«ELEKTR O¹LCHASHLAR VA O¹LCHASH ASBOBLARI» FANI BO¹YICHA ASOSIY MA'LUMOTLAR
«Elektr o‘lchashlar va o‘lchash asboblari» fan sifatida o‘lchashlar, o‘lchash usullari, o‘lchash vositalari va ular yordamida har xil kattaliklarni o‘lchash, o‘lchash xatoliklari hamda ularga bog‘liq va tegishli bo‘lgan masalalarni o‘z doirasiga oladi.
Inson aql-idroki, zakovati bilan o‘rganayotgan, shakllantirayot- gan hamda rivojlantirgan qaysi fanni, uning yo‘nalishini olmaylik, albatta, o‘lchashlarga, ularning usullariga, o‘zaro bog‘lanishlariga duch kelamiz. Bu o‘lchash usullari va vositalari yordamida har xil kattaliklarni o‘lchash va ularga bog‘liq masalalarni mukammal o‘rganish orqaligina amalga oshiriladi. hu sababdan, hozirgi qaysi bir fan, ilmiy yo‘nalish, u xoh tabiiy, xoh ijtimoiy bo‘lmasin, albatta u yoki bu darajada o‘lchash bilan bog‘liq. Inson qo‘li yetgan, faoliyati doirasiga kirgan, ammo o‘lchashlar va ularning vositalari yordamisiz o‘rganilgan, izlangan hamda ko‘zlangan maqsadlarga erishish mumkin bo‘lgan bironta yo‘nalish yo‘q. huning uchun ham elektr o‘lchashlar asoslarini bilish, uni o‘z mutaxassisligi doirasida tushunish va amaliy qo‘llash «O‘rta maxsus ta'lim» yo‘nalishlari bo‘yicha kollej bitiruv- chilari uchun muhim omillardan biri bo‘lib hisoblanadi.
«Elektr o‘lchashlar va o‘lchash asboblari» fani texnika sohasi yo‘nalishidagi mutaxassislar tayyorlashda o‘tilishi lozim bo‘lgan fanlardan hisoblanadi. O‘rta maxsus ta'lim doirasidan kelib chiqib, ushbu fan talabalarda elektr o‘lchashlar va o‘lchash asboblari bo‘yicha zarur va yetarli bo‘lgan asosiy tushunchalarni shakllantiradi.
«Elektr o‘lchashlar va o‘lchash asboblari» fanini o‘rganishdan maqsad: talabalarda har xil turdagi kattaliklar, parametrlar, modda, materiallarning xarakteristikalari, texnologik jarayonlar, fizikaviy hodisalar bo‘yicha axborot hosil qilish va shu maqsadda ishlatiladigan ko‘rsatuvchi analog, raqamli va qayd qiluvchi (yozib oluvchi) o‘lchash vositalari, o‘zgartkichlarning ishlash prinsiplari hamda ularni amal- da qo‘llash borasida yetarli bilim va malakalarni hosil qilishdir.
Asosiy vazifasi esa kollej talabalarini uzluksiz ta'lim tizimida
«Elektr o‘lchashlar va o‘lchash asboblari» bo‘yicha tayyorlashdan kelib chiqqan holda ularni maxsus fanlar va shu bilan bir qatorda boshqa umumta'lim fanlarini ham to‘liq o‘rganishga undaydi.
Ushbu fanni o‘rganish natijasida talabalar:
o‘lchash haqidagi tushuncha, ta'riflar, elektr o‘lchash usulla- ri, har xil parametrlar, kattaliklarni bilishi;
elektr o‘lchash vositalari, ularning ishlash prinsiplari xarakte- ristikalarini bilishi;
elektrik, magnit, noelektrik va h. k kattaliklar bo‘yicha axborot olish, vaqt bo‘yicha o‘zgaruvchan kattaliklarni qayd qilish (yozib olish) usullarini bilishi;
elektr o‘lchash vositalarini amalda qo‘llay bilishi;
o‘lchash natijalarini baholay bilishi muhim hisoblanadi.
Hozirgi kunda, ayniqsa, ishlab chiqarishni boshqarishda, fan va texnikaning rivojlanishida, jahon andozalariga mos keluvchi mahsu- lotlarni ishlab chiqishda, uning raqobatbardoshligini ta'minlashda o‘ta muhim masalalardan biri sanaladi.
«ELEKTR O¹LCHASHLAR VA O¹LCHASH ASBOBLARI» FANINING RIVOJLANISH TARIXI
Fan va texnikaning rivoji hamma vaqt o‘lchashlar bilan cham- barchas bog‘liq bo‘lib, o‘zining rivojlanish tarixiga ega.
XX asrning ikkinchi yarmida xalq xo‘jaligining barcha sohalaridagi ilm-fan, madaniyatning gurkirab rivojlanishi bejiz ilmiy-texnikaviy inqilob deb atalmagan. Ilg‘or ilmiy yutuqlar fanga, bizning kundalik hayotimizga kirib kelib, shu darajada odatiy bo‘lib qolganki, ko‘pincha biz ularga e'tibor bermaymiz yoki sezmaymiz.
O‘lchashlar haqidagi fanning tarixi minglab yillarni tashkil etadi. O‘lchashlarga bo‘lgan ehtiyoj qadim zamonlarda yuzaga kelgan. Inson kundalik hayotida har xil kattaliklarni: masofalarni, yer maydon- larining yuzalarini, jismlarning o‘lchamlarini va massalarini, vaqtni va h. k.ni, bu jarayonlarning yuzaga kelish sabablarini, manbalarini bilmasdan, o‘zining sezgisi va tajribasi asosida o‘lchay boshlagan.
Eng qadimgi o‘lchov birliklari — antropometrik, ya'ni insonning muayyan a'zolariga muvofiqlikka yoki moyillikka asoslangan holda kelib chiqqan o‘lchov birliklari hisoblanadi. Masalan: ladon — bosh barmoqni hisobga olmaganda qolgan to‘rttasining kengligi, fut —
oyoq tagining uzunligi, pyad — yozilgan va ko‘rsatkich barmoqlar orasidagi masofa, qarich, quloch, qadam va hokazolar.
Asrlar o‘ta bizga yetib kelgan ba'zi o‘lchov birliklari hozirda ham ishlatiladi. Masalan, qadimgi «janubi—sharqda» «loviya doni»,
«no‘xotcha» ma'nosini bildirgan, turli qimmatbaho toshlarning o‘lchov birligi sifatida ishlatilgan — karat, dorishunoslikda og‘irlik birligi qilib qo‘llanilayotgan, ingliz, fransuz, lotin va ispan tillarida
«bug‘doy doni» ma'nosini bildiruvchi — gran va hokazolar.
Ba'zi bir tabiiy o‘lchovlar ham uzoq o‘tmishga ega. Ularning dastlabkilaridan biri, hamma yerda ishlatiladigan vaqt o‘lchovlaridir. Munajjimlarning ko‘p yillik kuzatishlari natijasida qadimgi Vavilonda vaqt birligi sifatida yil, oy, soat tushunchalari ishlatilgan. Keyinchalik Yerning o‘z o‘qi atrofida to‘la aylanishiga ketgan vaqtning 1/86400 qismi sekund nomini olgan. Qadimgi vavilonliklar bizning eramiz- gacha bo‘lgan II asrdayoq vaqtni Minalarda o‘lchashgan. Mina taxminan ikki astronomik soat vaqt oralig‘iga teng bo‘lib, bu vaqt mobaynida Vavilonda rasm bo‘lgan suv soatidan massasi taxminan
500 grammga teng bo‘lgan «mina suv» oqib ketgan. Keyinchalik mina o‘zgarib, biz o‘rganib qolgan minutga aylandi.
Vaqt o‘tishi bilan suv soatlari o‘z o‘rnini qum soatlariga, ular ham vaqti kelib o‘rnini mayatnikli mexanizmlarga bo‘shatib berdi. Umrining deyarli 40 yilini mayatnikli soatlar yasashga, ularni takomillashtirishga bag‘ishlagan Guygens 1664-yil shunday deb yozgan edi: «... men soatlarni sozlashning oson va qulay usulini topdim. Bundan tashqari, hamma davr uchun o‘rinli hamda doimiy bo‘lgan uzunlik o‘lchoviga mutlaqo turg‘un aniqlash kiritdimki, bu men uchun eng bebaho bo‘lgan kashfiyotim tufayli topildi». Bu yerda gap tekis va bir xilda tebranuvchi matematik mayatnik to‘g‘risida ketayapti. Kichik tebranishlar uchun tebranish davri
T 2π ,
bu yerda: l — mayatnik uzunligi; g — erkin tushish tezlanishi. Yuqoridagi formula negizida 1824-yili Angliyada uzunlik birligi yard qonuni qabul qilingan.
Ma'lum bir o‘lchashga bo‘lgan ehtiyoj kishida ong shakllana boshlagan tosh asrlaridayoq paydo bo‘lgan edi va insoniyat taraqqiyo- tining ilk davrlaridayoq «moddiy» o‘lchashlar va o‘lchov birliklarining katta ahamiyatini tushunib bilganlar.
Fan va texnikaning rivojlanishi har xil fizik kattaliklarning o‘lchamlarini muayyan o‘lchovlarga qiyoslab kiritishni taqozo eta boshladi.
Ishlab chiqarish munosabatlarining rivojlanishi o‘lchash vositalari va usullarini mukammallashtirishni talab eta boshladi. Bu borada erishilgan texnika yutuqlarining uchta asosiy bosqichini ajratib ko‘rsatish mumkin:
ishlab chiqarish jarayonida qatnashadigan va stanoklarga biriktirilgan o‘lchash vositalarining yaratilishini talab qiluvchi texnologik bosqich (manifaktura va mashina ishlab chiqarishning yuzaga kelishi);
ishlab chiqarish jarayonlarini tezlashtirish sharoitida foydala- nilayotgan o‘lchash vositalarining aniqligi, ishonchliligi va unum- dorligini keskin oshirishni talab qiluvchi energetik bosqich (bug‘ energiyasini ishlatish, ichki yonuv dvigatellarining yuzaga kelishi, elektr energiyasini ishlab chiqarish va ishlatish);
zamonaviy fan yutuqlarining barchasini o‘lchash vositalari- ning tarkibiga kiritishni talab qilgan ilmiy-texnika inqilobi (fanni ishlab chiqarish bilan bog‘lash va uni bevosita ishlab chiqaruvchi kuchga aylantirish) bosqichi. Bu bosqichning alohida xususiyatlaridan biri obyektlar va jarayonlar holatini muayyan parametrlar yordamida umumiy baholovchi o‘lchash tizimlarini yaratish bo‘lib, olingan natijalardan bevosita texnik tizimlarni avtomatik boshqarishda foydalanishdan iboratdir.
Amaliyot juda keng ko‘lamdagi fizik kattaliklar qiymatini juda tez (sekundning milliarddan bir ulushlarida), yuqori aniqlikda (xatolik o‘lchanayotgan qiymatning 10% dan kichik) va nafaqat inson sezgi organlari to‘g‘ri ilg‘ay olmaydigan, balki hayot uchun sharoit bo‘lmagan holatlarda ham aniqlashni talab qiladi.
Hozirgi kunda fan va texnikaning rivojlanishi tufayli ilgari o‘lchab bo‘lmaydi, deb hisoblangan kattaliklarni o‘lchash va baholash imkoni yaratilmoqda. Masalan, ankt-Peterburg aloqa instituti olimlari hidni o‘lchash borasida birmuncha yutuqlarni qo‘lga kiritganlar. Bu xususda italiyalik buyuk olim Galileo Galileyning quyidagi so‘zlarini eslab o‘tish o‘rinli bo‘ladi: «O‘lchash mumkin bo‘lganini o‘lchang, mumkin bo‘lmaganiga esa imkon yarating».
Har xil kattaliklarni, masalan kondensatorning elektr sig‘imi, nurlanish oqimi, erigan metallning temperaturasi, atomning magnit maydon kuchlanganligi va hokazolarni maxsus texnik vositalar — o‘lchash o‘zgartkichlari, asboblari va tizimlaridan foydalanmasdan o‘lchashni amalga oshirib bo‘lmaydi. Bularning hammasi ongimizga,
hayotimizga shunchalik singib ketganki, aksariyat hollarda biz ularning atrofimizda mavjud ekanligini sezmaymiz. Hamma joyda: ishlab chiqarishda, ilmiy laboratoriyalarda, uy-ro‘zg‘orda, dalada, kasal- xonada, avtomobilda va h. k. da ular bizning beg‘araz va tengsiz yordamchilarimizdir.
hu boisdan, to‘la ishonch bilan aytish mumkinki, o‘lchash inson ongli hayotining asosini tashkil etadi. Bu borada ko‘plab olimlar o‘lchash texnikasining rivojiga munosib hissa qo‘shganlar. Ular ichida birinchi navbatda Ahmad Farg‘oniy, Abu Nasr Farobiy, Abu Rayhon Beruniy, Ulug‘bek, Mixail Lomonosov, Dmitriy Mendeleyev va boshqalarni alohida ko‘rsatib o‘tish o‘rinli bo‘ladi. Ahmad Farg‘oniyning «Miqyosi Nil», ya'ni Nil daryosining sathini tutash idishlar qonuniyati asosida o‘lchash va uning natijasiga ko‘ra yilning yog‘ingarchiligi va uning ekin hosiliga ta'siri to‘g‘risidagi ma'lumotlari, Ulug‘bekning «Zich jadvallari»da keltirgan, hozirgi kunlarda eng zamonaviy o‘lchash qurilmalarida olingan natijalardan juda oz tafovut qiluvchi ma'lumotlari alohida tahsinga sazovordir. Bundan tashqari, Farobiyning astronomik kuzatishlar va o‘lchashlar uchun maxsus asbob — usturlob yasash sirlari xususidagi qimmatli ma'lumotlari juda katta ham ilmiy, ham falsafiy ahamiyatga egadir.
O‘lchash texnikasi ehtimollar nazariyasi, boshqarish nazariyasi va boshqa ilmiy yo‘nalishlar bilan birgalikda axborotli o‘lchash, ya'ni o‘zida asosiy axborot olish imkonini beradigan vositalarni jamlagan (o‘lchash, nazorat qilish, hisoblash, tashhis, umumlashtirish va tasvirlarni aniqlash), elektr o‘lchashlar texnikasining rivojiga asos bo‘ldi. Qo‘yilgan muammolarning, ularni yechish usullari va olingan natijalarning har xilligidan qat'i nazar, axborot olish mobaynida asosiy o‘lchash, qayta ishlash, qabul qilish va biror jarayon yoki manba haqidagi ma'lumotni tasavvur qilish amallarini bajarish ko‘zda tutiladi. Bugungi kunda ham olimlarimiz o‘lchash nazariyasi, elektr o‘lchashlar va o‘lchash asboblari, va umuman o‘lchash texnikasi rivoji
ustida tinimsiz ilmiy izlanishlar olib borishmoqda.
ELEKTR O¹LCHASHLARGA OID ASOSIY TA'RIFLAR VA TUSHUNCHALAR
Metrologiya — o‘lchash haqidagi fandir, o‘lchash usullari va vositalari yordamida yagona o‘lchashni hamda uni talab etilgan aniqlikda ta'minlash yo‘llarini o‘rgatadigan fandir.
Yagona o‘lchashni taminlash o‘lchashning shunday holatiki, unda o‘lchash natijalari qonunlashtirilgan birliklarda ifoda etilishi, o‘lchash xatoliklari berilgan ehtimollikda aniq bo‘lishi kerak. Yagona (tanho) o‘lchash o‘lchash vositalarining asosiy metrologik xarakteristikalari va o‘lchash usullarining bir xilligi bilan, yagona etalon va o‘lchovlar bilan hamda o‘lchash axborotini hattoki bir xil shaklda tavsiya etilishi bilan ta'minlanadi.
O‘lchash deb, shunday solishtirish, anglash, aniqlash jarayoniga aytiladiki, unda o‘lchanadigan kattalik fizik eksperiment yordamida, xuddi shu turdagi, birlik sifatida qabul qilingan qiymati bilan o‘zaro solishtiriladi.
Bu ta'rifdan shunday xulosaga kelish mumkin: birinchidan, o‘lchash bu har xil kattaliklar to‘g‘risida axborot olishdir; ikkinchidan, bu fizik eksperimentdir; uchinchidan — o‘lchash jarayonida o‘lchanadigan kattalik o‘lchov birligining ishlatilishidir. Demak, o‘lchashdan maqsad o‘lchanadigan kattalik bilan uning o‘lchov birligi sifatida qabul qilingan miqdori orasidagi nisbatni (tafovutni) topishdir. Ya'ni, o‘lchash jarayonida o‘lchashdan ko‘zda tutiladigan maqsad, ya'ni izlanuvchi kattalik bu shunday asosiy kattalikki, uni aniqlash butun izlanishning, tekshirishning vazifasi, maqsadi hisoblanadi va o‘lchash obyekti ishtirok etadi. O‘lchash obyekti (o‘lchanadigan kattalik) shunday yordamchi kattalikki, uning yordamida asosiy izlanuvchi kattalik aniqlanadi, yoki bu shunday qurilmaki, uning yordamida o‘lchanadigan kattalik solishtiriladi.
hunday qilib, uchta tushunchani bir-biridan ajrata bilish kerak: o‘lchash, o‘lchash jarayoni va o‘lchash usuli.
O‘lchash — bu umuman har xil kattaliklar to‘g‘risida axborot olish, o‘zgartirish demakdir. Bundan maqsad izlanayotgan kattalikning son qiymatini qo‘llash, ishlatish uchun qulay shaklda aniqlashdir.
O‘lchash jarayoni — bu solishtirish eksperimentini o‘tkazish jarayonidir (solishtirish qanday usulda bo‘lmasin).
O‘lchash usuli esa — bu fizik eksperimentning aniq ma'lum tuzilma, o‘lchash vositalari va eksperiment o‘tkazishning aniq yo‘li, algoritmi yordamida bajarilishi, amalga oshirilishi usulidir.
O‘lchash, odatda, o‘lchashdan ko‘zlangan maqsadni (izlanayot- gan kattalikni) aniqlashdan boshlanadi, keyin esa shu kattalikning xarakterini tahlil qilish asosida bevosita o‘lchash obyekti (o‘lcha- nadigan kattalik) aniqlanadi. O‘lchash jarayoni yordamida esa shu o‘lchash obyekti to‘g‘risida axborot olinadi va nihoyat, ba'zi matematik qayta ishlash yo‘li bilan o‘lchash maqsadi haqida yoki izlanayotgan kattalik haqida axborot (o‘lchash natijasi) olinadi.
O‘lchash natijasi — o‘lchanayotgan kattalikning son qiymatini o‘lchash birligiga ko‘paytmasi tariqasida ifodalanadi:
X = n [x],
bu yerda: X — o‘lchanadigan kattalik; n — o‘lchanayotgan kattalik- ning qabul qilingan o‘lchov birligidagi son qiymati; [x] — o‘lchov birligi.
O‘lchash jarayonining avtomatlashtirilishi munosabati bilan o‘lchash natijalari to‘g‘ridan to‘g‘ri elektron hisoblash mashinalariga yoki avtomatik boshqarish sistemalariga berilishi mumkin. huning uchun keyingi paytlarda, ayniqsa, texnika, kibernetika sohasida o‘lchash haqidagi tushuncha quyidagicha ta'riflanadi.
O‘lchash — bu i lanayotgan kattalik haqidagi axborotni qabul qilish va o‘ gartirish jarayonidir. Bundan ko‘zda tutilgan maqsad shu o‘lchanayotgan kattalikni ishlatish, o‘zgartirish, uzatish yoki qayta ishlash uchun qulay shakldagi ifodasini ishlab chiqishdir.
O‘lchash fan va texnikaning qaysi sohasida ishlatilishiga qarab, u aniq nomi bilan yuritiladi: elektrik, mexanik, issiqlik, akustik va h. k. Elektr o‘lchashlar deganda hamma elektrik va magnit kattalik- larni, elektr zanjirlarining parametrlarini va har xil noelektrik
kattaliklarni o‘lchash tushuniladi.
Elektrik o‘lchashlarning afzalliklariga quyidagilar kiradi: masofa- dan va markazlashtirilgan o‘lchashlarni olib borish imkoniyatiga egaligi. Bundan tashqari elektrik o‘lchashlar yordamida bir vaqtning o‘zida har xil xarakterdagi kattaliklarni o‘lchash mumkinligi, o‘lchash apparaturasining kam inersionligi; o‘lchashning juda keng chastota diapazonida olib borilishi; avtomatik rostlash va boshqarish siste- malaridagi ba'zi masalalarni kompleks ravishda yechishning qulayligi va nihoyat, o‘lchash natijalarida avtomatik ravishda har xil matema- tik operatsiyalar o‘tkazish imkoniyatining mavjudligidir.
|
