Оқулық Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011 (075. 8)
жүктеу/скачать 6.41 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дифференциалдық
- 4. Салыстыру әдісі
- 5. Сәйкестілік
- 4.3. Өлшеу құралдарын дайындауда пайдаланылатын физикалық құбылыстар
| Өлшеу әдістері
1. Тікелей қатыссыз өлшеу – шаманың ізделінген мәнін тәжірибе мәліметтеріне қатыссыз табады. Әдіс өлшенетін шаманың мәнін қосымша әрекеттердің қатысынсыз табуға мүмкіндік береді. Әдістің артықшылығы – тездігі мен қарапайымдылығы, кемшілігі – дәлдігі төмен. Өлшеу құралдары – маноматерлер, штангенциркульдар, амперметрлер және т.б. 2. Дифференциалдық (айырымдылық 4.8 – сурет) – өлшеммен, салыстыру жолымен өлшейтін әдіс. Бұл әдісте өлшеу құралына өлшенетін шама мен белгілі шаманың айырымы әсер етеді, сол арқылы өлшем алынады. Әдіс ірі өлшеу құралында дәл нәтиже алуға мүмкіндік береді. Әдістің негізі мынадай: бізге L өлшем мен Х бұйымның өлшенетін параметрі белгілі. Өлшеу құралы А (А = Х - L) айырымын өлшейді. А айырымы Х параметрінен әлдеқайда аз, осыдан шығытыны егер Х параметрі өлшенсе, қателік те әлдеқайда төмен болады. Х мәнін табамыз, Х = А + L. Әдісті қолдануда міндетті түрде өлшемге эталон қажет. Әдіс өлшеу диапазон-дары аз аспаптарға оның диапазонынан әлде-қайда үлкен параметрлері бар объектілерге өлшеу жүргізуге мүмкіндік береді. 3. Нөлдік (4.9 - сурет) – ертеден келе жатқан әдіс, өлшенетін шаманы мәнін белгілі шамамен салыстырады, салыстыру кезінде шамалардың айырымы нөлге тең болу керек. Әдістің кемшілігі – барлық өлшенетін мәндер үшін эталондық үлгілер қажет. Мысалы, әртүрлі номиналдағы гірлердің жиынтығы бар таразылар. 4. Салыстыру әдісі – бұл өлшеммен салыстыру әдісі, мұнда өлшенетін шаманы белгілі шамамен салыстырады (бір иықта өлшеу әдісі). Кеңінен қолданылатын Бордо әдісінің негізі мынада: таразының бір кесесіне өлшеу объектісін қояды, таразыны теңдікке келтіреді, ол үшін келесі кесеге, мысалы ағаш сияқты жүктерді қояды. Теңдікке қол жеткізген кезде өлшеу объектісін алып тастайды және оның орнына қайтадан теңдікке жеткенге дейін гірлер қойылады. Теңдікке жеткенге дейінгі қойылған гірлердің жалпы массасы өлшеу объектісінің массасын құрайды. Осылайша, өлшеу нәтижелерінен таразы иықтарының ұзындықтары дайындалуының қателігі алынып тасталынады. 5. Сәйкестілік – әдіс шкала белгілері мен периодты дабылдардың сәйкестілігін қолданады, өлшеу шкала белгілері мен периодты дабылдардың сәйкестілігі арқылы алынатын өлшенетін шама мен шама өлшемінің айырымы өлшеммен, салыстырумен жүргізіледі. Мысалы, штангенциркульдердегі Нониус шкалалары. Бұл шкаланың 0,9 мм-ден тұратын 10 бөлігі бар. Нониус шкаласының нөлдік белгісі штангенциркульдің негізгі шкалаларының белгілерінің арасына келсе, бұл миллиметрлердің бүтін санына Х-тің, миллиметрдің оннан бір бөлігін (0,1 Х), қандай да бір көлемде санын қосу керек дегенді білдіреді. Х санын анықтау үшін негізгі шкала белгілеріне сәйкес келген Нониус шкаласының белгісін тауып аламыз. Осы белгі Нониус шкаласының n-мәніндегі белгісі болсын. Өлшенетін 0,1 Х миллиметрдің бөлінген бөлігі штангенциркульдің негізгі шкаласына бойынша миллиметрдің бүтін саны мен нөлдік белгіден сәйкес келетін белгіге дейінгі Нониус шкаласы бойынша арақашықтықтың өзара айырымына тең. Нөлдік белгіден сәйкес келетін белгіге дейінгі арақашықтық 0,9 n-ге тең. Негізгі шкаланың белгілері бойынша арақашықтық n-ге тең. Теңдікті: деп жазуға болады, сонда Х=n. 4.10-суретте Нониус шкаласының 6 белгісі сәйкес келді, олардың өлшемі 80,6 мм-ге тең. Сәйкес келу қағидасы өлшеу негізінде интерференцияның, соғудың, стробоскоптық эффекттердің пайда болуына негізделеді. Соғудың пайда болуын радиотехникада екі жиілігі жақын тербелістерді салыстыру үшін қолданылады. Екі жиілігі жоғары тербелістердің амплитудасы сәйкес келгенде қосылады, содан соң олар фаза бойынша сәйкес келуін тоқтатып, қарама-қарсы фазада болады. Осылайша соғу деп аталатын жиілігі төмен тербелістер түзіледі. Олар соғудың пайда болу уақыты бойынша тіркелуі мүмкін, осының арқасында өлшеніп жатқан объектінің тербеліс жиілігі анықталады. Интерференцияның (электромагнитті толқындардың тербелісі) пайда болуы ұзындықты өлшеу үшін қолданылады. Интерференция фазасы бойынша жылжытылған бір жиіліктегі тербелістердің өзара әсерінде байқалады. Теориялық тұрғыда бұл екі сәулелену көздерінің тербелістері болуы мүмкін, бірақ көбінесе, сәулеленудің бір көзі пайдаланылады. а1 және а2 екі сәуленің тербелістері фазасы бойынша сәйкес келгенде, суммарлық амплитуда оның суммасына тең болып, резонанс туғызады. Аспаптың экранында жарық нүкте көрінеді. Тербелістер қарама-қарсы фазада болғанда, олардың жалпы суммасы нөлге тең. Аспаптың экранында ештеңе көрінбейді. Стробоскоптық эффект. Дискіде тең аралықта белгілер қойылады, импульстік лампа арқылы тең уақыт аралықтарын жарықтандырады, егерде дисктің айналу жылдамдығы мен импульстердің интервалы сәйкес келсе, онда жарық айналудың бір бағытындағы белгілерді жарықтандырады. Бақылаушыға диск айналмай бір орында тұрған сияқты болып көрінеді. 4.3. Өлшеу құралдарын дайындауда пайдаланылатын физикалық құбылыстар Өлшеу құралдарын құрастыруда және әрекет ету қағидаларын дайындауда қазіргі таңда белгілі заманауи физиканың заңдары мен құбылыстары кеңінен пайдаланылады. Өлшеу құралдары үшін өлшеу ақпараттарын электрлік немесе магниттік сигналдарға түрлендіру өте ыңғайлы. Бұл сигналдар дискреттілігі мен дәлдігінің жоғарылығымен ерекшеленеді, шкала түрінде оңай беріледі, компьютерде тез өңделеді, жазып алып, ұзақ сақтап, кезкелген уақытта пайдалануға болады. Негізгі құбылыстарды қарастырайық. 1. Әртекті материалдардан дайындалған екі электродтың (терможұп) жабысқан орнын қыздыру электроқозғалтқыштық күштерді (ЭҚК) туғызады. Бұл құбылыс температураны өлшеуде кеңінен қолданылады. 2. Электр өткізгіштер мен жартылай өткізгіштерді қыздыру олардың кедергілерінің (термисторлар, кедергі термометрлері) өзгеруін туғызады. Бір материалдар (платина) температураны өлшеудің жоғарғы дәлдігін алуға мүмкіндік береді, ал басқа материалдар (жартылай өткізгіштер) температураның өте аз интервалын өлшеуге және өте кіші объектілердің (жәндіктер, өсімдік жапырақтары) температурасын өлшеуге мүмкіндік береді. 3. Кейбір металдарды серпінділік шегінде созу мен сығу олардың кедергілерінің өзгеруін туғызады. Бұл құбылыс өлшеу құралдарында жоғары және өте жоғары қысымдағы денелерді деформациялауға қолданылады. 4. Кейбір жартылай өткізгіштер мен металдар арасында шекаралық қабатта оны жарықтандыру кезінде ЭҚК туындайды, бұл құбылыс фотоэлектрлік эффект болып табылады. Құбылыс жарық шамаларын өлшейтін аспаптарда қолданылады. 5. Кейбір жартылай өткізгіштердің электр кедергісі жарықтың әсерімен өзгереді. Бұл эффектті фотокедергілерді дайындауда пайдаланады. Оның жұмыс істеуі үшін басқа жарық көзі талап етіледі. Бұл қағидамен жұмыс істейтін аспаптар жоғарыда келтірілген эффекттер базасында дайындалған аспаптардан дәлдігі жоғары болып келеді. 6. Дененің температураға қатысты жарықтануының қанық болуы. Объектінің температурасын контактсіз әдіспен (пирометрлер – температурасы 1500 0С–тан асатын мартен пештерінде болаттың температурасын өлшейді) өлшеуге мүмкіндік береді. 7. Кейбір кристалдардың түйіршіктерінде, яғни екі түйіршікке оларды тығыздайтын немесе созатын механикалық күштер түсірілсе, ЭҚК пайда болады, бұл – пьезоэлектрлік эффект. Бұл эффектіні өзгертсек, яғни түйіршіктерге электр тогын жіберсек, кристалл деформацияға ұшырайды. Эффект тәжірибе жүзінде инерциясыз. Бұл уақытты – кварцтық сағаттарда қысымды, дірілді, жиілікті өлшейтін өлшеу құралдарында қолданылады. 8. Ферромагниттік материалдардан денелердің магниттік өтімділігі оларға түсірілген күшке (созу, сығу, айналдыру, ию және т.б.) қатысты өзгереді. Магниттік өрістің өзгеруінен кері құбылыс, дененің деформациялануы болуы мүмкін, бұл – магнитострикция құбылысы. Магниттік өріс ферромагниттік жүрекшеде орналастырылатын катушканың көмегімен өлшенеді. Негізінен дыбыстық және ультрадыбыстық тербелістерді өлшеуде қолданылады. 9. Конденсатордың электр сыйымдылығының өзгеруі. Сыйымдылықты: формуласымен анықтауға болады. Мұндағы έ – төсеменің, диэлектриктің диэлектрлік өтімділігі, S – төсеменің ауданы, d – төсемелер арасындағы арақашықтық. Аз өлшемдер мен аумақтарды өлшейтін аспаптарда қолданылады (4.11 – сурет). 10. Магнитті жұмсақ материалдардан жасалған жүрекшесі бар катушканың индуктивтілігінің өзгеруі. Катушкадағы ауа саңылауының өзгеруі катушкада индуктивтіліктің өзгеруін туғызады. Аумақтарды өлшеуде, мысалы, сандық басқару бағдарламасы бар металлкескіш станоктардың басқару жүйесінде кеңінен қолданылады (4.12–сурет). 11. Химотроника. Электрохимиялық түрлендіргіштер. Сұйықтықтардан (гальваника, электроосмос және т.б.) электр тогының ағуы кезінде өтетін физика–химиялық құбылыстар қолданылады. Әрекет электрлік зарядтарды ион түрінде сұйықтыққа ауыстыруға негізделген. Жылдамдықты, дірілді, температураны, зат шығынын, қысымды өлшейтін және т.б. өлшеу құралдарында қолданылады. Аспаптар құрылымы бойынша қарапайым, дәл және сезімтал, жартылай өткізгішті аспаптарға қарағанда, электр энергиясын 10-100 есе аз пайдаланады. жүктеу/скачать 6.41 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|