшенеді. Мысалы: иықтары тепе-тең көрсеткіші бар таразымен салмақты өлшеу, бұл кезде салмақ массасы салмақпен толығымен теңестірілмейді, бұл жағдай аспап шкаласында көрсеткішпен көрсетіледі. Осы әдістің түрлері: а) қарсы қою әдісі – өлшеуішпен салыстыру әдісі, мұнда өлшенетін шама мен өлшеуішпен жанғыртатын шама салыстыру аспабына бір мезгілде әсер етеді; аспап көмегімен осы шамалар арасындағы қатынас жойылынады; б) орын басу әдісі – өлшеуішпен салыстыру әдісі, мұнда өлшенген шаманы өлшеуішпен жанғыртатын белгілі шамамен орын басады; в) сәйкес келу әдісі - өлшеуішпен салыстыру әдісі; мұнда өлшенетін шама мен өлшеуішпен жанғыртатын шама арасындағы айырмашылықты өлшегенде шкалалардың белгілерінің немесе периодты сигналдарының сәйкес келуін қолданады. Дифференциалдық әдісін қолдану үшін өлшенетін шамаға жақын жоғары дәлдік өлшеуіш болуы керек. Тақырып бойынша қосымша ақпаратты [1-5, 8, 9] алуға болады. жүктеу/скачать 147,61 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|