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, sonuçların değerlendirilmesi ve hassasiyetlerin belirlenmesi önemlidir.

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 KütleKilogramkg 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.

 Metre (birimi m), ışığın boşlukta 1/ saniyede aldığı yol.  Kilogram (birimi kg), Uluslararası Kilogram Prototipi'nin kütlesine eşit olarak tanımlanmıştır, [1] bu da bir litre suyun kütlesine neredeyse eşittir. Adında bir SI öneki (k) içeren tek SI temel birimidir. Ayrıca, farklı laboratuvarlarda ölçülebilecek temel fiziksel bir özellik yerine, insan yapımı bir cisme dayandırılmış tek SI birimidir. [1]litre

 Uluslararası Birimler Sistemine göre saniye (birimi s), en düşük enerji seviyesindeki (ground state) Sezyum-133 atomunun (133 Cs atom çekirdeği) iki hyperfine seviye arasındaki geçiş radyasyonunun periyoduna karşılık gelen süredir. Sözcük, kökenini Arapça "iki" sayısı olan "isnân"dan almaktadır. Bunun nedeni ise Biruni'nin zaman birimlerini adlandırırken sayısal sıralamalar kullanmasıdır (örneğin, "salise" de "üç" anlamındaki "selâse"den gelmektedir).ground statehyperfine

 Amper (sembolü A ), elektrikte akım şiddeti birimidir. Birim zamanda geçen elektrik yükü miktarına elektrik akımının şiddeti denir. Bir iletkenin belli bir kesitinden saniyede bir Coulomb elektrik yükü geçerse, akım şiddeti 1 A olur.elektrikteakım şiddetiiletkeninCoulomb

 K harfi ile gösterilen ve birim aralığı Santigrat (Celsius) derecesiyle aynı olan, ancak sıfır noktası olarak mutlak sıfırı ( – °C ) alan sıcaklık ölçüsü birimi. İsmini, termodinamikteki mutlak sıfır kavramını ilk kez gazlardan tüm maddelere uygulayan İskoç asıllı bilim adamı Lord Kelvin'den alır.Santigratmutlak sıfırısıcaklıktermodinamiktekiLord Kelvin

 Kandela (birimi cd), Işık şiddeti birimidir. Bir ışık kaynağından birim katı açı içerisinde yayılan ışık akısının bir ölçüsüdür. Işık akısı dendiği zaman, kaynaktan yayılan toplam akı kastedilir.ışıkkatı açıışık akısının  Tek bir cümle ile özetleyecek olursak katı açı, açının 3 boyuta genelleştirilmiş halidir. Nasıl? Her şeyden önce yine açı gibi bir noktada tanımlanır burada bir fark yok. Açıda ölçü için bir oran kullanıyorduk, katı açının da ölçüsü olarak bir oran kullanıyoruz burada da fark yok. Fark şurada ki artık 3 boyutta olduğumuz için çember yerine küre, yay yerine de küre üzerinde bir kapalı bölge (veya sınırları belli bir alan) söz konusudur

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