Лекция Метрология. Метрология және өлшеу лекция интернет. 1. Кіріспе. Метрология негіздері. Терминдер мен анытамалар
 Скачать 423 Kb.
|
 1-сурет. Өлшегіш механизмдердің конструкциясы: а-сағат тектес индикатор (1,2,3-тісті дөңгелектер; 4-тісті рейка); б-магнитэлектрлі өлшегіш аспап (1-тұрақты магнит; 2-полюстік ұштама; 3-жылжымалы рамка; 4-серіппе; 5-жүрекше; 6-тілшік). Өлшеу құралдарының есептеуші құрылғысы- өлшеу құралы конструкциясының бір бөлігі өлшенетін мән мөлшерін есептеуге арналған. Оның құрамына жиі шкала мен көрсеткіш кіреді. Өздігінен жазатын аспаптарда есептеуші құрылғы диаграмма түрінде жазады. Шкала мәндердің тізбекті мөлшерлері қатарына сәйкес келетін белгілер мен символдар жиынтығы іспеттес болады. Шкалалар біржақты (2,а-сурет), екіжақты (2,б-сурет) және нөлсіз (2,в-сурет) болады. Біржақты шкалаларда өлшемнің бір шегі нөлге тең болады. Екі жақтыларда нөлдік мөлшер шкалада орналасады. Нөлсіздерде-шкалада нөлдік мөлшер жоқ.
2-сурет. Шкала түрлері: а-біржақты; б-екіжақты; в-нөлсіз. Санды есептеуші құрылғылар немесе механикалық, немесе жарықты (сәулелі) болады. Механикалық есептеуші, құрылғыларды өлшенетін мәндер біліктердің сәйкес бұрылу бұрышына түрленетін аспаптарда пайдаланылады. (Мысалы, бензоколонкалардың кейбір түрлерінде, санды таспалы және сандроликті аспаптарда және т.б). Жарықты табло, әдетте, сұйық кристалдарға негізделген индикаторлық құрылғылар жүйесінен тұрады және элетронды санды өлшеу құралдарында пайдаланылады. Әр жеке өлшеу құралдары сондай-ақ сәйкес құрлымдық схемамен көрсетілуі мүмкін. мысалы, 3, а-сурет қысым түрлендіргіш схемасы келтірілген. 1-мембрана өлшенетін мәнді қабылдайды (ауа қысымын) және 2-тұтқа арқылы 3-реостатқозғалтқышын ығыстырады, бұл ретте оның электр кедергісін өзгертеді, бұл ол құрылғы үшін шыға беріс мән болып табылады. Қабылданған терминологияға сәйкес схеманың элементі (3, б-сурет көрсетілген) біріншілік түрлендіргіш, ал 2 және 3 элементтер-аралық және беруші түрлендіргіштер болып табылады. өлшеу құралдарында олардың құрамдық элементтерін біріктіру әртүрлі комбинацияларда біріктіру өлшеу жүйелерінің кең гаммасын алуға мүмкіндік береді, олар өлшеу үрдісін автоматтандыруға және өлшеу нәтижелерін өндірістің әртүрлі үрдістерін автоматты басқаруға арналған.
3-сурет. Қысым түрлендіргіш схемалары: а: 1-мембрана; 2-тұтқа; 3-реостат қозғалтқышы; б: 1-біріншілік түрлендіргіш; 2-аралық түрлендіргіш; 3-беруші түрлендіргіш. Өлшеу және бақылау құралдарының метрологиялық сипаттамалары (қасиеттері)- өлшеу құраладрының техникалық деңгейі мен сапасын бағалауға, өлшеу нәтижелерін анықтауға және өлшеу қателіктерінің құралдық құрамын есептік бағалауға арналған сипаттамалар. Шкала бөлімінің бағасы- шкаланың екі көрші бөлімдеріне (белгілеріне) сәйкес келетін мәндер мөлшерінің айырмашылығы. Мысалы, егер шкала көрсеткішінің 1-қалыптан 2-қалыпқа ығысуы 0,001 мм-ге өзгеруіне сәйкес келетін болса, онда ол шкаланың бөлім бағасы 0,001 мм-ге тең. Бөлім бағасының мөлшерлерін келесі қатардан таңдайды: 1,2,5,10,20,50,100,200,500 мкм. Бірақ жиі бірден екіге дейінгі қайтарымды және т.б. бұрыш өлшейтін құралдарда бөлім бағасы 10шеңбер шкалалар қолданылады, ал қосымша есептеуші құрылғы ол бөлім үлестерін минутпен және секундпен есептеуге мүмкіндік береді. Шкаланың бастапқы және ақырғы мөлшерлері- өлшенетін мәннің ең аз және ең көп мөлшерлері. Көрсету диапазоны- бастапқы және мөлшерлермен шектелген, шкала мөлшерлерінің аймағы. Өлшеу диапазоны, жиі құралдардың өлшеу шегі деп атайды- бұл осы өлшеу құралымен өлшеуге болатын, өлшенетін мән мөлшерлерінің диапазоны. Өлшеу құралдарының сезімталдық табалдырығы- қалыпты есептеу тәсілінде байқалатын, оның көрсеткіштерінің ең аз өзгерісін шақыратын өлшенетін мәннің өзгерісі. Көрсеткіш тербелісі (вариация)- өзгеріссіз сыртқы жағдайларда өлшенетін мәннің бір нақты мөлшеріне сәйкес келетін, өлшеу құралдарының қайталанған көрсеткіштері арасындағы ең үлкен тәжірибемен анықталатын айырмашылық. Өлшеу қателігі- бұл өлшеу нәтижесінің (Хизм) өлшенетін мәннің нақтылы мөлшерінен (Qg) ауытқуы (∆δ). «Өлшеу қателігі», «өлшеу құралының қателігі» терминдерімен қатар «өлшеу дәлдігі» түсінігін пайдаланады, ол оның нәтижелерінің өлшенетін мәннің шынайы мөлшеріне жуықтығын көрсетеді. Құрал қателігі өлшек және бақылау құралдары элементтерінің жеткіліксіз сапасы салдарынан туады. әдістемелік қателіктердің пайда болу себебі өлшеу әдісінің жетілмеушілігінде. Өлшеу және бақылау құралдарын өндірістік жағдайда пайдалану кезінде қалыпты жғдайларда едәуір ауытқула туындайды, олар қосымша қателіктер шақырады. Бұл қателіктер сәйкес коэффициенттермен нормаланады. Өлшеу құралдарының қателіктерін рұқсат қателік шегін тағайындай нормылайды. Жалпылама сипаттама үшін (өлшеу құралы дәлдігінің), «өлшеу құралының дәлдік класы» түсінігін ендіреді. Дәлдік кластарын өлшеу құралдарына оларды әзірлеу кезінде тағайындайды. Дәлдігіне байланысты барлық өлшеу құралдарын эталондық үлгілік және жұмыстық деп бөледі. Эталондық және үлгілік өлшеу құралдары бойынша төмен дәлдік класты өлшеу құралдарын тексереді немесе метрологиялық сипаттамаларын калибрлейді. Бақылау сұрақтары: 1. ӨҚ-на қандай талаптар қойылады? 2. ӨҚ-ң қандай негізгі метрологиялық сипаттамаларын стандартпен тағайындайды? 3. Шкала бөлімі бағасы деген не? 4. ӨҚ-ң қателігі қалай анықталады және ол неге байланысты? 5. ӨҚ-ң рұқсат қателігінің шегі деген не? 6. ӨҚ-ң дәлдік класы деген не және оның қабылданған белгісі неге байланысты? 7. Өлшеу құралдары қандай ортақ құрамдық элементтерден тұрады? Дәріс 4. Массалық (салмақтық) мәндерді өлшеу және бақылау Салмақтық мәндерді өлшеу және бақылау бақылаудың жалпы құрылысында айтарлықтай орын алады. Қазіргі кезде салмақ-өлшегіш құрылғылардың түрлері мыңнан асады, олардың негізгі сандары технологиялық үрдістерді механикаландыруға және автоматтандыруға арналған. Олар, массаны бақылаудың автоматты құрылғыларымен, тіркеуші, өлшеуші және басқа да арнайы элементтермен жабдықталған күрделі механизм болып табылады. Арналуы бойынша салмақ өлшегіш құрылғыларды келесі алты топтарға бөлуге болады: 1) дискретті әсерлі таразылар; 2) үзіліссіз әсерлі таразылар; 3) дискретті әсерлі өлшегіштер; 4) үзіліссіз әсерлі өлшегіштер; 5) үлгілі таразылар, гирлер, жылжымалы тексеру құралдары; 6) арнайы өлшеулерге арналған құрылғылар. Бірінші топқа келесілер жатады: - жоғары көрсету дәлдігін талап ететін, өлшеудің ерекше шарттары мен әдістері бар әртүрлі зертханалық таразылар; - платформалық жылжымалы және 15 т-ға дейінгі таразылар, - платформалық тұрақты, автомобильдік, вагондық таразылар (соның ішінде жүріп келе жатып өлшейтіндер; - металлургиялық өндіріске арналған таразылар (оларға доменпештеріне шихто беретін жүйелер, сұйық металлға, құймаларға, таптамаларға және т.с.с. арналған тараулар жатады): Бірінші топтың таразыларын тілшікті иінді етіп, квадратты көрсеткішті циферблатпен, санкөрсеткіш және басатын көрсеткіш аспаптармен және пульттармен жасайды. әсер ету принципіне байланысты тарзыларды механикалық, электромеханикалық, оптико-механикалық және радиоизотопты деп бөледі. Тұтқалы таразылар аса кең тараған. Олар массаларды салыстыру принципіне негізделген және олардың көрсетулері жергілікті еркін құлау үдеулеріне байланысты емес. Массаларды салыстыру тұтқалар (тұтқалық жүйе) және таразы табақтары көмегімен атқарылады. Екінші топқа келесілер жатады: - конвейерлік таразылар; - тасымалданатын материал массасын үзіліссіз есепке алатын, үзіліссіз әсерлі таспалы таразылар; Үшінші топқа келесілер жатады: - қосынды есептеуші өлшеуіштер (үлестік таразылар); сусыма материалдарды толтыруға арналған өлшеуіштер; желілер (бетон, асфальт-бетон, шыны шихтысын және т.с.с. өндіруге арналған автоматты салмақтық өлшеуіштер). Төртінші топқа келесілер жатады: - материалдарды тасымалдау шыға беруді реттейтін өлшеуіштер; - тасмалдауыш таспасының жылдамдығын реттейтін өлшеуіштер. Бесінші топқа тексеру жұмыстарын жүргізуге арналған әртүрлі метрологиялық таразылар, сондай-ақ гирлер мен жылжымалы тексеру құралдары жатады. Бұл топтағы таразылардың конструкцияларына тексеру жұмыстарын орындауға тән, арнайы талаптар қойылады. Алтыншы топқа массаны емес, бақа көрсеткіштерді анықтауға арналған әртүрлі салмақ өлшейтін құрылғылар жатады (мысалы, бірдейсалмақты бөлшектер немесе бұйымдарды есептейтін немесе топтайтын, қозғалтқыштардың айналдыру моментін анықтайтын, картофельдегі крахмалдың пайыздық құрамын анықтайтын және т.б). Күш өлшегіш ретінде тензорезисторлық және дірілдіңгекті түрлендіргішті қолданатын өлшеу тәсілдері ерекше орын алады. Ондай түрлендіршігіштерді қолдану көп жағдайларда тұтқалы жүйелердің кемшіліктерінен құтылуға мүмкіндік береді, демек, өлшеу дәлдігін көтереді, таразылардың металсиымдылығын төмендетеді, өлшеу уақытын қысқартады. Шығаберіс электр белгілерін алу өлшеу үрдісін автоматтандыруды анықтайды, ол үрдісті автоматтандырылған басқару жүйесіне ендіруге мүмкіндік береді. әртүрлі көтергіш және тасымалдаушы құрылғыларға ендірілген тензорезисторлық түрлендіргіштерді қолдану көтеру (тасымалдау) және өлшеу операцияларын біріктіру жолымен өндірістік циклды қысқартуға мүмкіндік береді. Массы білігін тудыратын, біржақты өлшем болып гир саналады. Массы бірлігінің мемлекеттік біріншілікті эталоны болып Париждегі Халықаралық өлшем бірлік және салмақтар бюросында сақталатын киллограмның халықаралық прототипінің №12-ші көшірмесі саналады. Массы бірлігінің Мемелекіеттік біріншілікті эталоны массы бірлігінің өлшемін тудыруға, сақтауға және екіншілікті эталондарға беруге арналған. Массының жұмыстық эталондарын жекелеген гир түрінде және 1 мг-нан 10 кг-ға дейінгі гирлер түрінде жасап шығарады. Гир жасауға арналған материал ретінде платина, алтын, никель, қола немесе кварц қолданылады. Арналуына байланысты гирлерді жалпы арналмалы, үлгілік, қабылданған, сондай-ақ таразылардың әртүрлерінің тұтқалы механизмдеріне ендірілетін деп бөледі. Жалпы арналмалы гирлерді массасы 1 мг-нан 20 кг-ға дейін етіп 7328-73 Мемстандартына сәйкес жасайды. Гирлерді 5 класпен шығарады, олар массы мәндерін тудыру дәлдігімен бөлектенеді. 1-ші класты дәлдіктегі гирлер микрохимиялық химиялық және басқада жоғары дәлдікті сараптамалардағы өлшеулерде қолдаылады. Бұл кластағы, гирлердің шектік мәндері 1 мг-нан 1 кг-ға дейін болады. 2-ші класты дәлдіктегі гирлер химиялық және басқада сараптамалардағы жоғары дәлдікпен өлшеулерде қолданылады. Гирлерді 1 мг-нан 20 кг-ға дейінгі шектерде жасап шығарады.  1-сурет. Жалпы арналмалы гирлердің бейнелері 3-ші кластағы дәлдікті гирлерді қолдану аймағы. Көтеріңкі дәлдікті техникалық сараптамалар және құнды металлдарды өлшеу. Гирлер топтамасының номинальды массасы 1 мг-нан 20 кг-ға дейін. 4-ші кластағы дәлдікті гирлерді қолдану аймағы- техникалық сараптамалар мен медикаменттерді өлшеу. Гирлердің номинальды массасы 5 мг-нан 20 кг-ға дейін қарастырылған. 5-ші кластағы дәлдікті гирлерді сауда да және шаруашылықтағы өлшеулер үшін қолданады. Номинальды массылар тобы гирлердің 10 г-нан 10 кг-ға дейін өзгеруін қарастырады. Жалпылай арналмалы гирлердің материалдары гирдің номинальды массысы мен класына байланысты таңдалады (титан және оның қортындылары аустенитті класты (магнитсіз) даттануға-қайратты болат, алюминий, көміртекті болат, шойын). 1-а, б, в, г суреттерінде көрсетілген, 1-кластағы дәлдікті гирлер титаннан және оның қорытпаларынан жасалынады. 1-д, е, ж, з,- суреттерінде келтірілген 4-кластағы дәлдікті гирлерді алюминиден жасайды, 1-ш, к, л, м- суреттеріндегілерді көміртекті болаттан, 1-н, о- суреттерінде келтірілгендерді-шойыннан жасайды. Гирлер массасының рұқсат етілетін ауытқулары Мемстандартта қарастырылған. 1-а және е-суреттерінде көрсетілген бейнелерден басқа грамдық және килограмдық гирлер арнайы жолақтерменде жасайды. Гирлерді массысы бойынша жетілдіру не арнайы жолақтар бойынша, немесе гирдің бүкіл беті бойынша хром немесе никель қаптамасымен орындалады. Мемстандартқа сәйкес гирлер жеке дара, жеке топтамамен немесе топтамалардан құралған жиынтықтармен шығарылуы мүмкін. Гирлердің қабылданған белгілеулері әріптерден және сандардан тұрады, олар өлшеу бірліктерін білдіреді (кг-килограмм, г-грамм, мг-миллиграмм), ал бірінші сан гирдің класын, екіншісі-гирдің массасын немесе топтамадағы гирлердің қосынды массасын білдіреді, үшіншісі (миллиграмдық гирлер тобында)- ең кіші гирдің массысын. Мысалы: «КГ-4-5 Мемст. 7328-73 гирі»-4-кластағы дәлдікті массасы 5 кг килограмдық гир; «Топтама кг-3-20 Мемст 7328-73»- килограмдық гирлер топтамасы, 3-кластағы дәлдікті, массасы 20кг; «Топтама Кг-3-20 Мемст 7328-73»- килограмдық гирлер топтамасы, 3-кластағы дәлдікті, массасы 1100мг, ең кіші гирдің массасы 1 мг. Арнайы гирлерге үлгілік гирлер, қабылданатын гирлер, таразыға ендірілген гирлер, т.с.с. жатады. Үлгілік гирлер мен таразыларды тексеру үшін қызмет етеді. Мемст. үлгілік гирлердің төрт разрядын (1,2,3,4) және олардың қолданылу аймақтарын тағайындайды. Айталық, 3-ш разряд гирлерін массасы 10мг-нан 2000кг-ға дейінгі 4-разрядтың үлгілік гирлерін тексергенде қолданады, 4-разряд гирлерін 5 класты дәлдікті гирлерді тексергенде қабылданба гирлерді, столдық және конвейерлік таразыларды, тең иінді циферблатты және битең иінді автомобильдік, таразыларды, серіппелік диномометрлерді және басқаларды тексергенде пайдаланады. Үлгілік гирлердің бейнесі, негізгі өлшемдері және материалы Мемст-пен анықталады. Үлгілік гирлердің кейбір бейнелері 2-суретте келтірілген.  2-сурет. Үлгілік гирлердің бейнелері Қабылданба гирлер- тұтқалық жүйе иіндерінің қатынасы 1:100 жалпылай арнамалы платформалық гирлі таразыларды жинақтауға арналған. Қабылданба гирлер (3-сурет) 1-ден 500 кг-ға дейін массамен шығарылады.  3-сурет. Қабылданба гирлердің бейнелері Гирлер сұр шойыннан жасалынады. Гирдің ішінде қуалама қуыстар қалдырылады, оның ішіне гирді жөндеген кезде гирдің қалыпты массасынан 0,8 %-дан кем емес материал себіледі. Ондай материал ретінде шойын бытырға немесе қара металлдардың жаңқалары қызмет етеді. Гирдің жоғарғы бетінде оның қабылданған массасы килограммен және қалыпты массаның қабылданған массаға қатынасы сандық мәнмен көрсетіледі. Мысалы: гирдің қабылданған массасы 500кг, қалыпты массасы-5кг, қатынас 1:100. гирлер жиынтығының қабылданған белгілеуіне кіретіндер: «гирлер» сөзі, «ГУ» әріптері, бұл гирдің қабылданба массамен екндігін білдіреді, сондай-ақ жиынтық нөмірі мен техникалық шарт белгісі, ол бойынша жиынтық жасалынады және жеткізіледі. |
