Matų svarbą šiuolaikinio žmogaus gyvenime sunku pervertinti. Tobulėjant technologijoms, klausimas apie jų poreikį visai nekyla, o iškyla principai ir metodai, leidžiantys padidinti matavimų tikslumą. Taip pat plečiasi sričių, kuriose naudojamos matavimo sistemos ir metodai, spektras. Kartu kuriami ne tik techniniai ir technologiniai šių operacijų įgyvendinimo būdai, bet ir jų taikymo koncepcijos. Iki šiol matavimo metodas yra technikų arba metodų rinkinys, leidžiantis įgyvendinti vienokį ar kitokį norimos vertės nustatymo principą.
Matavimo metodų principai
Bet kurio matavimo metodo pagrindas yra tam tikras fizikinis dėsnis, kuris, savo ruožtu, yra pagrįstas tam tikru gamtos reiškiniu. Metrologijoje fiziniai reiškiniai dažnai apibrėžiami kaip efektai, sukeliantys modelį. Skirtingiems dydžiams matuoti taikomi specialūs dėsniai. Pavyzdžiui, srovė matuojama Josephsono efektu. Šis reiškinys, pagal kurį superlaidžioji srovė praeina per tarpinį dielektrikų sluoksnį,skiriantys superlaidininkus. Sugertos energijos charakteristikoms nustatyti naudojamas kitas efektas – Peltier, o greičiui apskaičiuoti – Doplerio atrastas spinduliuotės dažnio kitimo dėsnis. Paprastesnis objekto masės nustatymo pavyzdys naudoja gravitaciją, kuri pasireiškia svėrimo procese.
Matavimo metodų klasifikacijos
Paprastai naudojami du matavimo metodų atskyrimo požymiai – pagal verčių kitimo pobūdį, priklausantį nuo laiko ir pagal duomenų gavimo būdą. Pirmuoju atveju išskiriami statistiniai ir dinaminiai metodai. Statistiniams matavimo metodams būdinga tai, kad gaunamas rezultatas nekinta priklausomai nuo jų taikymo momento. Tai gali būti, pavyzdžiui, pagrindiniai objekto masės ir dydžio matavimo metodai. Priešingai, dinaminės technikos iš pradžių leidžia atlikti našumo svyravimus. Tokie metodai apima tuos metodus, kurie leidžia sekti slėgio, dujų ar temperatūros charakteristikas. Pokyčiai dažniausiai vyksta veikiant aplinkai. Yra ir kitų metodų klasifikacijų, nes skiriasi matavimo tikslumas ir operacijos sąlygos. Tačiau dažniausiai jie yra antraeiliai. Dabar verta apsvarstyti populiariausius matavimo metodus.
Matų palyginimo metodas
Šiuo atveju matavimas atliekamas lyginant norimą reikšmę su matavimo atkurtomis reikšmėmis. Šio metodo pavyzdys yra masės apskaičiavimas sunaudojant svirties tipo svarstykles. Iš pradžių vartotojas dirba su įrankiu, kuriame yra tam tikros reikšmės ir priemonės. Visų pirma, naudodamas balansavimo su svoriais sistemą, jis gali tam tikru tikslumu nustatyti objekto svorį. Klasikinis slėgio matavimo prietaisas, kai kuriose modifikacijose, taip pat apima vertės nustatymą, lyginant su rodmenimis aplinkoje, kurioje jau veikia iš pradžių žinomos vertės. Kitas pavyzdys susijęs su įtampos srovės matavimu. Pavyzdžiui, šiuo atveju kompensatoriaus charakteristikos bus palygintos su žinoma įprasto elemento elektrovaros jėga.
Matavimo metodas pridedant
Taip pat gana dažna technika, kuri naudojama įvairiose srityse. Priedo vertės matavimo būdas taip pat numato norimą vertę ir tam tikrą matą, kuris yra žinomas iš anksto. Tik, skirtingai nuo ankstesnio metodo, matavimas atliekamas tiesiogiai, kai lyginama ne su apskaičiuota verte, o jos pridėjimo su panašia verte sąlygomis. Paprastai metodai ir matavimo priemonės pagal šį principą dažniau naudojami dirbant su fiziniais objekto savybių rodikliais. Tam tikra prasme ši technika yra panaši į kiekių nustatymo pakeitimo būdu metodą. Tik šiuo atveju pataisos koeficientą suteikia ne reikšmė, kuri yra panaši į norimą reikšmę, o atskaitos objekto rodmenys.
Organoleptinio matavimo metodas
Tai gražuneįprasta metrologijos kryptis, pagrįsta žmogaus pojūčių panaudojimu. Yra dvi organoleptinių matavimų kategorijos. Pavyzdžiui, metodas po elemento leidžia įvertinti konkretų objekto parametrą nepateikiant viso jo savybių ir galimų eksploatacinių savybių vaizdo. Antroji kategorija yra integruotas požiūris, kai matavimo metodas jutimų pagalba suteikia išsamesnį vaizdą apie skirtingus objekto parametrus. Svarbu suprasti, kad kompleksinė analizė dažnai yra naudinga ne tiek kaip būdas atsižvelgti į visą savybių grupę, bet kaip priemonė įvertinti bendrą objekto tinkamumą galimo panaudojimo konkrečiam tikslui požiūriu. Kalbant apie organoleptinių metodų praktinį taikymą, jie gali būti naudojami, pavyzdžiui, cilindrinių dalių ovalumui ar pjovimo kokybei įvertinti. Atliekant sudėtingą matavimą šiuo metodu, galite susidaryti vaizdą apie veleno radialinį nutekėjimą, kuris bus tiesiog aptiktas išanalizavus tą patį elemento išorinio paviršiaus ovalumą ir charakteristikas.
Kontaktinio ir bekontakčio matavimo metodai
Kontakčio ir nekontaktinio matavimo principai labai skiriasi. Kontaktinių įtaisų atveju vertė fiksuojama arti objekto. Tačiau kadangi tai ne visada įmanoma dėl agresyvios terpės ir sunkios prieigos prie matavimo vietos, bekontakčio verčių skaičiavimo principas taip pat tapo plačiai paplitęs. Naudojamas kontaktinio matavimo metodasnustatant tokius dydžius kaip masė, srovė, bendrieji parametrai ir kt. Tačiau matuojant itin aukštą temperatūrą, tai ne visada įmanoma.
Nekontaktinį matavimą galima atlikti naudojant specialius pirometrų ir termovizorių modelius. Veikimo metu jie nėra tiesiogiai tikslinėje matavimo aplinkoje, bet sąveikauja su jo spinduliuote. Dėl daugelio priežasčių bekontaktiniai temperatūros matavimo metodai nėra labai tikslūs. Todėl jie naudojami tik ten, kur reikia suprasti tam tikrų zonų ar sričių ypatybes.
Išmatavimai
Matavimo priemonių asortimentas yra labai platus, net jei kalbame apie konkrečią sritį atskirai. Pavyzdžiui, vien temperatūrai matuoti naudojami termometrai, pirometrai, tie patys termovizoriai ir daugiafunkcinės stotys su higrometro ir barometro funkcijomis. Pastaruoju metu komplekse naudojami jautriais zondais aprūpinti medkirčiai, fiksuojantys drėgmės ir temperatūros rodmenis. Vertinant atmosferos sąlygas, dažnai naudojamas ir manometras - tai slėgio matavimo prietaisas, kurį galima papildyti jutikliais, skirtais dujinėms terpėms stebėti. Plati prietaisų grupė atstovaujama ir elektros grandinių charakteristikų matavimo priemonių segmente. Čia galite pasirinkti tokius įrenginius kaip voltmetras ir ampermetras. Vėlgi, kaip ir meteorologinių stočių atveju, priemonės, skirtos atsižvelgti į elektrinio lauko parametrus, gali būti universalios – tai yra, atsižvelgiant į kelis parametrus vienu metu.
Instrumentaiprietaisai ir automatika
Tradicine prasme matavimo prietaisas yra įrankis, suteikiantis informaciją apie tam tikrą vertę, būdingą konkrečiam objektui tam tikru momentu. Operacijos metu vartotojas registruoja rodmenis ir vėliau pagal juos priima atitinkamus sprendimus. Tačiau vis dažniau tie patys įrenginiai integruojami į įrangos kompleksą su automatika, kuri, remdamasi tais pačiais užfiksuotais rodmenimis, savarankiškai priima sprendimus, pavyzdžiui, dėl veikimo parametrų koregavimo. Visų pirma, prietaisų ir įrangos automatizavimas sėkmingai derinamas dujotiekių kompleksuose, šildymo ir vėdinimo sistemose ir kt. dujos.
Matavimai ir neapibrėžtumai
Beveik kiekvienas matavimo procesas susijęs su tam tikru praneštų rezultatų skirtumu, palyginti su faktinėmis vertėmis. Klaida gali būti 0,001 % arba 10 % ar daugiau. Šiuo atveju išskiriami atsitiktiniai ir sisteminiai nukrypimai. Atsitiktinė matavimo rezultato paklaida pasižymi tuo, kad jis nepaklūsta tam tikram modeliui. Ir atvirkščiai, sistemingi nukrypimai nuo faktinių verčių skiriasi tuo, kad išlaiko savo reikšmes net po daugelio pakartotinių matavimų.
Išvada
Matavimo priemonių ir labai specializuotos metrologinės įrangos gamintojai siekia sukurti funkcionalesnius ir tuo pačiu įperkamus modelius. Ir tai taikoma ne tik profesionaliai įrangai, bet ir buitinei technikai. Pavyzdžiui, srovės matavimas gali būti atliekamas namuose naudojant multimetrą, kuris vienu metu įrašo kelis parametrus. Tą patį galima pasakyti ir apie prietaisus, dirbančius su slėgio, drėgmės ir temperatūros rodmenimis, kurie pasižymi plačiu funkcionalumu ir modernia ergonomika. Tiesa, jei užduotis yra užregistruoti konkrečią reikšmę, ekspertai vis tiek rekomenduoja naudoti specialius įrenginius, kurie veikia tik su tiksliniu parametru. Jie paprastai turi didesnį matavimo tikslumą, o tai dažnai yra labai svarbu vertinant įrangos veikimą.
