Мен олардың өлшемдері

Дәрістің жоспары:

1 Физикалық шама, оның бірлігі.

2 Өлшеу. Өлшеудің түрлері.

3 Өлшеудің принциптері.

Физикалық шама – физикалық объекттің сапа жағынан көптеген физикалық объектілерге ортақ, ал сандық жағынан олардың әрқайсысы үшін өзіне тән болып табылатын қасиеті.

Өзіне тән қасиеті дегенде біз бұл қасиет бір объект үшін басқа объектілерге қарағанда бірнеше есе көп немесе аз болуы мүмкүндігін айтамыз. Физикалық шама мысалдары ретінде тығыздық, балқу температурасы, жарықтың сыну корсеткішін және тағы басқаларды келтіруге болады.

Физикалық шаманың бірлігі – мөлшері бекітілген, сандық мәні шартты түрде 1-ге тең тағайындалған физикалық шама.

Өлшеу – физикалық шаманың мәнін тәжірибелік жолмен арнайы техникалық құралдың көмегімен табу.

Өлшеуді жүзеге асыру үшін мыналардың болуы қажет:

- физикалық шаманың;

- өлшеу әдісінің;

- өлшеу құралының;

- оператордың;

- өлшеуді жүзеге асыру үшін қажетті жағдайлардың.

Өлшеуді жүзеге асырудың мақсаты – физикалық шаманың мәнін қолдануға ыңғайлы түрде алу.

Физикалық шама мөлшерімен, мәнімен, сандық мәнімен, нақты және дәл мәндерімен сипатталады.

Физикалық шаманың мөлшері – нақты материалдық объект, жүйе, құбылыс немесе процеске тән физикалық шаманың сандық белгісі.

Физикалық шаманың мәні – физикалық шаманың мөлшерін ол үшін қабылданған бірліктің бірнеше саны түрінде беру (25 кВт).

Физикалық шаманың сандық мәні – шама мәніне кіретін сан.

Шаманың мөлшері және мәні арасында айырмашылық бар. Шаманың мөлшерін осы шаманың кез келген бірлігімен сандық мәні арқылы көрсетуге болады. Сандық мән таңдалған бірлікке байланысты өзгереді, ал физикалық шаманың мөлшері бірқалыпты болады.

Физикалық шаманы оның нақты мәнімен сипаттайды. Нақты мән объекттің тиісті қасиетін сапалық және сандық жағанан идеалды түрде көрсетеді.

Дәл мәні деп физикалық шаманың эксперимент арқылы табылған және нақты мәнге соншалықты жақын - оны нақты мәннің орнына қолдануға болады.

Өлшеу түрлері

Физикалық шаманың сандық мәнін табу әдісі бойынша барлық өлшеулер 4 негізгі түрге бөлінеді: тура өлшеу, жанама өлшеу, біріккен өлшеу және қатарынан жүргізілетін өлшеу.

Тура өлшеу кезінде физикалық шаманың мәні тікелей тәжірибелік мәліметтерден алынады (мысалы, салмақты таразымен, бөлшек ұзындығын микрометрмен өлшеу).

Жанама өлшеу – физикалық шаманың мәнін өлшенетін шамамен функционалды байланыстағы басқа физикалық шаманы тура өлшеу нәтижесінің негізінде анықтау.

Жанама өлшеу мына жағдайларда жүргізіледі:

- өлшенетін шаманың мәнін тура өлшеуге қарағанда жанама өлшеу арқылы табу жеңілге түседі;

- шаманы тура өлшеу мүмкін емес;

- жанама өлшеу тура өлшегенге қарағанда төмендірек қателік береді.

Жанама өлшеудің теңдеуі:

мұндағы: y – ізделетін шама, тура өлшеу арқылы табылған х₁, х₂, х_n аргументтердің функциясы болып табылады.

Жанама өлшеу мысалдары: металдың қаттылығын (НВ) диаметрі (D) белгілі болат шарикті белгілі салмақпен (Р) басып, ойылған жердің тереңдігін (h) алу арқылы мына формула бойынша табу:

Біріккен өлшеу – бірнеше аты бір шаманы бір уақытта өлшеу. Өлшенетін шаманың мәнін тура өлшеу жолымен алынған теңдеулер жүйесін шешу арқылы табады.

Мысалы, наборға кіретін әр гирянің массасын олардың біреуінің белгілі массасы бойынша және гирялардың әртүрлі сочетаниесінің массаларын тура салыстыру нәтижесінде табу.

Қатарынан жүргізілетін өлшеу - екі немесе бірнеше аттары басқа шамаларды олардың арасындағы функционалдық тәуелділікті табу үшін бір уақытта өлшеу. Мысалы, дененің ұзындығының температурадан тәуелділігін табу, қайнау және балқу температурасының қысымнан тәуелділігін табу және т.б.

Өлшеулерді былай жіктеуге болады:

а) дәлдікті сипаттау бойынша – бір дәлдікті (белгілі шаманы дәлдігі бірдей өлшеу құралдармен біркелкі жағдайда өлшеу қатары (көп есе өлшеу)) және бір дәлдікті емес (белгілі шаманы бірнеше дәлдігі әртүрлі өлшеу құралдармен және (немесе) бірнеше әртүрлі жағдайда өлшеу қатары);

б) қатардағы өлшеулер саны бойынша (қатар жүргізілген өлшеу саны бойынша) – бір есе және көп есе өлшеу;

в) өлшенетін шаманың өзгеру-өзгермеуіне байланысты – статикалық (уақыт ішінде өзгермейтін физикалық шаманы өлшеу, мысалы, бөлшектің ұзындығын қалыпты температурада немесе жер учаскесінің өлшемдерін өлшеу) және динамикалық; (уақыт ішінде өзгеретін физикалық шаманы өлшеу, мысалы ауыспалы электр тогының кернеуін өлшеу, қонып келе жатқан ұшақ пен жер арасындағы қашықтықты өлшеу).

г) өлшеу нетижесін білдіру түрі бойынша – абсолюттік өлшеу (шаманы тура өлшеу және (немесе) физикалық тұрақтылардың мәнін қолдануда негізделген өлтеулер, мысалы, күшті (F) өлшеу массаны тура өлшеу және физикалық тұрақтыны (g) қолдануда негізделеді) және салыстырмалы өлшеу (шаманы өзі сияқты (бір атты) бірлік ролін атқаратын шамамен салыстыру).

Өлшеу принциптері. Өлшеу принципі - өлшеу негізіне қойылатын құбылыс немесе эффект.

Кейбір өлшеулер негізіне қойылатын принциптерді қарастырайық.

Егер әртүрлі материалдан жасалған екі электродтың қосылған жерін қыздыратын болсақ, онда электр қозғалтқыш күш пайда болады. Бұл құбылыс температураны жоғарғы дәлдікпен өлшеу негізіне қойылған (термопара).

Электр өткізгіш және жартылай өткізгіштерді қыздыратын болсақ, олардың тартылысы өзгереді. Бұл құбылыс та температураны жоғарғы дәлдікпен өлшеуге мүмкүндік береді, әсіресе платина қолданған кезде.

Кейбір материалдарды созу несесе қысу кезінде олардың электр тартылысы өзгереді. Бұл құбылыс аз мөлшердегі дене деформациясын, сондай-ақ жоғары және өте жоғары қысымдарды өлшеу үшін қолданылады.

Метал және жартылай өткізгіштің шекарасында сәуле түскен кезде электр қозғалтқыш күш пайда болады (фотоэффект). Фотоэффект құбылысында көптеген өлшеу құралдарында қолданылатын фотоэлементтердің жұмысы негізделген.

Дененің жарық беруі температурадан тәуелді, ал соңғысы (температура) өз кезегінде денені қыздырушы токтың күшінен тәуелді болып табылады. Бұл құбылыс температураны контактсыз өлшеу әдісінің негізіне қойылған (оптикалық пирометр).

Өздікбақылауға арналған сұрақтар:

1 Физикалық шама дегеніміз не?

2 Өлшеуді жүзеге асырудың мақсаты неде?

3 Физикалық шама қандай мәндермен сипатталады?

4 Нақты және дәл мәндердің бір-бірінен айырмашылықтары бар ма?

5 Өлшеулер қандай түрлерге бөлінеді?

6 Өлшеу принципі дегеніміз не?

7 Өлшеудің қандай принциптерін білесіз?

Ұсынылатын әдебиеттер:

1 Основы стандартизации, метрологии, сертификации и менеджмента качества. Учебное пособие под редак. Тазабекова Алматы.: 2003 г. - 450 с.

2 Ракымжанова М.Т. Стандарттау, сертификаттау және метрология негіздері– Астана, «Фолиант», 2008 ж. – 245 б.

3 Метрология, стандарттау және сертификаттау негіздері: Оқу құралы / Г.Х. Шәкібаева, Х.К. Оспанов, Р.Р. Сыздықов, Л.И. Сыздықова– Алматы:Қазақ университеті, 2002. – 242 б.

 

№ 10 дәріс (1 сағат)