Өлшеу әдісі және принципі. Өлшеудің жалпы әдістері. Өлшеу құралдары қандай?

Заманауи адам өміріндегі өлшемдердің маңыздылығын бағаламау қиын. Технология дамыған сайын, оларға қажеттілік туралы мәселе мүлде болмайды, бірақ өлшеу дәлдігін арттыруға мүмкіндік беретін қағидаттар мен әдістер алға басады. Сондай-ақ, жүйелер мен өлшеу әдістері тартылатын аумақтардың ауқымы да кеңейе түсуде. Сонымен қатар, осы операцияларды жүзеге асыруға тек техникалық және технологиялық тәсілдер ғана емес, оларды қолдану тұжырымдамасы да дамып келеді. Бүгінгі таңда өлшеу әдісі - іске асырылатын іздестірілген мәнді анықтаудың бір немесе басқа қағидасына мүмкіндік беретін техникалар мен әдістер жиынтығы.

Өлшеу әдістерінің принциптері

Кез келген өлшеу әдісінің негізінде белгілі бір физикалық заң жатыр, ол өз кезегінде бұл табиғи құбылысқа негізделеді. Метрологияда физикалық құбылыстар көбінесе тұрақтылық тудыратын әсерлер ретінде анықталады. Әр түрлі мәндерді өлшеу үшін нақты заңдар қолданылады. Мысалы, ағым Джозефсон әсерімен өлшенеді. Бұл құбылыс, оған сәйкес сверхпроводящий ток өткізгіш диэлектриктер арқылы өтетін өткізгіштер. Сіңірілетін энергияның сипаттамаларын анықтау үшін тағы бір тиімділік - Peltier және жылдамдықты есептеу үшін - Doppler анықтаған сәулелену жиілігінің өзгеру заңы. Нысанның массасын анықтаудың қарапайым мысалында ауырлық салмағы қолданылады, ол өлшеу процесінде көрінеді.

Өлшеу әдістерін жіктеу

Әдетте, өлшеу әдістерін бөлудің екі сипаттамасы - уақыттың функциясы және деректерді алу әдісі ретінде шамалардың өзгеру сипаты бойынша қолданылады. Бірінші жағдайда статистикалық және динамикалық әдістер ерекшеленеді. Өлшеудің статистикалық әдістері алынған нәтиженің олар қолданылатынына қарай өзгермейтіндігімен сипатталады. Бұл, мысалы, объектінің массасы мен өлшемін өлшеудің негізгі әдістері болуы мүмкін. Динамикалық әдістер, керісінше, индикаторлардың ауытқуына мүмкіндік береді. Бұл әдістер қысым, газ немесе температура сипаттамаларын бақылауға мүмкіндік беретін әдістерді қамтуы мүмкін. Өзгерістер әдетте қоршаған ортаны қорғау құралдарының әсерінен орын алады. Өлшеу дәлдігі мен операциялық жағдайдың айырмашылығына байланысты әдістердің басқа классификациясы бар. Бірақ олар, әдетте, қайталама сипатта болады. Енді өлшеу әдістерінің ең танымал әдістерін қарастырған жөн.

Салыстыру әдісі

Бұл жағдайда өлшеу іздеуде берілген мәнді шара арқылы шығарылған мәндермен салыстыру арқылы жүзеге асырылады. Бұл әдіс үлгісі ретінде тұтқыштың салмағын пайдалана отырып, массаны есептей аламыз . Пайдаланушы бастапқыда белгілі бір шараларды қолданатын құралмен жұмыс істейді. Атап айтқанда, баланстың салмағын пайдалана отырып, ол белгілі бір дәрежеде объектінің салмағын дәлдікпен белгілей алады. Қысымды өлшеуге арналған классикалық құрал, сонымен қатар кейбір модификацияларда, бастапқыда белгілі шамалар қолданылған ортадағы көрсеткіштермен салыстыра отырып, мәнді анықтауды болжайды. Басқа мысал кернеуді өлшеуді қарастырады. Бұл жағдайда, мысалы, компенсатордың жұмысы қалыпты элементтің белгілі электр қозғалтқыш күшімен салыстырылады.

Қоспаның өлшеу әдісі

Сондай-ақ, әртүрлі салаларда қолдануды табатын кең таралған әдіс. Қосымшаның мәнін өлшеу әдісі алдын-ала белгілі болып келетін қажетті мәнді және белгілі бір шараны қарастырады. Тек алдыңғы әдіске қарағанда, өлшеу өзі есептелетін мәнге емес, сонымен қатар оған ұқсас мәнмен салыстыру кезінде жүргізіледі. Әдетте, осы принцип бойынша әдістер мен өлшеу құралдары объектінің сипаттамаларының физикалық көрсеткіштерімен жұмыс істеуде жиірек қолданылады. Бір мағынада, осы техникамен ауыстыру арқылы мөлшерді анықтауды қабылдау ұқсас. Тек осы жағдайда түзету коэффициенті қажетті мәнге ұқсас емес, бірақ анықтамалық объектінің көрсеткіштері бойынша беріледі.

Органолептикалық өлшеу әдісі

Бұл адам сезімін пайдалануға негізделген метрологияның әдеттен тыс бағыты. Сенсорлық өлшемдердің екі санаты бар. Мысалы, элементальды әдіс объектінің белгілі бір параметрін оның сипаттамалары мен ықтимал операциялық қасиеттерінің толық бейнесін бермей бағалауға мүмкіндік береді. Екінші санат кешенді тәсіл болып табылады, онда сезімнің көмегімен өлшеу әдісі объектінің әртүрлі параметрлерінің толық бейнесін береді. Кешенді талдау көбінесе сипаттамалардың тұтас тобын есепке алудың тәсілі ретінде ғана емес, белгілі бір мақсаттар үшін ықтимал пайдалану нысанының жалпы жарамдылығын бағалау құралы ретінде пайдалы екенін түсіну маңызды. Органолептикалық әдістерді тәжірибеде қолдануға қатысты олардың көмегі арқылы цилиндр бөліктерінің қыртысының сапасы немесе сапасы бағалануы мүмкін. Осы әдіспен кешенді өлшеу кезінде біліктің радиалды қаптауын білуге болады, ол сол сопылық пен элементтің сыртқы бетінің сипаттамаларын талдаудан кейін анықталады.

Байланыс және байланыссыз өлшеу әдістері

Байланыстық және контактсыз өлшеу принциптері елеулі айырмашылыққа ие. Байланыс құрылғылары жағдайда, мән объектке жақын орналасады. Бірақ, əрқашан агрессивті ақпарат құралдарының болуы жəне өлшенген орынға қиын қол жетуіне байланысты əрдайым мүмкін емес болғандықтан, мәндерді есептеудің байланыссыз принципі кеңінен таралған. Байланысты өлшеу әдісі масса, ток күші, көлемдік параметрлер және т.б. сияқты көлемдерді анықтау кезінде қолданылады. Алайда, өте жоғары температураны өлшеу кезінде бұл әрқашан мүмкін емес.

Контактсыз өлшеуді арнайы пирометрлер мен термалды қараушылар арқылы жасауға болады. Жұмыс барысында олар мақсатты өлшеу ортасында тікелей емес, бірақ оның сәулеленуімен өзара әрекеттеседі. Көптеген себептер бойынша температураны өлшеу әдістері байланыссыз принцип бойынша өте дәл емес. Сондықтан, олар белгілі бір аймақтардың немесе аймақтардың сипаттамаларын білу қажет болғанда ғана қолданылады.

Өлшеу құралдары

Өлшеу құралдарының ауқымы өте кең, тіпті белгілі бір аумақ туралы бөлек айтсақ та. Мысалы, термометрлер, пирометрлер, гидрометрлер мен барометр функциялары бар бірдей жылу көздері мен көпфункционалды стансалар тек температураны өлшеу үшін қолданылады. Кешендегі ылғалдылық пен температура көрсеткіштерін есепке алу үшін, сезімтал зондтармен жабдықталған журналшылар жақында қолданылған. Атмосфералық жағдайды бағалау кезінде қысымды өлшеуіш жиі пайдаланылады, ол қысым өлшеуге арналған құрылғы болып табылады, ол газ тәріздес құралдарды бақылау үшін датчиктермен толықтырылуы мүмкін. Электр тізбектерінің сипаттамаларын өлшеу үшін құралдар сегментінде кең құрылғылар тобы да ұсынылған. Мұнда сіз вольтметр және ампермер сияқты құрылғыларды анықтай аласыз. Қайта, метеорологиялық станцияларда болғандай, электр өрісінің параметрлерін есепке алудың әмбебап болуы мүмкін, яғни бір мезгілде бірнеше параметрді ескере отырып.

Аспап жасау және автоматтандыру

Дәстүрлі мағынада өлшеу құралы нақты сәтте белгілі бір нысанның тән ерекшелігі туралы ақпарат беретін құрал болып табылады. Операция барысында пайдаланушы оқылымды жазып, содан кейін оларға негізделген тиісті шешімдер қабылдайды. Дегенмен, бұл құрылғылар біртіндеп автоматтандырылған құралдар жиынтығына біріктіріліп, бірдей жазылған белгілер негізінде дербес шешімдер қабылдайды, мысалы, жұмыс параметрлерін түзету. Атап айтқанда, жабдықтарды автоматтандыру және автоматтандыру газ құбыр жүйелері, жылу және желдету жүйелерінде және т.б. табысты біріктіріледі. Мысалы, құбырдағы қысымды ескере отырып, жұмыс ортасының сумен жабдықтау көлемін ұлғайту немесе ұлғайту туралы автоматты жүйе сигнал береді. Газ.

Өлшеу және қателер

Іс жүзінде кез-келген өлшеу процесі нақты мәндерге қатысты ұсынылған нәтижелерде ауытқу туралы болжамды қамтиды. Дәлдік 0,001% және 10% және одан жоғары болуы мүмкін. Бұл жағдайда кездейсоқ және жүйелі ауытқулар анықталады. Өлшеу нәтижесіндегі кездейсоқ қате белгілі бір заңдылыққа бағынбайтынымен ерекшеленеді. Керісінше, нақты мәндерден жүйелі ауытқулар бірнеше рет қайталанып өлшенетін болса да, олардың мәндерін сақтайды.

Қорытынды

Өлшеу құралдарын және жоғары мамандандырылған метрологиялық жабдықтарды өндірушілер барынша функционалды және бір мезгілде қол жетімді үлгілерді дамытуға тырысады. Бұл кәсіби жабдықтарға ғана емес, сонымен бірге тұрмыстық заттарға да қатысты. Мысалы, ток өлшеулерін бірнеше параметрді бір мезгілде түсіретін мультиметр арқылы үйде орындауға болады. Сонымен қатар, қысым, ылғалдылық және температура көрсеткіштерімен жұмыс істейтін құрылғылар туралы айтылады, олар кең ауқымды функциялар мен заманауи эргономикамен жабдықталған. Дегенмен, белгілі бір мәнді тіркеу тапсырмасы болса, мамандар мақсатты параметрмен жұмыс істейтін арнайы құрылғыларды пайдалануға кеңес береді. Әдетте, оларда өлшеу дәлдігі жоғары, ол жиі жабдықтың жұмысын бағалауда шешуші мәнге ие.