Өлшеу әдістері типтерінің сипаттамасы. Негізгі сипаттамалары және өлшеу әдістері. Санау әдісі арқылы бөлу

8. Өлшенетін шаманың сипаты бойынша:

механикалық

электрлік және магниттік

термофизикалық

оптикалық

физикалық және химиялық

акустикалық

радиация

10. Өлшемдердің жеткіліктілік дәрежесі бойынша:

қажетті

артық

1. Техникалық өлшемдер – жұмыс өлшеу құралдарының көмегімен жүргізілетін өлшемдер. Олар әртүрлі салалардағы кәсіпорындарда, әлеуметтік салада, күнделікті өмірде өндіріс процесінде бақылау және басқару мақсатында қолданылады. Мысалы, технологиялық процесс кезінде температураны өлшеу, формалин сапасын бақылау кезінде формальдегид ерітіндісінің тығыздығын өлшеу, спортшының 100 метрге жүгіру уақыты, нарықтағы үш аяқтың массасы. Техникалық өлшемдермен алынған нәтижелердің қателіктерін анықтау және талдаудың қажеті жоқ. Сондықтан өлшеу құралына немесе өлшеу процедурасына қатысты қате қабылданады, бұл практикалық мәселені шешу үшін жеткілікті. Техникалық өлшемдер өлшемдердің ең кең тараған түрі болып табылады

Метрологиялық өлшемдер - физикалық шамалардың бірліктерін жаңғырту және олардың өлшемдерін жұмыстық өлшеу құралдарына беру мақсатында эталондар мен үлгілік өлшем құралдарын қолдану арқылы жүргізілетін өлшемдер. Анықтамалық өлшемдер- бұл техника мен технологияның қазіргі даму деңгейімен қол жеткізуге болатын ең жоғары дәлдіктегі өлшемдер, мысалы, іргелі физикалық тұрақтылардың өлшемдері - ауырлық күшінің үдеуінің абсолютті мәні, химиялық элементтердің изотоптарының массасы. IN бақылау өлшемдеріқате анықталуы немесе расталуы және көрсетілген мәннен аспауы керек. Бұған мемлекеттік метрологиялық қадағалау зертханалары жүргізетін өлшемдер жатады. Мысалға,«ГОСТ 8.024-75 GSI. Сұйықтықтың тығыздығын өлшеу құралдарының мемлекеттік бастапқы стандарты және бүкілодақтық тексеру схемасы.

Зертханалық өлшемдер техникалық және метрологиялық арасында аралық болып табылады және зерттеу мақсатына байланысты әртүрлі дәлдікпен орындалуы мүмкін.

2. Байланысты өлшеу әдісі, контакт әдісі – құрылғының сезімтал элементі өлшеу объектісімен жанасады. Мысалдар: 1. Біліктің диаметрін штангенциркуль, өлшегіш қысқышпен өлшеу немесе калибрлер арқылы тексеру. 2. Дене температурасын термометрмен өлшеу.

Байланыссыз өлшеу әдісі, контактісіз әдіс - өлшем құралының сезімтал элементінің өлшем объектісімен жанаспауына негізделген өлшеу әдісі. Мысалдар: 1. Объектіге дейінгі қашықтықты радармен өлшеңіз 2. Домна пешіндегі температураны пирометрмен өлшеңіз.

3. Статикалық өлшеу – нақты өлшеу тапсырмасына сәйкес алынған физикалық шаманы өлшеу уақытында өзгеріссіз ретінде өлшеу. Рұқсат етілген ауытқулардың шектері өлшенетін шаманың номиналды мәніне қатысты маңызды емес. Мысалдар: 1. Тұрақты температурада электролит растрының электр өткізгіштігін өлшеу. 2. Тұзды қаптарға салу кезінде оның массасын өлшеу.

Динамикалық өлшеу – мөлшері бойынша өзгеретін физикалық шаманы өлшеу. Ескертпелер: 1. «Динамикалық» термині өлшенетін шаманы білдіреді. 2. Қатаң айтқанда, барлық физикалық шамалар уақыт бойынша сол немесе басқа өзгерістерге ұшырайды. Бұл бұрын тұрақты деп есептелетін шамалардың өзгеруін анықтауға мүмкіндік беретін сезімтал өлшеу құралдарын көбірек пайдалану қажеттілігіне көз жеткізеді, сондықтан өлшемдерді динамикалық және статикалық деп бөлу шартты болып табылады..

Мысалдар: электротехника, радиотехника, электроникадағы сигналдар амплитудасындағы айнымалы шамаларды өлшеу. Аналитикалық химияда бұл хроматографияда, спектрометрияда, вольтамметрияда сигнал. Өлшеу нәтижесі осы мәндер сәйкес келетін уақыт нүктелерін көрсететін уақыт бойынша өзгеретін мәнмен көрсетіледі.

4. Тікелей өлшемдер - шаманың қажетті мәні тікелей алынатын өлшемдер. Мысалы, ұзындық тікелей сызғышпен, температура термометрмен, күш динамометрмен, ток амперметрмен, кернеу вольтметрмен, электр кедергісі омметрмен, массалар таразыда өлшенеді. Тікелей өлшеу теңдеуі: X= q, қайдаkX- өлшем құралының бөлу мәні.Жанама өлшемдер . Физикалық шаманың қажетті мәнін ізделетін шамаға функционалдық байланысты басқа физикалық шамаларды тікелей өлшеу нәтижелері бойынша анықтау. Мысалы, параллелепипедтің көлемі үш сызықтық шаманы (ұзындығы, ені және биіктігі) көбейту арқылы табылады; электр кедергісі - вольтметрмен өлшенетін кернеудің төмендеуін амперметрмен өлшенетін электр тогының күшіне бөлу арқылы балық консервілеріндегі қорғасын концентрациясын атомдық абсорбциялық спектрометрия әдісімен, аршу вольтметриясы - калибрлеу графигі бойынша координаталары өлшенеді мүліктік құндылық – шоғырлану. Жанама өлшеу теңдеуі: X= f(ж 1 , ж 2 ,…,ж n ) , қайда мен – i құндылықтар-Xқұндылықтар табылдытікелей өлшемдер.

Жиынтық өлшемдер - осы шамаларды әртүрлі комбинацияларда өлшеу арқылы алынған теңдеулер жүйесін шешу арқылы қажетті мән табылатын бірнеше ұқсас (біртекті) шамаларды бір мезгілде өлшеу. Мысалы, жұтылу спектрінен екі компоненттің концентрациясын анықтау кезінде теңдеулер жүйесі құрастырылады: 1 ( 1 ) FROM 1 +  2 ( 1 ) FROM 2 = А 1

 1 ( 2 ) FROM 1 +  2 ( 2 ) FROM 2 = А 2

мұндағы А - толқын ұзындықтарындағы ерітіндінің оптикалық тығыздығының өлшенген мәні 1 Және 2

 1 Және 2 - жарықты жұтудың молярлық коэффициенттері, кестелік мәндері.

Бірлескен өлшемдер - екі немесе одан да көп бір-біріне ұқсамайтын (гетерогенді) шамаларды бір мезгілде (тікелей және жанама) өлшеу, олардың арасындағы функционалдық байланысты табу. Мысалы, қарсылықР т тұрақты температурадағы өткізгіштформуласымен анықталадыР т = Р 0 (1 +  т), қайдаР 0 Және - сәйкесінше белгілі температурадағы кедергіт 0 (әдетте 20 о C) және температура коэффициенті (бұл шамалар тұрақты және жанама әдіспен өлшенеді); t = t - t 0 - температура айырмашылығы;ттікелей әдіспен өлшенетін температураның белгіленген нүктесі болып табылады.

5. Өлшеу әдісі – іске асырылған өлшем принципіне сәйкес өлшенетін физикалық шаманы оның бірлігімен салыстыру әдісі немесе әдістерінің жиынтығы. Өлшеу әдісі әдетте өлшеу құралдарының конструкциясымен анықталады.

Тікелей бағалау әдісі - шаманың мәні тікелей көрсететін өлшеу құралымен анықталатын өлшеу әдісі. Мысалы: манометрмен қысым, секундомермен уақыт, циферблаттағы салмақ, сынапты термометрмен температура т.б.

Өлшемді салыстыру әдісі - өлшенетін шама өлшем арқылы қайталанатын шамамен салыстырылатын өлшеу әдісі. Мысал: - салмақпен (өлшеммен) таразыда массаны өлшеу, үлгідегі элементтің құрамын құрамның стандартты үлгісімен салыстыру арқылы өлшеу,

Нөлдік өлшеу әдісі - өлшенетін шама мен өлшемнің компараторға таза әсері нөлге дейін азайған өлшеммен салыстыру әдісі. Мысал: толық теңдестірілген көпір арқылы электр кедергісін, индуктивтілік пен сыйымдылықты өлшеу, тең иық таразысында салмақ түсіру

Ауыстыруды өлшеу әдісі – өлшенетін шама шаманың белгілі мәні бар өлшеммен ауыстырылатын өлшеммен салыстыру әдісі.

Қосуды өлшеу әдісі - өлшеммен салыстыру әдісі, онда өлшенетін шаманың мәні сол шаманың өлшемімен толықтырылып, салыстырушыға олардың алдын ала белгіленген шамаға тең сомасы әсер ететіндей.

Дифференциалды өлшеу әдісі - өлшенетін шама белгілі мәні бар біртекті шамамен салыстырылатын өлшеммен салыстыру әдісі. Өлшенетін шаманың мәнінен сәл өзгеше. және екі шама арасындағы айырмашылық өлшенетін.

6. Абсолюттік өлшем - бір немесе бірнеше негізгі шамаларды тікелей өлшеуге және (немесе) физикалық тұрақтыларды пайдалануға, яғни абсолюттік бірліктерге негізделген өлшем. Ескерту - «Абсолюттік өлшем» түсінігі «салыстырмалы өлшем» ұғымына қарама-қарсы қолданылады және шаманы оның бірліктерімен өлшеу ретінде қарастырылады.

Салыстырмалы өлшем - шаманың бірлік рөлін атқаратын аттас шамаға қатынасын өлшеу немесе шаманы бастапқы ретінде қабылданған аттас шамаға қатысты өлшеу, яғни салыстырмалы бірлік. Мысалдар: инфрақызыл спектрометриядағы өткізу мәнін өлшеу, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы – бұл 1 м-дегі су буының мөлшерінің қатынасы 3 ауаны 1 м қанықтыратын су буының мөлшеріне дейін 3 берілген температурадағы ауа. Салыстырмалы өлшемдерді, басқалары тең болса, абсолютті өлшемдерге қарағанда дәлірек орындауға болады, өйткені шаманы өлшеудегі қате жалпы қатеге қосылмайды.

7. Эквивалентті өлшемдер - бірдей жағдайларда бірдей дәлдікпен бірдей дәлдіктегі өлшем құралдарымен орындалатын шаманың өлшемдер қатары. Ескертпе: өлшеулер сериясын өңдеуден бұрын осы серияның барлық өлшемдерінің бірдей дәлдігіне көз жеткізу керек.. Тең және тең емес өлшемдерді өңдеу тәртібі әртүрлі, бірінші жағдайда қарапайымырақ.

Бірдей емес өлшемдер - әртүрлі дәлдіктегі және (немесе) әртүрлі жағдайларда өлшеу құралдарымен орындалатын белгілі бір шамадағы өлшеулер қатары. Ескерту - Бірдей емес өлшемдер сериясы серияға енгізілген жеке өлшемдердің салмағын ескере отырып өңделеді.

8. Бір өлшем – өлшеу бір рет орындалады. Ескерту – Көптеген жағдайларда тәжірибеде тек жалғыз өлшемдер орындалады. Мысалы, уақыттың белгілі бір нүктесін сағатпен өлшеу әдетте бір рет орындалады. Өлшеудің бұл түрін іс жүзінде қолдану әрқашан үлкен қателіктермен байланысты. Өрескел қатені – өткізіп алуды жою үшін екі немесе үш бір реттік өлшеу жүргізіліп, соңғы нәтиже екі немесе үш өлшемнің орташа арифметикалық мәні ретінде табылуы керек.

Бірнеше өлшем - нәтижесі бірнеше дәйекті өлшеулерден алынатын, яғни бірнеше бір өлшемдерден тұратын, көбінесе төрттен көп болатын бірдей өлшемдегі физикалық шаманы өлшеу. Бірнеше өлшемдердің артықшылығы - өлшеу қателігіне кездейсоқ факторлардың әсерінің айтарлықтай төмендеуі.

Қазіргі уақытта өлшенетін шаманың физикалық табиғатымен және әртүрлі жағдайлар мен өлшеу режимдерін анықтайтын факторлармен ерекшеленетін өлшемдердің көптеген түрлері бар. Физикалық шамаларды өлшеудің негізгі түрлері, соның ішінде сызықтық-бұрыштық (ГОСТ 16263–70) Түзу, жанама, жинақтаушы, буын, абсолюттіЖәне туыс.

Ең көп қолданылады тікелей өлшемдер , өлшенетін шаманың қажетті мәнін өлшеу құралдарының көмегімен эксперименттік деректерден табу фактісінен тұрады. Сызықтық өлшемді тікелей сызғыштың, рулетканың, штангенциркульдің, микрометрдің шкалаларында, әсер етуші күш - динамометрмен, температура - термометрмен және т.б.

Тікелей өлшеу теңдеуі келесі түрде болады:

мұндағы Q – өлшенетін шаманың қажетті мәні; Х – өлшеу құралдарының көрсеткіштерінен тікелей алынған өлшенетін шаманың мәні.

Жанама- қажетті шама осы шама мен тікелей өлшеулер арқылы алынған басқа шамалар арасындағы белгілі қатынас арқылы анықталатын осындай өлшемдер.

Жанама өлшеу теңдеуі келесі түрде болады:

Q \u003d f (x 1, x 2, x 3, ...),

мұндағы Q – жанама өлшенетін шаманың қажетті мәні; х 1 , х 2 , х 3 , ... – өлшемдердің тікелей түрімен өлшенетін шамалардың мәндері.

Жанама өлшемдер қажетті мәнді тікелей өлшеу мүмкін емес немесе өте қиын жағдайларда қолданылады, яғни. тікелей өлшеу немесе тікелей өлшеу дәлдігі аз нәтиже бергенде.

Өлшеудің жанама түріне мысал ретінде өлшеудің тікелей түрін қолдану арқылы анықталатын үш сызықтық шаманы (ұзындық, биіктік және ені) көбейту арқылы параллелепипедтің көлемін белгілеу, қозғалтқыш қуатын есептеу, электрлік кедергіні анықтау жатады. өткізгіштің кедергісі, ұзындығы және көлденең қимасының ауданы және т.б.

Жанама өлшеудің мысалы ретінде «үш сым» әдісімен сыртқы бекіткіш жіптің орташа диаметрін өлшеу де табылады. Бұл әдіс жіптің орташа диаметрін d 2 шартты цилиндрдің диаметрі ретінде ең дәл анықтауға негізделген, оның генераторы жіп профилін P / 2 тең бөліктерге бөледі (2.1-сурет):

мұндағы D өлшем – тікелей өлшеулер арқылы алынған сым диаметрлерін қоса алғанда қашықтық;

d 2 - сымның диаметрі, d 2 генерациясында жатқан нүктелердегі жіп профилімен жанасуды қамтамасыз етеді;

α – жіп профилінің бұрышы;

P - жіп қадамы.

Жиынтық өлшемдеросы шамалардың әртүрлі комбинацияларын тікелей өлшеу арқылы алынған теңдеулер жүйесін шешу арқылы қажетті мән табылатын бір аттас бірнеше шамаларды бір мезгілде өлшеу арқылы жүзеге асырылады. Жиынтық салмақтарды олардың біреуінің белгілі массасы бойынша және салмақтардың әртүрлі комбинацияларының массаларын тікелей салыстыру нәтижелері бойынша калибрлеу жиынтық өлшемдердің мысалы болып табылады.

Мысалы, күйдірілген массаны 1 калибрлеу керек; 2; бес; 10 және 20 кг. Үлгілі салмақ 1 кг, 1 том деп белгіленген.

Әр жолы салмақ комбинациясын өзгерте отырып, өлшемдер алайық:

1 = 1 06 + бірақ; 1 + л шамамен = 2 + б; 2 = 2 + бастап; 1+2 + 2 = 5 + гжәне т.б.

Хаттар бірақ, б, бастап, г– шайнектің массасына қосуға немесе алуға болатын салмақтардың белгісіз мәндері. Теңдеулер жүйесін шешу арқылы әрбір салмақтың мәнін анықтауға болады.

Бірлескен өлшемдер- екі немесе одан да көп бір-біріне ұқсамайтын шамаларды бір мезгілде өлшеу, олардың арасындағы байланысты табу, мысалы, дененің көлемін өлшеу, осы дененің көлемінің өзгеруін тудыратын әртүрлі температуралардың өлшемдерімен орындалады.

Әртүрлі физикалық шамалар үшін өлшеу нәтижелерінің сипаты негізінде өлшемдердің негізгі түрлеріне абсолютті және салыстырмалы өлшемдер жатады.

Абсолютті өлшемдербір немесе бірнеше физикалық шамаларды тікелей өлшеуге негізделген. Абсолютті өлшемнің мысалы ретінде штамптың диаметрін немесе ұзындығын штангенциркуль немесе микрометрмен өлшеу немесе температураны термометрмен өлшеуді айтуға болады.

Абсолюттік өлшемдер бүкіл өлшенетін шаманы бағалаумен бірге жүреді.

Салыстырмалы өлшемдербірлік рөлін атқаратын өлшенетін шаманың қатынасын өлшеуге немесе бастапқы ретінде қабылданған аттас шамаға қатысты шаманы өлшеуге негізделген. Үлгі ретінде ұзындықтың жазық-параллель соңғы блоктары түріндегі үлгілі өлшемдер жиі қолданылады.

Салыстырмалы өлшемдерге үлгілік өлшемдерге сәйкес өлшем құралдарын реттеу арқылы көлденең және тік оптиметрлерде тығындар мен қапсырмалардың калибрлерін өлшеу мысал бола алады. Үлгілі өлшемдерді немесе үлгі бөліктерін пайдаланған кезде салыстырмалы өлшемдер абсолютті өлшемдермен салыстырғанда өлшеу нәтижелерінің дәлдігін жақсарта алады.

Қарастырылып отырған өлшем түрлерінен басқа, негізгі белгісі – өлшеу нәтижесін алу әдісі бойынша өлшем түрлері өлшеу нәтижелерінің дәлдігіне қарай да – болып жіктеледі. эквивалентЖәне тең емес, өлшемдер санына сәйкес бірнешеЖәне бойдақ, уақыт бойынша өлшенетін шаманың өзгеруіне қатысты - бойынша статикалықЖәне динамикалық, өлшеу құралының өлшеу бетінің бұйым бетімен жанасуының болуы бойынша - бойынша байланысЖәне байланыссызжәне т.б.

Метрологиялық мақсатына қарай өлшемдер бөлінеді техникалық- өндірістік өлшемдер, бақылау және тексеруЖәне метрологиялық- физикалық шамалардың өлшем бірліктерін жұмыстық өлшеу құралдарына беру үшін оларды қайта шығару мақсатында эталондарды пайдалана отырып, барынша дәлдікпен өлшеу.

Өлшеу әдістері

RMG 29–99 сәйкес негізгі өлшеу әдістеріне тікелей бағалау және салыстыру әдістері жатады: дифференциалдық, нөлдік, алмастыру және сәйкестік.

тікелей әдіс- шаманың мәні тікелей әсер ететін өлшеу құралының оқу құрылғысынан тікелей анықталатын өлшеу әдісі, мысалы, микрометрмен білікті өлшеу және механикалық динамометрмен күшті өлшеу.

Өлшемдерді салыстыру әдістері- өлшенетін шаманы өлшеммен шығарылатын шамамен салыстыратын әдістер:

дифференциалды әдісөлшенетін шама мен белгілі шама арасындағы айырмашылықты өлшеумен сипатталады, қайталанатын өлшем. Дифференциалды әдіске мысал ретінде біреуі үлкен дәлдікпен белгілі, ал екіншісі қажетті мән болып табылатын екі кернеу арасындағы айырмашылықты вольтметрмен өлшеу болып табылады;

нөлдік әдіс- бұл кезде өлшенетін шама мен өлшем арасындағы айырмашылық нөлге дейін азаяды. Бұл ретте нөлдік әдістің артықшылығы бар, бұл өлшем өлшенетін мәннен бірнеше есе аз болуы мүмкін, мысалы, таразыда өлшеу, өлшенетін салмақ бір қолға, ал анықтамалық салмақтар жиынтығы қосулы болғанда. басқа;

ауыстыру әдісі- өлшенетін шама белгілі шамамен ауыстырылатын, өлшеммен қайталанатын өлшеммен салыстыру әдісі. Ауыстыру әдісі өлшенген масса мен салмақтарды бір таразы табағында кезектесіп орналастырумен өлшеу кезінде қолданылады;

сәйкестік әдісі- шкала белгілерінің немесе мерзімді сигналдардың сәйкестігінің көмегімен өлшенетін шама мен өлшем арқылы шығарылатын шама арасындағы айырмашылық өлшенетін өлшеммен салыстыру әдісі. Бұл әдісті қолданудың мысалы ретінде нониуспен ұзындықты өлшеуді келтіруге болады.

Қолданылатын өлшеу құралдарының түріне қарай өлшеудің аспаптық, сараптамалық, эвристикалық және органолептикалық әдістері болып бөлінеді.

аспаптық әдісавтоматтандырылған және автоматты қоса алғанда, арнайы техникалық құралдарды пайдалануға негізделген.

сарапшылық әдісБағалау мамандар тобының пайымдауларына негізделген.

Эвристикалық әдістербағалаулар интуицияға негізделген.

Органолептикалық әдістербағалаулар адамның сезім мүшелерін пайдалануға негізделген. Объектінің жай-күйін бағалау элемент бойынша және кешенді өлшемдер арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Элемент-элемент әдісі өнімнің әрбір параметрін бөлек өлшеумен сипатталады. Мысалы, эксцентристік, сопақтық, цилиндрлік білікті кесу. Кешенді әдіс жалпы сапа көрсеткішін өлшеумен сипатталады, оған оның жеке құрамдас бөліктері әсер етеді. Мысалы, эксцентристік, сопақтық және т.б. әсер ететін цилиндрлік бөліктің радиалды ағынын өлшеу; шекті контурлар бойымен профиль позициясын басқару және т.б.

Өлшеу қателері

Жалпы ережелер. Өлшеу процесі өлшеу құралдарының жетілмегендігінен, өлшеу жағдайларының тұрақсыздығынан, әдістің өзі мен өлшеу техникасының жетілмегендігінен, тәжірибенің жеткіліксіздігінен және орындаушы адамның сезім мүшелерінің жетілмегендігінен болатын қателіктермен міндетті түрде жүреді. өлшемдер, сондай-ақ басқа факторлар.

Өлшеу қатесіӨлшеу нәтижесінің өлшенетін шаманың шын мәнінен ауытқуы қалай аталады:

ΔХ izi \u003d X i - X және,

мұндағы X j – өлшеу нәтижесінің i-ші мәні;

X және - өлшенетін шаманың шын мәні.

Өлшенетін шаманың шын мәні әрқашан белгісіз болып қалатындықтан, қайталап өлшеу кезінде ол үшін орташа арифметикалық мән алынады:

, (2.1)

мұндағы n – алынған өлшемдер саны.

Өлшенетін шаманың бірліктерімен көрсетілген өлшеу қателігі (ΔХ изи) абсолютті деп аталады. Бұл әрқашан ақпараттық бола бермейді. Мысалы, 0,01 мм абсолютті қате миллиметрдің оннан бір бөлігіндегі мәндерді өлшеу кезінде өте үлкен болуы мүмкін және бірнеше метрден үлкен мәндерді өлшегенде аз болуы мүмкін.

Неғұрлым ақпаратты мән салыстырмалы қателік болып табылады, ол абсолютті өлшеу қателігінің оның шынайы мәніне (немесе математикалық күтуге) қатынасы ретінде түсініледі,%:

.

Бұл өлшеу дәлдігін сипаттау үшін қолданылатын салыстырмалы қателік.

Табиғаты бойынша ( көрініс беру үлгілері) өлшеу қателіктері жүйелі, кездейсоқ және өрескел қателер болып бөлінеді.

Жүйелі қателер. Жүйелі қателіктерге қайталанатын өлшеулер тұрақты болып қалатын немесе қандай да бір заңға сәйкес өзгеретін қателер жатады. Бір әдіспен және бір өлшеу құралдарымен өлшеудегі жүйелі қателер әрқашан тұрақты мәндерге ие болады. Олардың пайда болу себептеріне мыналар жатады:

– әдіс қателері немесе теориялық қателер;

- аспаптық қателер;

– қоршаған ортаның әсерінен және өлшеу жағдайларынан туындаған қателер.

Әдіс қателеріқателер немесе өлшеу әдісінің жеткіліксіз дамуы салдарынан пайда болады. Бұған сонымен қатар бүкіл өлшенетін объектіге бір өлшеу нәтижесінде алынған мүлікті заңсыз экстраполяциялау жатады. Мысалы, бiлiктiң жарамдылығын бiр өлшеммен шешкенде қате болуы мүмкiн, өйткенi цилиндрлiктен, дөңгелектiктен, бойлық қима профилінен және т.б. ауытқулар сияқты пішін қателері ескерілмейді.Сондықтан өлшеу процедурасында мұндай жүйелі қателерді болдырмаңыз, өлшемдерді бөліктердің бірнеше жерінде және өзара перпендикуляр бағыттар бойынша жүргізу ұсынылады.

Әдіс қателеріне құралдың объектінің қасиеттеріне әсері (мысалы, жұқа қабырғалы бөліктің пішінін өзгертетін елеулі өлшеу күші) немесе өлшеу нәтижесінің шамадан тыс өрескел дөңгелектенуімен байланысты қателер де жатады.

Аспаптық қателерӨндірістік қателерден немесе өлшеу құралының құрамдас бөліктерінің тозуынан туындаған өлшеу құралдарындағы қателіктермен байланысты.

туындаған қателерге қоршаған ортаның әсері және өлшеу жағдайлары, температураны (мысалы, әлі суымаған бөліктің өлшемдерін), тербелістерді, өлшеу құралы орнатылған беттің қатты еместігін және т.б.

Жүйелік қатені анықтау әдістерінің бірі, егер ол жүйелі қатенің көзі болып табылса, өлшеу құралын ұқсас құралмен ауыстыру болуы мүмкін. Сол сияқты сыртқы жағдайлардың әсерінен жүйелі қатені анықтауға болады: мысалы, өлшеу құралы орнатылған бетті неғұрлым қатаңырақпен ауыстыру.

Жүйелі қатенің пайда болуын өлшеу нәтижелерін белгіленген шекаралармен (мысалы, шекті өлшемдер) белгіленген аралықтарда қағазға салу арқылы статистикалық түрде анықтауға болады. Өлшеу нәтижесінің шекаралардың біріне қарай тұрақты қозғалысы жүйелі қатенің пайда болуын және технологиялық процеске араласу қажеттілігін білдіреді.

Өндіріс жағдайындағы жүйелі қателерді жою үшін өлшеу құралдары калибрленеді, қоршаған орта әсерінен туындаған себептер жойылады, ал өлшемдердің өзі ұсынылған әдістемеге қатаң сәйкестікте жүргізіледі, қажет болған жағдайда оны жақсарту бойынша шаралар қабылданады.

Тұрақты жүйелі қателер өлшемдердің орташа арифметикалық мәннен кездейсоқ ауытқуларының мәндеріне әсер етпейді, сондықтан оларды статистикалық әдістермен анықтау қиын. Мұндай қателерді талдау, атап айтқанда, өлшеу құралдарын тексеру кезінде алынған қателер туралы априорлық білім негізінде ғана мүмкін болады. Мысалы, сызықтық шамаларды өлшеуге арналған құралдарды тексеру кезінде өлшенетін шама әдетте нақты мәні белгілі үлгілік өлшеммен (ұзындықтың соңғы өлшемі) шығарылады. Жүйелі қателер өлшеу нәтижелерінің бұрмалануына әкеледі, сондықтан өлшеу нәтижелерін бағалау кезінде анықталуы және ескерілуі керек. Толық жүйелі қатені жою дерлік мүмкін емес; әрқашан өлшеу процесінде алынып тасталмаған жүйелік қате деп аталатын белгілі бір шағын шама қалады. Бұл мән түзетулер енгізу арқылы есепке алынады.

Өлшеу нәтижелерінің орташа арифметикалық мәні мен оны аттестациялау кезінде қателікпен анықталатын дәлдікпен өлшемнің мәні арасындағы айырмашылық деп аталады. түзету . Ол сертификатталған өлшем құралының сертификатына енгізіледі және қажетті жүйелік қате ретінде қабылданады.

Кездейсоқ қателер. Кездейсоқ қателер – бұл қандай да бір заңдылыққа бағынбайтын, белгісі мен шамасы бойынша тәуелсіз, әртүрлі мәндерді қайталап өлшеуді қабылдайтын қателер. Кездейсоқ қателердің көптеген себептері болуы мүмкін; мысалы, өңдеу нормасының ауытқуы, материалдардың механикалық қасиеттері, бөгде қоспалар, станокқа бөлшектерді орнату дәлдігі, дайындаманы өлшеу құралының дәлдігі, бөлшекті станокқа бекітудің өлшеу күшінің өзгеруі, кесу күштері, т.б.

Әдетте, осы себептердің әрқайсысының өлшеу нәтижелеріне жеке әсері шамалы және оны бағалау мүмкін емес, әсіресе кез келген кездейсоқ оқиға сияқты ол әрбір нақты жағдайда болуы немесе болмауы мүмкін.

Кездейсоқ қателер бірқатар шарттарға бағынады:

– үлкен қателіктерге қарағанда шағын кездейсоқ қателер жиі кездеседі;

- орташа өлшем мәніне қатысты теріс және оң, қателігі тең, бірдей жиі кездеседі;

– әрбір өлшеу әдісінің өз шегі бар, одан тыс қателер іс жүзінде болмайды (әйтпесе бұл қате өрескел болады).

Кездейсоқ қателерді анықтау әсіресе дәл, мысалы, зертханалық өлшеулер үшін қажет. Ол үшін бірдей шаманың бірнеше өлшемдері қолданылады және олардың нәтижелері ықтималдықтар теориясы мен математикалық статистика әдістерімен өңделеді. Бұл өлшеу нәтижелерін нақтылауға мүмкіндік береді.

Кездейсоқ қателердің әсері математикалық күтуге қатысты алынған нәтижелердің шашырауында көрінеді, сондықтан кездейсоқ қателердің болуы стандартты ауытқумен (RMS) жақсы сандық түрде анықталады.

Х i физикалық шамасының өлшеу нәтижелерінің дисперсиясын (2.1) арқылы анықталатын орташаға қатысты бағалау үшін ҚБЖ формула бойынша анықталады.

n ≥ 20 үшін (2.2)

n ≤ 20 үшін, (2.3)

мұндағы n – өлшемдер саны.

Өлшемдер қатарының орташа мәні өлшенетін шаманың шын мәніне кездейсоқ жуықтау болғандықтан, орташа мәннің мүмкін болатын ауытқуларын бағалау үшін тәжірибелік RMS – S қолданылады:

. (2.4)

S мәні соңғы нәтиженің қателіктерін бағалау кезінде қолданылады.

Кездейсоқ өлшеу қателері, өлшеу нәтижесінің дәлдігін өзгертпестен, оның сенімділігіне әсер етеді.

Бұл жағдайда өлшеулер қатарының орташа арифметикалық шамасының дисперсиясы әрқашан әрбір нақты өлшемнің қателігінен кіші қателікке ие болады. (2.2) және (2.3) формулалардан шығатыны, егер нәтиженің дәлдігін (жүйелі қатені алып тастағанда) 2 есе арттыру қажет болса, онда өлшеулер санын 4 есе көбейту керек.

Өрескел қателер (жіберу). Өрескел қателер – өлшеу нәтижелерінің айқын бұрмалануына әкелетін технологиялық процеске немесе нәтижеге тән емес қателер. Көбінесе оларға біліктілігі жоқ қызметкерлер өлшем құралын дұрыс ұстамау, көрсеткіштерді дұрыс оқымау, жазу қателеріне байланысты немесе бөлшектерді өңдеудің технологиялық процестерін орындау кезінде кенеттен бөгде себептерге байланысты рұқсат етіледі. Олар алынған нәтижелер арасында бірден көрінеді, өйткені алынған мәндер өлшемдер жиынтығының қалған мәндерінен ерекшеленеді.

Егер өлшеу процесінде елеулі айырмашылықтарды тудыратын себептерді табу мүмкін болса және бұл себептерді жойғаннан кейін қайталап өлшеулер мұндай айырмашылықтарды растамаса, онда мұндай өлшемдерді қараудан алып тастауға болады. Бірақ басқа нәтижелерден күрт ерекшеленетін өлшемдерден ойланбастан бас тарту өлшем сипаттамаларының айтарлықтай бұрмалануына әкелуі мүмкін. Кейде өлшеу нәтижелерін өңдеу кезінде олар алынған барлық жағдайларды есепке алу мүмкін емес. Бұл жағдайда өрескел қателерді бағалау кезінде статистикалық гипотезаларды тексерудің әдеттегі әдістеріне жүгінуге тура келеді.

Тексерілген гипотеза X i өлшеу нәтижесі өрескел қатені қамтымайды, бірақ кездейсоқ шама мәндерінің бірі болып табылады деген тұжырымнан тұрады. Әдетте өлшеу нәтижелерінің ең үлкен X м сағ және ең кіші X мин мәндерін тексеріңіз. Гипотезаларды тексеру үшін келесі критерийлер қолданылады.

1) Егер өлшемдер саны n ≤ 10 болса, онда Шовин критерийі. Бұл жағдайда, егер айырмашылық өлшемдер санына байланысты анықталатын S мәндерінен асатын болса, X i нәтижесі өрескел қате (өткізу) болып табылады:

мұндағы σ x – (2.3) формула бойынша алынған стандартты ауытқу.

2) Романовский критерийі, өлшемдер саны 10 болғанда қолданылады< n < 20. При этом вычисляют отношение

және алынған β мәні q таңдалған маңыздылық деңгейінде теориялық β t-мен салыстырылады (2.4 кестені қараңыз). Еске салайық, маңыздылық деңгейі статистикалық гипотезаны тексеруде дұрыс гипотезаны жоққа шығару ықтималдығы болып табылады. Әдетте, өлшеу нәтижелерін өңдеу кезінде оның мәні 0,05 ... 0,1 диапазонында қабылданады. Егер β β t-ден асса, онда X i нәтижесі өрескел қателік болып саналады.

2.4-кесте

Мәндер кестесі β t = f(n)

3) 3S критерийі – ең таралған. Ол өлшемдер саны n ≥ 20…50 болғанда қолданылады. Бұл жағдайда P = 0,003 ықтималдығымен алынған нәтиже екіталай деп есептеледі және оны жіберіп алған деп бағалауға болады, яғни күмәнді нәтиже X i өлшеулерден алынып тасталуы керек, егер

1-мысал. Ø20H13(+0,33) саңылауды өлшеу кезінде келесі нәтижелер алынды:

Ø20,32; Ø20.18; Ø20,26; Ø20.21; Ø20,28; Ø20,42 мм.

Өлшемі Ø20,42 мм қате екенін тексеру қажет.

n = 6 болғандықтан, Шовине критерийі қолданылады:

(2.1) теңдеуінен табамыз

(2.3) теңдеуімен S табамыз

Бұл нәтиже көрсетілген өлшем шегінен тыс болса да, оны жіберіп алған деп санауға болмайтынын білдіреді. Сондықтан элементті қабылдамау керек.

2-мысал. Ø40h12(-0,25) білікті өлшеу кезінде келесі нәтижелер алынды: 39,72; 39,75; 39,76; 39,80; 39,81; 39,82; 39,82; 39,83; 39,85; 39,87; 39,88; 39,88; 39,90; 39,91; 39,92; 39,92; 39,93; 39,94; 39,96; 39,98; 39,99 мм.

39,72 мм нәтиже ең кіші өлшем шегінен тыс болғандықтан және бөлікті қабылдамауға болатындықтан, бұл өлшемнің қадағалау емес екенін анықтау керек.

Өлшемдер саны 20-дан асатындықтан, S критерийін қолдануға болады.Өлшеу нәтижелерін өңдегеннен кейін біз мынаны аламыз:

39,91мм, S=0,12мм,

онда 3S = 3 0,12 = 0,36 мм

Сондықтан 39,72 мм өлшеу нәтижесін жіберіп алған деп санауға болмайды және бөлікті қабылдамау керек.

Колчков В.И. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТТАУ ЖӘНЕ СЕРТИФИКАТТАУ. М.: Оқулық

3. Метрология және техникалық өлшемдер

3.2. Өлшеу түрлері мен әдістері

Өлшеу- өлшеу құралдарының көмегімен физикалық шаманың мәнін эмпирикалық жолмен табу процесі.

Процестің нәтижесі физикалық шаманың мәні болып табылады Q = qU, қайда q- қабылданған бірліктегі физикалық шаманың сандық мәні; У- физикалық шама бірлігі. Физикалық шаманың мәні Qөлшеу кезінде табылған деп аталады жарамды.

Өлшеу принципі- физикалық құбылыс немесе өлшемдердің негізінде жатқан физикалық құбылыстардың жиынтығы. Мысалы, массаға пропорционал ауырлық күшін пайдаланып, дене салмағын өлшеу, термоэлектрлік эффект арқылы температураны өлшеу.

Өлшеу әдісі- өлшем принциптері мен құралдарын қолдану әдістерінің жиынтығы.

Өлшеу құралдары (СИ)т қолданылады Нормаланған метрологиялық қасиеттері бар техникалық құралдар.

Әртүрлі бар өлшем түрлері.Өлшеу түрлерінің классификациясы өлшенетін шаманың уақытқа тәуелділік сипатына, өлшеу теңдеуінің түріне, өлшеу нәтижесінің дәлдігін анықтайтын шарттарға және осы нәтижелерді өрнектеу әдістеріне сүйене отырып жүзеге асырылады.

• Өлшенетін шаманың өлшеу уақытына тәуелділік сипаты бойынша ажыратады статикалық және динамикалық өлшемдер.

Статикалық өлшенетін шама уақыт бойынша тұрақты болып қалатын өлшемдер. Мұндай өлшемдер, мысалы, өнімнің өлшемдерін, тұрақты қысымды, температураны және т.б.

динамикалық - Бұл өлшенген мән уақыт бойынша өзгеретін өлшемдер, мысалы, қозғалтқыш цилиндрінде газ қысылған кезде қысым мен температураны өлшеу.

• Өлшеу теңдеуінің түрімен анықталатын нәтижелерді алу әдісі бойынша олар ажыратылады тікелей, жанама, жиынтық және бірлескен өлшемдер.

Тікелей - Бұл физикалық шаманың қажетті мәні эксперименттік деректерден тікелей табылған өлшемдер. Тікелей өлшемдерді формуламен көрсетуге болады Q = X, қайда Q- өлшенетін шаманың қажетті мәні, және X- эксперименттік мәліметтерден тікелей алынған мән. Мұндай өлшемдерге мысал ретінде: сызғышпен немесе рулеткамен ұзындықты өлшеу, диаметрді штангенциркуль немесе микрометрмен өлшеу, гониометрмен бұрышты өлшеу, термометрмен температураны өлшеу және т.б.

Жанама - Бұл шаманың мәні қажетті шама мен мәндері тікелей өлшеулер арқылы табылған шамалар арасындағы белгілі қатынас негізінде анықталатын өлшемдер. Осылайша, өлшенетін шаманың мәні Q = формуласымен есептеледі Ф(x1, x2 ... xN), қайда Q- өлшенетін шаманың қажетті мәні; Ф- белгілі функционалдық тәуелділік; x1 , x2, … , xN- тікелей өлшеулер арқылы алынған шамалардың мәндері. Жанама өлшемдерге мысалдар: геометриялық өлшемдерін тура өлшеу арқылы дененің көлемін анықтау, кедергісі, ұзындығы және көлденең қимасының ауданы бойынша өткізгіштің электрлік кедергісін табу, үш сым әдісімен жіптің орташа диаметрін өлшеу және т.б. . Жанама өлшемдер қажетті мәнді өлшеу мүмкін болмаған немесе тікелей өлшеу арқылы өлшеу өте қиын жағдайларда кең таралған. Шаманы тек жанама түрде өлшеуге болатын жағдайлар бар, мысалы, астрономиялық немесе атом ішілік тәртіптің өлшемдері.

Кумулятивтік - бұл өлшенетін шамалардың мәндері өлшемдердің немесе осы шамалардың әртүрлі комбинациясы бар бір немесе бірнеше аттас шамаларды қайталап өлшеу нәтижелерімен анықталатын өлшемдер. Қажетті шаманың мәні бірнеше тікелей өлшеулердің нәтижелері бойынша құрастырылған теңдеулер жүйесін шешу арқылы анықталады. Жиынтық өлшемдердің мысалы жиынның жеке салмақтарының массасын анықтау болып табылады, яғни. олардың біреуінің белгілі массасы бойынша және тікелей өлшеу нәтижелері бойынша калибрлеуді жүргізу және салмақтардың әртүрлі комбинацияларының массаларын салыстыру. Массасы 1, 2, 2*, 5, 10 және 20 кг салмақтардан тұратын салмақты калибрлеуден тұратын жиынтық өлшемдердің мысалын қарастырыңыз. Салмақтардың саны (2*-ден басқа) әртүрлі өлшемдегі үлгі салмақтарды білдіреді. Жұлдызша дәл 2 кг мәннен басқа мәнге ие салмақты белгілейді. Калибрлеу бір стандартты салмақты пайдаланып, мысалы, 1 кг салмақты пайдаланып, әрбір салмақтың массасын анықтаудан тұрады. Салмақтардың тіркесімін өзгерту арқылы біз өлшемдерді аламыз. Теңдеулерді құрайық, мұнда жеке салмақтардың массасын сандармен белгілейміз, мысалы, 1abr стандартты салмақтың 1 кг массасын білдіреді, сонда: 1 = 1abr + а; 1 + 1 рев = 2 + б; 2* = 2 + в; 1 + 2 + 2* = 5 + гжәне т.б. Таразыны теңестіру үшін теңдеудің оң жағында көрсетілген салмақтың массасына қосылуы немесе алынуы тиіс қосымша салмақтар көрсетілген. а б С Д. Осы теңдеулер жүйесін шешу арқылы әрбір салмақтың массасының мәнін анықтауға болады.

Бірлескен - бұл екі немесе одан да көп қарама-қарсы шамалардың арасындағы функционалдық қатынасты табу үшін бір уақытта жүргізілетін өлшемдер. Біріктірілген өлшемдерге мысал ретінде шыбықтың ұзындығын оның температурасына байланысты анықтау немесе өткізгіштің электр кедергісінің қысым мен температураға тәуелділігін келтіруге болады.

• Нәтиженің дәлдігін анықтайтын шарттарға сәйкес өлшемдер бөлінеді үш сынып.

1. Ең жоғары дәлдіктегі өлшеулер, техниканың қазіргі жағдайымен қол жеткізуге болады. Бұл сыныпқа барлық жоғары дәлдіктегі өлшемдер және ең алдымен физикалық шамалардың белгіленген бірліктерін максималды қайта шығару дәлдігімен байланысты эталондық өлшемдер кіреді. Бұған сонымен қатар физикалық константаларды өлшеу, ең алдымен әмбебап, мысалы, гравитациялық үдеудің абсолютті мәнін өлшеу кіреді.

2. Бақылау және тексеру өлшемдері, қатесі белгілі бір ықтималдықпен белгілі бір мәннен аспауы керек. Бұл сыныпқа техникалық регламенттер талаптарының сақталуына мемлекеттік бақылау (қадағалау) зертханалары жүргізетін өлшеулер, сондай-ақ өлшеу құралдары мен зауыттық өлшем зертханаларының жай-күйі жатады. Бұл өлшемдер белгілі бір ықтималдықпен нәтиженің қателігіне кепілдік береді, кейбір алдын ала анықталған мәннен аспайды.

3. Техникалық өлшемдер , онда нәтиженің қателігі өлшеу құралдарының сипаттамаларымен анықталады. Техникалық өлшемдерге мысал ретінде өнеркәсіптік кәсіпорындарда, қызмет көрсету саласында және т.б. өндіріс процесінде орындалатын өлшемдерді келтіруге болады.

• Өлшеу нәтижелерін өрнектеу тәсіліне қарай болады абсолютті және салыстырмалыөлшемдер.

Абсолютті бір немесе бірнеше негізгі шамаларды тікелей өлшеуге немесе физикалық константалардың мәндерін пайдалануға негізделген өлшемдерге жатады. Абсолюттік өлшемдердің мысалдары: метрдегі ұзындықты анықтау, ампердегі электр тогының күшін, секундына метрдегі ауырлық күшінің үдеуін квадратпен анықтау.

Туысқан өлшемдер деп аталады, онда қажетті мән бірлік рөлін атқаратын немесе түпнұсқа ретінде қабылданатын аттас мәнмен салыстырылады. Салыстырмалы өлшемдердің мысалдары: өлшеуіш шығыршығының айналу саны бойынша қабықтың диаметрін өлшеу, ауаның салыстырмалы ылғалдылығын өлшеу, 1 текше метр ауадағы су буының мөлшерінің мөлшеріне қатынасы ретінде анықталатын ауаның салыстырмалы ылғалдылығын өлшеу. берілген температурада 1 текше метр ауаны қанықтыратын су буы.

• Қажетті шамалардың мәндерін анықтау әдісіне байланысты өлшеудің екі негізгі әдісі бар тікелей бағалау әдісі және өлшеммен салыстыру әдісі.

Тікелей бағалау әдісі - шаманың мәні тікелей әсер ететін өлшеу құралының оқу құрылғысынан тікелей анықталатын өлшеу әдісі. Мұндай өлшемдерге мысал ретінде: сызғышпен ұзындықты өлшеу, микрометрмен бөлшектерді өлшеу, гониометр, қысымды манометрмен және т.б.

Өлшемді салыстыру әдісі - өлшенетін шаманы өлшеммен қайта шығарылатын шамамен салыстыратын өлшеу әдісі. Мысалы, калибрдің диаметрін өлшеу үшін калибрлі блоктар блогы бойынша оптиметр нөлге қойылады, ал өлшеу нәтижесі оптиметр көрсеткішінің көрсеткішінен алынады, ол нөлден ауытқу болып табылады. Осылайша, өлшенген мән соңғы блок блогының өлшемімен салыстырылады.Салыстыру әдісінің бірнеше сорттары бар:

а) әдіс қарсылық, бұл кезде өлшенетін шама мен өлшем арқылы шығарылатын шама бір мезгілде салыстыру құрылғысына әсер етеді, бұл осы шамалардың арасындағы байланысты орнатуға мүмкіндік береді, мысалы, индикаторлық құрылғының диагональін қосу арқылы көпір тізбегіндегі кедергіні өлшеу көпір;

б) дифференциалөлшенетін шаманы шама арқылы қайталанатын белгілі шамамен салыстыратын әдіс. Бұл әдіс, мысалы, өлшегіш блоктар блогымен нөлге қойылғаннан кейін оптиметрдегі бөліктің басқарылатын диаметрінің ауытқуын анықтайды;

в) nullәдіс - сондай-ақ шамалардың салыстыру құрылғысына әсер етуінің нәтижелік әсері нөлге дейін жеткізілетін өлшеммен салыстыру әдісінің бір түрі. Бұл әдіс көпір тізбегіне сәйкес электр кедергісін оның толық теңгерімімен өлшейді;

г) әдіспен сәйкестіктерөлшенетін шама мен өлшем арқылы шығарылатын шама арасындағы айырмашылық шкала белгілерінің немесе мерзімді сигналдардың сәйкестігі арқылы анықталады. Мысалы, штангенциркульмен өлшеу кезінде негізгі және нониус шкаласының белгілерінің сәйкес келуі қолданылады.

• Өлшеу ақпаратын алу тәсіліне байланысты өлшемдер болуы мүмкін байланыс және байланыссыз.
• Түріне байланысты , қолданылатын өлшеу құралдары , ажырату аспаптық, сараптамалық, эвристикалық және органолептикалықөлшеу әдістері.

аспаптық әдіс автоматтандырылған және автоматты қоса алғанда, арнайы техникалық құралдарды пайдалануға негізделген.

сарапшылық әдіс Бағалау мамандар тобының пайымдауларына негізделген.

Эвристикалық әдістер бағалаулар интуицияға негізделген.

Органолептикалық әдістер бағалаулар адамның сезім мүшелерін пайдалануға негізделген. Объектінің жағдайын бағалау жүргізілуі мүмкін элемент бойынша және комплексөлшемдер. Элемент бойынша элементәдіс өнімнің әрбір параметрін бөлек өлшеумен сипатталады. Мысалы, эксцентристік, сопақтық, цилиндрлік білікті кесу. Кешенді әдісоның жеке құрамдас бөліктері әсер ететін жалпы сапа көрсеткішін өлшеумен сипатталады. Мысалы, эксцентристік, сопақтық және т.б. әсер ететін цилиндрлік бөліктің радиалды ағынын өлшеу; шекті контурлар бойымен профиль позициясын басқару және т.б.

Теория ШеберханаТапсырмалар ақпарат

Күріш. 3. Өлшем түрлерінің классификациясы

Тікелей өлшеу- шаманың қажетті мәні эксперименттік мәліметтерден тікелей табылатын өлшеу. Тікелей өлшеулердің мысалдары сызықтық өлшемдерді немесе термометрдің көмегімен температураны пайдаланып ұзындықты анықтау болып табылады. Тікелей өлшемдер күрделірек жанама өлшемдердің негізін құрайды.

Жанама өлшеу -шаманың қажетті мәні осы шама мен тікелей өлшеулер арқылы алынған шамалар арасындағы белгілі қатынас негізінде табылатын өлшем, мысалы, бұрыштарды өлшеудің тригонометриялық әдістері, онда тікбұрышты үшбұрыштың сүйір бұрышы мынадан анықталады: аяқтардың және гипотенузаның өлшенген ұзындықтары немесе үш сымды әдіс арқылы жіптің орташа диаметрін өлшеу немесе белгілі қатынасты пайдалана отырып, вольтметрмен өлшенетін кернеуге сәйкес электр тізбегінің қуаты және амперметрмен ток күші. Кейбір жағдайларда жанама өлшеулер тікелей өлшеулерге қарағанда дәлірек нәтиже алуға мүмкіндік береді. Мысалы, гониометрлермен бұрыштарды тура өлшеу қателіктері синус сызғыштары арқылы бұрыштарды жанама өлшеу қателерінен жоғары дәрежелі реттілік болып табылады.

буынекі немесе одан да көп қарама-қарсы шамаларды бір мезгілде өлшеу деп аталады. Бұл өлшемдердің мақсаты – шамалар арасындағы функционалдық байланысты табу.

1-мысалКалибрлеу сипаттамасын құру y = f(x)мәндер жиыны бір уақытта өлшенген кезде таратқыш:

X 1 , X 2 , X 3 , …, Xi , …,X n

Y 1 , Y 2 , Y 3 , …, Y i , …, Y n

2-мысал. Қарсылықты бір мезгілде өлшеу арқылы кедергінің температуралық коэффициентін анықтау Ржәне температура тсодан кейін тәуелділік анықтамасы a(t) = DR/Dt:

R 1 , R 2 , …, R i , …, R n

t 1 , t 2 , …, t i , …, t n

Жиынтық өлшемдербір мезгілде бірнеше аттас шамаларды өлшеу арқылы жүзеге асырылады, бұл кезде қажетті мән осы шамалардың әртүрлі комбинацияларын тікелей өлшеу нәтижесінде алынған теңдеулер жүйесін шешу арқылы табылады.

Мысалы:жиынтықтың жеке салмағының массасының мәні салмақтардың бірінің массасының белгілі мәнімен және салмақтардың әртүрлі комбинацияларының массаларының өлшеулерінің (салыстыруларының) нәтижелері бойынша анықталады.

Массалары бар салмақтар бар м1, м2, м3.

Бірінші салмақтың массасы келесі түрде анықталады:

Екінші салмақтың массасы бірінші және екінші салмақтардың массаларының айырмасы ретінде анықталады М 1.2және бірінші салмақтың өлшенген массасы:

Үшінші салмақтың массасы бірінші, екінші және үшінші салмақтардың массаларының айырмасы ретінде анықталады ( М 1,2,3) және бірінші және екінші салмақтардың өлшенген массалары ():

Бұл көбінесе өлшеу нәтижелерінің дәлдігін жақсартудың жолы.

Жиынтық өлшемдердің біріккен өлшемдерден айырмашылығы тек бір аттас бірнеше шамалардың жиынтық өлшемдермен бір уақытта, ал қарама-қарсы өлшемдердің бірлескен өлшемдермен өлшенуімен ғана ерекшеленеді.

Электротехника саласында әртүрлі параметрлер мен сипаттамаларды өлшеуде жиынтық және бірлескен өлшемдер жиі қолданылады.

Өлшенетін шаманың өзгеру сипаты бойыншаСтатикалық, динамикалық және статистикалық өлшемдер бар.

Статикалық– уақытша инвариантты PV өлшемдері, мысалы, қалыпты температурада бөліктің ұзындығын өлшеу.

динамикалық– төмендеп бара жатқан ұшақтан жер деңгейіне дейінгі қашықтықты немесе айнымалы ток желісіндегі кернеуді өлшеу сияқты уақыт бойынша өзгеретін PV өлшемдері.

Статистикалық өлшемдеркездейсоқ процестердің, дыбыс сигналдарының, шу деңгейлерінің және т.б. сипаттамаларын анықтаумен байланысты.

Дәлдігі бойыншаең жоғары дәлдікпен өлшеулер бар, бақылау және тексеру және техникалық.

Ең жоғары дәлдікпен өлшеулер- бұл физикалық шама бірліктерін көбейту дәлдігіне, физикалық тұрақтылардың өлшемдеріне байланысты эталондық өлшемдер. Бұл өлшемдер техника деңгейімен анықталады.

Бақылау және тексеру– қателігі белгілі бір көрсетілген мәннен аспауы тиіс өлшемдер. Оларға эталондардың орындалуы мен сақталуын және өлшеу жабдығының жай-күйін мемлекеттік қадағалау зертханалары жүргізетін өлшеулер, зауыттық өлшеу зертханаларының өлшеулері және алдын ала белгіленген мәннен аспайтын қатеге кепілдік беретін құралдар мен әдістерді пайдалана отырып жүргізілетін басқалар жатады.

Техникалық өлшемдер– нәтиженің қателігі өлшеу құралдарының (ӨМ) сипаттамаларымен анықталатын өлшемдер. Бұл жұмыс өлшеу құралдарының көмегімен жүзеге асырылатын, қатесі алдын ала белгілі және осы практикалық тапсырманы орындау үшін жеткілікті деп саналатын өлшеудің ең кең таралған түрі.

Өлшеу нәтижелерін өрнектеу арқылы өлшеулерабсолютті және салыстырмалы болуы да мүмкін.

Абсолютті өлшем– бір немесе бірнеше негізгі шамаларды тікелей өлшеуге, сондай-ақ физикалық тұрақтылардың мәндерін пайдалануға негізделген өлшеу. Сызықтық және бұрыштық абсолюттік өлшемдерде, әдетте, бір физикалық шама табылады, мысалы, штангенциркуль бар біліктің диаметрі. Кейбір жағдайларда өлшенетін шаманың мәндері өлшем бірліктерімен калибрленген аспаптың шкаласында тікелей оқу арқылы анықталады.

Салыстырмалы өлшем- шаманың бірлік рөлін атқаратын аттас шамаға қатынасын өлшеу. Сағат салыстырмалы әдісөлшеулер, бағалау белгіленген стандарттың немесе үлгінің өлшеміне қатысты өлшенетін шаманың ауытқу мәніне бағаланады. Мысал ретінде оптиметрдегі немесе миниметрдегі өлшеуді келтіруге болады.

Өлшемдер саны бойыншабір және көп өлшемдерді ажырату.

Бірыңғай өлшемдер- бұл бір шаманың бір өлшемі, яғни. өлшемдер саны өлшенген мәндер санына тең. Өлшеудің бұл түрін іс жүзінде қолдану әрқашан үлкен қателіктермен байланысты, сондықтан кем дегенде үш жалғыз өлшеу жүргізіліп, соңғы нәтиже орташа арифметикалық мән ретінде табылуы керек.

Бірнеше өлшемдерөлшенетін шама санының өлшемдер санының асып кетуімен сипатталады. Әдетте бұл жағдайда өлшеулердің ең аз саны үшеуден асады. Бірнеше өлшемдердің артықшылығы - өлшеу қателігіне кездейсоқ факторлардың әсерінің айтарлықтай төмендеуі.

Өлшеудің берілген түрлеріне әртүрлі әдістер жатады, яғни. қабылданған әдістеме бойынша теориялық негіздеумен өлшеу мәселесін шешу әдістері.

Өлшемдер ақпаратты алу әдісімен, өлшеу процесі кезіндегі өлшенетін шаманың өзгеру сипатымен, өлшем ақпаратының көлемімен, негізгі бірліктерге қатыстылығымен ажыратылады.

Ақпаратты алу әдісі бойынша өлшемдер тура, жанама, жиынтық және бірлескен болып бөлінеді.

Тікелей өлшемдер -бұл физикалық шаманы оның өлшемімен тікелей салыстыру. Мысалы, объектінің ұзындығын сызғышпен анықтау кезінде қажетті мән (ұзындық мәнінің сандық көрінісі) өлшеммен салыстырылады, яғни. сызғыш.

Жанама өлшемдертікелей мәндерден айырмашылығы, шаманың қажетті мәні қажетті меншікті тәуелділікпен байланысты осындай шамаларды тікелей өлшеу нәтижелерінен белгіленеді.Сонымен, егер сіз ток күшін амперметрмен және кернеуді вольтметрмен өлшесеңіз, содан кейін барлық аталған үш шаманың белгілі функционалдық қатынасы арқылы сіз электр тізбегінің қуатын есептей аласыз.

Жиынтық өлшемдербірнеше біртекті шамаларды бір уақытта өлшеу нәтижелерінен құрастырылған теңдеулер жүйесін шешумен байланысты. Теңдеулер жүйесінің шешімі қажетті мәнді есептеуге мүмкіндік береді.

Бірлескен өлшемдер -бұл екі немесе одан да көп біртекті емес физикалық шамаларды олардың арасындағы байланысты анықтауға арналған өлшемдер.

Электротехника саласында әртүрлі параметрлер мен сипаттамаларды өлшеуде жиынтық және бірлескен өлшемдер жиі қолданылады.

Өлшеу процесінде өлшенетін шаманың өзгеру сипаты бойынша статистикалық, динамикалық және статикалық өлшемдер болады.

Статистикалық өлшемдеркездейсоқ процестердің, дыбыс сигналдарының, шу деңгейлерінің және т.б. сипаттамаларын анықтаумен байланысты.

Статикалық өлшемдерөлшенетін мән іс жүзінде тұрақты болғанда пайда болады.

Динамикалық өлшемдерөлшеу процесінде белгілі бір өзгерістерге ұшырайтын осындай шамалармен байланысты.

Идеал статикалық және динамикалық өлшемдер тәжірибеде сирек кездеседі.

Өлшем ақпаратының көлемі бойынша бір және көп өлшемдер бөлінеді.

Бірыңғай өлшемдер- бұл бір шаманың бір өлшемі, яғни. өлшемдер саны өлшенген мәндер санына тең. Өлшеудің бұл түрін іс жүзінде қолдану әрқашан үлкен қателіктермен байланысты, сондықтан кем дегенде үш жалғыз өлшеу жүргізіліп, соңғы нәтиже орташа арифметикалық мән ретінде табылуы керек.

Бірнеше өлшемдерөлшенетін шама санының өлшемдер санының асып кетуімен сипатталады. Әдетте бұл жағдайда өлшеулердің ең аз саны үшеуден асады. Бірнеше өлшемдердің артықшылығы - өлшеу қателігіне кездейсоқ факторлардың әсерінің айтарлықтай төмендеуі.

Негізгі өлшем бірліктеріне қатысты олар абсолютті және салыстырмалы болып бөлінеді.

Абсолютті өлшемдербір (кейде бірнеше) негізгі шаманы және физикалық тұрақтыны тікелей өлшеу қолданылатындар деп аталады. Сонымен, Эйнштейннің белгілі формуласында E \u003d mc 2салмақ ( м) тікелей өлшенетін негізгі физикалық шама (салмақ арқылы) және жарық жылдамдығы ( в) физикалық тұрақты шама.

Салыстырмалы өлшемдерөлшенетін шаманың бірлік ретінде пайдаланылатын біртекті шамаға қатынасын орнатуға негізделген. Әрине, қажетті мән қолданылатын өлшем бірлігіне байланысты.

«Өлшемдер шкаласы», «өлшеу принципі», «өлшеу әдісі» сияқты ұғымдар өлшемдермен байланысты.

Өлшеу шкаласыфизикалық шама мәндерінің реттелген жиынтығы, оны өлшеуге негіз болады. Температура шкаласының мысалы арқылы бұл ұғымды түсіндірейік.

Цельсий шкаласында мұздың еру температурасы тірек нүктесі ретінде, ал негізгі интервал (анықтамалық нүкте) ретінде судың қайнау температурасы алынады. Бұл интервалдың жүзден бір бөлігі температура бірлігі (Цельсий градусы). Фаренгейттегі температура шкаласында мұз бен аммиак (немесе ас тұзы) қоспасының балқу температурасы анықтамалық нүкте ретінде, ал сау адамның қалыпты дене температурасы анықтамалық нүкте ретінде алынады. Температура бірлігі (Фаренгейт дәрежесі) негізгі интервалдың тоқсан алтыдан бір бөлігі. Бұл шкала бойынша мұздың еру температурасы +32°F және судың қайнау температурасы +212°F. Осылайша, егер Цельсий шкаласында судың қайнау температурасы мен мұздың еру температурасы арасындағы айырмашылық 100 ° C болса, Фаренгейтте ол 180 ° F болады. Бұл мысалда біз қабылданған шкаланың өлшенетін шаманың сандық мәнінде де, өлшемдердің біркелкілігін қамтамасыз ету аспектісінде де рөлін көреміз. Бұл жағдайда өлшеу нәтижелерін салыстыру үшін өлшем бірліктерінің қатынасын табу қажет, яғни. t o F/t°C.

Метрологиялық тәжірибеде шкалалардың бірнеше түрлері белгілі: атаулар шкаласы, реттік шкаласы, интервалдар шкаласы, коэффициенттер шкаласы және т.б.

Атау шкаласы -бұл сандық емес, сапалық шкаланың бір түрі, оның құрамында нөл және өлшем бірліктері жоқ. Мысал ретінде гүлдердің атласы (түс шкаласы) болып табылады. Өлшеу процесі боялған нысанды түсті үлгілермен (атластың анықтамалық үлгілері) көрнекі салыстырудан тұрады.

түстер). Әрбір түстің көптеген нұсқалары болғандықтан, мұндай салыстыру практикалық тәжірибесі ғана емес, сонымен қатар көрнекі мүмкіндіктердің сәйкес арнайы сипаттамалары бар тәжірибелі сарапшының құзырында.

тапсырыс шкаласыөлшенетін шаманың баллдағы мәнін сипаттайды (жер сілкінісінің шкаласы, жел күші, физикалық денелердің қаттылығы және т.б.).

Интервалдық шкала(айырмалардың) шартты нөлдік мәндері бар, ал интервалдар келісім бойынша белгіленеді. Мұндай шкалалар уақыт шкаласы, ұзындық шкаласы болып табылады.

Қарым-қатынас масштабынатурал нөлдік мәні бар, ал өлшем бірлігі келісім бойынша белгіленеді. Мысалы, массалық таразы (әдетте біз «салмақ» деп айтамыз), нөлден басталатын салмақ өлшеу дәлдігіне байланысты әртүрлі тәсілдермен градациялануы мүмкін. Тұрмыстық және аналитикалық салыстырыңыз