0
BÖLÜM 1 ÖLÇME SİSTEMLERİ Ölçme esas olarak önceden belirlenmiş bir standart yardımıyla bilinmeyen bir büyüklüğün nicel değerinin karşılaştırılmasıdır. Eğer sonucun genel olarak anlamlı ve geçerli olması isteniyorsa, ölçme işleminde iki şartın yerine getirilmesi gerekir. i.- Karşılaştırma için kullanılması düşünülen standardın doğru saptanması ve genel kabul görmesi ii.-karşılaştırma işleminin geçerli olabilmesi için kullanılan düzeneğin ve ölçme sürecinin ispat edilebilir olması Ölçmenin iki temel metodu vardır; Direk Karşılaştırma Yöntemi ve Kalibre Edilmiş Sistem Kullanma Yöntemi. Direk Karşılaştırma yönteminde ölçme yaparken meydana gelen hataları en aza indirmek en önemli konudur. Uygulanan yöntem her zaman en doğru ve en iyi metod olmayabilir. İnsan duyuları bütün miktarları direk karşılaştırma yaparak doğruyu bulamayabilir. Birçok durumda duyular yeterince hassas olamayabilir. Eğer bilinmeyen bir büyüklük, standart bir ölçüm sistemiyle yaklaşık olrak aynı büyüklüğe sahipse biraz daha fazla veya az olarak nitelendirilebilir. Fakat aynı büyüklüklere sahip oldukları tam olarak söylenemez. Mühendislikle ilgili ölçümlerde muklaktır ki yardımcı ölçme sistemlerine de ihtiyaç duyulur. Genellikle bu tip karşılaştırmalarda Direk Karşılaştırma yöntemi yerine Kalibre Edilmiş Sistem Kullanma yöntemi tercih edilir. Kalibre Edilmiş Sistem Kullanma yönteminde giriş formunu çıkıştan analog form alacak şekilde çevirir. Bu çevrim tipi bilginin anlaşılabilir olması açısında önemlidir. Ana sistem içerisinde girişi algılayacak, çevirecek ve çıkıştan alınan analog çıkışı bir skala veya bir göstergeyle verecek yardımcı sistemlere ihtiyaç vardır. Analog sinyallerin üretilmesi birtakım transdüserlerle sağlanır. Transdüser çıkışında elde edilen genliğin veya enerjinin kuvvetlendirme sistemlerinden geçerek güçlendirilmesi şarttır. Isı basınç gibi etkiler altında kalan kütle değişiminin sonucunda elde edilen analog gerilimin filitre edilmesi birçok durumda gereklidir. Bu durumlarda gereken yükselme, filtre, kumanda kaydı ve birçok elektriksel bilginin 1
elde edilmesi transdüserlerle gerçekleştirilir. Burada kullanılan transdüserlerin çoğunluğu kısmen dinamik ve mekaniksel ölçümler için kullanılır. Bu transdüserler mekanik girişi çıkış için analog elektriksel sinyallere çevirir. Bir çok ölçme sisteminde kullanılan genelleştirilmiş ölçme düzeninin blok şeması, aşağıda verilmiştir. Gösterici Kalibrasyon Sinyali Yardımcı Enerji Kaynağı Yardımcı Enerji Kaynağı Kaydedici Kontrolör Giriş Sinyali Sensör Transfer Edilen Sinyal Orta Kuvvetlendirme Analog Sürücü Açıklanacak ölçme düzeneğinde giriş sinyalinin, çıkıştan bizim algılayabileceğimiz forma dönüştürülmesi ve değerinin ölçülebilmesi için üç aşamadan geçmesi gerekir. 1.AŞAMA:ALGILAMA VE DÖNÜŞTÜRME: Bu bölümde kalibrasyon sinyali ile karşılaştırılan giriş sinyali, yeteri kadar büyük ise yardımcı enerji kaynağı tarafından beslenen sensöre uygulanır. Birinci bölümün en önemli elemanı, giriş sinyalini sezerek algılayan ve sonraki kat için uygun biçime sokan sensör elemanıdır. Sensör giriş elemanı olarak kullanılan transduser demektir. Sensörün önemli rol oynadığı giriş devresi istenilen sinyalin beraberinde diğer sinyaller karşı duyarsız olmakta ve o sinyali geçirmemektedir. Ancak istenilen sinyali geçirmekte ve istenilen forma çevirmektedir. Örneğin, ilk aşamadaki sensör bir basınç algılayıcısıyla, bu transduser hızlandırma sinyallerine karşı duyarsız olacaktır. Başka bir örnek olarak eğim ölçeri gösterebiliriz. Bu transduser ısıya karşı duyarsız olurken lineer hız ölçer de açısal hızlanma sinyallerine karşı duyarlı olacaktır. Gerçekte tamamen istenileni seçen seçici detektör (sensör) elemanı bulmak zordur. Örneğin ses basıncı ile çalışan 2
kapasitif mikrofon, ses basıncı yanında nem ve rutubetten de etkilenir. Çünkü nem kapasitif mikrofonun di elektrik malzemesini etkilemektedir. Bu aşama için çalışma alanlarına göre şu sensör örnekleri verilebilir; Mekanik : Temas mili, elastik elemanlar, kauçuk halkalar,.. Hidrolik - Pnomatik : Batmayan şamandıralar, vana, pervane,. Optik : Fotoğraf filmi, foto elemanlar ( Foto pil, foto diren., transistör vb ) Elektriksel : Kontaktör, direnç, kapasite, endüktans, piezo-elektrik kristal, termik çift, hareketli elektrot, değişen elemanlar. 2.AŞAMA:YÜKSELTME VE BİÇİMLENDİRME: Ölçme sistemin ikinci aşamasını temel amacı, üçüncü aşama ve sonlandırma aşaması tarafından kabul edilmesi için 1. aşama tarafından çevrilmiş sinyalin kuvvetlendirilmesidir. Aynı zamanda bu aşama bir veya birkaç temel işlem aracılığıyla gerçekleştirilir. Örnek olarak seçici filitreleme, birleştirme veya ayrıştırma işlemlerini verebiliriz. Böylece bu aşama sonunda birinci ile ikinci ve ikinci ile üçüncü aşamalar arasında uygunlaştırma sağlanarak en yüksek verim elde edilmektedir. Bu aşama için çalışma alanlarına göre şu örnekler verilebilir; Mekanik : Dişliler, kranklar(dirsekler, kollar manivelalar), kaydırıcıları (glissandı, kaydıraklar), bağlantı hatları, kamlar (mil dirsekleri, mil çivileri) Hidrolik - Pnomatik : Emiciler, valflar, sübaplar, karıştırıcı kaplar, yüksek basınç hücreleri. Optik : Lensler, ışık geçiriciler(işık manivelaları, ışık kırıcıları), Filtreler. Elektriksel : Kuvvetlendirme veya zayıflatma sistemleri, uygunlaştırıcı düzenler, filtreler, tele metrik sistemler.. 3.AŞAMA:SONLANDIRMA VE ÇIKIŞ: Üçüncü aşama ve sonlandırma ünitesi giriş bilgisinin insan duyularından birisi tarafından veya bir kontrolör tarafından algılanabilir forma çevrilebilmesini 3
sağlar. Örneğin motor hız değişiminin ölçümü, insan duyuları tarafından algılanabilir durumda verilecekse aşağıdaki durumların herhangi birinden alınacaktır. Birinci durum mevcut değişim işlemi, mürekkepli yazıcının (osilograf) sinyallere göre hareketli, osilograf çizgisinin veya osilograf ışığının gelen çıkış sinyallerine göre değişime uğraması vb. gibi. İkinci durum ise çıkışın digital formda alınması. Mekanik bir sayıcı gibi görev yaptığı bilinen odyometre (kilometre sayacı), arabanın hız ölçeri veya modern digital voltmetreler ve bunun gibi cihazlardan çıkış sinyallerinin alınması gibi. Seçeneklerden biri yada bir kaçı çıkış aşamasını değerlendirmek için seçilebilir. Bu aşama için çalışma alanlarına göre şu örnekler verilebilir: Belirticiler: Belirteçler, göstergeler Değişim bölümleri: Hareketli gösterge ve skalalar, indeks skalalar, ışıklı skalalar, elektron bonbandırmalı skalalar (katod ışınlı) likit kristal skalalar Dijital bölümler: Digital okuma bölümleri... Kayıt ediciler: digital basıcılar, yazıcılar, mürekkepli kalemler, ışıksal basıcılar ve fotoğraf filmler, gösterge filmleri için direkt fotoğraf yöntemi (dinamik veya statik), manyetik kayıt 4