Лшеу теориясының негіздері және техникалық бақылау

Дәрістік сабақ конспектілері

Дәріс №1.

лшеу теориясының негіздері және техникалық бақылау

 

Өлшеу ақпараты деп өлшенген физикалық шамалардың мәндері жөніндегі ақпаратты айтады. Өлшеу кезінде қолданылатын әдістер мен техникалық құралдар да, тәжірибе жүргізушінің қабылдау органдары да мүлтіксіз емес. Сондықтан бұл процестерде қателіктер жіберіледі. Яғни физикалық шамалардың нақты мәндерін алу мүмкін болмайды.

Өлшеу нәтижесіндегі қателік немесе жай ғана қателік деп өлшеу кезіндегі өлшенетін физикалық шамалардың нақты мәнінің ауытқуын айтады.

Δ = Х - Х

Мұнда, Х - өлшеу нәтижесі Х - физикалық шамалардың нақты мәні.

Бірақ тәжірибе жүзінен қарағанда физикалық шамалардың нақты мәні де, қателігі де белгісіз. Сондықтан іс жүзіндегі мәні қабылданады.

Физикалық шаманың іс жүзіндегі мәні деп тәжірибе жолыменанықталатын, оның нақты мәніне өте жақын, берілген мақсат үшін оның орнына пайдалануы мүмкін шаманы айтады. Сонымен:

Δ = Х - Q

Мұнда, Q - физикалық шаманың іс жүзіндегі шамасы

Өлшеу қателіктерінің негізгі төрт тобын көрсетуге болады. Олар:

1. Өлшеу әдісінің қателігі;

2. Өлшеу құралдарының қателігі;

3. Бақылаушының сезім мүшелерінің қателігі;

4. Өлшеу шартының әсерінен болатын қателіктер.

Бұл қателіктер жиынтық қателікті береді, оны екі құраушыға бөлеміз- кездейсоқ және жүйелік қателіктер.

Кездейсоқ қателік – бір ғана өзгермейтін физикалық шамасы бірдей мұқияттықпен қайталап бақылағанда белгісі де, мәні де кездейсоқтық бойынша өзгеретін қателіктің құраушысы.

Жүйелік қателік - бір ғана физикалық шаманы қайталап бақылағанда тұрақты болып қалатын немесе бір заңдылықпен өзгеретін қателіктің құраушысы.

Жалпы жағдайда өлшеу нәтижесінде екі құраушы да қатысып отырады. Бірақ тәжірибе кезінде бірі екіншісінен айтарлықтай үлкен болуы мүмкін. Бұл кезде кішісін есепке алмайды.

Жүйелік қателік өлшеуді орындау әдісінің жетімсіздігінен, СИ қателіктерінен, өлшеудің математикалық моделінің мәнінің дәл еместігінен, шарттардың әсерінен, СИ бағалау және тексеру қателіктерінен пайда болады.

Кездейсоқ қателік өлшеу дәлдігінің, ал жүйелік қателік өлшеу дұрыстығының сапасын сипаттайды.

Қателіктерді абсолюттік және салыстырмалық деп бөледі.

Абсолюттік қателік - өлшенетін шаманың өлшем бірліктерімен өрнектелген қателік. Мысалы, массаны өлшеу 5 кг 0,0001 кг. Оның белгіленуі Δ.

Салыстырмалы қателік - абсолюттік өлшем бірліксіз шама, физикалық шаманың іс жүзіндегі шама мәніне қатынасымен анықталады. Ол пайызбен (%) өрнектелуі мүмкін. Мысалы, 5 кг массаны өлшеудің салыстырмалы қателігі = 0,00002 немесе 0,002%.

Кейде абсолюттік қателіктің физикалық шама ең үлкен мәніне қатынасын да қабылдайды. Бұл кезде ол келтірілген қателік деп аталады.

Салыстырмалы қателіктің белгіленуі δ:

көбіне боғандықтан:

Бұлардан басқа дөрекі қателік деген де бар, күтілген қателіктін айтарлықтай асып кететін қателік.

Жиынтық қателік Δ (кейде деп те белгіленеді).

Δ= + θ

Мұнда, - кездейсоқ қателік,

θ - жүйелік қателік.

Өлшеу түрлері төмендегі белгілері бойынша сыныпталады:

- дәлдік сипаттамасы – бірдей дәлдіктегі және бірдей емес дәлдіктегі;

- өлшеу саны – бір реттік және көп реттік;

- өлшенетін шаманың өзгеруіне қатысты – статикалық және динамикалық;

- метрологиялық маңызы- метрологиялық және техникалық;

- өлшеу нәтижесінің өрнектелуі - абсолюттік және салыстырмалық;

- өлшеу нәтижесін алудың жалпы тәсілдері бойынша – тікелей, жанама, бірлескен, жиынтық.

Бірдей дәлдіктегі өлшеу – СИ дәлдігі бойынша бірдей, бірдей шарттарда орындалған қандайда бір шаманы өлшеу қатары.

Бірдей емес дәлдіктегі өлшеу - СИ дәлдігі бойынша әртүрлі, әртүрлі шарттарда қандайда бір шаманы өлшеу қатары.

Бір реттік өлшеу – бір рет ғана орындалған өлшеу.

Көп реттік өлшеу – бірінен соң бірі орындалған бақылаулар нәтижесінде алынған физикалық шама бір өлшемі.

Тікелей өлшеу - тікелей әдіспен жүргізілетін, физикалық шама ізделінетін мәні тікелей тәжірибе нәтижесінен алынатын физикалық шама өлшемі.

Жанама өлшеу - физикалық шама ізделінетін мәнін онымен функциялық байланысқан басқа бір физикалық шама тікелей өлшеу негізінде, жанама әдіспен жүргізілетін өлшеу.

Жиынтық өлшеу – ізделінетін шамалар олардың түрлі байланыстарында өлшеулер кезінде алынатын теңдеулер жүйесін шешу жолымен анықталатын бір текті шамаларды бір уақытта өлшеу.

Физикалық шаманы өлшеудің төмендегідей әдістері бар:

Тікелей бағалау әдісі – шаманың мәні тікелей өлшеу аспабымен анықталатын әдіс.

Өлшеммен салыстыру әдісі - өлшегішпен алынған шамамен өлшенетін шаманы салыстыру әдісі.

Қарсы қою әдісі - өлшенетін шама мен өлшегішпен алынған шама олардың қатынастарын анықтайтын салыстыру аспабына бір уақытта әсер ететін өлшегішпен салыстыру әдісі.

Дифференциальдық әдіс - өлшеуші аспапқа өлшенетін шама мен өлшегішпен алынған белгілі шаманың айырмашылығы әсер ететін өлшегішпен салыстыру әдісі.

Нөлдік әдіс – салыстыру аспабында шамалардың нәтижелік әсері нөльге келтірілетін, өлшегішпен салыстыру әдісі.

Ауыстыру әдісі - өлшенетін шаманы өлшегіштен алынған белгілі шамамен ауыстыратын, өлшегішпен салыстыру әдісі.

Беттестіру әдісі - өлшенетін шамамен өлшегіштен алынған шамалар айырмашылығын шкалалар белгілерінің немесе кезеңнің сигналдың беттестірулерін пайдалана өлшейтін өлшегішпен салыстыру әдісі.

Өлшеу нәтижелерін өңдеу. Өлшеу нәтижелері негізінде нақты мәннің бағасы мен өзгеру диапазоны анықталады. Басқаша айтқанда егер сенімді ықтималдығы 0,95 болса, онда өлшенетін физикалық шаманың нақты мәні 95% ықтималдықпен өлшеу нәтижесінде алынған интервалда болады. Сонымен өлшеу нәтижесінде алынған сырықтың ұзындығы 21,00см, серпімділік интервалы ±0,02см, серпімділік ықтималдығы Р= 0,95 болса, сырықтың нақты шамасы 0,95 ықтималдықпен 21,00 ± 0,02 см диапазонында жатады. Сонымен өлшеу нәтижелерін өңдеудегі ақырғы мақсат өлшенетін физикалық шаманың нақты мәнінің бағасын алу болып табылады.

Бірдей емес дәлдіктегі өлшеу нәтижелері үшін бұл баға арифметикалық орташасы болып табылады:

,

Мұнда, - өлшеу нәтижелері

n - өлшеу саны

Өңдеудің бірінші кезеңінеде дөрекі қателіктер барлығын бағалайды. Ол үшін орташа квадраттық ауытқуы анықтайды:

Сонан соң орташа мәнінен 3s үлкен немесе кіші мәндерді анықтайды да, оларды қатардан шығарып тастап және δ анықтайды. Сонан соң өлшеу , , .... қатарындағы жүйелік қате барлығына талдау жасайды. Айқындалуы бойынша жүйелік қате тұрақты және айналмалы болып бөлінеді:

Тұрақты жүйелік қате – есептеуді бастау шкаласын дұрыс қоймаудан, дұрыс емес бағалаудан пайда болады. Қайта бақылаулар кезінде олар өзгермейді.

Айнымалы жүйелік қате - өспелі, кемімелі және кезеңдік болады.

Нәтижелерді өңдеуде жуықтап есептеу ережелерін пайдаланады, ал дөңгелектеуді келесі ережелермен жүргізеді:

1) өлшеу нәтижесі қателіктегі қатар санымен аяқталуы керек. (Δ = ±0,005 м болса, =9,842366ж.ж с.с);

2) егер нөлмен ауыстырылатын немесе алып тасталынатын сан 5 кіші болса, онда қалған цифрлар өзгермейді.(Δ = 0,06; = 2,3641 ≈ 2,36);

3) егер нөлмен ауыстырылатын немесе алынып тасталынатын цифр 5-ке тең болса, ал одан кейін ешқандай цифр немесе нөлдер жоқ болса, онда дөңгелектеу жақын жұп санға дейін жүргізіледі.(Δ = ±0,25, = 1,385 ≈ 1,38; = 1,355 ≈ 1,36);

4) егер нөлмен ауыстырылатын немесе алынып тасталатын цифр 5 үлкен немесе тең болса, сонан кейін нөлден өзгеше цифр келетін болса, онда соңғы қалдырылатын цифр бірлікке үлкейтіледі. (Δ = ±0,12, = 236,517 ≈ 236,52);

Техникалық бақылау (ТБ) - объектінің белгіленген техникалық талаптарға сәйкестігін тексеру. Ғылым мен техниканың дамуы, өнімнің сапасына қойылатын талаптардың жоғарылауы техникалық бақылауға кететін шығындар да көбейтеді. Техникалық бақылаудың анықтамасына байланысты тексерілетін объектіге техникалық құжаттар қоятын талаптарға сәйкестігі жөнінде тұжырымдама беріледі. Бұл тұжырымдама өлшеу нәтижесінде немесе өлшеусіз де рәсімделуі мүмкін. Мысалы, шектік калибрлермен тексеру кезінде тексерілетін бұйымның бір немесе бірнеше параметрлері бойынша «жарамды» немесе «жарамсыз» деген тұжырым жасалады.

Егер бақылау өлшеу құралдарының көрсетуі бойынша орындалса, онда ол көрсетулер бақылауы деп аталады. Мысалы, жарамды бұйымның параметрлері жату керек аралықтар көрсетілген шектік жалғаушылары (белгілері) бар шкалалық аспаптармен өлшеу.

Бақылау құралдарының элементтерінің жайласу орындарына тәуелді жергілікті және ара қашықтықтан бақылау деп бөлінеді. Жергілікті бақылау элементтері бұйым жасалатын және тексерілетін жұмыс орында жайғасқанда орындалады. Ара қашықтықтан бақылау кезінде бүкіл бақылау орындарын бір орынға жайғастыруға мүмкіндік жоқ.

Техникалық диагностикалау – белгіленген дәлдікпен (МЕмСТ бойынша) диагностикаланушы объектінің техникалық күйін анықтау процесі. Қажет болса, ақаулардың орны, түрі, себептері көрсетілетін объектінің техникалық күйі жөніндегі тұжырым техникалық диагностикалаудың нәтижесі болып табылады.

Сынау- сыналатын объектінің жұмысы кезінде, немесе объектінің модельдеу кезінде әсер ету нәтижесінде оның сандық және сапалық қасиеттерін тәжірибе жүзінде анықтау. Өнімді және оның бөліктерін сынаудың өнімді өндіру кезінде сапаны басқаруда алатын орны маңызды. Бұйымның сапалық көрсеткіштерін де, қоршаған ортаға тұтынушының өмірі мен денсаулығына көрсететін сертификациялау жүйесінің дамуы өнімді өндіру кезіндегі ғана емес, оның жобалауынан бастап қолданыстан шыққанға дейінгі уақытта да сынаудың маңызды орнын анықтайды.

«Өлшеу», «техникалық бақылау», «сынау» ұғымдары өзара байланыста.Техникалық бақылау негізгі элементтері объект, құрал, әдіс, түр, орындаушы, шарттар болып келетін жүйе.

Техникалық бақылау объектісі – бұл тексерілетін өнім, оны жасау, қолдану, тасымалдау, сақтах, техникалық қүту және жөндеу, сондай-ақ сәйкес техникалық құжаттар. Еңбекпен жасалатын нәрсе (бұйым, материал және т.с.с. негізгі және көмекші өндіріс өнімдері), еңбек құралдары (станоктар, аспаптар, т.с.с.) және технологиялық процестер техникалық бақылау объектілері болып табылады.

Техникалық бақылау құралы – бақылауды жүргізуге арналған техникалық құрлым, зат және (немесе) материал. Өлшеу құралдарынан техникалық бақылаудың айырмашылығы бұл кезде бақылаудың мақсатына жету үшін әртүрлі заттар немесе материалдар қолданылуы мүмкін.

Техникалық бақылау әдісі – белгіленген принциптер мен бақылау құралдарын қолдану ережесі. Техникалық бақылау әдісіне бақылау объектісі жөнінде алғашқы мәліметтер алу үшін қолданылатын негізгі физикалық, биологиялық, химиялық және басқа құбылыстар мен тәуелділіктер (заңдар, принциптер)кіреді. Бұл әдістерді бұзушы және бұзбайтын бақылау деп бөледі.

Бұзушы бақылау әдісі – бақылау кезінде объектіні қолдануға жарамдылығы сақталмайтын әдіс.

Бұзбайтын бақылау әдісі – бақылау кезінде объектінің қолдануға жарамдылығы сақталады.

Техникалық бақылау түрі – белгілі белгілері бойынша бақылауды сыныптау топтары (механикалық шамаларды бақылау, жылулық шамаларды бақылау, сапалық шамаларды бақылау, автоматтандырылған бақылау және т.с.с.).

Техникалық бақылау шарты - техникалық бақылау кезінде объектінің жұмыс істеуіне әсер ететін факторлардың және режимдердің жиынтығы.

Берілген өнім түріне нормативтік – техникалық құжаттармен белгіленетін бақылау шарты нормативтік шарттар деп аталады.

Негізгі әдебиет: 1 , 5

Қосымша әдебиет: 5

Бақылау сұрақтары:

1. Өлшеу қателігі дегеніміз не?

2. Қателіктің қандай құраушылары бар?

3. Кездейсоқ және жүйелік өлшеу қателіктерінің пайда болуының негізгі себептері қандай?

4. Өндірісте өлшеудің қандай әдістері қолданылады?

5. Техникалық бақылау, техникалық диагностикалау, сынау дегеніміз не? Бұл ұғымдардың өзара байланысы қандай?

6. Машина жасауда техникалық бақылаудың қандай түрлері қолданылады?

7. Бақылаудың нормативтік шартары дегеніміз не және оның параметрлері қандай?