17.Өлшеу құралдары. Механикалық өлшеу құралдары

Өлшеу құралдары- бұл нөмірленген метрологиялық сипаттамалары бар, физикалық шама бірліктерін сақтау немесе шығару, нақты уақыт аралығында өзгеріссіз (орнатылған қателіктерге жеткенде)өлшемдерінде қолданылатын өлшеулерге тағайындалған техикалық құралдар (немесе олардың комлексі).Аналогты өлшеу түрлендіргіштерінің кеңінен қолданылатын бір түрі ол электромеханикалық түрлендіргіштер. Олар тұрақты және айнымалы ток пен кернеулерді немесе басқада электрлік және электрлік емес шамаларды түрлендіру үшін қолданылады. Бұл түрлендіргіштің негізгі ерекшеліктері олардың қарапайымдылығы, жоғары сенімділігі мен нақтылығы. Барлық электромеханикалық өлшеу аспаптарын көрсетілгендей өлшеу тізбегінен, өлшеу механизімінен және есептегіш құрылғыдан құралатын структуралық схема түрінде көрсетуге болады.

ӨЛШЕУ ТІЗБЕГІ ӨЛШЕУ МЕХАНИЗМІӨЛШЕУ ҚҰРЫЛҒЫСЫ

Электромеханикалық өлшеу аспабының структуралық схемасы

Өлшеу тізбегінде кірістегі (Х) шамасы өлшеу механизіміне әсер ететін (Х1) аралық шамасына түрленеді. Өлшеу тізбегі сондай-ақ өлшеу аралығын кеңейту және қателіктерді теңгеру (компенцациялау) үшінде арналуы мүмкін. Өлшеу механизімінде (Х1) аралық шамасының электромагнитті энергиясы айналдырғыш момент туғызатын электромеханикалық энергияға түрлену процессі жүріп нәтижесінде өлшеу механизімінің қозғалмалы бөлігі (a) бұрышқа орын ауыстырады (бұрылады). Қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруы (ауытқуы) есептегіш құрылғы арқылы анықталады. Электромеханикалық аспаптардың есептегіш құрылғысы шкала және көрсеткіштен (стрелка, жарық сәулесі) құралады. Оның көмегімен өлшеу аспабының өлшеніп отырған (Х) шамасына тең болуы керек (Ү)көрсетуі анықталады.

18. Физикалық шамалар -көптеген объектлерге сапа жағынан ортақ, ал сан жағынан әр объектіге әр түрлі мәнді қасиет. Табиғаттағы құбылыстарды бір-бірімен салыстыра сипаттау үшін колданылады. Физикалық шамалар құбылыстардың қасиеттерін сандық тұрғыдан сипаттайды. Физикалық шама бірліктері жүйелік және жүйелік емес болып бөлінеді.

Шама – бұл қандай да бір нәрсенің басқа қасиеттері ішінен бөлініп шығатын және толығымен қандай да бір жолмен бағаланатын қасиеті болып табылады. Шама өздігінен берілмейді, ол осы берілген шамада көрсетілген қасиеті бар объектінің ішінен орын алады.

Шамалар екі түрге бөлінеді: нақты және идеалды болып.

Идеалды шамалар нақты ұғымдардың талдамасы (моделі) болып табылады Нақты шамалар физикалық және физикалық емес болып екіге бөлінеді. Физикалық шама, жалпы жағдайда, табиғи және техника ғылымында оқытылатын өзіне тән қасиеті бар материалдық объект (процесс, құбылыс) түрінде анықталуы мүмкін. Физикалық емес шамаларға қоғамдық (физикалық емес) ғылымға жататын – философия, социология, экономика және т.б. ғылымдарға тән шамаларды жатқызамыз.

МЕСТ 16263-70 стандарты физикалық шаманы сапасы жағынан көптеген физикалық объектілерге ортақ, ал мөлшері тұрғысынан – олардың әрбірінің жеке физикалық объектісінің бір қасиеті ретінде дәлелдейді. Мөлшері тұрғыдан дегенді бір объектінің қасиеті нақты шамада басқа объектіден жоғары немесе төмен болуы мүмкін деген мағынада түсінеміз. Сонда, физикалық шамалар – бұл физикалық объектілер мен процестердің өлшеп алынған қасиеттері, біз олардың көмегі арқылы сол объектіні оқып біле аламыз.

Физикалық шамаларды өлшенетін және бағаланатын деп бөлген жөн. Шамаларды бағалау шкалалар көмегімен жүзеге асады. Шаманың шкаласы – бұл дәл өлшеу нәтижелері негізінде келісіп алынған мәндердің реттеліп алынған тізбегі.Өлшем бірлігі енгізілмейтін физикалық емес шамалар тек қана бағалана алады. Физикалық емес шамаларды бағалау теориялық метрология есептеріне жатпайтынын айта кеткен жөн.

Құбылыстың түрлеріне қарай ФШ келесі топтарға бөлінеді:

• айғақты; яғни заттардың, материалдардың және олардан алынған бұйымдардың физикалық немесе физика–химиялық қасиеттерін көрсетеді. Бұл топқа масса, тығыздық, электр кедергісі, сиымдылық, индуктивтілігі және т.б. жатады. Кейде бұл ФШ-ды пассивті деп те атайды. Оларды өлшеу үшін өлшеу ақпараттарының сигналы қалыптасатын көмекші энергия көзін пайдалану қажет. Осыдан пассивті ФШ активті түрге түрленеді де, өлшенеді.

• энергетикалық; яғни өзгерту, беру және энергияны пайдалану процестерінің энергетикалық сипаттамаларын көрсететін шамалар. Оларға ток, кернеу, қуат, энергия жатады. Бұл шамаларды активті деп атайды. Олар өлшеу ақпараттарының сигналына энергия көзін қоспай-ақ түрлене алады.

• сипаттаушы, процестердің жүруін уақыт бойынша сипаттайды. Бұл топқа әртүрлі түрдегі спектралды сипаттамалар, корреляциялық функциялар және т.б. жатады.

Физикалық процестердің әртүрлі топтарына тиістілігіне қарай ФШ кеңістікті-уақытша, механикалық, жылулы, электрлі және магнитті, акустикалы, жарықты, физика-химиялық, сәлеле-нуді иондаушы, атомды мен ядерлі физикалы болып бөлінеді.

Басқа шамалардан шартты тәуелсіздігінің дәрежесіне қарай ФШ негізгі (шартты тәуелсіз), туынды (шартты тәуелді) және қосымша шамалар болып бөлінеді. Қазіргі уақытта ӨЖ жүйе-сінде негізгі шамалар ретінде алынған жеті физикалық шамалар қолданылып келеді, олар: ұзындық, уақыт, масса, температура, электр ток күші, жарық күші және заттың мөлшері. Қосымша физикалық шамаларға жазық және денелік бұрыштар жатады.

Өлшемділігіне қарай ФШ өлшемдік, яғни өлшемділігі бар, және өлшемсіз болып бөлінеді.

19. Эталон – ғылым мен техника дамуының белгілі бір кезеңіндегі ең жоғары дәлдік деңгейіне сай өлшеу бірліктерін алу, сақтау және беру үшін қолданылатын үлгі өлшемдері мен өлшеуіш приборлар. Оның бастапқы, қосалқы, арнаулы, мемлекеттік, куә, салыстыру, жұмыстық және көшірме эталон деп аталатын түрлері бар.

Эталондардың келесі түрлері бар:

- алғашқы реттік – бірлікті ең жоғары дәлдікпен ұдайы өсіруді және сақтауды қамтамасыз етеді. Бұл теңдессіз күрделі өлшеу кешендері, олар өлшеулер бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесінің негізін құрайды;

- арнайы – бірлікті ерекше жағдайларда ұдайы өсіруді қамтамасыз етеді, оларда бірлік өлшемін алғашқы реттік эталоннан талап етілетін дәлдікпен тура беру жүзеге асырылмайды, және осы шарттар үшін алғашқы реттік эталон болып табылады;

- мемлекеттік – бұл ел үшін бастапқы ретінде басты метрологиялық органмен ресми бекітілген, алғашқы реттік немесе арнайы эталон. Оларды орталық ғылыми институттар құрайды, сақтайды және қолданады, оларды басқа елдердің мемлекеттік эталондарымен кезең сайын салыстырады;

- екінші реттік – сәйкес физикалық шаманың алғашқы реттік эталонымен салыстырумен алынған бірлік өлшемін сақтайды. Екінші реттік эталондар тексеру жұмыстарының қажеттілігі кезінде және мемлекеттік эталонның сақталуын және аз тозуын қамтамасыз ету үшін құрылады.

Метрологиялық тағайындалуы бойынша екінші реттік эталондар мына түрде бөлінеді:

- эталон-көшірме - эталон-салыстыру - эталон-куәгер - жұмыстық эталон

20. Эталон. Эталон қасиеттері

Эталон- шығаруға тағайындалған өлшеу құралдары (немесе өлшеу құралдарын комплексі) немесе өлшем бірліктерін тексерілген өлшеу құралдары сұлбасында сақтау және орнатылған реттілікте эталондарды бекіту.

Эталон тізімдері физикалық шама бірліктерін қайталамайды. Эталон бірліктері қатарын физикалық шама сәйкестігімен салыстыру мүмкіншлігімен құрасытырылмайды, мысалы алаң эталоны болмайды. Эталондар егрде физикалық шамаларын басқа қарапайым өлшеу құралдарымен физикалық шамаларын тура дәлдікте салыстыру жағдайында құрастырылмайды.

Эталон констукциясы, оның физикалық құрылымы және бірліктерді шығару тәсілдері физикалық шамаларымен, шығарылатн бірліктерімен және өлшеу аумағындағы өлшеу техникаларымен анықталады. Эталон өзара байланысты 3 құрылымнан тұрады: өзгеріссіз, шығарылатын және көлемдік.

Өзгеріссіз – ұзақ уақыт аралығында өзгермейтін өлшем бірліктерін шығаратын, сонымен қатар сыртқы жағдайдағы барлық өзгерістер өлшеу дәлдігіне сәйкес шама функцияларымен анықталатын эталон құрылымы. Бұл талаптардың реализациясы физикалық тұрақтылыққа негізделегн әртүрлі шама эталондарының «табиғи» идеясын алып келді.

Шығару- физикалық шама бірліктерін (теоретикалық анықтау негізіне) өлшеу техникаларының дамуында аса кем қателіктерімен шығару мүмкіншілігі болып табылады.

Cалыстырымдылық- көлемдікті басқа өлшеу құралдарының эталондарымен, екіншілік эталондарымен, өлшеу техникасымен қамтамасыз ету мүмкіншілігі болып табылады. Бұл құрылымда эталондар өз құрылымдарымен және іс-әрекетімен ерекшеленеді.