Реферат зерттеу жұмысының кезеңдері Орындаған: дпмно -101С білім алушысы
жүктеу/скачать 133,15 Kb.
|
| Өлшеу әдістері өлшеудің әдіс тәсілдерін зерттейтін метрология арнайы ғылымының заңдарына негізлелуі керек.
Бір үрдісті тәжірибелік зерттеу кезінде құралдағы қайталанатын есептер, ереже бойынша бірдей болмайды. Ауытқулар әртүрлі себептермен түсіндіріледі ─зерттелетін дене қасиетінің біртексіздігі (материал, құрылысы және т.б.), құралдардың және оның кластарының дәлдігінің жетілмегендігі, экспериментатордың субъективті ерекшеліктері және т.б.. Тәжірибеге әсер ететін кездейсоқ факторлар көп болған сайын, өлшеу кезінде алынатын сандардың айыамашылығы көп, яғни жеке өлшемдердің орташа мәнінен ауытқуы көп болады. Бұл қайта өлшеуді қажет етеді, сәйкесінше олардың минимал мөлшерін білу керек. Өлшеудің қажетті минимал мөлшері ретінде берілген тәжірибеде дәлдіктің берілген деңгейін қанағаттандыратын, өлшенетін шаманың орнықты орташа мәнін қамтамасыз ететін өлшем мөлшері алынады. Әдістемеде тәжірибені жүргізу үрдісі толық жасалады, өлшеу және бақылау операцияларының жүру реті құрастырылады, әрбір операция бөлшектеп сипатталынады, операция сапасын бақылау әдісі негізделеді. Бақылау және өлшеу нәтижелерін жазатын журналдар түрі жасалады. Әдістеменің негізгі бөлімі тәжірибелік мәндерді талдау және өңдеу әдісін таңдау болып табылады. Мәндерді өңдеу – барлық сандарды жүйелеу, жіктеу, талдау болып табылады. Тәжірибенің нәтижелері жазудың оқуға ыңғайлы формасында – кестелер, графиктер, формулалар, номограммалар түрінде болуы керек. Олар алынған мәнді сапалы, тез қарастыруға және талдауға мүмкіндік береді. Барлық айнымалылар физикалық шамалардың ортақ бірлік жүйесінде белгіленуі керек. Әдістемеде тәжірибелік мәндерді талдаудың және өңдеудің математикалық әдісіне үлкен мән аудару керек, мысалы эмпирикалық тәуелділіктерді орнықтыруға түрленетін сипаттамалар арасындағы байланыстың апроксимациясына, критерий және интервалдарды орнықтыруға және т.б.. критерийлердің диапазоны тұрақтандырылуы керек. Әдістемені өңдеп, бекіткен соң, теориялық өңдеудің тереңдігіне, қабалданған өлшеу құралдарының дәлдік дәрежесіне тәуелді тәжірибелік зерттеудің көлемі және еңбек қажет етуі орнатылады (зерттеудің теориялық бөлімі дәлірек құрастырылған сайын, тәжірибе көлемі аз болады). Тәжірибелік жұмысты жүргізудің көлемі мен еңбек ету қажетіне тәжірибе түрі айтарлықтай әсер етеді. Мысалы, өрістік тәжірибе заң бойынша көп еңбекті қажет етеді, осыны жоспарлау кезінде есепке алған жөн. Тәжірибелік жұмыс көлемін орнатқан соң, қажетті өлшеу құралдарының, материалдар көлемі, орындаушылар тізімі, күнтізбелік жоспар және шығындар сметасының тізімі жасалады. Тәжірибенің жоспар бағдарламасын жасау кезінде әрқашанда оны жеңілдетуге ұмтылу керек. Оған алдын ала талдау және бір параметрді әртүрлі техникалық құралдармен өлшеу нәтижелерін, сонымен қатар алынған нәтижелерді өңдеу әдісін салыстыру арқылы қол жеткізуге болады. Ғылыми зерттеуді жүргізудің ұқсастандыру жағдайындағы маңызды жағдай, тәжірибені дайындау үрдісінде оны тәжірибелік мәндерді тікелей ЭВМ-мен енгізу және тәжірибе жүрісін автоматтық басқару арқылы автоматтандыруға берілу керек. Тәжірибені орындау Зертхана тәжірибелік зерттеулер жүргізілетін арнайы жабдықталған бөлме болып табылады. Жұмысшы кеңістіктің ерекшеліктеріне сәйкес зерттеу зертханасының үш түрін бөлуге болады: стационарлы, жылжымалы және жүрісті. Стационарлы зертхананың жұмысшы орыны жұмыс столымен жабдықталады. Зертхананың арнауына байланысты әрбір зертханалық стол, су, электр және газдан басқа қосымша бумен, сығылған ауамен, отақ вакууммен қамсыздандырылады. Сонымен қатар столдарда электрмоторларды қосу үшін штепсельдер, үстел лампалары, есеп машиналары, қыздырғыш құралдар (пояльниктер, плиткалар) орналасады. Жұмыс орнының жарықтануына аса назар аудару керек. Жылжымалы зертханалардың жабдықталуы стационарлыға жақын, бірақ бөлме ауданы аз болады. Жылжымалы зертханаларда зертханалық үстелдер орнына тәжірибе жүргізу үрдісінде қажетті жазу үшін жұмысшы бетпен жабдықталады. Зерттеуші (экспериментатор) зертханада теориялық немесе практикалық есептің дұрыс шешілуі тәуелді болатын жауапты жұмысты атқарады. Әдістемені орындаудағы дәлдік, ұқыптылық, тәжірибе дайындығының мұқияттылығы, оны жүргізудегі зейінділігі– тәжірибелік жұмыс тиімділігінің басты талаптары болып табылады. Тәжірибені жүргізер алдында зерттеуші әдістемені тағы да анықтап ойлауы және барлық қажетті құжаттарды дайындауы керек. Анықтаудың және бақылаудың талдауын арнайы журналға жазып тоыру керек. Журнал формасы барлық фактілерді максимал тіркеуге және олардың пайда болу талабына сай келуі керек. Бір статикалық қатарда қасындағы өлшемненерекшеленетін нәтижені алған бойда, барлық мәндерді еш өзгертусіз жазуы керек және осы өлшемге қатысты жағдайдыкөрсетуі керек. Бұл соңында ауытқулардың себептерін орнатуға және сәйкесті түрде осындай қлшемдерді квалификациялауға мүмкіндік береді. Егер өлшеу үрдісінде қарапацым есеп қажет болса, онда олар журналға немесе тәжірибе өткізудің номері, сериясы, күні немесе айы көрсетілгенбөлек дәптерге тіркелуі керек. Өлшеудің нәтижелерін графикалық өңдеу әдістері Бақылау және өлшеу нәтижелерін өңдеу кезінде графикалық сипаттау әдістері кеңінен қолданады, өйткені кесте түрінде көрсетілген өлшемдер нәтижелері кейде қажетті мөлшерде зерттелетін үрдістердің заңдылығын көрнекті сипаттауға мүмкіндік бермейді. Графикалық суреттеу тәжірибелер нәтижесі туралы көрнекті сипаттама береді, зерттелетін үрдістің физикалық мәнін жақсы түсінуге,зерттелетін айнымалы шамалардың функционалды тәуелділігінің жалпы сипатын анықтауға, функцияның максимумын немесе минимумын орнатуға мүмкіндік береді. Заң бойынша, өлшеу (бақылау) нәтижелерін графикалық суреттеу үшін тікбұрыштық координаталар жүйесін қолданады. Егер у=f(х) функциясын графикалық әдіспен талданса, онда тікбұрышты координаталар жүйесіне х1,у1,x2,y2,…xn,yn мәндерін енгіземіз. Графикті тұрғызудан бұрын зерттелетін құбылыстың жүрісін білу керек. Ережеге сай, графиктің сапалы заңдылығы және формасы экспериментатордың теориялық зерттеуінен белгілі. Графиктегі нүктелерді қисық сызықпен ол барлық тәжірибелік нүктелерге мүмкіндігінше жақын өтетіндей етіп қосу керек. Егер нүктелерде тік сызықтармен қоссақ, сынған қисық сызықты аламыз. Ол функцияның тәжірибе мәндері бойынша өзгерісін сипаттайды. Әдетте функциялар майысқан қисық сипатта болады. Сондықтан, өлшеу нәтижелерін графикалық суреттеу кезінде нүктелер арасын майысқан қисықтармен қосу керек. Графиктің кенеттен майысуы өлшеудің қателігімен түсіндіріледі. Егер де тәжірибенің дәлдігі жоғары өлшеу құралдарын қолданып қайталасақ, қателік саны аз болатын еді, ал сынған қимық майысқан қисыққа сәйкес келетін еді. Бірақ қатенің болуы мүмкін, өйткені кейде белгілі бір арақашықтықта бір координатасының үлкен ауытқу өзгерісі бақыланатын құбылыстар зерттеледі (1,б сурет). Бұл физика-химиялық үрдістердің мәнімен түсіндіріледі, мысалы, ылғалдың фазалық айналуы, атомдарды радиоактивтілікке зерттеу кезінде радиоактивті тарауы және т.б.. мұндай жағдайларда қисық нүктелерінің жалпы орташалануы функцияның ауытқулары өлшеудің қателігіне ауысуына әкелуі мүмкін. Кейде графикті тұрғызу кезінде 1-2 нүкте қисықтан кенет алыстап кетеді. Мұндай жағдайларда алдымен құбылыстың физикалық мәнін талдау қажет. Егер функция ауытқуына негіз болмаса, онда мұндай ауытқуды улкен қателікпен түсіндіруге болады. Бұл жағдайларда өлшем мәндерінің ауытқу диапазонында өлшеуді қайталау керек. Егер оның өлшеу қате болса, онда графикке жаңа нүкте енгізіледі. Егер де қайта өлшеу сол мәеді қайта берсе, онда бұл қисық интервалына аса мұқият қарау керек және құбылыстың физикалық мәнін талдау керек. Көбінесе тәжірибе нәтижелерін графикалық суреттеу кезінде в=f(х,у,z) үш айнымалысына жұмыс жасау керек болады. Бұл жағдайларда айнымалыларды бөлу әдісі қолданылады. өлшеудің z1-zn интервалы шамасында бір шамаға бірнеше реттік мән беріледі. Қалған екі х және у айнымалылары үшін zі=const, кезіндегі у=f1(х)-графигі тұрғызылады. Нәтижесінде z-тің әртүрлі мәніне у=f1(х) қисығының иобы алынады. Тәжірибе нәтижелерін графикалық суреттеу кезінде координата жүйесін немесе координата торын таңдау үлкен роль алады. Координаталық торлар бірқалыпты және бірқалыпсыз болады. Бірқалыпты координаталық торда ордината мен обциссаларда қалыпты шкала болады. Мысалы, тікбұрышты координаталар жүйесінде бірлік қиманың ұзындықтары екі өсте де бірдей. Бірқалыпсыз координаталық тордың ішінен жартылай-логарифмдік, логарифмдік және ықтималдық түрлері көп тараған. Жарты логарифмдік тордың ординатасы бірқалыпты және обциссасы логарифмдік болады (2,а-сурет). Логарифмдік координаталық тордың екі өсі де логарифмдік (2,б-сурет), ал ықтималдықта ординатасы әдетте бірқалыпты және обциссасы ықтималдық шкала болады (2,в-сурет). Бірқалыпсыз торлардың арналымы әртүрлі. Көп жағдайда оларды функцияны көрнекті суреттеу үшін қолданады. у=f(х) функциясы әртүрлі торда әртүрлі болып келеді. Сонымен, көптеген қисық сызықты функциялар логарифмдік торда түзеледі. Тәжірибелік мәндерді графикалық суреттеу практикасында аса назар ықтималдық торға беріледі. Ол әртүрлі жағдайларда қолданылады: өлшеуді дәлдікке бағалау үшін өңдеу кезінде, есептік сипаттамаларды анықтау кезінде (есептік ылғалдылық, қызметтің жөндеу-аралық мерзімінде және т.б.). Кейде тәжірибелік мәндерді графикалық түрде өңдеу кезінде бір айнымалымен басқаларды тез анықтайтын есептік графиктер құру қажет. Бұл кезде графикке функцияны салу дәлдігіне жоғары талап қойылады. Есептік график жасалуы кезінде айнымалылар санына байланысты координаталық торды және график түрін ─бір қисық, қисықтар тобы немесе топ сериясы, анықтау керек. Әдетте координаталық өс бойынша масштабты әртүрлі қолданылады. Оның таңдалуынан график түрі байланысты. Ол жазық немесе созылмалы болуы мүмкін. Жазық графиктер у өсі бойынша, кеңейген графиктер х өсі бойынша қатені көп береді. Дұрыс таңдалған масштаб (қалыпты график) есеп нақтылығын Кез келген бір күрделі түрдегі есептік графиктерді майысу аймағында аса мұқият сызу керек. Мұндай аймақтарда графиктерді салу нүктелерінің мөлшері майысқан аймақтарға қарағанда айтарлықтай көп болуы керек. Кейбір жағдайларда өлшеудің белгілі шегінде шамаларды жүйелік есептеу үшін күрделі теориялық және эмпирикалық формулалардың қолданысын жеңілдететін номограмманы тұрғызады. Номограммалар алгебралақ теңдеуде берілуі мүмкін. Сол кезде күрделі математикалық теңдеуді салыстырмалы қарапайым графикалық әдіспен шешуге болады. Номограмманы тұрғызу үлкен еңбекті қажет ететін операция. Бірақ бір рет тұрғызылған номограммалық теңдеуге кіретін кез келген айнымалыны анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Номограмманы тұрғызудың бірнеше әдісі бар. Ол үшін бірқалыпты немесе бірқалыпсыз координаталық торларды қолданады. Тікбұрышты координаталық жүйесінде көп жағдайларда функция қисықсызықты түрде келеді. Ол номограмманы тұрғызуды қиындатады, себебі бір қисықты сызу үшін нүктелердің көп мөлшерін қажет етеді. Метрология негіздері Өлшеу Өлшеү әдістері Өлшеу құралдары Өлшеу құралдарын тексеру Өлшеу құралдарын таңдау Зерттеуге арналған құралдар Өлшеу Өлшеу — бұл арнаулы техникалық заттар көмегімен физикалық шамаларды анықтау. Өлшеудің мәні өлшенетін шаманы бірлікке алынған (эталон) белгілі шамамен салыстыру. Өлшеудің теориясы және практикасымен метрология айналысады. Метрология — өлшеу, қамтамасыздандыру әдістері және құралдары туралы бірлігімен қажетті дәлдікке жету туралы ғылым. Метрологияның негізгі проблемаларына мыналар жатады: • Өлшеудің жалпы теориясы; • Физикалық шама бірліктері (анықталуы бойынша бірлікке тең мән берілетін шамалар); • Олардың жүйелері (кейбір принциптерге сәйкес түзілген негізгі және туынды бірліктердің жиынтығы мысалы, БЖ халықаралық бірлік жүйесі); • Өлшеу құралдары мен әдістері; • Өлшеу дәлдігін анықтау әдістері; • Өлшеу нәтижелері заңды бірліктерде берілетін ал өлшеу қателіктері берілген ықтималдықпен белгілі болатын өлшеу бірлігі қамтамасыздандыру негіздері. Эталондарға бірліктердің оның мөлшерлерін төменде тұрған өлшеу құралдарына беру мақсатымен сақтау және қайта өңдеудің қамтамассыз ететін өлшеу құралдары (немесе өлшеу құралдарының кешені) жатады. Эталондар арнайы ерекшелікпен орындалады, соның ішінде мысалы, ұзындық, масса бірліктері және т.б. Тікелей өлшеудің үлгілі нұсқаулары зерттеуде ұдайы қолданылатын өлшеудің жұмысшы (техникалық) құралдарын тексеру үшін қажет. Эталондардан немесе өлшеудің үлгілі құралдарынан бірліктің мөлшерін жұмысшы құралдарына беру, метрологиялық қызметті құрайтын мемлекеттік және ведмоствалық органдармен жүзеге асырылады, олардың қызметі — елдегі өлшеу құралдарының бір түрде болуын қамтамасыз ету. ҚР метрологиялық қызметі елдегі барлық стандарттық жүйемен байланысты және ол стандартқа салынатын сапа көрсеткіштерінің нақтылығын және салыстырмалылығын қамтамассыз етеді, осындай көрсеткіштерді бақылауға және анықтауға әдіс береді. Бұл сілтемелер метрологиялық қызметтің оның барлық аспектілерінде дамуына бөлінетін назарды анықтайды. ҚР метрологиялық қызметі ғылыми теориялық және дәл өлшеудің қолданбалы аспектілерінде жұмыс атқара алатын ғылыми және бақылау – сынау ұйымдарынан тармақталған желі болып келеді. Метропологияның ғылым ретінде негізін салған 1893 жылы өлшем мен салмақтың негізгі палатасын құраған орыс ғалымы Д.И. Менделеев. Министрлікте және басқа ведомстволарда сонымен бірге оларға бағынатын бөлек кәсіпорындарда, ғылыми зерттеу институттарында, жоғарғы оқу орындарында ведомостволық метрологиялық қызмет ұйымдастырылады. Ол – еліміздің осы ведомостводағы немесе кәсіпорындағы күнделікті жұмысты орындауға арналған метрологиялық қызметтің маңызды құрамдас бөлігі. Ведомостволық қызмет органдарының функциясы; қолданыстағы, складтарда сақталатын барлық өлшеу құралдарының күйін тексеру, өлшеу және сынау құрылғыларының дұрыс қолдануын; ведомостволық қызмет органдарының тікелей қарамағында болатын барлық тексеру құралдарын бақылау, сонымен қатар өлшемді тексеруәдістерін өңдеу, өлшеу әдістемелігі стандарттарды бақылау және сол стандарттарды өндіру. Бұл қызметтер өнім сапасының жоғарлату мақсатында дайын өнімді сынау және сынау мен бақылау әдістерін жетілдіру бойынша операцияларға метрологиялық бақылау жүргізеді. Өлшеу әдістері. Тікелей және жанама өлшеулер Тікелей өлшеу кезінде ізделінетін шаманы тәжірибелерде орнатады. Ал жанама кезінде тікелей өлшеммен анықталған басқа шамалардан функцияларды орнатады, мысалы в=f(а), мұнда в – жанама өлшеу көмегімен табылған шама. Абсолюттік және салыстырмалы өлшемдер. Абсолюттік – бұл өлшенетін шаманың бірлігіндегі тікелей өлшеу. Салыстырмалы өлшенетін біратаулы шамалардың қатынасы болып табылады. Мысалы: ауаның ылғалдылығын оның толық суқанығуы бойынша салыстырмалы бірлікте (пайызбен) алынады. Біріккен және бірлескен өлшемдер. Біріккен өлшеу кезінде бірнеше бір атаулы шамалар бір уақытта өлшенеді, бұл кезде шама теңдеу жүйесін шешу арқылы табылады. Бірлескен өлшеу кезінде бір уақытта біратаулы шамаларды олардың арасындағы тәуелділікті анықтау үшін өлшеу жүргізеді. Тікелей бағалау әдісі тікелей әсер ететін өлшеу құралының тікелей есептік құрылысы бойынша шамалардын мәнін анықтауға сәйкес келеді (мысалы, циферблаттық таразында массаны өлшеу). Салыстыру әдісін қолданған кезде, өлшенетін шаманың өлшемін шамамен салыстырады (мысалы, рычакты таразыда массаны гірлермен теңестіру арқылы өлшеу). Қарама-қарсы қою әдісінде өлшеммен салыстыру жүзеге асырылады (өлшенетін шама және шама бір уақытта құралға әсер етеді, оның көмегімен осы шамалар арасындағы қатынас анықталады). Дифференциялды әдісте өлшеуіш құралға өлшенетін және бегілі шаманың айырмашылығы әсер етеді (мысалы: ұзындық өлшемін тексеру өлшеуі компаратордағы нұсқалық өлшеммен салыстырамыз). Орнын ауыстыру тәсілінде өлшенген шаманы белгілі шамамен аустырады. Нөлдік әдісте шамалардың құралға әсер ету эффектісін нөлге дейін әкеледі (мысалы: электр кедергісін өлшеу). Сәйкес келу әдісінде өлшенетін шамалардың және өлшеуден алынған шамалардың арасындағы айырмашылық шкала немесе периодтық сигналдың мәндерінің сәйкес келуін қолданумен өлшенеді. Өлшеу құралдары Тәжірибелік зерттеудің негізгі бөлімі өлшеу құралдары, яғни экспериментаторға қажетті ақпаратты беретін техникалық құралдың жиынтығы болып табылады. жүктеу/скачать 133,15 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|