Өлшеудің аумағы және түрлері

Қазақстан Республикасының  Білім және Ғылым министрлігі

Еуразия Ұлттық университеті

Физика-техникалық факультеті

Жүйелік талдау және басқару кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

СӨЖ

 

Тақырып: Өлшеудің аумағы және түрлері

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          

Орындаған:  АБ-23 топ студенті

Толаганова  Г.Н.

Қабылдаған: Альпеисова А. Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астана 2012

ЖОСПАР

 

1. Метрология негізі мен мазмұны
2. Өлшеудің түрлері мен құралдары
3. Пайдаланылған әдебиеттер

 

Өзін қоршаған ортадағы адамның өмірі онда өтетін процестер және құбылыстардың өлшемдерімен тұрақты түрде байланыста болады. Өлшеу әлемді (дүниені) тану тәсілдерінің бірі болып қызмет етеді және сондықтан да ерекше түрде маңызды рөл атқарады. Өнеркәсіптегі, ауыл шаруашылығындағы, ғылымдағы, медицинадағы, саудадағы кез келген қызмет саласының өлшем ақпараттарын алуы және пайдалануы еңбек процесінің ажырағысыз бөлігі болып саналады.

Өлшеу ақпаратының құндылығы өлшем бірлігі мен дәлдігіне қатысты болады. Өлшеу нәтижелері заңдастырылған бірліктермен берілгенде, ал қателіктер берілген ықтималдылық бойынша белгілі болған кездегі оның жағдайы өлшем бірлігі ретінде түсіндіріледі.

Өлшем бірлігі олардың нәтижелерін өлшеу қайда, қашан, кімнің орындағанына қатыссыз түрде, қандай әдістер және техникалық құралдардың көмегімен орындалғанын салыстыруға мүмкіндік береді. Өлшеу дәлдігі - бұл нәтижелерден өлшенетін шаманың шынайы(нақты) мәніне жақындық дәрежесі. Нәтиже мен өлшенетін шама арасындағы айырмашылық неғұрлым аз болса, оның дәлдігі соғұрлым жоғары болады.

Физикалық шамаларды өлшеу метрология ғылымының пәні болып саналады. Метрология - өлшемдер, олардың бірлігі мен талап етілетін дәлдігін қамтамасыз етудің әдістері мен құралдары туралы ғылым. Қазіргі заманғы метрология өзіне оның үш құрамды бөлігін: заң шығарушы, іргелі(ғылыми) және тәжірибелік (қолданбалы) метрологияны енгізеді.

Метрология ғылым және тәжірибелік (практикалық) қызмет саласы ретінде орта ғасырларда пайда болды. Алайда оның бастаулары, адамдар өлшеу қажетгілігін бастан өткерген өте ерте замандарға кетеді. Алғашқы бетте олар қарапайым санау түрінде ғана болды. Арақашықтық қадамдармен, садақтан атқан жебенің түскен жерімен, жолда кететін күндермен өлшенді. Уақыт тәуліктермен, ай кезеңдерімен, жыл мезгілдерімен есептелді (саналды). Заттар саны даналармен, дюжиндермен    (12    шөлмек),    будалармен    (пачкалармен), теңдермен (тюктермен) өлшенді.

Өндірістің және тауар айырбасының пайда болуымен өлшемдерге - өлшеу бірліктеріне деген қажеттілік туындады. Астық дәндері (гран), " бұршақ дәні (карат), саусақтардың ұзындықтары (дюйм), аяқ табаны (фут) алғашқы бетте осындай өлшемдер болды.

Уақыт өте келе өлшем бірліктері дәлірек және саналуан бола түсті, олардың арасында белгілі бір арасалмақ белгіленді. Бірте - бірте әртүрлі халықтар мен мемлекеттердің өз ұлттық бірлік жүйелері қалыптасты. Ежелгі русь тәжірибесінде ежелгі египет өлшем бірліктері (олар өз кезегінде Ежелгі Греция мен Римнен алған болатын) негізгі өлшем жүйесі болып қызмет етті. Әрбір өлшем жүйесі сол дәуірмен, ұлттық менталитетпен байланысты ол ерекшеліктерімен өзгешеленді. Русьте қарыс, сүйем мен шынтақ негізгі бірліктер болды, оның үстінде қарыс, сүйем, негізгі ежелгі русьтің ұзындық өлшемі болып қызмет етті және адамның үлкен (бас бармағы) және сұқ саусағы аралығын (қарысты) білдірді. Одан, бертініректе, өзге бірлік - аршын пайда болған кезде сүйем (1/4 аршын) бірте-бірте тұтынудан шығып қалды. Шынтақ өлшемі Вавилоннан келді және шынтақтың бүгілген жерінен ортаңғы саусақтың ұшына дейінгі аралықты білдірді. "Табиғат өлшемдерінің" шығу тарихы да ерте замандарға кетеді.

Уақыт өлшемдері солардың, алғашқыларының бірі болды. Астрономиялық бақылаулар негізінде ертедегі вавилондықтар жыл, ай, сағатты белгіледі. Жердің өз осінің төңірегінде орташа айналыс жасау мерзімінің (кезеңінің) 1/86400 бөлігі секунд атауына ие болды. Сол кездерде метрологиялық қызметттің әлі жоқ болғандығына қарамастан, үлгі өлшемдердің қолданылғандығы және олардың шіркеулер мен монастырларда сақталғандығы, сондай-ақ өлшеу құралдарының жыл сайынғы тексерістері туралы мәліметтер сақталған. Мәселен, ұлы князь Святослав Ярославовичтің (1070-ші жылдар) "алтын белбеуі" ұзындық өлшемінің үлгісі болып қызмет етті, ал новгород князі Всеволодтың (1136 ж) жарғысында "сауда таразылары мен өлшеуіштер былғамай, таза өлшейді".. деп жазылды. Ал оны бұзушыға өлімге кесуге дейін жаза қолданылуы мүмкін болды. Заң шығарушы метрология өлшемдерінің бірлігі мен өлшеу құралдарының біртүрлілігін қамтамасыз етуге бағытталған, өзара байланысты және өзара келісілген жалпы ережелер, талаптар мен нормалар кешенін енгізетін метрологияның бөлімі. Заң шығарушы метрология, тәжірибеге Мемлекеттік метрологиялық қызмет пен мемлекеттік басқару органдарының метрологиялық қызметі және заңды тұлғалар арқылы енгізілетін заңдармен және заң шығарушы ережелермен метрологиялық қызметті мемлекеттік реттеу құралы болып қызмет етеді. Құралдардың үлгілерін сынау және бекіту, оларды тексеру мен калибрлеу, өлшеу құралдарын сертификаттау мемлекеттік метрологиялық бақылау мен өлшеу құралдарын қадағалау заң шығару метрологиясы саласына жатады.

Заң шығарушы метрологияның  метрологиялық ережесі мен нормалары соған сай халықаралық ұйымдардың ұсынымдарымен және құжаттарымен сәйкестендірілген. Бұл халықаралық экономикалық және сауда байланыстарының дамуына ықпал етеді және халықаралық метрологиялық ынтымақтастықтағы өзара түсіністікке қолжеткізуге көмектеседі.

Өлшеу метрологияның негізгі объектісі  ретінде физикалық шамалармен, сол  сияқты өзге ғылымдарға (математика, психология, медицина, қоғамдық ғылымдар және т.б.) жататын шамалармен байланысты.

Сапалық қатынас түрғысынан көптеген физикалық объектілер үшін ортақ болып саналатын, осыған орай сандық мәнмен өзгешеленетін физикалық объекті (құбылыс, процесс) қасиетінің бірі физикалық шама болып аталады. Мәселен, "беріктік" қасиет сапалық тұрғыдан болат, ағаш, мата, шыны және көптеген басқа материалдарды сипаттайды, сол уақытта беріктік дәрежесі (сандық мәні) ретінде - олардың әрбірі үшін шама мүлде әртүрлі болады.

Өлшем бірлігін сақтайтын  және онымен өлшенетін шаманы салыстыруға мүмкіндік беретін техникалық құралдардың көмегімен орындалатын операциялардың жиынтығы өлшеу деп аталады. Алынған өлшем мәні өлшеу нәтижесі болып саналады. Метрологияның негізгі міндеттерінің бірі - өлшеудің біртұтастығын қамтамасыз ету - негізгі деп санауға болатын келесі екі шарт сақталған кезде ғана шешілуі мүмкін:

• бірыңғай заңдастырылған өлшеу нәтижелерін білдіру;
• берілген ықтимал шектен шықпайтын, рұқсат етілетін соған дейін жол беруге болатын) қате жіберушілігін белгілеу.

Өлшенетін шаманың нақты  мәнінен өлшеу нәтижесінің ауытқуы қате жіберушілік (погрешность) деп аталады. Өлшеудегі қате жіберушілік әдетте өлшеу құралдарындағы немесе нормативтік құжаттардағы техникалық құжаттамаларда келтіріледі.

Алайда, өлшеу бірлігі қате жіберушіліктің сәйкес келуімен ғана қамтамасыз етілмейді. Сонымен бірге қате жіберушілік алға қойылған өлшеу мақсаттарына сәйкес берілген ауытқу шегінен аспайтындығы туралы айтылатын өлшеу сенімділігін (дұрыстығын) де талап етеді.

Өлілеу дәлдігі қате жіберушіліктің нөлге жақындау дәрежесін, яғни өлшенетін шаманың нақты мәніне жақындау дәрежесін сипаттайды.

Өлшемдердің бірлігі - бұл ретте  олардың нәтижелері заңдастырылған бірліктермен білдірілген, ал қате жіберушілік берілген ықтималдылықпен белгілі және белгіленген шектерден шықпайтын өлшеудің жай-күйі.

Өлшеу ақпараттар алу тәсілі бойынша, өлшенетін шаманы өлшеу сипаты бойынша, өлшеу ақпараттарының саны бойынша, негізгі бірліктерге қатынасы бойынша ажыратылады.

Өлшеу ақпараттарын алу тәсілі бойынша  тікелей, жанама, жиынтық және бірлескен болып бөлінеді.

Тікелей өлшеу - бұл физикалық шаманы оның өлшемімен тікелей салыстыру. Мысалы, салмақты таразыда өлшеу, ұзындықты сызғыштың көмегімен өлшеу.

Жанама өлшеу - бұл ретте ізделіп  отырған шама мәні тікелей өлшеуге жататын осы шама мен шамалар арасындағы белгілі тәуелділік (қатыстылық) негізінде табылатын өлшем.

Өлшеу әдістері – бұл физикалық  құбылыстарды және өлшеу құралдарын пайдалану тәсілдерінің жиынтығы.

Өлшеу салалары- өзіндік белгісімен бөлініп тұратын, ғылым мен техниканың қандай да бір саласына тән, физикалық  шамаларды өлшеудің жиынтығы.

Физикалық шамалар бірлігінің халықаралық жүйесі.

Өлшемдер және салмақтар  жөніндегі   Бас конференция (ГКМВ)   1954   жылы   оларды   халықаралық   қатынастарда пайдалану    үшін,    физикалық    шамалардың    алты    негізгі бірліктерін анықтады, олар: метр, килограмм, секунд, ампер, Кельвин градусы және электр шамы (жарық күші мөлшері). Өлшемдер және салмақтар жөніндегі XI Бас конференция 1960 жылы 81, ал орыс тілінде СИ арқылы белгіленетін халықаралық бірлік  жүйесін  бекітті.   Бас  конференция  соңғы  жылдары бірқатар толықтырулар мен өзгерістерді қабылдады, соның нәтижесінде   негізгі    бірліктер   жетіге   жетті,    физикалық шамалардың қосымша және туынды бірліктері келесі негізгі бірліктерді анықтады:

• ұзындық бірлігі ~ метр;
• салмақ (масса) бірлігі - килограмм;
• уақыт бірлігі — секунд;
• электр тоқ күшінің бірлігі - ампер;
• термодинамикалық температура бірлігі - Кельвин;
• заттар санының бірлігі — моль;
• жарық күшінің бірлігі — кандела.

Халықаралық жүйе СИ неғұрлым жетілдірілген және әмбебап болып саналады. Негізгі бірліктерден өзге, жүйеде жайпақ (тегіс) және дене бұрыштарының қосымша бірліктері -радиан және стерадиан, кеңістік пен уақыттың, механикалық шамалардың, жылу, жарық, акустикалық, электрлік, магниттік шамалардың, сондай~ақ иондалған сәулелердің туынды бірліктерінің үлкен саны бар.

Халықаралық бірліктер жүйесін  қабылдағаннан кейін, іс жүзінде  бүкіл аса ірі халықаралық ұйымдар, оны метрология жөніндегі өз ұсынымдарына енгізе отырып, осы ұйымның барлық мүше-елдерін оны қабылдауға шақырды, КСРО СИ жүйесін ресми түрде 1963 жылы қабылдады.

Шама бірліктерін іс жүзінде  өлшеу үшін, нормативтік қате жіберетін  және өлшеу құралдары деп аталатын техникалық құралдар қолданылады. Өлшеу  құралдарына мыналар жатады: өлшемдер, өлшеу түрленгіштері, өлшеу аспаптары, өлшеу қондырғылары мен жүйелері, өлшеуге қажет керек - жарақтар.

Берілген мөлшердің  физикалық шамасын көрсетуге арналған өлшеу құралы өлшем деп аталады. Гір тастары (гирлер), ұзындық өлшемдерінің ұшы өлшеу құралдарының аталмыш түріне жатады.

Тәжірибеде бір мәнді және көп  мәнді өлшемдер, сондай-ақ жиынтық  және дүкен өлшемдері пайдаланылады. Бір мәнді өлшемдер бір мөлшердің (гірдің) ғана шамасын көрсетеді. Көп  мәнді өлшемдер физикалық шаманың  бірнеше мөлшерін (көлемін) көрсетеді, мысалы, милиметрлік сызғыш заттың сантиметрлерді және милиметрдегі ұзындығын көрсету мүмкіндігін береді.

Жиынтық және дүкен өлшемдері шамалардың жиынтық (суммарлы) немесе аралық мәндерін көрсету мүмкіндігін алу үшін бірмәнді немесе көп мәнді өлшемдердің үйлесімін білдіреді.

Өлшемдер жиыны, оларды қажетті  үйлесімде (мысалы, жиынтық үйлесімде, зертханалық гір тастарының жиыны) қолдану мүмкіндігін беретін әртүрлі мөшердегі бірыңғай өлшемдер кешенін білдіреді.

Дүкен өлшемі - конструктивті бір  механикалық тұтастыққа біріккен. Стандартты үлгілер мен стандартты заттар бірмәнді өлшемдерге жатады.

Стандартты үлгі - бұл, белгілі бір  сипаттаманың сандық мәнін белгілеу мақсатымен метрологиялық аттестациялауға жататын, қажетті деңгейде рәсімделген заттар (материалдар) сынамасы. Мысалы, әртүрлі минералдардағы осы параметрді анықтау үшін қаттылықтың нақты мәніне не минералдар жиыны осындай үлгідерге жатады.

Құрылыс өндірісін метрологиялық  қамтамасыз ету-бұл ұйымдар мен  кәсіпорындардың, ғылыми зерттеу және жобалау институттарының, жұмыстарды жекелеген атқарушылардың құрылыс  өнімдерін жобалау, жасау және пайдалану  процесінде өлшеулердің сенімділігі  мен дәлдігін арттыруға бағытталған  белгілі бір функцияларды жүйелі орындауы, ережелер мен талаптарды сақтауы.

Квалиметрия - өлшеу сапасы мәселелерін  зерттейтін метрология бөлімі.

Мұнда да физикалық шамаларды өлшеу  саласындағы сол заңдар мен ережелер пайдаланылады, алайда, салыстыру кезінде ашық көрінетін кейбір ерекшеліктері де бар. Оларды өлшенетін шамаларды салыстырудан бастау арқылы қарастырып көреміз.

Біздің  өмір сүретін әлемнің алуандығы  оның әртүрлі жақтарының қасиеттерімен  анықталады. Бұл тірі және өлі материяның қасиеті, физикалық объектілер мен  құбылыстардың қасиеті, әлемде болып  жатқан әлеуметтік және тарихи процестердің қасиеті және көптеген өзге қасиеттер. Қасиеттердің белгілі бір тобы, сапа сияқты (еңбектің, өнеркәсіп өнімдерінің, өнер шығармаларының, қабылданатын шешімдердің  ұйымдық қызметтің және т.б.) жинақталып, қорытылған түсінікке жатады