1.4 Өлшеу міндеттері

Өлшеу – құрылымдық элементтердің толық тізбектерінің өзара әрекеттерінен тұратын күрделі процесс. Оларға: өлшеу есептері, өлшеу объектісі, өлшеу принциптері, әдістері, құрылғылары мен олардың модельдері, өлшеу шарттары, өлшеу субъектілері, өлшеу нәтижелері мен қателіктері кіреді.

Әрбір өлшеудің бастапқы элементі болып оның міндеті (мақсаты) жатады. Кез-келген өлшеудің міндеті таңдап алынған (өлшенетін) ФШ-ның мәнін берілген шартта қажетті дәлдікте алу болып табылады. Өлшеу есебінің қойылымын өлшеу субъектісі – адам жүзеге асырады. Есептің қойылымы кезінде өлшеу объектісі нақтыланады, онда өлшенетін ФШ белгіленіп, қажетті өлшеу қателігі анықталады (беріледі).

Өлшеу объектісі – нақты физикалық объект, онық қасиеті бір немесе бірнеше өлшенетін физикалық шамалармен сипатталады. Оның көптеген қасиеттері бар және басқа объектілермен көпжақты және күрделі байланыста болады. Өлшеу субъектісі – адам объектіні толығымен, оның қасиеттері мен байланыстарын барлық жағынан өзіне елестете алмайды. Осыған орай субъектінің объектімен өзара байланысы объектінің математикалық моделі негізінде ғана бола алады.

1.5 Объектінің математикалық моделі

Өлшеу объектісінің математикалық моделі – өлшеу объектісінің субъектіні қызықтыратын қасиеттеріне барабар көрсететін математикалық белгілеулер мен олардың байланыстарының жиынтығы.

Өлшеу объектісінің моделі объектінің априорлы ақпараттары мен өлшеу шарттары негізінде шешілетін есептерге сәйкес өлшеуді орындауға дейін құрылады. Өлшеу объектісінің моделі келесі талаптарды қанағаттандыруы тиіс:

 өлшеу объект моделінің сәйкессіздігінен туған қателік өлшеу қателегенің мүмкінді шегінен 10%-тен аспау керек;

 өлшенетін ФШ-ның уақыт бойынша тұрақсыздығынан туған өлшеу қателіктерінің құраушылары өлшеу қателігінің мүмкінді шегінің 10%-нен аспау керек.

Егер алынған модель осы талаптарды қанағаттандырмаса, онда өлшеу объектісінің басқа моделіне өту қажет.

Өлшеу жүргізгенге дейінгі априорлы ақпарат, яғни объект жөніндегі ақпарат оның тиімділігін туғызатын маңызды факторы болып табылады. Осы ақпараттың толық болмаған жағдайында өлшеу мүмкін емес, өйткені не өлшеу қажет екені белгісіз, яғни сәйкесінше қандай өлшеу құралдарын таңдап алу да мүмкін емес. Объект жөніндегі априорлы ақпараттың толығымен бар болуы, яғни өлшенетін шаманың мәні белгілі жағдайда, өлшеу мүлдем қажет емес. Көрсетілген ақпарат өлшеудің жеткілікті дәлдігі мен оның тиімділігін анықтап береді.

Өлшенетін шама алынған модельдің параметрі ретінде, ал оның абсолютті дәл эксперимент нәтижесінен алуға болатын мәнін берілген шаманың нақты мәні ретінде алуға болады. Өлшеу объектісінің моделін құру кезінде алынған дәріптеушілік (идеализация) объектінің зерттелетін қасиетінің моделі параметрлерінің үйлесімсіздігін тудырады. Бұл үйлесімсіздікті табалдырықты (пороговая) деп атайды. Әдетте практикада табалдырықты бағалау қиындығынан үйлесімсіздікті аз мөлшерде жасауға ұмтылады.

Өлшеу объектісінің моделін құрудың мақсаты - анықтауға болатын нақты ФШ-ны алу (елестету). Негізінен өлшеу объектісінің моделі туралы емес, оның өлшенетін қасиеті немесе өлшенетін ФШ-ның моделі жөнінде толық айтқан жөн.

Өлшеу объектісінің моделі математикалық болуы міндетті емес. Оның сипаты өлшеу объектісінің түрі мен қасиеттері және өлшеу мақсатымен анықталуы тиіс. Модель ретінде өлшенетін шама болып табылатын және өлшеу есебін шешу үшін бағалау қажетті өлшеу объектісінің қасиетін беретін модельдің параметрін (немесе параметр фунционалын) беретін объектінің жуық мәнін алуға болады. Модель өлшеу объектісі (ФШ-ның) қасиеттерінің екі тобын жеткілікті түрде көрсетуі тиіс: өлшеу кезінде анықталатын және өлшеу нәтижесіне әсер ететін.

Инженерлі тәжірибенің көбінде өлшеу объектісінің модельдері жеткілікті айқын және күрделі емес. Өлшеу объектісі қасиеттері мен олардың ФШ-сын көрсетушілер жиынтығымен сипатталады. Объектінің моделін құру кезінде өлшенетін шамалар қолданылады. Өлшенетін шама – бұл өлшеу есебіне сәйкес анықталатын ФШ. Осы күнге дейін “физикалық шама” деген ұғым барлық өлшеу есептерін қою үшін жеткілікті болып саналған. Бірақ та өлшеуді пайдаланудың барлық аймақтарының елеулі түрде ұлғаюынан, олардың есептерінің күрделенуінен және дәлділік пен дұрыс табу талаптарының күшеюінен көптеген жағдайларда әртүрлі объектілердің әртүрлі қасиеттерін тәжірибелі түде анықтаудың қажеттілігін қамтамасыз ету доғарылды.

Қазіргі заманғы өлшеуді жоспарлау кезінде “физикалық шама” деген жалпы ұғымнан гөрі өлшеу мақсатында анықталған аса нақты түсініктемені енгізу қажет етеді. Қазіргі уақытта өлшенетін шама ретінде мөлшерлі бағасын нәтижеде алуға тиіс қасиетін көрсететін өлшеу объектісінің моделінің параметрі мен параметр функционалын айтамыз. Өлшенетін шама әр уақытта нақты ФШ-ның өлшемі болып табылды, бірақ өлшеу мақсатын қоюға байланысты өлшеу объектісінің қасиетінен туған өзінше нақтылыққа ие.