Бақылау, өлшеу құралдарының сезгіштігі

Түрлі заттардың  жылулық сәуле шығару коэффициенті түрліше болғандықтан, олар бірдей температуралы болғанның өзінде де, түрлі энергия шығарады. Сондықтан термопараның жұмысшы ұшына жылудың түрлі мәндерін береді. Осы себепті пирометрді абсолют қара затқа градуирлейді. Нақты заттың температурасын өлшеген кезде пирометр әрдайым нақты температурадан төмен мәнді көрсетеді.  

Термопараның  жұмысшы ұшы арқылы алынатын жылу Стефан-Больцман заңы бойынша анықталады:  

Q = εδТ4 (6), мұндағы  ε - қарастырылып отырған заттың  жылулық сәуле шығару коэффициенті, оны түрлі заттар үшін анықтамалық нұсқамалардан алады, δ - абсолют қара заттың сәуле өткізу коэффициенті, ол да анықтамалық шама. Жоғарыдағы формула көмегімен заттың температурасын есептейді. 

  

№11 дәріс тақырыбы: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Қателіктерді  анықтау және есептеу мәселелері 

2. Оптикалық  прибор қолданылу аясы 

3. Кірістік және  шығыстық сигналдар 

Кез-келген прибордың  қызмет дәлдігі оның негізгі сипаттамаларының бірі болып табылады. Ондай приборға оптикалық прибор да жатады. Құрылғының қажет болатын дәлдігін қамтамасыз ету конструктордан мүмкін болатын барлық қателіктерді білуді қажет етеді. Ол қателіктердің құрылғы дәлдігіне әсерін білуі қажет. 

Қателіктерді  анықтау және есептеу мәселелерін  дұрыс шешу құрылғының анық та дұрыс көрсетуіне тікелей әсер етеді. 

Оптикалық прибор өлшенетін, басқарылатын немесе бақыланатын (анықталатын) объектіден алынған ақпаратты  түрлендіру үшін қолданылады. Сөйтіп объектінің геометриялық параметрлері, кеңістіктегі орны, энергетикалық жай-күйі, сондай-ақ сапалық және сандық қасиеттерін көрсететін басқа да параметрлері туралы анықтайды.  

Кеңейтілген жағдайда оптикалық приборды 23-суреттегідей көрсетуге болады. Мұндағы  X0i, Хi, Yi - объектінің i - ші ақпаратық параметрі, Хi, Yi - сәйкесінше кірістік және шығыстық сигналдар. qi -  құрылғының i-ші схемалық параметрі,  fi - Х i және Yi байланыстыратын функция, ФУ1, ФУ 2, ФУn – прибордың функционалдық құрылғылары. 

Басқа құрылғылардікі сияқты, оптикалық прибордың қызметінде де қателіктер болады. Нәтижесінде ақпараттың бір бөлігі жоғалады. 
 
 

23-сурет. Прибордың  жұмыс принципі 

1- бақылау объектісі, 2 – прибор, 3 – оператор (басқару,  бақылау құрылғысы). 

  

Жалпы жағдайда прибордың қызметіндегі қателігі ақпараттың жоғалуымен анықталады. Ол жоғалу процесі прибордың кірістік сигналын түрлендіру кезінде немесе нәтижені тіркеу (өңдеу) кезінде жүреді.  

Прибордың ішінде ақпараттың оны өзгертуге, сондай-ақ түрлендіру мен өңдеуге дейін  жоғалуынан болатын қателіктерді әдістемелік  қателік деп атайды. 

Кірістік сигналдың  ақпараттық параметрін шығыстық сигналдың  ақпараттық параметріне айналдыратын оптикалық, механикалық, электрондық  және басқа приборлардағы ақпарат  жоғалуы нәтижесінде болатын  қателіктерді инструменталдық (аппараттық, құрылғылық) қателік деп атайды. 

Әдістемелік және инструменталдық қателіктердің  себептері мен пайда болу көздері 1-кестеде көрсетілген. 

  

  

Дәріс тақырыбы №12: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Электр өлшеу  обьектілері 

2. Аналогтік  құралдар 

3. Цифрлық құралдар 

Электрлік қондырғылардың қалыпты жұмыс жасауын жүйелі түрде бақылаусыз қалдыру мүмкін емес. Барлық электрлік және магниттік шамалар электр өлшеу обьектілеріне жатады, олар ток, кернеу, қуат,энергия ағыны және т.б. 

     Электор  өлшеу құрылғылары электірлік  емес шамаларды(температура ,қысым, және т.б.) өлшеу үшін де кеңінен пайдаланылады. Өлшеудің мұндай әдістері электрлік емес шамаларды электірлік өлшеу деген атпен белгілі. өлшеудің электірлік әдістерін қолдану өлшеу нәтижелерін алыс қашықтыққа(телеөлшеулер) салыстырмалы түрде оңай беруге, машиналармен аппараттарды басқаруға өлшенетін шамалармен автоматты түрде матемеатикалық жолмен амалдар орындауға (мысалы, лентаға жазу), процестерді бақылау жолдарын жүзеге асыруға және т.б. мүмкіндік тудырады. 

      Құрылғылардың есептеу түріне қарап, оларды аналогтік және цифрлық құралдар деп бөлінеді. Есептік құрылғылар орналасқан қозғалмалы бөлікке аналогтік құралдардың өлшенетін немесе оған пропорционал шамасы тікелей әсер етеді. Ал цифрлық құралдарда қозғалмалы бөлік жоқ, өлшенетін немесе оған пропорционал шама, сандық баламаны(эквивалентті) түрлендіреді. Микропроцессорлар өлшеу құралдарының өтімділігін және дәлдігін мейлінше жоғарлатып, қорытындыларын өңдеуде, оларға қосымша функциялық рөл береді. 

       Күрделі обьектілерді зерттеуде автоматтық өлшеу жүйелері қолданылады. Бұл жүйелер датчиктер , өлшенетін және тіркейтін құралдар, құрылғы және оның түйіндестерін(интерфейс) және басқарудың жиындарынан тұрады. 

      Қазіргі таңда осы заманғы  өндірістің қай саласын алмасақ  та, оларды өлшеу жұмыстарынсыз көзге елестету қиын. 

       Өлшеу – бұл арнайы техникалық  құралдарың көмегімен физикалық  шаманың мәнін тәжірибе жүзінде  анықтау. Өлшеуді жүргізуге мүмкіндік  беретін құрылғыны өлшеу құралы  деп атайды. Өлшеу процесін ең  оңай жүргізуге мүмкіндік беретін электр өлшеу құралдары аса маңызды рөл атқарады.  

Өлшеу нәтижелерінің  алынуына қарай өлшеулер тікелей  және жанама болып бөлінеді. Өлшеудің тікелей түрінде өлшенетін шаманы тікелей құралдың көретуі бойынша  анықтайды (мысалы, токты амперметірмен, кернеуді вольтметірмен, электр энергиясын-санағышпен өлшеу). 
 

        Жанама өлшеуге оның нәтижесі  өрнектер арқылы анықталады. ол  өрнекке кіретін шамалардың мәндері  тікелей өлшеу арқылы алынады(вольметр  және амперметр арқылы электр  кедергісін өлшеу- әуелі кернеу мен ток өлшенеді, сонан соң Ом заңы бойынша кедергіні есептейді). 

        Электр өлшеу әдісінің негізінен  екі түрі бар: тікелей бағалау  және салыстыру. 

        Тікелей бағалау әдісінде өлшенетін  шама құралдың көрсетуінен тікелей  алынады. Құралдың шкаласы оны заводта дайындау кезінде  эталондық құралдың өлшеу бірліктеріне сай градурлейді. Мысал ретінде, вольтметрмен, амперметрмен, фазаметрмен, ваттметрмен және т.б. өлшеулер жүргізуді алуға болады. 

        Бұл әдістің негізгі артықшылығы өлшеудің қарапайымдылығы және оған уақыттың аз кетуі. 

        Салыстырып  өлшеу әдісінде, өлшенетін  шама, эталондық үлтімен  немесе  жұмысшы өлшемімен салыстырылады.  Өлшеу дәлдігі едәуір жоғары, бірақ өлшеулер күрделілігі жоғарлай  түседі. 

  

№13 дәріс тақырыбы: .2с 

  

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Инструменталдық  қателіктер түрлері 

2. Автоколлиматор  схемасы 

3. Технологиялық  және эксплуатациялық қателіктер 

Инструменталдық қателіктер теориялық, технологиялық  және қолданушылық болып бөлінеді. 

Теориялық қателіктер үш жуықтаудан пайда болады: құрылымдық (прибор қызметі заңдылығындағы жуықтау, ол ақпараттық кірістік (Xi) және шығыстық (Yi) сигналдарды байланыстыратын fi-мен сипатталады (29-сурет)), параметрлік ((qi) конструктивтік параметрлердегі жуықтау), конструктивтік (жоғарғы кинематикалық жұптардағы жуықтаулар). 
 
 

29-сурет 

 Бірінші типті  теориялық қателіктер сигналды  дәлме-дәл түрлендіру функциясын  оған жуығырақ басқа бір тәуелділікпен  алмастырған кезде пайда болады. Бұл көбіне сызықтық емес функцияны сызықтымен алмастырған кезде пайда болады. Мысалға  автоколлимациялық айнаның бұрылу Y  бұрышының 5 марка бейнесінің автоколлиматордың (2-7) фокальды жазықтығындағы l ығысуынан тәуелділігі мына түрге ие: 

, (10) 

Мұндағы f – 2 объективтің  фокус аралығы, N – импульстар саны (n) (шкала деңгейлері, бөліктері және т.с.с.). Импульстар кескін l шамасына орын ауыстырған кезде пайда болады, - импульсты өлшеу айнымалысы (шкала), - қабылдағыштағы кескіннің «орнының мөлшері» (сигналдың, градуировканың деңгейінің...). 
 
 

30-сурет. Автоколлиматор  схемасы: 

1 - айна, 2 – объектив, 3 – жарықты бөлгіш пластина, 4 – қабылдағыш, 5 – тор, 6 – конденсатор, 7 – жарық көзі. 

Өлшенетін бұрылу бұрышы аз (бірнешеден бірнеше он бұрыштық минутқа дейін) болғандықтан, қызмет заңдылығын сызықты түрге келтіреді. Бұл импульс бөлігін (шкала бөлігін) тұрақты етіп таңдауға және қабылдағыштың нөлдік күйін ықшамдауға мүмкіндік береді. 

, (11) 

 мұндағы А  - импульстың тұрақты өлшемі (шкала  бөлігі). 

 Нәтижесінде  айнаның бұрылыс бұрышын өлшеудің теориялық қателігі шығады 

(12) 

31-суретте оптикалық  бақылау құрылғысының бір бөлігінің  схемасы келтірілген. Ол құрылғы  бейнені 5-саңылау диафрагмасымен  жылжытады. Жылжыту 4-жазықпараллель  пластинка көмегімен жүреді. Келтіргіштің  құрамына 3-рычаг, 2-винтті механизм және 1-шкала (Х винттің бұрылу бұрышының датчигі) кіреді:  
 
 

31-сурет. Бақылаушы  құрылғының схемасы. 

Кескіннің ығысу  шамасын (Y) және винттің Х бұрылу бұрышын байланыстыратын дәл  тәуелділік мынаған тең: 

(13) 

мұндағы d - пластина қалыңдығы, k және р - винттік механизмнің ену саны мен резьба қадамы; Н - рычаг ұзындығы; а - жарық шоғының осьтік сәулесінің пластинканың кіріс жағына түсу бұрышы (пластинаның бұрылу бұрышы); n - пластинка материалының (әйнектің) сыну көрсеткіші. 

Пластинка мен тангенстік рычагтың қызмет заңдылығының сызықты түрге келтірілген және бұрыштың аздығын ескеретін жуық тәуелділігі мынадай болады: 

(12) 

 Егер бұл  тәуелділік бақылау құрылғысының  негізіне саналатын болса, онда  түріндегі теориялық қателік  шығады. 

 Үшінші текті теориялық қателік (конструктивтік) әдетте жұмыр және рычагтық механизмдердің жоғарғы кинематикалық жұптарын құрастыру кезінде пайда болады. 

Технологиялық қателік құрылғының элементтерін дайындау және құрастыру кезінде пайда  болады және олар келесілер: детальдар материалдарының есептік көрсеткіштерден ауытқуы (әйнектің сыну көрсеткіші мен орташа дисперсиясының, серпінділік модулының, сызықтық ұлғаю коэффициентінің); детальдардың өлшемдері мен формаларындағы дайындау кезінде жіберілген қателіктер; детальдарды жинау кезінде шығатын орнату мен деформациясы қателіктері;  

Технологиялық қателіктерге басқа жақтан әкелініп салынған (стандартталған) элементтер мен блоктардың (подшипниктер, қабылдағыштар, қадамдық двигательдер, аналогтық-сандық түрлендіргіштер және т.б.) олардың дайындалу ақауларынан шығатын қателіктерін жиі жатқызады. Ал егер бұл қателіктер белгілі болса (құжатталған болса), онда олар шығыстық (Y) сигналдың нақты ақпараттық мәндеріне нақты тіркеліп есептелген болады. Сөйтіп оларды теориялық қателіктерге жатқызуға болады. 

Технологиялық қателіктер – ең көп таралған және прибордың дәлдігіне аса көп  әсер ететін қателік болып табылады. 

Эксплуатациялық қателіктер сыртқы және ішкі факторлардан шығады. Мысалға: түсірілген салмақ, вибрация, үйкеліс күші, температура, радиациялық сәуле, қоректендіру көзінің орнықсыздығы. Бұл факторлардың әсері материалдардың көрсеткіштерінің өзгерісіне әкеледі. 

Инструментальдық  қателіктердің бір ерекшелігі - оларды өлшеуге (зерттеуге) болады және прибордың (құрылғының) құжаттарына енгізуге болады. 

  

№14 дәріс тақырыбы: .2с