УМК. МЕТРОЛОГИЯ МАРУЗА. 1 маъруза Кириш. Фанни вазифаси ва масади. Метрологиянинг асосий аксиомалари. Режа
 Скачать 106.18 Kb.
|
|
3- Маъруза Ўлчов асболари, уларни характеристкалари, аниқлик даражалари хақида тушунчалар ва ўлчов воситаларидан фойдаланиш. Ўлчов асбобларини давлат назоратидан ўтказиш тартиби. Ўлчашларни ва ўлчов асбобларини назорат қилиш мақсад ва вазифалари. Режа: 3.1. Ўлчов воситаларини метрологик характеристикалари 3.2. Бир неча ўлчов натижаларини қайта ишлаш 1.1. Ўлчов воситаларини метрологик характеристикалари Ўлчов ишларида кўп қисми бир маротаба бажариш билан кифояланадиган ишлар мавжуд. Масалан савдо ишларида, ҳамда ишлаб чиқаришни кўпгина сохаларда ўлчов ишлари бир мартта олиб борилади ва олинган натижалар етарлик аниқликда деб ҳисобланади. Бир маротабалик ўлчов ишларини метрологик анализи уларни иккита асосий хусусияти борлигини билдиради: Жуда кўп олиниши мумкин бўлган натижалардан фақат биттисигина олинади. Битта тўғри натижани олиш эхтимоли асосан шу катталиклардан тузилган функцияни ягоналик эхтимолини ташкил этади. Бир маротабали ўлчов ишларини олиб бориш жараёни давомида уни физик моҳияти ўрганилади ва модели аниқланади. Шу билан бирга унга таъсир қилувчи факторлар ҳам ҳисобга олиб борилади ва ишни боришига ташқи таъсир қилувчи факторларни таъсири камайтириб борилади. Ўлчов асбобини аниқлик даражаси устида гап бораётган бўлса у ҳолда шу ўлчов асбобини кўрсатгичларига қўлланилиши шарт бўлган тузатишлар ҳисобга олиниши лозим. Тузатиш киритиш юқорида айтилгандек кўпинча бир маротабалик ўлчов ишларида амалга оширилади, фақат бу иш ўлчов ишлари охирига етганда амалга оширилади. Бу ҳолда ташқаридан таъсир этувчи барча факторлар, жумладан ўлчов асбобини хусусиятлари ҳам ҳисобга олинган бўлиши шарт. Агар олиниши керак бўлган натижа жуда юқори даражада аниқликни талаб қилса у ҳолда кўп маротабалик ўлчов ишлари амалга оширилади. Бундай ўлчов ишлари асосан давлат метрология хизмати ҳодимлари томонидан шунингдек жуда нозик илмий тадқиқот ишлари ўтказилаётганда амалга оширилади. Кўп маротабалик ўлчов ишларини метрологик анализи шуни кўрсатадики кўп маротабалик ўлчашда катта ҳажимда апостериор эхтимоли тўғрисида информацияга эга бўлинади. Яъни бирор илмий тажриба айтайлик ўн маротаба ўтказилди шу ўн маротаба ичида 5та бир хил натижа, 5та иккинчи хил натижа олинди. Энди шу олинган натижалардан қайси бири тўғри олинганлигини билиш учун 11 тажриба ўлчов ишлари ўтказилади ва шу олинган натижага қараб илмий тажриба натижаси олинади. Бошқача қилиб айтганда n+1 – тажрибани априор эхтимоли n– чи тажрибани апостириор эхтимолига тенг бўлади. Фараз қилайлик Qi қиймат ўзаро боғлиқ бўлмаган nt дона ўлчов ишлари натижалари бўлсин ва уларнинг ҳар бири ўртача қийматдан i га фарқ қилсин. Q Q 1 1 Q Q 2 2 (1.11) ------------ Q Qn n бу ерда сони эхтимоллар тақсимотини марказлаштирилган симметрия қонуниятига мос келсин. Тенгликни иккала томонини қўшиб ва n га бўлиб юборсак: n i Qi Q n 1 1 __________ n i i n 1 1 (1.12) ҳосил бўлади. Бу ифодани n лимити n i n i n Q Q n 1 lim lim 1 n i i n n 1 1 lim (1.13) лекин, бу ерда LimQ Q; n n i i n 1 0 1 lim (1.14) демак: Q Qi n 1 яъни ушбу қатор яқинлашувчи қатор бўлиб олинган натижаларни ўртача арифметик қиймати дейилади. 3.1. Бир неча ўлчов натижаларини қайта ишлаш Кўп ҳолларда бирор бир ўлчов ишини бир вақтни ўзида бир неча киши томонидан ўлчов асбобларида турли шарт–шароитларда ўтказилиши кузатилади. Бундай ўлчов ишлари натижалари турли шарт–шароитлар ҳисобига маълум миқдорда бир биридан фарқ қилиши мумкин. Бундай ўлчов натижалари бир неча қисмлардан иборат натижаларни ташкил этиши мумкин. Бундай натижалар эҳтимоллар тақсимотини маълум бир қонуниятига бўйсинса улар бир жинсли, акс ҳолда (яъни бўйсинмаса) бир жинсли эмас дейилади. Бир неча ўлчов серияларини бажаришда, натижаларни қайта ишлашда ўлчов натижаларини бир жинслими ёки йўқми эканлигини текшириш мажбурий ҳисобланади. Одатда бундай иш эмперик моментлар даражасида олиб борилади, яъни ўзаро иккита ўлчов натижаларини ўртача арифметик қийматлари солиштирилади ва ҳар бир серияни дисперсияси баҳоланади. Ўртача арифметик қийматлар орасидаги фарқ тасодифий бўлиб қолиши мумкин ва у фарқ нольга тенг бўлиши мумкин, дисперсия эса: 11 11 2 1 1 2 11 2 n Q n Q Q n Q n (1.15) Агар эксперимент натижалари ҳар бир бажарилган сериялар учун эҳтимоллар тақсимоти нормал қонуниятига бўйсинса экспериментлар сони етарликча катта бўлганда (n1 >30) ўртача арифметик қийматлар ҳам нормал қонунга бўйсунса, нафақат улар, уларни фарқлари ҳам шу қонуниятга бўйсинади. Ўртача арифметик қийматлар фарқини ўзгариши уларни бир жинслими ёки йўқми эканлигини текшириш уларни дисперсиясини солиштириш йўли билан амалга оширилади. Агар серияларда дисперсия қиймати унча катта бўлмаса бундай сериялар тенг тақсимланган, агар фарқ катта бўлса тенг тақсимланмаган сериялар дейилади. Кўп ҳолларда эксперимент натижаларини икки ёки бундан кўп серияларга ажратиб олинади ва шу йўл билан натижаларга таъсир этаётган факторларни қийматлари баҳоланади. Агар ўртача арифметик қийматлар фарқи унчалик катта бўлмаса, тенг тақсимланган сериялар бир жинсли сериялар дейилади. Агар уларга кирувчи экспериментлар натижалари бир хил шарт–шароитда олинган бўлса бу ҳолда ўлчов ишлари яқинлашувчи натижалар беради. Яқинлашувчи натижалар деганда ўлчов натижалари бир бирига яқинлагини акслантирувчи ўлчов ишлари тушунилади. Ўлчов ишларини қайта такрорлаш ишлари агар улар турли шарт- шароитларда турли малакадаги ҳодимлар томонидан турлича асбоб ускуналарда олиб борилган бўлсагина амалга оширилади. Агар сериялар бир жинсли бўлмаса яъни ўртача арифметик қийматлари орасидаги фарқни эътиборга лойиқ деб қараш мумкин бўлса у ҳолда ўлчов ишлари натижаларидан тузилган массив яқинлашувчи бўлади. Нотекис тақсимланган серияларни қайта ишлашда жуда катта аниқлик билан бажарилган ўлчов ишлари катта аҳамиятга эгадир. Бундай серияларда дисперсия кичик бўлади. Экспериментлар натижаларидан иборат массивни ўртача қийматини баҳолашда бу нарсани ҳисобга олиш учун серияларни ўртача арифметик қийматлари вазни деган тушунча киритилади ва бу катталик уларни баҳолаш дисперсиясига тескари пропорционал бўлади. Мавзу бўйича назорат саволлари 1. Давлат назорати кайси шаклларда амалга оширилади? 1. Техник назоратни кайси булим амалга оширади? 2. Техник назорат булими назоратни кандай амалга оширади? 4- Маъруза Ўлчов ишларидаги нуқсонлар, хатоликлар классификацияси, туркумлари, яхлитлаш, систематик, тасодифий ва қўпол нуқсонлар. Тасодифий нуқсонларни йўқотиш.Ўлчов хатоликларини йўқотишда эхтимоллар назариясидан фойдаланиш Ўлчов асбоблари ва ўлчашда давлат назорати. Режа: 4.1. Ўлчаш хатолиги 4.2. Ўлчов ишларини турлари ва уларда ўлчаш хатолиглари 4.1. Ўлчаш ҳатолиги Ўлчаш ҳатолиги – ўлчаш натижасини чинакам (ҳақиқий) қийматдан четлашувини (оғишувини) ифодаловчи ўлчашнинг сифат мезони. Ўлчов бирликларининг ўлчамли катталикларини асосий бирликлари dim символикаси билан берилади. Dim cимволикаси dimension сўзидан олинган бўлиб ўлчов бирлиги деган маънони билдиради. Масалан, dim J - L узунлик ўлчов бирлиги, dim m – M - масса ўлчов бирлиги, dim t – T – вақт ўлчов бирлиги. Тенгликларда ўнг ва чап томонларни ўлчов бирликлари бир хил бўлиши шарт. Ўлчов бирликлари мультипликатив ҳоссага эга. Яъни бирор A,B,C,D катталиклар учун DCBA бўлса dim A=dim (BCD) D C B dim dim dim бўлади. Агар ўлчов бирликларининг даражаси нольга тенг бўлса, у холда бундай катталик ўлчовсиз (безразмерная величина) дейилади. Мисол, жисмни сиртга босиб турувчи куч F шу жисмни массаси m, у ҳаракатланаётган айланани радиуси R ва ҳаракат тезлиги W га боғлиқ. Шу боғланишни топинг. Z U M F (1.9) F M U Z m u z dim dim( ) dim dim dim куч – F масса – M тезлик – U радиус (узунлик) – L лекин __________dim . dim : dim ; dim ; 1 2 L L M M U LT F LMT Демак: . 2 1 LMT M LT L L M T ёки: 1; 1; 2. У ердан : 1; 2; 1. ни топамиз. Бу ифодаларни (1.9) га қўйсак: L MU F 2 (1.10) 4.2. Ўлчов ишларини турлари ва уларда ўлчаш хатолиглари Ҳар қандай ўлчов ишлари нисбий олганда номаълум катталикни маълум катталик билан таққослашдан иборатдир. Бу ерда номаълум катталик маълум катталикни каррали ёки қисми нисбатларида олинади. Масалан, биз бирор баландликни бир метр билан таққослаб баландликни 3 – 5 сантиметр хатоликда айтиб бера оламиз ёки ҳаракатланаётган жисм тезлигини тақрибан аниқлаш мумкин, бу ҳам солиштириш, таққослаш йўли билан бўлади албатта. Одамнинг сезги органлари ёрдамида бажариладиган ўлчов ишларига органалептик ўлчов ишлари дейилади. Ўлчов ишлари асосан ўлчов асбоблари ёрдамида амалга оширилади. Ўлчов асбоблари турли туман бўлганлиги билан, ўлчов ишларини ягоналиги таъминланган бўлиши керак. Ўлчов ишлари ягоналиги деганда олинган натижалар кўрсатилган ўлчов бирликларида берилганлиги ва ўлчов ишларини аниқлиги хужжатлаштирилган бўлиши тушунилади. Ўлчов ишларини ҳужжатлаштириш деганда ҳар бир ўлчов асбоби термометр бўладими, монометр бўладими ва ҳ.к. Давлат стандартлари қўмитасини метрологик R O бўлими назоратидан ўтган бўлиши ва у ўлчов асбобларида фойдаланишга яроқли деган белги мавжуд бўлиши шарт. Масалан, босим ўлчов асбоблари монометрлар, барометрлар ва ҳ.к. асосан босим кучи пружинага таъсир қилгандан сўнг, пружина стрелкани ҳаракатга келтиради, стрелка ўз навбатида босим кучи қанчага тенг эканини шкалада кўрсатиш лозим. Фараз қилайлик шу пружина ишдан чиқди. У ҳолда босим ўлчов асбоби кўрсатган катталик ҳақиқий катталикдан фарқли бўлади ва бу фарқ қанчалик катта бўлса хатолик ҳам шунча катта бўлади. Оғирлиқ иссиқлиқ тезлик... ўлчов ишларида ҳам худди шундай хол юз беради. Шунинг учун ҳар бир корхона ва ташкилот ўзларидаги мавжуд ўлчов асбобларни Узстандарт Агентлиги лабораторияларида маълум вақтда кўрикдан ўтказиб туришлари лозим. Ўлчов асбобларида ишлаб чиқарувчи завод томонидан 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6 каби рақамлар қўйилади ва бу сонлар шу ўлчов асбобларини аниқлик даражасини билдиради. Масалан, 2 қўйилган бўлса ўлчов асбоби кўрсатган катталик ҳақиқий ўлчанаётган катталикда икки фоизга фарқ қилиши мумкин дегани бўлади. Бу икки фоиз ҳам ўлчов шкаласида юқори чегарада берилган сондан олинади. Мисол: Аниқлик даражаси 0,5 га тенг ( 200 0 ) вольтгача ўлчайдиган вольтметр стрелкаси 104 вольтни кўрсатаётган бўлса ҳақиқий кучланиш қандай бўлади. Ўлчов шкаласи оралиғи 2 вольтга тенг. Шкалада ўлчов оралиғи 1 вольтдан катта бўлгани учун: 103 U 105 Аниқлик даражаси 1,5 тенг 20 5 ампергача ўлчайдиган тенг шкалали амперметр стрелкаси тўртни кўрсатаётган бўлса ҳақиқий ток кучи нимага тенг бўлади. Бу ўлчов асбоби учун ҳақиқий ток кучи стрелка кўрсатганидан 0,3 га фарқ қилади демак: 3,7 1 4,3 Агар аниқлик даражасини кўрсатувчи сон 0,5; 1,6; 2,5 ва х.к. кўринишда берилган бўлса, у холда ўлчов воситаси кўрсатаётган катталик хақиқий қийматдан юқорида келтирилган сонгагина фарқ қилади, агар 1,5; 2; 1,0; 3,0 ва х.к. кўринишда берилган бўлса фоизлар ўлчов воситаси кўрсатаётган миқдордангина хисобланади. Ҳар қандай ўлчов асбобини танлашда энг аввало унинг метрологик тавсифларига этибор беришимиз лозим бўлади, ўлчаш асбобларининг асосий метрологик тавсифларига уларнинг сигнални ўзгартириш функцияси, сезгирлиги, ўлчаш хатолиги, ўлчаш диапазони, сезгирлик даражаси, хусусий энергия сарфи ва ишончлилиги киради. Ўзгартириш функцияси – буни анологли ўлчов асбоблари шкала тенгламасидан ҳам билишимиз мумкин. Танланаётган асбобда ўзгартириш функциясини чизиқли бўлиши қайдномаларни олишни осонлаштиради, субектив хатоликларни эса камайтиради. Асбобнинг сезгирлиги чиқиш сигналининг кириш сигналига нисбатидан аниқланади. S=dy/dx; Асбобнинг ўлчаш хатолиги. Бу хатолик сифатида мутлоқ хатолиқ нисбий хатолик ёки келтирилган хатолик берилган бўлиши мумкин. Бу хатоликлар хусусида юқорида етарликча маълумотлар берилган. Ўлчаш диапазони. Бу асосан кўп диапазонли асбобларга тегишли бўлиб асбонинг кўрсаткичининг бошланғич нуқтасидан (қийматидан) охирги нуқтаси (қиймати) гача бўлган оралиқ хисобланади. Сезгирлик даражаси – бу тавсиф текширилаётган катталикнинг бошланғич қиймати ўлчов асбобининг чиқиш сигналига қандай таъсир кўрсатишини билдиради. Хусусий энергия сарфи. Бу тавсиф ҳам мухим хисобланиб, асбобнинг ўлчаш занжирига уланганидан сўнг киритиши мумкин бўлган хатоликларни бахолашда ахамиятли саналади. Айниқса, кичик қувватли занжирларда ўлчашларни бажаришда бу жуда мухимдир. Асбобнинг ишончлилиги – уни белгиланган кўрсаткичларни вақт мобайнида сақлаш хусусиятини билдиради. Бу кўрсаткичларни чегарадан чиқиб кетиши асбобни лаёқатлиги пасайиб кетганлигидан далолат беради. Ўлчаш асбобларнинг тавсифлари қуйидаги тартибда тавсия этилади: Асбоб хатолиги. Ўлчаш асбобининг хатолиги абсолют, нисбий ва келтирилган бўлади. Ўлчаш асбобининг аниқлиги – бу тавсиф асбоб хатолигини нолга яқинлашишини кўрсатади. Сезгирлик – бу ўлчаш асбобининг асосий параметрларидан биридир. Асбобнинг чиқиш сигнали ўзгаришини шу ўзгаришнинг сабабчиси – кириш сигналига олинган нисбати ўлчанаётган катталикка нисбатан асбобнинг сезгирлигини белгилайди. Сезгирлик абсолют ва нисбий турларга бўлинади Шкала бўлагининг барқарорлиги қиймати – асбоб шкаласининг иккита ёнма – ён белгилари орасига тўғри келадиган катталик қийматига бўлак қиймати деб аталади ёки асбоб доимийси дейилади. Бўлак қиймати абсолют сезгирликнинг тескари қийматидир: C=l/Sa Ўлчаш асбобининг барқарорлиги – асбобнинг метрологик хусусиятларини вақт бўйича ўзгармаслигини кўрсатувчи сифатидир. Асбоб хусусиятларини вақт бўйича ўзгариши қўшимча хатоликка олиб келади. Ортиқча юкланиш қобилияти – асбобларни маълум вақтгача ижозат этилган юкламадан ортиқроғига чидамлигини кўрсатади, бунда асбобнинг конструкциясидаги ўзгаришлар қолдиқ характерига эга бўлмаслиги керак. Асбоб кўрсаткичининг ўзгарувчанлиги (вариацияси) – ўзгармас ташқи шароитда ўлчанаётган катталикни ҳақиқий қийматига тўғри келадиган асбоб кўрсаткичлари орасидаги энг катта фарқ билан аниқланади. Кўрсаткични ўзгарувчанлиги асосан асбоб қисимларидаги ишқаланиш ва ишсиз оралиқ, элементлардаги механик ва магнит гистерезисларига боғлиқ бўлади. Асбоб кўрсаткичининг ўрнашиш вақти ёки тинчлантириш вақти деб катталикни ўлчаш вақтидан бошлаб асбобнинг қўзғалувчи қисмини тебраниш амплетудаси абсолют хатолик даражасидан кам бўлган вақтгача ўтган давирга айтилади. Ушбу вақт аналогли асбоблар учун асосан 4 сек қилиб белгиланган. Термоэлектрик ва электростатик асболар учун бу вақт 6 сек қилиб белгиланган. Рақамли асбобларда ўлчаш вақти деб ўлчанаётган катталикни ўлчашда турғун кўрсатиш вақти ёки ўлчашни бошлаш давридан янги натижани олгунча ўтган вақтга айтилади, бунда хисоблаш қурилмаси натижани меъёрланган хатоликда кўрсатиши керак. Ўлчаш асбобининг пухталиги деб асбобни берилган тавсифларини меъёрланган шароитда, белгиланган вақтгача сақлай олишига айтилади. Асбоб пухталигининг асосий мезони уни ўртача бетўхтов ишлаши вақтидир: Typ=e t/n, бунда t- асбобнинг бетўхтов ишлаш вақти, n- рад этиш сони. Бетўхтов ишлаш эхтимолиёти деб, маълум Т вақт давомида асбоб узлуксиз ишлаганда битта ҳам рад этиш бўлмаганлигига айтилади. Бетўхтов ишлаш вақти асбобларни пухталиги кўрсаткичларидан биридир. Кафолат муддати деб тайёрловчи завод ўз маҳсулотини, асбобни ишлатиш қойдаларига риоя қилган холда тўғри ишлашига кафиллик берган вақтига айтилади. Масалан, микроамперметр М266М учун корхона 36 ой ичида асбобни тамирлаш ва текинга алмаштириб беришини ўз бўйнига олади, частотометр Э 378 учун кафолат муддати 1 йил. Мавзу бўйича назорат саволлари 1 Ўлчов асбобларига нималар киради? 2 Ўлчов ишларидаги хатоликлар 3 Ўлчов асбобларини текшириш 4 Ўлчов ишларини турлари 5 Ўлчов асбобларини аниқлик даражаси 6 Бир қийматлик ўлчов деганда нима тушунилади? 7 Кўп қийматлик ўлчов деганда нима тушунилади? 8 Ўзаро боғлиқ ва боғлиқ бўлмаган қийматлар. |