Өлшеу және өлшеу құралдарын жіктеу

Презентация қосу

Қарағанды техникалық университеті

Метрология және ақпараттық-өлшеу техникасы

Семинар 1

Бражанова Дана Корабаевна – ЭЖ кафедрасының оқытушысы,
техника ғылымдарының магистрі
Қысқаша теориялық мәліметтер
Метрология негіздері
Сабақ жоспары
1. Материалды терең зерттеу.
2. Алынған білімді талдау.
Қысқаша теориялық мәліметтер
Метрология – өлшеулер, әдістері мен олардың бірлігін қамтамасыз ету
құралдары және талап етілетін дәлдікке қол жеткізу әдістері туралы ғылым.
Өлшеу –электрлік шамаларды өлшеу әдістері және құралдарын зерттейтін
метрология облысы.
Негізгі зерттеу объектісі электр сигналы болып табылады, сондықтан
радиоэлектроникада өлшенетін физикалық шамаларды екі топқа бөлуге
болады:
- сигнал сипаттамалары мен параметрлері,
- сигналдарды тізбектер түрлендіретін сипаттамалары мен параметрлері.
Қысқаша теориялық мәліметтер
МЕСТ 16263-70 «Өлшем бірлігін қамтамасыз ету мемлекеттік жүйесі. Терминдер
мен анықтамалар» сәйкес.
Өлшеу –арнайы техникалық құралдар– өлшеу құралдары көмегімен физикалық
шаманы тәжірибелі жолмен табу процесі.
Өлшеу нәтижесі – оны өлшеу жолымен табылған физикалық шаманың мәні.
Физикалық шама –көптеген объектілер, физикалық жүйелер, олардың жай-күйі
мен оларда болып жатқан процестерге сапалық қатынаста жалпы, бірақ олардың
әрқайсысына сандық қатынаста жеке қасиет.
Физикалық шаманың шынайы мәні –объектінің сәйкес қасиеттерін сапалық және
сандық қарым-қатынастарда мінсіз көрсететін физикалық шаманың мәні. Оны
енгізбесе болмайтын қателіктер әсерінен эксперименталды анықтау мүмкін емес.
Қысқаша теориялық мәліметтер
Қателік – бұл өлшеу нәтижесінің өлшенетін шаманың шынайы мәнінен ауытқуы.
Физикалық шаманың нақты мәні – эксперименттік жолмен табылған және
шынайы мәнге өте жақындатылған, осы мақсат үшін оның орнына пайдаланылуы
мүмкін физикалық шаманың мәні.
Өлшенетін физикалық шамаларды белгіленген өлшем бірліктері белгілі бір саны.
түрінде сандық білдіруге болады
Қазақстанда Халықаралық бірліктер жүйесін СИ (System International) орнататын
МЕСТ 8.417-81 «Физикалық шамалар бірліктері» жұмыс жасайды.
Осы жүйенің негізі 7 негізгі және 2 қосымша бірлік салынған:
- негізгі: метр, килограмм, секунда, кандела, Ампер, Кельвин, моль,
- қосымша: радиан, стерадиан.
1.2 Өлшеу және өлшеу құралдарын жіктеу
Өлшеу нәтижесін алу әдісі бойынша ажыратады:
- тікелей –физикалық шаманың ізделінетін мәні тәжірибелі деректерден тікелей табылған өлшеу.
Тікелей өлшеуді математикалық анықтауға болады:
(1.1)
A x
мұндағы А –өлшенетін физикалық шама мәні;
x – өлшеу жолымен табылған шамалар мәні.
жанама өлшеу –шаманың ізделінетін мәні осы шама мен тікелей өлшеумен өлшенетін шамалар
арасындағы белгілі тәуелділік негізінде табылатын өлшеу.
Математикалық түрде жанама өлшеуді анықтауға болады:
(1.2)
A f ( x , x ,..., x )
1 2 m
мұндағы х1, х2,…х m –өлшенетін шаманың А ізделінетін мәнінен f белгілі функционалдық
тәуелділікке байланысты шамаларды тікелей өлшеу нәтижелері.
1.2 Өлшеу және өлшеу құралдарын жіктеу
Өлшеу құралдары деп өлшеу кезінде пайдаланылатын және нормаланған метрологиялық
сипаттамалары бар техникалық құралдарды атайды.
Тағайындалуы бойынша өлшеу құралдары бөлінеді:

Өлшеу құралдары

шаралар, өлшеу аспаптары өлшеу қондырғылары

өлшеу түрлендіргіштері өлшеу жүйесі
1.2 Өлшеу және өлшеу құралдарын жіктеу
Өлшегіш аспап –өлшеу ақпараты сигналының белгілі бір түрін бақылаушының тікелей
қабылдауына ыңғайлы түрде әзірлеуге арналған өлшеу құралы.
Радиоэлектроникада қолданылатын өлшеу аспаптары келесі негізгі көрсеткіштермен
сипатталады:
өлшеу диапазоны –өлшеу аспабының жіберілетін қателіктері нормаланған өлшенетін
шаманың мәндер облысы;
көрсеткіштер диапазоны – өлшенетін шаманың бастапқы (xmin) және соңғы (xmax)
мәндерімен шектелген шкаланың белгіленген облысы;
жұмыс жиіліктері облысы (жиіліктердің диапазоны) –шегінде сигналдың жиілігін
өлшеу кезінде алынған аспап қателігі рұқсат етілген шектен аспайтын жиіліктер белдеуі;
таңдалушы параметрі бойынша сезімталдығы –өлшеуіш аспабы шығысындағы
сигнал өлшеудің оны өзгертуін тудырған өлшенетін шамаға қатынасы .
1.2 Өлшеу және өлшеу құралдарын жіктеу
Ажыратылады:
- абсолюттік сезімталдық
(1.3)S y 100 %,
x
- салыстырмалы сезімталдық
y
S 100 %, (1.4)
x
x

онда
y –шығыста сигнал өзгеруі;
х – өлшенетін шама;
х –өлшенетін шаманың өзгеруі.
1.2 Өлшеу және өлшеу құралдарын жіктеу
Шекті сезімталдығы (ток, кернеу, қуат бойынша) – рұқсат етілетіннен аспайтын
қателікпен есептеу алу үшін қажет, аспаптың кірісіне берілетін зерттелетін сигнал
ең төменгі шамасы.
Тезәрекеттік (өлшеу жылдамдығы) – саны өлшем нормаланған қателікпен
атқарылатын уақыт бірлігі ішінде.
Кіріс кедергісі (толық Zвх) –өлшеу аспабының кіріс қысқыштары тарапынан
кедергісі.
Шығыс кедергісі (Zвых) –аспап рұқсат етілетін жүктемесін айқындайтын шығыс
қысқыштардың тарапынан өлшеу аспабының кедергісі.
Өлшенетін тізбектен жеке тұтыну қуаты (Рсоб) (Рсоб аз болған сайын, өлшеу нақты).
Өлшеу құралдары қателігі (инструменталды қателігі).
1.3 Өлшеу қателіктері және олардың жіктелуі

• Өлшеу нәтижесі өлшенетін физикалық шама шынайы мәнінен
әрқашан ерекшеленеді, яғни байланысты кейбір қателікпен
болады.
Қателік көздері болып табылады.
• - қолданылатын әдістер, өлшеу құралдары жетілмегендігі;
• - сыртқы және ішкі кедергілер;
• - климаттық жағдайлар;
• - өлшеу аспаптарының сезімталдық шегі;
• - экспериментатордың жеке ерекшеліктері.
1.3 Өлшеу қателіктері және олардың жіктелуі

Өлшеу қателігі жіктелетін кейбір белгілерді қарастырайық.
1) Сандық өрнектелу тәсілі бойынша қателіктер абсолюттік, салыстырмалы,
келтірілген болып бөлінеді.
- өлшенетін шама бірлігінде өрнектелетін абсолютті қателік деп х өлшеу
нәтижесінің хи шынайы мәнінен ауытқуын айтады.
(1.5) х х и
Өлшем сапасын (дәлдік) салыстыру үшін ұғымы салыстырмалы қателіктер енгізіледі.
Салыстырмалы қателік –өлшеу абсолюттік қателігінің өлшенетін шаманың шынайы
мәніне қатынасы.
(1.6)
100 %.
xи
1.3 Өлшеу қателіктері және олардың жіктелуі

Әртүрлі аспаптарды салыстыру үшін келтірілген қателіктер ұғымы
пайдаланады.
Өлшеу потенциалды дәлдігін білдіретін келтірілген қателік пр– бұл
абсолюттік қателіктің XN кейбір нормалаушы мәніне қатынасы (мысалы, аспап
шкаласының түпкі мәніне).

пр 100(1.7)
%.
XN
1.3 Өлшеу қателіктері және олардың жіктелуі

2) Өлшеу сипаты бойынша (заңдылықтары) қателіктер, жүйелі, кездейсоқ, дөрекі (қате
жіберу) болып бөлінеді.
Жүйелік қателіктер с –бір шаманы бір және сол шарттармен бірнеше рет өлшеу кезінде
тұрақты қалатын немесе заңды түрде өзгеретін өлшеу құрамдас қателіктері.
Кездейсоқ қателіктер 0 – бір шаманы бір және сол шарттармен қайталанған өлшеу кезінде
кездейсоқ өзгеретін өлшеу құрамдас қателіктері.
Дөрекі қателік – өлшеу берілген шарттарында күтілетіннен айтарлықтай асып түсетін қателік.
Қате жіберуді есепке алмағанда, абсолюттік өлшеу қателігі – жүйелі және кездейсоқ
қателіктердің сомасы ретінде айқындалады және сома ретінде кездейсоқ шама болып
табылады.
c 0 . (1.8)
1.4 Тікелей өлшеу және олардың жіктелуі

Елеулі кездейсоқ қателіктер болған жағдайда, кездейсоқ шамаларды хи көп мәрте өлшеу
қажеттілігі болады.
МЕСТ 8.207-76 сәйкес:
1. Өлшеу нәтижесін бағалау үшін бір шаманы x n реттік бақылауды орындау кезінде
тұрақты жүйелік қателік с толық алынып тасталды болып саналады.
2. 2. Сонда кейбір i-ші бақылау нәтижесі x i x и кейбір
i абсолютті кездейсоқ қателікпен
болады i 0i x i x и . (1.9)
3. 3. хи=А шынайы шамасы ретінде оның оңтайлы бағасын х =А бақылаулардың орташа
арифметикалық мәні түрінде қабылдайды: x1 x 2 .. x n
x A (1.10)
n

4. х бағасын- хи шамасының шынайы мәнін біле отырып, әрбір n бақылаудың абсолютті
қателігін есептейді:
i x i x (1.11)
1.4 Тікелей өлшеу және олардың жіктелуі

4. Содан кейін өлшеу әдісінің дәлдігін сипаттайтын бақылаудың орташа квадратты ауытқу
бағасын - табады: n
2i (1.12)
i 1

n 1
x и A
өлшенген шынайы мән x бағасы
A бақылау санына n тәуелді және кездейсоқ шама
болып табылады. Сондықтан

х - үшін бағаны – өлшеу нәтижесінің орташа квадратты ауытқуын
енгізеді, ол шынайы
ср S( A )мәнге қатысты мәнінің таралу деңгейін
x A сипаттайды:

ср S(A) (1.13)
n
демек, өлшеу саны артуымен әдіс дәлдігі мен көп реттік өлшеу нәтижесі көбейеді
1.4.1 Өлшеу қателігінің түрлері және оларды
ұсыну нысандары.
Дөрекі қателік – бұл өлшеу осы жағдайлары кезінде күтілетін қателіктен шамасы бойынша
айтарлықтай басым қателік. Оның нәтижесі қате жіберу болып табылады. Дөрекі қателіктері
пайда болу негізгі принциптері: көрсеткіштерді дұрыс санамау, өлшеу құралдары ақаулары,
қателік көздерін елемеу, күшті сыртқы әсер ету (кедергі) және т. б.
Жүйелік қателік өлшеу құралдары, өлшеу әдісі жетілмеуіне негізделген. Ол әр өлшенген шама
үшін бар белгілі бір мәнге ие және бірқатар өлшеу болған жағдайда тұрақты белгіге ие.
Кездейсоқ қателік өлшеу құралдары, өлшенетін объектілер немесе қоршаған орта параметрлерінің
күтпеген өзгерістері кезінде туындайды. Ол мәні бойынша, сондай-ақ таңбасы бойынша
кездейсоқ сипат алатындықтан, онда жүйеліктен айырмашылығы осы қателікті түзету мүмкін
емес.
Әдістемелік қателік өлшеу нәтижесі бағаланатын өлшеу құралдары шығыс сигналы және
өлшенетін шама арасындағы нақты орнатылған қатынас мүмкін еместігіне, оның салдарынан
зерттеу объектісін жеткіліксіз зерттелуіне, жергілікті факторлардың әсерін нақты есептеу мүмкін
еместігіне, өлшеу құбылыстары теориясы, жақын әдістер жеткіліксіз зерттелуіне және т. б.
негізделген.
1.4.1 Өлшеу қателігінің түрлері және оларды
ұсыну нысандары.
Өлшеу құралдарының қателігі немесе аспаптық қателік өлшеу құралдары жетілмеуіне негізделген. Бұл
үйкелістен, сапасыз сұрыптау және калибрлеуден қателік, нольдік дрейфі және т. б. Аспаптық қателік ең
көп таралған техникалық өлшемдер үшін анықтаушы мәнге ие. Өлшеу құрылғыларын қолдану
жағдайларына байланысты негізгі және қосымша қателік ажыратады.
Өлшем құралының негізгі қателігі деп оны пайдалану кезінде қалыпты жағдайда қателікті айтады.
Өлшем құралдарын қолдану қалыпты шарттары деп әсер етуші факторлар шамасы номинал мәндерге ие
немесе мәндер қалыпты облысы шектерінде ортналасатын шарттар түсініледі. Қалыпты қолдану
шарттары стандарттарда немесе өлшеу құралдары техникалық шарттарында көрсетіледі. Өлшеу
құралдарын қалыпты жағдайда пайдалану кезінде оларға әсер ететін шамалар іс жүзінде олардың
сипаттамаларын еш өзгертпейді деп есептейді.
Өлшеу құралдары қосымша қателігі деп әсер етуші шамалар бірінің оның нормативтік мәнінен
ауытқуымен немесе оның қалыпты мәндер облысынан шегінен тыс шығуымын туындаған оның
қателігінің өзгеруін айтады. Қосымша қателік бірден бірнеше әсер етуші шамалар өзгеруінмен
туындауы болуы мүмкін.
Субъективті қателік өлшеу орындайтын адам жеке қасиеттеріне негізделген. Оның себебі, сондай-ақ
тамыр жайған дұрыс емес өлшеу орындау дағдысы болуы мүмкін.
Қолданылған әдебиеттер
1. Метрология, стандартизация и сертификация [Текст] : учебник / В.В.Алексеев, Б.Я.Авдеев, Е.М.Антонюк,
Е.Г.Бишард.-М.:Академия, 2014.-368с.
1. НикифоровА. Метрология, стандартизация и сертификация.-М.,2010.-215с.
2. СиговА.С. Метрология,стандартизация итехнические измерения.-М.,2008.-205 с.
3. Иванова Г.М., Кузнецов. Н.О.. Чистяков B.C. Теплотехнические изме-
рения и приборы. - М.: Энергоатомиздат, 2005.-232 с.
4. Аскаров Е.С. Стандартизация, метрология и сертификация: Учебное пособие.-Алматы, 2005.-278с.
5. Антонец И.В., Еремин Н.В. Математическая обработка результатов эксперимента.-Ульяновск, 2004.-192 с.
6. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений.-М.,2009.- 89 с.
7. Закон РК « О техническом регулировании», 2004.
8. Закон РК « Об аккредитации в области оценки соответствия», 2008.
9. Закон РК « Об обеспечении единства измерений», 2000.
10. СТ РК в области стандартизации, метрологии, сертификации.
11. СТ РК 2.11-2000 Цели, задачи, структура Системы калибровки Республики Казахстан.
12. «Тұтынушылардың құқықтарын қорғау туралы»: ҚР Заңы.- Алматы,1999.
13. Мемлекеттік қызмет туралы» ҚР Заңы- Алматы ,1995.
14. «Өлшеулердің бірыңғайлығын қамтамассыз ету туралы» ҚР Заңы- Алматы, 2000ж.

Ұқсас жұмыстар

Өлшеу құралдарының бірегейлігіне қол жеткізу амалдары

Электрлік емес шамаларды өлшеу 2023 жыл

Атмосфералық ауаны зерттеу әдістері

Наладка ремонты, юстировка және өлшеу құралдарын калибрлеу

Өлшеу. Өлшеудің қателіктері. Пайда болу сипаты бойынша түрлері. Өлшеу классификациясы

Оптикалық талдау әдістері

ОҚУ БАҒДАРЛАМАЛАРЫН БЕЙІМДЕУ

ӨЛШЕУ ҚҰРАЛДАРЫНЫҢ ДӘЛДІК КЛАСЫ

Мультипликативті қателік - шамасы өлшенетін шамаға пропорционал қателік

Метрология объектілері

Пәндер