ÖLÇME TEKNİĞİ Yrd. Doç. Dr. Nesrin ADIGÜZEL

Temel Bilgiler  Ölçme, bilinmeyen bir niceliği bilinen bir nicelikle karşılaştırma işlemi olarak tanımlanır. Bir cismin uzunluğu, sıcaklığı, ağırlığı gibi fiziksel özellikleri ölçme tekniği ile belirleriz.  Ölçme işlemleri hemen bütün mühendislik dalları ile ilişkilidir. Ölçmeler yapılırken; sistem seçimi, ölçme sonuçlarının çeşitli istatistiki yöntemler ile değerlendirilmesi ve ölçmedeki hassasiyetlerin belirlenmesi ölçme tekniğinin konularıdır.

Tanımlar  Okunabilirlik (Readability): Ölçme cihazının okuma skalasının genişliğidir. Genelde okunabilirliği büyük olan aletler tercih edilmelidir.  En Küçük Değerlendirme (Least Count): Ölçme cihazı skalasında okunabilen iki değer arasındaki en küçük fark olarak tanımlanır. Başka bir deyişle, fiziksel büyüklükteki değişikliğin cihaz tarafından algılanabilen en küçük değeri olarak verilebilir.

 Duyarlık (Sensitivity): Ölçme cihazı ibresinin doğrusal hareket ettiği varsayımı ile, ibrenin hareket miktarının ölçülen fiziksel büyüklüğe oranıdır. Örnek olarak, 25 cm skalalı bir hız ölçme aletinde en fazla 10m/sn hız ölçülebiliyorsa, bu cihazın duyarlılığı 2,5 cm/(m/sn) değerindedir.

 Histerizis (Hysterisis): Genellikle bir ölçme cihazında, ölçme yapılırken herhangi bir değere artarak veya azalarak yaklaşılması durumunda histerizis olayı nedeniyle farklı değerler okunabilir. Örnek olarak; bir termometre ile ortam sıcaklığı ölçülürken, termometrenin yüksek sıcaklıktan veya alçak sıcaklıktan yaklaşması durumlarında aynı ortam için farklı iki değer okunabilir.

 Doğruluk (Accuracy): Bir fiziksel özeliğin ölçümünde gerçek değer ile cihazın gösterdiği değer arasındaki farktır. Doğruluk genellikle cihazın tam skalasının yüzdesi cinsinden verilir. Örneğin, 100 bar’a kadar ölçme yapabilen bir basınç aletinin doğruluğu %1 ise, bu cihaz +-1 bar sınırları içinde ölçme yapabilir.

 Kesinlik (Precision): Bir ölçme aletinin aynı bir fiziksel büyüklüğe ait tekrarlanan çeşitli ölçmeler esnasında aynı değeri verebilme özeliğidir. Kesinlik ve doğruluk tanımları karıştırılan kavramlardır. Bu iki kavramın farkını bir örnekle açıklayalım: 100 ohm olduğu bilinen bir elektrik direncinin aynı cihazla 10 defa ölçüldüğü düşünülsün. Ölçülen değerler 102, 104, 104, 103, 105, 106, 103,105,102,106 ohm olsun. 10 ölçme sonucunda ortalama değer 104 olarak belirlenir. Bu cihazın doğruluğu ( )/100=%6 iken, kesinliği ( )/104=%2’dir.

 Hata (Error): Doğruluktan sapma değerlerine hata denir. Hem deneyi yapandan hem de ölçme aletinden gelen hatalar vardır.  Kalibrasyon (Calibration): Bir ölçme aletinin doğruluğu bilinen değerler ile karşılaştırılarak hatalarının azaltılması işlemidir. Bu işlem, standartlar enstitülerinin imkanları ile, doğruluğu bilinen ve kanıtlanan cihazlar ile veya bilinen bir kaynak ile karşılaştırılarak yapılabilir.

 Standart (Standart): Ulusal veya uluslar arası kuruluşlar tarafından kabul edilen belirli ölçülerdeki fiziksel büyüklük, ölçme yöntemi veya uyulması gereken kaidelerdir. Ülkemizde standartları yapan ulusal kuruluş TSE, uluslar arası kuruluş ise merkezi Fransa’nın Sevr şehrinde bulunan International Bureau of Weights and Measures birliğidir. Platin-İridyum alaşımından yapılmış uluslar arası standart 1 metre uzunluk ve 1 kg ağırlık bu büro şartlarında korunmaktadır.

Temel SI Birimleri ve İlave Boyutlar (Tablo 1) BoyutBirimSembol UzunlukMetrem KütleGramg ZamanSaniyes Elektrik AkımıAmperA SıcaklıkKelvinK Aydınlatma Şiddetikandelcd BoyutBirimSembol AçıRadyanrad Katı Açısteradyansr

 Boyut (Dimension) ve Birim (Unit): Boyut, bir sistemin veya bir cismin özeliği veya davranışını belirlemek üzere kullanılan fiziksel değişkenlere denir. Birim ise boyut için seçilen keyfi bir karşılaştırma değeridir. Uzunluk, alan, basınç, sıcaklık, kütle vb. özelikler boyuta, m, ft, arşın, dekar, bar, kg vb. gibi büyüklükler ise birime örnektir.

Bir fiziksel özelikte tek bir boyut kullanırken, birim için istenildiği kadar değer kullanılabilir. Her ulusun kendilerine has birim sisteminin kullanılmasının yarattığı karışıklıkları önlemek için yapılan, Uluslar arası Birim Anlaşması, SI (Systeme İnternational d’Unite’s) ile temel birimlerin kullanılması yaygınlaşmaktadır. Tablo 1 de gösterilen bu temel birimlerden fizik kanunları yardımıyla türetilmiş birimler elde edilebilir ( Tablo 2).

 Örnek olarak; Alan=uzunluk x uzunluk (m 2 ) Hız=uzunluk/zaman (m/s) Basınç=kuvvet/alan (N/m 2 ) Kuvvet=kütle x ivme (kg x m/s 2 ) (N, Newton) Elektrik miktarı=akım x zaman (A.s) (C, Coulomb) Tablo 2 de türetilmiş birimler, tablo 3 te SI birimlerinin alt ve üst katları gösterilmektedir.

Türetilmiş SI Birimleri ( Tablo 2) Büyüklük Birimin AdıÖzel AdıTemel Boyutu alanmetrekarem2m2 hacimmetreküpm3m3 yoğunluk1 m 3 ’ün kütlesikg/m 3 kuvvetNewtonNkg.m/s 2 basınç1 m 2 de newton,pascal N/m 2,Pakg/m.s 2 iş,enerji,ısı miktarıJoule,newton- m,watt-s J, N.m,W.skg.m 2 /s 2 kütlesel debi1 s’de kgkg/s hız1 s’de metrem/s hacimsel debi1 s’de metreküpm 3 /s güçWatt, 1 s’de joule W, J/skg.m 2 /s 3

SI birimlerinin alt ve üst katları(Tablo 3) DeğeriAdıSembolü teraT 10 9 gigaG 10 6 megaM 10 3 kilok 10 2 hektoH 10dekarda desid sentic milim

Ölçme sistemlerinin genelleştirilmesi Genelde ölçme sistemlerini üçe ayırmak mümkündür. 1. Fiziksel değişkenlerin mekanik veya elektriksel formda sezildiği, dedektör- transdüser kademesi.  Ölçülmesi veya iletilmesi kolay olması nedeniyle bu elemanlarda elektrik sinyalleri tercih edilir. Bu elemanlarda elde edilen sinyaller dijital veya analog olabilir.

 2. Elde edilen mekanik veya elektriksel sinyallerin kuvvetlendirildiği veya filtrelendiği orta kademe  3. değerlendirme, ölçme, kayıt, veya istenirse kontrol işlemini yapıldığı son kademe.

Kaynaklar:  1.Ölçme Tekniği, Prof. Dr. Osman F. GENCELİ  2.Ölçme Tekniği Ders Notları, Prof. Dr. Ayhan ÇELİK  3.Ölçme Tekniği Ders Notları, Prof. Dr. İrfan AY  4.Ölçme Tekniği Ders Notları, Doç. Dr. Abdurrahim BÖLÜKBAŞI

TEŞEKKÜRLER