Қазіргі адамның өміріндегі өлшемдердің маңыздылығын асыра бағалау қиын. Технология дамыған сайын олардың қажеттілігі туралы мәселе мүлде емес, өлшемдердің дәлдігін арттыруға мүмкіндік беретін принциптер мен әдістер бірінші орынға шығады. Өлшеу жүйелері мен әдістері қолданылатын салалардың ауқымы да кеңейіп келеді. Сонымен бірге бұл операцияларды жүзеге асырудың тек техникалық және технологиялық тәсілдері ғана емес, сонымен қатар оларды қолдану тұжырымдамалары да әзірленуде. Бүгінгі күні өлшеу әдісі - қажетті мәнді анықтаудың сол немесе басқа қағидасын жүзеге асыруға мүмкіндік беретін әдістер немесе әдістер жиынтығы.
Өлшеу әдістерінің принциптері
Кез келген өлшеу әдісінің негізі белгілі бір физикалық заңдылық болып табылады, ол өз кезегінде белгілі бір табиғи құбылысқа негізделген. Метрологияда физикалық құбылыстар көбінесе заңдылықты тудыратын әсерлер ретінде анықталады. Әртүрлі шамаларды өлшеу үшін арнайы заңдар қолданылады. Мысалы, ток күшін өлшеу Джозефсон эффектісі арқылы жүзеге асырылады. Бұл құбылыс, оған сәйкес асқын өткізгіш ток диэлектриктердің аралық қабаты арқылы өтеді,асқын өткізгіштерді бөлу. Жұтылған энергияның сипаттамаларын анықтау үшін басқа эффект – Пельтиер, ал жылдамдықты есептеу үшін – Доплер арқылы ашылған сәулелену жиілігінің өзгеру заңы қолданылады. Нысанның массасын анықтаудың қарапайым мысалында салмақ өлшеу процесінде көрінетін ауырлық күші қолданылады.
Өлшеу әдістерінің классификациялары
Әдетте, өлшеу әдістерін бөлудің екі белгісі қолданылады – мәндердің уақытқа байланысты өзгеру сипатына және мәліметтерді алу әдісіне сәйкес. Бірінші жағдайда статистикалық және динамикалық әдістер бөлінеді. Өлшеудің статистикалық әдістері алынған нәтиженің қолданылу сәтіне байланысты өзгермейтіндігімен сипатталады. Бұл, мысалы, объектінің массасы мен өлшемін өлшеудің негізгі әдістері болуы мүмкін. Динамикалық әдістер, керісінше, бастапқыда өнімділіктің ауытқу мүмкіндігіне мүмкіндік береді. Мұндай әдістерге қысымның, газдың немесе температураның сипаттамаларын бақылауға мүмкіндік беретін әдістер жатады. Өзгерістер әдетте қоршаған ортаның әсерінен болады. Өлшеу дәлдігі мен операция шарттарындағы айырмашылыққа байланысты әдістердің басқа классификациялары бар. Бірақ олар әдетте екінші болып табылады. Енді ең танымал өлшеу әдістерін қарастырған жөн.
Өлшемді салыстыру әдісі
Бұл жағдайда өлшеу қажетті мәнді өлшеммен шығарылатын мәндермен салыстыру арқылы жүзеге асырылады. Бұл әдістің мысалы ретінде массаны есептеу болып табыладырычаг тәрізді таразыларды қолдану. Пайдаланушы бастапқыда өлшемдері бар белгілі мәндерді қамтитын құралмен жұмыс істейді. Атап айтқанда, салмақпен теңдестіру жүйесін пайдалана отырып, ол белгілі бір дәлдікпен заттың салмағын бекіте алады. Классикалық қысымды өлшеу құрылғысы сонымен қатар кейбір модификацияларда бастапқы белгілі мәндер бұрыннан жұмыс істейтін ортадағы көрсеткіштермен салыстыру арқылы мәнді анықтауды қамтиды. Тағы бір мысал кернеу тогын өлшеуге қатысты. Бұл жағдайда, мысалы, компенсатордың сипаттамалары қалыпты элементтің белгілі электр қозғаушы күшімен салыстырылады.
Қосу арқылы өлшеу әдісі
Сондай-ақ әртүрлі салаларда қолданылатын өте кең таралған әдіс. Қосудың мәнін өлшеу әдісі де қажетті шаманы және алдын ала белгілі белгілі бір өлшемді қарастырады. Тек, алдыңғы әдіске қарағанда, өлшеу тікелей есептелген мәнмен емес, оны ұқсас мәнмен қосу жағдайында салыстыру кезінде жүргізіледі. Әдетте, осы принцип бойынша әдістер мен өлшеу құралдары объектінің сипаттамаларының физикалық көрсеткіштерімен жұмыс істеуде жиі қолданылады. Белгілі бір мағынада бұл әдіс шамаларды ауыстыру арқылы анықтау әдісіне ұқсас. Тек осы жағдайда ғана түзету коэффициенті қажетті мәнге ұқсас мәнмен емес, сілтеме нысанының көрсеткіштерімен қамтамасыз етіледі.
Органолептикалық өлшеу әдісі
Әдеміметрологияның әдеттен тыс бағыты, ол адамның сезім мүшелерін пайдалануға негізделген. Органолептикалық өлшемдердің екі категориясы бар. Мысалы, элемент-элемент әдісі объектінің белгілі бір параметрін оның сипаттамалары мен мүмкін болатын операциялық сапаларының толық бейнесін бермей-ақ бағалауға мүмкіндік береді. Екінші категория интегралды тәсілді білдіреді, онда сезім мүшелерінің көмегімен өлшеу әдісі объектінің әртүрлі параметрлерінің толық бейнесін береді. Кешенді талдау көбінесе сипаттамалардың тұтас тобын есепке алу тәсілі ретінде емес, белгілі бір мақсатта мүмкін болатын пайдалану тұрғысынан объектінің жалпы жарамдылығын бағалау құралы ретінде пайдалы екенін түсіну маңызды. Органолептикалық әдістердің практикалық қолданылуына келетін болсақ, олар, мысалы, цилиндрлік бөлшектердің сопақтығын немесе кесу сапасын бағалау үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл әдіс бойынша кешенді өлшеу кезінде сіз элементтің сыртқы бетінің бірдей сопақтығы мен сипаттамаларын талдағаннан кейін ғана анықталатын біліктің радиалды ағыны туралы түсінік алуға болады.
Байланысты және байланыссыз өлшеу әдістері
Түйіспелі және жанасусыз өлшеу принциптерінің айтарлықтай айырмашылығы бар. Байланыс құрылғылары жағдайында мән объектіге жақын жерде бекітіледі. Бірақ бұл агрессивті ортаның болуына және өлшеу орнына қиын қол жеткізуге байланысты әрқашан мүмкін бола бермейтіндіктен, мәндерді есептеудің контактісіз принципі де кең таралған. Байланысты өлшеу әдісі қолданыладымасса, ток, жалпы параметрлер және т.б. сияқты шамаларды анықтауда. Алайда, өте жоғары температураны өлшегенде, бұл әрқашан мүмкін емес.
Байланыссыз өлшеуді пирометрлердің және тепловизорлардың арнайы үлгілерімен орындауға болады. Жұмыс кезінде олар мақсатты өлшеу ортасында тікелей емес, оның сәулеленуімен әрекеттеседі. Бірқатар себептерге байланысты температураны жанасусыз өлшеу әдістері өте дәл емес. Сондықтан олар белгілі бір аймақтардың немесе аймақтардың сипаттамалары туралы түсінік қажет болған жағдайда ғана пайдаланылады.
Өлшемдер
Өлшеу құралдарының ауқымы, тіпті белгілі бір аумақ туралы бөлек айтсақ та, өте кең. Мысалы, тек температураны өлшеу үшін термометрлер, пирометрлер, бірдей тепловизорлар және гигрометр мен барометр функциялары бар көп функционалды станциялар қолданылады. Жақында кешенде ылғалдылық пен температура көрсеткіштерін жазу үшін сезімтал зондтармен жабдықталған каротажшылар пайдаланылды. Атмосфералық жағдайларды бағалау кезінде манометр де жиі қолданылады - бұл қысымды өлшеуге арналған құрылғы, оны газ тәрізді ортаны бақылауға арналған сенсорлармен толықтыруға болады. Құрылғылардың кең тобы электр тізбектерінің сипаттамаларына арналған өлшеу құралдарының сегментінде де ұсынылған. Мұнда вольтметр және амперметр сияқты құрылғыларды таңдауға болады. Тағы да, метеостанциялардағы сияқты, электр өрісінің параметрлерін есепке алу құралдары әмбебап болуы мүмкін, яғни бір уақытта бірнеше параметрді есепке алу.
Аспаптараспаптар және автоматика
Дәстүрлі мағынада өлшеу құрылғысы – берілген сәтте белгілі бір объектінің белгілі бір мән сипаттамасы туралы ақпарат беретін құрал. Операция кезінде пайдаланушы көрсеткіштерді тіркейді және кейіннен олардың негізінде тиісті шешімдерді қабылдайды. Бірақ көбінесе дәл осы құрылғылар автоматтандыруы бар жабдық кешеніне біріктіріледі, олар бірдей жазылған көрсеткіштерге сүйене отырып, мысалы, жұмыс параметрлерін түзету туралы шешім қабылдайды. Атап айтқанда, бақылау-өлшеу аспаптары мен жабдықтарды автоматтандыру газ құбырлары кешендерінде, жылу және желдету жүйелерінде және т.б. газда сәтті біріктірілген.
Өлшемдер мен белгісіздік
Әрбір дерлік өлшеу процесі нақты мәндерге қатысты хабарланған нәтижелердің белгілі бір дәрежесін қамтиды. Қате 0,001% немесе 10% немесе одан да көп болуы мүмкін. Бұл жағдайда кездейсоқ және жүйелік ауытқулар ажыратылады. Өлшеу нәтижесінің кездейсоқ қателігі оның белгілі бір заңдылыққа бағынбауымен сипатталады. Керісінше, нақты мәндерден жүйелі ауытқулар көптеген қайталанатын өлшеулерден кейін де өз мәндерін сақтауымен ерекшеленеді.
Қорытынды
Өлшеу құралдарын және жоғары мамандандырылған метрологиялық жабдықты өндірушілер неғұрлым функционалды және сонымен бірге қолжетімді үлгілерді әзірлеуге ұмтылуда. Және бұл кәсіби жабдыққа ғана емес, тұрмыстық техникаға да қатысты. Мысалы, ағымды өлшеуді үйде бір уақытта бірнеше параметрді жазатын мультиметр арқылы жүргізуге болады. Кең функционалдылық пен заманауи эргономикамен жабдықталған қысым, ылғалдылық және температура көрсеткіштерімен жұмыс істейтін құрылғылар туралы да солай айтуға болады. Рас, егер тапсырма белгілі бір мәнді тіркеу болса, онда сарапшылар әлі де тек мақсатты параметрмен жұмыс істейтін арнайы құрылғыларды пайдалануды ұсынады. Олардың өлшеу дәлдігі жоғарырақ болады, бұл көбінесе жабдықтың өнімділігін бағалауда өте маңызды.
