VƏ vasiTƏLƏRİ fənnindən mühazirələr toplusu hazirladi qaim cəFƏrov metrologiya haqqında ümumi məlumat

Metrologiya çox dəqiq fiziki eksperimentə, həmçinin riyaziyyat, fizika, kimya və digər elmlərin nailiyyətlərinə əsaslanaraq ölçmə, ölçmələrdə vəhdət və lazımi dəqiqlik yaratmaq haqqında elmdir. Metrologiya yunanca metron – ölçü və loqos – qanun, kəlam sözlərindən əmələ gəlib, ölçülər haqqında elm mənasını verir. Metrologiyanın əsas məsələlərinə ölçmələrin ümumi nəzəriyyəsi, fiziki kəmiy­yətlərin vahidlərinin və vahidlər sisteminin yaradılması, ölçmə üsulları və vasitələri, ölçmələrin dəqiq­liyinin təyini üsulları, ölçmə xətası nəzəriyyəsi, ölçmə vasitələri arasında vəhdət yaratmaq üsulları, vahidlərin qiymə­tini etalonlardan işçi ölçmə vasitə­lərinə ötürmək daxildir.

Metrologiya elmində fiziki kəmiyyətlərlə vahidlər sistemi­nin yaradılma prinsipləri arasında əlaqənin nəzəri məsələləri öyrənilir.

Qanunvericilik metrologiyasına aid olan məsələlərin həlli üçün adətən metroloji xidmət yaradılır. 1960-cı ildən Bey­nəlxalq vahidlər sistemini təşkil edən yeni standart qəbul edil­mişdir.

Ölkədə ölçmə və ölçmə vasitələri arasında vəhdət yarat­mağa xidmət edən dövlət və metrologiya orqanları şəbəkəsi olan metroloji xidmətin elmi əsaslarını metroloji institutlar yaradır. Respublikamızda bu sahəyə Azərbaycan Respubli­kası Nazirlər Kabinetinin Standartlaşdırma, Metro­logiya və Patent üzrə Dövlət Komitəsi başçılıq edir.

Dövlət Metrologiya xidməti dövlət idarəetmə sisteminin bir həlqəsi kimi metroloji təchizat sahəsində idarə və müəssisələrin fəaliyyətində kompleks tədbirlər həyata keçirən bir orqan­dır. Vəzifəsi tələb olunan ölçmə­lərin dəqiqliyini və vahidliyini təmin etməklə məhsulun keyfiyyətini yüksəltmək və istehsal sahəsinin effektliyini qaldırmaqdır. Dövlət Metrologiya xidmətinin fəaliyyətinin əsas istiqamətlərinə metroloji xidmət idarə, müəssisə və təşkilatlarının işinin koordinasiyası, sahə və dövlət stan­dart­larının və yeni texnikanın tətbiqi, ölçmə vasitələ­rinin dövlət sınaqları və onların yerinə yetirilməsinə nəzarət, etalon­ların və yoxlayıcı avadanlığın işlənib hazırlanması, ölçmə vasitələrinin işlənib hazırlanması sahəsində texniki tapşırıqlar, kadrların hazırlanması, dövri informasiya nəşr­lərinin buraxıl­ması, metrologiya sahəsində yeni nailiyyətlər barədə konfrans­ların, seminarların keçirilməsi daxildir.

Ölçmə texnikası öz təhlil metodlarına və anlayışlar siste­minə malik olan elm və texnika sahəsidir. Ölçmə texnikası istehsal proseslərinin və tədqiqat obyektlərinin vəziyyət və xassələrini xarakterizə edən kəmiyyətlər haqqında informasiyanın əldə edilməsi üçün metod və vasitələri öyrənir. Eramızdan bir neçə min il əvvəl əmtəə mübadiləsinin inkişafı ölçmələrə və tərəzilərin yaranmasına gətirib çıxarmışdı. Ölçmə texnikası torpaq sahələrinin bölüşdürülməsi, vaxt ölçmələri, astronomik müşahidələr, gəmilərin hərəkəti, inşaat işlərində ölçülərin gözlənilməsi və digər sahələrdə tətbiq edilirdi. Antik dövrdə elmi-tədqiqat prosesində işıq şüalarının sınma bucaqları, Yer meridianının qövsü kimi dəqiq ölçmələr aparılmışdır.

Təxminən XV əsrədək ölçmə texnikası riyaziyyatın tərkibində olmuşdur. Həndəsə ( Yerin ölçülməsi ), triqono­metriya ( üçbucaqların ölçülməsi ), üçölçülü fəza kimi anlayışlar bunu sübut edir. XVI - XVIII əsrlərdə saat təkmilləşdi, mikroskop, barometr, termometr ixtira edildi. Astronomik ölçmələrin dəqiq­ləşməsi İ.Keplerin planetlərin elliptik orbitlər üzrə hərəkətini kəşf etməyə imkan verdi. Ölçmə cihazlarının və müvafiq nəzəriyyələrin yaradıl­masında Q.Qaliley, İ.Nyuton, G.V.Rixman kimi alimlərin xidmətləri qeyd olunmalıdır. XIX əsrdə ölçmə texnikasının və metrologiyanın nəzəri əsasları yaradıldı. K.Qauss və V.Veberin əsərlərinin ölçmə texnikası üçün çox böyük əhəmiyyəti olmuşdur. XIX əsrdən XX əsrə keçid dövründə sənayesi inkişaf etmiş ölkələrdə metroloji müəssisələr təşkil olundu. XX əsrin başlanğıcı ölçmə texnikasının inkişafı üçün yeni mərhələ oldu. Elektrik vasitələri və daha sonra elektron vasitələr bütün sahələrdə müxtəlif kəmiyyətlərin ölçülməsi üçün tətbiq olunmağa başladı. Radioölçmələr, spektrometriya kimi sahələr yarandı. II dünya müharibəsindən sonra ölçmə texnikası kibernetikanın bir sahəsi kimi formalaşaraq ölçmə, informasiyanın əldə edilməsi və çevrilməsi ilə məşğul olurdu. Müasir vasitələrlə ölçmə prosesi ölçülən kəmiyyətin insan və maşın tərəfindən konkret istifadəsi üçün məqsədəuyğun formaya çevrilmə­sindən ibarətdir. Ölçmə texnikasının sonrakı inkişafı göstərdi ki, ölçmə nəticəsinin elektrik kəmiyyətləri ilə ifadəsi daha əlverişlidir. Müasir ölçmə texnikası cihazların tətbiq sahələrinə və ölçülən kəmiyyətlərin tipinə müvafiq olaraq aşağıdakı istiqamətlərə ayrılır : xətti və bucaq ölçmələri, optik, akustik, fiziki - kimyəvi ölçmələr və istilik fizikası ölçmələri, radioölç­mələr, tezlik və vaxt ölçmələri, şüalanma ölçmələri və s.

Elm və texnikanın inkişafı həmişə ölçmələr sahəsində tərəqqi ilə sıx əlaqədə olmuşdur. Fizika, mexanika və digər elm sahələrində məhz ölçmələr sayəsində təbiət qanunları obyektiv öyrənildiyi üçün dəqiq elmlər inkişaf etdi. Ölçmələr təbiət hadisələrinin və qanunlarının dərk etmə üsulu və vasitəsidir. Təbiət və texniki elmlər sahəsində ixtiralar çoxsaylı ölçmələr hesabına baş verir. Elektrik ölçmələri haqqında ilkin təsəvvürlər elektrik enerjisinin istehsalı, ötürülməsi və istifadəsi zamanı onun parametr­lərinin ölçülmə üsulları kimi təsəvvür olunur və qəbul edilirdi. Sonralar texnoloji proseslərin idarə olunması zamanı məlumatların ölçmələr vasitəsilə alınmasından istifadə edilməyə başlandı. Hal-hazırda elektrik ölçmə üsulları praktiki olaraq istənilən fiziki kəmiyyətlərin və proseslərin öyrənilməsi zamanı tətbiq olunur.

Dünyada ilk elektrik ölçmə cihazı 1745 - ci ildə rus alimi G.Rixman tərəfindən yaradılmışdır. Elektrik gücünü göstərən bu cihaz – elektrometr atmosferdəki elektrik hadisələrini öyrənmək üçün potensiallar fərqini ölçən cihaz olmuşdur. Elektrik ölçmə texnikasının inkişafında rus alimləri A.Q.Stoletov, B.S.Yakobi, D.İ.Mendeleyev və başqalarının mühüm rolu olmuşdur.

Ölçmə vasitələrinə təlabat artdığından ümumi cihazqa­yırma ilə yanaşı aviasiya, analitik, geofiziki, tibbi, kosmik və s. cihazqayırma sahələri də yaranır. Çıxış siqnallarının daşıdığı ölçülən informasiyanın formasından asılı olaraq analoq və rəqəmli ölçmə vasitələri mövcuddur. Ölçmə texnikası tədricən infor­ma­siya – ölçmə texnikasına çevrilir. İnfor­masiya - ölçmə texnikası elm və texnikanın müxtəlif sahələrində forma­laşmış ölçmə texnikası sahələ­rini ölçmə nəzəriyyəsi vasitəsilə ümumiləşdirərək özündə birləşdirir. Ölçmə texnikasının hesablama texnikası, rabitə texnikası, avtomatika texnikası ilə əlaqəsi güclənir. Ölçmə texnikasının inkişafı cihazların keyfiy­yə­tinin və etibarlı­ğının yüksəldilməsi, işləmə sürətinin artırıl­ması, ölçülərin kiçildilməsi, ölçmə cihazlarının tətbiq sahələ­rinin genişlən­dirilməsi, analoq cihazlarının rəqəm ölçmə siste­mi­nə keçirilməsi istiqamətində dəqiq müəyyənləşdirilmişdir.

Elektrik ölçmə texnikasının sonrakı inkişafı ölçmə metod­larının mikroelektronika, avtomatika, hesablama texnikası sahə­sin­dəki uğurlu tətbiqi sayəsində ölçmə texnikası nəzəriyyəsinin inkişafı ilə əlaqədar olmuşdur. Rəqəm ölçmə cihazlarının işlənib hazırlanması və istehsalı ölçmə texnikası sahəsində yeni bir addım olmuşdur.Yüksək dəqiqlik, cəld işləmə, maneəyə qarşı davamlılıq və həssaslıq, az güc tələb etmə, hesablamanın asan olması və bir çox başqa göstəriciləri ilə rəqəm ölçmə cihazları ölçmə texnikası sahəsində liderliyi ələ almışdır.

Əsas anlayışlar və terminlər

Rabitə müəssisələrində elektriki ölçmələr apardıqda müxtəlif növ ölçmə vasitələrindən və çoxlu sayda terminlərdən istifadə edilir. Rabitə texnikasında ölçmə, ölçmə vasitələri, ölçmə xətaları, ölçü vahidi kimi terminlərə tez – tez müraciət olunur.

Ölçmə - fiziki kəmiyyətin qiymətinin xüsusi texniki vasi­tələrin köməyi ilə təcrübi yolla təyin edilməsidir. Ölçmə dedikdə verilmiş kəmiyyətin qiymətinin ölçü vahidinin ölçülən kəmiyyətin qəbul edilmiş ölçü vahidi ilə müqayisə edilməsi başa düşülür.

Ölçmələrin vahidliyi – bu ölçmələrin elə halıdır ki, bu zaman nəticə qəbul edilmiş vahidlərlə ifadə olunur və ölçmənin xətası müəyyən ehtimalla məlum olur.

Ölçmə xətaları – ölçmənin nəticəsinin ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiymətindən fərqidir. Ölçmə xətası az olduqca dəqiqlik artır.

Ölçmənin dəqiqliyi – ölçmənin nəticəsinin ölçülən kəmiyyətin həqiqi qiymətinə yaxınlığını ifadə edən keyfiyyət göstəricisidir. Dəqiq ölçmələr xüsusi texniki vasitələrin tətbiqi ilə həyata keçirilir.

Ölçmə diapazonu – ölçülən kəmiyyətin X_min və X_max qiy­mətləri arasında qiymətlər çoxluğudur. Ölçmə diapazonu müəyyən sərhəd qiymətlərinə malik müvafiq yarımdiapazonlara ayrılır.

Ölçmə vasitələri – ölçmə zamanı istifadə olunan və norma­laşdırılmış metroloji xüsusiyyətlərə malik olan texniki vasitələr­dir. Obyekt və proseslərin halını xarakterizə etmək üçün müxtəlif fiziki kəmiyyətlərin ölçülməsi vacibdir. Ölçmə nəticələri ölçülən kəmiyyətin ölçü vahidi ilə ifadə olunur. Ölçmə texnikasının inkişafı ölçmə vasitələrinin daha geniş tətbiqinə şərait yaratdı. Yeni texniki vasitələr və ölçmə cihazları yaradıldı. Ölçmə üsulları yeni texnika və texnologiya hesabına təkmilləşdirildi və ölçmə sistemlərinin yaradılmasına səbəb oldu.

Ölçmə vasitələrinin sabitliyi – onların metroloji xarak­teristikalarının zamandan asılı olmadan sabitliyini əks etdirən keyfiyyət göstəricisidir.

Ölçmə növləri və üsulları

Kəmiyyətlərin ədədi qiymətləri ölçmə yolu ilə hesablanır və tapılır. Ölçmə müqayisə prosesi olaraq təcrübi yolla tədqiq olunan kəmiyyət haqqında miqdari məlumat alınmasıdır. Belə ki, ölçülən kəmiyyətin qiymətinin müqayisə yolu ilə eyniadlı kəmiyyətin qəbul edilmiş ölçü vahidinə nəzərən münasibəti təyin olunur.

Rabitə texnikasında hər hansı bir kəmiyyəti ölçmək üçün müxtəlif ölçmə vasitələrindən və ölçmə üsullarından istifadə olunur.

Fiziki kəmiyyətlərin ölçülmə üsulları birbaşa ölçmə, dolayı ölçmə və birgə ölçmə növlərinə bölünür.

Birbaşa ölçmə dedikdə fiziki kəmiyyətin ədədi qiymətinin təcrübi yolla cihazlar vasitəsilə bilavasitə təyin olunması başa düşülür. Buna misal olaraq ampermetrlə cərəyan şiddətinin, voltmetrlə gərginliyin ölçülməsini göstərmək olar.

Fiziki kəmiyyətin qiyməti birbaşa ölçmələrin nəticələrinə görə riyazi yolla hesablamalardan alınarsa, bu dolayı ölçmə növü adlanır.. Cərəyan şiddəti və gərginliyin qiymətini birbaşa ölçmə üsulu ilə ölçüb gücün təyin edilməsi dolayı ölçmə üsuluna misaldır.

Birgə ölçmə növü isə eyni vaxtda bir neçə müxtəlif adlı kəmiyyətin ölçülməsi və onlar arasında funksional asılılığın təyin olunması üçün istifadə olunan ölçmə növüdür.

Ölçmə üsulları dedikdə ölçmə vasitələrinin və prinsiplərinin istifadə qaydası başa düşülür

Ölçmə üsulları birbaşa qiymətləndirmə və müqayisə üsul­larına ayrılır. Birbaşa qiymətləndirmə üsulu fiziki kəmiyyətin qiymətinin birbaşa ölçmə cihazının hesablama qurğusunun göstərişinə əsasən təyin edilməsidir.

Müqayisə üsulu ilə ölçmə apardıqda ölçülən kəmiyyət ölçünün ifadə etdiyi qiymətlə müqayisə olunur. Müqayisə üsulu aşağıdakı növlərə bölünür: diferensial üsul, sıfır üsulu, qarışdırma üsulu, üst – üstə düşmə üsulu, qarşı- qarşıya qoyma üsulu.

Ifadə edilmə üsuluna görə ölçmələr mütləq və nisbi ölçmə üsullarına bölünür: Mütləq ölçmə üsulu - fiziki kəmiyyətin qiymətinin ölçmə vasitələrindən istifadə etməklə birbaşa ölçmə üsulu ilə tapılmasına deyilir. Nisbi ölçmə üsulu - kəmiyyətin qiymətinin qəbul edilmiş va­hidə nəzərən (əvvəlcədən məlum olan) ölçmə yolu ilə tapıl­masına deyilir. Nisbi ölçmə üsulu yüksək dəqiqlik tələb olunan sahələrdə tətbiq edilir.

Ölçülən kəmiyyətin zamandan asılılığına görə ölçmələr statik və dinamik olurlar. Ölçülən kəmiyyətin qiyməti zamandan asılı olmadıqda, belə ölçmə statik ölçmə adlanır. Cisimlərin uzunluğunun, çəkisinin ölçülməsini misal göstərə bilərik. Ölçülən kəmiyyətin qiyməti zamandan asılı olaraq dəyişirsə, belə ölçmələr dinamik ölçmə adlanır. Vibrasiya ölçmələri, fəza ölçmələri dinamik ölçmələrə aiddir. Simli rabitənin bütün sahələrində ölçmə aparılır.

Fiziki kəmiyyət sistemin halını xarakterizə edir. Fiziki kəmiyyət dedikdə bir çox fiziki obyektlər üçün keyfiyyətcə ümumi, kəmiyyətcə isə hər bir obyekt üçün fərdi olan xüsusiyyət başa düşülür. Obyekt və proseslərin halını xarakterizə etmək üçün müx­təlif fiziki kəmiyyətlərin ölçülməsi vacibdir. Fiziki kəmiyyətin ölçülməsi onun qiymətinin xüsusi texniki vasitələrin köməyi ilə təyin edil­məsidir. Ölçmə nəticələri ölçülən kəmiyyətin ölçü vahidi ilə ifadə olunur.

Fiziki kəmiyyətin ölçü vahidi onun qəbul olunmuş və qanu­niləşdirilmiş müəyyən miqdarıdır. Kəmiyyətlərin ölçülməsi bey­nəlxalq səviyyədə ümumi vahidlər sisteminin olmasını tələb edir.

Əvvəllər də müxtəlif variantlarda vahidlər sistemi mövcud olmuşdur. Məs: metr, qram, saniyə SQS ( san­timetr, qram, saniyə ) sistemi kimi qəbul edilmiş, lakin son­ralar MKS ( metr, kiloqram, saniyə ) sistemi ilə əvəz olun­muş­dur. 1832 - ci ildə Karl Qauss uzunluq, güc, kütlə, zaman vahidlərindən ibarət ilk dəfə olaraq vahidlər yığımını tərtib etmişdir. 1851- ci ildə isə Vilhelm Veber bütün elektrik vahidlərinin sistemini yarat­mışdır və həmin sistem müasir elektrik vahidləri sisteminin əsasını təşkil edir. 1960 - cı ildə ölçü və çəkilərə aid XI konfrans beynəlxalq vahidlər sisteminin - Sİ yaradılması haqqında qərar qəbul etdi.

3. 
   Elektrik törəmə ölçü vahidləri
   

Çox vaxt fiziki kəmiyyətlərin on dəfələrlə böyük və kiçik qiymətlərindən istifadə olunur. Ölçü vahidlərinin bu qiymətlərini ifadə etmək üçün tətbiq edilən onluq vuruqların tərtibinə görə əmsal - sözönləri aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir: