Өлшеу құрал-саймандары мен аспаптары | туралы қазақша

Адамзат тарихында өлшеу құрал-саймандарының атқарған рөлі ауқымды болды. Өлшеу құралдары сауда саласында маңызды рөл атқаруына байланысты, өте дәл безмендер мен таразылар қажет болды. Таразы — ең көне метрологиялық аспап. Ол сауданың, өндіріс пен ғылымның дамуына орай пайда болып, жетілдіріп келеді. Ілінген тостағандары бар иыққа салатын иінағаш түріндегі ең қарапайым таразы Көне Вавилон (б.э.дейін 2,5 жыл бұрын) мен Египетте (б.э. дейін 2 мың жыл бұрын) айырбас саудада кеңінен қолданылды. Сол уақытты алғашқы күн сағаттары, яғни уақыт өлшейтін аспап та пайда болды.

Алғашқы топогеодезиялық құрал-сайманға өлшеуіш пен тізбек, тікбағыт аспабы мен тегістікті өлшейтін деңгейлер жатады. Армиллярлық сала, ал кейіннен астролябия сол уақыттағы көзбен астрономиялық бақылауға арналған ең алғашқы, ең дәл көрсететін құралға айналды. Навигациялық биіктікті өлшеуіш пен астролябия конструкциясы бойынша қарапайым болды, ал кейін оларды сектант алмастырды. XVII ғасырда пайда болды, сөйте тұра X. Гюйгенс тек 1657 жылы сағатта механикалық тілді қолданды, ал кейін, яғни 1765 жылы ол сағатта тіл ретінде серіппені қолдануды ұсынды. Сағаттың осы конструкциясы осы қазіргі уақытқа дейін қолданылады. 1646 жылы Б. Паскаль сұйық құйылған бағанның көмегімен қысымды өлшеуге арналған алғашқы аспапты ұсынды.

ХVIII-ХІХ ғасырдағы өнеркәсіптік революцияның арқасында жаңа буынның және жаңа дәлдік стандартының бірқатар аспабы жасалды. 1638 жылы жасалған алғашқы бұрандалы микрометр XIX ғасырда айтарлықтай жақсартылды. Өлшеудің дәлдігі машина бөлшектерін жасаудың дәлдігін арттырып, олардың өзара алмасымдылық деңгейін көтерді, бұл өндіріс ауқымы кеңейіп, бұйымдардың кұнын арзандатуға мүмкіндік берді. XVIII ғасырда Г. Фаренгейт сынап термометрін жетілдіріп, температура өлшеудің меншікті шәкілін енгізді, содан кейін Цельсий мен Кельвин шкалалары (шәкілдері) пайда болды. 1848 жылы Э. Бурдон манометрлерде деформацияланатын түткітерді пайдалануды ұсынды, бұл аспаптың конструкциясын айтарлықтай жеңілдетіп, осы аспаптардың дәлдігін арттырды.

XIX  ғасырда электр энергетикасы дами бастап, осының нәтижесінде гальванометр сияқты аспап жасалды. XIX ғасырдың ең маңызды жетістігіне зерттелетін процестерді талдауды тереңдету жатады. Микроскоп жетілдіріліп, спектометр мен поляриметр сияқты аспаптар жасалды, сонымен бірге жаңа зерттеулер саласы пайда болды.

XX  ғасырда өндірісте қажет сан алуан өлшейтін аспаптар әзірленді. Осы аспаптар бұрынғылармен салыстырғанда анағұрлым дәл әрі жылдам жұмыс істейтін болды. Ғасырдың басында техниканың радио байланыс деп аталатын жаңа саласына аспаптар қажет, ал осы аспаптардың басым көпшілігі электр және электрондық болды. Олардың жұмысы негізгі кұрамдасы бір энергияның түрін екінші түрге айналдыратын құрылғыға негізделді. II дүниежүзілік соғыстан кейін химиялық және физикалық талдаулар мен өлшеулер басқаша жүзеге асырылатын болды. Бұрын талдау мен өлшеу үшін зерттелетін материалдың көп мөлшерін қажет ететін біршама ұзақ процесті жүргізу кажет болатын. Ал спектрофотометр, масс-спектрометр мен газ хроматографы пайдаланыла бастағаннан кейін заттың шамалы ғана мөлшерін тез әрі дәл талдау мүмкін болды.

1950-жылдардан бастап өлшеу жабдықтарын әзірлеу процесіне электрониканың, телекоммуникациялар мен есептеу техникасының дамуы ерекше ықпал ете бастады. Кейін Гюйгенс жүйесінің механикалық сағаттарын ығыстырған кварц сағаттар пайда болды. 70-жылдардың басында пайда болған микропроцессорды қолданудың арқасында көптеген аспаптардың көлемі кішірейіп, құны төмендеді. Өлшеуге қатысты ақпарат компьютерлердің жадында шексіз уақыт сақталып,пайдаланушыға ыңғайлы уақытта беріледі, сондай-ақ бірге алыс қашықтыққа лезде жіберіледі. Өлшеуге қатысты ақпаратты адамның қатысуынсыз технологиялық процесті басқару үшін пайдалануға болады. Осының негізінде адамның қатысуынсыз технологиялық процесті бақылайтын және штаттан тыс оқиға туындаған жағдайда нақтылаушы бұйрық беретін бақылау-өлшеу аспаптары пайда болды.

Қазіргі заманғы машиналар мен аспаптар адам бүкіл процесті бақылай алмайтын жылдамдық пен жағдайда жұмыс істейді, көптеген басқару функцияларын автоматика өзі орындайды. Мысалы, қазіргі уақытта темір жолда жолаушыларды тасымалдайтын құрам сағатына 300 км-ден асатын жылдамдықпен жүреді. Осы жылдамдықта адам құрамның жылдамдығы, тораптардың, майлаудың, токты, май қысымын қабылдағыштың және т.б. температурасы туралы ақпарат беретін аспаптардың көрсеткіштерін қадағалай алмайды. Жедел басқарудың көп функцияларын компьютер өзіне алады. Немесе мысалы, әскери истребитель-ұшақ әскери машинаның барлық параметрлерін (жылдамдық, бағыт, мақсаттың орналасуы, отынның, қару-жарақтың саны, қозғалтқыштың қуаты және т.б.) өзі бақылай алмайды, көп функцияларды автоматика орындайды.

Өлшемдердің қазіргі кезеңдегі жай-күйі мен даму келешегі

Өлшемдердің дәлдігін ұдайы арттыру қажет. Осы мәселенің шешімін табу үшін физикалық эталондардың иерархиясы қағидасынан автономдық қағидасына көшу керек. Автономдық — бұл өлшеу құралдарында (ӨҚ) белгілі бір жоғары қабілеті бар және тұрақты табиғи константаларға негізделген шараларды қолдану. Сапалы табиғи константалар — бұл жарықтың жылдамдығы, электронның салмағы (физикалық мөлшер) не болмаса белгілі формулаларға кіретін сан коэффициентгері — Планк тұрақты шамасы және т.б. Осы мөлшерлер іс жүзінде өзгермейді.

Автономдық шаралар иерархиялық тексеруді қажет етпейтін өте дәл ӨҚ-дың конструкцисын жасауға мүмкіндік береді. Атап айтқанда, қазіргі уақытта электр магнит сәулесінің атом бөлшектерімен өзара ықпалдасуына негізделген квант метрологиясының негізіндегі аспаптар жасалуда. Ұзындық, уақыт, жиілік және т.б. бірліктердің эталондары осы қағидаға негізделеді.

Өлшеу құралдары (ӨҚ). Техникалық өлшеу құралдары келесі 3 негізгі топқа бөлінеді: Өлшем — бұл берілген көлемнің физикалық мөлшерін жаңғыртуға арналған ӨҚ. Бір мағыналы өлшем — бір көлемнің (гір) физикалық мөлшерін жаңғыртады. Көп мағыналы өлшем — әр түрлі көлемнің (сызғыштың) аттас мөлшерінің қатарын жаңғыртады. Стандартты үлгі — бұл заттың қасиеттерін немесе құрамын сипаттайтын мөлшердің бірліктерін жаңғыртуға арналған өлшем.