АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

ИНЖЕНЕРЛІК КИБЕРНЕТИКА КАФЕДРАСЫ

ӨЛШЕУЛЕРДІҢ ТЕХНИКАЛЫҚ ҚҰРАЛДАРЫ

5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне есептеу-графикалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар

Алматы 2011

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Хан С.Г., Ибраева Л.К. Метрология және өлшеулер. 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған зертханалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар - Алматы: АЭжБУ, 2011 – 46 б.

Әдістемелік нұсқаулар алты зертханалық жұмыстардың бейнелеуінен тұрады және виртуалды жұмыстар имитациялық модельдеуді қолдана отыра компьютерде орындалады.

Әдістемелік нұсқаулар «Метрология және өлшеулер» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындағанда қолданылады.

Без.- 19, кесте - , әдеб.- 6 атау.

Пікір беруші: техн. ғыл., канд., доц. Джумагалиев Б.С.

“Алматы энергетика және байланыс университеті” коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2011 ж. қосымша баспа жоспары бойынша басылады.

Мазмұны

1 Зертханалық жұмыс. Көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулер нәтижелерін стандартты өңдеу	4
2 Зертханалық жұмыс. Өрескел қателіктер бар болатын жағдайдағы көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулер нәтижелерін өңдеу	11
3 Зертханалық жұмыс. Температураны өлшеу каналының қосынды қателіген имитациялық модельдеу	19
4 Зертханалық жұмыс. Температураны өлшеу каналының қателіктерін азайту әдістерін зерттеу	27
5 Зертханалық жұмыс. Өлшеу құралдарының негізгі және қосымша қателіктерін оқу	32
6 зертханалық жұмыс. Техникалық термометрлерді тексеру және шкаласын бөліктендіру	39
Әдебиет тізімі	45

1 Зертханалық жұмыс. Көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулердің нәтижелерін стандартты өңдеу

Жұмыс мақсаты: көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулер нәтижелерін стандартты өңдеудің, өлшеу құралдарыныі қателіктерінің таратылу заңдарын анықтаудың, қателіктерді бағалау мен өлшеулер нәтижелерін көрсетудің дағдыларын алу.

1.1 Зертханалық жұмысқа тарпсырма

- виртуалды зертханалық жұмыстың экранында көрсетілген екі әртүрлі өлшеу құралдарының құрылымдық сұлбалары мен техникалық сипатамаларын оқыңыз;

- аталған өлшеу құралдарымен берілген кірудегі шаманы өлшеуге имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

- имитациялық тәжірибелердің нәтижелерін статистикалық өңдеңіз;

- аталған өлшеу құралдарының қателіктерінің таратылу заңдарын бағалыңыз;

- бақылаулар нәтижелерінің нормалды таратылу заңына сәйкестігі туралы гипотезасын Пирсонның -критерийі көмегімен тексеріңіз.

1.2 Зертханалық жұмысты орындау тәртібі

1.2.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз:

- Metlab1.exe файлын қосыңыз, студенттің тіркелу терезесі пайда болады (1.1 суретті қараңыз);

1.1 Сурет - Студенттің тіркелу терезесі

- өзіңіздің аты жөніңізді, топ нөмірін енгізіңіз;

- зертханалық жұмыстың берілген нұсқасын енгізіңіз;

- «Далее» батырмасын басыңыз.

1.2.2 Пайда болған виртуалды зертханалық стендтің терезесінде (1.2 суретті қараңыз) тапсырманы оқыңыз, кірудегі температураның қайта қосқышының астында орнатылған енгізу терезеге тапсырма бойынша кірудегі температураның мәнің енгізіп, «Enter» батырмасын басыңыз. Содан кейін зертханалық жұмысты орындауға аспаптардың таңдауын бастаңыз.

1.2 Сурет – Виртуалды зертханалық жұмыстың терезесі

1.2.3 «Первичные преобразователи» бетінде термопаралар мен термокедергілердің ұсынылған тізімінен таспырмаға сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің типін таңдаңыз.

1.2.4 «Проверить правильность выбора прибора» батырмасын басыңыз.

1.2.5 Егер де бірінші ретті түрлендіргіш дұрыс таңдалынған болса, сол жақта төменде «Первичный преобразователь выбран верно» жасыл лампасы жанады.

1.2.6 Жұмыстың келесі «Екінші ретті аспапты таңдау» кезеңіне көшіңіз (1.3 суретті қараңыз). Ол үшін «Вторичные приборы» бетіне көшіңіз.

1.3 Сурет –Жұмыс кезеңдерін таңдау терезесі

Типі тапсырмада көрсетілген екінші ретті аспапты 1.2.3 – 1.2.5 сияқты таңдаңыз.

1.2.7 Жұмыстың келесі кезеңі «Имитациялық тәжірибе» болып табылады. Ол үшін «Статистическая обработка результатов» (1.3 суретті қараңыз) бетіне көшіңіз. Пайда болған «Имитационный эксперимент и статистическая обработка результатов» (1.4 суретті қараңыз.) терезеде кірудегі температураны өлшеуге имитациялық тәжірибелерді екі өлшеу құралымен өткізуге мүмкіншілік бар: сол жақта –1.2.3 п. таңдалынған бірінші ретті түрлендіргішпен, оң жақта –1.2.6 п. таңдалынған екінші ретті аспаппен.

1.4 Сурет – Имитациялық тәжірибелер мен нәтижелерді статистикалық өңдеудің терезесі

Бақылау санын «50» деп енгізіп, осы терезенің оң және сол жақтарындағы екі «Имитационный эксперимент» батырмаларын басыңыз.

Бірінші ретті түрлендіргішпен өлшенген кірудегі шаманың 50 мәнінен тұратын екі тік жолы және екінші аспаппен өлшенген кірудегі шаманың 50 мәнінен тұратын екі тік жолы пайда болады. Олар 1.2.2 п. берілген кірудегі температураның мәнінің кездейсоқ тәртібімен алынған өлшенген нәтижесі болып табылады.

1.2.8 Жұмыстың келесі кезеңі «Нәтижелерді статистикалық өңдеу».

Бірінші ретті түрлендіргішпен өткізілген имитациялық тәжірибелерді статистикалық өңдеңіз. Ол үшін «Excel» батырмасын басыңыз, сонда өлшенетін шаманың 50 мәнінің сұрыптауы автоматты түрде «.xls» кеңейтілуі бар файлда орнатылады. Пайда болған терезеде кеңейтілуі «.xls» болатын файл атын көрсету керек.

«Excel» файлын ашып, бақылау нәтижелері мен өлшеу нәтижелерінің математикалық күтімінің, дисперсиясының, ортаквадраттар ауытқуының бағаларын есептеңіз (1.4 п. қараңыз). Өлшенетін шаманың кездейсоқ қателіктері бар бақылау нәтижелерінің таратылу заңының диаграммасын құрыңыз [5].

1.2.9 Бақылау нәтижелері мен өлшеу нәтижелерінің математикалық күтімінің, дисперсиясының, ортаквадраттар ауытқуының бағаларының мәндерін компьютермен есептелген мәндерімен салыстырыңыз. Ол үшін есептелген мәндерді сәйкес терезелеге енгізіп, «Проверка» батырмасын басыңыз. Есептелген мәндер дұрыс болса, енгізу терезелердің сол жағында жасыл светодиодтар жанады (1.4 суретті қараңыз).

1.2.10 Өлшенетін шаманың бақылау нәтижелерінің таратылу диаграммасын экранда орнатылған компьютердің диаграммасымен салыстырыңыз.

1.2.11 Келесі 1.2.8 – 1.2.10 әрекеттердің орындалуын басқа өлшеу құралы – екінші ретті аспап үшін қайталаңыз.

1.2.12 Жұмыстың келесі кезеңі - «Нормалды татратылу заңы туралы гипотезаны Пирсон критериийімен тексеру».

«Проверка гипотез» бетіне көшіңіз (1.3 суретті қараңыз). «Расчет функции Пирсона» бетіне көшіңіз (1.5 суретті қараңыз).

Бірінші ретті түрлендіргіш пен екінші ретті аспап үшін Пирсон функциясын есептеңіз.

Сәйкес терезелерге сенімді ықтималдық пен маңыздылық денгейдің берілген мәндерін және есептеу негізінде алынған Пирсон функциясының мәні мен оның «Проверка гипотез»: «Справочный материал» [5] бетіндегі кесте арқылы табылған критикалық мәнін енгізіңіз.

1.2.13 «Расчет» батырманы басыңыз. Компьютер Пирсон функциясын есептейді. «Подтверждение закона» терезесінде компьютермен гипотезаны тексерудің нәтижесі пайда болады: таратылу заңды нормалды болатыны дәлелденеді немесе дәлелденбейді.

1.2.14 «Проверка» батырмасын басыңыз. Маңыздылық деңгей, Пирсон функциясының есептелген мәндері және Пирсон функциясының критикалық мәндері компьютермен есептелген мәндерімен салыстырылады. Есептеулер дұрыс болса, сәйкес терезелердің сол жағында жасыл светодиодтар жанады. Кері жағдайда оқытушы парольді енгізіп Пирсон функциясын компьютермен есептеу тәртібін көре алады.

1.5 Сурет - Пирсон критерийі бойынша таратылу заңның нормалды болатынын тексеру

1.3 Көпсанды тәуелсіз бақылаулары бар тікелей өлшеулердің нәтижелерін өңдеудің стандартты әдістемесі

Бұл әдістеме «Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений» МЖБС 8.207-76 кепілдемелеріне сәйкес болып табылады.

Әдістемеге сәйкес бақылау қатарын өндеуді келесі тәртіппен өткізеді [5]:

а) бақылау нәтижелерінен белгілі систематикалық қателерін алып тастайды;

б) жөнделген бақылау нәтижелердің орта арифметикалық өлшемін есептеп, оны өлшеу нәтижесі ретінде қолданады;

в) бақылау нәтижелерінің орта квадраттық аутқуының бағасын есептеу;

г) өлшеулер нәтижелерінің орта квадраттық аутқуының бағасын есептеу;

д) өрескел қателіктері мен мүлт кетулерді бақылау нәтижелерінен алып тастау;

е) өрескел қателіктері мен мүлт кетулері бар болатын болса, оларды жойғаннан кейін б)-г) әрекеттерді қайталау;

ж) бақылау нәтижелері нормалды тарату заңына сәйкес деген гипотезаны тексеру;

з) өлшеу нәтиже қателігінің кездейсоқ құрамдас бөлігінің сенімді шектерін есептеу;

и) өлшеу нәтиженің жойылмаған систематикалық қателігінің шектерін есептеу;

к) өлшеу нәтиже қателігінің сенімді шектерін есептеу;

л) өлшеу нәтижесін орнатылған тәртіп бойынша көрсету.

1.4 Өлшеу нәтижелерін көрсету түрі

Шаманың өлшеу жолымен табылған мәнін өлшеу нәтижесі деп атайды. Өлшеу нәтижесін көрсеткенде әрқашанда оның орындалу қателігін (дәлдігін) көрсету керек. Жоғарғы дәлдікке қателіктердің кіші мәндері сәйкес болады, осы жағдай дәлдіктің сапалы түсініктемесін көрсетеді. Дәлдікті сан жағынан бағалау үшін бірсыпыра критерийлерді қолданады. Жиі қолданылатын дәлдік бағасы келесі болады: берілген ықтималдықпен өлшеулердің қосынды қателігі орналасқан интервалы өлшеу дәлдігін анықтайды. Сонымен бірге өлшеу нәтижелерін көрсету түрі келесі өрнекпен анықталады

Х = Х_өлш ; Р , (1.1)

мұндағы Х_өлш – өлшенетін шаманың бірліктерімен көрсетілетін өлшеу нәтижесі;

- өлшенетін шаманың бірліктерімен анықталатын қосынды абсолютты қателіктің шектерімен көрсетілген ықтималдық интервал;

Р – сенімді ықтималдық.

Энергетиканың технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйелерінде өлшеулердің дәлдігін бағалағанда нәтижелерді көрсетудің осы түрі негізгі болып таңдалынған.

Өлшеу нәтижелерін бейнелегенде келесідей өлшеу нәтижелерін дөңгелектендіру ережелерін қолдану керек:

а) өлшеу нәтижесін дөңгелектедіру қателік мәнін дөңгелектендіруден басталады;

б) егер де қателік мәнінде бірінші маңызды цифрі 1 немесе 2 тең болса, оның мәнінде екі маңызды цифрді қалдырады; егер де қателік мәнінде бірінші маңызды цифрі 3 тең немесе одан үлкен болса, оның мәнінде бір маңызды цифрді қалдырады; қалған цифрлер жойылады, мәні арифметика ережелерімен дөңгелектендіріледі;

в) дөңгелектенген қателігінің мәніндегі төменгі разрядына дейін Х_өлш өлшеу нәтижесіде арифметика ережелерімен дөңгелектендіріледі;

г) алдынғы есептеулерді артық бір-екі цифрлармен орындауға болады, дөңгелектендіру тек қана соңғы нәтижесінде жасалады.

1.5 Есеп берудің құрамы

Жұмыс бойынша есеп беру әр оқылған өлшеу құралы үшін келесілерден тұрады:

- өлшеу құралының құрылымдық сұлбасы;

- өлшеу құралының техникалық сипаттамалары;

- өлшенетін шаманың алынған 50 мәндері;

- бақылау және өлшеу нәтижелерінің математикалық күтімін, дисперсиясын және ортаквадраттар ауытқуының есептеулері;

- өлшенетін шаманың таратылу диаграммасы және кездейсоқ қателіктің алынған таратылу заңы туралы қорытынды;

- Пирсон функциясын есептеу және таратылу заңның нормалды болатыны туралы гипотезаны тексеру;

- өлшеу нәтиженің кездейсоқ қателігінің сенімді шектерін есептеу;

- 1.4 п. аталған дөңгелектендіру ережелері бойынша көрсетілген өлшеу нәтижесін (1.1)-ге сәйкес көрсету;

- жұмыс бойынша қорытынды.

1.6 Бақылау сұрақтары

1.6.1 «Өлшеу құралдың метрологиялық сипаттамалары» анықтамасын беріңіз.

1.6.2 Өлшеу құралдың метрологиялық сипаттамаларын атаңыз.

1.6.3 «Өлшеу құралдың систематикалық қателіктері» және «Өлшеу құралдың кездейсоқ қателіктері» анықтамаларын беріңіз.

1.6.4 Көпсанды бақылаулары бар өлшеулер нәтижелерін өңдеудің стандартты процедурасы қалай өткізіледі?

1.6.5 Гистограмма қалай құрылады, неге?

1.6.6 Кездейсоқ қателіктер қандай заңдылықтар бойынша таратылады?

1.6.7 Кездейсоқ қателіктердің негізгі сипаттамаларының бағалары.

1.6.8 Өлшеу нәтижені дөңгелектендіру және көрсету ережелері.

2 Зертханалық жұмыс. Өрескел қателіктер болған жағдайда көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулер нәтижелерін өңдеу

Жұмыс мақсаты: өрескел қателіктер (мүлт кетулер, шығарулар) болған жағдайда көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулерді орындаудың әдістемесімен танысу. Осындай жағдайлардағы өлшеу нәтижелерінің қателіктерін бағалаудың және бақылау нәтижелерін өңдеудің дағдыларын алу.

2.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- аталған өлшеу құралдарымен берілген кірудегі шаманы өлшеуге имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

- имитациялық тәжірибелердің нәтижелерін статистикалық өңдеңіз;

- аталған өлшеу құралдарының қателіктерінің таратылу заңдарын бағалыңыз;

- бақылаулар нәтижелерінің нормалды таратылу заңына сәйкестігі туралы гипотезасын асимметрия және эксцесс коэффициенттері көмегімен тексеріңіз;

- бақылау функциясы деп аталатын статистикасымен және «үш сигма» ережесі көмегімен күдікті бақылау нәтижесінің өрескел қателігі болмайтыны туралы гипотезаны тексеріңіз.

2.2 Зертханалық жұмысты орындау тәртібі

2.2.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз:

- Metlab2.exe файлын қосыңыз, студенттің тіркелу терезесі пайда болады (1.1 суретті қараңыз);

- өзіңіздің аты жөніңізді, топ нөмірін енгізіңіз;

- зертханалық жұмыстың берілген нұсқасын енгізіңіз;

- «Далее» батырмасын басыңыз.

2.2.2 Пайда болған зертханалық стендтің терезесінде (2.1 суретті қараңыз) тапсырманы оқыңыз, кірудегі температураның қайта қосқышының астында орнатылған енгізу терезеге тапсырма бойынша кірудегі температураның мәнің енгізіп, «Enter» батырмасын басыңыз. Содан кейін зертханалық жұмысты орындауға аспаптардың таңдауын бастаңыз.

2.2.3 «Первичные преобразователи» бетінде термопаралар мен термокедергілердің ұсынылған тізімінен таспырмаға сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің типін таңдаңыз.

2.2.4 «Проверить правильность выбора прибора» батырмасын басыңыз.

2.2.5 Егер де бірінші ретті түрлендіргіш дұрыс таңдалынған болса, сол жақта төменде «Первичный преобразователь выбран верно» жасыл лампа жанады.

2.2.6 Жұмыстың келесі «Екінші ретті аспапты таңдау» кезеңіне көшіңіз. Ол үшін «Вторичные приборы» бетіне көшіңіз.

Типі тапсырмада көрсетілген екінші ретті аспапты 2.2.3 – 2.2.5 п. сияқты таңдаңыз.

2.2.7 Жұмыстың келесі кезеңі «Имитациялық тәжірибе» болып табылады. Ол үшін «Статистическая обработка результатов» бетіне көшіңіз. Пайда болған «Имитационный эксперимент и статистическая обработка результатов» (2.2 суретті қараңыз) терезеде кірудегі температураны өлшеуге имитациялық тәжірибелерді екі өлшеу құралымен өткізуге мүмкіншілік бар: сол жақта – 2.2.3 п. таңдалынған бірінші ретті түрлендіргішпен, оң жақта –2.2.6 п. таңдалынған екінші ретті аспаппен. Бақылау санын «25» деп енгізіп, осы терезенің оң және сол жақтарындағы екі «Имитационный эксперимент» батырмаларын басыңыз.

2.1 Сурет – Виртуалды зертханалық жұмыстың терезесі

Бірінші ретті түрлендіргішпен өлшенген кірудегі шаманың 25 мәнінен тұратын екі тік жолы және екінші аспаппен өлшенген кірудегі шаманың 25 мәнінен тұратын екі тік жолы пайда болады. Олар 2.2.2 п. берілген кірудегі температураның мәнінің кездейсоқ тәртібімен алынған өлшенген нәтижесі болып табылады.

2.2.8 Жұмыстың келесі кезеңі «Нәтижелерді статистикалық өңдеу».

Бірінші ретті түрлендіргішпен өткізілген имитациялық тәжірибелерді статистикалық өңдеңіз. Ол үшін «Excel» батырмасын басыңыз, сонда өлшенетін шаманың 25 мәнінің сұрыптауы автоматты түрде «.xls» кеңейтілуі бар файлда орнатылады. Пайда болған терезеде кеңейтілуі «.xls» болатын файл атын көрсету керек.

«Excel» файлын ашып, бақылау нәтижелері мен өлшеу нәтижелерінің математикалық күтімінің, дисперсиясының, ортаквадраттар ауытқуының бағаларын есептеңіз (1.3 п. қараңыз). Өлшенетін шаманың кездейсоқ қателіктері бар бақылау нәтижелерінің таратылу заңының диаграммасын құрыңыз.

2.2 Сурет – Имитациялық тәжірибелер мен нәтижелерді статистикалық өңдеудің терезесі

2.2.9 Бақылау нәтижелері мен өлшеу нәтижелерінің математикалық күтімінің, дисперсиясының, ортаквадраттар ауытқуының бағаларының мәндерін компьютермен есептелген мәндерімен салыстырыңыз. Ол үшін есептелген мәндерді сәйкес терезелеге енгізіп, «Проверка» батырмасын басыңыз. Есептелген мәндер дұрыс болса, енгізу терезелердің сол жағында жасыл светодиодтар жанады.

2.2.10 Өлшенетін шаманың бақылау нәтижелерінің таратылу диаграммасын экранда орнатылған компьютердің диаграммасымен салыстырыңыз.

2.2.11 Келесі 2.2.8 – 2.2.10 әрекеттердің орындалуын басқа өлшеу құралы– екінші ретті аспап үшін қайталаңыз.

2.2.12 Жұмыстың келесі кезеңі - «Эмпирикалық бағалар көмегімен таратылу заңның нормалды болатыны туралы гипотезаны тексеру».

«Проверка гипотез» бетіне көшіңіз. «Расчет эмпирической оценки» бетін ашыңыз (2.3 суретті қараңыз).

Бірінші ретті түрлендіргіш пен екінші ретті аспап үшін асимметрия және эксцесс коэффициенттерін 2.3.3 п. сәйкес «Excel» көмегімен есептеңіз.

Есептеу нәтижесінде алынған асимметрия Г1 және эксцесс Г2 коэффициенттерінің мәндерін сәйкес терезелерге енгізіңіз.

2.2.13 «Расчет» батырмасын басыңыз. Компьютер асимметрия Г1 және эксцесс Г2 коэффициенттерін есептейді. «Подтверждение закона» терезесінде компьютердің гипотезаны тексеру нәтижесі пайда болады: таратылу заңының нормалды болатыны дәлелденеді немесе кері қарай.

2.2.14 «Проверка» батырмасын басыңыз. Есептелген асимметрия Г1 және эксцесс Г2 коэффициенттерінің мәндері компьютермен есептелген мәндерімен салыстырылады. Есептеулер дұрыс болса сәйкес терезелердің сол жағында жасыл светодиодтар жанады. Есептеулер дұрыс болмаса оқытушы парольді енгізіп компьютердің асимметрия Г1 және эксцесс Г2 коэффициенттерін есептеуінің детальдарын көре алады.

2.3 Сурет – Эмпирикалық бағалаулар бойынша таратылу заңның нормалды болатынын тексеру

2.2.15 Жұмыстың келесі кезеңі «Өрескел қателерді немесе мүлт кетулерді жою».

«Оценка грубых погрешностей» бетіне көшіңіз. «Excel» файлында «үш сигма» ережесі бойынша (2.3.1 п.) және бақылау функциясы деп аталатын статистикасы көмегімен өрескел қателіктерді есептеңіз.

Сәйкес терезелерге алынған шамалардың есептеулерін енгізіңіз:

- «үш сигма» ережесі үшін: Xmax, Xmin және шегінің сыртында орналасқан мәндердің санын;

- бақылау функциясы деп аталатын статистикасы үшін: және статистиканы тексеру нәтижесін.

2.2.16 «Проверка» батырмасын басыңыз. шегінің сыртында орналасқан мәндердің саны; есептелген мәндері және статистиканы тексерудің нәтижесі компьютердің есептеулерімен салыстырылады. Есептеулер дұрыс болса сәйкес терезелердің сол жағында жасыл светодиодтар жанады. Есептеулер дұрыс болмаса оқытушы парольді енгізіп компьютер есептеулерінің детальдарын көре алады.

2.3 Өрескел қателіктер (мүлт кетулер, шығарулар) болған жағдайда көпсанды бақылаулары бар тікелей өлшеулердің нәтижелерін өңдеудің әдістемесі

Өлшеулердің сапасын жоғарылату үшін өлшеулерді жиі жағдайда көпсанды бақылаулармен орындайды. Басқа сөзбен айтқанда оператор бірдей шарттарда бірдей өлшеу құралымен және бірдей өлшеу әдісімен өлшеулерді қайталайды.

Бақылаулар нәтижелері алынғаннан кейін мәліметтер өңделеді, бұл жерде әртүрлі статистикалық өңдеудің процедуралары қолданылады, мысалы, стандартты (1.3 п.) немесе қарапайымдалған әдістеме. Көпсанды бақылауларды статистикалық өңдеудің заңдылықты шарттарынын бірі сұрыптаудың біртектілігі яғни сұрыптаудың барлық мүшелерінің жалғыз негізгі жиынтыққа жататыны болып табылады. Басқа сөзбен айтқанда сұрыптауда тәжірибелердің өткізу шектерінің сыртында жататын бақылаулар болатын болса, оларды сұрыптаудан алып тастау керек. Кездейсоқ қателіктің мәнімен таңбасын анықтау мүмкін емес. Кездейсоқ қателікті есепке алу үшін көпсанды (статистикалық) өлшеулерді өткізеді. Кездейсоқ қателікті бағалағанда күтілетін қателік туралы әңгімелейді. Берілген шарттарда күтілетін қателіктен маңызды асатын кездейсоқ қателік өрескел қателік болып табылады. Өлшеу нәтижені ашықтан бұрмалайтын қателік мүлт кету болып табылады. Тәжірибелерді өткізетін адамның субъективті кездейсоқ қателігін мүлт кету деп есептейді.

Тәжірибелік практикада мүлт кетулерді іздеу «сұрыптауды цензуралау» деп аталатын процедурасында негізделген. Сұрыптауды цензуралау формалды критерийлерді қолдануды жорамалдайды. Бірсыпыра осындай критерийлер бар, ең қарапайымы «үш сигма» ережесі болып табылады.

2.3.1 Өрескел қателер мен мүлт кетулерді «үш сигма» ережесі бойынша анықтау және жою [6].

Берілген бақылаулардың сұрыптауынан ±3 шегінен шығатын мәндерді алып тастау керек.

±3 сенімді интервалға Р = 0,997 сәйкес болады. Басқа сөзбен айтқанда қателік нормалды заңмен таратылған болса оның мүмкін болатын мәндерінің біреуіде осы интервалдың сыртында бірге өте жақын ықтималдықпен орналаспайды. Сондықтан қателіктер нормалды заңымен таратылған болса ±3 шектері бар қателікті максималды мүмкін болатын (шекті) қателік деп есептейді. Осы шектерден шығатын қателіктер өрескел қателіктер немесе мүлт кету деп есептеледі. Бақылаудың нәтижелерінің статистикалық өңдеулері басталмай тұрып өрескел қателіктер мен мүлт кетулерді тәжірибелік мәліметтерден алып тастайды.

Бұл ереже ыңғайлы және қарапайым бірақ өте «қатал», сондықтан оны қолданғанда сұрыптаудан құқықты нәтижелерді жоюдың қауіптілігі бар.

2.3.2 Өрескел қателіктер мен мүлт кетулерді бақылау функциясы көмегімен анықтау және жою.

Тағы бір білікті критерий бар. Оған сәйкес бақылаудың күдікті бақылау нәтижесінің өрескел қателігі болмайтыны туралы гипотезасы тексеріледі. Күдікті деп біріншіден бақылау нәтижелердің максималды және минималды мәндері саналады. Сондықтан гипотезаны тексеру үшін бақылау функциясы деп аталатын немесе статистикалар қолданылады. Сәйкес таратылу функциялары бір біріне тең болып табылады және де нормалды таратылу заң үшін оның кестесі бар (2.1 кестені қараңыз).

Берілген сенімді ықтималдық немесе маңыздылық денгей үшін кездейсоқ себептерден кездейсоқ шаманың қабылдайтын ең үлкен мәндерін табуға болады. Егер де тәжірибелік мәліметтерден есептелген мәні мәнінен кіші болса, бақылау қатары біртекті болады деген гипотеза қабылданады, кері жағдайда гипотеза тәжірибелік мәліметтермен қайшылыққа келеді, гипотеза қабылданбайды. Егер де бақылау қатары біртекті болмаса, онда немесе нәтижелерінде өрескел қателер бар болады деп есептелінеді, оларды өңдеуге қолданбайды, алып тастайды. Жүзден кезде біздер бірінші ретті қатені жіберуіміз яғни біртекті болатын сұрыптауды біртекті емес деп қабылдаумыз мүмкін. Мүлт кетулер жойылғаннан кейін бақылау нәтижелерінің статистикалық өңдеуі кәдімгідей орындалады.

2.3.3 Бақылау нәтижелері тек қана нормалды заң бойынша таратылған болса өрескел қателіктердің аталған критерийлерін қолдануға болады. Бақылау сандары болғанда Пирсон критерийі жарамайды, ондықтан сбақылау нәтижелері нормалды заңмен таратылатынын тексеру үшін келесі фактті қолдануға болады: нормалды заң үшін асимметрия және эксцесс коэффициенттері нөлге тең болады.

Асимметрия Г1 коэффициентінің эмпирикалық бағасы келесі формуламен табылады

. (2.1)

2.1 К е с т е – Бақылау санының әртүрлі n мәндеріндегі мәндері

(q – маңыздылық денгейі)

n	q=1- P
n	0,10	0,05	0,025	0,01
3	1,406	1,412	1,414	1,414
4	1,645	1,680	1,710	1,723
5	1,731	1,869	1,917	1,955
6	1,894	1,996	2,067	2,130
7	1,974	2,093	2,182	2,265
8	2,041	2,172	2,273	2,374
9	2,097	2,237	2,349	2,464
10	2,146	2,294	2,414	2,540
11	2,190	2,383	2,470	2,606
12	2,229	2,387	2,519	2,663
13	2,264	2,426	2,562	2,714
14	2,297	2,461	2,602	2,759
15	2,326	2,493	2,638	2,808
16	2,354	2,523	2,670	2,837
17	2,380	2,551	2,701	2,871
18	2,404	2,557	2,728	2,903
19	2,426	2,600	2,754	2,932
20	2,447	2,623	2,778	2,959
21	2,467	2,644	2,801	2,984
22	2,486	2,664	2,823	3,008
23	2,504	2,683	2,843	3,030
24	2,520	2,701	2,862	3,051
25	2,537	2,717	2,880	3,071

Эксцесс Г2 коэффициентінің эмпирикалық бағасы келесі формуламен табылады

. (2.2)

Г1 және Г2 шамалар үшін шашырау дәрежесін олардың асимметрия және эксцесс коэффициенттерінің және ортаквадраттар ауытқуларының бағаларымен салыстырып жуықтап бағалауға болады

; (2.3)

. (2.4)

Егер де бір уақытта және шарттар орындалса таратылу заңы нормалды болып есептеледі.

Егер де бақылау нәтижелерінің саны , олардың нормалды заңмен таратылатыны келісу критерийлермен тексерілмейді.

2.4 Есеп берудің құрамы

Жұмыс бойынша есеп беру әр оқылған өлшеу құралы үшін келесілерден тұрады:

- өлшеу құралының құрылымдық сұлбасы;

- өлшеу құралының техникалық сипаттамалары;

- өлшенетін шаманың алынған 25 мәндері;

- өлшеу нәтижелерінің математикалық күтімін, диспесиясын және ортаквадраттар ауытқуының есептеулері;

- өлшенетін шаманың таратылу диаграммасы және кездейсоқ қателіктің алынған таратылу заңы туралы қорытынды;

- асимметрия және эксцесс коэффициентері көмегімен таратылу заңның нормалды болатыны туралы гипотезаны тексерудің есептеулері;

- бақылау функциясы деп аталатын статистикасымен және «үш сигма» ережесі көмегімен күдікті бақылау нәтижесінің өрескел қателігі болмайтыны туралы гипотезаны тексеруге есептеулер;

- 1.4 п. аталан дөңгелектендіру ережелері бойынша көрсетілген өлшеу нәтижесін (1.1)-ге сәйкес көрсету;

- жұмыс бойынша қорытынды.

2.5 Бақылау сұрақтары

2.5.1 Көпсанды тәуелсіз бақылауларды қолданып өлшеулер қандай жағдайларда өткізіледі? Осындай өлшеулердің нәтижесі ретінде не саналады?

2.5.2 Сенімді интервал деген не?

2.5.3 Сенімді интервалды қалай есептеуге болады?

2.5.4 Өрескел қателіктер деген не? Олардың өлшеу нәтижеге әсерін қалай жоюға болады?

2.5.5 Өрескел қателіктер бар болатын жағдайда көпсанды бақылаудың нәтижелерін өңдегенде қандай келісу критерийлер қолданылады?

2.5.6 «Үш сигма» ереженің артықшылықтары мен кемшіліктерін атаңыз.

2.5.7 Өрескел қателіктерді алып тастағаннан кейін бақылау нәтижелерін қалай өңдейді?

3 зертханалық жұмыс. Температураны өлшеу каналының

қосынды қателіген имитациялық модельдеу

Жұмыс мақсаты: температураны өлшеу каналының әртүрлі сұлбаларын құрастыруды және өлшеу каналдың (ӨК) қосынды қателігін бағалауды үйрену.

3.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- берілген тапсырма бойынша виртуалды зертханалық жұмыстың экранында температураны өлшеу каналының сұлбасын құрастыру;

- осы өлшеу каналының көмегімен берілген кірістегі шаманы өлшеудің имитациялық тәжірибелерін өткізу:

- имитациялық тәжірибе нәтижелерін статистикалық өңдеуін орындау;

- температураны өлшеу каналының қосынды қателігін бағалау.

3.2 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

3.2.1 Оқытушыдан зертханалық жұмысты орындаудың нұсқасын алып, жүйеде тіркелу:

- MetLab3.exe файлын жұмысқа қосыңыз;

- пайда болған тіркеу терезесінде (1.1 суретті қараңыз) өзіңіздің аты жөніңізді енгізіңіз;

- зертханалық жұмыстың берілген нұсқасын енгізіңіз;

- «Далее» батырмасын басыңыз.

3.2.2 Пайда болған зертханалық стендтің терезесінде тапсырманы ұқыпты оқыңыз (3.1 суретті қараңыз).

Берілген температураны өлшеу үшін өлшеу каналдың сұлбасын жинаңыз, ол үшін:

- бірінші ретті түрлендіргішті таңдау үшін «Первичный преобразователь» бетін ашыңыз;

- ұсынылған аспаптар тізімінен бірінші ретті түрлендіргіштің түрін – термопараны немесе термокедергіні таңдаңыз; таңдау кезінде 3.4 бөлімде келтірілген кепілдемелерді қолданыңыз;

- осы бірінші ретті түрлендіргіштің белгілі маркасын таңдау үшін бірінші ретті түрлендіргіштің таңдалынған типінің қасындағы «+» басыңыз. Датчик маркасын таңдағанда «Первичный преобразователь» бетінде автоматты түрде пайда болатын осы аспаптың техникалық сипатамаларын нұсқау етіп қолданыңыз;

- датчик маркасын таңдаған соң ол автоматты түрде зертханалық стендінің сұлбасына орнатылады (терезенің сол жағында);

- екінші ретті аспапты таңдау үшін «Вторичный прибор» бетін ашыңыз (3.2 суретті қараңыз);

3.1 Сурет – Бірінші ретті түрлендіргішті таңдау терезесі

- ұсынылған аспаптар тізімінен (милливольтметрлер, потенциометрлер, көпірлер және логометрлер) 3.3 бөлімнің кепілдемелерін қолданып екінші ретті аспаптың типін таңдаңыз;

- осы екінші ретті түрлендіргіштің белгілі маркасын таңдау үшін екінші ретті түрлендіргіштің таңдалынған типінің қасындағы «+» басыңыз. Аспап маркасын таңдағанда аспаптың беттік панелінде келтірілген осы аспаптың техникалық сипатамаларын (өлшеу диапазоны, дәлдік класы, шкаласын бөліктендіру) нұсқау етіп қолданыңыз;

- екінші ретті аспаптың маркасын таңдап, зертханалық стендтің өлшеу каналының сұлбасына осы аспапты орнату үшін «Установить» батырмасын басыңыз;

- өлшеу каналының сұлбасын жинау аяқталды. Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде сұлба дұрыс жиналғанша 3.2.2 әрекеттерді қайталау керек;

3.2.3 Өлшеу каналдың сұлбасы дұрыс жиналғаннан кейін ғана имитациялық тәжірибелерді орындауды бастауға болады, ол үшін «Имитационный эксперимент» бетін ашу керек (3.3 суретті қараңыз).

3.2.4 Имитациялық тәжірибе санын 50 деп беріңіз.

3.2 Сурет – Екінші ретті аспапты таңдау терезесі

3.2.5 Виртуалды зертханалық стендте «Температура объекта» тұтқасы көмегімен берілген температураны орнату керек (тапсырманы қараңыз).

3.2.6 «Начать имитационный эксперимент» батырмасын басыңыз.

«Имитационный эксперимент» бетінде имитациялық тәжірибелер нәтижелері (өлшенетін шаманың берілген мәнін өлшеу нәтижесі ретінде кездейсоқ алынған өлшенетін шаманың 50 мәні) және олардың таратылу диаграммасы көрінеді (3.3 суретті қараңыз).

3.2.7 Имитациялық тәжірибенің нәтижелерін статистикалық өңдеу:

- 1.4 бөлімде келтірілген әдістеме бойынша EXСEL кестелік процессорын қолданып, алынған сұрыптау бойынша бақылау нәтижелерінің математикалық күтімін, ортаквадраттар ауытқуын (ОКА) және өлшеу нәтижелердің ОКА‑ын есептеңіз;

- бақылау нәтижелерінің таратылу диаграммасын кұрыңыз.

3.2.8 Есептелген мәндерді «Имитационный эксперимент» бетіндегі сәйкес терезелерге енгізіп, «Проверка» батырмасын басыңыз. Енгізілген мәндер қасында светодиодтар жанады. Егер де олар жанбаса, оқытушы сәйкес терезеге парольді енгізіп, «Показать» батырмасын басады: компьютермен есептелген параметрлер мәндері экранда пайда болады.

Математикалық күтімнің, дисперсияның және ортаквадраттар ауытқуының алынған мәндерін компьютер есептеген мәндерімен салыстырыңыз.

3.2.9 Өлшенетін шаманың таратылу диаграммасын экрандағы диаграммамен салыстырыңыз.

3.2.10 «Завершение работы» батырмасын басып, зертханалық жұмысты аяқтаңыз.

3.3 Сурет – Имитациялық тәжірибе терезесі

3.3 Температураны өлшеу каналының құрылымын таңдау және негіздеу

Бұл бөлімде қоршаған ортаның келесідей параметрлерін: температура, қысым, ылғалдық, шаңдалу, электр қасиеттері есепке ала отырып өлшеу құрылғыларын таңдауы негізделеді.

Өлшеу құрылғыларын таңдағанда олардың дәлдігін, өлшеу диапазонын және жұмысқа қолдану шарттарын есепке алу керек.

Бірінші ретті түрлендіргішті таңдағанда келесіні есепке алу керек: 200С дейінгі температураларды өлшегенде өлшеудің жоғарғы дәлдік көз қарасы жағынан бастапқы түрлендіргіш ретінде кедергі термометрлерді, ал 200Сжоғары температураларды өлшегенде термоэлектр түрлендіргіштерді таңдаған жөн.

Екінші ретті түрлендіргіштер және аспаптар ретінде термоэлектр түрлендіргіштермен бірге нормалау түрлендіргіштер, милливольтметрлер және автоматты потенциометрлер, ал кедергі термометрлермен бірге – нормалау түрлендіргіштер, автоматты көпірлер және логометрлер қолданылады.

Өлшенетін температураның берілген номиналды мәні бойынша бастапқы және нормалайтын түрлендіргіштердің өлшеу диапазоны мен екінші аспаптың шкаласын таңдайды: өлшеудің жоғарғы дәлдігін қамтамасыздандыру үшін екінші ретті аспапты нөлсіз шкаламен, ал нормалау түрлендіргішті – нөлсіз түрлендіру диапазонымен таңдау дұрыс болатынын есепке алу керек. Сонымен бірге, өлшенетін температура өлшеу диапазонның (шкаланың) екінші бөлігіне, өлшеудің немесе түрлендіру диапазонының жоғары шегіне жақындап түсуі керек.

Мүмкіндік болса, бір типті аспаптарды қолдану керек, сонда оларды қолдану және басқару щиттарына құрастыру және олармен жұмыс жасау жеңілдеу болады.

3.4 Өлшеу каналының қосынды қателігін есептеудің әдістемесі

Әдетте ақпараттық-өлшеу жүйелері бірнеше өлшеу каналдардан (ӨК) тұрады. Олардың өзі бірнеше тізбектеліп қосылған өлшеу құралдарынан (ӨҚ): датчиктер, нормалау түрлендіргіштер, екінші ретті аспаптар, ЕЭМ-мен объекттің байланысу құрылғысымен, т.с. тұрады.

Кез келген өлшеу каналын келесідей құрылымдық сұлба ретінде көрсетуге болады

1 2 n

ӨКn

ӨК1

ӨК2

Х Хөлш

… ,

мұндағы ӨҚ1, ӨҚ2 – өлшеу канал құрамындағы өлшеу құралдары;

1 , 2 - олардың шығысына келтірілген ӨҚ-ың қателіктері.

Өлшеу каналының (ӨК) қателігін анықтау ӨК құрамындағы барлық өлшеу құралдардың қателіктерінің қосынды әсерін есептеуден тұрады.

Қателіктерді қосындылау үшін оларды өздерінің шекті мәндерімен емес, орта квадраттар ауытқуларымен (ОКА) көрсету керек, сол кезде құрастырушы қателіктерінің кез келген санын қосындылауға мүмкіндік болады.

Осы есептерді шешу үшін жалғыз бақылау негізінде дәлдік класы бойынша анықталатын ОКА мен қателік арасындағы қатынасты орнату керек.

3.4.1 Өлшеу құралдардың қателіктері мен оларды нормалау.

ӨҚ қателіктерін классификациялау негізінде өлшеулердің қателіктерін классификациялаудағы белгілер қолданыады [2].

Технологиялық өлшеулерде дәлдік класын келтірілген қателіктер арқылы көрсету түрі көп тараған

, (3.1)

мұндағы - % көрсетілген келтірілген қателік;

- өлшенетін шама бірліктерімен көрсетілген абсолютты қателік;

X - өлшенетін шаманың нормалайтын мәні.

Бұл кезде нормативті-техникалық құжаттарында өлшеу құралының дәлдік класы пайызбен көрсетілген келтірілген қателікке тең болатын санмен белгілінеді.

Көпсанды бақылаулардағы өлшеу нәтижелерін және олардың қателіктерін бағалау үшін ықтималдық теориясының математикалық аппараты қолданылатыны белгілі.

Бөлек өлшеу құралдарының қателіктері кездейсоқ шамалар болады. Сондықтан өлшеу каналының қосынды қателігін құрастырушы i қателіктерінің арифметикалық қосындысы ретінде есептеуге болмайды, себебі бұл жағдайда қосынды қателіктің мәні аса көтерілген болады. Сонымен бірге, қателіктерді қосындылағанда бөлек қателіктер арасындағы корреляциялық байланыстың бар болатынын есепке алу керек. Осы жағдайларға байланысты өлшеу каналының құрамындағы өлшеу құралының қателігі өзінің орта квадраттар ауытқулары арқылы көрсетілуі керек. Сонымен, i – ші өлшеу кұралының ОКА-ы (бұл жұмыста i=2) келесі өрнекпен есептеледі

, (3.2)

мұндағы k – квантильді көбейткіш; оның шамасы өлшеу құралының негізгі қателігінің таңдалынған таратылу заңымен және сенімді ықтималдық мәнімен анықталады.

Сонымен бірге қателіктердің аддитивті және мультипликативті құрамдастырушыларын қосуға ыңғайлы болу үшін ОКА-ды абсолютты түрде емес, қатынасты түрде көрсету керек. Сонда i – ші өлшеу кұралының қатынасты қателігінің ОКА-ы келесідей есептеледі

, (3.3)

мұндағы - өлшенетін шама.

Қателіктер қосындысының ОКА-ы ықтималдық теориясынан белгілі өрнекпен анықталады

, (3.4)

мұндағы - корреляция коэффициенті.

Өлшеу каналының құрамындағы өлшеу құралдардың қателіктері корреляцияланбаған болса, = 0 және (3.4) формуласы келесі түрде жазылады

. (3.5)

Егер де өлшеу құралдардың қателіктері қатаң корреляцияланған болса, мысалы, кейбір әсер ететін параметрден бірдей тәуелді болса, = 1, сонда (3.4) келесі түрде жазылады

. (3.6)

Сонымен, қатаң корреляцияланған қателіктер геометриялық емес, алгебралық қосылады. Егер де корреляция коэффициентінің теріс таңбасы болса, қателіктер қосылмайды, алынады.

3.4.2 Өлшеу каналының қосынды қателігін есептеудің практикалық ережелері.

3.4.2.1 Есептеудің бастапқы мәліметтері ретінде өлшеу құралдарының қателіктерінің сипаттамалары алынады:- өлшеу каналының құрамындағы әр өлшеу құралының абсолютты қателігі.

3.4.2.2 Өлшеу құралдарының өлшеу қателіктерінің ОКА-ң мәндері әуелі (3.2) абсолютты, содан кейін (3.3) қатынасты шамалармен көрсетілуі керек.

3.4.2.3 Корреляциялану дәрежесі бойынша қателіктер екі түрге бөлінеді

- қатаң корреляцияланған = 0,7 - 1,0;

- әлсіз корреляцияланған 0,7.

3.4.2.4 Қатаң корреляцияланған қателіктер (3.6) формуласымен, басқалары (35) формуласымен қосылады.

3.4.2.5 Қатаң корреляцияланған қателіктер тобын басқалармен (3.6) формуласымен қосады.

3.4.2.6 Өлшеу каналының қосынды қатынасты қателігі P ықтималдығымен орналасатын сенімді интервалы келесі формуламен есептеледі

, (3.7)

мұндағы k - квантильді көбейткіш;

- (3.4) формуласымен есептелетін өлшеу каналдың қатынасты қосынды қателігінің ОКА-ы.

3.4.2.7 Өлшеу каналының (ӨК) қосынды абсолютты қателігі P ықтималдығымен орналасатын сенімді интервалы келесі формуламен есептеледі

. (3.8)

3.4.2.8 Өлшеу нәтижелерін (1.1) түрде көрсету керек.

3.5 Есеп берудің құрамы

Есеп беру келесілерден тұрады:

- тапсырма;

- температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

- таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

- өлшенетін шаманың 50 мәнінен тұратын алынған сұрыптау;

- өлшеу нәтижелердің математикалық күтімін, дисперсиясын және ортаквадраттар ауытқуын есептеулері;

- өлшеу құралының систематикалық және кездейсоқ қателіктерінің бағалары;

- өлшенетін шаманың таратылу диаграммасының графигі және кездейсоқ қателігінің алынған таратылу заңы туралы пікір;

- температураны өлшеу каналының қосынды қателігінің теориялық мәндерін 3.4 бөлімдегі нұсқаулар бойынша есептеулер;

- (1.1) формуласымен өлшеу нәтижелерін (имитациялық тәжірибе мен теориялық есептеудің) көрсету;

- жұмыс бойынша қорытынды.

3.6 Бақылау сұрақтары

3.6.1 Термопарамен бірге жұмыс істейтін екінші ретті аспаптар.

3.6.2 Термокедергімен бірге жұмыс істейтін екінші ретті аспаптар.

3.6.3 «Абсолютты қателік» және «Өлшеу құралының келтірілген қателігі» анықтамалары мен формулаларын келтіріңіз.

3.6.4 «Кездейсоқ қателік» және «Систематикалық қателік» анықтамалары мен формулаларын келтіріңіз.

3.6.5 Кедейсоқ қателіктің нормалды және бірқалыпты таратылу заңдары үшін квантильды көбейткіш не ге тең?

3.6.6 Өлшеу каналының қосынды қателігін қалай есептеуге болады?

4 зертханалық жұмыс. Температураны өлшеу каналының қателіктерін азайту әдістерін зерттеу

Жұмыс мақсаты: термоэлектр түрлендіргіштер мен температураны компенсациялау (ТК) құралдарының ұзартқыш сымдарының әртүрлі типтерімен өлшеу каналының (ӨК) сұлбаларын құрастыруды үйрену, олардың ӨК құрылымдағы температураны өлшеу нәтижесіне әсерлерін зерттеу.

4.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- алынған тапсырма бойынша виртуалды зертханалық жұмыстың экранында температураны өлшеу каналының сұлбасын құрыңыз;

- канал құрамына әртүрлі типті ұзартқыш сымдарды және ТК құрылғысын қосып осы канал көмегімен берілген кіріс шаманы өлшеуге алты имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

- имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз;

- әр тәжірибеде температураны өлшеу каналының қателігін бағалаңыз.

4.2 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

4.2.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз (1.1 суретті қараңыз):

- MetLab4.exe файлды жұмысқа қосыңыз ;

- өзіңіздің аты-жөніңізді енгізіңіз;

- зертханалық жұмыстың берілген нұсқа нөмірін енгізіңіз;

4.2.2 Зертханалық стендтің пайда болған терезесінде ұқыпты тапсырманы оқыңыз (4.1 суретті қараңыз).

Берілген температураны өлшеу үшін өлшеу каналын жинауға келесілерді орындаңыз:

- бірінші ретті түрлендіргішті таңдау үшін «Первичный преобразователь» бетін ашыңыз;

- бастапқы тапсырмаға сәйкес аспаптардың ұсынылған тізімінен бірінші ретті түрлендіргіш типін – термопараны немесе термокедергіні таңдаңыз;

- датчик маркасын таңдағанда ол автоматты түрде зертханалық стенд сұлбасына орнатылады (терезенің сол жағында);

- екінші ретті аспаты таңдау үшін «Вторичный прибор» бетті ашыңыз; бастапқы тапсырмаға сәйкес екінші ретті аспаптардың ұсынылған тізімінен (милливольтметрлер, потенциометрллер, көпірлер және логометрлер) екінші ретті аспаптың типін таңдаңыз;

- екінші ретті аспаптың маркасын таңдағаннан кейін, осы аспап зертханалық стендтің өлшеу канал сұлбасына орнатылуы үшін «Установить» батырмасын басыңыз;

- өлшеу каналының сұлбасын жинау аяқталды (4.1 суретті қараңыз).

Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл лампасы жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде сұлба дұрыс жиналғанша 4.2.2 әрекеттерді қайталау керек;

4.1 Сурет – Виртуалды зертханалық жұмыстың терезесі

4.2.3 Өлшеу каналының сұлбасы дұрыс жиналғаннан кейін ғана имитациялық тәжірибелерді орындауды бастауға болады, ол үшін «Имитационный эксперимент» бетін ашу керек.

4.2.4 Имитациялық тәжірибе санын 50 деп беріңіз.

4.2.5 Виртуалды зертханалық стендте «Температура объекта» тұтқасы көмегімен берілген температураны орнату керек (тапсырманы қараңыз).

4.2.6 «Начать имитационный эксперимент» батырмасын басыңыз.

«Имитационный эксперимент» бетінде имитациялық тәжірибелер нәтижелері (өлшенетін шаманың берілген мәнін өлшеу нәтижесі ретінде өлшенетін шаманың кездейсоқ алынған 50 мәні) және олардың таратылу диаграммасы көрінеді (4.2 суретті қараңыз).

4.2.7 Имитациялық тәжірибе нәтижелері автоматты түрде EXСEL файланы (.xls файл атының кеңейтілуі) жазылу үшін «Сохранить выборку» батырмасын басыңыз. Имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз:

- алынған сұрыптау бойынша бақылау нәтижелерінің математикалық күтімін, ортаквадраттар ауытқуын (ОКА) және өлшеу нәтижелердің ОКА‑ын;

- бақылау нәтижелерінің таратылу диаграммасын кұрыңыз.

4.2 Сурет – Имитациялық тәжірибе терезесі

4.2.8 Есептелген мәндерді «Имитационный эксперимент» бетіндегі сәйкес терезелерге енгізіңіз. Математикалық күтімнің, дисперсияның және ортаквадраттар ауытқуының алынған мәндерін компьютер есептеген мәндерімен салыстырыңыз (оқытушы көмегімен).

4.2.9 Өлшенетін шаманың таратылу диаграммасын экрандағы диаграммамен салыстырыңыз.

4.2.10 Келесі үш имитациялық тәжірибе берілген температураның өлшеу нәтижесінде ұзартқыш сымдардың әсерлерін зерттеуге өткізіледі. Құрастырған өлшеу каналдың сұлбасы өзгереді.

Енді сұлбаны күрделілейміз: таңдалынған бірінші ретті түрлендіргіш типімен – термопарамен бірге жұмыс жасайтын ұзартқыш сымдарды оның құрамына қосамыз, ол үшін «Средства уменьшения погрешности» (4.3 суретті қараңыз) бетті ашамыз. Қателіктерді азайтатын үш типті – ХК, М, ПП – ұзартқыш сымдар және температураны компенсациялау (ТК құралы) құралдар көрінеді.

Термопараның таңдалынған типімен бірге тек қана белгілі типті ұзартқыш сымдар жұмыс жасайды [3, §4-9] – ашылған бетте ұсынылған үш типтің біреуі, сонда өлшеу қателіктің мәні ең кіші болады. ӨК өлшеу қателіктерін зерттеп, ұзартқыш сымдардың әртүрлі типтерін кезекті қосып отырып ӨК өлшеу қателіктерін бағалап, ұзартқыш сымның типін анықтау керек.

4.3 Сурет– «Средства уменьшения погрешности» беті

Ол үшін:

1) Мышкамен атының қасындағы шеңберді басып ХК типті сымдарды таңдаңыз. Зертханалық стендте өлшеу каналының сұлбасында ХК типті сымдар пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 4.3.3 –4.3.9 әрекеттерді қайталаңыз.

2) Мышкамен атының қасындағы шеңберге басып М типті сымдарды таңдаңыз. Зертханалық стендте өлшеу каналының сұлбасында М типті сымдар пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 4.3.3 –4.3.9 әрекеттерді қайталаңыз.

3) Мышкамен атының қасындағы шеңберге басып ПП типті сымдарды таңдаңыз. Зертханалық стендте өлшеу каналының сұлбасында ПП типті сымдар пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 4.2.3–4.2.9 әрекеттерді қайталаңыз.

4.2.11 Өлшеу каналының ұзартқыш сымдарының әртүрлі типтері бар сұлбаларына 4.2.10-да алынған ортаквадраттар ауытқуларын бағалаңыз. ОКА-ы ең кіші болатын сұлбаны таңдаңыз.

4.2.12 Келесі имитациялық тәжірибе (бесінші) темпаратураны өлшеу қателігіне ТК құрылғысының әсерін зерттеу үшін орындалады. Ол үшін «Средства уменьшения погрешности» бетіне қайта көшу керек. Өлшеу каналдың бастапқы сұлбасы өзгереді. Мышкамен «Устройство КТ» жолдағы «Нет провода» шеңберге басып, ұзартқыш сымдарды жойыңыз. Cұлбаға ТК құралын қосамыз, ол үшін «Устройство КТ» жолға мышкамен басамыз. Зертханалық стендтегі өлшеу каналының бастапқы сұлбасында ТК (көпір) құралының сұлбасы пайда болады. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 4.2.3 – 4.2.9 әрекеттерді қайталаңыз.

4.2.13 Виртуалды зертханалық стендтегі алтыншы имитациялық тәжірибе температураны өлшеу қателігіне ұзарту сымдар мен ТК құралының бірлескен әсерін зерттеуге өткізіледі. Нақты жағдай имитацияланады: термопара көмегімен объектінің температурасын өлшегенде оған сәйкес келетін ұзартқыш сымдар қолданып, ТК құралғысының көмегімен термопараның бос ұштарының температурасына автоматты түрде түзетулер енгізіледі. Ол үшін 4.2.11‑де талқылау нәтижесінде таңдалынған ұзартқыш сымдарды зертханалық стендтің сұлбасына қосамыз. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 4.2.3–4.2.9 әрекеттерді қайталаңыз.

4.2.14 «Завершение работы» батырмасын басып, зертханалық жұмысты аяқтаңыз.

4.3 Есеп беру мазмұны

Есеп беру келесілерден тұрады:

- тапсырма;

- температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

- таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

- әртүрлі ұзартқыш сымдар типтері мен ТК құрылығысы бар ӨК сұлбаларымен әр имитациялық тәжірибесі үшін келесілерді келтіру:

а) өлшенетін шаманың 50 мәнінен тұратын алынған сұрыптау;

б) өлшеу нәтижелердің математикалық күтімін, дисперсиясын

ортаквадраттар ауытқуын есептеулері;

в) өлшенетін шаманың таратылу диаграммасының графигі және кездейсоқ қателіктің алынған таратылу заңы туралы пікір;

г) (1.1) формуласымен өлшеу нәтижелерін (имитациялық тәжірибенің) көрсету;

- жұмыс бойынша қорытынды.

4.4 Бақылау сұрақтары

4.4.1 Термоэлектр түрлендіргіштердің стандартты бөліктенулері.

4.4.2 Термоэлектрод ұзартқыш сымдар, олардың міндеттері.

4.4.3 Стандартты термоэлектрод ұзартқыш сымдардың негізгі сипаттамалары.

4.4.4 ТК құрылығысының сұлбасы мен әрекет принципі.

4.4.5 Термопараның бос ұштарының температурасына түзету қандай мақсатпен енгізіледі?

5 зертханалық жұмыс. Өлшеу құралдарының негізгі және қосымша қателіктерін оқу

Жұмыс мақсаты: қоршаған ортаның келесідей - температура, сыртқы электрмагнит өріс және желі көзінің кернеуі - параметрлерінің өлшеу нәтижесіне әсерлерін есепке ала отырып, өлшеу құралдарының негізгі және қосымша қателіктерін есептеудің дағдыларын алу.

5.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- виртуалды зертханалық жұмыстың экранында алынған тапсырмаға сәйкес температураны өлшеу сұлбасын жинаңыз;

- осы өлшеу каналының көмегімен тәжірибелерді өткізудің нормалды және пайдалану шарттарында берілген кіріс шаманы өлшеуге имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

- имитациялық тәжірибелердің нәтижелерін статистикалық өңдеуін орындаңыз.

5.2 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

5.2.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз (1.1 суретті қараңыз):

- MetLab5.exe файлды жұмысқа қосыңыз ;

- өзіңіздің аты-жөніңізді енгізіңіз;

- зертханалық жұмыстың берілген нұсқа нөмірін енгізіңіз;

- «Далее» батырмасын басыңыз.

5.2.2 Зертханалық стендтің пайда болған терезесінде (5.1 суретті қараңыз) ұқыпты тапсырманы оқыңыз. Тапсырмада өлшеу құралының белгілі типі берілген, сонымен бірге тәжірибелерді орындау шарттары аталған: кеңейтілген мәндер аймағында (КМА), нормалды жағдайларда (НЖ) және пайдалану шарттарында (ПШ) әсер ететін шамалар мәндері берілген (қоршаған ортаның температурасы, желі көзінің кернеуі, электрмагниттәк өрістің кернеуі).

Берілген температураны өлшеу үшін өлшеу каналын жинауға келесілерді орындаңыз:

- бірінші ретті түрлендіргішті таңдау үшін «Первичный преобразователь» бетін ашыңыз;

- екінші ретті аспапты таңдау үшін «Вторичный прибор» бетті ашыңыз; бастапқы тапсырмаға сәйкес екінші ретті аспаптардың ұсынылған тізімінен (милливольтметрлер, потенциометрлер, көпірлер және логометрлер) оның типін таңдаңыз;

- екінші ретті аспаптың маркасын таңдағаннан кейін, осы аспап зертханалық стендтің өлшеу каналына орнатылуы үшін «Установить» батырмасын басыңыз;

- өлшеу каналының сұлбасын жинау аяқталды (5.1 суретті қараңыз).

5.1 Сурет - №5 виртуалды зертханалық жұмыстың терезесі

Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде 5.2.2 әрекеттерді сұлба дұрыс жиналғанша қайталау керек;

5.2.3 Өлшеу құралдары пайдаланудың нормалды шарттарында жұмыс істейді. Пайдалану шарттары «Условия эксплуатации» (5.2 суретті қараңыз) бетте орнатылады: «Без влияния внешних воздействий» белгіге мышкамен басыңыз.

5.2.4 Өлшеу каналының сұлбасы дұрыс жиналғаннан және пайдалану шарттарын орнатқаннан кейін ғана имитациялық тәжірибелерді орындауын бастауға болады, ол үшін «Имитационный эксперимент» бетін ашу керек.

5.2.5 Имитациялық тәжірибе санын 50 деп беріңіз.

5.2.6 Виртуалды зертханалық стендте «Температура объекта» тұтқасы көмегімен берілген температураны орнату керек (тапсырманы қараңыз).

5.2.7 «Начать имитационный эксперимент» батырмасын басыңыз. «Имитационный эксперимент» бетінде имитациялық тәжірибелер нәтижелері (өлшенетін шаманың берілген мәнін өлшеу нәтижесі ретінде өлшенетін шаманың кездейсоқ алынған 50 мәні) және олардың таратылу диаграммасы көрінеді (5.3 суретті қараңыз).

5.2 Сурет – Пайдалану шарттарын орнататын терезе

5.2.8 Имитациялық тәжірибе нәтижелері автоматты түрде EXСEL файлына жазылу үшін (.xls кеңейтілуімен) «Сохранить выборку» батырмасын басыңыз. Имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз:

- алынған сұрыптау бойынша EXСEL кестелік процессорын қолданып бақылау нәтижелерінің математикалық күтімін, ортаквадраттар ауытқуын (ОКА) және өлшеу нәтижелердің ОКА‑ын есептеңіз;

- өлшенетін шаманың таратылу диаграммасын құрыңыз.

5.2.9 Есептелген мәндерді «Имитационный эксперимент» бетіндегі сәйкес терезелерге енгізіңіз. Математикалық күтімнің, дисперсияның және ортаквадраттар ауытқуының алынған мәндерін компьютер есептеген мәндерімен салыстырыңыз (оқытушы көмегімен).

5.2.10 Өлшенетін шаманың құрылған таратылу диаграммасын экранда шыққан диаграммамен салыстырыңыз.

5.2.11 Өлшеу құралдарын қолданудың берілген нормалды шарттары әдетте жұмыстық (пайдалану кезіндегі) шарттары болмайды. Сондықтан өлшеу құралының әр түрі үшін стандарттарда немесе техникалық шарттарда әсер ететін шамалардың кеңейтілген мәндер аймағы (КМА) орнатылады; осы аймақ шектерінде қосымша қателік мәні орнатылған шектерден аспауы керек.

Өлшеу каналының жиналған сұлбасы өзгермейді. Тәжірибелер өткізу шарттарын өзгертеміз.

5.3 Сурет– Имитациялық тәжірибе терезесі

Келесі төрт имитациялық тәжірибелер берілген температураны өлшеу құралдарына сыртқы ықпалдардың әсерлерін зерттеуге өткізіледі:

- зертханалық стендтің сұлбасына сыртқы ықпалдың – қоршаған орта температурасының әсерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации» бетін ашып (5.2 суретті қараңыз), «Температура окружающей среды» белгісіне мышкамен басамыз, сонымен өлшеу құралдың жұмысына сыртқы ықпалдың әсері енгізіледі. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 5.2.3–5.2.9 әрекеттерді қайталаңыз;

- зертханалық стендтің сұлбасына сыртқы ықпалдың – электрмагниттік өрістің әсерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации» бетін ашып (5.2 суретті қараңыз), «Электромагнитное поле» белгісіне мышкамен басамыз, сонымен өлшеу құралдың жұмысына сыртқы ықпалдың әсері енгізіледі. Өлшеу каналдың алынған сұлбасы үшін 5.2.3 –5.2.9 әрекеттерді қайталаңыз;

- зертханалық стендтің сұлбасына сыртқы ықпалдың – қоректендіру желінің кернеуінің әсерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации» бетін ашып (5.2 суретті қараңыз), «Напряжение питающей сети» белгісіне мышкамен басамыз, сонымен өлшеу құралдың жұмысына сыртқы ықпалдың әсері енгізіледі. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 5.2.3 –5.2.9 әрекеттерді қайталаңыз;

- зертханалық стендтің сұлбасына үш сыртқы ықпалдардың – қоршаған ортаның температурасы, электрмагниттік өріс, қоректендіру желі кернеуінің бір мезгілдегі әсерлерін қосамыз. Ол үшін «Условия эксплуатации» бетін ашып (5.2 суретті қараңыз), «Все влияющие величины» белгісіне мышкамен басамыз. Өлшеу каналының алынған сұлбасы үшін 5.3.3 –5.3.9 әрекеттерді қайталаңыз;

5.2.12 «Закрыть» батырмасын басып, зертханалық жұмысты аяқтаңыз.

5.3 Өлшеу құралдардың негізгі және қосымша қателіктерін есептеу

5.3.1 Пайдаланудың нормалды шарттарында өлшеу құралдардың негізгі және қосымша қателіктерін есептеу

[3] әдебиетте айтылғандай бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктенуінің рұқсат етілген ауытқуы (қателігі) оның типінен тәуелді болып, бірінші ретті түрлендіргіштің техникалық сипаттамаларында беріледі (5.1 суретті қараңыз).

Екінші ретті аспаптың рұқсат етілген негізгі абсолютты қателігінің шегі келесі формуламен анықталады

, (5.1)

мұндағы - екінші ретті аспаптың дәлдік класы;

- екінші ретті аспаптың өлшеу диапазонының жоғарғы және төменгі шектері, мВ (милливольтметр немесе потенциометр үшін) немесе Ом (көпір немесе логометр үшін).

Нормалды шарттарда өлшеу каналының көрсеткіштерінің шегіне жеткен абсолютты негізгі қателігі келесі формуламен анықталады

. (5.2)

Осы қателіктің мәндерін Цельсий градустарымен алу үшін () сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктендіру кестесін (түрлендіру функциясын) [3, П4-7-1,2,3,4,5,6 кестелері] немесе «Выбор средств измерения»:«Справочный материал» бетіндегі кестелерді қолдану керек

5.3.2 Жұмыс шарттарында (пайдалану шарттарында) өлшеу құралдардың негізгі және қосымша қателіктерін есептеу.

Екінші ретті аспаптардың техникалық сипаттамаларына сәйкес бірінші ретті түрлендіргішпен бірге қолданылатын аспаптың көрсетулерінің өзгеруі келесі жағдайдармен байланысты:

а) қоршаған ортаның ауа температурасының нормалды шарттардан өзгеруінен. Егер де бұл өзгеру кеңейтілген мәндер аймағының (КМА) шектерінен шықпаса, онда аспаптың көрсетулері әр үшін келесіден үлкен болмайды

; (5.3)

б) аспаптың күштік электр тізбегінің көректендіру кернеуінің өзгеруінен. Егер де бұл өзгеру номиналды мәннің +10 және –15% шектерінде болса, аспап көрсетулері келесіден үлкен болмайды

; (5.4)

в) сыртқы электрмагнит өрістің әсерінің себебінен. Егер де жиілігі 50 Гц болатын ауытпалы токпен өндірілген сыртқы электрмагнит өрістің кернеуі 400 А/м аспаса, аспап көрсетулері келесіден үлкен болмайды

(5.5)

Осы қателіктерді () Цельсий градустарымен алу үшін сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктендіру кестесін қолдану керек [3, П4-7-1,2,3,4,5,6 кестелері].

Екінші ретті аспаптың көрсетулерінің қосынды өзгеруінің шегін жуықтап келесі формуламен бағалауға болады

,%, (5.6)

мұндағы - i – ші ықпал ететін шаманың шегіне жеткен қатынасты қателік, келесі формуламен есептеледі

,% , (5.7)

мұндағы - Цельсий градустарымен көрсетілген i – ші ықпал ететін шаманың әсерінен пайда болған қосымша қателіктер;

- өлшенетін температурың мәні.

Екінші ретті аспаптың көрсетулерінің қосымша өзгеруінің қосымша абсолютты қателігі келесі формуламен анықталады

,. (5.8)

Пайдалану жағдайларда өлшеу каналының шегіне жеткен қателігі келесі шамадан артпайды

,. (5.9)

5.4 Есеп беру мазмұны

Есеп беру келесілерден тұрады:

- тапсырма;

- температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

- таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

- өлшенетін шаманың 50 мәнінен тұратын алынған сұрыптауы; өлшеу нәтижелердің математикалық күтімін, дисперсиясын ортаквадраттар ауытқуын есептеулері; сенімді интервалдың бағасы; үш ықпал ететін шамалардың жеке әсерлерінде және олардың қосынды әсерлерінде пайдаланудың нормалды шарттардағы, жұмыс (пайдалану) шарттарындағы өлшенетін шаманың таратылу гистограмасының графигі;

- 5.3-ке сәйкес пайдаланудың нормалды және жұмыс (пайдалану) шарттарындағы ықпал ететін шамалардың қосынды әсерлерінде өлшеу қателіктерінің теориялық мәндерін есептеулері;

- (1.1) формула бойынша өлшеу нәтижелерін (имитациялық тәжірибенің және теориялық есептеулерін) көрсету;

- жұмыс бойынша қорытынды.

5.5 Бақылау сұрақтары

5.5.1 Өлшеу құралдың «Негізгі қателігі» және «Қосымша қателігі» анықтамаларын беріңіз.

5.5.2 Пайдаланудың қандай шарттары нормалды, қандайы жұмыс шарттар болады?

5.5.3 Сыртқы ықпалдардың мысалдарын келтіріңіз.

5.5.4 Өлшеу құралдарының қателіктерін санмен көрсету әдістерінің өрнектерін айтыңыз.

5.5.5 «Кеңейтілген мәндер аймағы» деген не?

5.5.6 Өлшеу құралдарының қателіктерінің классификациясы.

6 зертханалық жұмыс. Техникалық термометрлерді тексеру және шкаласын бөліктендіру

Жұмыс мақсаты: техникалық термометрді – термоэлектр түрлендіргішті тексеру әдістемесін оқу және оны бөліктендіру.

6.1 Зертханалық жұмысқа тапсырма

- алынған тапсырмаға сәйкес виртуалды зертханалық жұмыстың экранында техникалық термометрі тексеруін өткізу үшін зертханалық стендтің сұлбасын жинаңыз;

- техникалық термометрді тексеру және бөліктендіруді орындауға имитациялық тәжірибелерді орындаңыз;

- имитациялық тәжірибелер нәтижелерін статистикалық өңдеңіз.

6.2 Зертханалық жұмысты орындаудың тәртібі

6.2.1 Зертханалық жұмысты орындауға оқытушыдан нұсқа нөмірін алып, жүйеде тіркеліңіз:

- MetLab6.exe файлды жұмысқа қосыңыз;

- пайда болған тіркелу терезеде (1.1 суретті қараңыз) өзіңіздің аты-жөніңізді енгізіңіз;

- зертханалық жұмыстың берілген нұсқа нөмірін енгізіңіз;

- «Далее» батырмасын басыңыз.

6.2.2 Зертханалық стендтің пайда болған терезесінде (6.1 суретті қараңыз) ұқыпты тапсырманы оқыңыз.

Берілген техникалық термометрді тексеру үшін зертханалық стендтің сұлбасын жинаңыз, ол үшін «Выбор средств измерения» бетінде келесілерді орындаңыз:

- үлгілі техникалық термометрді (термопараны) таңдау үшін «Образцовая термопара» бетін ашыңыз;

- берілген үлгілі техникалық термометрдің белгілі маркасын таңдаңыз, ол үшін бірінші ретті түрлендіргіштің типінің қасындағы «+» басыңыз. Содан кейін ол автоматты түрде зертханалық стендтің сұлбасында көрінеді;

- техникалық термометрді (термопараны) таңдау үшін «Поверяемая термопара» бетін ашыңыз;

- берілген тексерілетін техникалық термометрдің белгілі маркасын таңдаңыз, ол үшін бірінші ретті түрлендіргіштің типінің қасындағы «+» басыңыз. Содан кейін ол автоматты түрде зертханалық стендтің сұлбасында көрінеді;

- өлшеу каналдың сұлбасын жинау аяқталды. Егер де сұлба дұрыс жиналған болса, «Схема собрана правильно» хабарламаның қасында жасыл лампа жанады; кері жағдайда «Схема собрана неправильно» хабарламаның қасында қызыл лампа жанады, бұл кезде 6.2.2 әрекеттерді сұлба дұрыс жиналғанша қайталау керек.

6.2.3 Кезекпен үлгілі термопараның, содан кейін тексерілетін термопараның көрсетулерін тіркеуден тексеру басталады.

6.1 Сурет – Техникалық термометрлерді тексерудің виртуалды зертханалық стендінің сұлбасы

Техникалық термопараны тексерудің әдістемесі келесі де болады:

а) тексерілетін термопараның техникалық сипаттамаларына сәйкес (6.1 суретті қараңыз) оның өлшеу диапазонын бес интервалға бөліңіз (бес тексерілетін нүкте), тексерілетін нүктелердің мәндерін 6.1 кестеге үлгілі және тексерілетін термопаралар үшін «Температуралық нүктелер» жолына енгізіңіз;

б) «Температура печи» қайта қосқышпен бірінші тексерілетін нүктені орнатыңыз;

в) зертханалық стендте «Переключатель» қайта қосқышын оң жақтағы «Образцовая термопара» позициясына орнатыңыз;

г) «Произвести замер» батырманы басып, үлгілі термопараның термоэлектр қозғалу күшінің (ЭҚК) бірінші өлшеуін орындап, универсалды милливольтметрдің көрсетулерін 6.1 кестеге үлгілі термопараның «ТермоЭҚК мәндері» бағанына енгізіңіз;

д) зертханалық стендте «Переключатель» қайта қосқышын сол жақтағы «Поверяемая термопара» позициясына орнатыңыз;

ж) «Произвести замер» батырманы басып, тексерілетін термопараның термоэлектр қозғалу күшінің (ЭҚК) бірінші өлшеуін орындап, универсалды милливольтметрдің көрсетулерін 6.1 кестеге тексерілетін термопараның «ТермоЭҚК мәндері» бағанына енгізіңіз;

з) бірінші тексерілетін нүктенің температурасын кезекпен үлгілі және тексерілетін термопараларымен өлшеп, в)-ж) әрекеттерін тағыда төрт рет қайталаңыз; ЭҚК мәндерін тексеру хаттамасына жазып отырыңыз;

и) бес тексерілетін температуралық нүктер үшін б)-з) әрекеттерін қайталаңыз.

6.2.4 Тексеру протоколын толтыру және тексеру туралы қорытындыны алу үшін 0°С тең бөліктендірудің температурасынан өзгеше термопараның бос ұштарының температурасына түзетуді есепке алу керек (6.4 формулаcын қараңыз).

Зертханалық стенд қоршаған ортаның температурасында жұмыс істейді, соған сәйкес техникалық термометрдің бос ұштары осы температурада болады, 6.1 кестеде есептеулерді өткізгенде жоғарыда аталған түзетуді есепке алу керек. Түзетудің термоЭҚК-ын анықтау үшін қоршаған орта температурасы бойынша және бос шеттердің температуралары болғандағы термоЭҚК-ның мәні боынша t температураны анықтау үшін сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштің бөліктендіру кестелерін [3,П4-7-1,2,3,4,5,6 кестелері] немесе «Выбор средств измерений»: «Справочный материал» бетіндегі кестелерді қолдану керек.

6.2.5 Тексерілетін термопараның термоЭҚК өлшеу нәтижесінде алынған техникалық термометрдің нақты бөліктендіру сипаттамасын құрыңыз (6.1 кестені қараңыз).

Бірдей координаттар жүйесінде тексерілетін термопараның бөліктендіру кестесі бойынша алынған тексерілетін термометрдің номиналды бөліктендіру сипаттамасын құрыңыз.

6.3 Термопараның бос ұштарының температурасын түзету

Техникалық термометрлермен – термоэлектр түрлендіргіштермен (ТЭТ) – температураны өлшеу 1821 жылы Зеебекпен ашылған термоэлектр эффектті қолдануда негізделген.

Термоэлектр түрлендіргіш – екі немесе бірнеше өзара қосылған әр текті өткізгіштердің тізбегі (6.2 суретті қараңыз).

Зеебек эффекті: егер де екі өзара қосылған әр текті өткізгіштерді алып, дәнекерлеушілерін t ≠ t_o болатындай қыздырсақ, бекітілген тізбекте электр ток өтеді.

А, В – термоэлектродтар;

1, 2 – дәнекерлеушілер.

Егер де t > t_o болса, ток бағыты 6.2

суреттегідей (1 дәнекерлеушісінде В-дан

А-ға қарай) болады.

Осындай тізбекті ажыратып жіберсек

оның ұштарында термоЭҚК пайда болады.

t температураны өлшеу объектіде орнатылатын дәнекерленуші жұмыс дәнекерленуші (1 дәнекерленуші), ал объекттен тыс дәнекерленуші бос дәнекерленуші (ұшы) деп аталады (2 дәнекерленуші).

Келесідей белгілерді енгіземіз:

е_АВ(t) –t=t болғанда 1 дәнекерленушідегі А мен В термоэлектродтар арасындағы термоЭҚК;

е_АВ(t_о) - болғанда 2 дәнекерленушідегі А мен В термоэлектродтар арасындағы термоЭҚК;

Е_АВ(t, t_о) – жұмыс дәнекерленушінің температурасы t және бос дәнекерленушінің температурасы болғанда А және В термоэлектродтардан тұратын контурдың термоЭҚК;

е_АВ(t) = - е_ВА(t); е_АВ(t_о) = - е_ВА(t_о) қабылдаймыз. Онда бекітілген тізбек үшін (6.1 суретті қараңыз):

Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) + е_ВА(t_о)

немесе

Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) - е_АВ(t_о) . (6.1)

6.1 к е с т е – Техникалық термопараны тексерудің хаттамасы

Нұсқа____

Күні _______________

АЭжБУ-ың ______аудиториясындағы Виртуалды зертханалық стендте көрсетілген

Жұмыс _________________ термометрді тексерудің _____ бөліктендірудің

ХАТТАМАСЫ

Тексеру келесідей үлгілі аспатармен өткізілді:

үлгілі термометр________________________ бөліктендіруі ______________ және

үлгілі цифрлық милливольтметр.

Сыртқы қараудың ескертулері: ___________________________________________

Тексеру шарттары: бос ұштардың температурасы - _______ºС.

Термометрлердің көрсетулері, мВ

Термометр	Үлгілі	Тескерілетін
Температуралық (тексерілетін) нүктелер, °С
ТермоЭҚК мәндері., мВ 1
2
3
4
5
ТермоЭҚК орта арифме-тикалық мәні, мВ
Бос ұштардың температурасын түзетудің термоЭҚК, мВ
Бос ұштардың темпера-турасы = 0°С болғандағы термоЭҚК
Температура, °С
Тексерілетін термометрдің қателігі, °С
Тексеру туралы қорытынды

(6.1) теңдеуі ТЭТ-ің негізгі теңдеуі деп аталады. ТЭТ-ті бөліктендіргенде (сипаттама кестені алғанда) бос ұштарының температурасы t_о = const, әдетте t_о = 0 ^оС.

Ізделінген t температураны анықтағанда сәйкес ТЭТ (термопараның) бөліктендіру кестесімен қолдану болуы үшін ТЭТ-ің бос ұштарына түзету t_o ≠ 0 болған кезде орнатылады. Егер де бос шеттердің температурасы нөлге тең емес және t тең болса, жұмыс ұштарының температурасы t болған кезде ТЭТ-ің негізгі теңдеуіне сәйкес өлшеу аспабының көрсетуі осы жағдайдағы генерацияланатын термоЭҚК-не тең болады

Е_АВ = е_АВ(t) - е_АВ(t) . (6.2)

Бөліктендіру кесте t_o = 0 шартына сәйкес

Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) - е_АВ(t_о) . (6.3)

(6.3) теңдеуден (6.2) теңдеуін аламыз, сонда

, (6.4)

мұндағы - және өлшенетін температура болғандағы АВ термопараның термоЭҚК-і;

- және өлшенетін температура болғандағы АВ термопараның термоЭҚК-і;

- өзгеше температураға түзету.

6.4 Есеп беру мазмұны

Есеп беруде келесілер болуы керек:

- жұмыс мақсаты;

- тапсырма;

- техникалық термометрді тексеру үшін зертханалық стендтің сұлбасы;

- таңдалынған өлшеу құралдарының техникалық сипаттамалары;

- техникалық термометрді тексерудің ХАТТАМАСЫ;

- тексерілетін термопараның номиналды және нақты бөліктендіру сипаттамаларының графиктері;

- жұмыс бойынша қорытынды.

6.5 Бақылау сұрақтары

6.5.1 Мемлекеттік метрологиялық бақылау және қадағалау.

6.5.2 «Өлшеу құралдарын тексеру» анықтамасы.

6.5.3 «Өлшеу құралдарын калибрлеу» анықтамасы.

6.5.4 Тексеру аралық (калибрлеу аралық) интервалының анықтамасы.

6.5.5 ӨҚ тексеру (калибрлеу) әдістері.

6.5.6 ӨҚ тексерудің түрлері.

6.5.7 Эталондардың түрлері, анықтамалар.

6.5.8 Термоэлектр эффекті, анықтама.

6.5.9 ТЭТ-ің негізгі теңдеуі.

6.5.10 Бөліктендіру температурадан өзгеше бос ұштардың температурасына түзету қандай мақсатымен енгізіледі.

6.5.11 Бөліктендіру температурадан өзгеше бос ұштардың температурасына түзетуді есептеу формуласы.

Әдебиет тізімі

1. Андреев А.А. Автоматические показывающие, самопишущие и регулирующие приборы. – Л.: Машиностроение, 1973.

2. Новицкий П.В., Заграф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.- Энергоатомиздат, Ленинград.отд-ние, 1985.

3. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергия, 1978.

4. Хан С.Г. Метрология и измерения. Выбор структуры и расчет метрологических характеристик канала измерения температуры. Методические указания к курсовой работе. – Алматы: АИЭС, 1999.-25 с.

5. Хан С.Г. Метрология и измерения. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ (для студентов очной формы обучения специальности 050702 – Автоматизация и управление). – Алматы: АИЭС, 2009.-28 с.

6. Хан С.Г. Метрология, измерения и техническое регулирование: учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2009.- 128 с.

7. Хан С.Г.,Айтжанов Н.М. Метрология, өлшеулер және техникалық реттеу: оқу құралы. – Алматы: АУЭС, 2010.- 128 б.

2011 жалпы жоспары, реті 40