Өлшем құралдарының түрлері

                                       

 

                         

 

 

                                     МАЗМҰНЫ

 

 

Кіріспе             ...................................................................                  2

     1.Өлшеуіш аспаптар.....................................................                  3

     2.Термометр..................................................................                  4

     3. Амперметр, вольтметр, спидометр, вакумметр......                 6

     4. Пьезометр, манометр.................................................                 7

     5. Гальвагометр оның түрлері.......................................                 8

     6. Барометр......................................................................                 9

     Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.................................                 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Кіріспе

 

        Өлшем - мөлшердегі физикалық шаманы жаңғырту (сақтау) үшін қолданылатын өлшем құралы. Өлшемнің бұл құралдарына кірлер, ұзындықтық ұштың өлшемдері, т.б. жатады. Тәжірибеде бір мәнді және көп мәнді өлшемдер, сондай-ақ өлшемдер жиыны және магазині қолданылады. Бір мәнді өлшемдер бір мөлшердегі шамаларды жаңғыртады . Көп мәнді өлшемдер физикалық шаманың бірнеше өлшемдерін бейнелейді. Мысалы, миллиметрлік сызғыш заттың ұзындығын сантиметрмен де, миллиметрмен де көрсете алады.

     Өлшемдерді пайдаланғанда олардың номиналды және нақты мәндерін, сондай-ақ өлшем қателігі мен разрядын (дәрежесін) ескеру қажет. Номиналды деп өлшемде көрсетілген мәнді атайды. Өлшемнің нақты мәні ресми эталонды пайдаланған жоғары сапалы өлшеу нәтижесі ретінде арнайы куәлікте көрсетілуі керек.

     Номиналды  және нақты мәндердің айырмасы  өлшемнің қателігі деп аталады. Қателікке таңбасы бойынша қарама-қарсы  шама өлшемде көрсетілген номиналды  мәнге түзетуді білдіреді. Аттестациялау кезінде қателіктер табылуы мүмкін болғандықтан, өлшемдер разрядтарға бөлінеді (1, 2-разрядты) және разрядты эталондар деп аталады . Оларды өлшем құралдарды салыстырып тексеру үшін пайдаланады. Өлшем қателіктерінің шамасы өлшемдерді топтарға бөлу үшін негіз болады.

     Өлшемдік түрлендіргіш - өлшеуіш ақпараттың сигналын  өңдеу немесе сақтау үшін, сондай-ақ  көрсеткіш құрылғыға беру үшін  қолайлы күйге түрлендіру қызметін  атқаратын өлшем құралы . Өлшемдік түрлендіргіштерге өлшеуіш аспаптардың конструкторлың сұлбасына (сызбасына) кіреді, не онымен бірге қолданылады, бірақ түрлендіргіштің сигналдары бақылаушыға тікелей сезілмейді. Мысалы, түрлендіргіш кернеуді күшейту үшін, компьютер жадысына ақпаратты жіберу үшін қажет болуы мүмкін. Түрленетін шаманы кіруші, ал түрлендіру нәтижесін - шығушы шама деп атайды. Өлшеуіш түрлендіргіштің негізгі метрологиялық сипаты болып, түрлену функциясы деп аталатын кіруші және шығушы шамалар қатынасы саналады.

     Түрлендіргіштер  мынадай болып бөлінеді: алғашқы (өлшенетін шаманы тікелей қабылдайтын), шығысында шама тіркеу немесе арақашықтықта тасымалдау үшін ыңғайлы түрге ауысатын - тасымалдаушы; алғашқылармен бірге жұмыс істейтін және физикалық шаманың тегін өзгертуге әсер етпейтін - аралық түрлендіргіштер.

       Өлшенетін  шаманың сан мәнін алу бойынша 4-ке бөлінеді: тікелей, жанама, жиынтық және бірлесіп өлшеулер.

Тікелей өлшеу деп өлшенетін шаманың мәнін бірден эксперимент көмегімен өлшеу. Жалпы практикадағы өлшеу осы тікелей өлшеу бола алады. Тікелей өлшеуге мысал келтірер болсақ онда сызғышпен өлшеу, штангенциркульмен өлшеу немесе таразымен салмақты өлшеуді атап өтсек болады.

   1 Өлшеуіш аспаптар

 

 Өлшеуіш аспаптар - өлшеуіш  ақпаратты пайдаланушыға қабылдауға  ыңғайлы түрде алуға мүмкіндік  беретін өлшем құралдары.

    Тікелей әсер ету аспаптары сәйкес градуировкасы бар көрсету құрылғыларында өлшенетін шаманы бейнелейді. Мұнда физикалық шама тегі өзгермейді. Тікелей әсер ету аспаптарына, мысалы, амперметр, вольтметр, термометр жатады.

    Салыстыру аспаптары  өлшенетін шаманы мәні белгілі  шамалармен салыстыруға арналған. Мұндай аспаптар ғылыми мақсаттарда кең қолданылады, сондай-ақ сәулелену көздерінің жарыңтығы, сығылған ауаның қысымы сияқты шамаларды өлшеу үшін тәжірибеде кең қолданылады.

    Өлшеуіш қондырғылар  мен жүйелер - өлшем объектісінің  бір немесе бірнеше физикалық шамасын өлшеу үшін, қосалқы қондырғылармен функционалдық белгісі бойынша біріктірілген өлшем құралдарының жиынтығы. Әдетте, мұндай жүйелер автоматтандырылған және ақпараттық жүйеге енуін, өлшеу процесінің автоматтандырылуын, пайдаланушы қабылдау үшін өлшеу нәтижелерінің өңделу мен сипатталуын қамтамасыз етеді. Мұндай қондырғылар (жүйелер) бақылау үшін де пайдаланылады (мысалы, өндірістік үдерістерді), ол әсіресе статистикалық баңылау әдісі үшін, сондай-ақ сапаны басқаруда пайдаланылады.

     Өлшеуіш жабдықтар - шаманы өлшеудің қосалқы құралдары. Олар дәлдіктің жоғарғы деңгейі қажет болғанда өлшеу нәтижелеріне түзетулерді есептеу үшін қажет. Мысалы, егер аспаптың көрсетулері қатаң шектелген (құжатта көрсетілген) температура кезінде дәл болса, термометр қосалқы құрал бола алады. Өлшеуіш жабдықтар қосалңы құралдың өзінің қателіктерімен байланысты өлшеулер нәтижелеріне белгілі бір қателіктерді енгізетінін ескерген жөн. Метрологиялық ережелер бойынша өлшем құралдары екі түрге бөлінеді: жұмысшы өлшем құралдары және эталондар. Жұмысшы өлшем құралдары техникалық құрылғылардың, технологиялық үдерістердің, сыртқы ортаның параметрлерін анықтау үшін қолданылады. Жұмысшы құралдар лабораториялық (ғылыми-зерттеулер үшін), өндірістік (технологиялық үдерістердің сипаттамаларын қамтамасыз ету және бақылау үшін), алаңдық (ұшақтар, автомобильдер, кемелер үшін) болуы мүмкін. Жұмысшы құралдарының әрбір түрі айрықша көрсеткіштерімен ерекшеленеді. Осылайша, өлшемнің лабораториялық құралдары - ең дәл және сезгіш, ал олардың нәтижелері жоғары тұрақтылықпен сипатталады. Өндірістік құралдар өндірістік процестің түрлі факторлары: температура, ылғалдылық, т.б. сияқты факторлардың әсеріне қарсы тұру қасиетіне ие. Алаңдық құралдар сыртқы әсер етулердің кең шектерінде үнемі өзгеріп отыратын жағдайларда жұмыс істейді.

    

 

 

 

 2 Термометр

 

     Термометр - дененің температурасын өлшеуге арналған құрал дененің, заттың, ауаның температурасын өлшеуге арналған аспап. Термометрді ойлап тапқан адам ретінде Галилео Галилейді атайды. Оның өз қолымен жазған еңбектерінде термометрдің нақты сипаттамасы жоқ, бірақ оның шәкірттері Нелли мен Вивиани Галилейдің 1597 жылы термоброскопқа ұқсас бір нәрсе жасап шығарғанын байқаған. Галилей бұл кездері өзі жасап шығарған аспапқа ұқсайтын құралдың сипаттамасы кездесетін Герон Александрийскидің еңбектерін зерттеп жүрген еді, бірақ ол денелердің температурасын өлшеу үшін емес, судың температурасын жылыту арқылы көтеру үшін арналған еді. Термоскоптың құрылысы трубкаға жабыстырылған шыныдан жасалған шариктен тұрды. Шарикті аздап қыздырып, трубканың соңын су құйылған ыдысқа сүңгітеді. Аздаған уақыттан кейін шариктің ішіндегі ауа салқындайды, оның қысымы төмендеп, су атмосфералық қысымның нәтижесінде трубка бойымен жоғары көтеріледі. Одан кейін біраз уақыт өткен соң, шариктің ішіндегі ауаның температурасы төмендеп, судың деңгейі түсе бастайды. Термоскоптың көмегімен тек дененің жылу деңгейін ғана білуге болатын еді, температураның сандық мәнін білу мүмкін емес еді, өйткені шкала жоқ еді. Оған қоса, судың деңгейі тек дененің температурасынан ғана емес, атмосфералық қысымға да байланысты еді. 1657 жылдары Галилейдің термоскопын флоренциялық ғалымдар жетілдірді. Олар аспапқа шкала орнатып, шариктағы және трубкадағы суды алып тастады. Бұл тек сапалық жағынан емес, сандық жағынан денелердің температурасын салыстыруға сүмкіндік берді. Осының нәтижесінде аспап мүлдем өзгеріп сала берді: термоскопты шаригімен төмен қаратып, трубкаға судың орнына спирт құйылды және ыдысты алып тастады. Бұл аспаптың қызметі денелердің кеңеюіне негізделді, «үнемі» сақталып тұратын нүктелер ретінде жазғы ең ыстық температура мен қысқы ең суық температура алынды. Термометрды ойлап табушылардың қатарында лорд Бэкон, Роберт Фладд, Санкториус, Скарпи, Корнелио Дреббельдің есімдері де аталады және Галилеймен жақсы қатынаста болған Порте мен Соломон де Каус та бар. Бұл барлық термометрлар құрылғы ішіндегі ауа мен суға байланысты еді. Олар температура мен атмосфералық қысымға байланысты өз көрсеткіштерін өзгертіп отырды. Бұдан кейін де біраз италия және франция ғалымдары термометрді дамытты. Ал термометрді қазіргі түріне 1723 жылы Фаренгейт келтірді және оны қалай істейтінін суреттеп берді. Басында ол да өз трубкаларын спиртпен толтырды, сосын барып сынапқа көшті. Өзінің шкаласында нөл деп ол қар мен нашатыр немесе ас тұзымен араласқандағы температураны алды. Ал судың қатуының бастауы деп 32° градусты, ал сау адамның денесінің температурасы ретінде ол 96° алды. Сосын ол судың қайнау температурасын анықтады, ол 212° тең болды. Мұздың еруі мен судың қайнау температурасын 1742 жылы Цельсий нақтылап көрсетті, бірақ басында ол 0°-ты қайнау, ал 100°-ты қату температурасы ретінде көрсетті сосын Штремердің кеңесі бойынша оларды керісінше орналастырды. Фаренгейттің термометрлары жасалуы бойынша әдемі істелінген, бірақ Цельсийдің жасаған термометрлары ыңғайлырақ болды. Реомюрдің 1736 жылы жасаған жұмыстары Фаренгейттің жасағандарынан бір қадам артта тұрғандай болды. Реомюрдің термометрі үлкен, қолдануға ыңғайсыз, ал оның шкалалары нақты температураны көрсете алмады. 1848 жылы ағылшын ғалымы Уильям Томпсон (лорд Кельвин) температуралардың абсолютті шкаласын жасауға болатынын дәлелдеді, бұл жағдайда нөл, судың құрамына немесе термометрді толтырып тұрған сұйықтыққа еш қатысы болмайды. «Кельвин шкаласында» есептеу нүктесі ретінде абсолют нөл ұғымы алынды. Оның мәні: -273,15°С-қа тең. Бұл температурада молекулалардың жылулық қозғалысы тоқтайды, өз кезегінде денелердің бұдан әрі салқындауы мүмкін емес. Қазір термометрлардың көп түрі бар:

    Сұйық заттар арқылы жұмыс істейтін термометрлар – сыртқы температураның өзгеруіне байланысты термометрдың ішіне құйылған сұйықтықтың көлемінің өзгеруіне негізделген.

    Электрлі термометрлар – бұл термометрлердің жұмыс істеу принципі сыртқы температура өзгергенде өткізгіште пайда болатын қарсылыққа байланысты.

    Механикалық термометр – бұл термометрлардың жұмыс істеу принципі жоғарыда айтып өткен термометрлар сияқты, тек бір айырмашылығы мұнда датчик орнына металды спираль немесе биметалдан жасалған лента қолданылады.

      Инфрақызыл термометрлар – инфрақызыл термометрлер денеге жанаспай-ақ температураны анықтай алады. Дамыған елдерде сынапты термометрларды медициналық деңгейді былай қойғанда, үй жағдайында да қолданбайды. Инфрақызыл термометрлардың мүмкіндіктері өте зор:

• Қолдануда қауіпсіз

• Барынша нақты нәтиже көрсетеді

• Нәтижені аз уақыт ішінде көрсетеді (шамамен 0,5 секунд)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Амперметр, вольтметр, спидометр, вакумметр

 

 

     Амперметр - электр тоғының күшін өлшеуге арналған құрал.     Электр  тоғы – электр зарядтарының (зарядталған  бөлшектер не дене) бағытталған қозғалысы. Э. т-ның бағытына шартты түрде оң зарядты тасушылардың орын ауыстыру бағыты алынады. Оның тұрақты ток  және айнымалы ток деп аталатын екі түрі бар. Э. т. физ. табиғатына қарай өткізгіштік Э. т. (электр өрісінің әсерінен өткізгіште не шала өткізгіште пайда болатын ток тасушылардың реттелген қозғалысы), конвекциялық Э. т. (электрлік өткізгіштігі болмайтын ортадағы не вакуумдағы зарядталған бөлшектер мен денелердің қозғалысы), поляризациялық Э. т. (диэлектриктегі поляризациялық өзгеруі нәтижесінде ондағы байланысқан зарядталған бөлшектердің қозғалысы) болып бөлінеді. Э. т-ның өлшеуішіне ток күші және ток тығыздығы алынады. Э. т. магнит өрісінің көзі болып есептеледі. Магнит өрісін қарастырған жағдайда Э. т.: макроскопиялық ток (өткізгіштік және конвекц. Э. т.), молекулалық ток (ортаны құрайтын атом, молекула және иондардағы электрондардың қозғалысына сәйкес келетін микротоктар; ығысу тогы) болып ажыратылады.     

Вольтметр — тұрақты және айнымалы ток тізбектеріндегі  электрлік кернеуді өлшеуге арналған аспап. Вольтметр түрлері: аналогты (тілді көрсеткішімен және жарықты  көрсеткішімен), цифрлы (механикалық, электрмеханикалық  және электрлік индикаторлармен) болады. Тізбектегі жүктемеге немесе электр энергия көзіне параллель қосылады.   

Спидометр (ағылш. speed — жылдамдық және гр. metre өлшеймін) — көлік машиналарының  к/с өлшемімен жылдамдығын көрсететін аспап.    

Вакуумметр - сиретілген газдың қысымын өлшеуге  арналған аспап (вакуумдық манометр). Құрылымына және жұмыс істеу принципіне байланысты Вакуумметр сұйықтық, механикалық, компрессиялық, жылулық, ионизациялық, магниттік, электроразрядтық, радиометрлік болып бөлінеді. Вакуумдық электроникада электрондық вакуумдық аспаптардың ішіндегі вакуумды өлшеу үшін қолданылады

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4  Пьезометр, манометр

 

   Пъезометр (латынша: piezometr) — суға қаныққан топырақтың кеуектерінде судың артық немесе гидростатикалық қысымын өлшеу  үшін жердің деңгейінен төмен орнатылған ашық немесе жабық түтік немесе құрылғы. Сіңірімділігі жоғары топырақта, мысалы, құмда және қиыршықтастарда ашық тік түтіктерді қолдануға болады (тік түтікті пъезометр); сіңірімділігі орташа немесе төмен топырақтарда пневматикалық (ауамен істейтін), гидравликалық және электрлікпъезометрлер пайдаланылады. Пневматикалық пъезометрлерде газ немесе сұйықпен қозғалысқа келетін клапандары немесе диафрагмалары бар, бір немесе екі түтік аркылы сыртқа шығып тұратын оқшауланған кеуекті ұстағыштар пайдаланылады. Судың кеуектік қысымына тең қабылданатын ұстағыштағы сұйықтықтың қысымы мен байланыстырушы түтікшенің қысымы теңескен кезде клапан немесе диафрагма ашылады.  Гидравликалық пъезометрлердегі датчик тікелей тегеурінді түтікше арқылы байланысқан кеуекті  ұстағыш болады.    Электрлік пъезометрлер арқылы диафрагманың ауытқуын электрлік датчиктер арқылы өлшейді. Олардың артықшылығы кешігу уақытының өте қысқа болуында. Олардың көмегімен, мысалы жердің сілкінуінен туындайтын кеуекті кысымның жедел өзгерісін өлшеуге болады.  
    Манометр (гр. manos — сирек, тығыз емес) — сұйықтық пен газ қысымын өлшеуге арналған прибор. Манометр қысым шамасын нөлден (вакуумнан) бастап есептелетін абсолюттік қысымды өлшейтін манометр және артық, яғни абсолют қысым мен атмосфералық қысым айырмасын өлшейтін манометр (абсолют қысым атмосфералық қысымнан артық болған жағдайда) және екі түрлі (атмосфералық қысымға тең емес) қысымның айырмасын (төмендеуін) өлшейтін дифманометр (дифференциалдық манометр) болып ажыратылады. Атмосфералық қысым барометрмен, нөлге жуық қысым вакуумметрмен өлшенеді. Манометр шкалалары әр түрлі бірліктерде (кгк/м² немесе кгк/см², бар, мм сынап бағаны, мм су бағаны, т.б.) градуирленген. Бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) қысым бірлігіне паскаль (Па) алынған. Жұмыс істеу принципі мен сезімтал элементінің (алғашқы түрлендіргіштің) құралымына байланысты манометрлер сұйықтық, піспектік (поршенді), деформация немесе серіппелі (түтікті, мембраналық, сильфондық) болады. Сондай-ақ, көрсетуі тікелей саналатын немесе тіркелетін, жұмысы әр түрлі заттардың физикалық қасиеттерінің қысым әсерінен өзгеруін өлшеуге негізделген манометрлер де қолданылады. Әр түрлі технологиялық процестерді бақылау, автоматты реттеу және басқару жүйелерінде пневматикалық немесе электрлік шығу сигналдары үйлестірілген шкаласыз манометрлер пайдаланылады.