Р. Қ. Ниязбекова, В. Н. Михалченко, Г. Қ. Бектұрғанова, В. А. Донбаева, К. У. Тоғызбаев, Л. А. Байбосынова

МЕТРОЛОГИЯНЫҢ МАҢЫЗЫ ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫМЫ

жүктеу/скачать 2.41 Mb. бет 11/63 Дата 27.01.2023 өлшемі 2.41 Mb. #468817 түрі Оқулық

Бұл бет үшін навигация:

• Метрология
• Теориялық
• Заңнамалық
• Тәжірибелік (қолданбалы)
• Метрологиядағы физикалық шамалардың өлшем бірліктері
• Физикалық
• Туынды
• L, M, T
• Физикалық шаманың нақты мәні
• Физикалық шаманың өлшем бірлігі

МЕТРОЛОГИЯНЫҢ МАҢЫЗЫ ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫМЫ Метрология - өлшемдер туралы ғылым. Физикалық шамалар туралы ұғым Метрология - өлшемдер туралы, олардың бірлігін қамтамасыз ету әдістері мен құралдары және тиісті дәлдікке жету тәсілдері туралы ғылым. Метрология үш бөлімге бөлінеді: теориялық, заңнамалық және қолданбалы метрология. Теориялық метрология - метрологияның іргелі негіздерін құру, өлшем бірліктерінің жүйесі, физикалық тұрақтыларды жа- сау, өлшеудің жаңа түрлерін әзірлеумен айналысатын метро- логияның бөлігі. Кейде «іргелі метрология» термині қолданылады. Заңнамалық метрология - мемлекетте қолданылатын өл- шем бірліктері, өлшеу әдістері, құралдары мен зертханаларға қатысты мемлекеттік талаптарды белгілейтін метрологияның бөлігі. Заңнамалық метрология мемлекеттік метрологиялық қызмет, мемлекеттік басқару органдарының және заңды тұл- ғалардың метрологиялық қызметтері, енгізілетін заңдар мен заңнамалық ережелер арқылы метрологиялық қызметті мем- лекеттік реттеу құралы қызметін атқарады. Заңнамалық мет- рологияға құралдардың түрлерін сынау мен бекіту, оларды тексеру мен калибрлеу, өлшеу құралдарын сертификаттау, өлшеу құралдарын мемлекеттік бақылау мен қадағалау жатады. Метрологиялық ережелер мен заңнамалық метрологияның нормалары халықаралық ұйымдардың құжаттары мен ұста- нымдарына сәйкес теңдірілген. Бұл экономикалық және сауда байланыстарының дамуына жағдай туғызады және халықара- лық метрологиялық бірлескен қызметіндегі өзара түсіністікке эсер етеді. Тәжірибелік (қолданбалы) метрология теориялық метроло- гияның әзірлемелерін және заңнамалық метрологияның ереже- лерін қызметтің әртүрлі салаларында тәжірибеде қолданумен айналысады. Өлшенетін шама мен оның өлшем бірлігі арасында қатынас болған кезде өлшеу жүргізусіз болатын практикалық қызметтің бірде-бір саласы жоқ. Кез келген сараптама, болжау, жоспарлау, бақылау, реттеу кезінде шикізаттың, дайын өнімнің саны мен сапасы туралы дұ- рыс ақпарат, барлық өндірістік циклдің технологиялық опера- циясының жүргізілуі туралы ақпарат қажет. Бұл ақпарат әртүрлі физикалық шамаларды, көрсеткіштерді және өлшемдерді өл- шеу жолымен алынады. Дұрыс, өлшенген, белгіленген дәлдікпен алынған ақпарат шешімнің дұрыс қабылдануын қамтамасыз етеді. Ал дұрыс емес ақпарат өнім сапасының төмендеуіне, апатқа, ғылыми-зерттеу кезінде қате қорытындыға, пайдалы қазбалар қорын қате бағалау- ға, сауда-коммерциялық операция кезінде қате өлшеу мен есеп- теуге алып келуі мүмкін. Өлшеу жолдарының бірыңғайлығы ақпарат алмасуға, өлшеу құралдары мен әдістерін стандарттауға, халықаралық тауар ай- налымы жүйесінде өлшеу нәтижелері мен өнімді сынау нәти- желерінің өзара мойындалуына кепілдік береді. Өлшеуді жүргізушілер, кәсіби метрологтардың барлығы алынған өлшем нәтижелерінің сенімді болғанын қалайды. Алынған өлшеу нәтижесінің сенімсіздігі адамды өлшеуді қайта жүргізуге, басқа зертханалар мен мамандардың көмегіне жүгінуге мәжбүр етеді. Метрология саласындағы танымал авторлардың жұмысында «өлшеу ұқыпты жүргізілгенмен де, қандай да бір тура өлшейтін өлшем құралдарды қолданса да, өлшенетін шаманың дұрыс мәнін алу мүмкін емес» деп айтылған, яғни қателігі нөлге тең шама алу мүмкін емес. Ықтималдықтар теориясы өлшеу нәтижесін шынайы мәніне жақындату дәрежесін бағалау әдістерін белгі- лейді. Ықтималдықтар теориясы қателіктің ықтимал шектерін бағалауға мүмкіндік береді. Өлшемнің шынайылығы өлшеу нә- тижелеріне сенім дәрежесін сипаттайды. Өлшем құралдарымен толық және шынайы мәндерді алмай ғылыми зерттеулерде, ғарышты игеруде, жаңа материалдар мен жаңа технологияларды құру саласында, барлық саладағы бұйым- дардың сенімділігін қамтамасыз етуде жетістіктерге жету мүмкін емес. Көптеген мәселелерді тек әртүрлі орындарда, әр уақытта, әртүрлі өлшеу құралдарын қолдану арқылы алынған көптеген өлшеу нәтижелерінің негізінде шешуге болады. Өндірістің ав- томаттандырылуы өлшеудің дәлдігін, шынайылығын және са- лыстырмалылығын арттыруға мәжбүр етеді. Мәселелердің күрделілігіне қарай метрология үлкен мәнге ие болады. Қызметтің барлық түрін өлшемсіз елестету мүмкін емес. Көптеген өндіріс салаларында өлшеулерге кететін шығын көлемі жылдық капитал салымының 30%-дан астамын құрайды. Метрологиялық қамтамасыз ету материалдық, энергетикалық және басқа да қорларды үнемдеу мәселелерін шешуде үлкен мәнге ие, өйткені шынайы сандық есептеу материалдық құндылықтарды, электрлік және жылу энергияларын, мұнай және мұнай өнімдерін, газды, йодты қорларды үнемдеу мен шығынын азайтудың негізі болып табылады. Қазіргі уақыттағы салмақ өлшейтін құралдар қателігі сал- дарынан өлшеу кезінде өлшенген барлық өндіріс өнімдерінің 1%-ға жуығы есептелмей қалады (құралдарды әдеттегідей салыстырып тексеру және олардың жарамдылығын мойындау кезінде). Мұнайдың, газдың, бензиннің көптеген мөлшері есептел­мей қалады. Электр энергиясын есептегіштің қателігі - 2%, сондықтан 2% электр энергиясы есептелмей қалады. Егер де астық, мұнай, газ, шойын, болат, тыңайтқыштарды тоннамен өлшеп, ал электр энергиясын киловаттпен өлшесек, онда бұл пайыздар жылына миллиондаған теңге шығынды құрайды. Егер есептеу дәлдігін екі есеге жоғарылатсақ, онда материал- дар мен өнімдердің зор бөлігі есепке алынар еді. Метрологиялық қызметтің жоқтығы, өлшем бірлігін қам- тамасыз ету жөніндегі ережелер мен шарттардың бұзылуы өнім сапасын бақылау кезінде жүргізілетін өлшеулер кезінде, технологиялық үдерістерді реттеу кезінде, диагностика және ауруларды емдеу кезінде үлкен шығындарға алып келеді. Өнім өндірісі кезінде тек дайын өнім сапасын бағалау кезін- дегі өлшем жағдайына мән беріп қана қоймай, сонымен қатар белсенді бақылау құралдары көмегімен жүргізілген техноло- гиялық үдерістердегі сапа көрсеткіштерін бақылау мүмкіндігі мен өлшем жағдайына мән беру керек. Жаңа бұйымды жасар алдында және әрбір технологиялық процесті өңдеу алдында өндірілген және аттестатталған өлшем әдістері мен құралдарын, сынамаларды қолдана отырып, өндірістің метрологиялық дайындығы мәселелерін шешіп алу қажет. Медицинадағы метрологияның рөлі өте айрықша. Меди- циналық өлшеу құралдары мен сынау құралдарының көптеген түрі шығарылған (адамға қалыпты эсер ететіндей жасалған). Медицинада диагностика, терапия және гигиена кезінде өлшеу- лер жүргізіледі. Биологиялық объектінің нысаннын өлшеу нәтижелері бо- йынша ағзаның жекелей, сонымен қатар түгелдей жағдайын, жұмыс жасау қабілетін және әрекетін анықтайды. Биология- лық нысанға емдеу мақсатымен жүргізілген терапия кезінде жасанды әсерлер тигізіледі, олардың өлшемдері қатаң нор- маланған және өлшеу жолымен бақыланған. Жасанды әсерлер мен ағза өлшемдерін өлшеу нәтижелері бойынша әсерлердің тиімділігін, емдеу жолының дұрыстығын анықтайды. Гигиенада қоршаған ортаның (су, ауа және т.б.) ағзаға әсерін зерттеу үшін көптеген өлшеулер жүргізіледі. Оператор алынған өлшем нәтижелерінің дұрыстығына се- німді болу керек. Ол үшін сынақтан, метрологиялық атте-с таттаудан өткен өлшеу құралдарын қолдану керек болса, ал пайдалану үдерісінде мерзімді салыстырып тексеруден өткізіліп тұруы керек. Өлшеу кезінде қолданатын әдістемелер міндетті түрде метрологиялық аттестаттау мен тіркеуден өтуі тиіс. Аттестаттал- ған әдістеменің қолданылуын қатаң ескере отырып, оператор алынған өлшеу нәтижелеріне және белгіленген шектен қателік- тің асып кетпейтіндігіне сенімді болады. Қызметтің барлық бағытында заңнамалық метрологияның ережелері, теориялық метрологияның негізгі зерттемелері және тәжірибеде осының барлығын қолдана алатын мамандар болуы қажет (өлшем жағдайына жауапты бас метрологтар, өлшемді жүзеге асырушы операторлар). Өлшем жүргізуге кеткен шығындар өнімді өңдеу мен өндіруге кеткен жалпы шығындардың айтарлықтай бөлігін құрайды. Өлшемдер кез келген өндірістік бұйымды жобалау, дайындау, сынау және бақылаудың бар сатысында өтеді. Өндірісі дамыған елдерде ғылыми-техникалық потенциал көрсеткіштері өлшеу құралдарының жетілу деңгейі бойынша (өлшеу құралдары мен өлшеу техникалары) бағаланады. Метрологиядағы физикалық шамалардың өлшем бірліктері Физикалық шама - бұл сапа тұрғысынан бірнеше физикалық нысанға, сандық тұрғыдан әрбір физикалық нысанға жеке бола- тын физикалық нысанның (физикалық жүйенің, құбылыстың немесе үдерістің) сипаттамасы. Физикалық шаманы өлшеу дегеніміз - оны өлшем бірлігі ретінде алынған біртекті басқа бір шамамен салыстыру. Физикалық шамаларды арнайы аспаптардың көмегімен өлшейді. Ең қарапайым өлшеу құралдарының бірі - сызғыш. Оның көмегімен қашықтықты және денелердің сызықтық мөлшерін: ұзындығын, енін, биіктігін өлшейді. Х физикалық шамасын математикалық әдістердің көмегімен басқа физикалық шамалар арқылы А, В, С түрінде өрнектеуге болады: Х= k Аа Bb С ... (1) мұндағы, к - тепе-теңдік коэффициента, в, ү - дәреже көр- сеткіштері. (1) теңдеуде көрсетілген формулалар бір физикалық шамалар арқылы басқа физикалық шамаларды сипаттайтын физикалық шама арасындағы теңдеу деп аталады. Мұндай теңдеулердегі тепе-теңдік коэффициенті сирек жағдайларда 1-ге тең болады. Бұл коэффициенттің мәні, бірліктердің таңдауынан тәуелді болмайды, тек қана теңдеуге кіретін шамалардың байланысына қарай анықталады. Әрбір шаманың жүйесіне негізгі шамалар саны әбден нақтылы және оны минимумға түйістіруге тырысатын болуы керек. Негізгі шамалар кез келген түрде бола алады, бірақ жүйенің тәжірибелік қолдану үшін ыңғайлы болуы маңызды. Әдеттегідей, негізгі шамалар ретінде дүниенің материалдық қасиеттерін сипаттайтын: ұзындықты, массаларды, уақытты, күшті, температураны, заттың санын және тағы басқа шамаларды таңдалады. Әрбір негізгі шамаға негізгі физикалық шаманың өлшемі деп аталатын латынша немесе грек әліпбиінің бас әріп түріндегі нышан берілген. Мысалы, ұзындық өлшемі - L, масса - М, уақыт - Т, тоқ күші - I және тағы басқалар. Өлшемнің ұғымы туынды шама үшін де жүргізіледі. Негізгі шамалар бір-біріне тәуелді емес, бірақ олар туынды деп аталатын басқа физикалық шамалармен байланыс орнату үшін негіз ретінде қызмет етеді. Туынды физикалық шаманың өлшемін тепе-теңдік коэффициенті және негізгі шамалардың нышандарының әртүрлі дәрежелері мен осы жүйеде қабылданған физикалық шамалармен байланысып жасалған өрнекті дәрежелі бір мүшенің формасындағы өрнек деп атайды. Бір мүшеге кіретін негізгі шамалардың нышандарының дәрежелерін бөлшектерден алады, оң және теріс қаралатын шаманың байланысы негізгі болып табылады. Шаманың туындысының байланысы жүйенің басқа шамалары арқылы шама туындысының анықтау теңдеуімен өрнектеледі. Шама туындысының өлшемі олардың өлшемдерінің орнына анықтайтын теңдеуіне алмастыру жолымен анықталады. Ол үшін (2) формула түрінде көрсете алатын байланыстың теңдеуінің қарапайым түрі қолданылады. Мысалы, егер жылдамдықтар v үшін анықтайтын v =s/ t теңдеу болса, мұндағы уақыт t пысықтау жолдың ұзындығы s болып табылса, онда жылдамдықтың өлшемі формула L / T бойынша анықталады. Шама дәнекерлік теңдеулердің формасы бірлік өлшемдеріне тәуелді болмайды. Өлшем бұл қасиетпен шамалардың бағасының барлық басқа қабылдауларынан айырмашылығы болады. Шамалардың өлшемін dm-нің нышанымен белгі қояды. Жылдамдықтың өлшемі біздің жағдайда: dim V = LT -1 (2) сияқты бейнеленеді. 38 Мысалы, осы түрдегі кез келген шама өлшемінің (ұзындық, масса, уақыт) LMT-тың шамалары жүйесінде мына формуламен өрнектеледі: dim х = LMmT‘, (3) мұндағы, L, M, T - ұзындық, масса және уақыт ретінде негізгі қабылданған шамалардың нышандары осы жағдайда: I, m, t — олардың шамасының туындысының х өлшемдік көрсеткіштері. Мысалы, теңдеуге қарағанда өлшем шамалардың арасындағы байланыс, ортақ мінездемеден астам болып табылады, өйткені ол ылғи бір өлшемді күшті және кинетикалық энергияның әртүрлі табиғат шамаларын иемдене алады. Өлшемдерді кең түрде қолдану: бір жүйеден басқасына бірлік ауыстыруға; есептеу формулаларының дұрыстығы тексеруге; шама туынды өлшемдерінің өзгеруі негізгі шамалар өлшемдерінің өзгеруін бағалауға мүмкіндік береді. Физикалық шама мәні - қабылданған бірлікпен физикалық шама өлшемін сандық түрде өрнектеу. Физикалық шаманың нақты мәні - тәжірибелік жолмен алынған және шынайы мәнге өте жақындатылған, өлшеу жүргізу барысында шынайы мән орнына қолданылатын физикалық шама мәні. Физикалық шаманың өлшем бірлігі - бұл шартты түрде сандық мәні бірге тең деп алынған белгіленген мөлшердегі физикалық шама. Өлшем бірліктері кейбір нәрселерді сандық түрде өрнектеу қажет болғанда, мысалы, сусымалы және сұйық заттардың санын, қашықтық, процесс сипаттамаларын өрнектеу үшін пайда бола бастады. Көлем, ұзындық, масса өлшемдері пайда болды. Алғашында өлшем бірліктер оларды жаңғырту үшін мөлшермен байланысты болды. Өлшенетін шаманың өлшем көлемі мөлшермен жаңғыртылған шама көлеміне тең болады. Өйткені бір бірлік өлшенетін шаманың үлкен және кіші мөлшерін өлшеу үшін қолайсыз болды, өзара еселі және бөлшектік қатынасты бірнеше бірліктер қолданылды, сонымен қатар бұл қатынастардың әртүрлі коэффициенттері де қолданылды. Ғылым мен техниканың дамуына байланысты шамалардың бірліктерінің өлшемін жасауда қолданылатын физикалық ны- сандардың қасиеттері тұрақтылық пен жаңғыртушылық талап- тарына сай келмеді. Бұл бірліктердің табиғи өлшемдерінен бас тартуға алып келді. Метрикалық өлшемдерді жасауға көшті, ұзындық пен массаның бірлігі - метр мен килограммның зат- тық эталондары жасалды (мысалы, ұзындықтың бірлігінің та- биғи дәл өлшемі - Жер меридианы бөлшегінің ұзындығы). Ары қарай, ғылымның дамуы мен өлшем дәлдігіне деген талаптардың артуына байланысты адамның қолымен жасалған эталондар масса мен ұзындық бірлігінің жоғары дәлдікпен сақталуы мен көшірілуін қамтамасыз ете алмайтыны анық- талды. Физикалық шамалар бірлігінің тура және сенімді жаңғыртылуы мен сақталуы үшін қолдануға болатын физика- лық құбылыстарды зерттеу басталды. Монохроматты жарық толқынының ұзындығын қолдана отырып ұзындықты өлшеу мүмкіндігі анықталды, ол дәлдікті он есе арттырды. Бірақ кейінірек мұндай дәлдік те жеткіліксіз болды және жоғары дәлдікке жету үшін зерттеулер жүргізілді. Сонымен, шама өлшем бірліктерінің дамуын бірнеше ке- зеңдерге бөлуге болады. жүктеу/скачать 2.41 Mb. Достарыңызбен бөлісу: