مقاله در مورد اندازه گیری

توضیحات

 مقاله در مورد اندازه گیری دارای 106 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد اندازه گیری  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد اندازه گیری،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد اندازه گیری :

اندازه گیری

فصل اول

مقدمه ای برای اندازه گیری
اندازه گیری عبارت است از جمع آوری اطلاعات از دنیای فیزیك . حس كننده ها (sensors) یا مبدلها (trousnsducers) كه اولین طبقه یك سیستم اندازه گیری را تشكیل می دهند ، سیگنالی متناسب با كمیت فیزیكی مورد نظر را ایجاد

می نمایند كه آنرا اصطلاحاً داده (Data) می نامند برای اینكه داده ها حاصله نشان دهنده كمیت فیزیكی اندازه گیری شده باشند می بایست رابطه ای یك به یك بین این دو ایجاد نمود ، برای این منظور سیستم را با استفاده از مراجع استاندارد ، مدرج (كالیبره) می كنند نتایج حاصل از سیستم مدرج شده را اصطلاحاًاطلاعات می نامند.

تعاریف اساسی اندازه گیری
اندازه گیری : یك كمیت اساساً مقایسه این كمیت با مقداری از نوع همانند آن است كه بعنوان واحد انتخاب شده است ، نتیجه اندازه گیری شده به وسیله عددی بیان می شود كه نمایشگر نسبت كمیت نامشخص به واحد اندازه گیری انتخاب شده است .
نمونه اصلی واحد اندازه گیری ، مضرب یا زیر مضرب آن یك « استاندارد » نامیده میشود وسیله ای كه برای مقایسه كمیت نامعلوم با واحد اندازه گیری یا یك مقدار استاندارد بكار می رود « وسیله اندازه گیری » نامیده میشود .

استانداردها ، واحدها و نگهداری آنها :
استانداردها و وسائل اندازه گیری با عناوین «اولیه و ثانویه » طبقه بندی می شوند ، منظور از طبقه اول وسائلی است كه بر روی حفظ یا تولید مثل واحدهای اندازه گیری و همچنین برای امتحان و درجه بندی استانداردها و وسائل اندازه گیری بكار میروند . طبقه دوم در اندازه گیری مستقیم بكار گرفته شده و به دو قسمت فرعی استاندارد ها و وسائل اندازه گیری آزمایشگاهی و صنعتی (تجاری) طبقه بندی

می شود.
در حالتیكه كمیات فیزیكی به دو دسته كمیات اصلی و كمیات فرعی تقسیم
می شوند بطور یكه كمیات فرعی تركیبی از دو یا چند كمیت اصلی هستند ، سیستم SI از شش واحد اصلی ، زمان ، طول ، جرم ، شدت جریان الكتریكی ، درجه حرارت و شدت روشنایی و دو واحد فرعی زاویه صفحه ای و زاویه فضایی تشكیل شده است .
تعریف بكار رفته برای هر یك از این واحد ها نشان دهنده میزان دقت موجود در اندازه گیری آنها می باشد . با پیشرفت علوم و تكنولوژی ، بشر توانسته هر روز به ت

عارف و اندازه گیری های دقیق تر و با عدم قطعیت كمتری دست یابد .

اهمیت اندازه گیری :
پیشرفت علوم و تكنولوژی مستلزم پیشرفت همزمان روشهای اندازه گیری است با اطمینان می توان گفت كه سریعترین راه ارزیابی پشرفت هر ملت در علم و تكنولوژی بررسی نوع اندازه گیری هایی است كه انجام می دهد و روشی كه با آن داده ها را از اندازه گیری بدست می آورند و پردازش می كنند این امر دلائل روشنی دارد همراه پیشرفت علوم و تكنولوژی پدیده ها و معادلات جدیدی كشف می شود و این پیشرفتها اندازه گیری های نوع جدید را ضروری می سازد .
كشفیات جدید اگر با اندازه گیری های عملی پشتیبانی نشوند ارزش علمی نخواهند داشت اندازه گیری بی شك نه تنها اعتبار یك فرضیه را تایید می كند بلكه به فهم آن نیز یاری می رساند حاصل زنجیر بی انتهای است كه به كشفیات جدیدی
می انجامد كه خود روشهای اندازه گیری نوع و پیچیده تری می طلبد بنابراین علم و تكنولوژی جدید با روشهای پیچیده اندازه گیری همراه است در حالی كه علم و تكنولوژی قدیم تنها به روشهای معمولی اندازه گیری نیاز دارد .
هر رشته مهندسی دو وظیفه مهم بر عهده دارد 1 – طراحی لوازم و فرآیندها
2 – عملكرد و نگهداری درست لوازم و فرآیند .
هر دوی این وظایف به اندازه گیری نیاز دارند زیرا طراحی كار با دستگاه و نگهداری درست و باصرفه نیازمند برگشت اطلاعات است و این اطلاعات از اندازه گیری مناسب به دست می آید .

كاربردهای مختلف اندازه گیری :
استفاده و بكارگیری دستگاههای اندازه گیری را می توان به سه بخش عمده زیر تقسیم نمود كه عبارت است از نمایش اطلاعات ، كنترل فرآیندها و تحلیل تجارب مهندسی است .
الف) نمایش اندازه گیری : این دستگاهها صرفاً برای نمایش اطلاعات اندازه گیری شده بكار می روند و قرائت آنها منجر به كنترل خاص نمی گردد ، اندازه گیری درجه حرارت و رطوبت و فشار هوا توسط اداره هواشناسی می تواند از این مقوله باشند ، همچنین دستگاههای اندازه گیری میزان مصرف آب ، گاز و یا برق در منازل از این نوعند.
ب) كنترل فرآیندها : یكی از كاربردهای بسیار مهم اندازه گیری ، در كنترل اتومكانیك فرآیندهای مختلف می باشد كه ابتدا كمیت تحت كنترل اندازه گیری شده و با مقدار كمیت مطلوب مقایسه میشود ، كنترلر نیز فرمان مناسب به فرآیند را در جهت به حداقل رساندن خطا ایجاد می كند ، به این ترتیب هر گونه تغییر ناشی از عوامل ناخواسته روی كمیت تحت كنترل توسط واحد اندازه گیری آشكار گشته و توسط كنترلر جبران می گردد .
ج) تحلیل تجارب مهندسی : غالباً از دو روش تئوری و تجربی برای حل مسائل فنی و مهندسی استفاده می شود و در بسیاری از مسائل بكارگیری هر د

و روش فوق لازم می باشد كه این بخش نیز وابسته به اندازه گیری صحیح دارد .

خطا در اندازه گیری
بطور كلی میتوان خطا در اندازه گیری های مختلف را به سه نوع زیر تقسیم كرد
1 ) خطای واضح : خطائی است كه مربوط به شخص اندازه گیرنده است .
2 ) خطای اصولی و مداوم ( سیستماتیك ) : وابسته به شرایط محیط كار است.
3 ) خطای اتفاقی : مثل اثر القائی ترانسهای موجود در محیط .
و در یك تقسیم بندی دیگر خطای اندازه گیری را میتوان به دو نوع
الف ) خطای مطلق و ب ) خطای نسبی تقسیم كرد .
اندازه واقعی – كمیت اندازه گیری شده = خطای مطلق

= خطای نسبی

مقدار كمیت نامشخص كه توسط اندازه گیری با استاندارد ها و وسائل اندازه گیری اولیه پیدا میشود بعنوان « مقادیر واقعی » شناخته میشود ، هر اندازه گیری
نتیجه ای می دهد كه با مقدار واقعی كه باید اندازه گیری می شد تا اندازه ای تفاوت دارد .
تفاوت بین مقدار اندازه گیری شده (Am) و مقدار واقعی (A) كمیت نامشخص
« خطای مطلق اندازه گیری »A) ( نامیده میشود ، یعنی :
A= Am-A
تفاوت بین مقدار واقعی و مقدار اندازه گیری شده كمیت مورد سنجش «تصحیح خواندن » نامیده میشود بطوریكه این تصحیح برابر است با :
§A=A-Am
تصحیح خواندن یا بطور ساده تر تصحیح از لحاظ تعداد مساوی خطا ولی با علامت مخالف است . A - §A=
مشاهده می شود كه مقدار واقعی كمیت از جمع جبری تصحیح با مقداری كه وسیله اندازه گیری نشان می دهد بدست می آید : A= Am+§A

نسبت خطای مطلق اندازه گیری به تعداد واقعی كمیت نا مشخص به صورت درصد به عنوان « خطای نسبی » (rA ) نامیده می شود .

از آنجا كه خطای مطلق در اغلب حالتها قابل صرفه نظ كردن است در محاسبات عملی در معادله خطای نسبی به جای A می توان Am نیز قرار داد .

روشهای اندازه گیری
در حالتی كه مقدار كمیت نا مشخص را می توان با روش مستقیم به روش غیر مستقیم اندازه گیری كرد در روشهای اندازه گیری مستقیم اندازه گیری مقدار كمیت نا مشخص مستقیماً اندازه گیری می شود برای مثال اندازه گیری جریان توسط آمپرمتر ، اندازه گیری مقاومت توسط اهم متر و غیره .
روشهای غیرمستقیم اندازه گیری روشهایی هستند كه در آنها مقدار كمیت نامشخص از اندازه گیری كمیتهای دیگری كه رابطه تابعی با كمیت نامشخص دارند و محاسباتی توسط آنها ، معلوم می شود .
برای مثال می توان مقدار مقاومت را با استفاده از قانون اهم
و با اندازه گیری كمیتهای ولتاژ( V ) و جریان (I ) پیدا كرد .
روشهای مستقیم اندازه گیری را میتوان به دو قسمت مقایسه ای و انحرافی تقسیم نمود :
روشهای انحرافی ، روشهایی هستند كه در آنها مقدار كمیت نا مشخص از انحراف عنصر متحركی در روی صفحه مدرجی به دست می آید ، اندازه گیری ولتاژ توسط ولتمتر و جریان توسط آمپرمتر و غیره .
روشهای مقایسه ای روشی است كه توسط آن كمیت نا مشخص با استانداردی با مقدار معلوم مقایسه تقسیم می شود ، برای مثال ، اندازه گیری نیروی محرك الكتریكی توسط روش مقایسه آن با نیروی محرك باطری استاندارد .

فصل دوم
اجزاء تشكیل دهنده یك سیستم اندازه گیری
شكل زیر اجزاء معمول به كار رفته در یك سیستم اندازه گیری را نشان می دهد . طبقه اول را حس كننده تشكیل می دهد ، این طبقه كمیت محیط اندازه گیری را دریافت كرده و آن را تبدیل به یك كمیت مناسب برای طبقات بعدی می نماید . ذكر این نكته ضروری است كه به علت جذب انرژی از محیط ، توسط دستگاه اندازه گیری ، كمیت مجهول تغیی

ر می نماید و بدین ترتیب از نظر تئوری اندازه گیری كاملاً ودرست غیر ممكن خواهد بود دستگاههای اندازه گیری خوب ، این تأثیر را به حداقل رسانده اند .
حس كننده ها به دو دسته فعال و غیر فعال تقسیم می شوند حس كننده غیر فعال تمام انرژی خروجی خود را از تبدیل انرژی كمیت ورودی به دست می آور

د ، در حالی كه در حس كننده فعال قسمت اعظم انرژی خروجی توسط یك منبع انرژی كمكی تأمین میگردد .

توجه شود كه طبقه حس كننده می تواند شامل چندین طبقه به نامهای حس كننده اولیه ، حس كننده ثانویه و; باشد . این حالت در مواردی پیش می آید كه تبدیل مستقیم كمیت مجهول مشكل بوده و لذا این عمل را در چند مرحله انجام می دهد . طبقه دوم عمل تغییر متغیر را انجام می دهد به طور كلی این طبقه سیگنال دریافتی از حس كننده را برای پردازش یا عملیات لازم در طبقات بعدی آماده می نماید .پلهای اندازه گیری و انواع تقویت كننده ها را می توان در این قسمت قرار داد . باید توجه شود كه در یك سیستم واقعی ممكن است جداسازی فیزیكی طبق شكل بالا ممكن نبوده و مثلا ً یك عنصر كار چندین طبقه را انجام می دهد ، همچنین ممكن است این طبقه تا مرحله نهایی چندین بار تكرار شود .
طبقه سوم یك پردازشگر بوده كه در واقع تبدیل داده به اطلاعات را عهده دار
می باشد .این طبقه می تواند نسبتاً ساده و هم چون درجه بندی یك دستگاه عقربه ای باشد ، به طوری كه انحراف عقربه ( داده ) را به یك كمیت با معنی ( اطلاعات ) مانند درجه حرارت ، فشار ، جریان ، ; تبدیل می نماید .در دستگاههای بسیار دقیق امروزی این طبقه شامل یك میكرو پروسسور می باشد . توجه شود كه یك مبدل آنالوگ به دیجیتال نیز یك پردازشگر ساده محسوب شده و در این طبقه قرار
می گیرد .
در صورتیكه طبقات از یكدیگر از نظر فیزیكی جدا باشند نیاز به ارسال داده‌ها از یك طبقه به طبقه دیگر می باشد لذا طبقه انتقال داده می تواند در بین هر یك از طبقات موجود باشد . اطلاعات به دست آمده از واحد پردازشگر می تواند مستقیماً به طبقه نمایشگر ارسال گردد و یا جهت ذخیره سازی به واحد ذخیره سازی فرستاده شود .

دستگاههای اندازه گیر از نقطه نظر روش اندازه گیری
روش اندازه گیری دستگاههای اندازه گیری به دو روش تعادلی و انحرافی تقسیم می شوند :
دستگاههای اندازه گیری با روش انحرافی
در این دستگاهها تغییرات كمیت ورودی موجب تغییر یا انحراف در خروجی دستگاهها می گردند ، این انحراف می تواند یك انحراف مكانیكی مانند نشان دهنده های عقربه ای و یا انحراف در یك كمیت الكتریكی مثل جریان و ولتاژ باشد ، با مشخص شدن رابطه بین تغییرات خروجی و ورودی می توان دستگاه را مدرج نمود .
دستگاههای اندازه گیری با روش تعادلی
در این روش هر گونه تغییر ناشی از كمیت ورودی توسط یك عامل خارجی خنثی شده و حالت تعادل توسط یك آشكارساز نشان داده می شود ، از آنجایی كه آشكار ساز حالت تعادل را نشان می دهد نیازی به درجه بندی خاصی نداشته و فقط باید دارای حساسیت خیلی زیادی باشد .

مزایای استفاده از سیستمهای اندازه گیری الكتریكی

– بدست آوردن سرعت پاسخ بالا
– تله متری یا اندازه گیری از راه دور كه كاربرد بسیار زیادی در زمینه های مختلف همچون پزشكی ، صنایع هوایی و ; دارد.
– انتقال آسان و با صرفه به كمك كابل مسی ، فیبرهای

نوری و یا امواج رادیویی .
– امكان جمع آوری اطلاعات از حس كننده های مختلف تنها با یك خط انتقال با استفاده از امپدانس .
– مصرف كم ، امپدانس ورودی بالا و نتیجتا ً جذب انرژی بسیار كم از محیط فیزیكی تحت اندازه گیری .
– امكان ساخت كلیه بلوكهای تشكیل دهنده یك سیستم اندازه گیری روی یك تراشه كه در این حالت اصطلاحاً آنرا حس كننده هوشمند می نامند .
– استفاده از تكنولوژی پیشرفته سیلسیم جهت ساخت سنسورهای بسیار كوچك ( در ابعاد میكرون ) و امكان تولید انبوه آنها با قیمت كم .
مشخصات مبدلها ( طبقه اول ورودی یك سیستم اندازه گیری )
مبدلها دارای دو مشخصه استاتیك و دینامیك هستند كه هر دو از طرف كارخانه سازنده مشخص شده هستند ، در مشخصه استاتیك ، رابطه بین كمیت فیزیكی ورودی و خروجی الكتریكی در شرایطی كه ورودی ثابت و یادارای تغییرات بسیار كندی بوده و مبدل به حالت پایدار خود رسیده

بررسی می گردد ، پارامترهایی كه در گروه مشخصات استاتیك قرار می گیرند عبارتند از درستی ، قدرت تفكیك ، تكرار پذیری ، خطی بودن ، هیسترزیس ( پس ماند) ، عوامل محیطی.

در قسمت مشخصات استاتیك مبدلها رابطه بین ورودی – خروجی عنصر در شرایطی اندازه گی

ری می شد كه مبدلها یا عنصر مورد آزمایش حالت گذرای خود را طی كرده باشد و در واقع ثبت اطلاعات در حالتی كه هنوز حالت پایدار ایجاد نشده باشد می تواند خطای زیادی را ایجاد نماید ، بنابراین مبدلها در عمل به ندرت در شرایط استاتیك مورد استفاده واقع می گردند .

برای دریافت اینجا کلیک کنید