4.2 Техникалық өлшеулердің қателіктерін есептеу және бағалау
Техникалық өлшеулер - өлшеудің жұмыс құралдарының көмегі арқылы бір рет орындалатын тұрақты шамаларды өлшеу (2 дәріс). Көп жағдайда кездейсоқ қателіктер өлшеудің дәлдігінің айқындаушылары болып табылмайды, сондықтан қат-қабат өлшеулер керегі жоқ. Бір рет өлшеу нәтижесі ретінде өлшеу құралының көрсеткіші алынады. Тура әрекетті көрсететін өлшеу аспабын қолдануда бір реттік өлшеудің нәтижелік қателігі жуықтаған шектік қателікті бағалаумен келесі формула бойынша анықталады
,
(4.5)
мұнда
-
әсер етуші шамалар қалыпты облысында
болғанда, қолданылатын өлшеу құралдың
рұқсат етілетін негізгі қателіктің
шектері ;
қос
- әсер етуші шамалардың ауытқуы қалыпты
облысының шектерінің сыртында болғанда,
қолданылатын өлшеу құралдың рұқсат
етілетін қосымша қателіктің шектері;
ә
- әдістемелік қателік.
,
(4.6)
мұнда,
- әсер ететін шаманың ауытқуынан туған
өлшеу аспабының жіберілетін қосымша
қателігінің шегі, %.
Техникалық
өлшеулердің дәлдігін тек қана
мәнімен анықтау үшін
қос
және
ә
-ды шығарып тастау керек. Ол үшін ӨҚ
дұрыс және тыңғылықты орнатуын қамтамасыз
ету және қалыпты жұмыс жағдайларын
жасау қажет.
4.3 Өлшеу құралдарын және өлшеу дәлдігін арттыру әдістері
4.3.1 Өлшеудің кездейсоқ қателіктерін азайту әдістері:
а)
қат-қабат өлшеулер әдісі;
өлшеу санын арттыра отырып, теориялық
түрде
бағасын (4.2) өрнегіне сәйкес жасауы
мүмкін, бұл баға қаншалықты аз болса
да, өзінше кездейсоқ қателікті анықтайды;
б) көп арналы өлшеу әдісі (бір физикалық шаманы паралель өлшеуін пайдалану); ол үшін бірден бірнеше ӨҚ пайдалану қажет және бақылау нәтижесін бірлесіп өңдеу қажет.
4.3.2 Өлшеудің жүйелік қателіктерін азайту әдістері:
а) өлшеуге дейін жүйелік қателігінің көздерін жою;
б) өлшеуден кейін түзетулер енгізу жолы мен жүйелік қателіктерді болдырмау әдістері;
в) өте дәл ӨҚ пайдалану.
4.3.3 ӨҚ дәлдігін арттыру әдістері.
Мұнда да жоғарыда қарастырылған өлшеу дәлдігін арттырудың әдістері пайдаланылады:
а) қат-қабат өлшеулер әдісі;
б) көп арналы өлшеу әдісі;
в) параметрлік тұрақтандыру әдісі (конструкторлық-технологиялық әдіс), бұл ӨҚ статикалық сипаттамасын тұрақтандырудан тұрады; параметрлік тұрақтандыру ӨҚ-ні дәл және тұрақты элементтерді, магнитті және электрлік өрістерден экрандау, термо тұрақтандыру жасау жолымен іске асырылады; бұл әдіс ӨҚ-ның жүйелік және кездейсоқ қателіктерді азайтады;
г) құрылымдық әдістер, олар ӨҚ құрамына дәлдігін арттыруды қамтамасыз ететін қосымша тораптар, элементтер және шаралар қосуға негізделген.
Тақырып бойынша қосымша мәліметтерді [1,6,7,8,12,13,14] әдебиеттен алуға болады.
5 Дәріс. Өлшеу құралдары туралы негізгі мәліметтер
Дәрістің мазмұны: ӨЖ өлшеу құралдарының негізгі түрлері; өлшеу құралдарының эталондары, өлшеудің үлгісі, жұмыс құралы және олардың классификациясы, өлшеу қондырғыларының статистикалық мінездемелері.
Дәрістің мақсаты: өлшеу құралдарының әртүрлі түрлерін ажыратуды және олардың классификациясын меңгеру, ӨЖ-нің статистикалық мінездемесі; түрлендіру функциясы, өлшеулер диапазоны, сезімділік, сезімділік табалдырығы.
Өлшеу құралдары (ӨҚ) – өлшеуде қолданылатын және нормаланған өлшеу сипаттамалары бар техникалық құралдар.
Метрологиялық сипаттамалар (МС) - өлшеу нәтижелеріне және қателіктеріне әсер ететін ӨҚ қасиеттерінің сипаттамалары.
Өлшеу құралдарының классификациясы Г қосымшасында көрсетілген.
Өлшем - берілген мөлшердегі физикалық шамаларды есептеу үшін
арналған ӨҚ. Мысалы, гир – масса өлшемі: резистор – кедергі өлшемі; сызғыш – ұзындық өлшемі.
Өлшеу құрылғылары - дербес немесе өлшеу қондырғыларында және жүйелерінде қолданылады. Өлшеу құрылғылары ақпаратты ұсыну формаларына байланысты өлшеу аспаптары және өлшеу түрлендіргіштері болып бөлінеді.
Өлшеу аспабы – бақылаушы тікелей қабылдай алатын түрдегі өлшеу ақпаратының сигналын өндіру үшін тағайындалған ӨҚ. Өлшеу құралдарын былай ажыратады:
1) аналогтық және цифрлық құралдарды;
2) көрсететін және тіркейтін (өзі жазатын) аспаптар;
3) тура әсер етуші аспаптары және салыстыру аспаптары.
Өлшеу түрлендіргіштері – бақылаушының тікелей қабылдауына берілмейтін өлшеу ақпаратының сигналын тарату, одан әрі түрлендіру, өңдеу және (немесе) сақтау үшін ыңғайлы түрде беру үшін тағайындалған ӨҚ. Өлшеу түрлендіргіштері мынадай болады: біріншіреттік және екіншіреттік; аралық және беріліс жасайтын.
Өлшеуіш қондырғылар және жүйелер – өлшеу объектінің бір немесе бірнеше физикалық шамаларды өлшеу үшін тағайындалған және көмекші құрылғылары бар функционалдық қасиеті бойынша біріктірілген ӨҚ жиынтығы.
Бір ізге салынған ӨҚ – МҚЖ (автоматтандыру құралдары және өнеркәсіптік аспаптардың мемлекеттік жүйесіне ) енетін ӨҚ. Бұл жүйе блоктық-модулдық принцип бойынша құрылады:
-
кіріс
және шығыс пневматикалық сигналдары
бар аспаптар 0,2 – 1
(0,02 – 0.1 МПа);
- электрлік кіріс және шығыс сигналдары бар аспаптар:
а) тұрақты ток 0-5, 0-20, 0-100 мА немесе 0-10 В;
б) айнымалы ток жиілігі 50 немесе 400 Гц; 1-0-1 В, 0-2 В, 1-3 В; 0-10 МГц, 10-0-10 МГц;
- электр жиілілік кіріс және шығыс сигналдары бар аспаптар 1500 -2500 Гц және 4000 – 8000 Гц.
Бұл аспаптардың бір ізге салынған кіріс және шығыс сигналдары бар, бұл өлшеу құралдарының өзара алмасуын қамтамасыз етеді, екіншіреттік өлшеу құрылғыларының түрлірін қысқартуға мүмкіндік береді, автоматтандыру құрылғыларының сенімділігін арттырады, ЭЕМ қолдану келешегіне жол ашады.
Тағайыны бойынша ӨҚ үш санатқа бөлінеді:
а) жұмыстық өлшемдер, өлшеуіш аспаптары, өлшеуіш түрлендіргіштері;
б) үлгілі жұмыстық өлшемдері, өлшеуіш аспаптары, өлшеуіш түрлендіргіштері;
в) эталондар.
Жұмыстық ӨҚ – халық шаруашылығының барлық салаларында күнделікті практикада өлшеуге арналған ӨҚ.
Жұмыстық ӨҚ келесілер: 1) жоғары дәлдікті ӨҚ; 2) техникалық ӨҚ.
Үлгілі ӨҚ – жұмыстық өлшеу құралдарын тексеру және өлшемдеу үшін арналған ӨҚ. Үлгілі ӨҚ өлшеулерінің жоғарғы шегі тексерілетін аспаптың өлшеуінің жоғарғы шегінен жоғары немесе оған тең болуы қажет. Үлгілі ӨЖ жібере алатын қателігі сынаққа түсетін аспаптың жібере алатын қателігінен елеулі ( 4-5 есе) аз болуы қажет.
Жұмыстық ӨҚ мемлекеттік бақылау Мемстандартында тексеріледі. Үлгілі ӨҚ 1-разрядты мемлекеттік бақылау зертханаларында тіптен дәлірек үлгілі өлшеулермен, аспаптармен, түрлендіргіштермен тексеріледі. Үлгілі 2-разрядты ӨҚ сәйкесті жұмыс эталондары бойынша салыстыру жолымен 1-разрядты үлгілі ӨҚ, ал 1-разрядты ӨҚ өлшеулер мен өлшегіш аспаптардың мемлекеттік институттарында тексеріледі.
Эталон – жоғары дәлдігі бар өлшем, ол өз мөлшерін басқа ӨҚ беру мақсатында бірлігін қайта орнына келтіру және сақтау үшін тағайындалған. Эталоннан ФШ бірліктері разрядтық эталондарға, ал разрядтық эталондардан жұмыстық эталондарына беріледі.
Эталондар - біріншіреттік, екіншіреттік және жұмыстық (разрядтар) болып бөлінеді.
Біріншіреттік эталон – ФШ бірлігін қазіргі ғылыми-техникалық мүмкіндікке сай аса жоғары дәлдікпен қайта шығару эталоны. Біріншіреттік эталон ұлттық (мемлекеттік) және халықаралық болуы мүмкін. Ұлттық эталон метрология бойынша ұлттық органы мен ел үшін бастапқы ӨҚ сапасында бекітіледі. Халықаралық эталондарды өлшеулер және таразылардың халықаралық бюросы сақтайды және қолдайды (ӨТХБ). Оның міндеті әртүрлі елдердің ұлттық эталондарын халықаралық эталондармен, сондай-ақ өзара жүйелік түрде халықаралық салыстыру болады. ӨҚ жүйесінің негізгі шамалардың және туынды шамалардың эталондары салыстыруға жатады. Салыстырудың белгіленген кезеңдері тағайындалған: метр және килограмм эталоны әр 25 жылда; электр және жарық эталондары – 3 жылда бір рет.
Екіншіреттік эталондар – “эталондар-көшірмелер” мемлекеттік эталонмен салыстырылады және мөлшерді жұмыстық эталондарына беру үшін тағайындалған, ал жұмыстық эталондары – төменірек разряд эталондарына қызмет етеді.
Ең бірінші эталондар Францияда 1799 жылы ресми бекітілді және Францияның ұлттық мұрағатына сақтауға берілді.