Билет №3

1. Метрологияның ғылым мен өндірістегі ролі мен орны. Метрология (грекше метрон- өлшем, логос- ғылым) - өлшеу туралы, өлшем бірлігін қамтамасыз ету әдістері мен құралдары және қажетті дәлдікке жету әдістері туралы ғылым. Метрология үш бөлімге бөлінеді: теориялық, заңнамалық және қолданбалы (практикалық) метрология. Теориялық (фундаментальдық не ғылыми) метрология – метрологияның негізін құрастырумен, өлшем бірліктер жүйесін, физикалық тұрақтыларды құрумен, өлшеудің жаңа әдістерін құрастырумен айналысатын метрология бөлімі. Заңнамалық метрология – мемлекетте қолдануға рұқсат етілген өлшем бірліктерге, өлшеу әдістеріне, өлшеу құралдары мен өлшеу зертханаларына қойылатын мемлекеттік талаптарды орнатады. Қолданбалы метрология теориялық метрологияның құрастырған жобаларын және заңнамалық метрологияның ережелерін әртүрлі қызмет саласында тәжірибелік қолданылуымен айналысады. Заңдық метрология заңдар және заңдық баптар арқылы метрологиялық қызметті мемлекеттік реттеу құралы қызметін атқарады. Заңдық метрология облысына – сынау, өлшеу құралдарының түрлерін бекіту және оларды тексеру мен калиьрлеу, өлшеу құралдарын сертификаттау, өлшеу құралдарын мемлекеттік бақылау мен қадағалау кіреді. Метрология пәні берілген дәлдікпен және анықтылықпен обьектілер мен процестер қасиеттері туралы сандық ақпараттарды алуды қарастырады. Метрология құралы- бұл өлшеу құралдары мен метрологиялық стандарттар жиынтығы, олардың тиімді пайдалануды қамтамасыз етеді. Метрологияның негізгі түсінігі – өлшеу. МЕМСТ 16263-70 сәйкес, өлшеу арнайы техникалық құралдар көмегі арқылы тәжірибелік жолмен физикалық шамалар мәндерін табу. Өлшеудің маңыздылығы үш аспектіден көрінеді: философиялық, ғылыми және техникалық. Философиялық аспект бойынша, өлшеу физикалық құбылыстар мен процестерді тануда маңызды әмбебап әдіс болып табылады. Яғни өлшеу танымның әртүрлі әдістерінің көмегі арқылы алынатын мәлімет ретінде қарастырылады. Ғылымда өлшеудің көмегімен теория мен тәжірибе арасындағы байланыс орнатылған. Өлшеудің көмегінсіз ғылыми гипотезаларды тексеру мүмкін емес, яғни ғылымның дамуына әсер етеді, өлшеудің ғылыми аспектісінің мәні осыдан көрінеді Өлшеу процесі басқару не бақылау обьектісі туралы сандық ақпараттар алуды қамтамасыз етеді, ал онсыз техникалық процестің барлық берілген жағдайын алу, бұйымды жоғары сапамен қамтамасыз ету және обьектіні тиімді басқару мүмкін емес. Осының бәрі өлшеудің техникалық аспектісін құрайды. Өлшемдердің метрикалық жүйесі 1840 жылы Францияда енгізілген. Біз үшін негізгі ақпарат көзі болып табылатын, көршілес Ресейде бұл жүйенің енуі үшін Д.И. Менделеев көп еңбек сіңірген.Ол болашақта метрикалық жүйе әлем халықтарын бір-біріне жақындастыру құралы ретінде үлкен ролі бар екендігін болжаған. Бірақ метрикалық жүйеде негізгі және туынды бірліктерге бөліну болған жоқ. Бірліктер жүйесін негізгі және туынды бірліктерге бөліп қарастыруды алғаш рет 1832 жылы неміс ғалымы К. Ф. Гаусс ұсынды. Физикалық шамалар бірліктерінің бұл жүйесі абсолюттік деп аталған.

Ғылым мен техниканың дамуы жаңа өлшем бірліктерін қажет етеді, ол бұл өз кезегінде фундаментальдық және қолданбалы метрологияны жетілдіруге жағдай жасайды.

2. Кездейсоқ шама мәндерінің шашыраңқылығы өлшеміне дисперсия. Кездейсоқ шама – ықтималдық теориясының негізгі ұғымдарының бірі.Кездейсоқ шама – жағдайға тәуелді белгілі бір ықтималдығы бар әр түрлі мән алатын қандай да бір шама. Кездейсоқ шаманың маңызды сипаттамасының біріне оның таралу (үлестірілу) ықтималдығы жатады. Егер Х кездейсоқ шамасы шекті не шексіз әр түрлі х1, х2, ... хn, ... мәндер тізбегін қабылдаса, онда X кездейсоқ шамасының таралу ықтималдығы (таралу заңы) сол х1, х2, ... хn, ... мәндері мен оларға сәйкесті p1, p2, ..., pn, ... ықтималдықтарды көрсету арқылы беріледі. Кездейсоқ шаманың мұндай түрі дискретті кездейсоқ шама =[a, b] кесіндісідеп аталады. Басқа бір жағдайларда таралу ықтималдығы әрбір үшін a<x<b теңсіздігінің PХ(a, b) ықтималдығын көрсету арқылы беріледі. Әсіресе кездейсоқ шама. үшін: PХ(a, b)=(x)dx теңдігін қанағаттандыратын pХ(x) функциясы (ықтималдық тығыздығы) табылатын жағдайлар жиі кездеседі. Кездейсоқ шаманың мұндай түрі үздіксіз кездейсоқ шама деп аталады. Кездейсоқ шама таралу ықтималдығының кейбір жалпы қасиеттері онша көп емес сандық сипаттамалар мөлшерімен жеткілікті дәрежеде толық сипатталады. Ондай сипаттамалардың қатарына Х кездейсоқ шамасының математикалық үміті (EХ) және оның дисперсиясы (DХ) жатады. Дисперсия (лат. dispersion - шашырау). Дисперсия 1. Электромагниттік сәуле шығарудың дербес спектрлік құрамының қандай да бір уақыт ішінде шашырауы. Модалық дисперсия, материал дисперсиясы, сәулежол дисперсиясы деп ажыратылады. 2. Символдар арасындағы интерференция сурет пен оптикалық талшық арқылы өткенде импульстер ұзақтығының артуына байланысты пайда болатын эффект. Дисперсия оптикалық талшықтың еткізу жолагының шектелуіне әкеледі. Кеңістіктік дисперсия -ортаның диэлектрлік өтімділігі тензорының толқындық векторға, мысалға поляризация жазықтығын айналдыруға келтіретін векторға тәуелділігі. 3. Кешенді өлшеу құралдары. Кешенді өлшеу құралдары барлық өлшеу процедураларын тарату үшін арналған. Өлшеу процесіндегі ролі мен орындайтын функциялары бойынша жіктелуіне сәйкес, оларға өлшеу аспаптары мен қондырғылары, өлшеу жүйелері мен өлшеп-есептеу кешендері жатады. Бұл дәрісте өлшеу аспаптары мен қондырғыларын қарастырамыз. Өлшеу аспаптары - өлшенетін физикалық шаманың мәнін оның өзгеру аралығы мен бақылаушыға тікелей қабылданатын өлшеу ақпараттарының сигналын өңдеу кезінде алу үшін арналған өлшеу құралы. Өлшеу аспабының жалпы құрылымдық схемасы. Өлшеу құралының берілген тобы көптеген аспаптардан тұрады, олар өлшенетін шамаларымен, пайдалану аймақтарымен, техникалық сипаттамаларымен, әрекет принциптерімен, қолданылатын элементі негізімен және басқа ерекшеліктерімен ажыратылады. Сонда да бұл аспаптардың кейбір ортақ қасиеттері бар. Өлшеу аспаптарының жалпы құрылымдық схемасы 1.6.1-суретте көрсетілген. Өлшенетін ФШ алғашқы өлшеу түрлендіргіші мен қарапайым өлшеу құралдарының жиынтығынан тұратын түрлендіру құрылғысына әсер етеді. Алғашқы түрлендіргіш өлшенетін ФШ-ны өзіне біртекті немесе біртекті емес басқа шамаға түрлендіреді. Сигнал түрлендіргіштің шығысынан қарапайым ӨЖ жиынтығы арқылы өтеді. Қарапайым өлшеу аспаптарында мұндай жиынтық болмауы да мүмкін. Мысалы, аналогты вольтметрлерде өлшенетін кернеу алғашқы электроме-ханикалық ӨТ көмегімен тілшенің бұрылу бұрышына өзгереді.

3. Кешенді өлшеу құралдары. Өлшеу құралы – нормаланған метрологиялық қасиеті бар және өлшеу кезінде қолданылатын техникалық құрал. Бұл анықтама бұл көп жақты түсініктк эан жақты ашпайды. Сондықтан басқа анықтама нақтырақ: өлшеу құралы – бұл белгілі бір уақыт аралығында тұрақты болатын физикалық шама бірлігін өрнектейтін немесе сақтайтын метрологиялық сипаттамалары бар шамаларды өлшеуге арналған техникалық құрал.

Өлшеу құралдары әртүрлі құрылымдық аяқталған құрылымдардан тұрады, олар екі функцияның бірін орындайды: - берілген (белгілі) өлшемді шаманы өрнектейді – мысалы, кірлер – берілген массаны, кедергі магазині – кедергінің дискретті мәндерін - өлшенетін шама мәні туралы ақпарат тасымалдайтын сигналды (көрсеткішті) өңдейді.

Өлшем бірлікті қамтамасыз ету жүйесінде орындайтын роліне байланысты өлшеу құралдары төмендегідей бөлінеді: - метрологиялық, метрологиялық мақсаттарға - өлшем бірлікті өрнектеу және (немесе) оны сақтау немесе бірлік өлшемін жұмысшы құралдарына беруге арналған құралдар; -жұмысшы, өлшем бірлікті берумен байланысты емес өлшеулер жүргізу үшін қолданылатын құралдар. Автоматтандыру деңгейі бойынша барлық өлшеу құралдары үш топқа бөлінеді: -Автоматты емес; -Автоматтандырылған өлшем қүралы - автоматты   тәртіпте  бір   немесе   өлшенетін   операция бөлігін жүргізетін, өлшем қүралы. -Автоматты өлшем құралы - өлшем  нәтижесінің   өнделуімен  байланысты   олардың тіркелуінің басқарушы дабыл шығыуы мен берілуі адамның көмегінсіз жүргізілетін әлшем және операция, өлшем құралы Стандарттау деңгейі бойынша барлық өлшеу құралдары төмендегідей бөлінеді: -Стандартталған өлшем құралы - стаңдарт талаптарына сәйкес дайындалатын және қолданылатын өлшем құралы; -Стандартталмаған өлшем қүралы- стандарттау   талаптары   бұларға    қажет   емес болып табылатын арнайы өлшеу мәселесін шешуге арналған өлшем құралдары. Өлшенетін физикалық шамаға қатысы бойынша өлшеу құралдары төмендегідей бөлінеді: -Негізгі өлшем құралы - өлшем қүралының сол физикалық шамасының мәнін өлшенетін есепке сәйкес табуға арналған құрал; -Қосалқы өлшем құралы - өлшем құралының сол физикалық шамасының мәнін өлшем құралына әсер ету негізінде немесе өлшем объекгісін өлшем нәтижесіңцегі қажетті дәлдікті алу үшін есепке алуға арналған құрал. Элементарлы өлшеу құралдары – тура өлшеудің жеке операцияларын жүзеге асыруға арналған өлшеу құралдары. Оған өлшемдер, салыстырғыш және өлшемдік түрлендіргіштер жатады. - өлшем жиынтығы- бір физикалық шаманың әр — түрлі мөлшердегі өлшем жиынтығы, болек немесе әр-түрлі қатынаста практикада қолдануға арналған (мысалы,   соңғылық үзындық өлшемінің жиынтығы); Кешенді өлшеу құралдары - өлшеудің барлық прцедурасын жүзеге асыруға арналған өлшеу құралы. Өлшеуіш аспап- өлшенетін   физикалық   шаманың   мәнін   белгіленген ауқымда табуға арналған өлшем құралы.