Жүйелі қателіктерді алу және жою тәсілдері

Жү йелі қ ателік ө зінше Ө Ж-нің физикалық, конструктивті жә не технологиялық ерекшеліктеріне тә уелді ә сер етуші факторлардың нақ ты функцияларын, оларды пайдалану жағ дайларын, жә не сонымен қ атар бақ ылаушының жеке сапасын береді.

Жү йелі қ ателіктер кезінде алынғ ан бақ ылау нә тижелері тү зетілмеген деп аталады. Ө лшеу кезінде жү йелі қ ателіктерді максималды дә режеде жоюғ а жә не ә серін ескеруге тырысады. Оғ ан мына жолдар арқ ылы жетуге болады:

· қ ателіктердің қ орек кө зін ө лшеуді бастамай тұ рып алып тастау. Кө птеген ө лшеу аймақ тарында жү йелі қ ателіктің басты қ орек кө здері белгілі жә не оларды тудыру жолдарын жою мен олардың ө лшеу нә тижелеріне ә серін болдырмайтын ә дістері ө ң делген. Осығ ан байланыты ө лшеу тә жірибесінде жү йелі қ ателіктерді экспериментті мә ліметтерді ө ң деу арқ ылы емес, сә йкес ө лшеу ә дістерін тарататын Ө Ж-ні пайдалану арқ ылы жоюғ а ұ мтылады;

· тү зетулерді анық тап, оларды ө лшеу нә тижесіне енгізу;

· жойылмағ ан жү йелі қ ателіктердің шегін бағ алау;

Тұ рақ ты жү йелі қ ателік ө лшеу нә тижелерін бірігіп ө ң деу ә дісімен таба алмайды. Бірақ та кездейсоқ қ ателікті сипаттайтын ө лшеу нә тижесінің кө рсеткішін де, жү йелі қ ателіктің айнымалы қ ұ рамын табу нә тижесін де бұ рмаламайды.

Тұ рақ ты жү йелі қ ателіктер тек ө лшеу нә тижелерін ө те жоғ ары дә лдіктегі ә дістер мен қ ұ ралдар кө мегімен алынғ ан басқ а нә тижелермен салыстыру жолымен табылуы мү мкін. Кейде бұ л қ ателіктер ө лшеу процесінің арнайы жолдарымен жойылуы мү мкін. Бұ л ә дістер тө менде қ арастырылғ ан.

Нақ ты айымалы жү йелі қ ателік кездейсоқ қ ателіктің бағ алау сипаттамаларын жә не олардың таралу аппроксимациясын бұ рмалайды. Сондық тан да оны тауып алып, ө лшеу нә тижелерінен жою керек.

Тұ рақ ты жү йелі қ ателіктерді жою ү шін ә ртү рлі ә дістер қ олданылады. Олардың кейбіреуін қ арастырайық:

· Орын басу ә дісі, ө лшенетін шаманы белгілі шамамен алмастыру арқ ылы жү зеге асатын салыстыру ә дісінің бір тү рі болып табылады, бұ л кезде барлық қ олданылатын ө лшеу қ ұ ралдарының кү йі мен ә рекетінде ешқ андай ө згеріс жү рмейді. Бұ л ә діс есептің толық шешімін береді. Оны пайдалану ү шін, онда ө лшенетін шамамен біртекті реттелетін ө лшем болу қ ажет.

· Қ арама-қ арсы қ ою ә дісі екі рет ө лшенетін жә не екі жағ дайда да тұ рақ ты қ ателіктің себебі ә ртү рлі, бірақ бақ ылау нә тижесінің заң ды ә рекеті бойынша белгілі болатындай етіп жү ргізілетін салыстыру ә дісінің бір тү рі болып табылады.

· Қ ателіктерді таң басы бойынша компенсациялау ә дісі (жү йелі қ ателіктің таң басын ө згерту ә дісі) екі рет бақ ылап ө лшеуді қ арастырады, ондағ ы бақ ылау тұ рақ ты жү йелі қ ателік ә рбіреуінің нә тижесіне ә ртү рлі таң балармен кіретіндей етіп орындалады.

· Рандомизациялау ә дісі – белгісіз тұ рақ ты жү йелі қ ателіктерді жою тә сілінің аса универсалды тү рі. Оның мә ні бірдей шама ә ртү рлі ә дістермен (аспаптармен) ө лшенетіні. Олардың ә рқ айсысының жү йелі қ ателіктері барлық жиынтық тың ә ртү рлі кездейсоқ шамалары болып табылады. Осының салдарынан қ олданылатын ә дістердің (аспаптардың) санын кө бейткен кезде жү йелі қ ателіктер ө зара компенсацияланады.

Кездейсоқ қ ателіктер. Сенімді ық тималдық пен сенімді интервал

Кездейсоқ ө лшеу қ ателіктері – бірдей шамаларды қ айталап ө лшеу кезінде кездейсоқ тү рде ө згеретін ө лшеу қ ателігінің бір қ ұ рамы.

Кездейсоқ қ ателік ө згеретін қ арқ андылық пен жү йелі тү рде берілетін факторлармен анық талады. Кездейсоқ қ ателіктің мә ндері мен таң баларын анық тау мү мкін емес., ө йткені қ ателік тудыратын себептер ә рбір тә жірибеде бірдей ә сер етпейді. Кездейсоқ қ ателік ө лшеу нә тижесінен алып тасталына алмайды. Дегенмен бірқ атар қ айталап ө лшеу жә не оларды ө ң деу ү шін математикалық статистика ә дісін қ олдану арқ ылы кездейсоқ қ ателігі бар ө лшенетін шаманың мә нін бір рет ө лшеуген кездегіге қ арағ анда аз қ ылып анық тайды.

Кездейсоқ қ ателікті анық тайтын статистикалық ө лшеуді жү ргізу ү шін барлық ә рекет етуші факторлардың қ арқ ындылығ ы қ ателіктерді қ ұ руғ а ө те жоғ ары немесе ө те тө менгі тең дей ә серін қ амтамасыз ететін қ андай да бір дең гейге дейін жеткізілуін сипаттайтын жағ дай тудырылады. Бұ л кезде кү тілу қ ателігі жө нінде айтылады. Бұ л қ ателіктен бө лек дө рекі қ ателіктер жә не қ ате жіберу орын алады.

Дө рекі қ ателік деп берілген жағ дайда кү тілу қ ателігінен асатын ө лшеу қ ателігінін айтады. Дө рекі қ ателіктердің туу себебі болып ө лшеу қ ұ ралдарының жө нделмеуі, ө лшеу жағ дайлары мен ә сер етуші шамалардың бірден ө згеруі болып табылады.

Қ ате жіберу – нә тижеледі нақ ты жә не бірден бұ рмалайды. Қ ате жіберу кездейсоқ субъективті қ ате болып табылады. Ол экспериментатордың бұ рыс ә рекеттерінен туады.

Дө рекі қ ателіктер мен қ ате жіберу ә детте ө ң делетін тә жірибелік деректерден алып тасталынады.

Кездейсоқ қ ателіктің жеке мә нін алдын ала болжап айту мү мкін емес. Бірдей шамалардың қ андай-да бір ө лшемінің кездейсоқ қ ателіктер жиынтығ ы ық тималды нақ ты ережелерге сү йенеді. Олар метрологияда ық тималдық теория мен математикалық статистика ә дістерімен жазылады. Осыдан ө лшем нә тижелері кездейсоқ қ ателіктерден тұ ратын физикалық шама мен сол кездейсоқ қ ателіктің ө зін кездейсоқ шама ретінде қ арастырады

Кездейсоқ шамалардың қ андай да бір мә нінің объективті мү мкін жағ дайда пайда болуын мө лшерлі тү рде бағ алау ү шін ық тималдық деген ұ ғ ым қ ызмет етеді, ол бірлік ү лесінде беріледі (ақ иқ атты оқ иғ аның ық тималдығ ы 1-ге тең, ал мү мкін емес оқ иғ анікі- 0-ге тең)

.

Ү здіксіз кездейсоқ шамалардың математикалық тү рде жазылуы ә детте кездейсоқ шамалардың дифференциалды ү лестіру заң дылық тары арқ ылы жү зеге асады. Бұ л заң дылық тар кездейсоқ шаманың мү мкін мә ндері мен оларғ а сә йкес ық тималдық тығ ыздығ ы арасындағ ы байланысты анық тайды (ү здіксіз деп шексіз ө лшеу сандары арқ ылы алуғ а болатын шексіз кө п мә ндері бар кездейсоқ шамаларды айтады).

Ө лшеу кезінде кең інен тарағ аны қ алыпты ү лестіру заң ы болып табылады. Кез-келген Х ө лшенетін шаманың қ алыпты ү лестіру заң ы бойынша р(Х) ық тималдық тығ ыздығ ының 1 ү лестіру қ исығ ы 1, а-суретте кө рсетілген.

Бұ л кезде ық тималдық тығ ыздығ ы (немесе ү лестіру тығ ыздығ ы) кездейсоқ қ ателіктің мә ндері берілген нү ктеде ү лестірілетін тығ ыздық ты сипаттайды. Қ алыпты ү лестіру заң ы ү шін ық тималдық тығ ыздығ ы мына тең деумен жазылды

(4)

мұ ндағ ы М[Х] пен s - қ алыпты ү лестірудің сипаттамалары.

сурет- 4.1, а 1 қ исығ ын координатаның бас нү ктесін X = M[X] нү ктесіне келтіріп, кездейсоқ қ ателіктің (4.1, б-сурет) ү лестіру қ исығ ы 1 ретінде қ арастыруғ а болады. Бұ л жағ дайда ық тималдық тығ ыздығ ы

(5)

мұ ндағ ы y = X – M[X] – кездейсоқ қ ателік.

M[X] пен s сипаттамаларын сә йкесінше математикалық кү ту жә не орта квадратты ауытқ у деп атайды. Олар кездейсоқ қ ателіктің маң ызды сандық сипаттамасы болып табылады.

Математикалық кү ту айналасына жеке бақ ылау нә тижелері топталатын шамалардың мә ндері болып табылады, ал орта квадраттық ауытқ у математикалық кү туге қ атысты жеке бақ ылау нә тижелерін сипаттайды, яғ ни ауданы ә рқ ашан да бірге тең болатын ық тималдық тығ ыздығ ының ү лестіру қ исығ ының тү рін сипаттайды. Суретте ортаквадраттық ауытқ удың ә ртү рлі мә ндеріндегі кездейсоқ Х шамасы (сур. 1, а) мен оның кездейсоқ y қ ателігінің (сур. 1, б) қ алыпты ү лестіру заң ы бойынша қ исық тары (Гаусс қ исық тары) кө рсетілген.

s геометриялық тү рде қ алыпты ү лестірудің симметрия осінен ү лестіру қ исығ ының ең кею А нү ктесіне дейінгі ара-қ ашық тығ ы ретінде анық талады (сурет- 1, б).

Ө лшеу нә тижесі немесе кездейсоқ қ ателіктің қ андай да бір алдын ала берілген -y_Д-ден +y_Д-ге дейінгі аралық қ а тү су 3 ық тималдығ ын анық тау ү шін сол аралық та тік сызық тармен шектелген ү лестіру қ исығ ы астындағ ы ауданын табу қ ажет. Қ алыпты ү лестіру ү шін

(6)

(6) интегралын аналитикалық тү рде шешу мү мкін емес. Ә детте ол мә ндердің шамамен бірліктер ү лесінде анық тауғ а мү мкіндік беретін кесте тү рінде жү ргізіледі. Кө бінесе сенімділік интервалын анық таудан тұ ратын кері есеп шешіледі.

Шектеулері бар сенімді интервалды (немесе -y_Д-ден +y_Д-ге дейінгі сенімді интервал сурет 1, в) сенімді деп аталатын берілген Р_Д ық тималдығ ымен ө лшенетін шаманың шын мә нін жабатын аралық деп атайды.

Қ алыпты ү лестіру заң ы ү шін ө лшеу нә тижелерін ө ң деу тә жірибесінде кө бінен пайдаланылатын 2s, жә не 3s-ге тең сенімді интервалының сенімді ық тималдығ ының мә ні болып табылады. Сенімді ық тималдық тардың мә ндері оларғ а сә йкес 0, 500; 0, 950; 0, 997-ке тең. Бұ л физикалы тү рде кездейсоқ қ ателіктердің аралық шегінде пайда болудың тең ық тималды, яғ ни ық тималдық тың 50 %-ін қ ұ райды жә не -ден жоғ ары ү шін 50 % болады. ±2 s жә не ±3 s-ге тең аралық та кездейсоқ қ ателіктің пайда болу ық тималдығ ы, 2s пен 3s-ден жоғ ары болғ ан кезде, сә йкесінше 5 жә не 0, 3 %-ті қ ұ райды.

Ө лшеу жә не оның негізгі операциялары

Физикалық объектінің қ асиетін сандық тану тә сілін - ө лшеу деп атаймыз.

Ө лшеу - ө лшенетін шамалар мә ндерін анық тау ү шін жү ргізілетін эксперименттік процедуралардың ә ртү рлілігімен сипатталады. Яғ ни, ө лшеудің кө птү рлілігін ө лшенетін шамалардың кө птү рлілігімен, олардың уақ ытқ а байланысты ө згеру сипаттамаларының ә ртү рлілігімен, ө лшеудің дә лдігіне қ ойылатын талаптардың алуан тү рлілігімен жә не т.б. тү сіндіріледі.

Ө лшеу нә тижесін алу тә сілдеріне байланысты ө лшеу тура, жанама, бірігіп жә не тұ тас ө лшеу болып бө лінеді. Бұ лай бө лудің мақ саты ө лшеу нә тижелерін анық тау кезінде пайда болғ ан ә дістемелік қ ателіктерді таң дап алу қ олайлығ ы болып табылады.

Тура ө лшеу деп шаманың белгісіз мә нін тікелей Ө Ж кө рсеткіштері бойынша табуды айтамыз. Мысалы, таразы арқ ылы ө лшенетін масса, термометрмен температураны, вольтметрмен кернеуді ө лшеу жатады.

Жанама ө лшеу – ол шаманың мә нін бірдей жағ дайда жү ргізілген тура ө лшеумен алынғ ан шамалар арасындағ ы белгілі тә уелділік негізінде ө лшеу болып табылады. Мұ ндай ө лшеулердің метролгиялық тә жірибеде маң ызды мә ні бар. Олардың негізінде, мысалы, алғ ашқ ы эталондармен алынғ ан негізгі шамалардың бірліктер эталондарымен жазылғ ан мә ндерді орнату.

Жалпы жағ дайда Y ө лшенетін шаманы тура ө лшеу арқ ылы алынғ ан Х₁, Х₂, …, Х_n шамаларымен байланыстыратын тә уелділікті мына тү рде беруге болады

Мысалы, r = m/V тығ ыздық ты m масса мен V кө лемді тура ө лшеу нә тижесі арқ ылы ө лшеу; активті R = U/I кедергіні U кернеу мен I токты тура ө лшеу нә тижесі арқ ылы ө лшеу.

F функционалды тә уелділіктің тү рі бойынша жанама ө лшеуді мына тү рлерге бө леді:

· сызық ты тә уелділікпен, мұ ндағ ы K_i – і-нші аргументтің тұ рақ ты коэффициенті;

· сызық ты тә уелділікпен, мұ ндағ ы f(X_i) – кейбір функциялар;

· аралас типті тә уелділікпен ө лшеу.

Y пен X арасындағ ы байланыстың тү рі жанама ө лшеу қ ателіктерінің есебін анық тап береді.

Қ азіргі заманғ ы микропроцессорлы ө лшеу аспаптарында кө бінесе белгісіз ө лшенетін шаманы ө лшеу аспаптың “ішінде” жү ргізіледі. Бұ л жағ дайда ө лшеу нә тижесі тура ө лшеуге тә н сипатты тә сілмен анық талады, жә не есептің ә дістемелік қ ателігін жеке ө лшеу мү мкін жә не қ ажет емес. Ол ө лшеу аспабының қ ателігіне жатады. Осындай ө лшеу қ ұ ралдарымен жү ргізілген ө лшеулер тура ө лшеуге жатады. Жанама ө лшеуге есептеу тек қ олмен немесе автоматты жү ргізілетін ө лшеулер жатады, ол тек тура ө лшеу нә тижелерін алғ аннан кейін ғ ана орындалады. Бұ л жағ дайда есептің қ ателігі тек жеке есептеледі. Мұ ндай жағ дайғ а сипатты мысал болып компоненттеріне жеке-жеке метрологиялық сипаттамалар мө лшерленген ө лшеу жү йелері жатады. Барлық ө лшеу қ ателіктері жү йенің барлық компоненттерінің мө лшерлен-ген метрологиялық сипаттамалары бойынша есептеледі.

Жиынтық ө лшеу деп бірнеше біртекті шамалардың бірмезгілде ө лшенуін айтамыз, ол кезде олардың белгісіз мә ндерін осы шамаларды ә ртү рлі ү йлесімділікте тура ө лшеу кезінде алынғ ан тең деулер жү йесін шешумен табады. Бірігіп ө лшеу деп екі немесе бірнеше біртекті шамаларды олардың арасындағ ы тә уелділікті орнату ү шін бірмезгілде ө лшеуді айтамыз. Келтірілген анық тамалардан, бұ л екі ө лшеу тү рлері бір-біріне ұ қ сас екені кө рініп тұ р. Айырмашылығ ы, бірігіп ө лшеу кезінде бірнеше біртекті шамалар бірмезгілде анық талады да, ал жиынтық ө лшеу кезінде - ә ртү рлі текті шамалар бір мезгілде анық талады.

Дә лділік сипаттамасы бойынша ө лшеулер тең дә лдікте жә не тең емес дә лдікте деп бө лінеді.

Тең дә лдікте деп СИ дә лдігі бойынша бірдей жә не бірдей жағ дайларда орындалатын қ андай да бір ФШ-ды ө лшеуді айтады. Сә йкесінше, тең емес дә лдікте деп СИ ділдігі бойынша ә ртү рлі (немесе) ә ртү рлі жағ дайларда орындалатын ФШ-ды ө лшеуді айтады. Тең дә лдіктегі жә не тең емес дә лдіктегі ө лшеу нә тижелерін ө ң деу ә дістемелері ә ртү рлі болып келеді.

Ө лшенетін шаманың ө згеру байланысы бойынша ө лшеулер статикалық жә не динамикалық болып бө лінеді. Осылай жіктеудің мақ саты нақ ты ө лшеу кезінде ө лшенетін шаманың ө згеру жылдамдығ ын ескеру қ ажет пе, ә лде қ ажет емес туралы шешімді қ абылдау мү мкіндігі болып табылады. Ө лшенетін шаманың ө згеру жылдамдығ ының ә серінен туғ ан қ ателіктер динамикалық деп аталады.

Статикалық қ а ө згеру уақ ыты барысында ө згермейтін нақ ты ө лшеу есептеріне сә йкес алынғ ан ФШ-ды ө лшеу жатады. Динамикалық ө лшеулер – ФШ-ның ө лшемі бойынша ө згеретін ө лшеуді айтамыз. Ө лшеулерді статикалық пен динамикалық тү рге жатқ ызу белгілері болып ө лшенетін шаманың берілген ө згеру жылдамдығ ы немесе жиілігі кезіндегі жә не Ө Ж-нің берілген динамикалық қ асиеті кезіндегі динамикалық қ ателікті айтамыз. Оны біршама аз деп алайық (шешілетін ө лшеу есебінде). Бұ л жағ дайда ө лшеуді статикалық деп алсақ болады. Кө рсетілген та-лаптар орындалмағ ан жағ дайда ол динамикалық болып саналады.

Ө лшеу мен оның негізгі операциялары

Барлық ө лшенетін физикалық шамаларды екі топқ а бө луге болады:

· тікелей ө лшенетін шамаларғ а берілген дә лділікпен тү р-лендіруші, мысалы температура, тығ ыздық. Мұ ндай тү рлендірулер ө лшеп тү рлендіру операциясының кө мегімен жү зеге асады.

Қ арапайым тура ө лшеудің мә ні Q физикалық шаманың ө лшемін реттелетін q[Q] кө пмә нді ө лшемнің шығ ыс шамасымен салыстыру болып табылады. Тура ө лшеу процедурасынын тарату шарты болып келесі элементарлы операцияларды орындау болып табылады:

· ө лшенетін Х физикалық шаманы оғ ан біртекті немесе біртекті емес басқ а Q физикалық шамағ а ө лшеп тү рлендіру;

· Q_M физикалық шаманы N[Q] берілген мә нге ұ дайы ө згерту. Ол Q тү рлендірілген шамасына біртекті.

· біртекті физикалық шамаларды салыстыру; тү рлендіріл-ген Q-ды ұ дайы қ айталанылатын Q_M= N[Q] ө лшемімен салыстыру.

Ө лшеп тү рлендіру – бұ л, жалпы жағ дайда, біртекті емес тү рленетін жә не тү рлендірілген ФШ-дың ө лшемдері арасындағ ы мә нді ө зара байланысын орнататын операция. Ө лшеп тү рлендіру Q = FX тү рдегі тең деумен беріледі, мұ ндағ ы F – кез-келген функция немесе функционал. Дегенмен тү рлендіруді сызық ты тү рде жасауғ а ү мтылады: Q = KX мұ ндағ ы К – тұ рақ ты шама.

Ө лшеп тү рлендірудің негізгі міндеті – ол қ ажетті жағ дайда ө лшенетін шама туралы ақ паратты тү рленуін алу. Ол таң дап алынғ ан физикалық заң дылық тар негізінде орындалады. Ө лшеп тү рлендіруге жалпы жағ дайда келесі операциялар кіреді:

· тү рленетін шаманың физикалық тү рін ө згерту;

· масштабты сызық ты тү рлендіру;

· масштабты-уақ ытша тү рлендіру;

· сызық ты емес немесе функционалды тү рлендіру;

· сигналды модуляциялау;

· ү здіксіз сигналды дискреттеу;

· кванттау.

Ө лшеп тү рлендірудің операциялары нақ ты физикалық принципте қ ұ рылғ ан жә не бір жеке ө лшеп тү рлендіруді орындайтын техникалық қ ұ рылғ ы – ө лшеп тү рлендіргішпен тікелей жү зеге асады.

Берілген ө лшемі бар N[Q]-ның физикалық шамасын кө рсету – бұ л келісілген дә лдікте белгілі берілген мә ндегі қ ажетті ФШ-ны қ ұ ру операциясы болып табылады. Нақ ты ө лшемдегі шаманы кө рсету операциясын N кодында берілген [Q] физикалық шаманың бірлігіне негізделген Q_М физикалық шамағ а тү рлендіру тү рінде алуғ а болады.

ФШ-ны берілген ө лшемде кө рсету ү шін арналғ ан ө лшеу қ ұ ралдары ө лшемдер деп аталады.

Ө лшенетін ФШ-ны Q_M ө лшемімен кө рсетілген шамамен салыстыру – бұ л осы екі шамалардың байланысын орнататын операция; Q> Q_M; Q< Q_M немесе Q=Q_M. Салыстырылатын шамалардың дә л ү йлесімі, ереже бойынша, ө лшеу практикасында кездеспейді.

Ө лшем арқ ылы кө рсетілген шама квантталғ ан жә не [Q] бірлігіне қ ысқ а мә ндерді қ абылдай алатынымен тү сіндіріледі. Жақ ын немесе бірдей Q мен Q_M шамаларды салыстыру нә тижесінде |Q–Q_M|< [Q] екені шығ ады.

Салыстыру ә дісі деп біртекті шамалардың байланысын анық тау ү шін физикалық қ ұ былыстар мен процестерді пайдалануды айтамыз. Бұ л байланыс кө бінесе салыстырылатын шамалардың айырымдарының таң басы бойынша қ ұ рылады. Ә рбір ФШ-ды аралық сигналдарды қ ұ ру мү мкіндігіне байланысты ү ш топқ а бө леді. Бірінші топқ а есептеуге жә не алдын-ала тү рлендірмей, тікелей салыстыруғ а болатын ФШ жатады. Бұ лар – электрлі, магнитті жә не механикалық шамалар. Екінші топқ а есептеуге қ олайсыз, бірақ коммутациялау ү шін қ олайлы ФШ жатады, оларғ а: жарық ағ ыны, иондалатын сә улелену, сұ йық тар мен газ ағ ындары. Ү шінші топты физикалы тү рде есептеуге мү мкін емес объектілердің кү йі мен олардың қ асиеттерін сипаттайтын ФШ қ ұ райды. Мұ ндай ФШ ылғ алдылық, заттың сиымдылығ ы, жарық, иіс жә не т.б.

Бірінші топтың сигнал параметрлері салыстыру ү шін қ олайлы, екіншісі – аздап қ олайлы, ал ү шіншісі – тікелей салыстыру мү мкін емес. Дегенмен, соң ғ ысын салыстыру жә не ө лшеу қ ажет, сондық тан да оларды салыстыруғ а болатын басқ а шамаларғ а тү рлендіру керек.

Ө лшеу міндеттері

Ө лшеу – қ ұ рылымдық элементтердің толық тізбектерінің ө зара ә рекеттерінен тұ ратын кү рделі процесс. Оларғ а: ө лшеу есептері, ө лшеу объектісі, ө лшеу принциптері, ә дістері, қ ұ рылғ ылары мен олардың модельдері, ө лшеу шарттары, ө лшеу субъектілері, ө лшеу нә тижелері мен қ ателіктері кіреді.

Ә рбір ө лшеудің бастапқ ы элементі болып оның міндеті (мақ саты) жатады. Кез-келген ө лшеудің міндеті таң дап алынғ ан (ө лшенетін) ФШ-ның мә нін берілген шартта қ ажетті дә лдікте алу болып табылады. Ө лшеу есебінің қ ойылымын ө лшеу субъектісі – адам жү зеге асырады. Есептің қ ойылымы кезінде ө лшеу объектісі нақ тыланады, онда ө лшенетін ФШ белгіленіп, қ ажетті ө лшеу қ ателігі анық талады (беріледі).

Ө лшеу объектісі – нақ ты физикалық объект, онық қ асиеті бір немесе бірнеше ө лшенетін физикалық шамалармен сипатталады. Оның кө птеген қ асиеттері бар жә не басқ а объектілермен кө пжақ ты жә не кү рделі байланыста болады. Ө лшеу субъектісі – адам объектіні толығ ымен, оның қ асиеттері мен байланыстарын барлық жағ ынан ө зіне елестете алмайды. Осығ ан орай субъектінің объектімен ө зара байланысы объектінің математикалық моделі негізінде ғ ана бола алады.

Ө лшеу принциптері мен ә дістері

Ө лшеу ақ параттары, яғ ни ө лшенетін ФШ-ның мә ндері жө ніндегі ақ параттар, ө лшеу сигналдарында болады. Ө лшеу сигналы – ол ө лшенетін ФШ туралы мө лшерлі ақ параттардан тұ ратын сигнал. Ол шығ ыс Ө Ж-нің кірісіне кіреді де, адамның (ө лшеу субъектісі) тікелей қ абылдап алуына қ олайлы, не тізбекті ө ң делу мен берілуге қ олайлы сигналғ а тү рленеді. Ө лшеу субъектісі ө лшеу принциптерін, ә дістерін жә не ө лшеу қ ұ ралдарын таң дап алуды жү зеге асырады.

Ө лшеу принципі - ө лшеу негізделген физикалық принциптердің жиынтығ ы, мысалы электрлік кернеуді ө лшеу ү шін Джозефсон эффектісін, жылдамдық ты ө лшеу ү шін Доплер эффектісін пайдалану керек.

Ө лшеу ә дісі – ол ө лшенетін ФШ-ны пайдаланылғ ан ө лшеу принципіне сә йкес бірліктерімен салыстыру жолдары жә не сол тә сілдердің жиынтығ ы. Ө лшеу ә дісінде мү мкіндігінше минималды қ ателік болуы тиіс жә не сол жү йелі қ ателіктерді жою мен оларды кездейсоқ қ ателіктерге алмастыру керек.

Ө лшеу ә дістерін ә ртү рлі белгілері бойынша жіктеуге болады.

Ең жетілген тү рі болып ө лшеу принциптері мен ө лшеу қ ұ ралдарын пайдалану жолдарының жиынтығ ы бойынша жіктелуі жатады. Бұ л жіктеме бойынша тікелей бағ алау ә дісі жә не салыстыру ә дістері болып бө лінеді.

Тікелей бағ алау ә дісінің мә ні - ө лшенетін шаманың мә нін алдын-ала ө лшенетін шама бірліктері немесе басқ а шамалар бірліктерінде тексеріп ө лшенген бір (тура ө лшеу) немесе тә уелді болатын бірнеше (жанама ө лшеу) ө лшеу қ ұ ралдарының кө рсеткіштері бойынша бағ аланады. Бұ л кең інен тарағ ан ө лшеу ә дісі. Оны кө птеген ө лшеу қ ұ ралдары пайдаланады.

Тікелей бағ алау ә дісінің қ арапайым мысалы болып кернеу-ді магнитті электрлі жү йеде электромагнитті вольтметрмен немесе импульсті тізбектегі жиілікті электрлі-санағ ыш жиілікө лшегіште пайдаланылатын дискретті санау ә дісімен ө лшеу жатады.

Екінші топты салыстыру ә дістері қ ұ райды: диффренциал-ды, нольдік, ү йлесу, салыстыру. Оларғ а ө лшенетін шама ө лшем арқ ылы ө згертілген шамалармен салыстырылатын барлық ә дістер жатады. Сә йкесінше, осы салыстыру ә дістерінің ерекше айырмашылығ ы болып ө лшемнің ө лшеу процесінде тікелей қ атысуы жатады.

Дифференциалды ә дісте Х ө лшенетін шамасы ө лшем арқ ылы алынғ ан Х_М шамасымен тікелей немесе жанама тү рде салыстырылады. Х шамасының мә нін DХ = X – X_M ө лшеу аспабының аралығ ы жә не ө лшем арқ ылы алынғ ан Х_М белгілі шама бойынша табады. Осыдан Х = X_M + DХ шығ ады. Дифференциалды ә дісте ө лшенетін шама толық тең естірілмейді. Ол ө зіне бағ алау ә дісінің бір бө лек белгілерін ү йлестіріп, ө лшенетін шама мен ө лшем арқ ылы алынғ ан шамалар бір-бірінен азғ ана ерекшеленген жағ дайда ғ ана дә л ө лшеу нә тижесін бере алады.

Дифференциалды ә дістің мысалы болып біріншісі орасан дә лдікпен алынғ ан, ал екіншісі белгісіз шаманы беретін екі кернеулердің айырымын вольтметрмен ө лшеу жатады.

Нө льдік ә діс – дифференциалды ә дістің бір тү рі болып саналады. Оның айырмашылығ ы екі шаманы салыстырудың нә тижелі ә сері нө льге дейін келтіріледі. Бұ л дә лділігі жоғ ары арнайы ө лшеу аспабы – нө ль-индикаторымен бақ ыланды. Бұ л жағ дайда ө лшенетін шаманың мә ні ө лшем арқ ылы алынғ ан шаманың мә ніне тең. Нө ль-индикатордың жоғ ары сезімталдығ ы жә не ө лшемді жоғ ары дә лдікпен орындауы аз мө лшерлі ө лшеу қ ателігін алуғ а мү мкіндік береді.

Нө льдік ә діске мысал болып бір иығ ында ө лшенетін жү к, ал екінші иығ ында – эталонды жү к болғ ан кезде таразыдағ ы жү кті ө лшеу жатады. Екінші мысал – кедергіні тең естірілген кө пір арқ ылы ө лшеу.

Орын басу ә дісі аспаппен белгісіз шама мен ө лшемнің ө лшенетін шамамен біртекті шығ ыс сигналын кезектеп ө лшеуден тұ рады. Осы ө лшеулердің нә тижесінен белгісіз шама табылады. Екі ө лшеу бірдей аспаппен бірдей сыртқ ы жағ дайда жү ргізілгендіктен, ал белгісіз шама аспаптың кө рсеткішіне байланысты анық талғ андық тан ө лшеу нә тижесінің қ ателігі едә уір шамағ а азаяды. Ө йткені ө лшеу аспабының қ ателігі аспаптың бірдей кө рсеткіштерінде алынады.

Орын басу ә дісінің мысалы – жоғ ары электрлі активті кедергіні бақ ыланатын жә не ү лгілі резисторлар арқ ылы ағ ып ө тетін ток кү шін кезектеп ө лшеу жолы арқ ылы ө лшеу. Ө лшеу кезінде тізбектің қ оректенуі тұ рқ ты токтың сол бір ғ ана қ орек кө зі арқ ылы жү зеге асуы тиіс. Ток кү ші мен ө лшеу аспабы – амперметрдің шығ ысындағ ы кернеуі ө лшенетін кедергілермен салыстырғ анда аз болуы тиіс.

Ү йлестіру ә дісі кезінде ө лшенетін шама мен ө лшем арқ ылы алынатын шама арасындағ ы айырымды шкала тетіктерінің немесе периодты сигналдардың ү йлесімін пайдалана отырып анық тайды. Бұ л ә діс электрлі емес ө лшеу практикасында кең інен қ олданылады. Мысал ретінде ұ зындық ты нониусты штангенциркульдің кө мегімен ө лшеу жатады. Берілген ә дісті электрлі ө лшеулерде қ олданудың мысалы болып стробоскоппен дененің айналу жиілігін ө лшеу жатады.