(Қосымша 1)
Конспект: Электрлік өлшеулер және өлшеу аспаптары
Негізгі анықтамалар мен ұғымдар
Өлшеу - белгілі бip физикалық шаманың мәнін өлшеу жабдығы көмегімен анықтау.
Өлшеу жабдықтары - мөлшерленген метрологиялық қасиеттерімен бөлінген техникалық жабдықтар.
Өлшеу жабдықтары қатарына жатады: физикалық шамалар эталондары, үлгілі мөлшерлер, үлгілі өлшеу жабдықтары және жұмысшы өлшеу жабдықтары.
Физикалық шамалар эталондары - ресми түрінде физикалық шамалар эталондарымен бекітілген ең жоғары болуы мүмкін дәлдікті қамтамасыз етуге негізделген өлшеу жабдықтары немесе өлшеу жабдықтарының кешені.
Үлгілі мөлшерлер - берілген физикалық шаманы қамтамасыз етуге негізделген өлшеу жабдықтары.
Үлгілі өлшеу жабдықтары - үлгілі есебінде бекітілген мөлшерлер, өлшегіш аспаптар немесе түрлендіргіштер.
Жұмысшы өлшеу жабдықтары - физикалық шаманы беруімен байланысты емес өлшеуге қолданылатын мөлшерлер, құрылғылар немесе аспаптар.
Өлшеу жабдықтарының метрологиялық көрсеткіштері
Бөліктер белгісі- өлшенетін өлшемнің кейбір сан мәніне тең өлшеу межелігіндегі сан түріндегі бөлік белгісі (белгі нүкте,сызықша болуы мүмкін).
Аспап өлшеу межелігінің бөлігі - өлшеу межелігіндегі екі көрші тұрған бөліктер белгілерінің аралығы.
Өлшеу межелігінің ұзындығы - өлшеу межелігіндегі екі көрші тұрған ең қысқа сызықшамен белгіленген бөліктер белгісі осьтерінің арасындағы арақашықтық.
Өлшеу межелігінің бөлім бағасы - өлшеу межелігіндегі екі көрші тұрған бөліктер белгісі мәндерінің айырмашылығы.
Көрсеткіштер ауқымы - өлшеу межелігіндегі бастапқы және соңғы мәндермен шектелген аудан.
Өлшеу ауқымы - өлшеу аспабының бойында өлшенетін өлшем мәндерінің мүмкіндік қателіктері нормаланған ауданы.
Өлшеу шегі - өлшеу межелігінің ең үлкен немесе ең кіші мәні.
Өлшеу аспабы мүмкіндік қателіктерінің шегі - өлшеу аспабы жарамды және қолдануға мүмкін болып есептелуіне сәйкес мүмкіндік қателіктерінің ең үлкен мәні.
Өлшеу дәлдігі - өлшеу нәтижелері қателігінің нольге жақын болуын сипаттайтын өлшеу аспабының сапалық көрсеткіші.
Өлшеу аспабының дәлдігі - қателіктер нольге жақындығын сипаттайтын өлшеу аспабының сапалық көрсеткіші.
Түзету - өлшеу аспабының көрсеткішіне немесе мөлшерлегіш номиналды өлшеміне алгебралық қосылуына тиісті мән. Бұл мән қайталанып тұратын қателіктерді жоюға және өлшенетін өлшем немесе мөлшер мәнің, нақты мәнге жақындатып алуға негізделген.
Нақты дәлдік және машиналар мөлшерленетін параметрлерінің ауытқуы туралы ақпарат беретін техникалық өлшеулер
Машиналар сапасын өлшеу техникасын қолданбай қорынтындылау мүмкін емес, яғни әрбір өнімді өндеп шығару кезінде өлшеу жұмыстары қажет.
Өлшеу кезінде қолданылатын өлшеу аспаптары дәлдікті баламаланған, өлшем бірліктерін дәлдікті беруін қамтамасыз ететін, уақытылы тексерілген болса, сол кезде дайын өнімнің өлшемдері (есептеу немесе стандарттау негізінде орнатылған) дұрыс болады.
Еліміздің өндіріс кәсіпорындарында өзара ауыстырымдылық негізінде мамандандыру және кооперация атқару үшін, өлшеулердің қажетті дәлдігін және өлшеу бірлігін қамтамасыз ету қажетті.
Өлшеу бірлігі дегеніміз өлшеу жұмыстары заңды орнатылған өлшем бірліктерімен және нормаланған дәлдікпен анықталған нәтижелер.
Ұзындық өлшемдерін беру және оларды тексеру әдістері жүйесі ғылыми дәлелденген және ол Мемлекеттік өлшеу жүйесінің бөлігі болып табылады.
Осы жүйеге байланысты барлық өлшеу жабдықтары келесі топтарға бөлінеді: физикалық мәндер эталондары, үлгілі мөлшерлер және аспаптар, жұмысшы мөлшерлер және аспаптар.
Эталондар - ең жоғары дәлдікті қамтамасыз ету және сақтау үшін арналған үлгілі өлшемдер және аспаптар. Олардың қатарына метрдің үлгісі, эталондық шетті ұзындықтар мөлшерлерінің жиынтығы (реттілігі бойынша бірінші, екінші және үшінші) жатады. Бірінші реттілікті эталондарды метр үлгісі бойынша, ал екінші реттіліктіні бірінші реттілікті бойынша, ал үшінші реттіліктіні екінші реттілікті бойынша тексереді.
Үлгілі мөлшерлер және аспаптар лабораториялық және зауыттық мөлшерлерді баламалау және тексеру үшін арналады. Олар разрядтарға бөлінеді және бір-біріне қатысты тексеріледі.
Цехтық мөлшерлер және аспаптар өнімдерді тексеру үшін қолданылады. Оларды әрбір өндіріс орнында ұйымдастырылған метрологиялық лабораторияларда үлгілі мөлшерлер және аспаптар бойынша тексереді.
Еліміздегі барлық өлшеулер бірлігін және дәлдіктілігін Мемлекеттік стандарттау қызметі біртұтас метрологиялық жүйесі бойынша атқарады.
Өлшеу жабдықтары мезгіл бойынша тексеруден өтеді және олар орнатылған техникалық талаптарға сәйкестігі / қолдануға жарамды немесе жарамсыз/ қорытындыланады.
қорытындалады: Барлық өлшеу және бақылау жабдықтары құрылымы және қолдану сипаттары бойынша келесі топтарға бөлінеді: мөлшерлер, өлшеу аспаптары, өлшеу қондырғылары мен жүйелері.
Мөлшерлер деп берілген физикалық мәннің шамасын өлшеуге қажетті дәлдікпен нақты көрсетуге арналған денелерді немесе құрылғыларды атайды.
Өндірісте көбінесе қолданылатын ұзындықтар өлшемдерінің мөлшері болып жазық параллельді шетті ұзындықтар мөлшерлері болады, ал бұрыштық өлшемдер үшін бұрыштық мөлшерлер.
Мөлшерлер қатарына калибрлер жатады. Калибрлер машинажасау саласындағы бұйымдардың өлшемдерін, пішіндерін, беттерін, осьтер бір-біріне қатысты орналасуын және сапаны, қойылған техникалық талаптарға сәйкестігін бақылайды (өлшемейді).
Өндірісте ең жиі қолданылатын калибрлер құрылымдары (калибр-тығын, калибр-қапсырма) өлшемдерді бақылау жұмыстарының қажетті дәлдігін және жоғары өнімділігін қамтамасыз етеді. Сондықтан олар машинажасау саласында бақылау үшін қолданылатын негізгі техникалық жабдық болып табылады. Калибрлердің басты кемшілігі, олар тек қана бұйымдар өлшемдерінің ақауын қорытындылайды. Олардың көмегімен ақауды шектеуге немесе себебін анықтауға мүмкін емес. Келесі маңызды кемшілігі олар тек қана бір өлшемді бақылайды. Сондықтан ірі көлемді және жаппай өндірісте есептік өлшеуіш құрылғылармен жабдықталған (индикаторлар, рычагті бастиектер, микрокаторлар т.б.) өлшеуші айлабұйымдар кеңінең қолдана бастады.
Өлшегіш аспаптар және құралдар деп анықталатын өлшемді тікелей немесе жанамалы түрде өлшем бірлігімен салыстырып көрсететін қоңдырғыларды атайды. Аспап немесе құрал деп бөлінуі шартты. Қарапайым түрлері құралдар қатарына, ал күрделі түрлері аспаптар қатарына жатады.
Өлшеу жабдықтары қолдану сипатына байланысты әмбебап және арнаулы негізделген болып бөлінеді.
Сызықтық және бұрыштық өлшемдерді өлшеуге арналған әмбебап өлшеу аспаптары құрылымы және жұмыс атқару принциптері бойынша түрлері көп, сондықтан оларды келесі топтарға бөледі:
қарапайым өлшеу құралдары (сызғыш, кронциркуль, ішкі өлшемдер өлшегіш т.б.);
сызықтық нониуспен жабдықталған штрихты құралдар (штангенқұралдар, әмбебап бұрышөлшегіштер);
микрометрлік аспаптар (микрометрлер, микрометрлік ішкі өлшемдерді және тереңдікті өлшегіштер);
рычагті-механикалық аспаптар, индикаторлар, микрокаторлар;
рычагті-оптикалық және оптикалық аспаптар (оптиметрлер, құралдық микроскоптар, проекторлар, өлшеуші микроскоптар);
пневматикалық (төмен қысымды, ротаторлы жоғары қысымды) аспаптар, қондырғылар және жүйелер;
электрленген (электртүйіспелі және индуктивті бергіштері) аспаптар, қондырғылар және жүйелер.
Арнаулы негізделген өлшеу аспаптары келесі топтарға бөлінеді:
жазықтықты, тікбағыттықты және горизонтальдықты өлшеу аспаптары (тексеру сызғыштары, тақталар, деңғейөлшегіштер);
беттер кедір-бұдырлығын бақылау аспаптары (профилометрлер, профилографтар, қос микроскоп, интерферометрлер);
бұрандамаларды өлшеу аспаптары (бұрандалық микрометрлер, адым өлшегіштер т.б.);
цилиндрлік және конустық тісті донғалақтар элементтерін, бұрамдықты беріліс элементтерін өлшеу аспаптары (штанген тісөлшегіш, тангенциалдық тісөлшегіш, нормаль өлшегіш, соққы өлшегіш, ось арақашықтығын өлшегіш т.б.).
Әмбебап өлшегіш аспаптарымен сызықтық және бұрыштық өлшемдерді кең ауқымда және әр түрлі дәлдікпен өлшеуге болады. Бір құралды немесе аспапты әр түрлі өлшемдерді өлшеуге қолдануға болады. Осы ерекшелігіне байланысты әмбебап өлшеу аспаптары өндірістің жөндеу саласында кеңінен қолдану тапқан және бүгінгі күнде, олар бақылау аспаптарының негізігісі болып табылады.
Өлшеу түрлері және әдістері
Өлшеу жұмыстарын жүргізу үшін қажетті:
физикалық мән;
өлшеу әдісі;
өлшеу жабдығы;
жұмысты атқарушы;
өлшеу жұмыстарын атқару жағдайы.
Өлшеу түрлері:
1. Өлшенетін мән уақытқа байланысты өзгеру сипатына байланысты өлшеу әдістері бөлінеді:
статикалық өлшенетін мән уақытқа байланысты тұрақты (дене өлшемдері; тұрақты қысым);
динамикалық өлшенетін мән өзгермелі және уақытқа байланысты өзгереді (діріл; өзгермелі қысым).
2. Өлшеу нәтижелерін табуына (өлшеу теңдеуі түріне) байланысты байланысты өлшеу тәсілдері бөлінеді:
тікелей өлшеу өлшеу нәтижесін тікелей оқып анықтау (бұрыш өлшемінің мәні бұрышөлшегішпен, диаметр өлшемі штангенқұралмен анықталған, салмақты таразымен өлшеу);
жанамалы өлшеу өлшеу нәтижесін бір белгілі осы мән және өлшенетін мәндер арасындағы байланыс арқылы (бұрандама орташа диаметрі өлшемін үш сым, бұрыш мәнін синустық сызғыш көмегімен, дененің қаттылығын Бриннель немесе Роквелл өлшеу межелігі бойынша) анықтау;
жиынтық өлшеу өлшем бірлігі әртүрлі екі немесе бірнеше өлшемдерді бірден (тікелей немесе жанамалы) өлшеп анықтау. Өлшеу нәтижесінде мәндер арасындағы функционалдық байланысты орнату, мысалы: дене ұзындығына қатысты температура; қысымға байланысты өткізгіш дене электркедергісінің; қысымға байланысты қайнау және балқу температурасының өзгеруі);
қосынды өлшеу өлшем бірлігі бірдей екі немесе бірнеше өлшемдерді әртүрлі мөлшерлерді қолданып қайталап өлшеу арқылы табу. Қосынды өлшеу нәтижесі тікелей өлшеу нәтижелері бойынша құрастырылған теңдеулерді біріктіріп шешімін табу арқылы анықтайды (таразы тастары жиынтығындағы жеке тас салмағын салмағы белгілі бір тас арқылы немесе әртүрлі жинақталған тастардың салмағын тікелей салыстыру арқылы анықтау).
3. Өлшеу нәтижесінің дәлдігін қамтамасыз ету жағдайына байланысты өлшеу әдістері бөлінеді:
казіргі кезеңдегі техника деңгейіне байланысты максималды мүмкін дәлдікті өлшеулер. Бұл өлшеулер қатарына эталондық өлшеулер жатады (мысалы, физикалық тұрақты – еркін түсу удеуінің абсолютты мәні). Бұл өлшеулер қатарына кейбір жоғары дәлдікті талап етуші арнайы өлшеулер жатады.
орнатылған қателік ықтималдығымен кейбір берілген мәннен аспайтын бақылау- тексеру өлшеулері. Стандарттарды енгізу және орындау, өлшеу техникасының және зауыттық өлшеу лабораторияларының күй-жағдайын қадағалауы жүктелген мемлекеттік лабораториялары орындайтын өлшеулер осы қатарға жатады.
өлшеу нәтижесінің қателігі өлшеу жабдықтарының сипаттамаларымен анықталатын техникалық өлшеулер. Бұл өлшеулер машинажасау саласының кәсіпорындарында өнімдер шығару кезінде жүргізіледі.
4. Өлшеу нәтижелерін көрсету тәсілі бойынша өлшеулер абсолютті және салыстырмалы болып бөлінеді:
абсолюттіқ өлшеулер кезінде мәндерді тікелей өлшеу немесе физикалық шамаларды қолдануына негізделген (бөлшек өлшемін штангенқұрал немесе микрометр көмегімен анықтау; күшті F өлшеу үшін масса m мәнін өлшеу және еркін түсу удеуін g қолдану арқылы табады).
салыстырмалы өлшеулер кезінде аттас өлшем бірлігі болып немесе оның орнына алынған өлшеммен анықталған өлшемді (шетті өлшемдер бойынша келтірілген ішкі өлшемдерді өлшегіш аспаппен тесік өлшемін; білік өлшемін рычагті қапсырмамен анықтау) салыстырады.
5. Бұйымның өлшенетін параметрлер жиынтығына байланысты өлшеулер әдістері жеке көрсеткішті және кешенді болып бөлінеді:
жеке көрсеткішті өлшеулер кезінде элемент әрбір параметрін жеке өлшейді (цилиндрлік біліктің сопақтығын, қырлылығын, эксцентриситетін; кілтекті біріктірудегі өлшемдер)
кешенді өлшеулер кезінде сапаның қосынды көрсеткіші (физикалық мән емес) анықталады.
Өлшеу әдістері
1. Өлшенетін өлшемдер мәндерін анықтауының негізгі екі әдісі бар: тікелей бағалау әдісі және мөлшерлермен салыстыру әдісі.
Тікелей бағалау әдісі бойынша өлшем мәнін аспап өлшеу қондырғысы бойынша тікелей анықтайды (сызғышпен өлшеген
өлшем ұзындығы, микрометрмен анықталған бұйым өлшемдері).
Мөлшерлермен салыстыру әдісі бойынша өлшем мәнін мөлшер өлшем мәнімен салыстырады. Мысалы: микрокаторды нольдік сызықшаға шетті өлшемдер көмегімен орнатады, одан кейін өлшенген өлшем дәлдігін осы нольдік сызықшадан ауытқуы бойынша қорытындылайды.
2. Сызықтық өлшемдерді өлшеу кезінде жоғарыда көрсетілген әдістерден басқа түйіспелі және түйіспелі емес өлшеу әдістері болады. Түйіспелі емес өлшеу әдісі бойынша өлшеу аспабы бөлшек бетімен түйіспейді, сондықтан олардың беттерінде деформация болмайды. Осы себепке байланысты бұл әдіс қолдануға үйлесті. Осы әдіс негізінде өлшеуші микроскоптар, өлшеуші проекторлар және пневматикалық ұзындықтарды өлшегіштер жұмысын атқарады.
Казіргі заман машинажасау саласындағы бөлшектер пішіндері күрделі болып келеді (бұрандамалы, көп кілтекті біріктірулер т.б.). Осы бөлшектер жарамдылығын анықтау үшін, бүкіл өлшемдерін және беттер өзара орналасуын бірден бақылау қажет. Ол үшін бақыланатын білікке сәйкес қапсырма-калибр, ал тесікке тығын-калибр орындайды. Егер олар өзара сәйкестенбесе, онда бүкіл өлшемдері және беттер өзара орналасуы қате, ал бөлшек жарамсыз. Бұл бақылау әдісі кешенді деп аталады.
Кешенді бақылау әдісі тек қана «жарамды» немесе «жарамсыз» деген жауап береді, ал жарамсыздық себебін анықтамайды. Сондықтан осы себепті анықтау үшін жеке элементті немесе дифференциялданған бақылау әдісін қолданады.
3. Өлшеу кезінде қолданылатын өлшеу жабдықтарына байланысты құралдық, сараптық, эвристикалық және органолептикалық өлшеу әдістері болады.
Құралдық өлшеу әдісі автоматты немесе автоматты емес арнайы техникалық жабдықтарды қолдануына негізделген.
Сараптық өлшеу әдісі бірнеше сарапшылар мәліметтерін қолдануына негізделген. Бұл әдіс медицина, өнер, спорт салаларында кеңінен қолданылады.
Эвристикалық өлшеу әдісі ішкі сезім (интуиция) қолдануына негізделген. Бұл әдісті қолдану кезінде өлшенетін мәндерді жұптап өзара салыстырады, одан кейін оларды нәтижелер реті бойынша орналастырады.
Органолептикалық өлшеу әдісі адамның сезім мүшелерін (сезу, иіс түйсігі, көру, есту және дәм-татым) қолдануына негізделген.
Өлшеу қателіктері
Қандай да болса дәлдікпен және мұқият орындалған өлшеу жұмыстарының нәтижесінде өлшеу қателіктері болады. Сондықтан өлшенетін өлшем нақты мәні және өлшеу нәтижесі арасында әрқашан да ауытқу болады.
Өлшеу нәтижесі Dизм және өлшенетін өлшем нақты мәні Dе арасында айырмашылық өлшеу қателігі деп аталады.
Өлшеу қателіктері келесі негізгі себептерге байланысты: өлшеу аспабының қателігі; орнатушы мөлшерлердің қателігі; өлшеу күшіне байланысты қателік; температуралық деформацияға байланысты қателік; өлшеуді орындаушының субьективтік қателігі.
Қателіктерді келесі үш топқа бөледі: өрескел, жүйелік және кездейсоқ.
Өрескел қателіктер деп өлшеу жағдайына сәйкес емес және әлдеқайда астам өлшеу нәтижесін атайды. Мысалы, өлшеу барысында аспаптың 8 сан мән көрсеткіші 0 сан мәні көрсеткішімен немесе 1 сан мән көрсеткіші 4 сан мәні көрсеткішімен шатастырылып алынды. Мұндай қателіктер бірнеше қайталап өлшеу кезінде айқындалынады, оларды есеп нәтижесіне ескермейді.
Қайталап өлшеу кезінде өлшенетін мән тұрақты немесе басқа заңдылық бойынша өзгеретін қателігі - жүйелік қателіктер деп аталады. Мысалы, өлшеу жағдайындағы температура нормальдік температурадан ауытқуына байланысты немесе өлшеу аспабының көрсеткіш тілі, белгісі нольдік сызықшасынан ауытқуына байланысты болуы мүмкін.
Жүйелік қателіктерді анықтап жою үшін өлшеу аспаптарын мемлекеттік немесе салалық метрологиялық қызмет орындарында тексереді, арнайы өлшеу әдістерін қолданады, бірнеше рет қайталап және өлшеу орындарын өзгертіп, өлшеу аспаптарын ауыстырып өлшеу жұмыстарын орындайды.
Жүйелік қателіктерді өлшеу санын арттыру арқылы азайтуға болмайды.
Өлшеу жүйелік қателіктерінің құраушылары – құралдық, әдістемелік және субьективтік.
Құралдық қателіктер қолданылатын өлшеу аспабының дәлдігіне байланысты: кинематикалық сұлбасының кемшіліктері; аспап бөлшектері өлшемдерінің, пішін және беттер орналасуының ауытқуы; аспап пайдалану кезіндегі тозуы.
Әдістемелік қателіктер қолданылатын өлшеу әдістемелерінің кемшіліктеріне байланысты: өлшеу жұмыстарының нормальдік жағдайының қамтамасыздығы; аспап дұрыс орнатылмауы; өлшеу әдістемесінің қателігі; дәлдікті емес есептеу байланыстарын қолдануы.
Бір мәнді қайталап өлшеу кезінде, әсер етуші факторлар кездейсоқ заңдылық бойынша өзгеруіне байланысты пайда болатын қателік, қездейсоқ қателіктер деп аталады. Мысалы, аспап көрсеткіштерінің тұрақсыздығы, өлшемдерді оқып алу кезіндегі дөңғелету.
Өлшеу барысында кездейсоқ қателіктердің шамасы мен бағыты тұрақты болмайды. Өлшеулер нәтижесіндегі кездейсоқ қателіктерді кеміту үшін, біріншіден мұқият өлшеу, екіншіден өлшеулер санын арттыру қажет.
Өлшеуіш аспаптардың жіктелуі
Электр өлшеуіш аспаптар атқаратын міндетіне немесе аспаптан алынатын физикалық шамасына сәйкес, өлшеуіш аспаптарын мына түрлерге жіктеуге болады:
