تحقیق مقاله وسایل اندازه گیری

تاریخچه اندازه گیری در جهان

سابقه اندازه گیری به عهد باستان باز می گردد و می توان آن را به عنوان یکی از قدیمی ترین علوم به حساب آورد .

در اوایل قرن 18 جیمز وات (JAMES WATT) مخترع اسکاتلندی پیشنهاد نمود تا دانشمندان جهان دور هم جمع شده یک سیستم جهانی واحد برای اندازه گیریها به وجود آورند . به دنبال این پیشنهاد گروهی از دانشمندان فرانسوی برای به وجود آوردن سیستم متریک (METRIC SYS) وارد عمل شدند .

سیستم پایه ای را که دارای دو استاندارد یکی «متر» برای واحد طول و دیگری «کیلوگرم» برای وزن بوده ، به وجود آوردند . در این زمان ثانیه (SECOND) را به عنوان استاندارد زمان (TIME) و ترموسانتیگراد را به عنوان استاندارد درجه حرارت مورد استفاده قرار می دادند .

در سال 1875 میلادی دانشمندان و متخصصات جهان در پاریس برای امضاء قراردادی به نام پیمان جهانی متریک (INTERNATIONAL METRIC COMVENTION) دور هم گرد آمدند . این قرارداد زمینه را برای ایجاد یک دفتر بین المللی اوزان و مقیاس ها در سورز (SEVRES) فرانسه‌ آماده کرد. این مؤسسه هنوز به عنوان یک منبع و مرجع جهانی استاندارد پابرجاست .

امروزه سازندگان دستگاههای مدرن آمریکایی ، دقت عمل استانداردهای اصلی خود را که برای کالیبراسیون دستگاه های اندازه گیری خود به کار می برند ، به استناد دفتر

استاندارد های ملی (N.B.S)تعیین می نمایند .

لازم به یادآوری است دستگاه های اندازه گیری و آزمون به دلایل گوناگون از جمله فرسایش ، لقی و میزان استفاده ، انحرافاتی را نسبت به وضعیت تنظیم شده قبلی نشان می دهند .

هدف کالیبراسیون اندازه گیری مقدار انحراف مذکور در مقایسه با استانداردهای سطوح بالاتر و همچنین دستگاه در محدوده «تلرانس» اصلی خود می باشد .

تعریف اندازه گیری :

اندازه گیری یعنی تعیین یک کمیت مجهول با استفاده از یک کمیت معلوم و یا مجموعه‌ای از عملیات ، با هدف تعیین نمودن تعداد یک کمیت .

صحت :

نزدیکی نتیجه انداره گیری یک کمیت را با میزان واقعی آن کمیت گویند ، این مقدار به صورت درصدی از ظرفیت کلی دستگاه می باشد .

رواداری :

حداکثر انحراف یک قطعه ساخته شده از اندازه خاص خودش را گویند .

دقت :

نزدیکی میزان تفاوت نتایج حاصل از چند اندازه گیری متوالی را مشخص می نماید . دقت دستگاه دلالت بر صحت دستگاه ندارد .

تکرارپذیری :

نزدیکی مقدار خروجیهای یک دستگاه در شرایطی که مقدار ورودی به دستگاه ، روش اندازه گیری شخص اندازه گیرنده ، دستگاه اندازه گیری ، محل انجام کار ، شرایط محیطی یکسان باشد .

دامنه و میزان تغییرات :

حداقل و حداکثر ظرفیت اندازه گیری یک دستگاه را محدوده آن دستگاه گویند .

خطای ثابت :

خطایی که به طور ثابت که در تمام مراحل دامنه اندازه گیری با دستگاه همراه می باشد که این خطا با کالیبره کردن دستگاه برطرف خواهد شد.

خطای مطلق :

نتیجه اندازه گیری یک دستگاه منهای مقدار واقعی اندازه برداشت شده را گویند .

تصحیح :

مقدار عددی که به نتیجه تصحیح نشده یک اندازه گیری افزوده می شود تا یک خطای سیستماتیک فرضی را جبران نماید .

منابع خطای اندازه گیری :

تمام پارامترهای مراحل تولید و مشخصات نهایی تولید بایستی به منظور رعایت صحت استاندارد به وسیله Q.C ارزیابی شوند . طراح سیستم اندازه گیری بایستی روشی را اتخاذ نماید تا میزان خطا در خروجی دستگاهها کاهش یابد و حداکثر خطای باقی مانده شناسایی شوند .

خطاهای ناشی از دستگاه اندازه گیری :

عیوب باطنی دستگاه

استفاده غیرصحیح از دستگاه

اثرات بارگذاری دستگاه

خطاهای ناشی از مشاهده در اندازه گیری :

این نوع خطا شامل وضعیت های مختلف در هنگام خواندن دستگاه نشان دهنده با زوایای مختلف می باشد .

نیازمندیهای آزمایشگاه دستگاه های اندازه گیری دقیق

آزمایشگاه مکانی است با خصوصیات ویژه که مجاز به داشتن استانداردهای مرجع است و مسئولیت کالیبراسیون ، تأئید و تعمیر و نگهداری وسایل اندازه گیری دقیق را عهده دار می باشد . در برنامه مترولوژی و کالیبراسیون که مجموعه ای متشکل از استانداردهای اندازه گیری ، نیروی انسانی متخصص و مجرب ، وسایل سنجش و تجهیزات اندازه گیری دقیق و منابع علمی موردنیاز برای یک سیستم جامع از امکانات آزمایشگاهی منطبق با استانداردهای جهانی است ، آزمایشگاه تجهیزات اندازه گیری دقیق از ارکان مهم محسوب می شود. شرایط محیطی در یک آزمایشگاه اندازه گیری دقیق بیشترین میزان تأثیر را در کیفیت عملیات کالیبراسیون دستگاه ها دارد .

موارد زیر شامل شرایط محیطی آزمایشگاه کالیبراسیون محسوب می شوند :

روشنایی :

مقدار نور موردنیاز یک آزمایشگاه بین 50 تا 150 فوت شمع است . به طوری که روی میز کار ایجاد سایه نکند در شرایطی که نیاز به نور بیشتر برای دستگاه های بسیار دقیق باشد می توان از لامپهای اضافی استفاده کرد .

دما :

میزان دما آزمایشگاه بایستی بطور دایم تحت کنترل باشد . دما مورد نیاز برای آزمایشگاه الکترونیک  و برای بخش مکانیک  است .

فشار

مقدار فشار داخل آزمایشگاه بایستی بیشتر از فشار بیرون باشد . این امر باعث

جلوگیری از ورود گرد و غبار به داخل آزمایشگاه می شود . CLEAN ROOM باید فشار مثبت حداقل  اینچ آب بیشتر از فشار هوای بیرون داشته باشد .

گرد و غبار

آزمایشگاه از لحاظ عدم وجود ذرات گرد و غبار به کلاسهای مختلف تقسیم می شود . این کلاسها شامل 300000 ، 100000 ، 10000 ، 1000 و بین 100 تا 1000 است .

هر چه شماره این کلاسها کمتر شود وجود ذرات گرد و غبار هم به همان نسبت کمتر است و کلاس برای انجام آزمایشات دقیق تر مناسبتر است .

رطوبت :

مقدار رطوبت نسبی آزمایشگاه بین 35 تا 55 درصد است . مقدار رطوبت محل همانند دما بایستی دایماً کنترل شود .

لرزش :

محیط آزمایشگاههای اندازه گیری دقیق باید به نحوی طراحی شوند تا حتی الامکان از انواع لرزشهای احتمالی به دور باشند ، یا لرزشهایی که سبب کاهش راندمان کار کالیبراسیون می شوند به نحوی حذف شوند .

صدا :

مقدار صدا بایستی کمتر از  باشد .

کنترل امواج مغناطیسی :

این امواج در اندازه گیری‌های میرایی و فرکانس اثر دارد . در آزمایشگاه معمولاً اطاقی تحت عنوان اطاق فاراده یا SHIELDING ROOM برای کنترل امواج مغناطیسی وجود دارد که از فلز مس ساخته شده است و دارای  میرایی است .

سایر امکانات :

یک محفظه بسته (AIR LOCK) و یک کفش پاک کن برقی با سیستم مکش سرخود باید در مبادی ورودی آزمایشگاهها نصب گردد . اطراف دربها و پنجره و دیواره های متحرک که امکان نفوذ گر و غبار از آنها وجود دارد باید کاملاً ایزوله شود تا از نفوذ ذرات خارج به داخل جلوگیری کرد . برای تأمین درجه حرارت کل آزمایشگاهها و اطاقها یک سیستم تهویه مرکزی استفاده شود .

هدف : کنترل کیفیت ابزار کنترل کیفیت ( ابزار اندازه گیری )

این گزارش شامل کالیبراسیون مجموعه ای از ابزارهای آزمایشگاه است .

 ابزار مرجع برای کالیبراسیون گیج بلاک  است

با توجه به این نکته که دقت ابزار مرجع نسبت به ابزار اندازه گیری شونده باید 4 برابر باشد : دقت گیج بلاک   است .

روش انجام کار              

دامنه دستگاه اندازه گیری شوند ، را به چند قسمت برابر تقسیم می کنیم هر چه این تقسیمات بیشتر باشد دقت آزمایش کالیبراسیون بیشتر است .

با مجموعه گیج بلاکهای در دسترس می توان هرکدام از اندازه های بدست آورده از تقسیم را درست کرد و با دستگاه اندازه گرفت ، اندازه های گرفته شده را باید در جدول ثبت کرد این جدول شامل اندازه های گیج ها ، اندازه ها ی گرفته شده و خوانده شده از دستگاه و تعداد اندازه گیریها و میزان انحراف دستگاه از اندازه های اصلی است .

می توان برای سهولت در خواندن اطلاعات بدست آمده از آزمایش آنها را در نمودار ثبت کرد نمودار شامل دو محور یکی اندازه های اصلی (گیج بلاکها ) و دیگری اندازه های خوانده شده توسط دستگاه است .

مجموعه گیجها دارای تنوع خوبی هستند به طوری که می توان از ترکیب آنها هر اندازه ای را درست کرد ترکیب کردن این گیجها با توجه به سطح صافی صیقلی آنها فقط با مختصر فشاری که به آنها  داده می شود تا هوای بین دو سطح گیج خالی بشود، امکان پذیر است در نتیجه ما به گیجهایی به اندازه های بسیار متنوع دسترسی داریم .

اندازه های گرفته شده بهتر است دو الی سه بار خوانده شود تا از خطا تا حد امکان جلوگیری شده باشد و بعد با میانگین گرفتن از اندازه ها ، اندازه کم خطا را ثبت کرد البته تکرار خواندن اندازه ها تا حدی خطای دستگاه و شخص را کاهش­می­دهد وخطاهایی مثل شرایط محیطی همیشه همراه آزمایش هستند .

کلیه آزمایشها بطور گروهی انجام گرفته اند در اکثر آزمایشها خود دستگاه دارای سطح صافی  بوده اند . در بقیه نیز به تناسب نوع آزمایش از سطح­صافی درحد کارگاهی و یادرمواردخاص ازخودگیجها استفاده­شده است.

در طول آزمایش از تماس زیاد دست با گیجها و وسایل اندازه گیری دقیق موجود در آزمایشگاه جلوگیری شده زیرا انتقال گرما از طریق دستها می تواند دقت این ابزارها را تحت شعاع قرار دهد . اگرچه این دستگاه ها دارای جنس مقاوم در برابر حرارت هستند ( در برابر حرارت تغییر اندازه ها حداقل است ) ولی امکان ایجاد خطا بخصوص در مواردی که دقت ابزار بسیار بالا در حد میکرون است بسیار زیاد می باشد .