Баспа №2 01. 09. 2009ж беттің -сі

ПӘНІНЕН ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

Семей 2009

1. Құрастырған

«_____» ____________________ 2009 ж.

4. АЛҒАШ ЕНГІЗІЛІП ОТЫР

бет.

Өлшеу - дегенiмiз физикалық шаманың мәнін тәжірибелік жолмен техникалық құралдардың көмегімен табу.

Физикалық шама - сапасы жағынан көптеген физикалық объектілерге бірдей, сандық мәні жағынан әр объект үшін әр түрлі.

Өлшенетiн шаманың ақиқат мәнi - физикалық шамалардың мағынасын идеалды бейне жағынан қамтитын физикалық шамаға сәйкес санды сипаттайтын шама.

Өлшенетiн шаманың нақты мәнi - эксперементтi түрде табылған физикалық шаманың шын мәніне өте жақын мәнін айтады.

Өлшеу әдiсi - өлшеу принциптерi мен тәсiлдерiн қолдану және әдiстердiң жиынтығы.

Өлшем дәлдiгi - деп өлшеніп отырған шаманың шын мәніне жақын болу дәрежесін айтады.

Өлшем құралдары деп - өлшеу жұмыстары үшiн қолданылатын, нормаланған метрологиялық қасиеттерi бар техникалық құралдарды айтады.

Өлшем деп - берілген размердің физикалық шамасын қайта жанғыртуда қолданылатын өлшеу құралы.

Өлшеу жүйесi деп - байланыс каналдармен өзара қосылған көмекші құрылғы мен өлшеу әдістерінің жиынтығы.

Өлшеу объектісі деп - әр біреуі жеке өлшенуге мүмкіндігі бар көптеген жеке физикалық шаманы сипаттайтын құбылыс.

Өлшеу принципi деп - өлшеуге негізделген, физикалық құбылыстар жиынтығын айтады.

Өлшенген шама деп - өлшеу үшін таңдалған физикалық шаманы.

Салыстырып - тексеру өлшемі – берілген мәндердің қателіктері аспау керек.

Техникалық өлшем - ол қателік нәтижесін өлшеу жабдықтарының сипаттамаларымен анықталатын өлшеу.

Өлшем бірегейлігі - деп нәтижелерінің заңдастырылған бірліктермен көрсетілуін және өлшем дәлдігінің белгілі ықтималдықпен анықталуын айтады.

Физикалық шама мәні деп – берілген объектінің қасиетін сапалық және сандық жағынан өте дәл бейнелейтін мәнді айтады.

Өлшеу түрлендіргішi деп - беруге ыңғайлы ақпараттық өлшеу дабылын өндеуге арналған өлшеу құралы.

Мөлшер - ол берілген физикалық шаманы қайта тудыратын өлшем.

Біртекті мөлшер дегеніміз – ол берілген физикалық шаманы тудыратын тек бір өлшем.

Өлшеудің үлгілі құралы дегеніміз - үлгілі түрде бекітілген басқа құралдарды тексерiп салыстуруға арналған өлшеу құралы немесе өлшеу түрлендіргішi.

Көрсеткішті өлшеу құралы деп - көрсетуде және есептеуде ғана пайдалыналатын өлшеуіш құрал.

Физикалық шама бiрлiгi – ол пропорционалдық коэффициент 1-ге тең деп алынған шамалар байланысын бейнелеитiн негiзгi шамалар жүйесi.

Физикалық шама жүйесi деп - өзара бiр бiрiмен байланысқан физикалық шама жиынтығы.

Өлшем құралдардың дәлдеу – деп метрологиялық органдар арқылы өлшем құралдарының қатесін, олардың дәлдігі жағынан қолдануға жарамдылығын тексеруді айтады.

Өлшем нәтижелерiнiң ұқсастығы - деп бiрдей жағдайда орындалған өлшем нәтижелерiнiң бiр-бiрiне жақындығын айтады.

Өлшеу нәтижесi – өлшеу кезiнде тәжiрбие жолымен алынған шаманы айтады.

Өлшем қателігі - деп өлшем нәтижесінің өлшенетін шаманың шын мәнінен ауытқуын айтады.

Aбсолютті қателік – физикалық шаманың шын мәні мен өлшенген мәнінің айырмасын айтады.

Салыстырмалы қателiк - пайызбен көрсетiлетiн, абсолюттік қатенің шаманың өлшенген мәнiне қатынасын айтады.

Жүйелi қателiк – берiлген физикалық шаманы бiрнеше рет қайталанып өлшеген кезде мәнi тұрақты болып қалатын немесе белгiлi бiр заңдылықпен өзгерiп отыратын қатенi айтады.

Дөрекi қате – мәнi ықтимал қателерден де үлкен қатенi айтады.

Инструменталды қателiк - деп өлшеу құралына қолданылатын қателікке байланысты қателік.

Кездейсоқ қате - деп мәнi өзгермелi, кездейсоқ себептерден пайда болатын қатенi айтады.

Кездейсоқ шама – деп тәжірибеден табылатын мәнін алдын ала болжай алмайтын шаманы айтады.

Дисперсия – деп әрбір жеке мәндердің орташа арифметикалық мәннен ауытқуларын бірдей дәрежеде ескеретін, ауытқулардың орташа мәнін көрсететін шама.

Аутқу - өлшеу қателігінің нәтижесі тез ауытқиды.

Теңөлшемді - кейбір интервал шегінде жатқан және ықтималға тең кездейсоқ қателігінің мәні алдын-ала белгілі. Бұл кездейсоқ қателіктерді жеке топтарға бөлуге болады.

Орталық шектеу теориясы - барлық қосынды әсерімен салыстырғанда байқалмайтын әсер көрсететін әрбір факторлардан тәуелсіз үлкен мәнінің әсеріндегі, формаланатын нәтижелердің кездейсоқ қателіктерді нормалық таратуға жақындығын бекітудің, ықтималдылық теориясын көрсетедi.

Жағдайлық – бақылау санын ұлғайту кезіндегі бағаланылып отырған мән параметрiне жақындауын айтады.

Араласпаған - математикалық күту бағаланатын параметрге тең бағалауды

айтады.

Прогресивті - жылу көзіне жақын орналасқан құрылғыда пайда болған қателікті айтамыз.

Периодты- көрсеткіш айналуының осі шкала осімен сәйкес емес дөңгелек шкала құралда пайда болған қателікті айтамыз.

Негізгі қателік – деп өлшем құралдың нормаланған жағдайда пайдаланылуының жүйелі және кездейсоқ қателерінің қосындысын айтады.

Қосымша қателiк - нормалды мәнге байланысты бір шаманың ауытқуы нәтижесідегі қателікті атаймыз.

Шкалалардың жеке градуирленуі - құралдың статикалық сипаттамасы сызықсыз немесе сызықтыға жақын, бiрақ жүйелік қателіктерінің өлшеу диапазонына кездейсоқ түрде өзгередi.

Шартты шкала - деп бiрқатар шартты бiркелкi бөлiнген шкала.

Шкаланың градуировкасы - деп кейбір оларға берілген белгілерге сәйкес өлшенген құралдағы өлшеу шаманың мәні немесе үлгілі құрал көмегімен алынған анықтама.

Түзету - жүйелік қателікті болдырмау үшін қолданылатын өлшенген шама мәніне қосылатын және өлшенген шаманың біраттас шаманы айтады.

Дәлдік класы – деп негізгі және қосымша қателіктердің рұқсат етілген шектерімен және өлшемнің дәлдігіне әсер ететін басқа да қасиеттердің жиынтығымен анықталады.

Өлшем дәлдiгi - деп өлшенiп отырған шаманың шын мәнiне жақын болу дәрежесiн айтады, және құралдардың дәлдiк класын сипаттайтын қателiк.

Рұқсат етпеу интенсивтігі деп өлшеу әдістерінің тоқтаусыз жұмысының ұзақтығын айтады.

Шкала бөлігінің бағасы деп шкаланың екі көршілес белгілеріне сәйкес келетін, мәндер айырмасы.

Көрсетулердің диапозоны деп шкаланың бастапқы және соңғы мәндерінің шектелген облысы.

Өлшеу аспабы - деп өлшем ақпаратының дабылын тәжірибе жасаушы тікелей қабылдай алатындай етіп өңдеуге арналған өлшем құралы.

Тоқтаусыз жұмыс ықтималдығы - деп белгілі шартта берілген жұмыс үзақтығына рұқсат етпеу ықтималдығы.

Дәйектілік - деп эксплуатация шарттарында және берілген жұмыс режимінде, белгілі шекте өлшеу құралдарының өз параметрлерін сақтау қасиетін айтады.

Қайтадан бастауды рұқсат етпеу - деп рұқсат етпеу жилігінің тоқтаусыз жұмыс ықтималдығына қатынасын айтамыз.

Шкала бөлігінің бағасы - деп шкаланың екі көршілес белгілеріне сәйкес келетін, мәндер айырмасы былай аталады:

Бір қалыпты шкала - деп тұрақты ұзындығы мен бөлік құны бар шкала.

Шкаланың соңғы мәнi - деп шкалада көрсетiлген өлшенген шаманың ең үлкен мәнi.

Комплекс бөлігі болып табылатын өлшеу құралдарының орында орналаспауына байланысты қателікті былай атайды - қате орнатумен белгіленген қателік.

Өлшем құралдарын тексерісі – деп метрологиялық органдардың өлшем құралдарының қатесін анықтап, олардықолданысқа жарамдылығын анықтауын айтады.

1. Кіріспе.

2. Өлшеуді қалай жүргізу керек?

3. Өлшеулер анықтамасы.

4. Өлшеу объектісі.

«Ғылым өлшеуден басталады. Өлшеусіз дәл ғылымдардың болуын елестету мумкін емес»

Д. И. Менделеев

Қазіргі кездегі анықтама бойынша Метрология - өлшеу туралы, өлшеу бірегейлігін және дәлдігін қамтамасыз етудің жолдары мен тәсілдері туралы ғылым. Метрологияның негізгі бағыттары: жалпы өлшеу теориясы; физикалық шама бірліктері (ФШ) және олардың жүйесі; өлшем құралдары және әдістері (ӨҚ); өлшеу дәлдігін анықтау әдістері; физикалық шаманың бірлігі және размерлігі; үлгілі және жұмысшы құралдар және эталондар; физикалық шама бірлігінің эталоны.

Мемлекеттік метрологиялық қызметтің міндеті метрологияның ғылыми – техникалық жағдайларын шешу, қажетті зңдарды шығару және бақылау болып табылады. Мемлекеттік метрологиялық органдарға өте кең құқық беріледі. Мемлекеттік метрологиялық қызмет өлшем бірегейлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесі арқылы іске асырылады. Өлшем бірегейлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесінің нормативтік – техникалық құжаты – мемлекеттік стандарт. Мемлекеттік стандарттардың негізінде халық шаруашылығының түрлі салаларында және өлшемнің түрлері мен әдістерінде қолданылатын стандарттарға қойылатын талаптарды анықтайтын нормативтік – техникалық құжаттар жасалынады.

Бұл стандарт МЕСТ 16263 Мемлекеттік өлшем бірегейлігін қамтамасыз ету жүйесі. Физикалық шама – деп сапа жағынан көптеген физикалық объектілерге бірдей, ал сан жағынан әр объект үшін әр түрлі мәні бар қасиетт.

Егер физикалық шаманың белгі бір объектідегі сандық мөлшерін көрсету қажет болатын болса, онда оны размер деп атайды. Ал физикалық шаманың мәні деп шаманың бірлік бойынша есептелінген сандық мәнін айтады. Физикалық шаманың бірлігі ол да физикалық шама, оның сандық мәні 1–ге тең.

Өлшеу - дегенiмiз физикалық шаманың мәнін тәжірибелік жолмен техникалық құралдардың көмегімен табу.

Өлшеу объектісі деп - әр біреуі жеке өлшенуге мүмкіндігі бар көптеген жеке физикалық шаманы сипаттайтын құбылыс.

Физикалық шама дейтін ұғым сандық мәндері өлшеу арқылы анықталатын қасиеттерге қолданылады. Өлшеу үрдістерін суретін қарастырамыз.

сурет. Өлшеу үрдістері

Өлшеу нәтижесi – өлшеу кезiнде тәжiрбие жолымен алынған шаманы айтады.

Өлшенген шаманың нәтижесі мына теңдеумен анықталады.

Х= А[Х] :

Мұндағы: А – физикалық шаманың кез-келген сандық мәні; [Х]-физикалық шаманың бірлігі.

Өзін тексеру сұрақтары.

1. Өлшеу процесін түсіндір?

2. Өлшеу түсініктері қандай, оларды ата?

3. Өлшеудің негізгі түсінігі оны түсіндір?

4. Өлшеу объектісі деген не?

5. Өлшеу деген не?

6. Физикалық шама деген не?

7. Өлшеу шаманың ақиқат мәні деген не?

8. Өлшеу шаманың нақты мәні деген не?

9. Қай стандартпен анықталады?

Шама бірлігі физикалық шамалардың сандық мәндерін бір – бірімен салыстыру үшін қажет. Физикалық шама бірліктерінің мемлекеттік стандарты МЕСТ 8.417-81 бес бөлімнен тұрады:

1. 
   Жалпы ережелер;
   
2. 
   Халықаралық бірлік жүйесі -ӨЖ негізгі және қосымша , туынды бірліктер;
   
3. 
   ӨЖ кірмейтін бірліктер;
   
4. 
   Еселік және үлестік бірліктер;
   
5. 
   Бірліктердің белгілеудің ережелері.
   

Қосымша бірліктер бұрыштық жылдамдық, бұрыштық үдеу тағы басқа да шамалардың бірлігін жасау үшін пайдаланылады. Сонымен қатар олар туынды бірлікке де жатпайды, себебі қосымша бірліктердің негізгі бірліктермен ешқандай байланысы жоқ. Өлшеу жүйесінің туынды бірліктері. Туынды бірліктер негізгі бірліктерден туындайды. Туынды бірліктер негізгі бірліктермен функционалдық байланыста болады. Функционалдық байланысты бейнелейтін математикалық теңдеулерден туынды бірліктер анықталады.

Үлестік бірлік – деп жүйелік немесе жүйеден тыс бірліктен ондаған, жүздеген тағы сол сияқты есе аз болатын бірлікті айтады. Мысалы: миллиметр – 10^-3 (м), нанометр – 10^-9 (м).

Физикалық шама бірліктері жүйесінде «размерлік» деген ұғым маңызды рөл атқарады. «Размерлік» - дептуындышамалардың негізгі шамаларға байланыстығын символмен яғни әріппен белгіленеді. Мысалы: жылдамдық – V = L / T (м/с) – размерлігі - LT^-1

Туынды шаманың негізгі шамалармен байланысын көрсететін формула размерліктің формуласы - деп аталынады. Шаманың размерлігі оның сапалық сипаттамасы болып табылады, размерлік негізгі шамалар дәрежелерінің көбейтіндісімен анықталады.

1. Өлшеудің негізгі сипаттамасы.

2. Өлшеу құралдары.

3. Өлшеу әдістері.

Метрологиялық түсініктер мен терминдер, олардың анықтамалары терминологиялық стандартта берілген. Бұл стандарт МЕСТ 16263-70 Мемлекеттік өлшем бірегейлігін қамтамасыз ету жүйесі.[3, 10]:

Өлшеу - дегенiмiз физикалық шаманың мәнін тәжірибелік жолмен техникалық құралдардың көмегімен табу.

Өлшеу анықтамасында үш негізгі қасиеттерді қарастырады:

1) шаманың нақты, объективті мөлшері болса (физикалық шама);

2) өлшем тәжірибелік жолмен алынада;

3) тәжірибені жүргізу үшін арнайы құрал жабдықтар керек, яғни өлшеу құралдары..

Ақпараттық үрдіс кезінде алынған нәтижесі - Өлшеу ақпаратты болып саналады. Өлшеудің негізгі сипаттамалары ақпараттық үрдісі мына сурет 1.1 келтірілген.

Сурет 1.1

дәлдік сипаттама бойынша - теңнүктелі, теңнүктелі емес;

өлшем қатарының өлшем сандары бойынша - бірретті, көпретті;

өлшенген шаманың өзгеру қатынасы бойынша - статикалық, динамикалық;

метрологиялық бағыты бойынша - техникалық, метрологиялық;

өлшенген нәтиженің теңдеуі бойынша - абсолютті (өлшенген физикалық шама бірлігінің нәтижесінің теңдеуі), салыстырмалы;

алынған нәтиженің жалпы қабылдауы бойынша (нәтижені табу үшін берілген эксперементалды өңдеу тәсілі бойынша) барлық өлшемдер төрт түрге бөлінеді – тікелей, жанама, біріктірілген, қатар.

Статикалық - өлшеу процесс кезінде өлшенген шама уақытка байланысты түрақты болып қалады.

Динамикалық - өлшеу процесс кезінде өлшенген шама уақытқа байланысты өзгеріп отырады.

Тікелей өлшем – деп шаманың сандық мәнін тікелей өлшеп табуды айтады.

Жанама өлшем – деп өлшенетін шаманың мәнін тікелей өлшеніп алынған шамалар арқылы табуды айтады. Яғни жанама өлшемде керекті шама тікелей өлшенбей, онымен функционалды байланыста болатын басқа шамалар өлшенеді. Керекті шаманың мәнін мына формуламен табылады.

Q = f ( X₁, X_2, X_{3, ....})

мұндағы Q – ізделініп отырған шаманың мәні, X₁, X_2, X_3,...- тікелей өлшенетін басқа шамалардың мәндері.

Біріктірілген өлшем – деп біртекті шамалардың біріктірілген бірнеше топтарын жеке – жеке өлшеп, іздеп отырған шаманы өлшенген топтардың негізінде құрылған математикалық теңдеулер жүйесін шешіп табуды айтады.

Қатар өлшем – деп әртекті шамалардың екеуін немесе одан да көбін бір мезгілде қатар тікелей немесе жанама өлшеуді айтады. Қатар өлшемнің мақсаты әртекті шамалардың арасындағы функционалды байланысты табу.

Барлық өлшем түрлері арнаулы техникалық құралдардың көмегімен анықталады. Техникалық өлшеу құралдары екіге жіктеледі: 1) функционалдық бағыты бойынша; 2) өлшенген шаманың түрлері бойынша.

Функционалдық бағыты бойынша жіктелуі кесте түрінде сурет 1.2., ал өлшенген шаманың түрлері бойынша

Сурет 1.2

Барлық өлшеу құралдар (ӨҚ) – деп өлшеу жұмыстары үшін қолданылатын, нормаланған метрологиялық қасиеттері бар техникалық құралдарды айтады. Өлшенетін шаманың мәнін дұрыс табу өлшем құралдарына байланысты.

Өлшем құралдарын дәлдеу – деп метрологиялық органдар арқылы өлшем құралдарының қатесін, олардың дәлдігі жағынан қолдануға жарамдылығын тексеруді айтады. Мұнда тексеруді тек дәлдікті тексеру деп түсіну керек, ал бұзылған құралдарды тексеріп жөндеу метрологиялық тексеруге жатпайды. Метрологиялық дәлдеудің бір түрі салыстыру. Салыстыру – деп тексеру кезінде өлшем құралдарының дәлдігін эталондармен немесе үлгі құралдармен салыстырып анықтайды.

Өлшемнің дұрыстығы – деп өлшем нәтижелерінің жүйелі қатесінің нөлге жақын болуын, яғни өлшем жұмысының сапасын айтады. Берілген шаманы бірнеше рет қайталап өлшегенде жүйелі қатенің мәні әр өлшеуде тұрақты болады немесе белгілі бір заңдылықпен өзгереп отырады. Өлшем дұрыстығы қолданылатын өлшем құралдарының дұрыстығымен байланысты болады.

Өлшем анықтығы – ол өлшем нәтижелерінің сенімділігін көрсетеді. Өлшем нәтижелерін олардың шын мәндерімен ауытқуына қарап анық және анық емес нәтижелер деп екі топқа бөлінеді. Анықтығы белгісіз нәтижелердің ешқандай құндылығы жоқ, олар көбінесе жалған деректерді беруі мүмкін. Өлшемнің қатесінің болуы өлшем анықтығына шек қояды, яғни өлшенетін шаманың сандық мәнін қөрсететін цифрдың дұрыстығын шектейді, сөйтіп өлшем дәлдігіне әсер етеді. Қатені есептеп бағалау үшін ықтималдық теориясының заңдары мен математикалық статистика әдістері қолданылады.

Өлшем ұқсастығы – деп бірдей жағдайда орындалған өлшем нәтижелерінің бір – біріне жақындығын айтады. Бірдей жағдайларда алынған нәтижелердің бір –бірінен айырмашылығы тек кездейсоқ қатенің әсерінен болуы тиіс.

Өлшем құралдарын тексеріс – деп метрологиялық органдардың өлшем құралдарының қатесін анықтап, олардың қолданысқа жарамдылығын анықтауын айтады. Дәлдігі тексерілмеген өлшем құралдарын қолдануға тиым салынады. Өлшем құралдарының дәлдігін тексерудің тәртібі арнайы нормативтік – техникалық құжаттарда белгіленген, олар: тексеріс әдістері мен құралдарының стандарттары, тексеріске арналған нұсқаулар, әдістемелер. Нормативтік құжаттардағы талаптар бойынша қолданылатын өлшем құралдарының аттары және сипаттамалары көрсетіліп протокол жасалады. Протоколда көрсетілген материалдар тексеріс барысыеда талданады. Талдау кезінде тексерілген өлшем құралдарының қолданысқа жарамдылығы не жарамсыздығы туралы қорытындылар жасалады. Қортынды жазылған протокол негізгі заңды құжат болып есептелінеді. Мемлекеттік тексерістен өткен өлшем құралдарына куәлік, ал ведомстводан өткендерге аттестат беріледі. Тексерістен өткен өлшем құралдарына немесе олардың құжаттарына тексерістің нәтижелерін растайтын белгі (клеймо) қойылады.

МЕСТ 8.009-84 [10] мынандай тәсілдер және формалар орнатылады. Өлшеу құралдардың метрологиялық нормотивті сипаттамаларының жалпы тізімі.

Барлық өлшеу құралдардың метрологиялық сипаттамалары 6 топқа бөлінеді:

1) өлшеу нәтижелерін анықтау үшін қолданылатын сипаттамалар;

2) қателіктердің сипаттамалары;

3) шамаларға әсер ететін сезімдерінің сипаттамалары;

4) динамикалық сипаттамалар;

5) өлшеу объектісі және өлшеу құралдарының әрекеттерін бейнелейтін сипаттамалар;

6) шығыс дабыл параметрлерінің ақпаратты.

Физикалық құбылыс өлшеу принципіне негізінделген. Принциптерді қолдану тәсілдерінің жиынтығы өлшеу құралдары, өлшеу әдістері бойынша ажыратылады. Өлшеу әдістері 1.3 суретінде келтірілген.

		Өлшеу әдістері
Үзіліссіз бағалау әдісі				Өлшеммен салыстыру әдісі
		Нөлдік әдіс		Орын ауыстыру әдісі		Қарама-қарсы әдісі
		Дифференциалды әдіс		Сәйкестік әдіс		Қосымша толтыру әдісі

Сурет 1.3

Барлық өлшеммен салыстыру әдісі жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді, үзіліссіз бағалау әдісіне қарағанда.