BÖLÜM 3. ÖLÇMEDE GENEL KAVRAMLAR

Bu bölüm’de; Ölçme kavramları, Ölçmede sıklıkla karıştırılan kavramlar (analog-sayısal,statik-dinamik ölçme), ölçmede hatalar konularından bahsedilecektir.

3.1 Ölçmede sıklıkla karıştırılan kavramlar Kütle ağırlık Isı sıcaklık Sıcaklığın birimi nedir Joule- kalori Derece- kelvin

3.1.1 Kütle ve Ağırlık - Kütle: cismin bünyesinde bulundurduğu madde miktarının fiziksel bir ölçüsü - Ağırlık: cismin yerçekimi ivmesi etkisi ile aşağıya doğru uyguladığı kuvvettir. - Bir cismin kütlesi, cismi terazide tartarak bulunur. Ağırlığı ise hesaplanır: G=mg - SI birim sisteminde: - Kütle birimi: kg Bir kilogram prototipi yandaki resimde görülmektedir. - Ağırlık birimi: bir kuvvet birimi olan Newton (N)’dur

3.1.2 Isı ve Sıcaklık Sıcaklık ve Isı En çok karıştırılan birimlerden ikiside sıcaklık ve ısı’dır. Örneğin dışarıdaki hava ısısı mı? Yoksa hava sıcaklığımı?Bu sorunun cevabını verebilmek için ısı ve sıcaklık arasında bir - Sebep-Sonuç ilişkisinin olduğu bilinmelidir Sıcaklık: Maddenin bir molekülünün ortalama kinetik enerjisidir. (Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjisine kinetik enerji denir.) Temel birimlerden biri olup birimi kelvin’dir. Ayrıca sıcaklık termometreler ile ölçülür ve birimi celcius derece olarak ta kullanılır. Isı: Maddenin molekülleri arasındaki toplam enerjidir.Enerji olduğundan birimi “joule”’dur. Isı, belirli sıcaklıktaki bir cisimden, daha düşük sıcaklıktaki bir cisme, sıcaklık farkı nedeniyle geçen enerjidir. Sıcaklık, ısı enerjisinin etkilerinden birisidir.

3.1.3 Isı birimi kalori mi? Yoksa joule mu? Kalori; (simgesi cal) atmosfer basıncında 1 gram suyun sıcaklığını 14,5°C'den 15,5 °C'ye çıkarmak için gerekli olan enerji miktarıdır. Takriben 1925'ten beri kalori, joule terimi ile belirlenmektedir. Enerji birimi olarak kalori, bir tesir elde edecek şekilde bir maddeye ısının verildiği veya eklendiği fen ve mühendislik dallarında ısı miktarını belirlemek için kullanılır. Maddelerin ısı kapasiteleri, erime ve buharlaşma ısıları ve kimyevi değişmeye bağlı reaksiyon ısıları daima kalori terimi ile ifade edilir. Bir kalori yaklaşık 4,184 joule'ye eşittir.bir insan yaklaşık 4 litre su ile günlük kalori ihyacını karşılar.4 kibrit çöpü yakıldığında=1kalori enerji açığa çıkar.

3.1.4 Sıcaklık birimi kelvin mi? Yoksa derece mi? SI birim sistemin sıcaklı temel birim ve birimi kelvindir. Santigrat derecesi sıfır noktasını suyun donma noktası olarak aldığından, 0°C =273.15K'e eşit olur. Benzeri şekilde Santigrat derece olarak ifade edilen herhangi bir sıcaklığı kelvine çevirmek için söz konusu değere 273.15 eklenir. Örneğin: 22°C=295.15K (22+273.15) Sonuç olarak kelvin mutlak sıfır noktası olan -273.15

Isı ve sıcaklık Isı sebebi Sıcaklık oluşur. Bir maddeye ısı enerjisi verdiğimizde sıcaklığı artar. Sıcaklık artışı maddenin cinsine, kütlesine, ve verilen ısı miktarına bağlıdır. Bir maddenin molekülleri sürekli titreşim halindedir. Bu titreşimden dolayı moleküllerin kinetik enerjisi vardır. Sıcaklık maddenin bir molekülünün ortalama kinetik enerjisidir. Isı maddenin molekülleri arasındaki toplam enerjidir.Katı bir maddenin molekülleri sürekli titreşim hareketi yapar. Sıcaklık artarsa moleküllerin hızları artar. moleküller A: sağasola tüm kırmızı toplar 1mm titreyecektir.

3.1.5 Sıcaklık birimi kelvin mi? Yoksa derece mi? Sıcaklık temometre ile ölçülür. Bilinen dört çeşit termometre vardır.

3.1.6 Kelvin (K) ve Santigrad (ºC) - 1 °C’lık sıcaklık farkı ile 1 K’lik sıcaklık farkı her iki sıcaklık ölçeğindede aynı - Farklılık sıfır noktasının yerindedir; a) Santigrat skalasında, suyun donma sıcaklığıdır b) Kelvin skalasında ise, mümkün olan en düşük sıcaklık değeri olup (mutlak sıfır) santigrat skalasındaki sıfır noktasından 273.15 birim aşağıdadır -Mutlak sıfır: bir cismin moleküllerinin hareketinin durduğu teorik sıcaklık değeridir.

3.2 Ölçmedeki kavramlar Ölçmede yer alan genel kavramlar İşaret Sayısal-analog ölçüm Statik-dinamik ölçüm Kavramları özellikle ölçüm için gerekli olan sistemin kurulması ve birbirine bağlantısı, ölçüm alınması gibi konular için gereklidir.

3.2.1 İşaret Fiziksel olayların elektriksel olarak gösterilmesi işaret olarak adlandırılır.Tüm enerji boyutlarındaki ölçme işlemlerinde,birbirine dönüştürmede, bilginin işlenmesinde analog ve sayısal işaretler kullanılır.

3.2.2 Sayısal ve analog ölçüm Sayısal ölçme:Yalnızca iki değer alabilen büyüklük sayısal büyüklük olarak adlandırılır.(high-low, var-yok,0-1...vb.) Analog ölçme:Kesintisiz olarak sürekli değerler alan ve sahip oldukları değerler belirli sınırlar içerisinde sürekli olarak değişen büyüklük, analog büyüklük olarak adlandırılır.Fiziksel olayların tamamına yakını (sıcaklığın değişmesi, havanın karaması. Vb..)

Analog sinyal Sayısal (Dijital sinyal)

3.2.3 Statik ve Dinamik ölçme Zamanla çok yavaş değişen veya değişmeyen fiziksel büyüklüklerin ölçülmesi statik ölçmedir. Bir başka deyişle ölçme sırasında değeri sabit olarak kabul edilen bir büyüklüğün ölçülmesidir. Örnek: Sabit yük altında bir kirişin deformasyonunun ölçülmesi.Bir ölçme cihazının ölçme süresi, fiziksel büyüklüğün değişme süresinden daha kısa ise ölçme statiktir.

3.2.4 Statik ve Dinamik ölçme Ölçme esnasında ölçülen fiziksel büyüklüğün değişimi söz konusu iken yapılan ölçüm dinamik ölçümdür. Örnek: Bir borudan akan akışkanın hızı; titreşen bir kirişin deformasyonunun ölçülmesi.

3.3 Ölçmede hatalar Ölçülen değer ile gerçek değer arasındaki fark hata olarak tanımlanır. Ölçmelerde hatalar; Tayin edilebilir Tayin edilemez Rastlantı hataları olmak üzere üç çeşittir.

3.3.1 Tayin edilebilir hatalar Sistem veya cihaz içi hataları, tekrarlı ölçmelerde sabit olan ve değişmeyen hatalardır. Bu hatalar, imalat esnasındaki fabrika yapım hataları, referans, ayar ve kalibrasyon hatalardır.

3.3.2 Tayin edilemez hatalar Kaynakları kişiden kişiye ve zamandan zamana değişen ve değişik etkenlere göre hesap edilme imkanı bulunamayan hatalar tayin edilemez hatalardır.

3.3.3 Rastlantı hataları Belirsiz nedenlerden dolayı ortaya çıkan hatalardır. Genlik ve polaritesinin ne zaman değişeceği belli olmayan durumlarda söz konusudur. Rastlantı hataları özellikle tekrarlı ölçme yapılması durumunda ortaya çıkar. Bunların belirlenmesi oldukça zordur. Bunlar istatistiksel yollarla bulunur. Ölçüm sisteminin eğik olması, dış etkenler rastlantı hatalarına örnek olabilir.

3.3.4 Hataların hesaplanması Hataları matematiksel olarak hesaplayarak hata oranları kullanıcılara bildirilir. Bu amaçla kalibrasyon merkezleri kurulmuştur. Kalibrasyon Kalibrasyon; bir ölçü aleti veya ölçme sisteminin gösterdiği veya bir ölçüt/ölçeğin ifade ettiği değerler ile, ölçülenin bilinen değerleri arasındaki ilişkinin belli koşullar altında belirlenmesi için yapılan işlemler dizisidir Uzunluk, ağırlık, sertlik, elektrik direnç vb gibi herhangi büyüklüklerin ölçümlerini yapan aletlerin kabul edilen bir ölçüte göre ayarlarının yapılması ve hata sınırlarının belirlenmesi olarak anlaşılır

3.3.4.1 Kalibrasyonunu önemi Alım satım işlemlerinin doğru yapılabilmesi ve kalite denetimi için bir gereklilik olarak ortaya çıkan kalibrasyon, kullanılan ölçü aletlerinin istenilen doğrulukta ölçüm yapıp yapmadığının belirlenmesini sağlar Türkiye'de ölçü ve ölçü aletlerinin doğru ayarlı ve uluslararası birimler sistemine uygun olarak imalini ve kullanılmasını, 11 Ocak 1989 tarihli 3516 sayılı Ölçü Ve Ayarlar Kanunu çerçevesinde Sanayi ve Ticaret Bakanlığı düzenler. Düzenli olarak kalibre edilen ölçüm sistem ve aletleri en az hata yapan, hatası kanun ve belgeyle sabitlenmiş veya izin verilen sınırın altına indirilmiş olan cihazlardır.

3.3.4.2 Kalibrasyonda yöntem ve amaç Yöntem Kalibrasyon işleminde, kalibre edilen ölçü aletinin hata miktarı, kendisinden daha yüksek doğruluklu (en az 3 kat), bir ölçü aleti referans alınarak belirlenir Referans alınan ölçü alet(ler)inin kalibrasyon sertifikası üzerinden ulusal veya uluslararası temel referanslara kesintisiz bir kıyaslamalar zinciri ile bağlanması (izlenebilirlik) gerekir Böylelikle kalibre edilen ölçü aletinin de temel referanslara izlenebilirliği sağlanmış olur ki bu kalibrasyon işleminin geçerliliği için en önemli şarttır Amaç: İstenen kalitenin sağlanması için, kaliteyi doğrudan etkileyen noktalarda yapılan ölçümlerin her zaman belli bir doğrulukta olması gerekir Kullanıcılar bu noktalarda ölçüm yapan ölçü aletlerini seçerken ve kullanırken ihtiyaç duyulan doğruluğu göz önüne almak zorundadır Kullandığı ölçü aletinin amaçladığı kalite için gereken doğruluğa sahip olup olmadığını ise ancak kalibrasyon testleri ile belirleyebilir. Yapılan uygulamaların temelinde mutlak ve bağıl ölçmeler yer almaktadır.

3.3.5.1 Mutlak hata 1.Cihazın mutlak hatası: Cihazın ölçtüğü değer (Xö) ile ölçülen işaretin gerçek değeri (X) arasındaki fark olarak hesaplanır. ∆X=Xö-X İşaretin gerçek değeri hesapla bulunan değerdir. Bu hesaplamalarda tüm kriterler dikkate alınır. Ölçülen değer ise her zaman hatalı olan değerdir. Ölçüm sonucu bulunur. Ölçülen değer gerçek değerin rakamsal değerinden büyükte, küçükte olabilir.

3.3.5.2 Bağıl hata Ölçme cihazının bağıl hatası: Mutlak hatanın (∆X) ölçülen işaretin gerçek değerine (X) oranı olarak hesaplanır. β =

Ölçme neden önemlidir. Ölçmede nelere dikkat edilmelidir Ölçme neden önemlidir. Ölçmede nelere dikkat edilmelidir. Bu tip sorulara en güzel cevaplar yapılan hataların örneklenmesi ile verilebilir. - Yıl: 1999 - NASA Mars gözlem aracı uzayda kayboldu. Problemin temeli sebebi uzmanlar tarafından yapılan aşağıdaki birim dönüştürme hatası (1 Newton = 0.225 Pound olarak alınmamış) tahmini maddi kayıp 125 milyon dolar olmuştur.

3.4 Ölçmeye yardımcı teknikler 3.4.1 Trigonometrik Fonksiyonlar Altdaki garafikte olduğu gibi, üçgenin iki dik kenarı ile ilgili altı değişik oran vardır. Bu oranlara trigonometrik fonksiyonlar denir. 27

3.4.1 TRİGONOMETRİK FONKSİYONLAR Altı trigonometrik fonksiyon şunlardır. 28 28

Chapter 1 3.4.2 Semboller Semboller Ölçü aletlerini ve endüstriyel ürünleri kullanırken mutlaka üzerinde yer alan işaret ve uyarılara uyulması gereklidir. Cihazların etiket değerlerinde kullanılması can ve mal güvenliği sağlar. Aşağıdaki gibi genellikle ingilizce olarak yer alır. Güvenlik sembolleri yanda verilmiştir.

Çalışma soruları Endüstriyel ürünleri kullanırken nelere dikkat edilmelidir? Vücüt ısım 36 derecedir. İfadesi doğrumudur? Tüm ölçmeler hatalımıdır?

Çalışma soruları Bir R direnci üzerindeki voltmetrenin ölçtüğü gerçek değer hesapla 100V bulunmuştur. Voltmetrenin göstergesinden 104 V okunduğuna göre yapılan bağıl hata yüzde olarak ne kadardır.?