КБЖ 39.17я723 Ш657

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі жəне «Кəсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сəйкес ««ТжКБ жүйесі үшін шетел әдебиетін сатып алуды және аударуды ұйымдастыру жөніндегі қызметтер» мемлекеттік тапсырмасын орындау аясында қазақ тіліне аударылды. Аталған кітаптың орыс тіліндегі нұсқасы Ресей Федерациясының білім беру үдерісіне қойылатын талаптардың ескерілуімен жасалды. Қазақстан Республикасының техникалық жəне кəсіптік білім беру жүйесіндегі білім беру ұйымдарының осы жағдайды ескеруі жəне оқу үдерісінде мазмұнды бөлімді (технология, материалдар жəне қажетті ақпарат) қолдануы қажет. Аударманы «Delta Consultіng Group» ЖШС жүзеге асырды, заңды мекенжайы: Астана қ., Иманов көш., 19,

«Алма-Ата» БО, 809С , телефоны: 8 (7172) 78 79 29, эл. поштасы: іnfo@dcg.kz

Пікір беруші: 2003 “Радиоаппараттарын жасау” мамандығының пәндік-тізілімдік комиссиясының төрағасы, Мәскеу ғарыштық аспап жасау техникумының жоғары біліктілік санатындағы оқытушысы

Ш657 Өлшеу құралдары: орташа кәсіптік білім беру мекемелері студенттеріне арналған оқулық /  В.Ю.Шишмарев. - 6-шы басылым., түзетілген - М.: «Академия» баспа орталығы, 2013 - 320 бет.

Әртүрлі физикалық шамаларды өлшеу үшін өлшеу құралдарының (аспаптарының) негізгі типтері ұсынылған. Электрлік өлшегіш аспаптарға, электрлік емес шамаларды электрлік дабылдарға түрлендіргіштерге аса назар аударылады. Өлшемдердің дәлдігін метрологиялық қамтамасыз ету мен автоматтандырудың өндірістік аспаптары мен құралдарының Мемлекеттік жүйесін құрудың сұрақтары қарастырылған. Оқулық ОКББ ФМББС сәйкес 220703 “Технологиялық процесстерді және өндірістерді автоматтандыру (салалар бойынша)” мамандығы үшін ОП 09 “Электр техникалық өлшеулер” жалпы кәсіптік пәнін және ПМ 01 “Автоматтандыру жүйесі мен құралдарын бақылау мен метрологиялық қамтамасыз ету” кәсіптік модулін (МДК.01.01, МДК 01.02, МДК.01.03) игеру кезінде, сонымен қатар ОКББ ФМББС сәйкес 200111 “Радио электронды аспаптық құрылғалар мамандығы үшін ОП.05 “Электрлік өлшеулер” жалпы кәсіптік пәнін игеру кезінде пайдаланылуы мүмкін.

Орта кәсіптік білім беру мекемелерінің студенттеріне арналған оқулық.

Компьютерлік беттеу: Л. М. Беляева. Корректорлар И. Н. Волкова, И. В. Могилевец

© Рәсімдеу «Академия» баспа орталығы, 2006

Өлшеу техникасы адам қызметінің көптеген салаларында қолданылады. Соңғы онжылдықта әртүрлі өлшеуді талап ететін дәл әдістер мен технологиялар сонымен қатар химияда, биологияда, медицинады, ауыл шаруашылығында және басқа да салаларда кеңінен қолданысқа ие болды. Қазіргі уақытта бақылау мен өлшеудің еңбек сыйымдылығы барлық қоғамдың өндірістің еңбек сыйымдылығынан орта есеппен 10-нан 15 %-ға дейін құрайды. Кейбір салаларда, мысалы машина жасау, радио аппараттар жасау, авиациялық және ғарыштық техникада, бұл үлес біршама жоғары. Өлшеуіш техникасын әзірлеу және өндірумен аспап жасау ұйымдары мен кәсіпорындары айналысады. Біздің елімізде қазіргі уақытта өнеркәсіптің азаматтық салалары үшін аспап жасауды дамыту стратегиясы әзірленген. Ресейдің аспап жасауды дамыту стратегиясы (бұдан әрі стратегия) осы саланың негізгі басымдықтарын техникалық қайта жарақтандыруды іске асыру мен жаңа жоғары технологиялық өндіріс пен ғылымның дамуына әсер етуге үндейтін машина жасау кешенінің ғылыми еңбекті қажет ететін бөлік ретінде анықтайды.

Стратегияның мақсаты, міндеті және артықшылықтары Стратегия ғылымның заманауи жетістіктері (информатика, метрология, электроника) мен елдің интеллетуалдық әлеуетін пайдалану негізінде өнерәсіптің шикізаттық және машина жасау салаларының біршама тиімді дамуын қамтамасыз ету мақсаттарында аспап жасаудың басым дамуы шарттарын құруды болжайды.

Стратегия мақсаттары:

2010 жылға дейінгі кезеңде аспап жасау, автоматтандыру құралдары мен басқару жүйелерінің басым бағыттары болып табылады: жоғары дәлдікті, сенімділікті және өлшемдердің кең диапазонын, соның ішінде төтенше жағдайларда қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін іргелі ғылымдардың, гетерогендік қүрылымдардың, нанодисперстік материалдардың, ядролық магниттік резонанстың, лазерлік оптиканың, басқа жоғары технологиялардың биотехникалық сенсорларының жетістіктері негізінде технологиялық параметрлер мен физикалық шамаларды өлшеу құралдарын құрудың жаңа физико-технологиялық параметрлерін пайдалану. Ресейдегі аспап жасау өнеркәсібінің заманауи күйі. Аспап жасау - елде және әлемде өлшем бірлігін қолдау үшін өнеркәсіпті өлшеу

құралдарымен қамтамасыз ететін негізгі сала.

Ресейде  1,5 млрд-қа жуық өлшеу құралдары пайдаланылуда, жыл сайын тұтынушылар 15...17 млн бірлік жаңа өлшеу құралдарын сатып алады, оған қоса 10 млн.жуық бірлігін отандық кәсіпорындар жеткізеді. Ресей Мемстандартының өлшем құралдарының мемлекеттік тізілімі 29 000 типтен артық өлшем құралдарынан тұрады. Бүкіләлемдік сауда ұйымы (ВТО) РФ «Техникалық реттеу туралы» заңымен өлшеудің ұлттық жүйелерін үйлестіру туралы шешім қабылдады. Экономикада өлшем бірлігі өнімдерді шығару мен тұтынуды, сауда, кеден, салық операциялары кезінде алмасудың баламалылығын, тұтынушылар құқығын қорғау, адал бәсекелестік жағдайларын қатамасыз етеді. Әлеуметтік салада өлшем бірлігі машиналар мен құралдардың, тағам өнімдерінің, медициналық техника мен дәрілік препараттардың, көлік және басқа да қызметтердің қауіпсіздігінің техникалық регламенттерін қамтамасыз етеді. Өнерәсіптің өлшеу, аналитикалық, сынақ құралдарына, автоматтандыру және есептеуіш техника құралдарына қажеттілігі қазірде кемінде 60 %-ға қамтамасыз етіледі. Ресей Мемстандартының Мемлекеттік өлшем құралдары тізілмінің мәліметтері бойынша РФ-на импорт бойынша кіргізілетін өлшем құралдарының 3000-нан астам түрі тіркелген, олардың бөлігі (30 % жуығы) отандық өнеркәсәпте дайындалмайды.

Бұл өлшеу құралдарына жататындар:

Ішкі нарықта әртүрлі номенклатуралық топтар бойынша отандық аспаптық өнімдердің бәсекеге қабілеттілігі әлемдік жетістіктерге сәйкестік бойынша келесі түрде бағаланады:

Аспап жасау өнеркәсібінің ғылыми және конструкторлық-технологиялық потенциалы. Аспап жасау өнімдерінің жоғары ғылыми еңбек сіңіргіштігі осы саладағы ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарға жоғары шығындардың қажеттілігін анықтайды. Алдыңғы қатарлы әлемдік фирмалардың тәжірибесі бойынша жаңа бұйымдарды шығаруды игеру мен құруға инновациялық шығындар шығарылатын өнімдердің құнынан 12.15 % құрайды. 1990 жылға дейін отандық аспап жасауда бұл көрсеткіш 7.8%-ға тең болды, 1996 жылға қара ол 2%-ға дейін төмендеді, ал қайта игерілген бәсекелестік-қабілетті бұйымдардың саны Қазіргі уақытта саланың ғылыми-техникалық потенциалы бағыттар бойынша әзірлемелерге бағытталған 26 ғылыми-зерттеу институттарына және конструкторлық-технологиялық бюроларға ұсынылды. Жаңа бәсекеге қабілетті өлшеу құралдарын, аспап жасау өнеркәсібінің автоматтандыру жүйесі мен құралдарының өндірісін құру мен жылдам игеру тек заманауи микроэлектрондық элементтік базада, соның ішінде механикалық учаскелерді автоматтандырылған механикалық өңдеуші құралмен (соның ішінде лазерлік) және икемді өндірістік жүйелермен (ИӨЖ) жабдықтандырылған сенсорлық тетіктерді дайындаудың микроэлектрондық технологиясының автоматтандырылған жобасын пайдалану кезінде аса үлкен интегралдық жүйелерді пайдалану арқылы орын алуы мүмкін.

2010 жылға дейін аспап жасау өнеркәсібін дамытуды болжау. 2010 жылға Ресей экономикасын дамытудың негізгі болжалды көрсеткіштері., млрд долл.: Бұл ретте аспап жасау өнімдері өнеркәсібі көлемінің өсу қарқыны жаңа және жаңашаландырылған өнімдер есебінен 10 . 15 %-ға өнімдердің номенклатурасын жыл сайынғы жаңарту мен кеңейту кезінде жылына  7 . 8 % құрауы тиіс. Шығарылатын аспаптық өнімнің жылдық көлемін сала  2,0— 2,1 есеге арттыруы мүмкін. Қолда бар бағалар бойынша, 2010 жылға қарай ішкі нарықты өлшеу құралдарына, автоматтандыру жүйелері мен құралдарына қажеттілігі  90.95 %-ға қанағаттандырылады. жоғарыда көрсетілген басым даму бағыттарын ескере отырып өнеркәсіптің әртүрлі салалары үшін жаңа өлшем 6.

құралдарын, автоматтандыру құралдары мен жүйелерін жасау келесіні қарастырады.

ӨНДІРІСТІК АСПАПТАР МЕН АВТОМАТТАНДЫРУ ҚҰРАЛДАРЫНЫҢ МЕМЛЕКЕТТІК ЖҮЙЕСІ Өндірістік аспаптар мен автоматтандыру құралдарының мемлекеттік жүйесі (ӨАМЖ ) өнеркәсіптің әртүрлі салаларын технологиялық процесстермен басқару және реттеу, бақылау жүйесін техникалық құралдармен қамтамасыз ету мақсаттарында құрылған. 1950 жж. әртүрлі ұйымдар мен кәсіпорындарда ұқсас техникалық сипаттары бар өлшеу мен бақылауға арналған көптеген әртүрлі аспаптар әзірленді, бірақ та бұл ретте әртүрлі өндірушілердің аспаптарының бірлесіп жұмыс істеу мүмкіндігі ескерілген жоқ, бұл шығарылатын техникалық құралдар базасында күрделі жүйелерді әзірлеу құнының артуына әкелді, құралдарды кеңінен енгізуді тежеді, автоматтандыру құралдарын кеңінен енгізуді тежеді. Сондықтан да 1960 жж. ӨАМЖ құру туралы шешім қабылданды, ал 1961 жж.бастап оны іске асыру бойынша жұмыстар басталды. Қазіргі уақытта ӨАМЖ  технологиялық процесстерді бақылау, өлшеу, реттеудің автоматтық және автоматтандырылған жүйелерінің, сонымен қатар ақпараттық-өлшеу жүйелерінің құралдары ретінде пайдалану үшін тағайындалған бұйымдардың эксплуатациялық, ақпараттық, энергетикалық, метрологиялық және конструктивтік ұйымдастырылған жиынтығын ұсынады. ӨАМЖ  өнеркәсіпте технологиялық процесстерді  басқарудың автоматтандырылған жүйесін (ТП БАЖ) және басқарудың автоматтандырылған  жүйесін (БАЖ) құрудың техникалық базасына айналды. Оны дамыту мен қолдану ТП БАЖ жобалау процессін құруға, машиналық жобалауға өтуге әсер етті. ӨАМЖ  құру мен жетілдіру негізіне келесі жүйелік техникалық принциптер қойылған: автоматтық бақылау, реттеу және басқару қызметінің көп түрлілігін типтендіру және минималдандыру; техникалық құралдар номенклатурасын минималдандыру; аспаптар мен құрылғыларды блоктық-модульдік құру; бірегейлендірілген аспаптар мен құрылғылар негізінде басқару жүйесінің агрегаттық құрылымы; аспаптар мен құрылғылардың үйлесімдігі.

Функционалдық сипаты бойынша ӨАМЖ  барлық өнімдері құрылғылардың келесі топтарына бөлінген: процесстің немесе объектінің күйі туралы ақпаратты алу; байланыс арналары бойынша ақпаратты қабылдау, түрлендіру және беру; ақпаратты түрлендіру, сақтау және өңдеу, басқару командаларын құру; командалық ақпаратты пайдалану. Құрылғылардың бірінші тобына ақпаратты ұсыну тәсіліне байланысты байланыстың бірегейлендірілген дабылын құрайтын тетіктер, нормалаушы түрлендіргіштер; қадағалаушының тікелей қабылдау үшін қол жетімді түрде өлшеу ақпаратын ұсынуды қамтамасыз ететін аспаптар және оператор қолмен енгізетін алфавиттік-сандық ақпарат құрылғылары кіреді. Ақпаратты алу құралдары Өндірістік аспаптар мен автоматтандыру құралдарының мемлекеттік жүйесіндегі бұйымдардың ең саны көбі болып табылады - барлық техникалық құралдар номенклатурасының жартысынан артығы. Құрылғылардың екінші тобы өлшегіш тізбектердің коммутарторларынан, дабылдар мен кодтардың түрлендіргіштерінен, шифрлегіштер мен қайта шифрлегіштерден, келісу құралдарынан, теледабыл, теле өлшеу және теле басқару құралдарынан тұрады. Бұл құрылғылар өлшегіш және басқару дабылдарын түрлендіру үшін пайдаланылады. Үшінші топты дабыл анализаторлары, функционалдық және операциялық түрлендіргіштер, логикалық құрылғылар мен жады құрылғылары, реттегіштер, басқарушы есептегіш құрылғылар мен кешендер құрайды. Төртінші топқа атқарушы құрылғылар - электрлік, пневматикалық, гидравликалық және құрама атқарушы механизмдер, қуаттылық күшейткіштері, ақпаратты ұсынудың қосалқы құрылғылары кіреді. Бақылау және басқару құралдарының номенклатурасын минималдандыру екі идея негізінде іске асырылады:  бір функционалды тағайындалымдағы құрылғылардың осы бұйымдардың параметрлік қатары негізінде сәйкестендіру және ірі функционалдық міндеттерді шешу үшін техникалық құралдар кешенін агрегаттауды бірегейлендіру. Минималдандыру процессі құралдар мен құрылғылардың кейбір негізгі параметрлерін іріктеу, олардың қатарынан басты параметрді бөлу және басты параметрдің өзгеруінің барлық диапазонын жабу үшін құрылғылардың минималдық қажетті санын орнатудан басталады. Оған қоса бір құрылғыны пайдалану диапазонынан басқасын пайдалану диапазонына өту белгілі заңдылықтарға бағынады. Артық сандар қатарына негізделген геометриялық прогрессия басым пайдаланылады. Бір функционалдық тағайындалымдағы бұйымдардың барлық жиынтығы

Қазіргі уақытта қысым, шығын, деңгей және электрлік өлшегіш аспаптар тетігінің параметрлік қатарлары әзірленген.

Дегенмен оларды техникалық-экономикалық көрсеткіштер бойынша оңтайландыру жалғасуда, мысалы, берілген қажеттіліктерді қанағаттандыруға жиынтықты шығындардың минимумдық критерийі бойынша. Бұл критерий тұтынушы мен өндірушінің қызығушылықтары арасында қарама-қайшылыққа негізделген: аспаптар қатары қаншалықты аз болса, әзірлеу, игеруге шығындар соншалықты аз, ал олар соншалықты көп топтамамен шығарылады, ол сонымен қатар өндірушінің шығындарын төмендетеді. Қатардағы аспаптар санын арттыру аспаптардың мүмкіндіктерін біршама тиімді пайдалану есебінен немесе технологиялық процесс режимін біршама дәл сақтау есебінен тұтынушыға үнемділік береді. Агрегаттық кешендер (АК) пайдаланудың әртүрлі жағдайларында өлшеудің қажетті диапазондарын қамтитын және міндеттердің берілген санаттары шегінде барлық функциялардың орныдалуын қамтитын функционалдық-параметрлік қатарлар түрінде ұйымдастырылған техникалық құралдардың жиынтығын ұсынады. Бірегейлендірілген блоктар мен құрылғылар негізінде күрделі басқарушы жүйелерді құрудың сатыларында агрегаттау принципін іске асыру АӨЖ құру процессін біршама жеңілдету мен жылдамдатуа мүмкіндік береді, оларды жобалауды автоматтандыру үшін сілтемелер береді. Техникалық құралдарды агрегаттық құрудың өте маңызды артықшылықтарына бұйымдарды толық жаңартусыз жетілдіру мүмкіндігін жатқызуға болады. ӨАМЖ -де агрегаттау принципі өте кең қолданылады. Бірегейлендірілген пневматикалық және электрлік дабылдары бар жылу энергетикалық шамалардың тетіктерінің бірегейлендірілген базалық құрылғысы бөлшектердің бар-жоғы 600 атауынан құрылған, оған қоса тетіктердің 136 типтері мен 863 түрленуіне ие болды. ӨАМЖ  бұйымдарын жобалаудың біршама жоғары деңгейлерінде құрылымдық негіз ретінде құрылымдардың бірегейлендірілген типтерінің (модульдік) кешені (ҚБТ) пайдаланылады. Кешеннің барлық бөлшектері мен түйіндері төменгі қатардағы бұйымның элементтері жоғары қатардағы бұйымдардың элементтеріне түрлену үшін тағайындалатындай түрде бөлінеді. ӨАМЖ -не қойылған барлық бұйымдар үшін ортақ үйлесімдік түсінігін келесідей түрде құруға болады.

Ақпараттық үйлесімдік

Конструктивтік үйлесімдік

қатар бірлесіп пайдалану кезінде эргономикалық нормалар мен эстетикалық талаптарды орындауды қамтамасыз ететін қасиеттердің жиынтығы.

Эксплуатациялық үйлесімдік

Метрологиялық үйлесімдік

Өндірістік аспаптар мен автоматтандыру құралдарының мемлекеттік жүйесіні өндірісте сериялап шығарылатын және әртүрлі технологиялық процесстер мен құралдарды басқару мен бақылауды автоматтандыру үшін тағайындалған құралдар мен аспаптардың үлкен, күрделі және үздіксіз дамитын кешенін ұсынады. Ақпараттық дабылдарды тасымалдаушылардың пайдаланатын энергиясының түрі бойынша ӨАМЖ -нің құрылғылары электрлік, пневматикалық, гидравликалық болып, сонымен қатар қосалқы энергияны пайдаланбай жұмыс істейтін тікелей әрекет ететін аспаптар мен реттегіштер құрылғыларына бөлінеді. Әртүрлі топтардың құрылғыларының бірлескен жұмысын қамтамасыз ету үшін дабылдардың сәйкес түрлендіргіштері қолданылады. АБЖ-де әртүрлі топ құрылғыларын бірлесіп пайдалану біршама тиімдіс болып табылады. Электрлік аспаптардың артықшылықтары көпшілікке белгілі. Бұл бірінші кезекте жоғары сезімталдық, дәлдік, жылдам әрекет ету, ақпаратты беру, сақтау және өңдеудің қолайлығы. Пневматикалық аспаптар жеңіл тұтанатын және жарылыс қаупі бар құралдарда қолдану кезіндегі жоғары қауіпсіздікті, ауыр жұмыс жағдайларында, агрессивті атмосферада жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді. Бірақ та олар жылдам әрекет етуі, үлкен қашықтыққа дабылды берудің мүмкіндігі бойынша электрлік аспаптарға орын береді. Гидравликалық аспаптар атқарушы механизмдердің дәл орын ауысуды алуға мүмкіндік береді. Функционалдық-мақсаттық белгісі бойынша ӨАМЖ  төрт деңгейлі иерархиялық құрылымды ұсынады. Төменгі деңгейде басқару нысанымен тікелей өзара әрекеттесуші процестер мен құралдарға әсер етуге арналған ақпараттарды алу құралдары орналасқан. Олар барлық жоғарыда орналасқан құралдарды

ақпаратпен қамтамасыз етеді. Екінші деңгейде жергілікті бақылау мен реттеу құралдары орналасқан, олардың көмегімен қарапайым нысандар немесе автономдық бақылауды реттеу және күрделі нысандардың жекелеген параметрлерін реттеу және бақылаудың бір контурлы жүйелері іске асырылады. Әдетте, бұл құралдарды бір немесе бінеше базалық үлгілер негізінде құрылатын парамтерлік қатарлар мен бірегейлендірілген кешендер құрамында шығарады. Үшінші деңгейде  нысанды іске қосу мен тоқтату кезінде байланыстық реттеу, жасанды өлшеулер, көп сатылы қорғау және логикалық операцияларды іске асыруға мүмкіндік беретін орталықтандырылған бақылау және реттеу құрылғылары орналасқан. Олар бірнеше жүз бақыланатын және реттелетін параметрлері бар ТП БАЖ құру үшін тағайындалған. Жоғарғы деңгейде басқарудың күрделі алгоритмдері бар басқарушы есептеуіш компоненттер құрамында жұмыс істеу үшін, соның ішінде оптимизациялау, диспетчерлік және басқа да міндеттерді шешуге арналған автоматтандыру құралдары орналасқан

типтік өлшемдері негізгі парамтердің мәндерімен ерекшеленеді және әдетте бір функционалдық бұйымдарда ерекшеленеді.

Модификация

айрықша ерекшелігі кешеннің техникалы құралдарының кез келген үйлесімдігі өзара осы құралдармен жаңа функцияларды іске асыруға әкелмейтіндігі болып табылады.

Агрегаттық кешендерде техникалық құралдардың үйлесімімен жаңа қызметтерді іске асыруға болады. Қазіргі уақытта өнеркәсіпте ақпаратты алу, сақтау, өңдеу, оны тапсыру, басқару және технологиялық процесстер мен нысандарды басқару мен зерттеу және т.с.с.үшін тағайындалған шамамен 30 агрегаттық кешен шығарылады. Электр өлшегіш техника құралдарының (ЭТҚАК), есептеуіш техниканың (ЕТАҚ), телемеханиканың (ТМАК), біріншілік ақпаратты жинау құралдарының (БАЖҚ) және т.с.с агрегаттық кешені біршама кеңінен пайдаланылады.

ӨАМЖ  техникалық құралдары арасындағы ақпаратпен алмасу байланыс дабылдары мен интерфейстерінің көмегімен іске асырылады. Үздіксіз (ұқсас) дабылдар өлшегіш ақпаратты алу мен басқарушы дабылдарды орындау үшін бақылау және басқару жүйелерінің төменгі деңгейлерінде пайдаланылады. Басқару жүйелерінің біршама жоғары деңгейлерінде дабылдардың біршама сенімді өңделуін қамтамасыз ететін сандық (дискреттік) дабылдарды пайдаланады. Ұқсас дабылды сандыққа түрлендіру үшін ұқсас дабылдардың уақыт бойынша дискреттелуі мен деңгей бойынша квантталуын орындайтын ұқсас-сандық түрлендіргіштерді қолданады. АБЖ-же артықшылықтары дабыл берудің жоғары жылдамдығы, төмен құны мен энергия көздерінің қолжетімділігі, байланыс желілерін төсеудің қарапайымдылығы болып табылатын байланыстың электрлік дабылдары біршама кеңінен таралған. Пневматикалық дабылдар негізінен жарылыс қауіпсіздігін қамтамасыз ету қажет болатын және жоғары жылдам әрекет ету қажет емес мұнай, химия және мұнай химия өнеркәсібінде қолданылады. Гидравликалық дабылдар негізінен гидравликалық бағушы жүйелер мен гидравликалық атқарушылық механизмдерді басқару құрылғыларында қолданылады.

деп өзгеріс түрі мен диапазоны түрлендіргіштің физикалық қасиеттерімен және өлшенетін шаманың өзгеруі диапазонымен анықталатын біріншілік өлшегіш түрлендіргіштің дабылы аталады. Әдетте бұл өлшегіш түрлендіргіштердің шығыс дабылдары, көбінесе аздаған қашықтықта (бірнеше метрге дейін) беруге болатын электрлік дабылдар.

Бірегейлендірілген дабылда ақпаратты тасымалдаушының түрі мен оның өзгеруі диапазоны өлшенетін шама мен өлшеу әдісіне байланысты болмайды. Әдетте бірегейлендірілген дабылды ендірілген немесе сыртқы нормалаушы түрлендіргіштердің көмегімен табиғидан алады. Электрлік дабылдардан тұрақты ток пен кернеудің бірегейлендірілген дабылдары біршама кеңінен таралған. Жиілікті даылдарды жергілікті ақпараттық-басқарушы жүйелерді техникалық құралдар кешенінде (ЖАӨЖ ТҚК) және телемеханикалық аппаратурада пайдаланады. Өзара индуктивтілік дабылы  теплоэнергетикалық параметрлердің тетіктерінде қолданылады, бұл қарапайым құрылымда қоршаған ортаның әсеріне төзімділік пен жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді. Импульстік дабылдар екі позициялық құрылғылардың күйін бақылау, командалық дабылдарды беру үшін пайдаланылады.

Күрделі жүйелерді құруда, әсіресе микропроцессорлық құрылғылар мен есептеуіш құралдар базасында, жоғарғы деңгейдегі техникалық құралдар арасындағы ақпаратпен алмасу интерфейстердің көмегімен іске асырылады.

Интерфейс немесе енгізу-шығарудың жанасуы - жүйеге кіретін және ақпаратты жинау, өңдеу және пайдалану үшін тағайындалған құрылғылардың өзара әрекетін іске асыратын және орнататын бағдарламалық және аппараттық құрылғылардың жиынтығы. Анықталғандай интерфейс бағдарламалық және аппараттық бөліктерден тұрады. Бағдарламалық (ақпараттық) бөлім дабылдармен  (тәртібін) және ақпаратпен (алгоритмдер мен уақытша диаграммалар) алмасу хаттамасын анықтайды Аппараттық бөлік (интерфейстік карталар, платалар) функционалдық модульдер арасындағы басқарушылық, адрестік, хабар беру және басқа да дабылдармен ақпараттық алмасуды іске асыруға мүмкіндік береді. ӨАМЖ  «Жалпы шина» (ЖШ) және «Бірыңғай интерфейс» (БИ) интерфейстері біршама таралған. интерфейстер ақпаратты жинау жылдамдығын, ЭЕМ немесе контроллер жадын жүктеуді, аппаратура құнын анықтайды, сондықтан да қазіргі уақытта рационалдық интерфейстерді құру бойынша қарқынды жұмыстар жүргізілуде.

Нысанның күйі мен сыртқы әсерлерін басқару үшін қажетті ақпаратты автоматикада

өлшеуіш түрлендіргіштер (ӨТ) деп атайтын сәйкес техникалық құрылғылар көмегімен жекелеген физикалық шамалардың мәні түрінде алады. Мұндай ақпарат оператор-адамның тікелей қабылдауы үшін қолайлы түрде берілген өлшеуіш құралдардан ерекшелігі, ӨТ-гі ақпарат автоматика жүйесінде беру мен одан әрі түрлендіру үшін қолайлы белгілі физикалық шама түрінде ұсынылады. Бұл шаманы дабыл деп атайды және ол сөзсіз бақыланатын физикалық шамамен немесе әртүрлі технологиялық процесстің параметрімен байланысты. ӨАМЖ  автоматтандырудың автоматика тәжірибесінде біршама жиі қолданылатын бақыланатын шамалардың тек бөлігін ғана қамтиды. Онда барлық бақыланатын шамалар келесі топтарға бөлінген:

14.

Өлшенетін физикалық шама бір рет (біріншілік) түрленетін құрылғыларды біріншілік ӨТ деп атау қабылданған.

ӨТ келесі құрылымдық сұлбалар түзе отырып, жалғануы мүмкін:

Қарапайым ӨТ бір түрлендіргіштен тұрады. Бірнеше біріншілік түрлендіргіштердің ретімен жалғаған жағдайда алдыңғы түрлендіргіштің шығыс шамасы келесінің кіріс шамасы болып табылады. ӨТ реттік жалғау бір реттік түрлендіру пайдалану үшін қолайлы шығыс дабылын бермеген жағдайда қолданылады. Дифференциалдық сұлбада түрлендірілген және кейбір эталондық шаманы салыстыру арқасында сыртқы факторларды бұрмалайтын түрлендіру нәтижесіне осы факторлардың әсеріне бірдей ұшыраған әсер ету жойылады. Кері байланысы бар ӨТ сұлбасы сыртқы  бүліктің түрленуі коэффициентінің жоғары дәлдігімен, әмбебаптылығымен және шағын тәуелділігімен сипатталады.

біріншілік ӨТ-мен табиғи жолмен құрылады және бұру бұрышын, орын ауысу, күш салу, кернеу (тұрақты және айнымалы), кедергі (белсенді және кешенді), электрлік сыйымдылықты, жиілікті және т.б. ұсынады. ӨТ қарапайым нысандарды автоматтандыру кезінде табиғи шығыс дабылымен кеңінен қолданылатын (термобулар, терморезисторлар, тензотетіктер және т.с.с).

Бірегейлендірілген дабыл

Бақыланатын шаманың спецификасы біріншілік ӨТ пайдаланылатын түрлендіру әдісіне біршама әсер етеді. ӨАМЖ -да қолданылатын түрлендіргіштердің типтері алты топқа бөлінеді: механикалық, электромеханикалық, жылулық, электрохимиялық, оптикалық және электрондық иондаушы.

Автоматиканың басқарушы және түзетуші элементтері жүйенің атқарушы элементтерімен басқару дабылдарын құру қызметін орындайды. Осы әсерлерді құру мақсаттарында әртүрлі операциялар пайдаланылуы мүмкін: кіріс дабылдардың, сақтаудың, берудің және қабылданған алгоритмге сай одан әрі түрленудің күшеюі. Күрделі емес нысандарды автоматты басқару үшін көбінесе салыстырмалы қарапайым басқару элементтері қолданылады: күшейткіштер, реле және логикалық құрылғылар. Біршама күрделі басқару алгоритмдерін іске асыру үшін (пропорциналдық-интегралдық - ПИ, пропорционалды-интегралды-дифференциалды - ПИД) электрондық күшейткіштің кері байланыс тізбегінде әртүрлі түзету элементтері қызмет атқарады, мысалы, RC-тізбектері. Түзетуші элементтер басқарушы элементтердің құрамына кірмеуі де мүмкін. Басқаруды одан әрі жетілдіру (бейімдеу қызметтерін іске асыру, нысанды іске қосу мен тоқтату кезіндегі логикалық операциялар, көп сатылы қорғаныс және т...) ӨАМЖ номенклатурасымен қарастырыған автоматиканың агрегатталған кешендерін, сонымен қатар басқарушы есептеуіш машиналарды пайдалануды болжайды. Басқарушы элементтер ретінде үлкен интегралдық сұлбалар түрінде орындалған, техникалық және эксплуатациялық артықшылықтар

қатарымен сипатталатын микроконтроллерлер мен микропроцессорлық жүйелерді пайдалануға болады. Басқарушы элементтердің шығыс каскадтары қуаттылық күшейткіштерін ұсынады. Қуаттылықтың контактісіз күшейткіштері тиристорлық немесе магниттік болады. Басқарушы элементтердің шығыс каскадтары сонымен қатар гидравликалықнемесе пневматикалық күшейткіштер болады. Құрылымдық қатынаста олар көп ортақтылыққа ие және тек энергия тасымалдаушы (жұмысшы дене) ретінде ғана ерекшеленді, ол ретінде гидравликалық күшейткіштерде жоғары қысымдағы сұйықтық, ал пневматикалық қысымда - газ пайдаланылады. Гидро және пневмокүшейткіштер  атқарушы элементтермен бірге конструктивті орындалады. Мұндай күшейткіштердің негізгі артықшылықтары: қуаттылық бойынша күшейтудің үлкен коэффициенті, жоғары жылдам әрект етуі, шағын габариттік өлшемдер және 1 кВ шығыс қуаттылыққа металл сыйымдылығы. Оларды қолданудың кемшілігі мамандандырылған қорек көздерін пайдалану қажеттілігіне негізделеді (гидравликалық сораптарды, компрессорларды). Оған қоса, гидрожүйелер байланыс желісінің біршама мұқият герметизациясын қажет етеді және жұмысшы ортаны сақтауға арналған арнайы сыйымдылықтарды қажет етеді (су немесе арнайы жанғыш емес май).

Автоматиканың сәйкес жүйелерінде нысандарды басқару үшін атқарушы құрылғылар қарастырылады, олардың құрамына орындаушы механизмдер (ОМ) және реттеуші органдар кіреді. Тұтынылатын энергияға қарай ОМ электрлік, гидравликалық және пневматикалық болып бөлінеді. Электрлік орындаушы механизмдер (ЭОМ) біршама кең таралымға ие болды. Оларды тұрақты және ауыспалы жылдамдықта шығарады. Технологиялық процесстерді басқару жүйелерінде көбінесе тұрақты жылдамдықтың ЭОМ қолданылады. ЭОМ асинхрондық электр қозғалтқышын қайталап қысқа мерзімдік қосу нәтижесінде жүйенің басқарушы элементімен құрылатын реттеуші органның (РО) орын ауыс заңын реттейді. Электрлік орындаушы механизмдер сонымен қатар РО орын ауысуы сипаты бойынша келесі түрлерге бөлінеді:

17.

Әдетте ЭОМ элекртрлік қозғалтқыштан, редуктордан, бақылау және басқару аппаратурасынан, сонымен қатар шығыс білдектің орын асысуын құрайтын приставкадан тұрады. ЭОМ шығыс білдегінің динамикалық сипаттары мен бекітулін жақсарту үшін тежегішті қолданады. Шығыс балдың күйін бақылау мен кері байланыс үшін күйдің тетігі қолданылады. ЭОМ басқару кезінде контактілік және контактісіз жүйелерді пайдаланады. Бірінші жағдайда үш фазалаы асинхрондық электрлік қозғалтқышты релелі-контактілік аппаратура көмегімен басқарады, екіншіде - арнайы екі фазалық конденсаторлық электрлік қозғалтқыштарға тиристорлық басқаруды қолданады.

ЭОМ белгіленуі келесі түрде түсіндіріледі.

Егер ЭОМ контактілік басқаруы бар үш фазалы асинхрондық электр қозғалтқышпен жабдықталған болса, онда атауына «К» әріпі қосылады (БЭМК), ал егер контактісіз басқарумен жабдыталса «Б» әріпі қосылады (БЭМБ). Өрт және жарылыс қаупі бар цехтарда жүйелердің атқарушы элементтері пневматикалық орындаушылық механизмдер (ПОМ) базасында орындалады. ПОМ кемшіліктер қатарына келесілер жатады: жұмысқа қабілеттілікті тексеру кезінде ауа қысымының жедел өзгеруі күрделілігімен байланысты жөндеу кезіндегі қолайсыздық; арнайы тағамданудың компрессторлық қондырғыларын қолдану қажеттілігі. Гидравликалық орындаушы механизмдердің (ГОМ) көмегімен жоғары жылдамдықпен және қуаттылықпен іске асырылатын РО орын ауысыуына командалардың бақсарушы дабылдарын түрлендіруді  біршама сенімді және қарапайым іске асыруға болады. ГОМ қолайсыз жағдайларда сенімді жұмыс істейді (жоғары жылдамдықта, жоғары температураларда, тербелу кезінде).

Электрлік өлшеуіш техниканың (ЭӨТ) дамуының заманау деңгейінің қысқаша талдауы өлшеуіш аппаратураның көп түрлілігінің күрделенуі мен өсуіне бұлжымайтын тенденцияның айқын екендігін көрсетеді. Автономдық қолданудан басқа бұл аппаратура ақпараттық жүйелердегі әртүрлі түрдегі біршама кең қолданыс табуда, мысалы, ТП БАЖ-да Бұл электрлік өлшеуіш аппаратураны жобалау, дайындау және пайдалану принциптеріне өз ізін қалдырады, оның негізінде тек заманауи жүйелік бағыт жатады.

Бұл жағдайда жүйелік бағыт ЭӨТ құралдарын құру мәселелерінің шешімі төмендегілерге бағытталған жұмыстар кешенінің шешімі екендігін білдіреді: Бұл кешенді бағытты іске асыруға электрлік өлшеуіш техника құралдарының агрегаттық кешенін (ЭӨТАК) құру да ілеседі. Кешеннің құралдары - бұл әртүрлі тағайындалымдағы ақпараттық өлшеуіш жүйелерді (АӨЖ) құру кезінде компоновканың бекітілген ережелері бойынша бірлесіп пайдалану үшін тағайындалған ЭӨТ құралдары: бар-жоғы бірнеше ЭӨТ құралдарының бірігуін ұсынатын элементарлық жүйелерден бастап өнеркәсіп пен ғылыми зерттеулердің жекелеген облыстарында өлшеу мен басқаруды автоматтандыруға арналған кең тағайындалымдағы немесе мамандандырылған жүйедегі күрделі көпфункционалдық АӨЖ дейін. Оған қоса, өлшеуіш аппаратура сияқты кешеннің мұндай құралдары автономдық аспаптар ретінде немесе өлшеудің автоматизаясы мен мәліметтерді тіркеуді қамтамасыз ететін қарапайым қосылыстардың құрамында пайдаланылуы мүмкін. Осылайша, ЭӨТАК құру әртүрлі салаларда электрлік және магниттік шамаларды өлшеу құралдарында және бірінші кезекте машина жасау, металлургия, энергетика және ғылыми зерттеулерде өнеркәсіп талаптарын қанағаттандыруды қарастырады. ЭӨТАК аясында ЭӨТ құралдарын құруға өту АӨЖ күрделі өлшеуіш құралдарын жеке әзірлемелерін ЭЕМ көмегімен жобалауға келесілік өту арқылы және шешімдердің максималдық артықшылықтарымен жобалық толықтыр арқылы алматсыру мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

ЭӨТАК құралдарын өндіріске әзірлеу мен енгізу мүмкіндік береді:

Жалпы жағдайда агрегаттау принципі келесілерден тұрады.

Автоматтандыру құралдары мен өлшеу, бақылау, реттеу және басқару жүйелерін құру кезіндегі аспап жасау өнеркәсібіндегі агрегаттау спецификасы құралдардың сипатының көп мөлшерімен, олардың әртүрлі сипаттылығымен және сипаттың күрделілігімен байланысты. Осыдан келесі ерекшеліктер туындайды:

1.7-бөлімде баяндалған ЭӨТАК құрылымын анықтаудың әдістемелік сұрақтарын шешу кешеннің функционалдық және құрылымдық толықтығының талаптарын қанағаттандырудан шыға отырып ЭӨТАК құрылымын әзірлеуге мүмкіндік берді. Ол төрт негізгі іріленген топтан тұрады (1.1-сурет):

Өз кезегінде көрсетілген топтардың әрқайсысы ЭӨТАК құралдарының номенклатуралық топтарынан тұрады.

ЭӨТАК құралдарының номенклатуралық топтары болып табылады:

ПРИМЕЧАНИЕ: Салкинбаева Г.Т. Шишмарев_Средства измерений. 2013 ж суреттер  1- страница

Аталған номенклатуралық топтардың әрқайсысы қосалқы топтарға жүйелерде қолдану критерийлері бойынша жіктелуі мүмкін агрегаттық құралдардың кең гаммасын ұсынады, оған қоса көп жағдайда бірнеше деңгейлер бойынша.

Өлшеуіш түрлендіргіштер ӨТ-ді кез келген АӨЖ немесе  ТП БАЖ өлшеу бөлігімен автоматтандыру, сынау немесе зерттеу нысанын байланыстырғандықтан, онда оның кірістері мен шығыстарында бірегейлендірілген дабылдың болуы агрегаттық принципі бойынша жүйелерді құру үшін маңызды болып табылады. Өлшеуіш түрлендіргіштер біріншілік және екіншілік (1.2-сурет) болып бөлінеді. Біріншілік ӨТ кез келген кіріс физикалық шаманы электрлік дабылға түрлендіреді. Олар өз кезегінде бірегейлендірілмеген шығыс дабылы бар біріншілік ӨТ (сонымен қатар тетіктер деп аталады) және бірегейлендірілген шығыс дабылы бар біріншілік ӨТ бөлінеді. Шығыстағы бірегейлендірілмеген дабыл әдетте электрлік емес шамалардың ӨТ үшін тән, себебі бұл техникалық құралдар пайдаланылатын физикалық әсерлермен анықталатын «табиғи» шығыс дабылдарға ие, мысалы, термобулар, тензометрлер және т.с.с. Кез келген электрлік және магниттік шамаларды түрлендірген кезде нәтижесінде бірегейлендірілген дабылды  алу үшін принциптік қиындықтар жоқ. Аргегаттық жүйелерде электрлік емес шамаларды өлшеу кезінде электрлік бірегейлендірілген дабылды алу бірегейлендірілмеген нәтиже мен бірегейлендірілген нәтижесі бар біріншілік ӨТ бірлесіп пайдаланған кезінде мақсатты болып табылады. Біріншілік ӨТ кірісінде және шығысында электрлік бірегейлендірілген дабылға ие. Біріншілік және екіншілік ӨТ барлық мүмкін байланыстары мен дабылдардың түрленуі реттілігінің иллюстрациясы

Екіншілік

Бірегейлендірмеуші

Бірегейлендіруші

Электрлік емес

Электрлік

Магниттік

Электрлік емес

шамаларды

шамаларды

шамаларды

шамаларды

1.2 Сурет. Өлшеуіш түрлендіргіштердің жіктелуі

1.3-сурет болып табылады, мұнда нұсқаумен бірегейлендірілмеген және бірегейлендірілген дабылдарды беру бағыттары көрсетілген. Барлық түрленетін және өлшенетін физикалық шамаларды өзінің табиғаты бойынша электромагниттік (электрлік және магниттік) және электрлік емес деп бөлу қабылданғандық, сондықтан сәйкес бөлімше біріншілік ӨТ үшін қабылданған: Бірегейлендірілген деп бірнеше шамаларды есептеу қабылданғандықтан, электрлік шамалардың ӨТ үшін қосымша жіктелімдік белгіні енгізу мақсатты: кіріс пен шығыстағы шамалардың бір тектілігі мен әр тектілігі. сондықтан да электрлік шамалардың біріншілік ӨТ мен екіншілік ӨТ бөлімшелерінің келесі деңгейі - бір тектілер және әртектілер. ӨТ кез келген топшасының шегінде әрбір бөлімшенің негізі кіріс түрленетін шаманың түрі болып табылады (біріншілік ӨТ үшін бірегейлендірілмеген және екіншілік ӨТ үшін бірегейлендірілген). Мысалы, электрлік шамалардың біріншілік ӨТ кіріс дабылдары тұрақты ток, жиілік, айнымалы токтың кернеуі, қуаттылық және т.с.с болуы мүмкін түрлендіргіштер жатады; магниттік шамалардың біріншілік ӨТ магниттік өрістік, магниттік өткізгіштіктің, индукцияның және т.с.с кернеу түріндегі кіріс дабылдары бар түрлендіргіштер жатады. Электрлік емес шамалардың біріншілік ӨТ кіріс шамалары температура, қысым, деңгей, деформация, орын ауыстыру және т.с.с. болып табылатыын түрлендіргіштер жатады. ӨТ негізгі тағайындалымдарының бірі - шығыс дабылдардың бірегейлігін назарға алатын болса, онда жіктелімге тағы бір белгіні енгізудің мақсаттылығы айқын болады. Мұндай белгі шығыс бірегейлендірілген шаманың түрі болады. Бұл ретте біріншілік және екіншілік біртектік ӨТ үшін

1.3-сурет. Біріншілік және екіншілік түрлендіргіштердің ықтимал байланыстары

кіріс  және шығыс бірегейлендірілген шамалардың түрі сәйкес келетіндігін атап өткен жөн. Айырмашылығы осы шамалардың мәндері ғана болып табылады. Осылайша, егер біріншілік біртекті ӨТ кіріс шамасы - бұл тұрақты токтың кернеуы болса, онда оның шығысындағы бірегейлендірілген шама сонымен қатар мәні бірегейлендірілген ретінде қабылданған қатар мәндерінің біріне тең тұрақты токтың кернеуі болады. Біртекті біріншілік және екіншілік ӨТ үшін операция түрі маңызды болып табылады. Бұл бөлу, көбейту, дифференциялау, логарифмдеу, интегрлеу, дәрежесін шығару, жинақтау және т.с.с болуы мүмкін. Бұл операцияларды орындау кезінде кіріс шаманың түрі түрлендіргіштің нәтижесінде де сақталады. Электрлік шамалардың біртекті емес біріншілік және екіншілік ӨТ үшін, сонымен қатар магниттік және электрлік емес шамалардың түрлендіргіштері үшін бұл түрдегі кіріс шамалардың әрқайсысы басқа түрдегі бірегейлендірілген шамалардың кез келгеніне түрлендірілуі мүмкін. Мысалы, электрлік шамалардың біріншілік ӨТ үшін айнымалы токтың кернеуі тұрақты токтың кернеуі түрінде бірегейлендірілген дабылдарға түрленеді; магниттік шамалардың біріншілік ӨТ үшін магниттік өрістің кернеулілігі тұрақты токтың кернеуі түрінде бірегейлендірілген дабылдарға түрленеді; электрлік емес шамалардың біріншілік ӨТ үшін орын ауыстыру тұрақты токтың кернеуі түрінде бірегейлендірілген дабылдарға түрленеді; тұрақты токтың электрлік шамаларының екіншілік ӨТ үшін - тұрақты ток кернеуі түріндегі бірегейлендірілген дабылдарға түрленеді. қарастырылған жіктелім олардың құрылу принципі, құрылымы, күрделілігі, құрылымдық рәсімделуі, сипаты мен түрленетін шамалардың диапазоны бойынша әртүрлі болғандықтан барлық ӨТ-ге қатыссыз таралған болуы мүмкін артықшылыққа ие болады. Сонымен қатар ол оның кез келген иерархиялық деңгейінде ӨТ тізімін толықтыру қажеттілігі туындаған жағдайларда да өзгеріссіз сақталады.

Коммутатор.

Коммутаторлардың негізгі тағайындалымы - электрлік тізбектерді ауыстырып қосу және командаларға сәйкес өлшеуіш және қызметтік ақпаратты беру. Коммутаторлар көп арналы АӨЖ құру үшін пайдаланылады, ӨТ-мен, ұқсас сандық түрлендіргіштермен (ҰСТ) және сандық өлшеуіш құралдарымен үйлесімдікте қолданылады. Коммутаторлар номенклатуралық топ ретінде ақпаратты жинау және түрлендіру құрылғыларының негізгі тобына кіреді және  дабылдардың өлшеуіш коммутаторлары (ӨК) мен қалыпқа келтірілетін қателігі жоқ коммутаторларға бөлінеді. ӨК-ға қойылатын техникалық талаптар бірыңғай бірегейлендірілген үлгілерді құруға мүмкіндік бермегендіктен (бұл экономикалық тиімді емес),

ӨТ түріне байланысты ӨК-ға параметрлік ӨТ өлшеуіш коммутаторлар мен генераторлық ӨТ өлшеуіш коммутаторларына жіктеу жаңғырту мақсатты.

Параметрліктерге белсенді кедергі R, сыйымдылық С және индуктивтілік

ӨТ жатады. Осыған сәйкес коммутаторлардың бұл тобы белсенді кедергі ӨК, сыйымдылықты кедергі ӨК және индуктивті кедергі ӨК ӨТ жатады. Параметрлік ӨТ коммутаторлары сәйкесінше тұйық және алшақ салынған күйлерде кедергінің минималдық және максималдық мәндері бар кілттерді қолдануды қажет етеді. ӨК дәлдігі үшін осы кедергілердің түрленуі мәні үлкен мәнге ие. Генераторлық ӨТ-ге ток дабылдарының ӨТ (тұрақты токтың) және әлеуетті дабылдардың ӨТ (тұрақты және айнымалы кернеудің, жиіліктің және импульстық дабылдардың) жатады. Генераторлық ӨТ барлық ӨК кілттердің қалдық кернеуіне жне олардың жеке шуларының деңгейіне жоғары талаптарымен сипатталады. Айнымалы токтың шығыс дабылы бар бірегейлендірілген ӨТ жоқ дерлік болғандықтан, токтың ӨТ ӨК тобында тек тұрақты токтың токтық ӨТ ӨК ғана қарастырылған. Әлеуетті ӨТ коммутаторлары  тұрақты ток кернеуінің ӨК түрлендіргіші мен айнымалы ток кернеуінің ӨК түрлендіргіштеріне бөлінеді. Айнымалы ток кернеуінің коммутаторлары коммутирлеуші дабылдың жиілік спектрінің бұрмаланбаған берілісін қамтамасыз етуі тиіс, яғни кілттердің реактивтік кедергісінің минималдық мәнін қажет етеді. Қалыпқа келетін қателігі жоқ коммутаторлар сандық және қызметтік импульстік дабылдардың коммутациясы үшін қолданылады. Бұл жағдайда негізгі болып табылатыны кодтық комбинациялардың бұрмаланбаған берілісін және олардың келесі құрылғының қатесіз қабылдауын қамтамасыз ететін жекелеген импульстарды талап ету болып табылады.

Ұқсас-сандық түрлендіргіштер.

Ұқсас-сандық түрлендіргіштер өзінің тағайындалуы бойынша ақпаратты жинау мен түрлендіру құрылғылардың ірілендірілген тобына кіреді және мәні бойынша, біртекті емес екіншілік ӨТ көрсетеді, себебі бұл агрегаттық құрылғылардың кірісі мен шығысында - бірегейлендірілген дабылдар, бірақ әртүрлі түрде, кірісінде - ұқсас, шығысында - сандық код. Бірақ та бұл типті әдетте жекелеген номенклатуралық топқа бөледі, себебі ұқсас шаманы кодты баламаға түрлендіру процессінде эталонмен салыстыру жүреді (өлшеу құрылғыларына тән қасиет). ҰСТ кіруге кез келген ұқсас бірегейлендірілген дабылдар кіретіндіктен, бұл түрлендіргіштерді тұрақты токтың ҰСТ, тұрақты ток кернеуінің ҰСТ, айнымалы ток кернеуінің

ҰСТ және жиілік ҰСТ (уақыттық интервалдар) деп бөлу мақсатты. ҰСТ шығыс дабылы - екілік қалыпты код.

Сандықұқсас түрлендіргіштер.

Сандық ұқсас түрлендіргіштер (СҰТ) алдыңғы номенклатуралық топ құралдарына қатысты керу түрленіду іске асырады. Олар сонымен қатар мәні бойынша біртекті емес екіншілік ӨТ болып табылады. Оларды жеке номенклатуралық топқа бөлу бұл агрегаттық құраллардың нысанға басқарушы әсер етуді құру үшін бұл агрегаттық құралдар кеңінен қолданылатындығымен түсіндіріледі. Олардың кіруінде қос қалыпты және қос ондық код түріндегі 8-4-2-1 салмақтары бар бірегейлендірілген дабылдар келіп түседі, СҰТ шығысында - ұқсас электрлік шамалар түседі. Бұл, ең алдымен бірегейлендірілген дабылдар: тұрақты ток, тұрақты және айнымалы токтардың кернеуі мен жиілік. Соңғы уақытта өлшеу саласында тексеру және бақылау жұмыстарын автоматтандырудың өсуімен байланысты аталған ұқсас шамалардың дәл СҰТ-калибраторлары пайда болды. Калибраторлар аталған шамалардан басқа фаза бойынша эталондық ілгерілеуі бар дабылдарды, эталондық жиіліктің импульстік реттіліктерін, эталондық кедергілерді, индуктивтілік сыйымдылықтарды құруға мүмкіндік береді.

Компараторлар.

Бұл құрылғылар логикалық операцияларды іске асыратын өлшеуіш түрлендіргіштерге жатады және салыстыру құрылғылары болып табылады. Олар өлшенетін шаманың (бақыланатын) ағымдағы мәнін бұрын берілген осы шаманың мәнімен салыстыруды орындайды және үш оқиғаға сәйкес келетін дабылдарды береді: берілген мәннен кіші, тең немесе үлкен ағымдағы мән. Дискриминаторларды пайдалану өлшенетін шаманың мәнінің белгілі аймақтарын бақылауға және осы шамалармен сипатталатын процесстерді басқару немесе реттеу үшін басқарушы дабылдарды беруге мүмкіндік береді. Өлшенетін (бақыланатын) шаманың ағымдағы және берілген мәнін ұсынатын дабыл түріне қарай дискриминаторларды ұқсас және сандық деп бөлуге болады. Дискриминаторлардағы ұқсас түрде салыстыру әдетте бірегейлендірілген дабылдар түрлеріне жүргізіледі, яғни тұрақты токтың кернеуі, айнымалы токтың кернуі, тұрақты ток пен жиілік бойынша. ұқсас-сандық дискриминаторлардың құрылуы мүмкін, оларда ағымдағы мән ұқсас дабыл түріне ие, ал берілген мән - сандық түрге, яғни СҰТ пайдалану арқылы түрге ие.

Өлшеу құрылғылары.

Осы топ үшін жіктелімдік топ ретінде келесі белгілер пайдаланылған: тағайындалуы, ақпаратты көрсету түрі, ақпаратты ұсыну формасы, кіріс дабылдың түрі. Ақпаратты көрсету түрі бойынша өлшеу құрылғылары ұқсас және сандық болып бөлінеді. Тасымалдағышта ақпаратты бекіту

ұзақтығы бойынша ұқсастар, өз кезегінде, тіркеуші және көрсетуші болып бөлінеді. Тіркеушілерге ұзақ мерзімдік жады қасиеттеріне ие қандай да бір тасымалдағыштағы ақпаратты бекітетін құрылғылар жатқызылады. Бұл ақпаратты адам қабылдап және оны шексіз ұзақ уақыт аралығы ішінде көп рет пайдаланылуы мүмкін. Көрсететіндерге оны сақтау және тек салыстырмалы ұзақ емес уақыт аралығын санауға рұқсат ететін тасымалдағышта ақпаратты көрсететін құрылғылар жатады. Сандық өлшеуіш құрылғыларда (СӨА) тек көрсеткіш аспаптар ғана қарастырылады. Сандық өлшеуіш аспаптар сандық түрде ақпаратты беру арқылы электрлік шамаларды өлшеу үшін тағайындалған. Олар автономдық аспаптар ретінде де, сонымен қатар басқа жүйелердің көп арналы АӨЖ немесе өлшеуіш бөлігінде пайдаланылады. Қандай шамаларды өлшеу үшін олардың тағайындалғанына байланысты, СӨА ал үлкен қосалқы топтарға бөлінеді: вольтметрлер, амперметрлер, электрлік тізбектердің параметрлерін өлшеуіштер, жиілікті-уақыттық топ аспаптары, құрама аспаптар мен фаза өлшеуіштер. Өз кезегінде, вольтметрлер мен амперметрлер  өлшенетін токтың түрі бойынша тұрақты және айнмалық токтардың аспаптарына бөлінеді, ал вольтметрлердің арасында импульстардың амплитудасын өлшеуге арналған санат пайда болады. Электрлік тізбектер параметрлерінің өлшеуіштері омметрлер мен пайыздық омметрлерге, сыйымдылық өлшеуіштеріне, индуктивтілік өлшеуіштеріне және электрлік тізбектер параметрлерінің әмбебап өлшеуіштеріне бөлінеді. Әдетте, сыйымдылық мен индуктивтілік өлшеуіштері шығынның тангенс бұрышы мен пайыздық ауытқуды өлшеуге мүмкіндік береді. Электрлік тізбектер параметрлерінің әмбебапөлшеуіштері өлшеудің сыйымдылығы мен индуктивтілігінен басқа сонымен қатар кедергі, өткізгіштік, шығын бұрышының тангенсі, пайыздық ауытқу, тізбектің тұрақты уақытын өлшеуге мүмкіндік береді. Вольтметрлер мен омметрлер кернеу мен кедергі қатынасына қосымша өлшеу жаңғыртуға мүмкіндік береді. Жиілікті уақыттық топтың аспаптары жиілік өлшеуіштер, уақыттық интервалдардың өлшеуіштері мен импульстердің өлшеуіштеріне бөлінеді. Жиілік өлшеуіштері жиілікті өлшеу/ Т кезеңі мен импульстер t  арасындағы уақыт аралығын өлшеуден басқа кейде А жиіліктің пайыздық ауытқуын/ т импульстер ұзақтығына, /1// жиіліктері мен жиілікті бөлуді f/n

іске асыруға мүмкіндік береді.

Импульс есептеуіштері, әдетте, тік, реверстік шот және алдын ала орнату арқылы импульстар есебіне, сонымен қатар жиілік бөліктерін жаңғыртуға  мүмкіндік береді. Құрама аспаптар аспаптардың кең гаммасынан тұрады, себебі бір аспапта екі немесе одан көп жоғарыда келтірілген параметрді өлшеу мүмкіндігін қосу біріктірілген аспапты береді, мысалы, вольтметр, вольтамперфарадметр және т.с.с. Өлшеу тұрақты токта да, айнымалы токта та жүргізіледі. ЭӨТАК-қа ұқсас көрсетуші қалқандық және панельдік аспаптар жатады. Бұл аспаптар сандықпен салыстырғанда біршама қарапайым және арзан ретінде  олардың салыстырмалы шағын мөлшерінде біршама маңызды шамалардың өлшемдерін көшірмелеу үшін АӨЖ кейбір типтерінде қолданысқа ие. Бұрын қаралғандарға сәйкес ұқсас көрсетуш аспаптары өлшенетін шамасы бойынша тұрақты ток амперметрлеріне, тұрақты және айнымалы токтардың вольтметрлеріне және жиілік өлшеуіштерге жіктеледі. Өлшеуіш ақпаратты ұсынудың формасын жіктелімдік белгі ретінде пайдалана отырып, өлшеудің тіркеуші құрылғыларын графикалық түрде өлшеуіш ақпаратты көрсететін графикалықа және жекелеген нүктелерді цифрлау арқылы графикалық түрдегі ақпаратты көрсететін белгі графикасы деп бөлуге болады. Өлшеудің графикалық тіркеуші құрылғылары тобын қалыпқа келтірілген қателігі бар сәуле шығаратын осциллографтар, өздігінен жазатын және екі координаталық аспаптар құрайды. Өлшеудің белгі графикалық тіркеуші құрылғылары тобының туындауына тенденция бар, оны дәл сондай, бірақ  сандық түрде (жекелеген нүктелерді цифрлау) немесе әліпбилік сандық, фондық, қызметтік ақпарат түрінде жекелеген нүктелерде өлшенетін шамалардың мәндерін тіркеу мүмкіндігмен ерекшеленетін құрылғылар түзеді. ЭӨТАК өлшеудің ұқсас тіркеуші құрылғыларын жатқызған кезде, көрсеткіш құрылғылардағыдай принцип қолданылады, яғни ЭӨТАК қалқандық және панельдік, сонымен қатар зертханалық аспаптар кіреді. Өлшенетін шамасы бойынша өлшеудің тіркеуші құрылғыларын жіктеу көрсететін аспаптардың жіктелулері ұқсас, бірақ тағы бір санат қосылады - бұл кіріс дабылы көптеген жағдайларда тұрақты токтың кернеуі болып табылатын екі координаталы аспаптар.

Ақпаратты ұсыну құрылғылары.

Бұл топқа басқа құрылғылар орындаған өлшеу мен өңдеу нәтижелерін көрсету үшін ғана тағайындалған құрылғар жатады. Осыған байланысты барлық осы құрылғылардың кіріс дабылы

дискреттік дабыл болып табылады және жекелеген жағдайларда ғана оған ұқсастар толықтырылуы мүмкін. Ақпаратты ұсыну құрылғыларын жіктеу белгілері өлшеу құрылғыларының жіктелімдік белгілеріне ұқсас болады. Өлшеу ақпаратын көрсету түрі бойынша олар тіркеуші және көрсеткіш болып бөлінеді, олардың әрқайсысы, өз кезегінде - ақпаратты ұсыну формасына байланысты қосалқы топтарға бөлінеді. Осылайша, көрсетуші құрылғылар белгілік ақпаратты ұсынудың графикалық ұқсас құрылғылары мен белгілік графикалық болып бөлінеді. Соңғысы үшін кірістегі ұқсас және кодтық дабылдардың үйлесімі тән. Ақпаратты ұсынудың графикалық құрылғылары ақпаратты графикалық түрде көрсетеді және екі санатқа бөлінеді: ақпарат үздіксіз сызықтармен ұсынылатын үздіксіз және ақпарат гистограммалар түріндеұ сынылатын дискреттік болып бөлінеді. Белгілік ақпараты өлшеу құрылғыларының қосалқы тобын оқиғалар индикаторы, мнемосұлбалар ұяшықтарының пиктографикалық индикаторлары, әліпбилік-сандық индикаторлар және мнемосұлбаларды түзеді. Белгілік-графикалық ақпаратты ұсынудың көрсетуші құрылғыларын көрсететін қосалқы тобы ұқсас түрде де, белгілік түрде де көрсетуге мүмкіндік беретін құрылғылар құрайды, яғни әмбебап индикаторлар (дисплейлер). Ақпаратты ұсынудың тіркеуші құрылғылары графикалық, белгілік және белгілік графикалық болып бөлінеді. Ақпаратты ұсынудың графикалық тіркеуші құрылғылары үздіксіз және дискреттік  болып бөлінеді. Бұл қосалқы топтар сандық кірісі бар әртүрлі типтегі график салғышты құрайды. Ақпаратты ұсынудың белгілік тіркеуші құрылғылары санды басып шығаратын және әліпбилік -сандық басып шығарушы құрылғыларға бөлінеді. Ақпаратты ұсынудың белгілік графикалық тіркеуші құрылғылары топшасына графиктің жекелеген нүктелерін тіркеу мүмкіндігіне ие сандық кірісі бар график салғыштар кіреді.

Басқару құрылғылары.

Басқару құрылғылары мен байланыс блоктары тобы біршама өзгеше, себебі оған кіретін құралдар біршама деңгейде жүйенің құрылымына, жұмыс істеу алгоритмдеріне, құралдар арасындағы ақпаратпен алмасу режимдеріне, сонымен қатар элементтік базаны интеграциялау деңгейіне, есептеуіш құрылғыларды қолдану деңгейі мен басқа да факторлар қатарына байланысты болады. Қазіргі уақытта  басқару құрылғыларын үш топшаларға бөлуді, ал байланыс блоктарын - төрт топшаларға бөлуді ұсынуға болады.

Басқару құрылғыларының бірінші топшасына қызметтік ретінде пайдаланылатын дабылдарды құрайтын таймер мен сағат, сонымен қатар ағымдағы уақыт мәнінің кодтық элементтері кіреді. Басқару құрылғыларындағы екінші топша бағдарламалық құрылғылар (контроллерлер) болып табылады, олар жүйелердегі жекелеген агрегаттық құралдардың жұмысын басқарады. Үшінші топқа басқарудыі біршама күрделі құрылғылары жатады, олар есептеуіш құрылғылардан тұрады (тек қана бағдарламалық басқаруды ғана іске асыру ғана емес, сонымен қатар калибрлеу, температуралық қателікті түзету, линеаризация, ақаулардың диагностикасы, өлшеуіш ақпаратты біріншілік өңдеуді және т.с.с.іске асыруға мүмкіндік беретін шағын ЭЕМ мен микропроцессорлар). Басқару құрылғыларының бұл тобын көбінесе белсенді контроллерлер деп атайды. Байланыс блоктар қабылданған интерфейстерге сәйкес түйісетін агрегаттық құралдар арасында ақпараттық және қызметтік дабылдардың ағымын келісу міндетін шешеді. Байланыс блоктарына топтық пассивтік контроллерлер, кеңейткіштер, деңгейлер мен қуаттылықтар бойынша кіріс және шығыс дабылдарын келісу құрылғылары кіреді.

Қосалқы құрылғылар.

Бұл топ құрылғыларын жіктеу кейін АӨЖ және ТП БАЖ құру тәжірибесінің жинақталуы шамасы бойынша жүргізілетін болады.

Бақылау сұрақтары

Ғылымда, техникада және күнделікті өмірде біз бізді қоршайтын денелердің әртүрлі қасиеттерімен қатынаста боламыз. Бұл қасиеттер денелер арасында өзара әрекеттесу процесстерін және олардың сезу органдарына әсерін көрсетеді. Қасиеттерді сипаттау үшін физикалық шамалар енгізіледі, олардың әрқайсысы көптеген нысандар үшін (физикалық денелер, олардың күйі, олар қатысатын процесстер) сапалық ортақ, бірақ әртүрлі нысандар үшін сандық қатынаста әртүрлі болып табылады. Физикалық шамаға өлшеу беру үшін біз бірлікті орнатамыз. Белгілі физикалық шаманың бірлігі анықтама бойынша бірге тең деп есептелетін осы шаманың мәнін көрсетеді. Белгілі нысан үшін әртүрлі шаманың сандық мәнін біле алатын біздің операция осы шаманы

өлшеуді ұсынады. Физикалық шаманы өлшеу бір мәнді сипатқа ие болуы үшін, келесілерді қамтамасыз еткен жөн: екі біртектік (бір атаулы) шамалардың қатынасы олардың қандай бірлік көмегімен өлшенгендігіне тәуелді болмауы тиіс. Физикалық шамалардың басым көпшілігі, әдетте

салыстырмалы мөлшердің абсолюттік мәнінің шарты деп атайтын шартты қанағаттандырады. Бұл шарт, кемінде, екі біркелкі шамаларды осындай сандық салыстыру нәтижесінде осы шамалардың қатынасын өрнектейтін сан алынатын принципиалдық мүмкіндік болғанда сақталады. Бірақ кейде осы талапқа жауап бермейтін шамамен сипатталуы мүмкін емес қасиеттерді өлшеу қажет болады. Бұл жағдайда кейбір шартты шамаларды және сәйкесінше шкалаларды енгізеді. Шамалардың әртүрлі бірліктерінің үлкен саны болған және бар, бұл ең алдымен халықаралық сауда қатынастарында және ғылыми зерттеулердің нәтижелерімен алмасуда біршама қиындықтар тудырады. Бұрында бірліктердің көпшілігі әдетте бір-бірінен мүлдем тәуелсіз бекітілген. Жағдайлар қатарында тек

ұзындық, аудан және көлем бірліктері ғана шектеу болды. Негізгі шамалар өзара тәуелсіздік жағдайларынан және олардың көмегімен басқа физикалық шамалармен байланыс орнату мүмкіндігін ескере отырып таңдалады. Бұл байланыстар негізгі және олардың туынды шамалары арасындағы белгілі заңдылықтар көмегімен орнатылады. Осылайша, шартты таңдалатын

Метрологияда әртүрлі физикалық шамаларды өзара байланыстыратын теңдеудің екі түрі бар: шамалар арасындағы байланыс теңдеулері мен сандық мәндер арасындағы байланыс теңдеулері. Біріншілері бірліктерге қарамастан жалпы түрдегі шамалар арасындағы қатынасты көрсетеді; екіншісі шамалар теңдеуіне кіретін таңдалған бірліктерге байланысты әртүрлі түрге ие болады. Бұл ретте сандық мәндер арасындағы байланыс теңдеулерінде көбінесе пропорционалдық коэффициенттері болады. Дәл осы физикалық шамалардың бірліктерін орнату үшін сандық мәндер арасындағы байланыс теңдеулері пайдаланылады. Теңдеудің бірінші түрі мына түрге ие

m

m негізгі шамаларды ұсынатын болса, (2.1) теңдеу туынды шамаларды түзу қызметін атқарады.

теңдеуімен анықталады, мұнда m

a

l

Теңдеудің екінші түрі - сандық мәндер арасындағы байланыс теңдеулері - өлшем бірліктерін орнату үшін пайдаланылады. (2.1) теңдеуге кіретін шамаларды төмендегі түрде өлшемнің негізгі теңдеуіне сәйкес ұсынуға болады

X = q[X]; X1 = q l

l

]; X2 = q

q

, ..., q m

m

] — шама бірліктері.

Қабылданған принциптерге сәйкес құрылған шамалардың кейбір жүйесіне қатысты негізгі және туынды бірліктердің жиынтығы

Физикалық шамалар бірлігінің тарихи бірінші жүйесі ретінде 1791 ж.Франция Ұлттық жиналысымен қабылданған

метрлік өлшем жүйесі қабылданды. Ол заманауи түсінікте әле де бірлік жүйесі болған жоқ, бірақ негізіне екі бірлік: метр мен килограмм қойылған ұзындық, аудан, көлем, сыйымдылық және салмақ бірліктерінен тұрды. 1832 ж. неміс математигі К.Гаусс негізгі және туындылардың жиынтығы ретінде бірлік жүйесін құрудың әдістемесін ұсынды. Ол бірлік жүйесін құрды, онда негіз ретінде бір бірінен тәуелсіз үш бірлік ұзындық, салмақ және уақыт бірлігі қабылданды. Барлық қалған бірліктерді осы үш бірлік көмегімен анықтауға болатын. Белгілі түрде үш негізгі ұзындық, салмақ және уақыт бірліктерімен байланысты бірлік жүйесін К.Гаусс

абсолюттік жүйе деп атады. Негізгі бірлік ретінде ол миллиметр, миллиграм және секундты қабылдады. Одан кейін ғылым мен техниканы дамуымен өлшеудің метрлік жүйесіне негізделетін, бірақ бірінен бірі негізгі бірліктермен ерекшеленетін К. Гаусс ұсынған принцип бойынша құрылған физикалық шама бірліктерінің жүйесінің қатары пайда болды.

Физикалық шамалар негізгі бірлік жүйелерін қарастырайық.

Негізгі бірлік ретінде сантиметр ұзындық бірлігі, грамм салмақ бірлігі және секунд уақыт бірлігі болып табылатын СГС физикалық шамаларының бірлік жүйесі 1881 жылы І Халықаралық электриктер конгрессімен орнатылған. Конгресс СГС жүйесін Гаусс ұсынған принциптер бойынша орнатты және екі маңызды туынды бірліктер үшін атау енгізді: дина - күш бірлігі үшін және эрг - жұмыс бірлігі үшін. СГС жүйесінде қуаттылықты өлшеу үшін эрг секундына қолданылады, кинетикалық тұтқырлықты өлшеу үшін - стокс, динамикалық тұтқырлық өлшеу үшін - пуаз қолданылады. СГС жүйесіндегі қысым шаршы сантиметрге динамен өлшенеді. Бұл бірлік бұрын бар деп аталды, бірақ 10

Н/м

тең қысым бірлігін барға ауыстырумен байланысты, СГС қысым бірлігі үшін кейде бар атауы және бір кезетте микробар атауы қолданылады (себебі ол жаңа бардың бір миллионына тең). Механикалық өлшемдер саласында СГС жүйесі үші негізгі бірліктерге сүйенеді, оларды ішінде басқалар туынды ретінде түзіледі. Электрлік және магниттік өлшемдер үшін СГС жүйесін қолданумен байланысты іс күрделі тұр. Тарихта олар үшін қазіргі уақытқа

дейін электрлік және магниттік шама үшін СГС жүйесінің жеті түрі бар екендігі қалыптасты, олардың ішінде келесі үшеуі біршама кеңінен таралған. Белгілі болғандай, XVІІІ соңында өлшемнің метрлік жүйесін орнату кезеңінде килограмм салмақ бірлігі ретінде қабылданды. Килограммды салмақ бірлігі ретінде қолдану, ал кейін XІX ғ.соңында  күш бірлігі ретінде үш негізгі бірліктері бар физикалық шамалардың бірлік жүйесін құруға әкелді: метр - ұзындық бірлігі, килоргамм - күш - күш бірлігі және секунд - уақыт бірлігі (МКГСС жүйесі). Килограмм-күш (кгс) -бұл килограммның халықаралық прототипі 9,80665 м/с2 үдеу салмағына тең салмақты білдіреді, (еркін құлаудың қалыпты үдеуі). Бұл бірлік жүйесі «техникалық» деген ресми емес атау алып, механика мен техникада кеңінен қолданылды. МКГСС жүйесінің таралу себептеріні бірі салмақ бірліктерінде күшті өрнектеуді қолайлығы мен күштің негізгі бірлігі - килограмм-күштің қолайлы өлшемі болды. МКГСС жүйесінде салмақ бірлігі ретінде 1 кгс салынған күш әсерімен 1 м/с2 үдеу алған дене салмағы қабылданған. Бұл бірлік (шаршы метрде килограмм - күш - секунд) кейде салмақтың техникалық бірлігі (с.т.б) немесе инерттік деп аталады, дегенмен бұл екі атау да физикалық шамалардың бірліктеріне ұсыныстардың бірінде бекітілмеген. МКГСС салмақ бірлігі — кгс • с

/м ~ 9,81 кг — БЖ салмақ бірлігі.

Техникада МКГСС жұмыс пен энергия бірліктері - килограмм-күш-метр (кгс * м) бірліктері мен қуаттылық бірлігі - секундына килограмм-күш-метр (кгс * м/с) кеңінен қолданылған.

2.2.3. МТС жүйесі МТС жүйесінде негізгі бірліктер ұзындық бірлігі - метр, салмақ бірлігі - тонна және уақыт бірлігі - секунд болып табылады. Бірліктердің бұл жүйесі алғаш рет 1919 жылы Францияда өлшем бірліктері туралы заң ережесінде қабылданған. 1927-1933 жж. МТС жүйесі кеңестік стандарттармен механикалық бірліктерге ұсынылған. Тоннаны салмақтың негізгі бірлігі ретінде таңдау сәтті болды, себебі бір жағынан ұзындық пен көлем бірліктері арасындағы сәйкестікке және екінші жағынан салмақ бірлігіне қол жеткізілді (көптеген техникалық есептер үшін жеткілікті дәлдікпен, 1 т 1м3 суды салмағына сәйкес келеді). Оған қоса, осы жүйедегі жұмыс пен энергия бірлігі (килоджоуль) және қуаттылық бірлігі (киловатт) сәйкес еселенген тәжірибелік электрлік бірліктермен сәйкес келді. МТС жүйесінде күш бірлігі ретінде 1 т салмаққа 1 м/с2 үдеуді хабарлайтын күшке тең стен (сн), қысым бірлігі ретінде - пьеза (1 сн/м2) қолданылады.

Бұл жүйе 1881 жылы І халықаралық электриктер конггрессімен СГСМ жүйесінен туынды ретінде орнатылды және СГС жүйесінің электрлік және магниттік бірліктері тәжірибе үшін (біреулер аса үлкен болды, екіншілер өте кішкентай болды) қолайсыз болғандықтан тәжірибелік өлшемдер үшін тағайындалған. Бірінші тәжірибелік электрлік бірліктер ретінде қабылданды: 1889 жылғы ІІ Халықаралық электриктер конгрессі тәжірибелік электрлік бірліктердің тізіміне тағы үшеуін қосты:

Одан кейін Халықаралық электротехникалық комиссия мен басты конференциялардың салмақ және өлшем бойынша шешімдерімен басқа тәжірибелік электрлік және магниттік бірліктер бекітілді (вебер, сименс, тесла және т.б.).

қабылдады, ол электрлік бірліктердің абсолюттік тәжірибелік жүйесі бірлігінен олардың бірліктерді теориялық анықтауынан емес, эталондарға негізделуімен ерекшеленді.

Конгресс үш негізгі халықаралық электрлік бірліктерді орнатты: Қалған электрлік бірліктер (халықаралық кулон, халықаралық фарад және т.б) олардың туындылары ретінде анықталды. Халықаралық электрлік бірліктерді орнату  бойынша жұмысты аяқтау мен абсолюттік тәжірибелік және халықаралық бірліктерді анық шектеу  1908 ж.Халықаралық Лондон электрлік конференциясының шешімі болды. Тәжірибелік өлшемдер кезінде жеткілікті жақындаумен және және заңнамалық мақсаттардың бірліктері ретінде  электрлік бірліктерді жаңғыртады, конференция халықаралық ом, халықаралық ампер, халықаралық вольт және халықаралық ватты қабылдауды ұсынды. Бұл жүйенің негізін 1901 жылы итальяндық ғалым Джорджи болжаған (сондықтан жүйе 1958 ж.Халықаралық электротехникалық комиссия қабылдаған, бірақ кеңінен таралуға ие болмаған «Джорджи жүйесі» деген екінші атауға ие). МКСА жүйесінің негізгі бірліктері метр, килограмм, секунд және ампер болып табылады. МКСА жүйесінде күш ньютонмен, жұмыс пен энергия - джоульмен, қуат - ваттпен өлшенеді. МКСА жүйесінде механикалық бірліктер толықтай электрлік және магниттік бірліктердің абсолюттік тәжірибелік жүйесінің бірліктері - ампер, вольт, ом, кулон және т.б. толықтай келісілген. МКСА жүйесі Халықаралық бірлік жүйесінің (БЖ) бөлігі болып табылады.

Әртүрлі жүйемен анықталатын бірліктердің қолданысын беретін белгілі артықшылықтарға қарамастан, қазіргі уақытқа дейін жүйелердің біріне де жатпайтын әртүрлі бірліктер кеңінен таралған.

Жүйеден тыс бірліктер деп аталатындардың саны біршама көп және олардың көпшілігінен оларды белгілі салаларда қолданудың қолайлығына қарай бас тартуға болмайды, қалғаны тарихи дәстүрлер күшімен сақталған. Осылайша, қысым бірлігі - 1 см2 ауданға 1 кгс күшпен жүргізілетін қысымға тең атмосфера қысымы туындады, себебі атмосфера өлшемі бойынша теңіз деңгейіндегі атмосфералық ауаның орташа қысымына жақын. Кеңінен қолданысқа ие маңызды жүйеден тыс бірліктердің қатарына ұзындық бірліктері - ангстрем, жарық жылы, парсек кіреді; аудан бірліктері - ар, гектар; көлем бірліктері - литр; салмақ - карат; қысым - атмосфера, бар, сынап бағанының миллиметр, су бағанының миллиметрі; жылу мөлшері - калория; электрлік энергияның - электрон-вольт, киловатт-сағат; акустикалық шамалар - децибел, октава; иондаушы сәулелер - рентген, рад, кюри. Жүйеден тыс бірліктердің келесі тобын ондың принцип бойынша емес жүйенің негізгі бірліктерінен құрылған бірліктер құрайды. оларға бірінші кезекте минут пен сағат сияқты уақыттың кеңінен таралған бірліктері жатады. соңында, соңғы топты қандай да бір жүйемен байланысты емес бірліктер құрайды. Мұнда  орысша, ағылшынша және т.с.с. барлық ескірген ұлттық бірліктер кіреді. Ғылым мен техникада салыстырмалы және логарифмдік шамалар мен олардың бірліктері кең таралымға ие болды, олар материалдардың құрамы мен қасиеттерін, энергетикалық және күштік шамалардың қатынастарын сипаттайды, мысалы, салыстырмалы ұзарту, салыстырмалы диэлектрлік және магниттік өткізгіштіктер, қуатты күшейту және азайту және т.с.с. Салыстырмалы шама бастапқы ретінде қабылданатын бір атаулы физикалық шамаға физикалық шаманың өлшемсіз қатынасын ұсынады. Салыстырмалы шамалардың қатарына сонымен қатар көміртек атомы 12 салмағының он екіден біріне қатынасы (У

)  бойынша өрнектелетін химиялық элементтердің салыстырмалы атомдық немесе молекулярлық салмағы кіреді. Салыстырмалы шамалар өлшемсіз бірліктерде (екі бір атаулы шамалардың қатынасы бірлікке тең болғанда), пайызбен (қатынас 10

тең болғанда),

промилламен (қатынас 10 -3

тең болғанда), немесе миллиондық үлеспен (қатынас 10 2-6

тең болғанда) өрнектеледі.

Логарифмдік шама екі бір атаулы физикалық шамалардың логарифмін ұсынады (ондық, натуралдық немесе 2 негізінде). Логарифмдік шамалар дыбыстық қысым деңгейін, жиілік интервалдың күшеюін, әлсіреуін және т.с.с. өрнектеуде қолданылады.

Логарифмдік шаманың бірлігі бел (Б) болып табылады, ол

болғанда 1 Б = lgP

x

қатынасымен анықталады (мұнда

и

Осылайша,

алынған қуаттылықтың 10-ға тең бастапқы Р ь қатынасы кезінде электрлік қуаттылықтарды күшейту сипаты жағдайында күшейтудің логарифмдік шамасы  1 бел немесе 10 дБ құрайтын болады, қуаттылық 1000 есе артқанда немесе азайғанда күшеюдің логарифмдік шамасы 3 Б немесе 30 дБ құрайды және т..с.с ХХ ғ. 50-60 жж.көптеген елдердің халықаралық болуы мүмкін бірыңғай әмбебап жүйесін құруға ұмтылысы біршама жиі байқалды. Негізгі және туынды бірліктердің жалпы талаптарының қатарында мұндай бірлік жүйесінің когеренттілік талабы алдыға қойылды. Мәселе, жекелеген облыстарда әртүрлі бірлік жүйелерін бір уақытта қолдану істің мәні бойынша көптеген есептік формулалардың бірлікке тең емес сандық кэоффициенттермен ластануына әкелді, бұл есептерді біршама күрделендірілді. Мысалы, техникада МКС жүйесі бірлігінің салмағын өлшеу үшін - килограммды қолдану қарапайым болды, ал МКГСС жүйесінің күш бірлігін өлшеу үшін - килограмм-күшті қолдану әдеттегі болды. Бұл масса (кг) мен салмақтың (кгс) сандық мәндері жағынан қолайлылығымен ұсынылды, яғни Жерге тартылыс күштері тең болды (көптеген тәжірибелік жағдайлар үшін жеткілікті дәлдікпен). Бірақ та мәні бойынша әртекті мәндердің шамаларын теңестірудің нәтижесі сандыө коэффициент және тің көптеген формаулаларында 9,81 пайда болуы мен көптеген түсініспеушіліктер мен қателіктерді тудырған салмақ пен масса түсініктерін ығыстыру болды. Бірліктердің мұндай көптірілілігі және олармен байланысты қолайсыздықтар барлық қолданыстағы жүйелер мен жекелеген

жүйеден тыс бірліктерді алмастыра алатын ғылым мен техниканы барлық салаларының физикалық шамаларын құру идеясын тудырды.

Мұндай жүйе Халықаралық бірліктер жүйесі болды. 1954 жылы Х өлшемдер мен салмақтар бойынша Бас конференция халықаралық қатынастар үшін алты негізгі бірлікті орнатты: метр, килограмм, секунд, ампер, Кельвин градусы, шам. 1960 ж.ХІ өлшемдер мен салмақтар бойынша Бас конференция  қысқартылған түрде SІ деп, (Systeme Іnternatіonal француздық атаудың бастапқы әріптері), ал орыс транскрипциясында - СИ деп белгіленетін Халықаралық бірлік жүйесін бекітті. 1967, 1971, 1979 жж.өлшемдер мен салмақтар бойынша Бас конференциялармен қабылданған кейбір түр өзгерісінің нәтижесінде қазіргі уақытта жүйе жеті негізгі бірліктерден тұрады (2.1-кесте). ӨЖ әмбебаптылығы оның негізіне қойылған жеті негізгі бірлік материалдық әлемнің негізгі қасиеттерін көрсететін физикалық шамалардың бірліктері болып табылады және ғылым мен техниканың барлық салаларында кез келген физикалық шамалар үшін туынды бірліктер құру мүмкіндігін береді. Бұл мақсатқа жазық және денелік бұрыштарға байланысты туынды бірліктерді түзу үшін қажетті қосымша бірліктер де қызмет атқарады.

метр m м

kg кг

mol

kd кд

Негізгі шамалар үшін өлшемдері халықаралық деңгейде келісілген бірліктер орнатылған, ал басқа шамалар үшін туынды бірліктер құрылады. Жылулық өлшемдер саласында жылудың жұмысы мен мөлшерін джоуль мен калорияда жеке өлшеуден джоульмен бірыңғай өлшеуге өту жүргізілген. Салмақ түсінігін дене немесе заттың қасиеті назарға алынғанда оның инерттілігі мен гравитациялық өрістер құру қабілетін сипаттайтын барлық жағдйарда пайдаланған жөн, ал салмақ түсінігін гравитациялық өріспен өзара әрекеттесу нәтижесінде туындайтын күш айтылып тұрған жағдайларда пайдаланбаған жөн. Халықаралық бірліктер жүйесі өзінің артықшылықтары арқасында әлемдегі кең таралымға ие болды. Осылайша, барлық елдер БЖ бірлігіне өтті. Бұрын ағылшындық өлшем жүйесін  қолданған елдер (Ұлыбритания, Австралия, Канада, АҚШ және т.б) сонымен қатар БЖ бірлігін енгізеді. Өлшемдер және салмақтар бойынша Бас конференциясының (ӨСБК) әртүрлі жылдарда қабылданған шешімдеріне сәйкес, БЖ негізгі бірліктерінің келесі анықтамалары қолданылады.

Ұзындық бірлігі

Салмақ бірлігі

Уақыт бірлігі

Электрлік ток күшінің бірлігі

-7

Заттар санының бірлігі

Жарық күшінің бірлігі

Гц монохроматтық сәуле шығаратын көздің берілген бағытындағы жарық күші (1979 ж. XVІ  ӨСБК резолюция).

ӨЖ қосымша бірліктері Қосымша бірліктер спецификалық қолданысқа ие және бұрыштық бірліктермен байланысты туынды бірліктердің туындауы үшін қажет. Сондықтан да бұл бірліктер негізгілерге де, туындыларға да жатқызылмайды, себебі олар  негізгі бірліктер таңдауына тәуелді емес (жарық күшінің бірліктерін қоспағанда). Халықаралық бірлік жүйесі жазық және дене түстес бұрыштарды өлшеу үшін екі қосымша бірліктерден тұрады.

жазық бұрыш бірлігі

а =

Радиан сияқты, стерадиан өлшемділікке ие емес. Бұл бірліктердің өлшемсіздігі мысалы, анытаушы деңтеуде

а = l/r деп қабылданғандығын білдіреді, мысалы, жазық бұрыштың бірлігі негізгі бірліктердің өлшеміне қарамастан бірдей болады. жазық бұрыштардың өлшеу тәжірбесінде бұрыштық градустарда (минутпен, секундпен) жаңғырту ұсынылады. Дәл осы бірліктерде

туынды бірліктер физикалық шамалар арасындағы байланысты орнататын заңдар негізінде немесе физикалық шамалардың қабылданған анықтамалары негізінде құрылады. Бұл бөлімде техникада кеңінен қолданылатын бірнеше физикалық шамаларды үлгілері беріледі.

а

Күш бірліктері

СГСжүйесінде күш бірлігі дина болып табылады: 1 дина = 1 г • см • с -2

дин.

Күш пен оны өлшеу бірлігі түсінігімен тартылыс күші мен салмақ түсініктері байланысты. Ауырлық күші дененің жерге тартылуының бірдей әрекет ететін күшін және Жердің айналуымен негізделген инерцияның ортадан тепкіш күшін көрсетеді. Дене салмағы - дененің Жерге тартылуы салдарынан оның еркін құлаудан ұстайтын тірекке немесе аспаға әсер ететін күш. Егер дене мен тірек денеге қатысты жылжымайтын болса, онда дене салмағы оның тартылыс күшіне тең болады.

(2.2) теңдеу «масса» мен «дене салмағы» түсініктері арасындағы айырмашылықты түсіндіруге мүмкіндік береді, бұл осы шамаларды өлшеуге сәйкес шарттарды қояды. Егер дене салмағы салмақ көмегімен өлшенсе, онда салмақ - динамометр көмегімен өлшенеді. Бірінші жақындаудағы еркін құлаудың жылдамдығы теңіз деңгейінен оның биіктігі мен орынның графикалық ендігінен байланысты болады. 45° ендіктегі еркін құлаудың «қалыпты» жылдамдығы (теңіз деңгейінде) g = 9,80665 м/с

, экваторда g = 9,780 м/с

,  ал полюсте g = 9,8324 м/с

. Осылайша, массасы бар дене т экваторда аз тартады да, ал полюсте көп тартады. Мысалы, салмағы 80 кг адам экваторда 782,4 Н тең салмаққа ие, ал Жер полюстерінің біріне орын ауыстырып, ол шамамен 786,5 Н тартатын болады.

Геофизикада еркін құлау жылдамдығы әдетте жүйеден тыс бірлікпен - миллигалмен (мГал) өрнектеледі, ол Г.Галилейдің құрметіне аталған. Оған қоса 1 Гал = 1 см/с

= = 10

мГал.

Қысым S ауданы бетіне перпендикуляр бағытталған F күштің әсеріне арналған анықтауыш теңдеу,

мұнда р - паскальмен қысым (Па, Ра), егер күш

ньютонмен өрнектелсе, аудан

Осы бірліктерде  оған қалыпты 1 м

ауданмен бет бойынша 1 Н күшпен біркелкі таралған 1 Н күшпен тудырылған қалыпты кернеу о = F/S өлшенеді.

Қысымның өлшемдігі (қалыпты кернеудің) р =

-1

Қысымды өлшеу кезінде өз кезегінде бірліктердің өте үлкен саны қолданылды. Қазіргі уақытта миллиметр сынап бағанының (мм.сын.бағ.), бар (bar) сияқты жүйеден тыс бірліктер (уақытша) қолданылады. Паскаль осы бірліктермен келесідей қатынасқа ие: 1 мм. сын.бағ. = 133,322 Па; 1 бар 1 см

,  ауданда әрекет ететін 10

дин күшке тең, бұл 45° ендік үшін теңіз деңгейінен 750,08 мм биіктіктегі сынап бағанын қысымына тең (бұл ретте 1 бар = 105 Па). Метрологияда үлестік бірлік - миллибар қолданылады (1 мбар = 100 Па). Қолдануға ұсынылмайтын, бірақ ғылыми-техникалық әдебиетте кездесетін ескірген бірліктердің қатарында болып табылатындар: Шет ел әдебиетінде кейде кішкентай қысымдарды өлшеу кезінде өлшемі 1 мм сын.бағ. сәйкес келетін бірлік пайдаланылады, ол италья ғалымы Э.Торричели атына орай «торр» (torr)  деп аталады.

Жұмыс Ұзындыққа

күштің әсер ету бағытында кейбір дененің орынын ауыстыратын күштің жұмысы А үшін анықтаушы теңдеу

Жұмыс бірлігі - джоуль (Дж, J) — күштің әсер ету бағытында 1 м қашықтықта оны қою нүктесінің орынын ауыстырғандағы 1 Н тең күштің жұмысы.

Өлшемділігі

Энергия Энергия өзара әрекет етудің әртүрлі процесстері мен түрлердің жалпы өлшемі болып табылады. Бұл ретте қозғалыстың барлық формалары қатаң белгіленген мөлшерде бір-біріне айланады. Энергия механикалық, жылулық, химиялық, электромагниттік, ядролық, гравитациялық және т.с.с. болуы мүмкін. Қатыстылық теориясында энергия Е мен масса m арасындағы байланыс орнатылған

Е = mc

Осылайша, жұмыс пен энергия бірдей өлшемдікке ие және джоульмен өлшенеді. Физика мен атомдық энергетикада соңғы жылдарға дейін энергия бірліктері қолданылды: эрг, 10 -7

Дж тең; электрон-вольт (1 эВ = = 1,60219 • 10 -19 Дж). Кейде жұмыс пен энергия жылу мөлшерінің жүйеден тыс бірлігі көмегімен өрнектеледі. Бір халықаралық калория 4,1868 Джоульға тең. 4,1840 Дж тең термохимиялық калория қолданылады.

Қуат бірлігі — ватт (Вт, W) — 1 с уақытта 1 Дж жұмыс орындалатын қуат. Қуаттың өлшемділігі

P = [A]/[t] =

Кейбір жағдайлар қатарында аттың күшіндей (а.к)қуаты ұсынылмайтын бірлікпен пайдаланылады, оған қоса 1 л.с. = 735,499 Вт.

Еселенген және үлестік бірліктер.

Қолайлылық үшін 2.2-кестеде келтірілген он еселік (үлкен) бірліктер мен үлестік (аз) бірліктерді құру үшін физикалық шамалардың бірліктерін қолданады . Мысалы, радиоэлектроникада келесі еселік және үлестік бірліктер кеңінен қолданылады:

жиілік — 10

Гц = 1 МГц; 10

В = 1 кВ; 10 -3

В = 1 мВ; 10 -6

-3

с = 1 мс; 10 -6

с = 1 мкс; 10 -9

с = = 1 нс; 10 -12

-12

Ф = 1 пФ; 10 -9

Ф = 1 нФ; 10 -6

Ф = 1 мкФ .

пета

тера

гига

мега

кило

к k

гекто

ж h

дека

да da

-1 д d

санти

-2 с s

милли

-3 м m

микро

-6 мк ц

нано

-9 н n

пико

-12

p

фемто

-15 ф f

атто

-18

a

Бақылау сұрақтары

Өлшеу құралдары деп өлшеу кезінде қолданылатын және қалыптандырылған метрологиялық сипаттарға ие техникалық құралдарды (немесе олардың кешенін) айтады. Физикалық қасиеттерді анықтау үшін тағайындалған индикаторлар сияқты (компас, лакмус қағазы, жарықтандырғыш электрлік лампа) сияқты техникалық құралдардан айырмашылығы өлшеу құралдары физикалық шамаларды тек қана анықтаға емес, сонымен қатар оны өлшеуге, яғни белгісіз өлшемді белгілімен салыстыруға мүмкіндік береді. Егер белгілі өлшемнің физикалық шамасы бар болса, онда ол салыстыру үшін тікелей пайдаланылады (жазық бұрышты транспортирмен, салмақты гірлері бар таразылардың көмегімен өлшеу). Егер белгілі өлшемнің физикалық шамасы жоқ болса, онда аспаптың сол шамадағы, бірақ белгілі өлшемдегі әсеріне бұрын пайда болған реакциямен өлшенетін шамасының әсеріне салыстырылады (ток күшін амперметрмен өлшеу). Аспапты дайындау сатысында салыстыруды жеңілдету үшін белгілі әсерге жауабы есептік құрылғының шкаласында бекітіледі, одан кейін еселік және үлестік қатынастарда бөлу шкаласына енгізіледі. Сипатталған процедура шкаланың градустау деп аталады. Өлшеу кезінде ол нұсқауырдың күйі бойынша нәтижені қатынастар шкаласы бойынша тікелей салыстыру арқылы алуға мүмкіндік береді. Осылайша, өлшеу құралдары (кейбір өлшемдерді - гірді, сызғышты қоспағанда) қарапайым жағдайда екі операцияны жүргізеді: физикалық шаманы анықтау, белгісіз өлшемді белгілімен салыстыру немесе белгілі және белгісіз өлшемдердің әсеріне жауапты салыстыру. Өлшеу құралдарының басқа айрықша белгілері біріншіден физикалық шаманың бірлігін сақтай «білу»; екіншіден, сақталатын бірлік өлшемінің өзгермеушілігі. Егер өлшеу процессінде бірлік өлшемі нормаларда бекітілгеннен біршама өзгерсе, онда мұндай құрал көмегімен қажетті дәлдіктегі нәтиже алу мүмкін емес. Осыдан тек осы мақсат үшін тағайындалған техникалық

құрал өлшемі бойынша (уақыт бойынша) біршама өзгермейтін бірлікті сақтай алғанда ғана өлшеуге болатындығы туындайды Өлшеу құралдарын екі белгісі бойынша жіктеуге болады: конструктивтік орындалу, метрологиялық тағайындалымы. Конструктивтік орындалуыбойынша өлшеу құралдары шамалар, өлшеу аспаптары, өлшеуіштік түрлендіргіштері, өлшеу жүйелеріне (кешендеріне) бөлінеді (3.1-сурет).

Физикалық шамалардың өлшемдері

(СҮ) жатқызуға болады. Құрамның стандартты үлгілері мен қасиеттердің стандартты үлгілері бар. Заттардың (материалдың) құрамының стандартты үлгісі - заттағы белгілі компоненттердің  мөлшерін

ПРИМЕЧАНИЕ: Салкинбаева Г.Т. Шишмарев_Средства измерений. 2013 ж суреттер

3.1-Сурет. Өлшеу құралдарының жіктелімі

сипаттайтын шамалардың бекітілген мәндері бар стандартты үлгі. Заттың (материалдың) қасиеттерінің стандартты үлгісі - физикалық, химиялық, биологиялық және басқа да қасиеттерді сипаттайтын шамалардың бекітілген мәндері бар стандартты үлгі. Жаңа СҮ олардың метрологиялық аттестаттаудан өткен жағдайында пайдалануға рұқсат етіледі. Көрсетілген процедура - бұл СҮ зерттеу негізінде қолдану үшін заңдастырылған осы шаманың тану. Метрологиялық аттестаттауды метрологиялық қызмет органдары жүргізеді. СҮ құрамының үлгісі белгілі маркадағы көміртекті болаттың құрамының СҮ болып табылады. СҮ қасиеттерінің үлгісі Моостың қаттылық шкаласы болып табылады, ол шартты шкала бойынша қаттылық санын анықтау үшін 10 эталондық минералдардың жиынтығын көрсетеді. Бұл шкаланың әрбір келесі минералы алдыңғыдан қарағанда біршама қатты болып табылады. Бұл шкаланыәйнек пен керамиканың салыстырмалы қаттылығын бағалау үшін пайдаланады. СҮ құрамы мен қасиеттерінің негізгі қызметтерінің бірі - сынақ зертханаларын ішкі бақылау мен сыртқы бақылау тәртібінде өлшемдерді орындау әдістемесін (ӨОӘ) бақылау. Мысалы, егер металлургиялық кәсіпорынның аналитикалық зертханасы нақты маркадағы көміртекті болаттың аттестатталған СҮ ие болса, онда ол көрсетілген СҮ сапалық және сандық химиялық талдау әдістемесінің сенімділігін тексере алады. Тану (бекіту) деңгейі мен қолдану саласына байланысты СҮ санаттарға бөледі: мемлекет аралық, мемлекеттік, саалық және СҮ кәсіпорындары (ұйымдары). Тәжірибеде метрологиялық қызметтер әртүрлі міндеттерді орындау үшін әртүрлі санаттағы СҮ пайдаланады. Осылайша, Орталық ауыл шаруашылығына агрохимиялық қызмет көрсету институтында құрылған топырақ құрамының  мемлекеттік және салалық үлгілері макро және микроэлементтердің мөлшеріне (марганец, кобальт, мырыш, мыс, молибден, бор) және басқа да сипаттарға (рН шамасы және т.б.) аттестатталған. Бұл СҮ зертхана аралық экспериментте аттестатталған және аспаптарды градустау, өлшеу құралдарын тексеру үшін, СҮ аттестатталған көрсеткіштер бойынша топырақ талдауларының дұрыстығын бақылау үшін, салыстыру әдісімен кәсіпорынның СҮ аттестаттау үшін тағайындалған.

Өлшеуіш аспаптар

бар диаграмма немесе сандық көрсеткіш бар, олардың көмегімен физикалық шаманың мәнін тіркеу немесе қайта санау жүргізілуі мүмкін. Аспаптың шағын ЭЕМ жанасуы жағдайында есептеу дисплей көмегімен жүргізілуі мүмкін. Өлшенетін шаманың индикациясының түрі бойынша өлшеу аспаптары көрсетуші және тіркеуші болып бөлінеді. Көрсетуші аспап өлшенетін шаманың көрсеткіштерін санауға ғана жол береді (микрометр, ұқсас немесе сандық вольтметр). Тіркеуші аспапта көрсеткіштерді басып шығару жолымен диаграмма түрінде көрсеткіштерді тіркеу қарастырылған (термограф, жазғыш элементі бар үзуші машина,  ЭЕМ-мен, дисплеймен және көрсеткіштерді басып шығаруға арналған құрылғымен жалғанған өлшеуіш аспап).

Өлшеуіштік түрлендіргіштер

Өлшеуіш ақпараттың дабылдары келіп түсетін конструктивтілік ерекшеленген біріншілік ӨТ

тетік деп аталады. Тетік оның дабылдарын қабылдайтын өлшеу құралдарынан біршама қашықтыққа шығарылуы мүмкін. Мысалы, іске қосылған метеорологиялық радиозондтың тетіктері температура, қысым, ылғалдылық және басқа да атмосфера параметрлері туралы ақпаратты береді. Оның түрлендіргіштері өлшеуіш тізбекке кірмесе және олардың метрологиялық қасиеттері қалыпқа келтірілмеген болса, онда олар өлшеуіштікке жатпайды. Мысалы, радиоаппаратурадағы күштік трансформатор, термоэлектрлік тоңазытқыштағы термобулар осындай болады.

Өлшеуіш жүйе

Заманауи өлшеуіш техниканың «беті» автоматтандырылған өлшеу жүйелерімен (АӨЖ), ақпараттық-өлшеуіш жүйелермен

(АӨЖ), өлшеуіш-есептеуіш кешендермен (ӨЕК) анықталады. Типтік АӨЖ құрамында ЭЕМ бар және ол нысанның немесе процесстің күйін сипаттайтын көптеген тетіктерден келіп түсетін ақпаратты жинау, өңдеу және сақтауды қамтамасыз етеді. Бұл реттеу өлшеу нәтижелері бұрын берілген бағдарлама бойынша да, сұраныс бойынша да беріледі. Жаңа өлшеу жүйелерін қолдану өлшеу процессін тек қана жылдамдатуға ғана емес (тез бұзылатын тауарлар үшін аса маңызды), сонымен қатар тауардың нақты топтамасының  сапасының біршама объективтік сипатын беруге мүмкіндік береді.

Өлшеуіш қондырғы

Метеорологиялық тағайындалуыбойынша барлық өлшеу құралдары екі түрге бөлінеді: өлшеудің жұмысшы құралдары мен эталондар.

құралдары техникалық өлшеулерді жаңғырту үшін тағайындалған. Қолдану шарттары бойынша олар: Өлшемдердің жұмысшы құралдарының әрбір түріне спецификалық талаптар қойылады: зертханалыққа - жоғары дәлдік пен сезімталдық; өндірістікке - соққылық-тербелістік жүктемелерге, жоғарғы және төмен температураларға жоғары төзімділік; өрістікке - температураның бірден төмендеуі, жоғары ылғалдылық жағдайларындағы жоғары төзімділік.

Эталондар өлшеудің жоғары дәлдіктегі құралдары болып табылады, сондықтан да бірлік өлшемі туралы ақпаратты беру құралы ретінде метрологиялық өлшемдерді жаңғырту үшін пайдаланылады. Бірлік өлшемі «жоғарыдан төмен», біршама дәл өлшеу құралдарынан «тізбек бойынша» аз дәлдіктегілерге  беріледі: бірінші эталон -

екінші эталон - 0-ші разрядтағы жұмысшы эталон - ... - өлшемдердің жұмысшы құралы. Өлшемді беру өлшеу құралдарын тексеру процессінде іске асырылады. Тексерудің мақсаты өлшем құралдарының қолдануға жарамдылығын бекіту болып табылады. Бірлік өлшемін эталоннан жұмысшы құралға беруде қатысатын өлшеу құралдарының қатар бағынуы өлшеу құралдарының тексеру сұлбаларында орнатылады. Ресейдің Мемстандарты ең заманауи эталондық үлгіге ие. Ол АҚШ және Жапонияның базаларымен қатар ең алдағы үштікке кіреді. Эталондық үлгі кейін сандық және ең бастығы сапалық қатынастарды дамитын болады. Көп функционалдық эталондарды құру перспетивалық болып табылады, яғни бірыңғай конструктивтік және метрологиялық негізде бір емес, бірнеше физикалық шамалардың бірлігін немесе біреу, бірақ өлшемдердің кем диапазонындағы бірлікте жүргізетін эталондарды құру мақсатты болып табылады. Осылайша, елдің метрологиялық институттары уақыттың, жиіліктің және ұзындықтың бірыңғай эталонын құрады, ол 1 • 10 -11

. дейін ұзындық бірлігін жаңғыртудың қателігін азайтуға мүмкіндік береді. Егер Ресейдегі біріншілік эталондардың техникалық деңгейін ғылымның жетістіктері мен ғалымдардың энтузиазмдары арқасында толықтай қанағаттанарлық деп бағалауға болатын болса, онда тәжірибелік байланыста болған өлшеу құралдары паркінің күйі, ең алдымен жұмысшы эталондар мен өлшеудің жұмысшы құралдары дабылды тудырады. Егер 1980 жж.отандық өлшеуіш техниканың жаңаруы мерзімі әдетте бес алты жылды құраса (АҚШ мен Жапонияда салыстыру үшін үш жылдан артық емес), онда қазірде отандық аспап жасау саласында бақыланатын регресс жұмысшы эталондар мен жұмысшы өлшеу құралдарын жаңартудың мерзімін біршама ұзартты, бұл өлшеуіш техниканың біршама ескіруіне әкеледі. Отандық өлшеу құралдарын өндірушілердің басқа мәселесі шет елдік фирмалармен салыстырғанда олардың дайындамаларының жоғары құны болып табылады. Дәстүрлік артта қалудың еңсеру үшін сонымен қатар отандық аспаптарды мыналарды қарастыру қажет: микропроцессорлық технология базасында автоматтандырудың жоғары деңгейі, жылдам әрекет ету, жоғары сенімділік, төмен массаны, габариттік өлшемдер мен энергия тұтыну, эстетика мен эргономиканың жоғары деңгейі. Өлшеу құралдарының көп түрлілігі өлшем бірліктерін қамтамасыз ету бойынша арнайы шараларды қолданудың қажеттілігін негіздейді. Бұрын көрсетілгендей, өлшем бірліктерін сақтау шарттарының бірі - өлшеу құралдары үшін белгілі (нормаланған) метрологиялық сипаттарды орнату.

Физикалық шамалар бірлігін жаңғырту жүйесі мен олардың өлшемдері туралы ақпаратты елдегі өлшеу құралдарына шектеусіз  барлығына беру өлшем бірлігін қамтамасыз етудің техникалық базасын құрайды. Өлшеудің негізгі теңдеуіне (2.2) сәйкес өлшеу процедурасы белгісіз өлшемді белгілімен салыстыруға әкеледі, оған Халықаралық бірлік жүйесі (БЖ) сәйкес бірлігін өлшемі қатысады. Бірліктерді жаңғырту мемлекеттік эталон немесе бастапқы жұмысшы эталон көмегімен елдегі ең жоғары дәлдікпен физикалық шаманың бірлігін материализациялау бойынша операциялардың жиынтығын ұсынады. Негізгі және туынды бірліктерді жаңғыртуды ажыратады. Бірлік өлшемдері өлшемдер орындалатын жерде жүргізілуі мүмкін (орталықтандырылмаған тәсіл) немесе олар туралы ақпарат оларды сақтау немесе жаңғыртудың орталықтандырылған орнынан берілуі тиіс (орталықтандырылған тәсіл). Көптеген туынды физикалық шамалардың бірліктері орталықтандырылмай жүргізіледі. Негізгі бірліктер қазірде тек орталықтанырылып қана жүргізіледі. Бірліктерді орталықтандырып жаңғырту эталондар деп аталатын арнайы техникалық құралдар көмегімен іске асырылады. Елдегі ең жоғары дәлдікпен (сол бірліктегі басқа эталондармен салыстырғанда) бірліктерді жаңғыртуды қамтамасыз ететін эталон

біріншілік эталон деп аталады. Біріншілік эталондар - бұл айрықша өлшеу құралдары, ол ғылым мен техниканың қазіргі кезеңдегі жаңа жетістіктерін ескере отырып құрылған, күрделі өлшеу кешендерін ұсынатын айрықша өлшеу құралдары. Ерекше жағдайларда бірліктерді жаңғыртуды қамтамасыз ететін және осы жағдайлар үшін қызмет ететін эталон

арнайы эталон деп аталады. Ел үшін бастапқы ретінде ресми бекітілген біріншілік және арнайы эталондар

Қарастырылатын бірліктің бірінші эталонымен салыстыру жолымен бірлік өлшемін алатын эталон

• салыстырушылық (өзгерістерге ұшырамау және салыстыру жүргізу кезінде қандай да бір бұрмалаушылықтар енгізбеу). Мемлекеттік эталондар ұлттық дәулеттік көрсетеді және сондықтан да елдің метрологиялық институттарында арнайы эталондық ғимараттарда сақталуы тиіс, онда ылғалдылық, температура, тербеліс және басқа да параметрлер бойынша қатаң режим сақталады. Халықаралық масштабта физикалық шамалардың өлшем бірлігін қамтамасыз ету үшін ұлттық мемлекеттік эталондарды халықаралық салыстыру үлкен мәнге ие. Бұл салыстырулар ұлттық эталондармен бірліктердің жүргізудің жүйелік қателіктерін анықтауға, ұлттық эталондардың халықаралық деңгейлерге қаншалықты сәйкес келетіндігін орнатуға және ұлттық (мемлекеттік) эталондарды жетілдіру жолдарын белгілеуге көмектеседі. 1970 жж.ортасынан метрологтардың тұрмысына  «Елдің эталондық базасы өзінің метрологиялық және техникалық сипаттары бойынша артта қалмайды, ал көптеген жағдайларда тіпті үздік шет елдік аналогтардан артық» деген сөз кіріп, нығайды (шаблон сияқты). Біршама жоғары болғандығына қарамастан бұл сөз нақты жағдайға абсолюттік нақты сәйкес келді. 1975 жылдың соңына қарай эталондық база тура 100 мемлекеттік эталонды санаған. Ал егер нақты айтсақ, онда дәл 1975 жылғы 31 желтоқсанда Мемстандарт алқасының отырысында антенналық өлшемдер саласындағы 97, 98, 99 және 100-ші мемлекеттік эталондар бекітілген («100 мемлекеттік эталонды әзірлеу және бекіту» - Мемстандарттың ІХ бесжылдыққа жоспардың бірінші тармағы осындай болды). Елдің ресми эталондық базасын құру үлкен мәнге ие болды. Осыдан, ол өндірістің барлық салаларында түбегейлі өзгеріс үшін, қоғамдық өндірістің тиімділігін арттыруда, экономиканы қарқындатуда, халықаралық престижді нығайтуда, елдің қорғаныстық қабілетін күшейтуде кең мүмкіндіктерді ашқан ірі ғылыми жару болды. Әлбетте, бастапқы (яғни дәлдігі бойынша ең жоғары) өлшеу құралдары (немесе шамалары) біздің елде бұрын да болған. Осылайша, 1835 жылғы 11 қазанда, Сенатқа берілген атаулық нұсқаумен Ресейлік шамалар мен өлшемдердің жүйесі бекітілді, онда негізгі шамалар ретінде құлаш, фунт, шелек, ширек және аптекарлық фунт (ресейлік фунттың 7/8) қабылданды. Бірақ та бұл жүйе басқа мемлекеттердің жүйелерімен өзара қиыстырылмаған болатын және тек 1889 жылы Ресей 30 алдыңғы қатарлы  мемлекеттері үшін ұқсас халықаралық  метр мен килограм прототиптерінің иегері атанды. Бұл

прототиптерге кейін КСРО Мемлекеттік эталондары мәртебесі берілді. 1971 жылы КСРО Мемстандарты 21 мемлекеттік эталонды мемлекеттік стандарттармен бірге мемлекеттік тексеру сұлабаларына ресми бекітті, онда жұмысшы өлшеуіш аспаптарға бірліктердің өлшмдерін беру тәртібі мен эталондардың сипаттары бекітілді. Алғашқы мемлекеттік эталондар қатарында елдегі ұзындық, масса, күш, қысым, температура, жазық бұрыш, электлік ток күші, жарық күші және т.с.с өлшеу саласындағы біршама кеңінен таралған эталондар болды. Олардың барлығы негізінен  Д.И.Менделеев атындағы Бүкілресейлік метрология ғылыми-зерттеу институтында болды. 1980 жж. соңына қарай елдің эталондық базасын 70 физикалық шамалардың бірлік өлшемін сақтауды, жаңғыртуды және беруді қамтамасыз еткен 146 мемлекеттік эталон құрады. Эталондық базаның екінші элементі - мемлекеттік эталондарды құру техникалық және экономикалық-мақсатсыз, бірақ сонымен қатар ел үшін бастапы шамаға ие болуы қажет болған, анықталған өлшеулердің салаларында шама бірліктерін жаңғырту үшін тағайындалған жоғары дәлдікті орнату (ЖДО) кешені туралы ұмытпау керек. Жоғарыда аталған мерзміге осындай қондырғылардың саны 66 кұрады және олардың барлығы Мемстандарттың метрологиялық институттарында құрылды. КСРО құлағаннан кейін мемлекеттік эталондар мен жоғары дәлдік қондырғыларының (ЖДҚ) бірқатары шет елде қалды (Украинада, Грузияда және Арменияда), ал Ресейдің эталондық базасының құрамы 146 мемлекеттік эталондардан 115-ке дейін және 66 ЖДҚ-дан 56-ға дейін қысқарды. Бірақ та қысқа мерзімде эталондық базадағы “кемтіктер” Ресей Мемстандартымен толықтырылды және бүгінде өлшеу облыстарының ешқайсысы делік жоғары өлшеу дәрежесінсіз қалмады. Бүгінде Ресейдің эталондық базасы, бұрынғыдай өнеркәсіпті метрологиялық қамтамасыз етудің орталық элементі болып табылады. Эталондық базаның деңгейі соңында барлық техникалық өлшемдердің деңгейін анықтайды, себебі дәл мемлекеттік эталондар мен ЖДҚ  дұрыс және нақты өлшеу ақпаратын алу үшін объективтік негізді құрады (өнімдердің, шикізаттың, материалдардың, энергоресурстардың саны мен сапасы туралы), яғни метрологияның негізгі тәжіриблік міндеті - өлшем бірлігін қамтамасыз ету үшін. Эталондық базада нақты сандарға негізделген есептер бойынша экономикалық аспект анық және айқын өрнектелген, эталондық базаны енгізу мен жұмыс істеуінен экономикалық тиімділі орта есеппен  10:1 құрайды, яғни 1 р.шығынға 10 р.әсер. Сонымен қатар, эталондарды әзірлеу кезінде орындалатын  іргелі физикалық зерттеулер, ғылымның, техника мен технологияның қазіргі

жетістіктерін мұқият және жан-жақты талдау әдетте басқа да ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық әзірлемелерде қолданысқа ие екендігін айтқан жөн. Эталондық база (бүгінде 122 мемлекеттік эталон мен 80 ЖДҚ оған кірмейді) жеткілікті “беріктік қорымен” құрылған, себебі елдің эталондық базасының озық дамуының концепциясында құрылған. Бірақ көптеген мемлекеттік эталондар бірнеше ондаған жылдар бойы пайдаланылатындығын ескерген жөн. Бұл уақытта техникалық өлшемдердің деңгейі артты, өнімдер мен технологиялық процесстердің жаңа түрлері құрылды, өнімдердің сапасына қойылатын талаптар артты. Эталондардың физикалық тозуы туралы да ұмытпаған жөн. Ресей Мемстандартымен және оның басты ғылыми метрологиялық орталықтарымен Ресейдің эталондық базасының дамуы бағдарламасы дайындалды, ол қолданыстағы эталондарды жетілдіруді, жаңа эталондарды құру және электрлік, магниттік, температуралық және теплофизикалық өлшемдер, оптикалық сәулеленудің салмағын, шығынын, параметрлерін және т.б. өлшемдер саласындағы өзаа байланысты эталондар жүйесі мен жаңа эталондарды құруды, сонымен қатар төтенше жағдайларда, ерекше орталада өлшемдердің бірлігін қамтамасыз ету үшін эталондарды қолданыу саласын кеңейтуді қарастырады. Бағдарлама негізіне қаланған алдыңғы қатарлы тенденциялардың бірі мемлекеттік эталондардың дәлдігін тұрақты арттырудың дәстүрлі тенденцияы болып табылады. Бұл тенденцияның төзімділігі ең алдымен, мемлекеттік эталондармен қамтамасыз етілеін физикалық шамаларды өлшемдің шекті дәлдігі деңгейінде жаратылыстану ғылымдары саласындағы ғылыми зерттеулердің біршама тиімді прогресі жүреді, ол ең соңында қоғамдық өндіріс технологиясында біршама анық ілгерілеуді береді. Әдетте, бұл “ғылыми жарылысты” талап етеді, яғни жаратылыстану ғылымдары, ғылыми аспап жасау, техника және өнеркәсіптің заманауи жетістіктерін пайдалану негізінде  аппаратуралардың жаңа әдістерін, технологияларын және конструкцияларын құру. Мысал ретінде Джозефсон әсерін пайдалану негізіндегі вольттың мемлекеттік эталонын, холловск кедергісін кванттау әсеріндегі омның мемлекеттік эталонын, Авогадро тұрақтысын пайдалану арқылы килограммның перспективалық эталонын алуға болады. Эталондық базаның дамуының екінші тенденциясы жекелеген эталондар мен олардың жиынтығынан іргелі физикалық константалар мен тұрақты физикалық құбылыстарды пайдалану негізінде өзара байланысты табиғи эталондар жүйесіне өту болып табылады. Осылайша, лазерлік технология негізінде уақыт, жиілік және

ұзындық эталондар біріктіру ұзындық өлшемнің дәлдігін 250 емес арттыруға мүмкінідк берді (5 • 10 -9-

нан 2 • 10 -11

-ға дейін).

Эталондық базаны дамытудың тиімді бағыттарының қатарына сонымен қатар шама бірліктері өлшемінің беріліс жүйесінің сатыларан санын қысқартуды жатқызуға болады. Жалпы айтқанда, мемлекеттік эталонның дәлдігі бұл ретте солай қалады, бірақ разрядтық жұмысшы эталондардың аз саны есебінен дәлдік шығынының қысқаруы мемлекеттік эталонның негізгі сапасын - техникалық өлшемдердің қажетті дәлдігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Бірақ та эталонға жүктемені арттыру (онда аттестатталатын жұмысшы эталондардың саны артады) оның конструктивтік жетілуін, эталондағы жұмыстарды автоматтандыру деңгейін арттыру, оның жеткілікті техникалық ресурсын қамтамасыз ететін басқа да жұмыстарды қажет етеді. Бұл жағынан шекті маңызды іс шама бірліктерін жаңғыртуды жекелеу ұсынылады. Мұның барлығы Ресей Мемстандартының метрологтары Ресейдің эталондық базасын жетілдіру қандай бағыттар бойынша және қандай артықшылықтармен анықтағандығын көрсетеді. Бірақ та айқыш жеткіліксіз бюджеттік қаржыландыру тым болмағанда бірінші кезектегі жұмыстарды толықтай ашуға мүмкіндік бермейді. Бюджеттіктен басқа елдің эталондық базасын дамытуды қаржыландырудың басқа да көздері қарастырылады. Осылайша, толықтай шынайы болып аккредиттелген ұйымдарды тексеру, калибрлеу, жұмысшы эталондарды және жұмысшы өлшеу құралдарын аттестаттау кезінде алынған табыстардан аудару есебінен орталықтандырылған қорды құру ұсынылады. Мұндай бағыттың заңды легитимділігі мұндай ұйымдардың табыс алу үшін метрологиялық бүтінділігі тек мемлекеттік эталондар - Ресей Мемстандартының интеллектуалдық жеке меншігімен (қазірде Техникалық реттеу және метрология бойынша Федералдық қызметпен) ғана қамтамасыз етілуі мүмкін екендігімен негізделген. Ресейдің эталондық базасы кейбір түсінікте, мысалы Алмазды қор немесе табиғи ресурстар ретінде біздің еліміздің ұлттық байлығы болып табылады. Эталондарда ғылым, техника, технологияның барлық жаңа, алдыңғы қатарлы жетістіктері іске асырылады, елдің ғылыми-техникалық әлеуеті шоғырланады. Эталондық базаның қуаттылығын өсіріп, «дәлдік пен беріктік қорын» құрып, метрологтар ертеңгі күн үшін, әлі жасалмаған ашулар үшін, әлі игерілмеген өнімдер мен технологиялар үшін жұмыс істейді. Дәл осы себепті елдің эталондық базасын жетілдіруді ғылыми-техникалық прогресс пен халықаралық интеграцияның маңызды, басым міндеттерінің бірі деп есептеген жөн.

Өлшеу жұмыстарын ұйымдастырудағы орталық міндет - әртүрлі уақытта, әртүрлі орындарда, әртүрлі әдістер мен құралдар көмегімен орындалған бірдей нысандарды өлшеудің салыстырмалы нәтижелеріне қол жеткізу. Бұл міндет өлшем бірлігін қамтамасыз ету жолымен шешіледі. Өз кезегінде, бұл бірлікке метрология саласындағы мемлекеттік актілерге, ережелерге, талаптарға, нормаларға, бекітілген стандарттарға сәйкес өлшем бірлігіне қол жеткізу мен сүйемелдеу бағытталған метрологиялық қызмет жұмысының нәтижесінде қол жеткізіледі. Ұйымдастырушылық жағынан бұл бірлік метрология субъектілермен: өзінің қызметін халықаралық метрологиялық ұйымдармен, Ресейдің атқарушы билігінің федералдық органдарының метрологиялық қызметтерімен және заңды тұлғалардың метрологиялық қызметтерімен байланыстыратын елдің  мемлекеттік метрологиялық қызметімен қамтамасыз етеді.

мен

Өлшем бірлігін қамтамасыз етудің нормативтік базасы заңнамалық метрология болып табылады, ал техникалық база ретінде физикалық шамалар бірлігін жаңғырту жүйесі мен олардың өлшемдері туралы ақпаратты елдегі өлшеу құралдарына шектеусіз  барлығына беру қарастырылады (3.2-сурет). Метрологиялық сипаттар және (немесе) өлшем құралдарының қолдануға жарамдылығының қолданыстағы мәндерін анықтау мен ұстау мақсаттарында орындалатын,  мемлекеттік метрологиялық

Шаманың мемлекеттік эталоны

3.2-сурет. шама бірліктерінің өлшемін беру жүйесінің сұлбалық суреті

Бірінші жағдайда, тапсырыс беушінің өтінімі (шарт) бойынша өлшеу құралдарын калибрлеуші зертхана аспаптың жарамдылығы туралы қорытынды шығармайды. Бекітілген сипаттар төлқұжаттық сипаттардан ерекшеленуі мүмкін және бұл өлшеу құралдарын қандай жағдайларда және қандай мақсатта пайдалануға болатынын және керектігін анықтауға тапсырыс берушінің ғана құзыретінде болады. Екінші жағдайда өлшеу құралы жарамды деп танылады, егер оның метрологиялық сипаттарының қолданыстағы мәні нормативтік құжатта (НҚ) немесе тапсырыс беруші бекіткен техникалық талаптарға сәйкес келгенде жарамды деп танылады. Өлшеу құралдарының жарамдылығы туралы қорытындыны бұл жағдайда калибрлеу зертханасы жасайды. Тәжірибеде шешілетін өлшеу тапсырмаларында калибрлеу өлшем құралдарының жарамдылығына, яғни оның жұмысқа қабілеттілігін тексеруге ғана саяды. Соның ішінде, өлшенетін шаманың жарамсыз мәндерін білу қажет, тек белгілі деңгейдегі өлшенетін дабылдың шамасының барын констататиялау керек. Мысал ретінде температураның шекті мәнінің құрылғы-сигнализаторларын калибрлеуді алуға болады. Бір немесе бірнеше дабылдық лампалары бар сигнализаторларда лампаларды қосу немесе өшіру шаманың шекті мәндеріне қол жеткізу туралы білдіреді. Бірнеше жарықтық секторлары түріндегі шкаласы бар құрылғыларда («Цептер» фирмасының ыдыстарына ұқсас), нақты сектор шегінде сілтеуіш нұсқауырдың күйі өлшеу нысанының белгілі күйін білдіреді. Жоғарыда аталған заңның 23-бабында калибрлеудің қолданылу саласы мен ерікті сипаты көрсетіледі: «Тексеруге жатпайтын өлшеу құралдары өндірістен немесе жөндеуден шығарылғанда, импорт бойынша кіргізілгенде, пайдалану, жалға беру және сату кезінде калибрлеуге ұшырауы мүмкін». Калибрлеудің ерікті сипаты калиберлеу кезінде Мемлекетік шама бірліктерінің эталондарына қатар бағынатын эталондардың калибрлеу жұмыстары кезінде метрологиялық қызметті пайдалану қажеттілігінен босатпайды.

Калибрлеу заңды тұлғаның метрологиялық қызметіне (МҚ) де, сол сияқты калибрлеу жұмыстарын орындауға қабілетті кез келген басқа ұйымға да артылуы мүмкін. Өлшеу құралдарын калибрлеу нәтижелері өлшеу құралдарына эксплуаттациялық құжаттарындағы жазбамен немесе калибрлеу туралы сертификатпен енгізілетін калибрлеу белгісімен расталады. Мемлекеттік ғылыми метрологиялық орталықпен немесе Мемлекеттік метрологиялық қызмет (ММҚ) органдарымен жасалатын шарттар негізінде заңды тұлғалардың қызығушы метрологиялық қызметтері калибрлеу жұмыстарын жүргізу құқығына аккредиттелуі мүмкін. Бұл жағдайларда соңғыларына оларды аккредиттеген органдар мен ұйымдардың атынан калибрлеу туралы сертификаттар беру құқығы беріледі. Аккредиттеу - ерікті процедура. Ол ең алдымен кәсіпорын шет елдік нарықтарға өнімдерін шығарғанда қажет болады. Бұл жағдайда сауда серіктесі (сатып алушы) сатушыдан өнімнің сипаттамалары тексерілген аккредиттелген метрологиялық қызметтің аспаптарымен өлшенгендігін растауды талап етуі мүмкін. 1994-1995 жж. Ресейде Ресей калибрлеу жүйесі (РКЖ) құрылды. «Ресей калибрлеу жүйесі туралы ережеде» келесі сұрақтар регламенттелген: РКЖ құруда бірнеше принциптер қатары сақталған. Біріншіден, жүйе ерікті негізде құрылады. Ешкім метрологиялық қызметтің аккредиттеуін мәжбүрлеуге құқылы емес. РКЖ кіру еріктігі тану процедурасын, сәйкесінше жүйедегі барлық қолданыстағы нормативтік құжаттарды орындауды қарастырады. Екіншіден, аккредиттеу органы ретінде мемлекеттік ғылыми метрологиялық орталықтар мен ММҚ органдары қатыса алады. Үшіншіден, аккредиттелген МҚ сертификаттар береді және аккредиттеуші орган атынан калибрлеу клеймоларының баспа таңбасын қояды. Төртіншіден, РКЖ құзыреттілік принципінде құрылған, оған сәйкес МҚ аккредиттеуін аккредиттеудің жарияланған саласында құзыретті аккредиттеуші органдар жүргізеді. Бесіншіден, бұл өзін-өзі өтеушілік принципі. Ол МҚ аккредттеу ақылы қызмет болып табылатындығын білдіреді.

Бақылау сұрақтары

ӨЛШЕУ ҚҰРАЛДАРЫНЫҢ МЕТРОЛОГИЯЛЫҚ СИПАТТАРЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ НОРМАЛАУ Өлшеу құралдарын пайдалану кезінде шығыс дабылдағы өлшенетін шама туралы ақпараттың оның шынайы мәніне сәйкестігі деңгейін білу аса маңызды. Осы мақсатта өлшеудің әрбір құралы үшін белгілі метрологиялық сипаттамалар (МС) нормаланады.

Метрологиялық сипаттамалар

деп аталады МС номенклатурасы, өлшеу құралдары үшін нормаланатын МС кешендерін таңдау ережелері және олардың нормалау тәсілдері ГОСТ 8.009-84 «ӨАМЖ. Өлшеу құралдарының нормаланатын метрологиялық сипаттары» стандартымен анықталады.

Өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамалары:

Өлшеу құралдарын таңдау мен нормалау принциптерін әзірлеу кезінде бұдан әрі баяндалған ережелер қатарына сүйену қажет.

үлгісінің көмегімен орнатылады, онда нормаланатын МС аргументтер болуы тиіс. Бұл ретте МС номенклатурасы мен оларды өрнектеу тәсілдері оңтайлы болуы маңызды. Өлшеудің әртүрлі құралдарын пайдалану тәжірибесі МС кешенін нормалау мақсатты екендігін көрсетеді, ол бір жағынан, өте үлкен болмауы тиіс, ал екінші жағынан әрбір нормаланатын МС өлшеу құралдарының нақты қасиеттерін көрсетуі тиіс және қажет болғанда бақылануы мүмкін.

4.1 сурет Өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттарының номенклатурасы ПРИМЕЧАНИЕ: Салкинбаева Г.Т. Шишмарев_Средства измерений. 2013 ж суреттер – 3 стр

жиынтығын қасиеттерін көрсетеді, яғни нақтылы болып табылады. Тип деп бірдей тағайындалымға, сұлбаға және құырылмға ие және техникалық шарттарда регламенттелген бірдей талаптарды қанағаттандыратын өлшеу құралдарының жиынтығы түсіндіріледі. Бұл типтегі жеке өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттары нақтылы МС мәні облысының шегінде кез келген болуы мүмкін.

Нормаланатын МС тізімі алты негізгі топтарға бөлінеді (4.1-сурет).

Түрлену функциясы

Бұл қызмет өлшеуіштік түрлендіргіштер мен атаусыз шкаласы бар немесе кіріс шаманың бірілігінен екреше бірлектерде градусталған шкаласы бар аспаптар үшін нормаланады. Ол формула, кесте немесе график түрінде беріледі және ақпараттың параметрдің белгілі мәні бойынша оның шығыс мәнін өлшеу құрадларын қолданудың жұмысшы жағдайларында

өлшенетін шамасының мәнін анықтау үшін пайдаланылады: X =

(Y), мұнда F -1

Сериялқ шығарылымдағы стандартталған өлшеу құралдары үшін түрленудің нормаланған қызметін нормалайды. Ұсақ сериялы өндіріс аспаптары үшін түрленудің дербес қызметтерін нормалайды. Конструктивтік ерекшеліктері түрленудің дербес қызметтерінің біршама шашырауын негіздейтін стандартталған өлшеу құралдары үшін олар берілген жағдайларда болуы тиіс шектерді (шегаралық мәндерді) нормалайды. Координаталардың басы арқылы өтетін түрленудің сызықтық қызметтері үшін түрленудің нақтылы немесе дербес коэффициенті нормалануы мүмкін.

Бір мәнді

мәні немесе көп мәнді Ү шаманың мәні Бұл сипаттамалар үшін нақтылы немесе дербес мәндер нормаланады. Олар шамалар ретінде қолданылатын құрылғылар үшін пайдаланылады. Мысалы, қалыпты элементте электрлік қозғалтқыш күші генерациялатын нақтылы мән нормаланады, кварцты генераторда - оның тербеліс жиілігінің мәні және т.с.с.

Өлшеуіш аспаптың немесе көп мәнді шаманың шкаласының бөлудің мөлшері . бөлудің мөлшерін нормалау түрлену қызметі атаулы шкалада көрсетілетін біркелкі шкаласы

бар көрсеткіш аспаптар үшін жүргізіледі. Біркелкі емес шкалада бөлудің минималдық мөлшері нормаланады.

Сандық кодтың сипаттамасы.

Оларға шығыс кодтың түрі, оның разрядтарының саны, кіші разряд бірлігінің бағасы жатады. Бұл сипаттамалар сандық аспаптар үшін нормаланады. Бұл сипаттар тобы пайдаланудың қалыпты жағдайларында өлшеу құралдарының жеке қасиеттерімен негізделген қателіктерді сипаттайды. Олардың жиынтықты мәні өлшеу құралдарының жиынтықты қателігін түзеді.

Қателіктердің жүйелік бөлігінің сипаттамалары.

Бұл сипаттамалар осы типтегі өлшеу құралдарының жиынтығының қасиеттерін көрсетеді (жеке экземплярды емес) және немесе A

,жүйелік құраушының мәнімен ғана немесе оның математикалық болжамымен (МБ) M [A

] және орташа квадраттық ауытқумен (ОКА) о [A

] сипатталады. Екі соңғы шамаларды, егер оларды уақыт бойынша да, басқа шамалардың әсері бойынша да өзгерту арқылы елемеу мүмкін болған жағдайларда нормалау мақсатты.

қателік ретінде тұрақты немесе заңды өзгеретін анықталған (кездейсоқ емес) шаманы түсіндіреді. Егер де физикалық түсініктен қателіктердің кейбір құраушысы тұрақты немесе заңды өзгеретіні анық болса, яғни анықталуы бойынша жүйелі болып табылса, бірақ оның мәні белгісіз, ал оның болатын шектері белгілі болса, онда бұл қателікті берілген шектерде қандай да бір түрде бөлінген кездейсоқ шама ретінде ескеруге болады. Мұндай бағыт сонымен қатар жүйелік қателіктің сипаттамасы осы типтегі өлшеу  құралдарының үлкен жиынтығы үшін нормаланатындығын түсіндіріледі. Бұл ретте әрбір нақты аспаптың қателіктері объективтік түрде кездейсоқ бөлінген (экземпляр бойынша) шаманың жеке іске асыру болып табылады. Жүйелік құрауышының сипаттары шектеулі жүйелік қате шектерін орнату жолымен нормаланады

] + k

osL

мұнда k

] және о [A

] нормаланады. Бұл шамалар осы типтегі өлшеу құралдарының экземплярларының жиынтығы

бойынша жүйелік құраушысының шашыруын сипаттайды және қажет болғанда шамамен оны ескеруге мүмкіндік береді.

құраушысы ретінде тек оның жеке қасиеттерімен негізделген өлшеу құралдарының қателіктерін кездейсоқ құраушы түсіндіріледі. Ол орталықтандырылған кездейсоқ процессті ұсынады және не ОКА — о [Л

], не қалыптандырылған автокорреляциялық қызметкен бірге ОКА г

(т), не спектральдық тығыздық қызметпен

(ю) сипатталады.

Кездейсоқ құраушының сипаттары шекті ОКА шегін орнату жолымен нормаланады. Нақтылы нормаланған автокорреляциялық қызметті немесе спектральдық тығыздықтың нақтылы қызметін, сонымен қатар олардың нақтылыдан ауытқу шектерін нормалау мүмкін.

Лон гистерезисінен қателіктің кездейсоқ құраушысы ретінде осы өлшеу аспабының экземпляры көрсеткіштерінің әртүрлі жылдамдық пен оның өзгеру бағыты кезінде кіріс дабылдың ақпараттық параметрінен айырмашылықпен негізделген. Гистерезистен қателіктен кездейсоқ құраушының сипаты өлшеу құралдарының шығыс дабылының (көрсеткішінің) шекті вариациясының

шегін орнату жолымен нормаланады.

Шағын кездейсоқ қателік кезінде жеке емес, гистерезистен кездейсоқ құраушыны қоса алғандағы өлшеу құралдарының жалпы қателігін нормалауды жүргізуге рұқсат етіледі.

Инструментальдық қателіктің құраушыларының нормаланған

мәндері белгілі болса

о

Д, о [Л о

Д, о [ Ло ] және Н

,онда берілген ықтималдықпен осы типтегі өлшеу құралының кез келген экземплярының негізгі қателігі жаткен шектер формуламен анықталады

05 ] ± к .

05 ] + о о Ло

+ о" о

к

о Лон

о

/12,

себебі гистерезистен кез келген қателік сияқты 0-ден

] және о [A

] нормаланған мәндері берілмеген болса, ал A

шегінде біркелкі заң бойынша таратылғандығы ескерілген.

Кіріс дабылдың қабылданған жиілікті сектордан кез келген айырмашылығы динамикалық қателікті тудырады. Осы қателіктерді бөлу өлшеу құралдарының кіріс дабылының жиілікті спектрін өзгерту дәлдіктің маңызды өзгеруіне әкелелгенде мақсатты болып табылады. Бұл бірдей өлшеу құралдары үшін кіріс дабылдың қандай да бір жеке спектрінде динамикалық қателікті ескеру керек, ал екіншісінде оның қажеттілігі жоқ. Қателікті статикалық немесе динамикалық ретінде ескеру туралы сұрақтың шешімі кіріс дабылдың жеке секторға ғана байланысты емес. Маңызды фактор сонымен қатар өлшеу құралдарының инерциялығымен және жиілікті сектордың қалыптыдан айырмашылығы арасындағы қатынас болып табылады. Дәл осы қатынас статикалық қателіктің қатынасы бойынша динамикалық қателіктің деңгейін анықтайды.

Динамикалық қателіктерді сипаттау үшін келесі сипаттамалар пайдаланылады. Толық динамикалық сипаттаманы нақтылы және одан шекті ауытқуларды орнату жолымен нормалайды. Эксперимент жүзінде салыстырмалы қарапайым болатын осындай сипатты нормалаған жөн.

Реакция уақыты ретінде түсіндіріледі:

СҰТ мен көп мәнді шамалар үшін өтпелі сипатама немесе реакция уақыты нормалануы мүмкін, себебі мұндай өлшеу құралдарын пайдаланған кезде әдетте басқару дабылын бергеннен кейін қандай уақыттан кейін шығыс шаманың бекітілген мәнін санауға болатындығын білу қажет. Өлшеу құралдарының ерекше тобын ҰСТ құрайды, олардың шығыс дабылы дискреттеудің басқарушы жиілігіне сәйкес дискреттік өзгереді. Әдетте,  бұл құрылғыларда барлық өтпелі процесстер мен түрлену процессі дискеттелудің минималдық интервалынан аз уақытта аяқталады. Сондықтан да олар үшін реакция уақытын нормалау жеткілікті. Кіріс тізбектерде ұқсас-сандық түрленудің реакция уақыты екі өзгерістер арасындағы минималдық интервалдан үлкен болатын ұзақ өтпелі процесстерде тек ҰСт аналогтік бөлігінің ғана динамикалық сипаттарын нормалау мақсатты, яғни ұқсас өлшеу құралдары үшін сияқты.

4.2 сурет Нақтылы өтпелі және импульстық функциялар мен әртүрлі тәсілдермен көрсетілген олардан шекті ауытқулар

Мысал.

Темпераураның өлшеу құралдары үшін тән динамикалық қасиет жылулық инерция болып табылады, сондықтан да олардың көпшілігі бірінші қатардағы динамикалық звеноларды көрсетеді. Олар динамикалық МС нақтылы өтпелі және импульстік өтпелі қызметті және олардан шекті ауытқулары көрсету жолымен нормаланады. Нақтылы қызметтер аналитикалық өрнектермен берілуі мүмкін. Бірақ та аналитикалық өрнекті іріктеудің күрделілігіне қарай көбінесе оларды 4.2-суретте көрсетілгендей графикалық түрде береді. Нақтылы қызметтерден рұқсат етілетін ауытқулар әртүрлі тәсілдермен ұсынылуы мүмкін: ГОСТ 8.009-84 енгізілген сипаттамалар өлшеу құралдарының метрологиялық қасиеттерін біршама толық сипаттайды. Бірақ

қазіргі уақытта пайдалануда өлшеу құралдарының біршама көп мөлшері бар, олардың метрологиялық сипаттары біршама басқаша, дәлірек дәлдік санаты негізінде нормаланған.

Дәлдік санаты

Дәлдік санатымен анықталатын өлшеу құралдарының (ӨҚ) рұқсат етілген қателіктеріні шектері Д си , - бұл өлшеу құралдарының негізгі қателіктерінің мәні бар интервал. Егер өлшеу құралдары аздаған кездейсоқ құраушыға ие бола, онда Д си анықтау гистерезиспен негізделген жүйелік қателік пен кездейсоқ қателікті табуға жатады және біршама қатал болып табылады. Бұл ретте шегі  Д си

Егер өлшеу құралы біршама кездейсоқ қателікке ие болса, онда ол үшін шекті негізгі қателіктің шегін анықтау айқын емес болады. Оны бірлікке жағын белгісіз ықтималдықтағы негізгі қателік мәні бар интервал ретінде түсіну керек:

си = ±

Ко(Д

мұнда К -

сенімді ықтималдыққа тәуелді коэффициент.

Өлшеу құралдарының дәлдік санаттары стандарттарда немесе техникалық шарттарда орнатылады, өлшеу құралдарды дәлдіктің екі немесе одан артық санатына ие болуы мүмкін. Мысалы, онда бірдей физикалық шамадағы екі немесе одан артық өлшеу диапазоны болса оған дәлдіктің екі немесе одан артық санатын беруге болады. Бірнеше физикалық шамаларды өлшеу үшін тағайындалған аспаптар сонымен қатар әрбір өлшенетін шама үшін дәлдіктің әртүрлі санаттарына ие болуы мүмкін. рұқсат етілетін негізгі және қосымша қателіктердің шектерін келтірілген, оңтайлы немесе абсолюттік қателіктер түрінде өрнектейді. Ұсыну формасын таңдау өлшеу диапазоны шегінде қателіктердің өзгеруі сипатына, сонымен қатар өлшеу құралдарын қолдану және тағайындау шартына байланысты болады.

Шекті абсолюттік қателіктің шектері формулалардың бірі бойынша орнатылады:

±а

немесе Д = ±(а + bx),

мұнда х - өлшенетін шаманың мәні немесе шкала бойынша саналған бөлу саны; a, b

= ±р формуласы бойынша анықталады, мұнда xN - А сияқты бірліктерде өрнектелген нормалаушы мән; р - мәндердің қатарынан таңдалатын дерексіз оң сан, ол (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6) • 10n; n = 1; 0; -1; -2... мәндерінің қатарынан таңдалады.

Нормалаушы мән x

біркелкі, тәжірибелік біркелкі немесе деңгейлік шкалалары бар өлшеу құралдары үшін және егер нөлдік мән өлшеу диапазонының шетінде немесе тыс болса,өлшеуіштік түрлендіргіштер үшін өлшемдердің шектерінің үлкеніне тең орнатылады.

Шкаласы шартты нөлге ие өлшеу құралдары үшін x

өлшеу шектерінің әртүрлілік модуліне тең. Мысалы,  100-ден 600 ° C дейінгі өлшеу шектері бар термоэлектрлік термометрдің вольтметі үшін  нормалаушы мән 500 ° C болады. Берілген атаулы мән бар шаманы өлшеу  құралдары үшін x

өлшеу диапазонына сәйкес келетін шкаланың немесе оның бөлігінің бүкіл ұзындығына тең деп қабылдайды. Бұл жағдйда абсолюттік қателіктің шектерін шкала ұзындығы сияқты ұзындық бірліктерінде өрнектейді, ал

4.3 сурет.  Абсолюттік және салыстырмалы түрлерде аддитивтік (а), мультипликативтік (б) және жиынтықты (в)

өлшеу құралдарында дәлдік санатын шартты белгілейді, мысалы \ 0,5 / белгісі түрінде, мұнда 0,5 - р санының мәні. Қалған қарастырылған жағдайларда дәлдік санатын нақты р санымен белгілейді, мысалы 1,5. Белгілену аспаптың циферблатына енгізіледі. Пайдалану процессінде өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамалары мен параметрлері өзгерістерге ұшырайды. Бұл өзгерістер кездейсоқ монотондық немесе флуктирлеуші сипатқа ие және істен шығуларға, яғни өлшеу құралдарының өз қызметтерін орындай алмауына әкеледі. Істен шығулар метрологиялық емес және метрологиялық болып бөлінеді.

Метрологиялық емес деп өлшеу құралдарының МС өзгеруімен байланысты емес себептермен істен шығуы аталады. Олар ең алдымен айқын сипатқа ие, кездейсоқ пайда болады және тексеру жүргізусіз анықталуы мүмкін.

Метрологиялық деп бекітілген рұқсат етілген шектен МС шығуымен туындаған жарамсыздықты айтады. Зерттеулер көрсеткендей, метрологиялық жарамсыздықтар метрологиялық еместен қарағанда біршама жиі болады. Бұл оларды болжау мен анықтаудың арнайы әдістерін әзірлеу қажеттілігін негіздейді. Метрологиялық жарамсыздық кенеттен және біртіндеп істен шығу деп бөлінеді. Кенеттен деп бір немесе бірнеше МС секірмелі түрде өзгеруімен сипатталатын жарамсыздықты айтады. Бұл жарамсыздықты олардың кездейсоқтығынан болжау мүмкін емес. Олардың салдары (көрсеткіштердің жаңылуы, сезімталдықты жоғалту және т.с.с.) аспапты пайдалану барысында жеңіл анықталады, яғни пайда болу сипаты бойынша олар айқын болып табылады. Кенеттен жарамсыздықтың ерекшелегі - олардың қарқындылық уақытындағы тұрақтылық. Бұл осы жарамсыздықты талдау үшін сенімділіктің классикалық теориясын қолдану мүмкіндігін береді. Осыған байланысты келесіде мұндай түрдегі жарамсыздықтар қарастырылмайды. Тұрақты деп бір немесе бірнеше МС бір қалыпты түрде өзгеруімен сипатталатын жарамсыздықты айтады. Пайда болу сипаты бойынша біртіндеп жарамсыздық жасырын болып табылады және өлшеу құралдарын мерзімдік бақылау нәтижелері бойынша ғана анықталуы мүмкін. Кейін дәл осындай жарамсыздықтар қарастырылады. «Метрологиялық жарамсыздық» түсінігімен өлшеу құралдарының «метрологиялық бүтінділік» түсінігі тығыз байланысты. Онда өлшеу құралдарының күйі түсіндіріледі, мұнда барлық нормаланатын МС бекітілген талаптарға сәйкес келеді. Өлшеу құралдарының оның метрологиялық бүтінділігін

белгілі режимдер мен пайдалану шарттарында берілген уақыт ішінде сақтау қабілеті

метрологиялық сенімділік деп аталады Метрологиялық сенімділік проблемасының спецификасы ол үшін жарамсыздық қарқындылығының кезіндегі тұрақтылық туралы сенімділіктің классикалық теориясының негізгі күйі заңсыз болады. Сенімділіктің заманауи теориясы екі сипаттық күйге ие бұйымдарға бағытталған: жұмысқа қабілетті және жұмысқа қабілетсіз. Өлшеу құралдарының қателіктерінің біртіндеп өзгеруі рұқсат етілген шектік мәндерге қателіктің жақындау деңгейімен анықталатын қызмет етудің тиімділігін әртүрлі деңгейі бар қанша болса да көптеген жұмысқа қабілетті күйді жүргізуге мүмкіндік береді. Метрологиялық жарамсыздық түсінігі белгілі дәрежеде шартты болып табылады, себебі жалпы жағдайда нақты шарттарға байланысты өзгеретін МС рұқсатпен анықталады. Метрологиялық жарамсыздықтың туындауының дәл уақытын оның пайда болуының жасырын сипатын орай бекіту мүмкін емес, ал сол уақытта сенімділіктің классикалық теориясы пайдаланатын анық жарамсыздық олардың туындау сәтінде анықталуы мүмкін. Мұның барлығы өлшеу құралдарының метрологиялық сенімділігін талдаудың арнайы әдістерін әзірлеуді қажет етті. Өлшеу құралдарының сенімділігі уақыт өте келе олардың тәртібін сипатайды және төзімділік, тоқтаусыз жұмыс істеу, ұзақ мерзімділік, жөндеуге жарамдылық (қалпына келтірілетін өлшеу құралдары үшін) және сақталушылықтан тұратын жалпыланған түсінік болып табылады. Өлшеу құралдарының төзімділігі оның МС уақытында өзгермеушілікті көрсететін сапалық сипаты болып табылады. Ол қателіктерді тарату заңының параметрлерінің уақыттық тәуелділіктерімен сипатталады. Метрологиялық сенімділік және төзімділік өлшеу құралының бірдей қартаю процессінің әртүрлі қасиеттері болып табылады. Төзімділік өлшеу құралдарының метрологиялық қасиеттерінің тұрақтылығы туралы көп ақпарат береді. Бұл оның ішкі қасиеті тәріздес. Сенімділік, керісінше, сыртқы қасиет болып табылады, себебі өлшеулердің және пайдаланылатын рұқсаттардың мәндерінің төзімділігіне де дәлдігіне де байланысты болады. Мемлекет аралық стандарттау бойынша ұсыныстар (МСҰ 29-99) сонымен қатар өлшеу құралдарының тұрақсыздығы туралы түсінікті енгізеді, ол бекітілген уақыт интервалында оның МС өзгерістерін көрсетеді. Мысалы, қалыпты элементтің тұрақсыздығы жыл бойына оның ЖҚ Көзгеруімен сипатталады (2 мкВ/жыл). Тоқтаусыз жұмыс істеу деп өлшеу құралдарының біраз уақыт бойы жұмысқа қабілетті күйін үздіксіз сақтау қасиеті аталады. Ол екі күймен сипатталады: жұмысқа

қабілетті және жұмысқа қабілетсіз. Бірақ та күрделі өлшеу жүйелері үшін күйлердің көп мөлшері де орын алады, себебі кез келген жарамсыздық олардың жұмыс істеуінің толық тоқтауына әкелмейді. Жарамсыздық өлшеу құралдарының жұмысқа қабілеттілігін бұзылуымен немесе тоқтауымен байланысты кездейсоқ оқиға болып табылады. Бұл тоқтаусыз жұмыс істеу көрсеткіштерінің кездейсоқ табиғатын негіздейді, оның бастысы өлшеу құралының тоқтаусыз жұмыс істеу уақытын бөлу болып табылады. Ұзақ мерзімділік деп өлшеу құралдарының шекті күй туындағанға дейін өзінің жұмысқа қабілетті күйін сақтау қасиетін айтады. Жұмысқа қабілетті күй - бұл өлшеу құраларының барлық МС нормаланған мәндерге сәйкес келетін күйін айтады. Шекті деп өлшеу құралдарының қолдануға рұқсат етілмейтін күйін айтады. Метрологиялық жарамсыздықтан кейін өлшеу құралдарының сипаттары сәйкес реттеулер жолымен шекті диапазондарға қайтарылуы мүмкін. Реттеу жүргізу процессі  метрологиялық жарамсыздықтың сипатына, өлшеу құралдарының құрылымына және басқа да себептер қатарына байланысы біршама көп немесе аз ұзақтықта болуы мүмкін. Сондықтан да сенімділік түсінігіне «жөндеуге жарамдылық» түсінігі енгізілген. Жөндеуге жарамдылық - өлшеу құралдарының ескертуге қабілеттілігіне және жарамсыздықтың туындау себебін анықтауға, оның жұмысқа қабілеттілік күйін техникалық қызмет көрсету және жөндеу жолымен ұстау және қалпына келтіруге негізделген өлшеу құралдарының қасиеті. ол метрологиялық жарамасыздықтан кейін өлшеу құралдарын қалпына келтіруге және оны жұмысқа қабілетті күйде ұстауға уақыт пен құрал шығындарымен сипатталады. МС өзгеруі процессі өлшеу құралының пайдаланылатынына немесе оның қоймада сақталғанына қарамастан  үздіксіз жүреді. Өлшеу құралдарының тоқтаусыз жұмыс істеу, ұзақ мерзімділік және жөндеуге жарамдылық көрсеткіштерінің мәндерін сақтау қасиеті және сақтау мен тасмалдаудан кейін оның сақталғыштығы деп аталады. Өлшеу құралдарының метрологиялық сенімділігін сипаттайтын көрсеткіштерін қарауға кіріспес бұрын оның МС уақытында өзгеру сипатын анықтау қажет. Өлшем құралдарын метрологиялық бүтін күйде ұстаудың негізгі формаларының бірі оны

мерзімдік тексеру болып табылады. Оны метрологиялық қызмет арнайы нормативтік-техникалық құжаттамада баяндалған ережелерге сай жүргізеді. Тексерудің мерзімділігі өлшеу құралдарының сенімділігіне қойылатын талаптармен келісілген болуы тиіс. Тексеруді оңтайлы таңдалған уақыт интервалы арқылы жүргізу қажет,

оны

тексеру аралық интервалдар (ТАИ) деп атайды. Метрологиялық жарамсыздықтың туындау сәті тек өлшеу құралдарын тексеруді ғана анықтауы мүмкін, оның нәтижелері жарамсыздықтың соңғы екі тексеру арасындағы уақыт кезеңінде орын алғандығын бекітуге мүмкіндік береді. ТАИ шамасы оңтайлы болуы тиіс, себебі жиі тексерулер оларды ұйымдастыру мен өткізудің материалдық және еңбектік шығындарына әкеледі, ал сирек тексерулер метрологиялық жарамсыздықты өлшеу қателіктерінің артуына әкелуі мүмкін. Тексеру аралық интервалдары өлшеу құралдарына арналған күнтізбелік уақытта орнатылады, онда метрологиялық сипаттаманы өзгерту ескірумен негізделген және пайдаланудың қарқындылығына тәуелді емес. ТАИ мәндерін келесі қатардан таңдау ұсынылады: 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 9; 12;

ай, мұнда

ТАИ тапқан кезде МС таңдалады, ол өлшеу құралының метрологиялық бүтінділігін күйін анықтайды. Мұндай сипаттар ретінде, әдетте, негізгі қателік, қателіктің кездейсоқ құраушысының орташа квадраттық ауытқуы және кейбір басқалары пайдаланылады. Егер метрологиялық бүтінділік күйі бірнеше МС анықтайтын болса, онда олардан тексеру кезіндегі брактың ең үлкен пайызы анықталады. ТАИ ұзақтығын негізделген таңдау сұрағына көптеген жұмыстар арналған. қазіргі уақытта оларды анықтаудың үш негізгі жолдары бар: ТАИ ұзақтығын анықтаудың нақты әдісін таңдау өлшеу құралының сенімділігі мен тұрақтылығы туралы бастапқы ақпараттың болуына тәуелді болады. Бірінші тәсіл метрологиялық сеніміділік көрсеткіштері белгілі болған жағдайларда тиімді болып табылады. Мұндай түрдегі біршама толық ақпарат өлшеу құралдарының МС уақытындағы өзгерісті сипаттайтын үлгілерде болады. Үлгілердің белгілі параметрлерінде ТАИ осы өлшеу құралдары рұқсаты үшін нормаланатын қателіктің шығуы сәтімен анықталады. Бірақ та өлшеу құралдарының параметрлері мен қартаю процесстерінің сипаттарының үлкен шашырауы осындай үлгілердің көмегімен ТАИ есептеудің үлкен қателігіне әкеледі.

Жасырын және айқын жарамсыздық статикасына негізделген ТАИ есептеу әдістерін қолдану әртүрлі типтегі өлшеу құралдарының МС уақытында өзгеру процесстері бойынша эксперименттік мәліметтердің көп мөлшерінің болуын қажет етеді. Мұндай түрдегі зерттеулер біршама көп еңбекті қажет етеді және біршама уақытты алады. Осымен әртүрлі типтегі аспаптардың ескіру процесстері туралы жарияланған статистикалық мәліметтері өте аз екендігі түсіндіріледі. Өлшеу құралдарының техникалық сипаттарында, әдетте, жарамсыздыққа дейінгі орташа атқарылым, орташа немесе гамма-пайыздық ресурсы және қызмет көрсету мерзімі келтіріледі. Бұл ТАИ санау үшін айқын жеткіліксіз. Экономикалық критерии бойынша тексеру аралық интервалды анықтау осындайй интервалды таңдау тапсырмасын шешуден тұрады, мұнда өлшеу құралдарын пайдалануға шығындарды минималдандыруға және оның салдарын өлшеу қателіктерімен тудырылған мүмкін қателіктерден оқшаулау болып табылады. ТАИ анықтау үшін өлшеу құралын жөндеу мен тексеру құны туралы, сонымен қатар оны пайдаланудан шығару мен метрологиялық ақауы бар аспапты пайдаланудан шығындар туралы мәліметтер бастапқы ақпарат болып табылады. Бұл әдісті қолданудың негізгі қиындығы келесілерден тұрады. Өлшеу құралдарын жөндеу мен тексеру шығындары нормативтік құжаттар бойынша анықталады. Олардан айырмашылық жасырын метрологиялық жарамсыз аспаптарды пайдаланудан келетін шығындар әдетте тәжірибеде белгісіз. Әртүрлі түрдегі шығын функциясы түріндегі жасырын метрологиялық жарамсыздыққа ие өлшеу құралдарын пайдалануға шығындарды сипаттайтын жуық үлгілерге жүгінген жөн. Біршама қарапайымы оның шамасын келесілік түзету арқылы ТАИ туынды тағайындаудан тұратын әдіс болып табылады. Бұл жағдайда минималдық бастапқы ақпарат кезінде біріншілік интервал тағайындалады, ал келесілік тексеру нәтижелері оны түзету үшін бастапқы мәліметтер болып табылады. Бірінші ТАИ мемлекеттік және ведомстволық метрологиялық қызметтердің нормативтік құжаттарының ұсыныстарына сәйкес таңдалады. ТАИ келесі мәндері бір типті өлшеу құралдарының көп мөлшеріне жүргізілген тексерулердің нәтижелерін ескере отырып бірінші интервалды түзету жолымен анықталады.

Бақылау сұрақтары

Өлшеу аспабы өлшеуіш ақпаратты қадағалаушының тікелей қабылдауы үшін қол жетімді формаға түрлендіру үшін тағайындалған құрылғыны көрсетеді. Ұқсас өлшеуіш аспап кіріс дабылдың ақпараттық параметрі (өлшенетін шама) шығыс дабылдың ақпараттық параметріне (өлшенген мән) түрленетіндігімен сипатталады, бұл ретте шығыс дабылдың ақпараттық параметрі өлшенетін шаманың мәніне байланысты берілген шегаралар шегінде кез келген мәнді қабылдай алады. Белгісіз кіріс дабылдың мәніне қатысты қорытынды беру мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін (өлшенетін шама) ,өлшеуіш аспаптың шығыс дабылынан шыға отырып (өлшенген мәнді), өлшеуіш аспаптың сатыланған сипаттамасын білу қажет, яғни әсер ететін шамалардың әсері кезіндегі дабылдардың түрленуі ерекшеліктерін білу қажет. Өлшенетін шама өлшеуіштік түрлендіргіштің шығысына келіп түседі де, келісуші құрылғының дабылымен салыстырылады, күшейтіледі, әлсіретіледі және (немесе) түрлендіріледі, ал сосын адаммен қабылданатын немесе есептеуіш блокка жіберілетін бір мәнді ақпарат түрінде шығыс құрылғыға беріледі. Әрбір өлшеуіш аспап негізінен үш функционалдық блоктан тұрады (5.1-сурет): біріншілік өлшеуіш түрлендіргіштен, келісуші құрылғыдан (салыстыру блогы) және өлшенетін дабылды шығару құрылғысынан тұрады. Әрбір функционалдық блок өзінің функционалдық сипаттары бойынша бірдей немесе әртүрлі элементтер мен тораптардың қосылысы ретінде қарастырылуы мүмкін. Бұл ретте жекелеген функционалдық блоктарды бір мәнді шектеу үнемі мүмкін емес. Қазіргі уақытта 10

жоғары әртүрлі ұқсас аспаптар бар, сондықтан да өлшеуіш аспаптарды жіктеу қажеттілігі туындайды, бірақ бұл ретте ол біршама күрделірек бола түседі.

ПРИМЕЧАНИЕ: Салкинбаева Г.Т. Шишмарев_Средства измерений. 2013 ж суреттер  -  4 стр

Мұндай жіктелім мысалы, келесі белгілерден шығып туындауы мүмкін: Механикалық өлшеуіш аспаптар әдетте ерікті қарапайым құрылымдық орындалуымен және сенімді қызмет атқаруымен сипатталады. Барлық өлшеуіштік түрлендіргіштер мен күшейткіш блоктар аздаған массаға ие болғандықтан, олар өлшеу нысанына кері әсер көрсетеді және динамикалық өлшеулерді жүргізген кезде нәтижелердің біршама ерікті бұрмалануын тудырады. Бұл кемшілік оптикалық дабылдарға өту жолымен жартылай шектелуі мүмкін, сондықтан қазіргі уақытта тура сызықтық өлшеулер жүргізу кезінде оптико-механикалық жүйелер кең қолданысқа ие. Соңғы он жылдықта өлшеуіш техниканың жылдам дамуы электрлік және электрондық өлшеу аспаптарының қолдануымен басым байланысты. Электрлік ұқсас аспаптар деп әртүрлі физикалық шамаларды өлшейтін және оларды ұқсас электрлік дабылдарға түрлендіретін аспаптар деп аталады. Бұл аспаптар жоғары уақыттық рұқсатпен, математикалық операциялардың қарапайым іске асуымен, үлкен күш салумен және кейбір жағдайлар қатарында контактісіз біріншілік өлшеуіш түрлендіргіштерді пайдалану арқылы сипатталады. Оған көп арналы өлшеулер мен есептерді, мәліметтерді қашықтықтан берудің тәжірибелік шектеусіз мүмкіндігін, қарапайым тіркеуді, сонымен қатар ұқсас есептеуіш машиналар көмегімен өлшеу нәтижелерін машиналық өңдеу мүмкіндігін қосу қажет. Ұқсас электрлік өлшеуіштік аспаптардың кемшіліктеріне сыртқы кедергілерге ұшыраушылықты жатқызуға болады, мысалы, температураның және электрлік өрістердің әсерлеріне. Электрлік өлшеуіш аспаптар біршама жиі түрде механикалықпен салыстырғанда біршама қымбат болады.

өлшенетін объекті менөлшеуіштік дабылды өңдейтін өлшеуіш тізбектің элементтері арасындағы байланысты іске асырады. Біріншілік түрлендіргіш өлшенетін шаманы тікелей немесе жанама қабылдайды және өлшеуіштік дабылдың ақпараттық параметрін құрады. Оған қоса, өлшенетін объектімен біріншілік түрлендіргішті жалғау кезінде бұл түрлендіргіштің әсері аздаған болуы қажет. Біріншілік түрлендіргіш өлшенетін нысанмен тікелей байланысы бар өлшеуіш тізбектің жалғыз элементі немесе деңгейі болып табылады (5.1-сур.қар.). Оның қасиеті біршама жиі түрде барлық өлшеу жүйесінің қасиеттерін белгілі шамада негіздейді. Біріншілік түрлендіргіштер өлшеу жүйесінің активті немесе пассивті элементтері болуы мүмкін. Белсенді біріншілік түрлендіргіштер әдетте энергияның қосымша көздерін қажет етеді.

Сызықтық өлшемдердің механикалық түрлендіргіштері.

Ұзындықтың механикалық түрлендіргішін іске асырған кезде (сызықтық орын ауысу) біріншілік түрлендіргіш күштік немесе кейде кинематикалық байланысты пайдалану арқылы өлшеу нысанымен тікелей байланысты болуы тиіс Өте кішкентай ұзындықты түрлендіру үшін түрленетін өлшеуіш дабылды күшейту қажет болады. Дабылды күшейту иінтіректі бұрандалы (бұрама) немесе тісшелі берілік көмегімен іске асырылуы мүмкін (5.2-сурет).

Шығу дабылы үшін келесі қатынас әділетті болып табылады:

A s a

= A s e /і,

мұнда As a

e

і

Бірнеше берілісті ретімен қосу кезінде жалпы берілістік қатынасты алады:

^бщ = || і

k, к =1

мұнда п

і k

а

б

Механикалық жүйелер 1:1000 дейінгі берілісткі қатынаспен берілісті алуды қамтамасыз етеді. Бұл ретте механикалық біріншілік түрлендіргіштер қарапайым конструктивтік орындаумен және сыртқы ауытқуларға біраз зақымдалғанымен сипатталады, бірақ та жылжымалы массаларды пайдалану салдарынан олар статикалық өзгерістер үшін басым қолданысқа ие болады.

Механикалық біріншілік түрлендіргіштер Күшті тікелей қабылдау мүмкін емес, ол тек оны әсері арқылы ғана қабылданады. Күшті механикалық өлшеу кезінде біріншілік түрлендіргіштер ретінде формалары өлшеу тапсырмаларымен анықталатын деформацияланатын элементтер пайдаланылады. Осылайша, күштің біріншілік түрлендіргіштері ретінде  кіші күштер үшін және үлкен күштер үшін шағын сығылғыш үшін бүгіліс немесе еспелерге жұмыс істейтін арнайы серіппелер қолданылады. Бір осьті кернеуі күйі үшін серпімділік облысы шегінде Гук заңына сай деформация е мен механикалық кернеу о арасында сызықтық тәуелділік болады: о = еЕ,

мұнда s — ұзындық; As — ұзындықтың өзгеруі, оған қоса созылу немесе қысылу кезінде, және

A s = (s/AE )F.

Бүгілу немесе бұралуға жұмыс істейтін серіппелерді пайдалану кезінде жүктеме момент ретінде енгізіледі. Бұл ретте бүгілуге жұмыс істейтін серіппенің деформациясы  s х нүктесінде мына өрнектен анықталады: d

s/dx

b

ал бұрауға жұмыс істейтін серіппенің бұралуы бұрышы мына өрнектен анықталады:

Мұнда

b

t

p

Күш салу әсерінен туындайтын As a ұзындықтың өзгеруі ұзындықтың біріншілік түрлендіргіші көмегімен анықталады. Тек қарапайым жағдайларда, мысалы, бұрандалы серіппені пайдаланған кезде ұзындықтың өзгеруі мәнен тікелей санауға болады.

Бұл белгілі рұқсат етілген диапазонда іске асырылады:

As a

e /c,

мұнда A

e

Температураның механикалық түрлендіргіштері Температураның механикалық біріншілік түрлендіргіштері термомеханикалық әсерді пайдалануға, яғни қатты денелердің, сұйықтықтар мен газдардың жылулық кеңеюіне негізделген. Қатты дененің сызықтық кеңею коэффициенті а г

мұнда

Сызықтық кеңею коэффициенті а г

байланысты. Белгілі диапазонда рұқсат етілген қателікпен сызықтық кеңею коэффициентінің орташа мәнін қабылдауға болады. Онда бұл диапазондағы ұзындықтың өзгеруі мына түрде ұсынылады: As a =

а / o

e

o ) = 1о а

мұнда

Осылайша, температураны екі қатты дененің (стерженнің) ұзындығының өзгеруі бойынша анықтауға болады, егер мысалы,

олардың біреуінің температурасы тұрақты болса. Дилатометрлік термометрлерде бірдей ұзындықтағы екі стержень пайдаланылады, олардың сызықтық кеңею коэффициентінің мәндері әртүрлі және стерженьдердің ұзындығының өзгеруі айырмашылығы бойынша температураның өзгеруі анықталады:

As a = /

( - а /о2

e

).        5.3-сурет Биметаллды термометр Температуралардың әртүрлігі ұзындықтың біріншілік түрлендіргіші көмегімен бағаланады. Тікелей өлшеу екі стержень де өзара көлбеу бағытта қатты байланысқан жағдайларда жүргізілуі мүмкін және биметаллдық термометрді құрайды (5.3-сурет).

Ұзындық пен температураның пневматикалық түрлендіргіштері.

Әрекет ету принциптері бойынша пневматикалық түрлендіргіштерді статикалық және динамикалық деп бөлуге болады. Статикалық түрлендіргіштер идеалдық газ күйінің теңдеуіне негізделген:

р

-23

Вт • с/К — Больцман тұрақтысы Біршама жеткілікті жуықтауға ие бұл тәуелділік әділетті және нақты газдар үшін. (5.1) теңдеуден ұзындық пен температураны өзгеруін қысымның өзгеруі бойынша өлшеуге болады. Егер көлбеу қиманың А ауданы бар мінсіз цилиндрлік ыдыста тек осьтік бағытта ғана орын ауыстыру s мүмкін болса, онда тұрақты температурада V = As

тәуелділігін ескере отырып, аламыз Р қысым р + Ap мәніне дейін өзгерген кезде сонымен қатар s-тің s + As-қа дейін өзгеруі жүреді, яғни

p + Ap = k

kT

A (s + As)s '

As << s

болған жағдайда, аламыз

p «

(-kj/s

Көлемнің тұрақтылығы жағдайында температураның өзгеруі мен қысымның өзгеруі арасында ұқсас пропорционалды тәуелділік болады:

Ap = k

Кіші ұзындықты түрлендіру үшін жапқыш-шүмек жүйесін пайдалану мақсатты болып табылады. Өлшеу контактісіз әдіспен іске асырылады. Қысымдағы өлшеуіш шүмектен шығатын ауа ағыны өлшеу бетіне түседі. Шүмек пен өлшеуіш бет арасындағы аздаған қашықтықта s e жылдамдықты ағын әсерінен қысымды құбыр бағытында айқын қарсы әрекет туындайды. Қысымның өзгеруі қашықтық өлшемі s e

a

мен ұзындықтың өзгеруі As e

арасындағы 0 < s e < 0,15d диапазонында қашықтық үшін шүмектің  d диаметрі кезінде жақындатылған сызықтық тәуелділік жүреді. Ap a

~ ks e .

Сызықтық тәуелділік облысын сақтау үшін көптеген жағдайларда дифференциалдық өлшеулер жүргізеді. Градустау градусталатын шүмекке параллель орнатылатын үлгілік шүмекті пайдалану арқылы салыстыру әдісімен іске асырылады. Сәйкес салыстыру үлгілерін қолдану кезінде цилиндрлік беттің параметрлерін немесе бетті кедір-бұдырлығын өлшеуге болады. Геометриялық оптика заңдарын пайдалануға негізделген оптикалық түрлендіргіштер. Оптикалық біріншілік түрлендіргіштердің принципиалдық негіздері геометриялық оптиканың суреттерін құру заңдарына негізделеді. Осы прнициптерді іске асыратын сәйкес жүйелер дәл шынылы сызықты шкаламен (салыстыру үлгісімен) салыстыру жолымен компарирлеуді пайдалану арқылы оптикалық әдіспен ұзындықты тікелей өлшеу мүмкіндігін қарастырады. Салыстыру үшін өлшеуіш микроскопты қолданады. Өлшенетін шамаларды өлшеуіш дабылды жарықтық белгіні ығыстыру нәтижесінде оптикалық дабыл түрінде шағылдыратын беттің белгілі бұрыштық күйлерін пайдалану арқылы,

тікелей немесе жанама жолымен ұсынуға болады. Айнадан бейнелеген жарықтық шоғырдың ауытқуы көлбеу бұрышынан екі есе артады. Оптикалық дабыл біршама үлкен қашықтықтарда есептелетіндіктен, жоғары сезімталдыққа қол жеткізуге болады. Толқындық оптика заңдарын пайдалануға негізделген оптикалық түрлендіргіштер. Әртүрлі өлшенетін шамаларды толқындық оптика заңдарын пайдаланатын өлшеуіштік түрлендіргіш көмегімен де түрлендіруге болады. Жарық поляризациясы жарықтық сәуле үшін тұнық ерітінділерді концентрациясын өлшеу үшін жарықтық сәулені өткізетін материалдардың ішкі механикалық кернеулерін талдау үшін қолданылады. Сызықтық өлшеулерді , әсіресе ұзындықтың аздаған өзгерістерін түрлендіру үшін жарық интерференциясын пайдалануға негізделген әдістер қолданыс тапты. Ұзындықтың геометриялық айырмашылығына негізделген ұзындықтың оптикалық айырмашылығы толқындық фронт фазасының ығысуын тудырады. Бұл ығысы интерференциондық сурет көмегімен бағаланады. Фазалардың айырмашылығы Лф а =

2nnAs e /

мұнда  n — сыну көрсеткіші; Л s e

Тұрақты геометриялық ұзындықтарды сақтау кезінде бағыттың оптикалық айырмашылығы ортаның сыну көрсеткішінің әртүрлі мәндерінің нәтижесінде де туындауы мүмкін. Тіпті сыну көрсеткіштерінің аздаған айырмашылығын осы оптикалық әдіспен бағалауға болады. Осындай айырмашылық әртүрлі концентрациядағы ерітінділерде туындайтындықтан, сыну көрсеткішінің өзгеруі бойынша рефрактометрдің көмегімен ерітінді концентрациясын анықтау мүмкіндігі қамтамасыз етіледі.

Күштің пьезоэлектрлік түрлендіргіштері (ұзындықтың, қысымның). Диольдық құрылыммен сипатталатын қатты материалдарда, мысалы, кварцта, турмалинда, литий сульфатында және керамиканың арнайы түрлерінде пьезоэлектрлік әсер туындайды. Бұл әсерді қарапайым дипольдар белгілі күйде болған жағдайларда өлшеу үшін пайдалану мақсатты. Кристаллдың механикалық деформациясы кезінде зарядтардың өзара өтемі тоқтатылады, сондықтан да сыртқы беттерде айырымдық заряд туындайды, ол өткізетін үлдірлерді пайдалану кезінде өлшенуі мүмкін. Бұл ретте электрлік өріс құбылыстың қайтымдылығынан екіншілік деформацияны тудырады, ол елеусіз өте аз.

Туындайтын заряд салынатын күшке пропорционалды болады. Оған қоса пьезомодуль

мұнда Q — заряд; F — салынатын күш, материалдың қасиеті мен жүктеме салу бағытына байланысты болады. Қарапайым жағдайларда кварц мен турмалин үшін пьезомодуль  § = = 10 -12

A • c • H -1

, ал өндірістік керамика үшін — § = 10 -10

A • c • H -1

құрайды.

Екі өткізетін үлдірлер арасында жасалған түрлендіргіш сыйымдылыққа ие болса, онда кернеу туындайды: и а

e ,

мұнда Q — заряд; § — пьезомодуль; С — сыйымдылық;

e

Осындай жүйелерді тәжірибелік іске асыру кезінде үлдірлердің өлшемдері шектеулі болғандықтан, кристаллды түрлендіргіштің максималды сезімталдығы  §/C 10 -2

-1

,  ал керамикалық түрлендіргіштікі - 10 -1

-1 құрайды.

Бұл түрлендіргіштерді тәжірибелік пайдалану кезінде туындайтын зарядтар уақыт бойынша тұрақты емес екенін ескерген жөн және осыған байланысты пьезоэлектрлік түрлендіргіштер статикалық өлшеулер үшін пайдаланылуы мүмкін емес. Оларды жеделдетуді түрлендіру үшін  пайдалану біршама мақсатты.

Тербелістің электродинамикалық түрлендіргіштері.

Айнымалы магниттік ағын әсерінен катушкада  ағынның өзгеру жылдамдығына пропорционалдың кернеу е ықпалданады. Егер магниттік ағынның өзгеруі тұрақты магниттік өрісте катушканың орын ауысуымен туындаған болса, онда кернеудің өзгеруі катушканың қозғалыс жылдамдығына байланысты болады. Осындай принципке негізделген түрлендіргіштерде әдетте цилиндрлік формадағы бір электромагнит болады. Электромагниттік индукция заңына сәйкес катушкаға бағытталған кернеу мына қатынаспен анықталады

dФ        _ dA и а

= -п

а

Егер катушка тұрақты магниттік өрістің біртекті учаскесінде болса және А = ls e

болса, онда и а

e

Жылдамдық пен бағытталған кернеу өзара пропорционалды. Бұл әдіс сонымен қатар ұзындық пен жылдамдықтың жанама өлшеулері үшін де пайдаланылуы мүмкін, егер кернеу есептеуіш буыннан (интегратордан немесе дифференциатордан) кейін өлшенсе.

Температураның электрлік түрлендіргіштері Термоэлементтер көмегімен температураны түрлендіру термоэлектрлік әсерді пайдалануға негізделеді. Егер әртүрлі материалдан жасалған екі өткізгіш бір бірімен екі нүктеде гальваникалық жалғанған болса, мысалы, дәнекерлеу арқылы, онда жанасу орнында кернеу туындайды. Мұны біріктірілген материалдардағы шығысындағы жұмыстың температуралық тәуелділігімен түсіндірілуі мүмкін. Кернеу болмайды, егер түйістірілетін екі учаске де бірдей температураға ие болса. Біртекті өткізгіштер кезінде термоЭҚК учаскелердегі температура айырмашылығына ғана тәуелді болады. Онда Au a =[e (т

)- е2 (т )]лг е .

ТермоЭҚК абсолюттік мәнін е г

Термоэлектродтар материалын таңдау біршама деңгейде температуралардың болжалды диапазонымен анықталады. ТермоЭҚК темпертура айырмасына негізделген болғандықтан, түйіндесетін учаскелердің біріндегі температура мәні тұрақты ұсталады. Әдетте температураның тіректік мәндері 0 немесе 50 °С құрайды, бұл термостатпен қамтамасыз етіледі.

Ұзындықтың резистивтік түрлендіргіштері.

Ұзындықты оны резистордың кедергісін өзгертуге түрлендіру арқылы өлшеу өте кең таралған. Бұл ретте резистор сым, спираль, өткізетін сұйықтық бағаны, мысалы сынам немесе өткізетін жұқа қабат түрінде орындалған болуы мүмкін. Шығыс кернеудің өлшенетін ұзындыққа тәуелділігі мынадай түрге ие

мұнда

a

b

a

s e

R <<

a

болғанда аламыз

Бұл жағдай үшін түрлендіргіштің сипаты шамамен сызықтық. Мұндай түрлендіргіштер тек салыстырмалы ірі

өлшеулер үшін ғана қолданылады. Көптеген жағдайларда механикалық сезім (жылжымалы байланыс) іске  асырылатындығын ескере отырып, бұл жүйелер статикалық өлшеулер үшін басымырақ қолданылады.

Резистивтік тензометрлік ұзындық түрлендіргіштері.

Тензометрлік түрлендіргіш арнайы қағазға жапсырылған, әдетте меандр пішініндегі жоғарғы кернеудегі сымды көрсетеді. Біраз бұрын баспалы сұлба түріндегі тензометрлік түрлендіргіштер алына бастады. Сымды созған кездегі кедергінің салыстырмалы өзгерісі ұзындықты өлшеу шамасы ретінде пайдаланылады. Бұл ретте кедергінің өзгеруі тек геометриялық форманың өзгеруімен ғана емес, сонымен қатар ішкі механикалық кернеумен де негізделген.

п,

мұнда р - шекті кедергі; І - ұзындық;

Бұл өрнекті логарифмдеп, одан кейін дифференциялаудан кейін кедергінің өзгеруі компоненттерін алады:

dR/R = dp/p + dl/l - 2dD/D.

Дифференциалдарды айырмашылықтармен алмастырып және ұзарту арқылы көлбеу қысуды көрсетіп, Пуассон теңдеуінің көмегімен мынаны аламыз

p (All l ),

мұнда р

(s e /l ).

Коэффициент к әрбір тензометрлік түрлендіргіш үшін көрсетіледі. Металлды өткізгіш үшін k ~ 2, себебі v ~ 0,3 және p ~ 0,3... 0,4 Жартылай өткізгіштер үшін бұл коэффициент біршама үлкен. Кедергінің өзгеруі көпірмен өлшенеді.

Тензометрлік түрлендіргіштерді пайдалану кезінде температураның әсері өлшеу нәтижелерін қатты бұрмалауы мүмкін екендігіне назар аударған жөн. Бірақ та екі тензометрлік түрлендіргіштер көмегімен өлшеулерді орындау кезінде температуралық әсер төмендейді; екі түрлендіргіш те бірдей температураның әсеріне ұшырайды, бірақ оның тек біреуі ғана формасын бұзады. Өлшеу нәтижесі ретінде екі түрлендіргіш кедергісінің айырмасы алынады.

Күштің резистивтік түрлендіргіштері.

Күшті тікелей түрлендіру үшін екі өткізгіштің контактісін қысудың әртүрлі күші кезінде контактінің өтпелі кедергісінің өзгерісін пайдалануға болады. Жуандығы  1мм жуық бұрыштық пластинкалар осьтік күш салу пластинкалардың барлық бағанының белсенді кедергісін құрайтын контактінің өтпелі кедергісін өзгертетіндей түрде қабатталады.

Бағанның жалпы белсенді кедергісі үшін мына өрнек дұрыс

+ k /

e ,

мұнда Д — пластинкалардың кедергісі; Д к

к—

порпорционалдық коэффициенті;

e

Осыдан шыққанда, салынатын жүктемеге байланысты кедергінің өзгерісін мына түрде көрсетуге болады

АД - -к -

e (

e +

e )

e .

Құрылымдық орындалудың қарапайымдығымен қатар түрлендіргіштер жоғары сезімталдықпен сипатталады. Бірақ та оларға өлшеудің салыстырмалы үлкен қателіктері тән (нөлдің тұрақсыздығы мен ескірумен негізделген тұрақсыздық). Бұрыштық пластинкалардың орнына қазіргі уақытта қысымға сезімтал жартылай өткізгішті резисторлар қолданысқа ие.

Температураның резистивтік түрлендіргіштері Резисторлардың көмегімен температураны өлшеу көптеген өткізгіштердің немесе жартылай өткізгіштердің кедергісінің температуралық тәуелділігіне негізделеді. Көпірлік сұлба көмегімен өлшенуі мүмкін кедергінің өзгеруі температураның өзгеруі шамасы болып табылады. Металлдан жасалған температураның өлшеуіштік түрлендіргіштері басым түрде никельден немесе платинадан жасалады.

[l + a

жұмысшы диапазондағы кедергінің өзгерісін келесі түрде ұсынуға болады:

a

o a Rо^

e '

Өлшеуіштік резистордың жұмысшы диапазонында температуралық коэффициентті a Ro

тұрақты деп қабылдау мүмкін болғандықтан, сипаттама сызықтық болады. Қазіргі уақыта 100 °С дейінгі температураны өлшеу үшін өте жоғары температуралық сезімталдыққа ие жартылай өткізшіщті резисторларды ұсынатын термисторларды кеңінен пайдаланады. Бұл резисторлардың температураға байланысты кедергісін келесі түрде өрнектеуге болады: Термисторлардың артықшылығы жоғары сезімталдық, ал кемшілігі - сызықты еместік болып табылады.

Сыйымдылықты түрлендіргіштер.

Сыйымдылықты түрлендіргіштер электродтардың өзгермелі ауданы немесе арасындағы реттелмелі қашықтығы бар электродтардың (немесе диэлектродтардың) тұрақты ауданы бар цилиндрлік немесе пластинкалы конденсаторлардан тұрады. Сыйымдылықтың өзгеруі көпірлік сұлба көмегімен өлшенеді. Пластинкалы конденсатордың сыйымдылығы С үшін өрнекті мына түрде көрсетуге болады:

мұнда е

және е отн

Ұзындықтың сыйымдылықты түрлендіргіштері.

Пластинкалы конденсатор көмегімен ұзындықты өлшеу (түрлендіру) тікелей пластиналар арасындағы қашықтық бойынша (5.4, а сурет) немесе тиімді ауданды өзгертуді бағалау нәтижелері бойынша  жанама түрде (мысалы, ауыспалы сыйымдылықтың бұрмалы конденсаторында) (5.4, б-сурет), сонымен қатар пластиналар арасындағы екі әртүрлі диэлектриктердің параметрлерінің қатынасы бойынша (5.4, в-сурет) жүргізілуі мүмкін Өзгермейтін диэлектрик пен пластиналар арасындағы тұрақты қашықтық кезінде жазуға болады

£o ^отн

/ s ,

С - k/s.

5.4-сурет. Пластинкалы конденсатор (а), айнымалы конденсатор (б) және пластиналар арасындағы екі әртүрлі диэлектриктер (в) көмегімен ұзындық сыйымдылықты түрлендіргіштері. Пластиналар арасындағы қашықтық As -қа өзгерген кезде сыйымдылық сонымен қатар былай өзгереді

AC = к [1/ (s + As) - 1/s ] = -k

As / [ s (s + As)], және As << s кіші ұзындығы үшін сыйымдылықтың сәйкес өзгерісін анықтауға болады

a

~ -к-2 As e . s

Бұл тәуелділік ұзындықты өзгертуден сыйымдылықтың пропорционалдық тәуелділігі туралы көрсетеді. Жақсы сызықтықты біршама кең диапазонда да дифференциалдық конденсатор көмегімен алуға болады, ол кезде ұзындықтың өзгерісі ортаңғы пластинамен бекітіледі. Бұл құрылғыда жалпы сыйымдылық тұрақты болып қалады. Ұзындықтың өзгеруі жекелеген сыйымдылықтардың айырмасына пропорционалды.

Симметриялық орналасу кезінде, яғни дифференциалдық конденсаторды С = С

және сәйкесінше s

= s

= s болғандағы күйге орнату кезінде, ұзындықты өзгеруі  As сыйымдылықтың айырмасына әкеледі:

к

2As s

As << s  үшін (As)

шамасын ескермеуге де болатындықтан, тұжырымдап жазамыз

a

= -(2k / s

)As e .

Қарапайым конденсаторлардың сызықтығымен салыстырғанда жақсартылған сызықтықпен қатар  сезімталдық та екі есе дерлік артады. Деңгейдің сыйымдылықты түрлендіргіштері. Егер конденсатор пластиналары арасындағы кеңістік әртүрлі диэлектрлік

қасиеттерге ие екі затпен, мысалы, ауамен және электр өткізбейтін сұйықтықпен толтырылған болса, онда екі орта бөлімі бетінің күйінің өзгеруі конденсатор сыйымдылығының өзгерісін тудырады. Бұл принципте деңгейді өлшеуге арналған өте қарапайым құрылғыны құруға болады. Конденсаторды орта бөлігінің беті конденсатордың пластинасының бетіне перпендикуляр (5.4, в суретті қар.) болатындай орналастырады.

Индуктивтік түрлендіргіштер.

Егер өлшенетін шаманың әсерінен өлшеуіш катушканың магниттік кедергісінің өзгеруі жүретін болса, онда бұл көпірлік сұлба көмегімен өлшенуі мүмкін катушканың индуктивтілігінің өзгеруіне әкеледі.

Катушканың индуктивтілігін L анықтауға арналған теңдеу мына түрге ие

n

m

m

(5.2) формула индуктивтік түрлендіргіштің әрекет ету принципін білдіреді. Магниттік кедергінің өзгеруі магниттік жолдың (көлбеу зәкірі бар түрлендіргіш) немесе магниттік өткізгіштіктің (тартылатын зәкірі бар түрлендіргіш, магнитке төзімді түрлендіргіш) өзгеруінің арқасында жүреді.

Көлбеу зәкірі бар орын ауыстырудың индуктивтік түрлендіргіштері. Темірдің Fe

, магниттік өткізгіштігінен біршама артатындықтан, ауалық аралықтың енінің өзгеруі бойынша ұзындықтың өте кішкентай өзгерістерін анықтау мүмкіндігі қамтамасыз етіледі (5.5, а сурет).

Мұндай магниттік тізбектің магниттік кедергісі R m

l

Fe .

возд

m -         Т +        Т .

Fe

возд

Егер магниттік тізбектің көлбеу қимасының А ауданы тұрақты деп қабылданса, онда шартқа қарай — ~ -

( / ^ Rm

+ 2Se .

0 у

a

индуктивтілігін анықтайтын өрнек аламыз:

A-о n

l Fel (

отнFe + 2s e )

Логарифмдеуден кейін, As e

<< s e

кезінде айырмашылықтарға өту мен келесілік дифференциялаудан кейін аламыз

a

_        2As e '

a l

Fe/(й-OTHFe + 2s e )

a

a As e f ( k 2 + s

a

m

Fe

возд

e

; n — орам саны; ц

Fe

возд

Аздап орын ауыстыру кезінде көлбеу зәкірі бар түрлендіргіш сонымен қатар сызықты статикалық сипатқа ие болады * Бір мезетте сезімталдықтың арты мен сыртқы әсер етуші шамалардың әсерін басу арқылы үздік сызықтық дифференциалдық жүйеде қамтамасыз етіледі * Бұл әдісті механикалық тербелістердің немесе айнымалы білдектердің эксцентриситетін байланыссыз өлшеу кезінде пайдалану мақсатты. * Оған қоса өлшеудің қателігі 1 мкм* кем емес құрауы мүмкін. Сорғыш зәкірі бар орын ауыстырудың индуктивтік түрлендіргіштері* катушкаға жартылай кіретін ферромагнтті біліктің орынын ауыстыру кезінде білік пен ауалық аралықтағы өрістің күштік сызықтары арасындағы қатынас өзгереді * Бұл барлық магниттік тізбектің салыстырмалы магниттік өткізгіштігінің өзгерісіне сәйкес келеді және орын ауыстыруға s e байланысты индуктивтіліктің өзгеруіне әкеледі (5.5, б-сурет). Екі контактілі режимде жұмыс істейтін екі дроссельден тұратын жүйе жақсы сызықтыққа ие.  Көлбеу зікірі бар түрлендіргішпен салыстырғанда өлшеу қателігі мұнда көп, бірақ біршама үлкен ұзындықты өлшеу мүмкіндігі пайда болады. Индуктивті магниттік серпімді күш түрлендіргіштері Күштің индуктивтік түрлендіргіштерінде (5.5, в сурет) к*

LaіUa)

в

5.5-сурет. Индуктивтік түрлендіргіштер: а

в

магниттік серпімділік принципі пайдаланылады. Материалдар қатарының магниттік өткізгіштігі механикалық кернеуге байланысты. Әсіресе бұл қасиет темірді никельді қорытпаларда біршама айқын байқалады. 10 Н • мм -2 механикалық кернеуі кезінде  40 % дейін магниттік өткізгіштіктің өзгеруі жүреді. Бұл ретте механикалық кернеу мен магниттік өткізгіштік арасындағы сызықтық тәуелділік байқалады. Күштің магниттік серпімді түрлендіргіштері жоғары жүктемелік қабілетпен және пайдаланудың қарапайымдылығымен сипатталады. Өлшенген мәнді ұқсас формада ұсыну нұсқауыр (индекс, белгі) мен шкаланың салыстырмалы күйін үздіксіз өзгертумен сипатталады. Ұсынылатын кіріс дабылдардың түріне байланысты механикалық, пневматикалық немесе электрлік өлшеу қасиеттері бар жүйелер бар.

Өлшеу нәтижелерін санауды оператор жүргізеді.

Оған қоса ұқсас техникада біршама үлкен мән операторлардың өлшеу нәтижелерін дұрыс санау қабілетіне ие. Субъективтік әсерді төмендету мақсаттарында, әсіресе уақыты бойынша жылдам өзгеретін шамаларды өлшеу кезінде шығыс шаманы тіркеу іске асырылады. Сол арқылы оператордың өзі немесе басқа операторлардың әрекеттерді бірнеше рет тексеру мүмкіндігі қамтамасыз етіледі. Алынатын жазба құжат түрінде пайдаланылады. Өздігінен жазатын аспаптардың өлшеуіш механизмдері көрсетуші өлшеуіш аспаптардың өлшеу механизмдерімен ұқсас. Үздіксіз жазбасы бар тіркеуші аспаптар уақыт қызметінде өлшеуіш дабылды тіркейтін ұқсас аспаптарды көрсетеді. Тіркеуші қағаз өлшеуіш механизмнің жазғыш элементіне қатысты тұрақты жылдамдықпен орын ауыстырады. Электрондық-сәулелік осциллографтардың көмегімен әдетте тек тікелей индикация ғана іске асырылады. Бірақ та осциллограф экранынан суреттердің фототүсірілімдеріне және одан кейінгі оны өңдеуге арналған фото ендірмені енгізуге болады. Есте сақтаушы осциллографта оның экранында көрсетілетінді есте сақтау жүреді. Электрондық-сәулелік осциллографтың негізі

электрондық-сәулелік түтік болып табылады, мұнда катод бетінен шығарылатын электрондар анод бағытында бекітіледі және жылдамдатылады. Екі электрлік немесе магниттік өрістің көмегімен электрондар шоғырының кез келген ауытқуы жүруі мүмкін. Күшейтілген өлшеуіштік дабыл (кернеу, ток күші) электрондық шоғырдың тік ауытқу жүйесіне беріледі. Тік ауытқу жүйесіне ұңғылау кернеуін беру жарықтық экранның тігі бойынша тұрақты жылдамдықтағы электрондық шоқтың орын ауыстыруын тудырады. Мерзімдік өлшеуіштік дабылдарда дабыл жиілігі бар орам кернеуін синхрондаудың арқасында суретте жылжымауына қол жеткізіледі. Орам кернеуінің орнына екінші мерзімдік өлшеуіштік дабыл немесе салыстыру дабылы бағытталуы мүмкін. Оған қоса екі дабылдың да жиілік қатынасы Лиссажу фигуралары бойынша анықталады. Сонымен қатар көп түсті суреті бар көп сәулелі осциллографтар қолданысқа ие болады. Магниттік таспада тіркеу магниттік таспада электрлік дабылды қарапайым жазуды көрсетеді. Жазатын бастың көмегімен магниттік қозғалтқыш күш 0 = nі құралды, ол магниттік ағынды тудырады  Ф = 0/Rm, мұнда n — катушка саны; і — ток күші; Rm — магниттік тізбектің кедергісі. Орын ауыстыратын магниттік таспаны өткір магниттік ағын онда қалдық магниттік қозғалтқыш күшті түзеді

rem

~ kі = k

Ақпараттың кері түрленуі ұқсас түрде жүреді. Индукциялық катушкада  индукция заңына сай магниттік ағынға пропорционалдық кернеу туындайды. Магниттік таспада тіркеу электрлік өлшеуіштік дабылдарды тікелей мүмкіндігін қамтамасыз етеді, олар сосын кез келген әдіспен көп рет жүргізілуі және өңделуі мүмкін. Жазу мен жүргізу кезінде магниттің таспаның орын ауыстыру жылдамдығын өзгерту жолымен жиілікті одан кейінгі түрлендіру мүмкін, мысалы, қарапайым тіркеуші аспаптарды пайдалануға болатын осындай жиілік дабылдарына жоғары жиілікті өлшеуіш дабылдарды түрлендіру.

Бақылау сұрақтары

Технологиялық процесстерді бақылау, сонымен қатар машиналар мен агрегаттардың параметрлерін зерттеу әртүрлі электрлік емес шамалардың өлшеулерімен үздіксіз байланысты. Шамалардың көпшілігі электрлік өлшеу құралдары көмегімен өлшенеді. Бұл басқаларымен салыстырғанда электрлік құралдардың артықшылық қатарымен байланысты: жоғары сезімталдықпен және аспаптардың шағын инерциялығымен, біршама қашықтықта өлшеу мүмкіндігімен және нәтижелерді өлшеу мен өңдеуді автоматтандырудың қарапайымдылығымен. Электрлік құралдар көмегімен өлшенетін электрлік емес шамалардың әртүрлілігі өлшеу құралдарының көптеген әртүрлілігін құруды қажет етті. Электрлік емес шамаларды өлшеуге арналған аспаптардың номенклатурасы электрлік шамаларға қарағанда біршама үлкен. Бұл өлшеуді қажет ететін электрлік емес шамалардың саны электрлік өлшенетін шамалардың санынан біршама көп. Электрлік шамалардың өлшуе құралдары мен әдістерінің жалпылығы өлшенетін шама алдын ала оған пропорционалды электрлік шамасына (ток күші, кернеу, кедергі, жиілік) түрленіп, содан кейін белгілі құралдармен өлшенетіндігінен тұрады. Бұл ретте электрлік емес шаманың электрлік шамаға өлшеуіштік түрленуі бір физикалық шаманың өлшемін басқа физикалық шаманың өлшемімен көрсету үшін ғана тағайындалған. Электрлік емес шамаларды өлшеуге мұндай бағыт - шамалар арасындағы әртүрлі функционалдық байлансты пайдаланатын өлшеу құралдарын құру кезінде жалғыз болып табылады. Электрлік шамаларды өлшеу құралдары мен әдістерінің тұтастығы түрі біршама мөлшерде пайдаланылатын өлшегіштік түрлендіргішпен анықталатын өлшеуіш тізбектік құрылымдық сұлбасын көрсетуге мүмкіндік береді. Электрлік құралдар көмегімен электрлік емес шамаларды өлшеуге арналған тізбектің жалпыланған құрылымдық сұлбасы 6.1-суретте келтірілген (сұлбада

Электрлік емес шама        Электрлік шама        Нәтиже

6.1-сурет.

Электрлік емес шамаларды өлшеуге арналған тізбектің жалпыланған құрылымдық сұлбасы нүктелі сызықпен түрлендіргіштің түріне байланысты қолданылмауы мүмкін тізбектің элементі көрсетілген) Өлшенетін электрлік емес шама Х ӨТ біріншілік өлшеуіштік түрлендіргіштің кірісіне беріледі, ол беріліс үшін, одан әрі түрлендіру, өңдеу және сақтау үшін қолайлы, бірақ бақылаушылардың тікелей қабылдауына бағынбайтын түрде өлшеуіштік ақпараттың дабылын өндіру үшін тағайындалған. Өлшеуіштік түрлендіргіштің шығыс шамасы электрлік дабылдың шамасына пропорционалды Х болып табылады, ол БЖ байланыс  желісі бойынша масштабта таңдау үшін тағайындалған МТ масштабты түрлендіргішке келіп түседі. Одан әрі күшейткіште К түрленгеннен кейін дабыл фильтр Ф көмегімен статикалық өңдеуге ұшырайды. Тізбектің соңғы элементі өлшеуіш құрылғы П болып табылады, ал тізбекті қоректендіру үшін - Г көзі болып табылады. Электрлік емес шамалардың өлшеудің өлшегіштік тізбектеріне қойылатын негізгі талап - түрлендіру кезіндегі ақпараттың минималдық шығыны. Өлшенетін электрлік емес шамаларды түрлендіру әдісіне байланысты (тікелей түрлендіру немесе теңестіру) өлшеуің әртүрлі қателіктері туындайды. Тікелей түрлендіру әдісі өлшеуіштік ақпарат бір бағытта өлшеуіштік құрылғыда түрленетіндігінен тұрады: кірістен бастап түрлендіргіштер қатары арқылы шығысқа. Тікелей түрлендіру әдісін пайдалану кезіндегі өлшеудің жалпы қателігі  шамамен бірдей шамада барлық өлшеуіштік тізбектің жекелеген түрлендіргіштерінің қателіктерімен анықталады.

тізбекте біріншілік ПП мен түрленулердің кері ОП екі параллель арна болатындығына болып табылады. Өлшенетін шама

біріншілік және екі түрлендіргіште пропорционалдық электрлік дабылға параллель түрленеді. Сондықтан да тік түрлену тізбегіне кірісіне түрлену және кіріс шама дабылдарының сәйкессіздіктері дабылы ғана беріледі. Оған қоса түрленудің ең үлкен әсеріне кері түрлену арқылы өлшеуіштік тізбектің барлық элементтері қамтылған жағдайда қол жеткізіледі. Теңдестіру әдісімен өлшеулердің қателігі негізінен кері түрлену қателіктерімен анықталады. Өлшеуіштік түрлендіргіштің кірісіне өлшенетін шамадан басқа көптеген бөгде факторлар - механикалық ауытқулар, температура, ылғалдылық өзгерістері, электрлік және магниттік өрістер және т.с.с.кіреді. Сондықтан өлшеуіштік түрлендіргіштердің негізгі міндетінің қатарына түрлену кезіндегі ақпаратты минималдық шығындарымен қатар бөгде әсерлерге минималдық сезімталдықты жатқызады. Құрылымы мен әрекет ету принципі бойынша әртүрлі өлшеуіштік түрлендіргіштер әртүрлі сипаттар мен параметрлерге ие болады. Олардың негізгілері - сатыланған сипаттама, градустаушы сипаты, түрлену коэффициенті, қателіктер мен түрлену диапазоны.

Сатыланған сипаттама

Ретімен жалғанған түрлендіргіштердің қатарынан тұратын өлшеуіштік тізбектің түрленуі коэффициенті

абсолютті және салыстырмалы деп бөледі. Шамалар мен аспаптардың қателіктерінен ерекшелігі түрлендіргіштердің қателіктерін кірісі және шығысы бойынша анықтайды. Кіріс (шығыс) бойынша өлшеуіштік түрлендіргіштің абсолюттік қателігі - бұл түрлендіргішке тіркелінді сатыланған сипаттамасының көмегімен оның кірісінде (шығысында) шаманың нақты мәні мен түрлендіргіштің кірісінде (шығысында) шаманың жарамды мәні бойынша анықталатын түрлендіргіштің кірісіндегі (шығысындағы) шамалардың мәні арасындағы айырмашылық. Кіріс (шығыс) бойынша өлшеуіштік түрлендіргіштің салыстырмалы қателігі - бұл кірістегі шаманың нақты мәніне кіріс(шығыс) бойынша түрлендіргіштің абсолюттік қателіктерінің қатынасы (түрлендіргішке тіркелінді сатыланған сипаттамасы бойынша кірістегі шаманың шынайы мәні бойынша анықталатын шығыстағы шаманың мәніне қатынасы). Өлшеуіштік түрлендіргіштің қателіктерін бөгде факторлардың әсер етуі салдарынан туындайтын қосымша және негізгі деп бөледі.

Түрлену диапазоны

Түрлендіргіштердің аталған сипатынан басқа оларды бағалау кезінде келесі қасиеттерді ескереді: уақыт бойынша сипатының тұрақтылығы, өлшенетені шамаға түрлендіргіштің кері әсерінің деңгейі (мысалы, қуаттылықты жеке тұтыну есебінен), пайдалану шарттары, өзара алмасушылық, салмағы, габариттік өлшемдері, құны және т.с.с. Электрлік емес шамалардың өлшеуіштік түрлендіргіштері негізінен тағайындалуы және әрекет ету принципі бойынша жіктеледі. Тағайындалуы бойынша өлшеуіштік түрлендіргіштерді механикалық, жылулық, химиялық, биологиялық және басқа да физикалық шамалардың түрлендіргіштеріне бөледі. Әрекет ету принципі бойынша түрлендіргіштер генераторлық және параметрлік болып бөлінеді (6.4-сурет). Генераторлық түрлендіргіште өлшенетін электрлік емес шама пропорционалдық ЭҚК немесе ток күшіне түрленеді. Мұндай түрлендіргіштерге, мысалы, Холл әсеріне негізделген электр магниттік, пьезоэлектрлік және оптикалық болады. Параметрлік түрлендіргіштерде өлшенетін шама электрлік тізбектердің әртүрлі параметрлеріне түрленеді: кедергі, сыйымдылық, индуктивтілік, жиілік. Параметрлік түрлендіргіштерге резистивті (контактілік, реостаттық, тензорезисторлар),

6.4-сурет Әрекет ету  принципі бойынша өлшеуіштік түрлендіргіштердің жіктелуі ПРИМЕЧАНИЕ: Салкинбаева Г.Т. Шишмарев_Средства измерений. 2013 ж суреттер – 5 стр электростатикалық, электромагниттік (индуктивтік және магниттік серпімді), оптикалық және басқа да түрлендіргіштер жатады. Бірдей электрлік емес шаманы жағдайға байланысты түрлендіру үшін тәжірибеде өлшеуіштік түрлендіргіштердің әртүрлі типтерін пайдаланады.

Жалпы мәліметтер Электр магниттік түрлендіргіштерде өлшенетін электрлік емес шама материалдардың магниттік қасиеттерінің өзгеруі есебінен пропорционалдық электрлік шамаға түрленеді. Электр магниттік түрлендіргіштер есебінен индукциялық, индуктивтік және магниттік серпімділер біршама кеңінен таралған.

Индуктивтік түрлендіргіштер.

Индуктивтік түрлендіргіштерде (6.5-сурет) зерттелетін нысанның сызықтық немесе бұрыштық жылдамдығы (айналу жиілігі) пропорционалдық ЭҚК түрленеді. Индукциялық түрлендіргіштердің әрекет ету принципі электромагниттік индукцияның пайда болуына негізделген. Мұндай түрлендіргіштердегі кіріс шама зерттелетін нысанның сызықтық немесе бұрыштық жылдамдығы болып табылады. Құрылымдық орындалуы бойынша индукциялық түрлендіргіштер жылжымалы катушкасы бар және жылжымайтын магниті бар (6.5-сурет, а және б) немесе жылжымайтын катушкасы мен тұрақты магниті бар (6.5-сурет, в) болып бөлінеді. 6.5-суреттен көргендей, индукциялық түрлендіргіштер негізінен тахогенераторлар деп аталатын тұрақты немесе айнымалы токтардың электрлік машиналарын көрсетеді. Тұрақты токтың тахогенераторының сипаттамасы зәкірдің айналуының бұрыштық жылдамдығынан оның шығыс кернеуіне и вых

мұнда к

Бұл тәуелділік тұрақты токтың мінсіз тахогенераторы үшін әділетті. Нақты түрлендіргіште шығыс кернеудің мәніне машинаның негізгі магниттік ағынынң әлсірететін зәкір реакциясы мен түкше тәрізді түйіннің өтпелі кедергісіндегі кернеудің төмендеуі әсер көрсетеді. Сондықтан да тұрақты токтың тахогенераторының нақты сипаттамасы сызықты емес: тт _ к

ю- Uщ вых 1 +

з’

мұнда и щ

я

6.5-сурет.  Жылжымалы катушкасы мен жылжымайтын магниті (а және б) және жылжымайтын катушкасы мен магниті (в) бар электрлік емес шамалардың индукциялық түрлендіргіштерінің құрылымы

из

Тұрақты токтың тахогенераторларының көмегімен жылдамдық түрленуінің қателіктері оның орамдарын қыздыру, шығыс кернеу ассиметриясы және түкше тәрізді түйіннің өтпелі кедергісінің тұрақсыздығы салдарынан туындайды. Тұрақты токтың тахогенераторларының негізгі артықшылығы - бұл жылдамдықтың түрлену сапасына жүктеме сипатының әсерінің болмауы. Сондықтан да мұндай түрлендіргіштерде фазалық қателік болмайды. Бірақ та тахогенераторды жылжымалы электрлік контактінің (түкше тәріздес коллектор) болуы және оның нәтижесінде шығыс кернеудің төмен жиіліктің соғысының болуы, сонымен қатар құрылымының күрделілігі айнымалы токтың тахогенераторларымен салыстырғанда олардың қолданысын шектейді. Тұрақты токтың тахогенераторлары қатарынан үш фазалы синхрондық машиналар кеңінен қолданысқа ие болды. Осындай түрлендіргіштермен өндірілетін ЭҚК  жиілігі оның роторының айналу жиілігіне байланысты болады:

: мұнда Ф — негізгі магниттік ағын, Вб; p — машина полюстері жұбының саны; n — ротордың айналу жиілігі, с -1 . Тахогенератордың параметрлері өлшеуіш тізбектің көптеген жағдайларында жиілікті тәуелді болып табылатындықтан, түрлендіргіштердің сипаттамасы сызықты емес. Мұндай түрлендіргіштері түзеткішпен үйлесімдікте шығыста ЭҚК соғысының жоғарғы жиілігін алуға мүмкіндік береді. Оған қоса, мұндай түрлендіргіштер жылжымалы электрлік контактіге ие емес және жоғары сенімділікке ие. Бұл ерекшеліктер бұрыштық жылдамдықты түрлендіру мен үлкен диапазонда жылдамдату үшін айнымалы токтың тахогенераторларын пайдалануға мүмкіндік береді. Нысандардың осьтік (сызықтық) орын ауысуын түрлендіру үшін индукциялық түрлендіргіштерді қолданады, олардың құрылымы 6.5-суретте көрсетілген. ЭҚК жілігі мұндай түрлендіргіштің шығысында оның жылжымалы катушкасы күйінің өзгеруі заңы бойынша уақытпен өзгереді. Осылайша, егер өлшенетін шама х x = x m

х т

ср

Индукциялық түрлендіргіштердің негізгі кемшілігі - олардың сипатының сызықты еместігі. Магниттік өткізгіштің геометриясын

рационалдық таңдау мен катушканың орналасуы минималдық қателікке жетеді. Оған қоса, түрлендіргіштердің қателіктеріне уақыт пен температура өткеннен кейін магниттік ағынның өзгерістері әсер етеді. Өндіріспен шығарылатын айнымалы ток тахогенераторлары 0,2...0,5 % қателіктерге ие.

Индуктивтік түрлендіргіштер.

Біршама кең таралған индуктивтік түрлендіргіштердің құрылымдары 6.6-суретте көрсетілген. Индуктивтік түрлендіргіштердің әрекет ету принципі магниттік тізбк параметрлерінің өзгеруі есебінен индуктивтіліктің сәйкес өзгерісіне кіріс шаманың түрленуіне негізделген. Индуктивтік түрлендіргіштері бар өлшеуіштік тізбектер қорек көзінен тұруы тиіс. 6.6, а суретте көрсетілген түрлендіргіште кішкентай ауа саңылауы 5 з өлшенетін шаманың әсерінен магниттік өткізгіш бөлігінің орын ауыстыру салдарынан өзгереді. Мұндай типтегі нақты түрлендіргіштерде жылжымалы бөліктің орнын ауыстыру әдетте 10 мм аспайды. Болат білігі бар катушканы көрсететін тұйық магниттік өткізгіші бар түрлендіргіште (6.6-сурет, б) жұмысшы орын ауыстыру 100 мм жетуі мүмкін. 6.6, в -суретте көрсетілген түрлендіргіште индуктивтілік жылжымалы магниттік емес білекпен өзгеретін ауа саңылауының магниттік кедергісіне байланысты болады. Білекше формасын таңдау арқылы білекшенің орынын ауыстырудан индуктивтіліктің кез келген тәуелділігін алуға болады. Мұндай түрлендіргіштер  180°дейін бұрыштарды өлшеу үшін қолданылады. Өлшенетін шаманың х әсер етуі кезінде индуктивтік түрлендіргіште жүретін процесстер байланыс түрінде ұсынылуы мүмкін: x ^ 5 з ^

м ^ ц ^

Түрлендіргіштің магниттік тізбегінің 5 з

саңылауының өзгеруі (немесе білектің күйінің) магниттік кедергіге  Л м

, әсер көрсетеді, ол ауа саңылауының мәні (магниттік өткізгіш

6.6-сурет Электрлік емес шамалардың индуктивтік түрлендіргіштерінің құрылымдары:

а

ұзындығына

кіреді) мен магниттік өткізгіштіктің тәуелділікпен байланыстырады

_ _±_ м

мұнда  ц

Түрлендіргіштің индуктивтілігі катушкадағы ток күшіне толық тасқын ілінісінің қатынасымен анықталады:

немесе т _ pSw

мұнда  w — түрлендіргіш катушкасының орам саны.

Шексіз кіші ауалық саңылау кезінде түрлендіргіштің толық кедергісі мына формула бойынша анықталады

мұнда

х м

Түрлендіргіштің толық кедергісінің ауалық саңылауға тәуелділігі 6.7-суретте көрсетілген. Бұл тәуелділіктің ерекшіліктерінің бірі - үлкен сызықтық еместік. Мұндай түрлендіргіштерді тәжірибеде пайдалану кезінде сипаттардың сызықтық учаскесі

з0

Сипаттамалардың сызықтық еместігі мен түрлендіргіш параметрлеріне температуралық әсер ету - оның негізгі кемшіліктері.

Біршама үздік қасиеттерге ұқсас индуктивтік дифференциалдық түрлендіргіштер ие, олардың құрылымдары 6.8, а ... в суреттерінде келтірілген. Дифференциалдық түрлендіргіштің сипаттамасы ауалық саңылаудың өзгеруі диапазонында әдеттегіден сызықтық кқп болады (6.9-сурет). Мұндай түрлендіргіштердегі саңылаудың жұмысшы өзгеруі бастапқы шаманың 0,3...0,4 жетеді. Олардың параметрлеріне температураның өзгеруі аз әсер көрсетеді. Диффренциалдық типтегі индуктивтік түрлендіргіштер сызықтық және бұрыштық орын ауысуды, сұйықтық деңгейлерін және т.с.с. өлшеу үшін өндірісте кең таралымға ие болды.

Магниттік серпімді түрлендіргіштер.

Магниттік серпімді түрлендіргіштерде магниттік тізбекке механикалық әсер өзіндік индуктивтіліктің өзгеруіне әкеледі. Магниттік серпімді түрлендіргіштердің әрекеті ферромагниттік материалдардың магниттік өткізгіштігінің өзгеруі құбылысында оларда механикалық кернеу туындағанына негізделген. Бұл ретте түрлендіргіште жүретін процесстерді келесі түрде ұсынуға болады:

ц

Магниттік серпімді әсер құбылысы әртүрлі болуы мүмкін,

6.9-сурет Индуктивтік дифференциалдық түрлендіргіштің сипаттамасы

Дц/ц, %

-2 , %

6.10-сурет.

Ферромагниттік материалдың магниттік өткізгіштігінің оның механикалық деформациясына тәуелділігі кейбір материалдарда магниттік өткізгіштік бірдей бағыттағы механикалық кернеудің әсерінен артуы мүмкін, ал кейбірінде - кемуі мүмкін. 6.10-суретте механикалық кернеуге пропорционалды оның салыстырмалы ұзындығынан  материалдың магниттік өткізгіштігінің салыстырмалы өзгерісінің тәуелділігі келтірілген. Магниттік серпімді түрлендіргіштердің құрылымдары мүлдем әртүрлі. Оларды негізгі екі топқа бөлуге болады. Топтардың бірі түрлендіргіштерді біріктіреді, оларда материалдың магниттік өткізгіштігі бір бағытта өзгереді (6.10-суретті қараңыз). Екінші топқа магниттік өткізгіштің (магниттік кедергінің  Л м

) өзара перпендикулярлық өзгерісі бар түрлендіргіштер жатады (6.11-сурет). Сұлбасы 6.12, а-суретте келтірілген түрлендіргіштің магниттік өткізгіші беттік болат жинағының түрінде орындалған. Бұл өлшеуіш токты айнымалы токпен қоректендіру кезінде қайта магниттауға шығынды азайту үшін қажет. Түрлендіргіштің максималдық сезімталдығына қол жеткізу үшін оның катушкасындағы магниттеугі ток үлкен болуы тиіс. Екі катушканың өзара перпендикуляр орналасуы бар магниттік серпімді түрлендіргіштерде (олар трансформаторлық атауын алды) катушканың магниттік ағыны w

(6.12, б-сурет) өзгеріссіз болады. Сондықтан да w

, катушканың орамдарымен тіркеліп, магниттік ағын оларға ЭҚК жеткізбейді. Түрлендіргішке механикалық әсер ету

металлдан жасалған (1-қисық) және жартылай өткізгішті (2-қисық) температуралық сипаттамалары

6.12-сурет Магниттік серпімді түрлендіргіштердің түрлері: а

кезінде катушканың магниттік өрісі w

үлкен өткізгіштік бағытында формасын бұза отырып, екінші катушканың  w

орамдарымен тіркеледі. Екінші катушкаға берілетін ЭҚК механикалық әсер ету күшіне пропорционалды, ал оның фазасы осы әсердің бағытымен анықталады. Магниттік серпімді түрлендіргіштердің  қателіктерінің себептері материалдың магниттік гистерезисі, тәуелділіктердің сызықтық еместігі р = /Да) и Z = /2(р), магниттік серпімді сезімталдықтың тұрақсыздығы (ескіру салдарынан уақыт бойынша) мен температураның әсері болып табылады. Аталған факторлардың жиынтықты әсерінің нәтижесінде магниттік серпімді түрлендіргіштердің қателігі әдетте 2 % кем емес. Магниттік серпімді түрлендіргіштер механикалық күшті, қысымды, тербелісті, моменттерді және т.с.с.өлшеуге арналған аспаптарда пайдаланылады.

Жалпы мәліметтер Жылулық түрлендіргіштердің әрекет ету принциптері температураның әсер етуі кезінде металлдар мен жартылай өткізгіштердің қасиеттерін өзгертуге негізделген. Мұндай түрлендіргіштердің кіріс (өлшенетін) шамасы температура болып табылады. Оның түрленуі келесідей түрге ие жылулық теңгерімінің теңдеуі негізінде іске асырылады:

тс

= Ото +

т.э, (6 .1 )

мұнда Отс — түрлендіргіштің жылу мөлері; О то

тэ

(6.1) теңдеу қоршаған ортамен жылу алмасуда қатысатын жылудың өзгермейтін мөлшері кезінде түрлендіргіштің жылулық мөлшері тек токтың жылулық әсерімен ғана анықталатын болады. Осы қасиет пайдаланылатын түрлендіргіштерге термобулар мен терморезисторлар (термисторлар) жатады.

Термобулар.

Термобулардың әсері термоэлектрлік әсерге негізделген. Оның маңыздылығы, екі әртекті металлдарды немесе жартылай өткізгіштерді жалғау кезінде металлдар мен жартылай өткізгіштердің түрі мен жалғау орнының температурасына тәуелді термоЭҚК туындайды. Бос ұштарға 2 қатынасы бойынша жалғау орындарында 1 (6.13-сурет) температура өзгерген кезде -

оларды арасында термоЭҚК пайда болады, оның мәні жалғау орындарының

мен бос ұштарының

2 температуралардың айырмасымен анықталады:

= а

2ф

мұнда а т

Термобумен тарқатылатын термоЭҚК мәні жалғанған және бос ұштардың температуарасының айырмашылығына ғана емес, сонымен қатар материалдардың қасиеттеріне де байланысты болғандықтан, түрлендіргіштерді дайындау кезінде бірінен басқасына қатынасы бойынша үлкен термоЭҚК ие металлдарды немесе жартылай өткізгіштерді үйлестіру қажет. Түрленетін температура диапазонына байланысты термобуларды мыстан және константаннан (270 °С дейінгі температуралар үшін), платинородий мен платина үшін (1 300 °С дейін), платинородий мен платинродий үшін (1 800°С дейін), вольфрам мен рений ( 2 500 °С дейін) және т.б. дайындайды. Термобулармен  жетілдірілетін термоЭҚК өлшеу үші магнитті электрлік милливольтметрлерді немесе тұрақты ток компенсаторларын қолданады. Оларды термобудың бос ұштарына қосады. Нөлге тең олардың бос ұштарының температурасында термобулары бар сұлбалар сатыланады. Термобуларды пайдалану кезінде температураны өлшеу қателіктері негізінен термоЭҚК температураға сызықтық емес тәуелділігі, термоубдың бос ұштарының температурасының өзгеруімен

және паразиттік ЭҚК туындауы салдарынан туындайды. Термобу сипаттамасының сызықтық еместігінің әсерін азайту үшін өлшегіш тізбекке қосылатын әртүрлі түзетуші элементтерді пайдаланады. Термобулардың бос ұштарының температурасының тұрақсыздығын азайтудың әдістерінің бірі - түзетудің автоматтық енгізу. Мысал ретінде 6.14-суретте оның бос ұштарының температурасының тұрақсыздығын  өтеу үшін термобуды қосу сұлбасы келтірілген. Термобулардың бос ұштарының температурасын өзгерткен кзеде тұрақты ток көпірінің тепе теңдігі бұзылады, олардың иықтарының бірінше термиялық тәуелді кедергісі бар RK резисторы (терморезистор) қосылған. Көпірдің өлшеуіштік диагоналында туындайтын кернеу  терморезистордың кедергісін өзгерткен кезде термобулардың бос ұштарының температурасының өзгеруімен негізделген термоЭҚК сол бөлігін өтейді. Көпірдің термиялық тұрақтылығы қаншалықты жоғары болса, термиялық өтеу әсері соншалықты үлкен болады. Ол үшін көпірдің үш иығына кедергінің температуралық өзгеруі аз резисторларды қосады (көбінесе оларды дайындау үшін манганин қолданылады), ал терморезисторды термобудың бос ұштарының температурасының әрекет ету аймағында орналастырады. Термобудың көмегімен температураны өлшеу қателігі әдетте бірнеше пайыздан артпайды. Термобулары бар сұлбалардың инерциялығы бірнеше минутқа жетеді.

Терморезисторлар.

Температура қызметі кедергі болып табылатын резисторлар терморезисторлар деген атау алды. Терморезисторлар үшін материал ретінде кедергінің тұрақты температуралық коэффициентіне ие (температудан кедергінің тәуелділігі) химиялық таза металлдар мен жартылай өткізгішті металлдар қолданылады. Терморезисторлардың әрекеті токпен, қоршаған ортамен өтетін өткізгіштің жылу алмасуына негізделген, оның температурасын электрлік кедергінің пропорционалдық өзгеруіне түрлендіру қажет. Температураны арттырған кезде өсетін металлдың немесе жартылай өткізгіштердің электрондардың қозуы олардың өткізгіштігінің өзгеруін тудырады. Терморезисторларда өткізгіштіктің температуралық өзгерістері негізінен жартылай өткізгіштегі материалдардағы қоспалардың мөлшерімен негізделген. Терморезисторлардың материалдарына қойылатын негізгі талаптар  -  мүмкін кедергінің үлкен және тұрақты температуралық коэффициенті,  химиялық орталар

мен тотығудың әсеріне түрдендіргіш материалының төзімділігі, механикалық беріктік пен балқудың жоғары температурасы. Терморезисторлар қатарынан мыстан, никельден немесе пластинадан орындалған түрлендіргіштер басым таралымға ие болды. Мысты терморезисторлар үшін таза электр техникалық мыс қолданылады, ол минималдық тотығу шарттарынан 200 °С дейінгі қызуға жол береді. Мысты терморезисторлардың ерекшелігі - 200-ден +200 °С дейінгі дпапазонда температурадан кедергінің сызықтық тәуелділігі. Платиналы терморезисторлар 1200 °С дейін тотығусыз қыздыруға жол береді. Платинаның жоғары құнына және оның сипаттамаларының сызықтық еместігіне қарамастан ол сипаттамалардың жоғарғы жаңғыртылуына, сонымен қатар химиялық төзімділік пен серпімділікке ие болады. Никельден жасалған түрлендіргіштер 250...300°С дейін қолданылады. Оған қоса температураның көрсетілген диапазонының жартысына дерлік түрлендіргіштің сипаттамасы сызықтық емес. Оған қоса, никельден жасалған түрлендіргіштер кедергінің жоғарғы температуралық коэффициентіне ие болды (мысалы, мыстан қарағанда 5 есе көп). Терморезисторлар қорғаныс қабатына орналастырылған оқшаулаушы қаңқадағы металлдан жасалған оралған резисторды ұсынады. Мысты терморезисторлардың атаулы кедергісі әдетте 10 000 Омнан аспайды, платиналыда - 500 Омға дейін болады. Терморезисторлар тогының рұқсат етілген күші 10...15 мА артпайды. Жартылай өткізгішті терморезисторларды дайындау үшін германий мен кремний, кейде графит пайдаланылады. Жартылай өткізгішті түрлендіргіштер металлдардан қарағанда кедергінің үлкен (теріс) температуралық коэффициентіне ие. Температураның кез келген мәні үшін бұл кедергіне формула бойынша анықтауға болады Rt

= R,e

(1/71-1/

мұнда

тт Л r

l

ln—

және R

2 сәйкесінше Т1 және Т2 температуралардағы терморезистордың кедергісі) Жартылай өткізгішті материалдардың шекті кедергісі үлкен болғандықтан, температура түрлендіргіштерін шағын габариттік өлшемдерде үлкен кедергімен дайындауға болады. Мұндай түрлендіргіштер, оған қоса, үлкен жылдам әрекетке ие (шағын масса әсерінен). Өнеркәсіпте шығарылатын терморезисторлардың көпшілігі -100-ден +300 °С температура диапазонында жұмыс істеу үшін тағайындалған. Терморезисторлардың кемшіліктері - сипаттамалардың сызықтық еместігі және оның нашар жаңғыртушылығы.

1.13

m

і і

Терморезисторлар тек қана температуралық емес, сонымен қатар вольтамперлік сипаттамалары бойынша да ерекшеленеді. Мысал ретінде 6.15-суретте терморезистордың біршама типтік вольт-амперлік сипаттамасы келтірілген. Заманауи терморезисторлардың құрылымдары мүлдем әртүрлі. Олардың жекелеген құрылымдарын ұзындығы бірнеше ондаған миллиметр болатын цилиндрлік стержень түрінде орындайды. Терморезисторлардың минималдық өшемдері (ток өткізетін сымдарсыз) миллиметр үлесіне жетеді. Өнеркәсіп сонымен қатар кедергінің оң температуралық коэффициенті бар температураның жартылай өткізгішті түрлендіргіштері - позисторларды шығарады. Позисторларды дайындау үшін материал ретінде негізінен кейбір қоспалары бар барий титанаты қолданылады. позисторлар температураның әсерінен тек белгілі диапазондағы кедергіні өзгертеді. Бұл диапазоннан тыс позистордың  температуралық коэффициенті теріс болады. Позисторлардың басқа ерекшелігі - вольт-амперлік сипаттамада тік сызықты учаскенің болуы (6.16-сурет). Позисторлар бақылау және автоматтық реттеу тізбектерінде температура түрлендіргіштері ретінде біршама кең таралымға ие болды. Температураны өлшеу үшін терморезисторларды кедергіні өлшеу тізбегіне қосады (көбінесе көпірлер). Бұл ретте аспаптардың метрологиялық қасиеттеріне қойылатын талаптарға байланысты терморезисторларды  қосу сұлбасының бірнеше түрлері бар. Терморезисторларды қосудың барлық сұлбасының жалпы ерекшелігі  температураны өлшеу нәтижесіне жалғағыш сымдардың кедергісінің әсерін шектеу қажет болып табылады. Әдетте, терморезисторлары бар өлшеуіштік тізбектер олардың температуралық тұрақсыздығын түзететін қосымша элементтерді қарастырады.

Бақылау сұрақтары

Өндіріс процессінде кәсіпорындағы барлық жұмысшы операциялар белгілі реттілікте жүреді және уақыт бойынша нормаланады. Әсіресе ағындық желі мен монтаждық конвейерлерге ие кәсіпорындарда өндірістік уақыттық режимі маңызды. Химиялық өнеркәсіпте реакцияның ұзақтығы мен өнім сапасы арасындағы тікелей байланыс жиі бақыланады. Уақытты дәл бағалаудың арқасында өнімді өңдеуді ұйымдастырудағы технологияда қателіктерді орнатуға болады. Бұл қателіктерді түзету өндірістік қарқындатуға және сәйкесінше, тиімділікті арттыруға әкеледі. Көлікті уақыттық кестелер жүктер мен жолаушыларды тасымалдаудың сенімділігінде тиіміділікті қамтамасыз етудің негізі болып табылады. Теңіз көлігінде, әуе көлігінде кемелер мен тікұшақтарды орналасқан жерін анықтау үшін тура уақыт қажет болады. Жаратылыстану ғылымдарында және ең алдымен физика, химия және астрономияда жаңа мәліметтерді алу мен теорияны растау үшін уақыттың дәл өлшемдері қажет. Осылайша, мысалы, радиоактивтік изотоптың

Po (3 • 10 -6

жуық) с жартылай ыдырау уақытын анықтау үшін 10 -8 с артық емес қателікті қамтамасыз ететін уақытты өлшеу жүйелері қажет болды. Ғарыш кемелерін қашықтықтан басқару жекелеген сатылардың ұзақтығын дәл бағдарламалауға негізделеді. Қорғаныс техникасында операция жетістігінің шешуші факторы қарсыластың құралының орналасқан жерін анықтау үшін шу ұстағыштардағы тура уақытты қамтамасыз ету болып табылады. Әуеге қарсы қорғаныстың радиолокациялық жүйелерінде видеоэкранда жөнелтім мен көрсетілген импульстің қайтуы арасындағы уақыт жарықтық индекстер арасындағы қашықтық арқылы жаңғыртылады. Бұл қысқа уақыт аралықтарын өлшеудің нәтижелері бойынша ұшқан нысанға дейінгі қашықтық анықталады.

7.2. Уақыт шамалары, бірліктері және эталондары

Халықаралық бірліктер жүйесінде (БЖ) негізгі шамалардың бірі ретінде уақыт қабылданған. Уақыт бірлігі секунд болып табылады. Секунданы іске асыру цезийлі атомдық-сәулелік түтік арқылы көлемдік резонаторлардың көмегімен іске асырылады. Жиілігі цезия атомдарының энергетикалық өтудің резонанстық жиілігімен сәйкес келетін көлемдік резонатордағы электромагниттік тербелістер кварцті сағатты басқарады. Барлық жүйе атомдық сағаттар атауына ие, олардың көмегімен атомдық уақытты шығарады. Уақыт бірлігін жаңғыртудың салыстырмалы қателігі  5 • 10 -13

кем, бұл 100 000 жыл үшін 1 с қателікке сәйкес келеді.

Уақыт бірлігінің өлшеуін, сонымен қатар уақыттың еселік және үлестік бірліктерін беру рубидиилі және таллилік газды ұяшықтары немесе сутекті генераторлары бар резонаторлардың көмегімен іске асырылады. Астрономиялық есептер мен есептеулердің негізінде 1952 жылдан бері эфемеридтік уақыттың секунды пайдаланылады. Ол тропикалық 1900 ж.  31 556 925,974 7 бөлігін құрайды. ол сонымен қатар  түс ауған кезде сағат 12-де 31.12.1899 бүкіл әлемдік уақытқа қатысты қайта есептеледі. Астрономиялық уақытта аспан денелерінің өту ұзақтығына қарай анықтайды. Оған қоса, әетте, өте ұзақ уақыт үшін бағалау жүргізіледі. Бұл уақыт интервалдары үшін уақыт бірлігін жүргізетін шамалар ретінде сағатты пайдаланады. Әртүрлі сағаттар олардың әрекет ету сипатына қарай өлшеулердің әртүрлі қателіктерімен сипатталады (бағыттың қателігі).

Егер біркелкі айналатын нысандарды таңбалап және бақыласа, онда өлшеулер үшін мерзім сайын туындайтын индекстерді немесе маркерлік белгілерді пайдалануға болады. Бірдей түрлер: жүгі бар тілшік, серіппелі тілік, электрлік тербелмелі контурлар сияқты тербелмелі нысандардың қозғалыстары айналдыруға әкелуге болады.

Жинақталу принципі.

Ғылым мен техникада көптеген құбылыстар белгілі, олар заттың мөлшерінің немесе энергия деңгейінің белгілі заңға бағынышты өсуімен  немесе біркелкі сипатталады. Оларға ыдыстарды біркелкі толтыру немесе босату, конденсаторлады зарядтау немесе разрядтау және т.с.с. жатады. Егер бұл процесстер жаңғыртылатын және бақыланатын болса, онда оларды уақытты өлшеу үшін пайдалануға болады.

Уақытты күндер мен жылдарға бөлу негізінде Жердің өздігінен айналуымен (күндер) және Жердің күнді айнала айналуымен (жылдар) байланысты мерзім сайын қайталатын құбылыстар жатады. Олар адам өмірінің ырғағын анықтайды. Қазіргі уақытта қолданылатын, 1582 жылы Григорий әке XІІІ-нің енгізген күнтізбесі 12 айға және 52 аптаға бөлінген 365 күннен тұрады. Бұл ретте Күннің айналасындағы Жердің айналу уақытында пайда болған айырмашылықтар, кібісе жылының секілді (29 ақпан) үстеме күнін енгізумен теңестіріледі. Елдің экономикасы үшін  айлардың әртүрлі ұзақтығы мен өзгеретін демалыс күндер қолайсыз фактор болып табылады. Сондықтан, Григориан күнтізбесінің кемшіліктері алынып тасталған осындай күнтізбені әзірлеу тенденциясы бар. Сонымен қатар, азиялық және африкалық аймақтарда Айдың айналу кезеңдеріне негізделген күнтізбелік жүйелер әлі күнге дейін бар, бірақ олардың маңызы ұлттық және діни салалармен шектеледі. Күнді бөлу үшін, Зениттегі Күннің орны пайдаланылады. Күннің күн ұзақтығы зениттегі Күннің екі күйі арасындағы уақыт аралығы ретінде анықталады. Жердің орбитасы мен эклиптиктің эксцентриситеті  себебінен күннің күндерінде 30 минуттай ауытқулар бар. Сондықтан «орташа күндік күн» бір жылдың барлық күндерінің ұзақтығының орташа мәні ретінде анықталады. Күн 60 минуттан 24 сағат немесе 86 400 секундқа бөлінеді. Жердің айналуына байланысты бірыңғай жергілікті уақытты белгілеу мүмкін емес. Сондықтан да нөлдік меридианға қатысты түрлі меридиандардағы жергілікті уақыт 30 ° арқылы белгіленеді және сәйкес елдерде үлгілік уақыт ретінде қабылданған белдеулік уақыты ретінде анықталады. Нөлдік (Гринвич) меридиандағы уақыт бүкіләлемдік уақыт  (Unіversal Tіme - UT) ретінде анықталады және ең алдымен авиацияда және теңіз флотында қолданылады.

Бүкіләлемдік уақыт үшін күннің басталуы

h

бойлықтың 180-градусында орташа Күннің зениті бойынша орнатылады; ал  24 h

күннің соңы - келесі күннің зениті бойынша орнатылады.

Шығыстан батысқа қарай бағытта күннің басталуы бүкіләлемдік уақытқа қатысты белдеулік уақыттың мәнінің әртүрлілігіне сәйкес ығысады. Ағымдағы уақыт (уақыт нүктесі, сағат бойынша есептеу уақыты) астрономиялық құбылыстармен, әлемдік уақытпен немесе белдеулік уақытпен салыстыру жолымен анықталады. Уақытты көрсету

уақыт бірлігін жоғарғы индекспен белгілеу жолымен жүргізіледі, мысалы,  12 h

mm

s

жазбасы 12 сағат 18 минут және 24 с уақытты білдіреді.

Уақыт интервалдарын көрсету (ағымдағы уақыт мәнінің айырмашылығын) 12 сағат 18 минут 24 секунд түрінде жүргізіледі.

Электрлік айланатын жүйелер Уақыт бойынша тұрақты электрлік айналмалы жүйелердің типтік үлгісі ретінде тұрақты жиіліктің айнымалы кернеуінен жұмыс істейтін синхронды қозғалтқыштар қызмет атқарады. Синхронды қозғалтқыштар коммутациялық релелер мен электр сағаттарының кеңінен таралған үлгілік шамалар болып табылады. Уақыт шамалары (7.1-сурет) екі топқа бөлінеді: тербелмелі жүйесі бар және тербелмелі жүйесі жоқ.

Мезаникалық тербелмелі жүйелер.

Механикалық тербелістер тепе-теңдік күйіне ие энергия жинақтаушысы бар  (маятник, серіппе) жүйелер көмегімен жүзеге асырылады. Мысалы, маятникті өшіргенде, оны тепе-теңдік күйіне айналдыратын күштер пайда болады. Маятникті тербелмелі жүйелерде (7.2, а-сурет) ауытқудың шағын бұрыштарындағы ф  тербеліс кезеңі

мүнда І

Спиральдық серіппе мен элемент салмағынан тұратын айнымалы тербелмелі жүйе (7.2, б-сурет) тербелу кезеңіне ие.

LC тербелмелі жүйесі электрлік тербелістер қозатын катушка мен конденсатордан тұрады (7.2, в-сурет). Конденсатор зарядталған кезде тербелмелі контур энергияны алады, ол конденсатордың электрлік нөл энергиясынан катушканың магниттік өрісінің энергиясына және керісінше түрленеді. Тербеліс кезеңі Т мынадай анықталады

T = 2п/

mgl ,

T = ЪпЩс.

м о

а -маятниктік: А - маятник осі, S — маятниктің ауырлық ортасы; ф —бұрылу бұрышы; б

К - резонанстық контур; С - кері байланыс конденсаторы мұнда L — катушканың индуктивтілігі; C — конденсатордың сыйымдылығы; R — катушка пен сымдардың омдық кедергісі. Электрлік тербелістер сөнеді. Олар электрондық сұлбалар арқылы энергияны сырттан беру жолымен ұсталады. Кварцтік генераторларда (7.2, г сурет) кварцтің немесе турмалиннің кристаллдарының механикалық деформациясы кезінде электрлік зарядтар туындайды және керісінше, электрлік өрістің әсерімен олардың механикалық деформациясы жүреді (тікелей және кері пьезоэлектрлік әсер). Кристаллға мерзім сайын өзгеретін электрлік өрісті қою кезінде кристалл қоздырушы өрістің жиілігімен тербеле бастайды, егер оның өзіндік тербелс жиілігі онымен сәйкес келетін болса. өзіндік тербелістердің амплитудасы кристалдың құрылымына, оның мөлшері мен температурасына байланысты болады.

Уақыттың механикалық шамалары Су немесе құм сағаттарда уақыттың шамасы ретінде ағатын (енетін) судың немесе құмның массасы (көлемі) қолданылады. Ағын массасы шығыс тесіктің диаметріне және тесіктен шығудағы қысымға байланысты болады. Механотермиялық сағаттарда уақыт шамасы ретінде майлы шамдардың, майшамдардың, жағатын шнурлардың, білтелердің жану процессі пайдаланылуы мүмкін. Жану процессінің ұзақтығы жанатын заттың химиялық құрамына, оттегінің бағытына және жанарғының құрылымына байланысты болады.

Уақыттың электрлік шамалары Уақыттың өте қысқа аралығын өлшеу үшін экспоненциалдық заңға сәйкес жүретін резисторлар арқылы конденсаторларды зарядтау (разрядтау) процесі қолданылады. Конденсаторды зарядтау кезінде:

t/T

мұнда u c

і c

t/T ;

мұнда U

і c

Уақыттың атомдық шамалары Уақыттың ұзақ аралықтарын анықтау үшін радиоактивті ыдырау процестері пайдаланылады. Заттың радиоактивтік ыдырауың заңының негізінде

e -Xt

, или

e

-ln(2t / tN )

мұнда N — белсенді ядролар саны; N

Көміртегі C14 изотоптары көмегімен органикалық заттарда 5,760 жыл жартылай ыдырау кезеңімен 40 000 жылға дейін «жасын» анықтауға болады. Уақытты өлшеуге арналған құралдар көмегімен (7.3-сурет) ағымдағы уақыт немесе уақыт интервалдары анықталады. Уақытты өлшеуге арналған барлық құралдар уақытқа тәуелді  физикалық процесспен өлшенетін уақытқа жатқызады. Уақытты өлшеуге арналған стационарлық құралдарда уақытты өлшеу қағидасы, құрылымы, жетектің түрі және габариттік өлшемдері орнату алаңына байланысты болады. Уақытты өлшеуге арналған жылжымалы аспаптар өлшеу нәтижелеріне үлкен әсер тудырмай өлшеу процессінде орын ауыстыруы мүмкін. Уақытты өлшеуге арналған механикалық аспаптар (одан әрі  механикалық сағаттар қарастырылады) процесстердің ұзақтығын өлшеу үшін пайдаланылады.

7.3-сурет Уақытты өлшеуге арналған аспаптар.

ПРИМЕЧАНИЕ: Салкинбаева Г.Т. Шишмарев_Средства измерений. 2013 ж суреттер – 7 СТР Сағатты зауыт немесе механикалық сағаттарды қосу және өшіру электрмен орындалатын жағдайларда механикалық деп атайды. Құлағын бұрау механикалық, электрлік немесе қолмен орындалуы мүмкін. Механикалық автоматты түрде құлағын бұрау, мысалы, қол сағаттарда қолданылады. Қол  қозғалса, инерциялық масса маятниктің қозғалысына әкеледі. Бұл ретте туындайтын момент жетекке беріледі. Қозғалтқыштың немесе электромагниттің көмегімен электрлік іске қосу негізінен стационарлық сағаттарда қолданысқа ие болады. Сағаттардың жетегі энергияны жинақтаушы және көзі болып табылады. Құлаған бұрағандағы үзілмелі кіретін энергия жетекпен жинақталады және қозғалтқыш механизм мен бағыт реттегішіне үздіксіз беріледі. Механикалық жетектер (орамдық жүйелер) гірлерді немесе арнайы жалпақ серіппелерді көрсетеді. Гірлік қозғалтқыштар стационарлық сағаттарда ғана қолданылады.  биіктікке көтерілген h гірді зарядтау кезінде,  әлеуетті энергияны жинайды

n0T =

Жүктемені тісшелі дөңгелек немесе барабан арқылы таяқпен жылжытқан кезде, энергия қозғалтқыш дөңгелегіне және бағыт реттегішке ауыстырылады. Жетектің бұл жүйесі үшін айналдыратын моменттің  тұрақтылығы мен құрылымының қарапайымдылығы тән. Спиральді серіппесі бар жетек (серіппелі қозғалтқыш) сағаттың күйіне қарамастан жұмыс істейді. Кернеулі күйдегі спиральдық серіппе айналдыратын моментті түзеді (тұрақты екі жақты бекіту кезінде)

M = EbsVl2/, мұнда Е — серпімділік модулі; b — серіппенің ені; s — серіппенің жуандығы; ф — айналдыру бұрышы;

Сағаттың бағытын реттегіш механикалық осциллятордан, тірек дөңгелегінен және анкерден тұрады. Тербелістің тұрақты  жиілігін ұстау үшін, осы механизмнің қозғалысы анкермен кезек-кезек тежеліп, қайтадан босатылады. Уақытты талап ететін деңгей - осциллятор. Осцилляторды толық қозғалту кезінде анкерлік дөңгелек бір тіске айналады. Анкерлік дөңгелек бағыт жетегімен және механизмімен тығыз байланысқан және ысқылаудан осциллятор энергиясының шығынын өтейді. Осцилляторлар ретінде маятникті және айналмалы жүйелер пайдаланылады. Маятникті айналмалы жүйелер 0,05-тен 0,5 Гц дейнігі жиілікпен тербеледі. Айналмалы тербелістік жүйелер 2,5-тен 5 Гц-ке дейінгі жиілікті диапазонда жұмыс істейді. Бағыт механизмі жетектің жүйесі, бағыт реттеушісі және индикация блогы арасындағы байланыстырушы деңгей болып табылады. Ол жетектені айналдыратын моментті беретін және индикация блогына айналу жиілігінің белгілі реттегішпен бағытын беретін бірнеше тісшелі берілістерден тұрады, ол бұл жиілікті жекелеген нұсқаулардың орын ауыстыруына түрлендіреді. Механикалық сағаттардағы уақыт индикациясы жылжымайтын циферблаттағы нұсқауыр көмегімен іске асырылады. Даталарды (күнді және айды) көрсету дисклердің көмегімен жүргізіледі. Арнайы құрылымдарда барабанды типтегі нұсқауырлар пайдаланылады. Механикалық сағаттардың арнайы құрылғыларын дыбыстық дабылдық құрылғы, соққылы механизм және уақыттың индикация жүйесін қосу блогы жатады. Дыбыстық дабылдық құрылғы және соққылық механизм өзіндік жетегі мен түсіру механизмі бар өзіндік деңгейлерді көрсетеді. Дыбыстық дабылдық құрылғылар ретінде сонымен қатар электрлік немесе электрондық жүйелер пайдаланылуы мүмкін. Секундомерлерде бөгеткіш құрылғы көмегімен уақыт аралығын өлшеу процессі қосылады және өшіріледі. Нұсқауырды қайтару орталық тісшелі дөңгелек көмегімен іске асырылады, ол батырмаға басқан кезде барлық нұсқауырларды

нөлдік күйге қайтарады.

Секундомерлердің арнайы нұсқаларында уақыттың өлшенетін аралығын үзу немесе аралық интервалдарды өлшеу қамтамасыз етіледі.

Электрлік сағаттар уақытты өлшеуге арналған аспаптарды ұсынады, оларда ең кемінде функцияларды бірі - жетек, бағытты реттеу, индикация блогына энергияны беру немесе уақытты көрсету - электрлік элементтер мен құрылғылар көмегімен іске асырылады. Электрлік сағаттарда жетек энергияның электрлік жинақтаушылары көмегімен іске асырылады (батареялар, қорек көзінің төмен кернеуі желілері). Тербелістік жүйе ретінде айналмалы осцилляторлар немесе камертондар қолданылады, олар  магнитті жұмсақ болаттан жасалған тісшелермен, тұрақты магниттен немесе катушкалармен жабдықталған. Осцилляторлар механикалық немесе түсіру механизмімен магниттік байланыспен байланысқан және оны тікелей жоғары көтереді. Тербелістік жүйеге энергияны беру осциллятордың өзімен реттеледі. Контактілік басқару кезінде энергияны беру ауыстырып қосылатын контактілер арқылы жүргізіледі. Олардың кемшілігі ең алдымен контактілердің механикалық тозуына негізделеді. Контактісіз реттеу кезінде энергияны беру ауыстырып қосатын транзисторлар көмегімен іске асырылады. Айналмалы тербелістік жүйелерді пайдалану кезінде жиілікті диапазон 5 Гц-тен төмен болады. Камертондар 300 Гц жуық жиілікпен жұмыс істейді. Энергияны беруге арналған камертондық жүйелерде камертоннан бағыт механизміне үлкен берілістік саны бар прецизиондық тісшелі беріліс қажет. Электрлік сағаттар кәсіпорындарда, мектептерде және т.с.с орнатылады. Негізгі сағаттарды дабылдық жүйемен, электрлік таймерлермен, өндірістік процесстерді басқаруға арналған дыбыстық дабылдық құрылғылары бар негізгі (басты) сағаттарды жалғау қажеттілігі туындайды. Электрлік сағат қондырғылары негізгі сағаттар мен бірнеше екіншілік сағаттардан тұрады. Негізгі және екіншілік сағаттар сымдардың өзіндік желісімен жалғанған. Негізгі сағаттар уақыттың бірдей интервалдары арқылы электрлік бұралады; олар гір немесе спиральдық серіппе көмегімен бағытталған маятникпен жабдықталған. Маятник 0,5-тен 1 Гц дейінгі жиілікте тербеледі. Бұл жиілік механикалық түрде сағат механизмінде редуцирленеді. Шаппа доңғалақ немесе жұдырықша көмегімен ток аударғышпен қосылады,

олар оң немесе теріс импульстарға тұрақты ток дабылын таратады. Бұл импульстер екіншілік сағаттарға түседі. Секундтық сағаттарды (1 с үшін қосылудың 1 импульс) және минуттық сағаттарды (1 минутта қосылудың 1 импульсі) ажыратқан жөн. Екіншілік сағаттар индикация жүйесін әрекетке келтіреді (беріліс арқылы қадамдық ауыстырып қосқыш көмегімен). Қызмет көрсетілетін екіншілік сағаттардың саны энегрияны тұтынумен және негізгі сағаттарды қосудың (ауыстырып қосудың) рұқсат етілетін ток күшімен шектеледі. Көптеген қондырғыларда бірнеше екіншілік сағаттарды аралық сағаттар басқарады. Осылайша, желі кернеуін кездейсоқ өшіру кезінде сағат тоқтамайды, ал автоматты түрде желіден зарядталатын батареялық қорек көзі қосулы болады. Сонымен қатар желі кернуі автоматты түрде ажырау кезінде автоматты түрде қосылатын аккумуляторлық қорек көздері белгілі.

Бақылау сұрақтары

Машина жасау, микроэлектроника, оптоэлектроника және есептеуіш техника бұйымдарын дайындау берілген өлшемдер, форма және беттің сапасы бойынша материалдардың өңдеумен байланысты. Оған қоса бұйымның сапасы геометриялық шамаларды өлшеу құралдарымен бақыланады. Геометриялық шамалардың өлшеу техникасына қабылданған жіктелім бойынша ұзындықтар мен бұрыштарды өлшеуді, өлшемдерді, формаларды және беттердің орналасуының, ауытқуын, конустардың, бұрандалар мен тісшелі доңғалақтардың параметрлерін жатқызады. Сызықтық-бұрыштық өлшеулер облысы өлшеу тапсырмалары мен өлшеу нысандарының көп мөлшерімен сипатталады. Осылайша, формалардың ауытқуларын өлшеу мен беттердің орналасуы кедір-бұдырлардың параметрлерінің өлшеулерінен, параллельділіктерден, соғулардан ауытқулардан, перпендикулярлықтан, эксцентриситеттерден ауытқулардан және т.с.с тұрады. Көптеген өлшеу тапсырмалары конустардың, бұрандалардың және тісшелі доңғалақтардың өлшемдерін бақылау кезінде туындайды. Сызықтық-бұрыштық өлшеулерде негізгі орындардың бірін ұзындықты өлшеу алады. Берілетін сызықтық өлшемдердің диапазоны мұнда микрометр үлестерінен (беттердің микробіркелкісіздігін өлшеу кезінде) бастап ондаған миллиметрлер (электроникада) мен метрлерге дейін созылады (машина жасауда). Геометриялық шамаларды өлшеудің әдістері мен құралдарын бірнеше топтарға бөледі, олардың негізгілері механикалық және оптикалық-механикалық аспаптардың топтары болып табылады. Бірақ алдымен, сызықтық және бұрыштық өлшемдерді орындаудың жалпы ережелерін баяндаймыз. Сызықтық және бұрыштық өлшеулер жүргізілгенде өлшеу нәтижелеріне қоршаған ортаның температурасы, атмосфералық қысым, ылғалдылық, тербеліс және т.б. әсер етеді. Өлшеу жүргізілетін жағдайларда туындайтын қосымша қателіктерді болдырмау үшін ГОСТ-пен сызықтық және бұрыштық өлшеуерді өндірудің келесі талаптары орнатылған:

• Қоршаған ортаның температурасы - 20 °С;

МЕМСТ-пен сонымен қатар өлшеу нәтижелері салыстыру үшін әсер ететін шамалардың көрсетілген қалыпты мәндеріне келтірілуі тиіс. Өлшеудің қалыпты жағдайларынан рұқсат етілген ауытқулардың шектері өлшеулердің әртүрлі түрлері үшін нормаланған. Сызықтық және бұрыштық өлшеулердің дәлдігі үшін  өлшеу аймағында тұрақты қалыпты температураны ұстау үлкен мәнге ие. Қосымша қателіктердің алдын алу үшін өлшенетін бұйымдарды олардың салмағы мен сызықтық өлшемдерге рұқсатына байланысты 2-ден 36 сағатқа дейін қалыпты температурада ұстау ұсынылады. Өлшеу құралдары өлшеу басталғанға дейін кемінде 24 сағат стандарттарда көрсетілгендерге сәйкес келетін жағдайларда болуы тиіс. Микроэлектроника, оптоэлектроника және есептеуіш техника бұйымдарын дайындау берілген өлшемдер, форма және беттің сапасы бойынша материалдарды дәл өңдеумен байланысты. Берілетін сызықтық өлшемдердің диапазоны кең: ол микрометр үлестерінен (беттердің микробіркелкісіздігін өлшеу кезінде) бастап ондаған миллиметрлерге дейін болады. Геометриялық өлшемдерді, формаларды және беттің сапа көрсеткіштерін өлшеулер сызықтық және бұрыштық өлшемдер көмегімен жүзеге асырылады. Бұл құралдар бірнеше топтарға бөлінеді, олардың негізгілері механикалық және оптикалық-механикалық аспаптардың топтары болып табылады. Жалпы тағайындалымдағы сызықтық және бұрыштық өлшеу құралдарын және жекелеген өлшеу міндеттерін шешуүшін тағайындалған тар шеңберде мамандандырылған құралдарды ажыратады. Жалпы тағайындалымдағы ұзындықты өлшеудің механикалық құралдарына ұзындықтың штрихтік және ұштық өлшемдері, штанген аспаптар, микрометрлік аспаптарды, сағат типіндегі индикаторларды, өлшеуіштік бастар жатады.

Ұзындықтың штрихтік өлшемдері деп ұзындық бірліктерінде өрнектелген өлшемі екі сәйкес штрихтердің осьтері арасындағы қашықтықпен анықталады. Өлшеуіштік сызғыштар, рулеткалар, қырлы штрихтік өлшемдер штрихтік өлшемдер болып табылады.

Ұзындықтың қырлы штрихтік өлшемдері оларға штрихтармен немесе шкалалармен енгізілген әртүрлі қимадағы шыны немесе металл қырларын ұсынады. Бұл шаралар сызықтық өлшемдерді тікелей өлшеу үшін де, аспаптар мен станоктардың шкалалары ретінде де қолданылады. Қырлы штрихтік шамалардың негізгі типтері, параметрлері және өлшемдері стандартталған. Өнеркәсіпте 6...20000 мм атаулы ұзындықтағы қырлы шамалар шығырылады. Атаулы ұзындықтан рұқсат етілетін ауытқулар шартты түрде 0-ден 5-ке дейін белгіленетін дәлдіктің алты санатымен нормаланады. Ұзындықтың қырлы шамлаарын бөлудің ең төменгі бағасы 0,01 мм.

Ұзындықтың жалпақ параллельдік шеттік өлшемдері (ҰЖШӨ) бір бекітілген өлшемдегі ұзындық бірлігін шығарады және екі өзара параллель өлшеуіштік беттері бар болат немесе қатты қорытпадан жасалған тік бұрышты параллелипед түрінде орындалады. Өлшеуіштік беттік арасындағы қашықтық жоғары дәлдікпен анықталған және белгілі (8.1-сурет). Өлшеуіштік беттер басқа шаманың беттерінен кіші кедір-бұдырлықпен ерекшеленеді, соның арқасында ҰЖШӨ ысқылау қасиеттеріне ие, яғни өлшеуіштік беттің бір шамасының басқа шамадағы өлшеуіштік бетпен тығыз тіркелісу қабілетіне ие. Ысқылаушылық  беттердің молекулярлық өзара әрекеттесу күштерімен негізделген. Бұл өлшеу құралдары 10-нан 112-ге дейінгі әртүрлі атаулы шамалар санымен жиынтықта шығарылады. Өлшемдердің атаулы мәндері стандартталған, сондықтан да өлшемдердің ысқылауыштығы олардан қажетті өлшемдегі блок жинауға мүмкіндік береді (0,1-ден 1000 мм дейін). Дайындау дәлдігіне байланысты ҰЖШӨ 00; 01; 0; 1; 2; 3 дәлдік санаттарына жатқызады. Ысқылау алдында салыстыру үшін таңдалған өлшеу блоктарын жақпадан тазалайды, жанармаймен жуады және таза сүлгімен кептіріп сүртеді. Осыдан кейін өлшеу бетіне қол тигізуге болмайды. Осылайша дайындалған өлшемдерді бір шаманы басқасына қою немесе жылжыту жолымен ысқылайды. Өлшемдерді пайдаланудың қолайлығы үшін ҰЖШО жиынтықтарына жабдықтардың аспаптары жеткізіледі.

/— /7

8.1-сурет Ұзындықтың жалпы параллельді шеткі өлшемдері

Штанген аспаптар деп  сызықтық нониусты қолдануға негізделген санау құрылғыларын құрудың жалпы принципімен біріктірілген сызықтық өлшем құралдары  аталады. Тағайындалуына байланысты штангенциркульдерді, штанген тереңдік өлшеуіштерді (штангенглубиномер), штангенрейсмустарды ажыратады. Штангенциркуль (8.2-сурет) - ұзындықты, білдектер мен тесіктердің диаметрлерін, тесіктердің тереңдігі мен тесіктердің орталары арасындағы қашықтықты өлшеудің әмбебап құралы. Штанген тереңдік өлшеуіш (штангенглубиномер) тесіктердің, саңылаулардың және т.с.с. тереңдігін өлшеу үшін тағайындалған.

Штангенрейсмус - бұйымдардың биіктікті өлшемдерін өлшеу құралы. Нониусты құру принципі екі сызықтық шкалалардың сәйкес штрихтерін біріктіруге негізделеді, олардың бөлу интервалдары белгілі шамаға ажыратылады. Жалпы жағдайда штанген аспап (8.2-сурет қар.) жылжымайтын өлшеуіштік еріншесі бар штангадан 1 және басқа өлшеуіштік еріншемен штанга бойынша орын ауыстыратын рамкадан

тұрады. Штангада бөлу құны 1 мм шкала енгізілген. Рамканың қиғашында бөлу құны 0,9 мм нониус 5 деп аталатын қосалқы шкала енгізілген, ол бойынша миллиметрдің бөлшектік үлестері саналады. Рамканы бекіту үшін штанганың жұмысшы бөлігінде бұранда 4  бар Рамка тереңдік өлшеуіштің

сызғышымен қатты байланған. Жоғарғы еріншелер

ішкі өлшемдерді өлшеу үшін, ал төменгілері - сыртқылары үшін тағайындалған. Нониустың нөлдік шкаласын штанга шкаласының нөлдік белгісімен ауыстырғанда нониус шкаласының нөлден кейінгі бірінші белгісі штанга шкаласының бірінші белгісіне қатысты 0,1 мм-ге ығысқан болады; сәйкесінше нониус шкаласының екінші белгісі 0,2 мм-ге ығысатын болады, ал оныншысы - 1 мм-ге ығысады; яғни нониус шкаласының соңғы белгісі штанга шкаласындағы 0,9 м белгімен дәл сәйкеседі.

Егер өлшемді өлшеу кезінде нониус шкаласы ноиус белгілерінң бірі (нөлдік емес) штанга шкаласының қандай да бір белгісімен сәйкес келетіндей орналасса, онда өлшеу нәтижесі штанга шкаласы мен штанга шкаласын бөлу құнының мен нониус белгісі сәйкес келген штанга шкаласының бөлу нөміріне нониусты айырмашылығы туындысы ретінде анықталады. Осылайша, 8.2-суретте өлшенген мән

7 + 0,1 • 1 = 7,1 мм тең болады. Осылайша, нониус көмегімен 0,1 мм дейінгі дәлдікпен өлшеу есебін жүргізуге болады. Штангенаспаптарда 0,05 мм дейінгі өлшем есебін қамтамасыз ететін тартылған нониус қолданылады. Штангенаспаптардың кейбір заманауи үлгілерінде нониус орнына бөлу мөлшері 0,01 мм сандық типтегі индикаторлар қолданылады.

Микрометрлік аспаптар (микрометрлер, микрометрлік тереңдік өлшегіштер, микрометрлік нутромерлер) штангенаспаптарға қарағанда біршама дәл болып табылады. Микрометрлік аспаптардың әрекет ету принципі жылжымайтын сомынға оның ось бойында түсетін қозғалысында орнатылған дәл микрометрлік бұранданың айналу қызметін түрлендіруге негізделген. Микрометрлік аспаптардың көпшілігі 0,5 қадамы бар бұрандаға ие, сондықтан сомындағы бұранданы  360°-қа бұру оның ось ойында 0,5 м орын ауыстыруына әкеледі. Микрометр (8.3-сурет) тоғыннан 1 тұрады, бір жағынан жылжымайтын шұйде пресстелген, ал екінші жағынан сабақтан 5, микробұрандасы

және зырылдауық механизмі

бар жинақтағы барабаннан

тұратын микрометрлік бас бекітілген. Барабанды айналдыру кезінде сабақ келіп түсетін қозғалыс жасайды және өлшенетін нысанмен контакт болады. Зырылдауық механимзі бұл ретте өлшеуіштік күштің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Бұранда

микробұранданың күйін бекітеді. Микробұранданың орынын ауыстыру

8.3-сурет Микрометр:

екі шкала бойынша есептеледі: біреуі, сабақтың ұзындығы бойынша енгізілген және  екіншісі, барабанды айнала енгізілген. Сабақтағы бөліктер 0,5 мм арқылы енгізілген, ал барабандағы шкалада 50 белгі бар. Осылайша, барабан шкаласының бір бөлігі 0,5/50 = 0,01 мм микробұранданың орын ауыстыруына сәйкес келеді. Микрометрлік аспаптар үшін дәлдіктің екі санаты (1 және 2) орнатылған. Микрометрлік аспаптардың шекті рұқсат етілетін қателігі өлшеу диапазонына байланысты болады. Осылайша, өлшеу шектері  0...25 мм 1-дәлдік санатындағы микрометрлер үшін аспаптың қателігі ±0,002 мм аспайды, ал микрометрлерде 400...500 мм диапазонда ұзындықты өлшеу үшін ±0,005 мм артпайды. Микроэлектрониканың процизиондық бөлшектерінің сызықтық өлшемдері мен дәл аспап жасауды өлшеу үшін сандық электрондық есептеуіші бар үстелдік микрометр шығарылады, ол ±0,002 мм артық емес қателікпен 0...10 мм диапазонда өлшемдердің өлшеуін қамтамасыз етеді.

Сағат типіндегі индикаторлар (8.4-сурет) тісшелі берілісі бар аспаптардың типтік өкілдері болып табылады, онда кесілген тісшелі төрткілдеші

бар стержень

бар. Өлшеу стерженін

қайтымды ілгерілемелі орын ауысуы көрсеткіштің

айналмалы қозғалысына айналады.

Нұсқауырдың бір айналымы өлшеуіштік стерженнің 1 мм ығысуына сәйкес келеді. Бүтін миллиметрлер нұсқауыр

көмегімен шкала бойынша саналады. Аспаптың шкаласы 100 бөлікке ие, индикатордың бөлік бағасы 0,01 мм тең.

8.4-сурет Сағаттық типтегі индикатор (а) оның сұлбасы (б ):

а б

0,01 0. .2

1,5

0,01

.5

1,5

0,01 0.

1,5

0,01 0.

3,0 Сағаттық типтің индикаторларын екі модификацияда дәлдіктің екі санатында (0 және 1) шығарады: шкалаға параллель  өлшеуіштік стерженнің орын ауысуымен ИЧ типіндегі индикаторлары және шкалаға перпендикуляр өлшеуіштік стерженнің орынын ауыстыру арқылы ИТ типіндегі индикаторлар. Сонымен қатар сандық (электрондық) есебі бар сағат түріндегі индикаторлар шығарылады. Сағат типіндегі индикаторлардың негізгі метрологиялық сипаттамалар 8.1-кесте ұсынылған. Индикаторды бекіту және өлшенетін бұйымдарды орнату үшін қосалқы құрылғылар жеткізіледі: бағандар, штативтер, кронштейндер. Өлшеу дәлдігін арттыру үшін көп айналымды индикаторларды қолданады, олардың өлшеуіштік механизмі 0,001 және 0,002 мм бөліну мөлшерін алуды қамтамасыз етеді. Геометриялық өлшемдерді өлшеудің механикалық құралдарының ішіндегі ең жоғарғы дәлдікті

серіппелі өлшеуіштік бастар қамтамасыз етеді. Бұл бастарда сыртқы үйкелісі бар кинематикалық жұптар жоқ; Өлшеу стерженінен нұсқауырға дейінгі беріліс механизмі ретінде әртүрлі бағытта бұралған металл таспалар немесе серіппелер қолданылады. Серіппелі өлшеуіш бастарына мыналар жатады: микрокаторлар, микаторлар, миникаторлар және оптекаторлар. Бұл аспаптардың шекті қателігі микрометрдің ондың үлестері қатарының шамасымен бағаланады. Өлшеудің механикалық құралдары туралы толық мәліметтерді сәйкес стандарттар мен анықтамалардан табуға болады. Оптико-механикалық деп әрекеттері геометриялық оптиканы пайдалануға негізделген геометриялық өлшемдерді (өлшеуіштік микроскоптар, оптиметрлер)

немесе жарықтың

когеренттік шоқтарының интерференция құбылыстарын (интерференциондық микроскоптар, компараторлар) пайдалануға негізделген. Микроэлектроника мен аралас салаларда сызықтық және бұрыштық өлшеулер үшін кеңінен таралған аспаптар өлшеуіштік проекторлар мен өлшеуіштік микроскоптар болып табылады.