ысымды өлшеудің тәсілдері мен принциптері

Билет

1. Өлшеу тәсілдерінің классификациясы.

Өлшеу тәсілдері - нақты бір өлшеуіш міндет үшін таңдалған өлшеу қағидалары мен құралдарын пайдалану іс-әрекеттерінің жиынтығы. Өлшеу әдісі түсінігіне өлшеу қағидаларын теориялық негіздеумен қатар, өлшеу құралдарын қолдану іс-әрекеттерін әзірлеу де кіреді.

Өлшеу тәсілдері: тікелей бағалау әдісі және өлшеммен салыстыру әдісі болып екіге бөлінеді. Оның ішінде: тікелей бағалау әдісі: шкала және шкала мен нониус бойынша. Ал өлшеммен салыстыру әдісі: нөлдік және дифференциалдық. Олардың әрқайсысы: қарсы қою, үйлестіру, орын басу тәсілдеріне бөлінеді.

Тiкелей бағалау әдiсi - шама мәнiнiң жанында көрсететiн өлшеу құралы бойынша тiкелей анықтаған өлшемдер әдiсi.

Өлшеммен салыстыру әдiсi - өлшелетiн шаманың жанында шара жаңадан өндiрiлетiн шамамен салыстыратын өлшемдер әдiсi.

Өлшенетiн шамамен және шара жаңадан өндiрiлетiн шаманың аралығында айырым салыстырудың әдiстерi бар болуы немесе жоқтыққа байланысты салыстырғанда нөлдiк және дифференциалдыға бөледі.

Нөлдiк әдiс -бұл салыстырудың құралына шамалардың әсерi және шараның қорытынды эффектiн (салыстырудың құралы, немесе компаратор) нөлге дейiн жеткiзетiн шарамен салыстыру әдiсi.

Дифференциалды әдiс – бұл бірдей айырмашылықпен екi шамалардың арасындағы айырымдарды өлшейтiн шарамен салыстыру әдiсi.

Қарсы қою әдiсi -бұл өлшелетiн шама және шара жаңадан өндiрiлетiн шама көмегiмен шамалардың арасындағы байланысты бекiтетін салыстырудың құралына бiр уақытта әсер ететiн өлшеммен салыстыру әдiсi. Орынбасу әдiсi - жаңадан өндiрiлетiн белгiлi шамалармен өлшенетiн шаманың орнын басқандағы өлшеммен салыстыру әдiсi. Үйлесу әдiсi - межелiк белгiсi немесе периодты сигналдардің үйлесуін пайдалана отырып, жаңадан өндiрiлген шараның шамасымен өлшенетiн шаманың айырмашылығын өлшейтін салыстыру әдiсi.

Егер жүктің әсері гирь массасының иығының жүгіне тiкелей бағалау әдiсiмен жүктің салмағы анықталынса, Х- жүгі тең иіқті өлшеу салмағының лизациясына ілінгендігі - қарсы қою нөлдiк әдiсiнің мысалы болады (2.3, а-шi сурет). Тепе-тең күй нөлдiк белгiде осы жағдайда болуы керек болатын нөл-индикаторды нұсқағыштың жағдайы бойынша анықтайды. Салмақтар сондай өлшемiнде компаратордың функцияларын орындайды. Осы әдiс әр түрлi физикалық шамаларды өлшеу үшiн қолданылады және тiкелей бағалау әдiске қарағанда үлкен өлшеу дәлдiгiн қамтамасыз етеді. Осы әдiстiң кемшiлiгі - қажеттiлiк шама тең қажеттiлiк белгiлi физикалық шаманы кез келген мән дәлдiктiң маңызды төмендеуiсiз шығаруға өлшелетiн, ойнататын тiркестердiң құрастыруы үшiн әр түрлi мәндердiң шараларының үлкен санын алу. Әдеттегiдей, бұл үлкен қиындықтармен байланған.

Орнын басудың нөлдiк әдiсi өлшенетiн физикалық шама және шара өлшегiш аспаптарға дәйектi түрде әсер етеді. Шаралар бұл мәнде өлшенетiн физикалық шаманы әсері өлшегiш аспап әсеріне тең болады. Орнын басудың нөлдiк әдiсi параметрлердiң дәл өлшемдерi өндiрiп алатында сол жағдайлар, өйткенi ол iс жүзiнде өлшеу нәтижеге қолданылатын (қарастырылған жағдайда - серiппенiң мiнездемелерiнiң өзгерiсi) өлшеу құралының мiнездемелерiнiң өзгерiстерiнiң ықпалын шығаруға мүмкiндiк бередi. Сәйкес келудiң нөлдiк әдiсі - бiрi мiнездемесi өлшенетiн екi периодты процесстердiң сигналдарының сәйкес келуiнде және басқа шара ретiнде қолданылады.

Дифференциалды өлшемдер әдiсi -тiкелей бағалау әдiсiн өлшегiш аспап көмегiмен өлшелетiн шамамен және шара жаңадан өндiрiлетiн шаманың аралығында айырымдарды өлшейдi. Бұл әдiс дөрекi өлшеу құралдары туралы көрcетiлген айырымның өлшемi үшiн тiптi қолдануда өте дәл нәтиже алуға мүмкiндiк бередi. Толық емес қарсы қоюдың дифференциалдық әдiсі мысалымен 2.4- суретте көрсетілген, тебетейiлген тең иықты салмақтарға өлшеу қызмет көрсетеді. X-шы жүктi әсер бұл жерде кiрлер, қызметкер шарамен және серiппенiң серпiмдi деформациясын күштің әсерімен теңгередi. Мәнi шәкiл бойынша есептей алған серiппенiң деформациялары негiзiнде осы жағдайда мәнi бойынша серiппеге жүктiң әсерлерiнiң айырымы және кiрлері өлшенедi. Осылай олардың массаларының айырымдарын анықтайды. Жүктi массаларды өлшеуден кейiн анықтайды, бұл кiрлер массаның сомасын, шәкiл бойынша санын көрсетеді.

2.4-шi сурет. Салыстырудың дифференциалды әдiстерiнiң өлшемдерін iске асыруының схемалары

(2.4, б-шы сурет) дифференциалды орынбасу әдiсiнiң мәнi серiппелi салмақтардың сол кiрдiң бар жиынынан нұсқағыштың жанында белгiге орнайтын салмақтардың көрсетулерi өлшелетiн жүктiң оларына қоюдың жанында салмақтардың тиiстi көрсетуiн X қол жеткiзуге мүмкiндiк беретiн тiркестi құрауға болмаған жағдайындағы X-шы жүктi өлшеуін қарап шығып анықтауға болады. Дифференциалды үйлесу әдiсiнiң мәнi екi периодты процесстердiң сигналдарының сәйкес келуi толық емес болып табылады. Сонымен бiрге аталған жоғары екi периодты процесстердiң нәтижесi өзiмен ұсынатын өзара әрекеттесуiн периодты процессiнiң мiнездемелерiн өлшейдi.

2. Температураны өлшеу үшін арналған механикалық құрылғы.

Температураны өлшеуге арналған механикалық құрылғылардың жұмыс істеу негізінде қатты денелердің сызықты өлшемдерінің (әдетте металдан жасалған) температураны өлшеу кезіндегі өзгеру құбылысы жатады.

Осы құбылыстың жұмысы кезінде қолданылатын температураны өлшеу құрылғысының екі түрі белгілі: дилатометрлік (лат. dilatare -кеңейту+греч. metreo -өлшеймін) және биметалдық.

Сурет. 8.1. Механикалық термометрлердің сұлбасы:

1— трубка; 2—стержень; 3— беріліс және есептеу құрылғысы; 4,5—сызықты созылмалы металлды коэффициен­т а, және а₂; 6— биметаллдық пружина; 7, 8— бекітілген және бос соңғы биметаллдық пружинлар; 9 — есептеу құрылғысы

Дилатометрлік құрылғының сезімтал элементі ішінде сызықты кеңейтілудің (мысалы, инвар деп аталатын қоспадан, фарфордан, кварцтан) аз коэффициентті материалынан дайындалған стержені бар жылулық сызықты кеңейтілудің (мысалы, латунь) максималды мүмкін коэффициенті металл түтік болып табылады. I дененің (түтік) ұзындығының температураға тәуелділігі мына теңдікпен өрнектеледі.

Биметалл термометрдің сезімтал элементі жанасу жазықтығында қайнатылған әр түрлі металлдың екі пластинасынан тұратын биметалл пластина болып табылады.

ысымды өлшеудің тәсілдері мен принциптері

Қысым - сұйық және газ тәрізді құрамдардың кернеулi күйін сипаттайтын физикалық шама. Өлшенетiн қысым түрі бойынша бұл өлшеу құралдары бөлінедi: артық қысымның манометрлерi - артық қысымның өлшемдерi үшiн; абсолюттiк қысымның манометрлерi - абсолюттi нөл есептелген қысымның өлшемдерi үшiн; барометрлер - атмосфералық қысымды өлшем үшiн; вакуумметр - сиретудiң өлшемдерi үшiн; мановакуумметрлер - артық қысым және сиретудiң өлшемдерi үшiн; қалдық қысымның вакуумметрi - (қалдық) аз абсолюттi (200 П кем) қысымның өлшемдерi үшiн; дифференциал манометрлер- екi қысымның айырымының өлшемдерi үшiн. Қысымның өлшеу құралының әрекет ету қағидаттары бойынша сұйық, деформациялық(серiппелi) поршеньді, жылулық, иондағанған т.б. болып бөлінеді. Медициналық тәжiрибеде көбінесе өлшеу құралдарының электр қағидадағы тұрғызылған бiрiншi үштік бойынша қолданылады.

Лабораториялық тәжiрибедегi ең кең тараған сұйықты U тәрізді (екi тұрбалы) және табақша сұйық құралдары, яғни манометрдiң, вакуумметрдің және дифференциал манометрдің функцияларын орындай алады.

13.1- Сурет. Сұйық құралдарының схемасы:

1-жұмыс сұйығы; 2-шыны тұрбалар; 3 - шкала; 4 - қалтқы; 5 - бағыттаушы тығын; 6 - нұсқағыш; 7 - диаграммалық таспамен барабан; 8 - сиясауыт; 9 - электржетек; 10 - шток; 11 - шыны аяқ; 12 - көлбеу шкала; 13 - көлбеу түтік

U тәрізді құралдың схемасы 13.1-шi суретте көрсетiлген. Ол металлдық немесе ағаш негiзге тiк қойылған, екi шыны тәрізді түтіктен тұрады. Түтіктер 0-0-шi нөлдiк белгiлерге дейiн (су, спирт, сынап) жұмыс сұйығымен толтырылған. Түтіктерді бойлай түтіктегі жұмыс сұйығының деңгейiнiң мәндерiн есептеу үшiн шкала орналастырған.

Деформация (серiппелi) құралдарының әрекет ету қағидаты (арнайы серiппе) сезгiш элементтiң серпiмдi деформациясын өлшейтiн қысымның әсерiмен пайда болатын нәтижеге негiзделген. Сонымен бiрге қысым серпiмдi деформация мәнімен анықталады, кейде - күштiң мәнiмен, дамытылатын сезгiш элементпен.

13.3-шi сурет. Деформациялық құралдардың схемалары:

1 - ұстаушы; 2 - корпус; 3-бiр орамды түтiк тәрiздi серiппе; 4 - ось; 5 - шкала; 6 - нұсқағыш; 7- бұрыштық орын ауыстырудың механикалық күшейткiші; 8 - түтiк тәрiздi серiппенiң қозғалмалы шеті; V тарту; 10 - штуцер; 11-мембрана қорабы (анероид); 12 - шток; 13- сызықты орын ауыстыруды бұрыштыққа ауыстырудың механикалық қосқыш; 14 - бұрылу шкаласы; 15-сильфонды қорап; 16 - сильфон; 17-бұрандалы серiппе; 18 - вакуумдалған мембрана қорабы

Манометр және мановакуумметрлер бір орамды түтiк тәрiздi серiппемен қысымның өлшемiн 0-0,1ден 0-103 МПа аралықта қамтамасыз етедi және вакуумды 0, 1-0 МПа аралықта. Дәлдiк кластары 0, 1-4,0. Қысымның өлшемдерi үшiн мембраналық және бiр орамды деформация құралдары әр түрлi медициналық аппараттарда қолданады. 13.3, 6-шы суретте адамның артерия қысымын өлшейтін құралда қолданылатын мембрана манометрiнiң схемасы көрсетiлген. Манометрдегі сезгiш элемент мембрана қорабы болып табылады, iшкi қуысқа ауаның қысымы тұжырымдалады. Қорап бұл қысымның әсерiмен iсiп шығады. Сонымен бiрге қораптың жоғарғы мембранасымен бiрлескен шток сызықты орын ауыстыруды жасайды.

Қысым датчиктерi электрлiк белгiге қысымның түрлендіргіші үшiн арналған. Сезгiш элементтiң бұл өлшеу құрылымдарының жағдайында р 1 Па жазық серпiмдi мембрана қызмет етедi;(13.4-шi сурет). Мембрана датчиктiң iшкi қуысында орналасады және оның корпусты бөлшектерiнiң арасындағы барлық периметрі бойынша бекiнедi. Аталған қысымдардың әсерiмен электрлiк белгiге орын ауыстыру түрлендiргiшi арқылы өзгеретiн жазық мембрананың деформациясы пайда болады. Егер қысым датчиктерiнде немесе қысым айырымында пьезоэлектрлік түрлендiргiштi қолданса, онда ол мембранамен және (13.4-шi сурет) оң камераның корпусының аралығында орналасар едi. Мембрана орын ауыстыру сыйымды түрлендiргiшi бар датчиктердегi әдетте конденсатордың электродтардың бiрі ретiнде қолданылады. Екiншi (конденсатордың мұқабасы) электрод мембранаға оң камерада параллель бекiтiледi.

13.4-шi сурет. Қысым датчиктерiнiң схемалары:

1 - корпус; 2, 3 - камералар; 4-жазық мембрана; 5 - орын ауыстыру түрлендiргiші; 6 - ұшқалақ көпiрдiң тұрақтандырылған қоректену көзi; 7 - күшейткiш

Мембранада орын ауыстыру индукциялы түрлендiргiшi бар датчиктерiндегi (жалауша) ферромагниттi пластинасын бекидi, жеке пластинаға индуктивтiлiктiң жазық катушкасын оң камерада орналасады.

Қанның қысымы инвазивті өлшемдерiнiң қолдану құралдары хирургиялық жолмен қаралу керек, жүректі – қолқалы жүйеге катетердiң соңында орналастырылған ықшамдалған датчик немесе сыртқы қысым датчигiне гидравликалық жүйе арқылы қосылған катетер жүргiзiледi. Катетер қан ағынына кіруі үшiн қолайлы жұқа иілгіш тұрбасы болады.

13.5-шi сурет. Инвазия өлшемдерiнiң қан қысымы үшiн орнату схемасы:

Л - қысым өлшемiнiң нүктесi; I - катетер; 2-үш жүрiстi кран; 3 - датчиктiң камерасы; 4 - қысым датчигi; 5 - кабел; 6-төсек жанындағы монитор; 7-екi жүрiстi кран; 8 - тұрба; 9 - жуу ерiтiндiсi үшiн резервуар; 10-резеңке груша; 11 - шұра; 12 - өлшегiш блок

Қан қысымын инвазивтық емес өлшемдерiнiң барлық құралдарының жұмысында өлшеуді түрлендіру әдісі қолданады, өлшеу техникасында программалық теңестiру әдiсінiң бiр түрі қолданылады.Өлшеу түрлендіргішін жазатын әдiсiнiң схемасы 13.6-шы суретте көрсетiлетiн өлшеу құрылымның жұмысымен түсiндiруге болады. Р- ның өлшенетiн шамасының мәнi бұл жерде бағдарлама бойынша арнайы генератормен қалыптасып өзгеретiн (t) PM- нiң шамасын теңестіруші мәнiмен (салыстыру құрылымы) компараторда теңеседi.

13.6-шы сурет. Өлшеу түрлендіргішін жазатын әдiсті iске асыратын өлшеу құрылымның схемасы:

1 - компаратор; 2 – шаманы теңестіру генераторы; 3 - кiлт

Дата добавления: 2015-07-08