http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
0502309-0506309
ÖLÇME YÖNTEMLERİ
Ders Öğretim Üyesi
Doç. Dr. M. Azmi AKTACİR
Kaynak Ders Kitabı:
ÖLÇME TEKNİĞİ (Boyut, Basınç,
Akış ve Sıcaklık Ölçmeleri),
Prof. Dr. Osman GENCELİ,
Birsen yayınevi.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Ölçme Nedir?
ÖLÇME, Bilinmeyen bir niceliği, bilinen bir nicelikle
karşılaştırarak değerlendirme işlemidir.
Ölçme tekniği, karşılaştırma yöntemlerine dayanır, fiziksel
büyüklükleri temel alır. Fiziksel büyüklüklerin matematik
ile tanımlanıp, kontrol edilmelerine imkân verir.
Ölçme işlemlerinin bütün mühendislik dalları ile yakından
ilişkisi vardır. Özellikle laboratuar çalışmalarında sıkça
kullanılır. Mühendislikte ölçme fiziksel bir büyüklüğün
niceliğinin, miktarının, sayısal değerlerle belirlenmesinin
sağlar.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Ölçme Nedir?
Ölçme yapılırken; sistem seçimi, ölçme sonuçlarının çeşitli
istatistiki yöntemler ile değerlendirilmesi ve ölçmedeki
hassasiyetlerin belirlenmesi, ölçme tekniğinin temel
konularıdır.
Ölçme tekniklerinde son yıllarda büyük gelişim
göstermiştir. 1950’li yıllarda elektronik devrelerdeki,
1960’li yıllarda laser ve optik cihazlardaki, 1970’li yıllarda
fiber optik elemanlardaki yenilikler ve bilgisayar ve
haberleşmedeki gelişmeler ölçme tekniğinin gelişmeleri
olumlu olarak etkilemektedir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Mühendislikte Ölçme (Measurement):



• Temel araştırmalarda, uygulamalı bilimde ve
mühendislikte deneysel çalışmaların önemi büyüktür.
• Mühendislikte ölçme, fiziksel bir büyüklüğün
niceliğinin, miktarının, sayısal değerlerle
belirlenmesini sağlar.
• Deneyi yapan bir mühendis: ölçme aletlerini, ölçme
yöntemlerini, ve deneysel sonuçların
değerlendirilmesini iyi bilmelidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Neden ölçme
Makine parçalarının veya yapılan herhangi işin görevini
yapabilmesi için istenen ölçülerde olması gerekir. Bu
amacın gerçekleşmesi içinde imalat sırasında ve
sonrasında parçaların ölçülmesi gerekir. Bir anlaşma ve
ortak dil olarak kullanılan ölçme işlemine aşağıdaki
sebeplerden dolayı ihtiyaç duyulur:
Üretilen ölçü sınırlarını belirlemek,
Geliştirilen diğer üretim yöntemlerini kontrol etmek,
Üretimi yapılan parçanın büyüklüğünü bilimsel olarak
ifade etmek için.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Neden ölçme
Ölçme sistemleri ve araçları geliştirilmeden önce bir
cismin varlığı, büyüklüğü ve benzeri özellikleri görme
ya da dokunma yoluyla belirlenmekteydi. Ancak bu
ölçüm yöntemi, gören ve dokunan kişilerin
değerlendirme kabiliyetine göre değişmekte ve bu
değişkenlerin belli bir sınırı bulunmaktaydı. Bu farklı
değerlendirmeleri ortadan kaldırmak amacıyla ölçü
sistemleri ve cihazları geliştirilmiştir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
TEMEL KAVRAM ve TERİMLER
Okunabilirlik (Readability) : Ölçme cihazının
okuma skalasının genişliğidir. Aynı alt ve üst okuma
sınırları olan ölçüm aletlerinden okunabilirliği büyük
olanları tercih edilmelidir.
Bir aletin kadranındaki ölçeğin küçük veya büyük olma
özelliği.
Örnek: Aynı karakteristiklere sahip 10 cm uzunluğunda
kadranı olan aletin okunabilirliği, kadranı 5 cm olan
aletin iki katıdır.
 En küçük sayı (least count): Bir aletin en küçük
gösterebildiği değer, ölçek birimi. (Ölçeğin iki çizgisi
arasındaki en küçük fark)

http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
TEMEL KAVRAM ve TERİMLER
Çalışma aralığı (Range span) Aletin çalışabileceği min.
ve max. giriş değerleri arasındaki fark.
 İşlenmemiş veriler (Raw data): Ölçü aletlerinden
doğrudan alınan değerler.
 Düzeltilmiş veya işlenmiş veriler (Processed data)
Matematiksel işlemler sonucu gerekli düzeltmeler
yapıldıktan sonra elde edilen değerler. İşlenmiş veriler
grafiği, çizilmiş bir eğri, bağımlı ve bağımsız değişkenler
arası fonsiyonel bağıntı.
Metroloji : ölçüm bilimidir. Ölçümle ilgili her şey metroloji
alanının için de yer alır. TÜBİTAK Ulusal Metroloji
Enstitüsü (UME) bulunmaktadır.

http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Örnek uygulama
En küçük değerlendirme : 1 mm
Çalışma aralığı: 3m- 5m
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
TEMEL KAVRAM ve TERİMLER


Duyarlık (Sensitivity) : Ölçü cihazının ibresinin
doğrusal hareket ettiği düşünülürse, duyarlık, ibrenin
hareket miktarının ölçülen fiziksel büyüklüğe oranı
olarak tanımlanır.
Histerizis veya Seyirme (Hysteresis) : Bir ölçme
cihazında herhangi bir değere artarak veya azalarak
yaklaşılması durumunda ortaya çıkan değer farkıdır.
Sürtünme, manyetik etkiler, elastik deformasyon, termal
etkiler gibi sebepler ile aletin ölçülen değerinin altında
veya üzerinde değerler göstermesi.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.


TEMEL KAVRAM ve TERİMLER
Kesinlik veya Hassasiyet (Precision) : Bir ölçme
aletinin aynı bir fiziksel büyüklüğe ait tekrarlanan çeşitli
ölçümler esnasında aynı değeri verebilme özelliğidir.
Bir ölçünün tekrarlanabilirliğinin ölçüsüdür.
Doğruluk (Accuracy): Bir fiziksel özelliğin ölçümünde
gerçek değer ile cihazın gösterdiği değer arasındaki
farktır. Bir aletin kaç kere ölçme yapılırsa yapılsın
gerçek veya tahmin edilmiş büyüklükten belirli bir
miktar sapmasına o aletin doğruluğu denir. Diğer bir
ifadeyle aletin doğruluğu , bilinen bir giriş değerinden
bir miktar sapmayı gösterir. Doğruluk hatası sabit bir
hatadır. Belirli bir sayıda ölçmenin ortalaması ile
gerçek değer arasındaki fark olarak ifade edilir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.

Doğruluk:
104-100/100=%4

Kalibrasyon ile düzeltilebilir.


Kesinlik:
105-104/104=%1

Kalibrasyon ile düzeltilemez.

http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Kalibrasyon (Calibration) :
Bir ölçme aletinin doğruluğunun bilinen değerler ile karşılaştırılarak hataların
azaltılması işlemidir. Cihazın ayarlanmasıdır.

Bir cihazın üç şekilde kalibrasyonu yapılabilir:
• Temel standartlara göre,
• Daha yüksek doğruluktaki bir cihaz ile,
• Bilinen bir giriş değerine göre, kontrolü, ayarlanması, tamiri ile yapılır.
Kalibrasyon özellikle bilimsel çalışmalarda hata değerlerinin minimum
tutulması, deney güvenirliği ve ölçümlerin doğruluğu açısından çok önemlidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.



Bir ölçme aleti şunlar için kullanılabilir:
- Bir değişimi gözlemleme : (gaz ve elektrik
sayaçları, hava durumu gözlemleme)
- Bir değişimi kontrol etme (kazan basıncının
veya sıcaklığının ölçümü)
- Deneysel mühendislik işleri (Yeni
geliştirilen bir makinanın güç tüketiminin
ölçülmesi)
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Boyut ve Birimler
Fiziksel büyükler boyutlarla ve boyutlara keyfi atanan
değerlerde birimlerle ifade edilir.
En çok kullanılan boyutlar : Uzunluk, Kütle, Sıcaklık,
Zaman, ve Akım (temel boyutlar, birincil boyutlar)
Temel boyutlar kullanılarak oluşturulan Türetilmiş
Boyutlar (İkincil Boyutlar): alan=uzunluk*uzunluk,
Hız=uzunluk/zaman, ivme=hız/zaman,
Kuvvet=kütle*ivme, basınç=kuvvet/alan
1- Uluslar arası Birim Sistemi- Metrik-SI Sistem
2- İngiliz Birim Sistemi
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Boyut ve Birimler
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Boyut ve Birimler
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Boyut ve Birimler
2555000 kW=2555 MW=2.555 GW
0.0000025 m=0.00025 cm=0.0025 mm= 2.5 μm
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME SİSTEMLERİNİN GENELLEŞTİRİLMESİ
Genel bir ölçme sistemi:
1. Duyarlı ölçü elemanı (Detector): Fiziksel değişkeni
algılayarak kullanışlı bir sinyal haline dönüştürür.
-Sinyal çevirici (Transducer)
2. Düzenleyici kısım: Alınan sinyali amplifikasyon,
filtrelemegibi değişiklikler ile daha kullanışlı hale getirir.
3. Değerlendirme kısmı: Ölçülen değerin kayedilmesi,
kontrol cihazına verilmesi, göstergeden okunması için
gerekli teçhizatı ihtiva eder.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME SİSTEMLERİNİN GENELLEŞTİRİLMESİ
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME SİSTEMLERİNİN GENELLEŞTİRİLMESİ
Bourdan tipi basınç
ölçerler mekanik
ölçme sistemlerine ait
bir örnektir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME SİSTEMLERİNİN GENELLEŞTİRİLMESİ
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME SİSTEMLERİNİN GENELLEŞTİRİLMESİ
Elektriksel bir gerilimin ölçülmesi voltmetre



Dedektör kademesi: İki tel ve iki uygun terminal
Orta kademe: yükseltici (amplifikatör)
Son kademe: voltajın ölçüldüğü bir voltmetre
Günümüzde elektronik voltmetreler yükseltici ve ölçme
kısımları tek bir parça halinde yapılmaktadır.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
STATİK ve DİNAMİK ÖLÇME

• Statik ölçme: zamanla çok yavaş değişen veya değişmeyen fiziksel
büyüklüklerin ölçülmesi
Örnek: Sabit yük altında bir kirişin deformasyonunun ölçülmesi
• Bir ölçme cihazının ölçme süresi, fiziksel büyüklüğün değişme süresinden
daha kısa ise ölçme statiktir.

• Dinamik ölçme: ölçme esnasında ölçülen fiziksel büyüklüğün değişimi
söz konusu iken yapılan ölçüm
Örnek: Bir borudan akan akışkanın hızı; titreşen bir kirişin deformasyonunun
ölçülmesi
• Dinamik ölçüm sistemleri, 0., 1. ve 2. mertebeden diferansiyel denklemlerle
ifade edilebilecek şekilde davranış gösterir.
Fiziksel büyüklüğün değeri zamanla değişmiyorsa bu sistem statik olarak
adlandırılır.
Fiziksel büyük zamanla değişiyorsa Dinamik sistem olarak adlandırılır.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME HATALARI

Yeryüzünde, ister bir kenar ister bir açı birkaç kez
ölçüldüğünde her ölçü değeri arasında az çok farkların olduğu
görülür. Yapılan her ölçünün sonucunu aynı bulmak hemen
hemen imkansızdır. Ölçü hataları dediğimiz bu farklar,
ölçüyü yapan kişi tarafından meydana gelebileceği gibi, ölçü
aletlerinin hatalı olmasından ve atmosferik şartlardan da
meydana gelebilir. Örnek olarak haritaların daima bir projeye
esas teşkil edeceği ya da hukuki durumun belirtilmesinde
kullanılacağı için mümkün olan (olması gereken) hassasiyette
yapılması gerekir. Bu amaçla hataların belirlenip
giderilebilenlerin giderilmesi, giderilemeyeceklerin de ölçüye
etkisinin en aza indirilmesi ya da belirli sınırlar içinde
tutulması gerekir. Ölçme işlerinde karşılaşılan hataların
yakından tanınması son derece önemlidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME HATASI NEDİR?

Ölçülen özelliğin gerçek değeri ile, ölçme
sonuçlarında elde edilen değer arasındaki
farktır. Ör: Gerçek uzunluğu 94x52 cm. olan
bir sehpanın uzun kenarı ölçüldüğünde 92 cm.
bulunur ise, bu ölçümde 2 cm. ölçme hatası
vardır.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Ölçme Hatalarının Kaynakları
1. Ölçen kişiden gelen hatalar
2. Ölçülen özellikten gelen hatalar
3. Ölçme aracından gelen hatalar
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇEN KİŞİDEN GELEN
HATALAR
Yaş
Öğrenme durumu
Herhangi bir
bedensel özür
Ruh hali
O anki durumu
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇÜLEN ÖZELLİKTEN GELEN
HATALAR
Ölçülen özelliğin tam
olarak tanımının
yapılmamış olması
Ölçülecek özelliğin
tümünün ölçülemeyişi
gibi özellikler ölçmede
hataya neden olabilir
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
ÖLÇME ARACINDAN GELEN
HATALAR
Kullanılan aracının basımından
doğabilecek hatalar da ölçme
hatalarına neden olabilir.
Örneğin 100 cm değil de 98 cm olan
bir metre ile yapılan ölçüm haliyle
bize hatalı sonuçlar verecektir.
Isıl etkilerden oluşan hatalar dikkat
etmek gerekir. Her cihazın bir ölçme
referans sıcaklığı vardır. Referans
sıcaklığının dışındaki sıcaklıklarda
ölçüm hataları oluşur. Burada
sıcaklık farkı ve malzemenin ısıl
genleşme katsayısı etkilidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
DENEYSEL HATA TİPLERİ
VE NEDENLERİ
 Deneyleri yapan ve bu deney sonuçlarını kullanan
araştırmacılar daima bulguların geçerliliğini bilmek isterler.
 Ayrıca deney yapılırken, deneyi yapan ne kadar dikkatli
olursa olsun ne kadar dikkat ederse etsin, yine de deney
sonuçlarında hatalar görülebilir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
DENEYSEL HATA TİPLERİ
VE NEDENLERİ

Genel olarak deneysel hataları üç grupta
toplamak mümkündür.
1. Dikkatsizlik ve Tecrübesizlikten kaynaklanan
hatalar
2. Sabit ve Sistematik hatalar
3. Rastgele hatalar
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Dikkatsizlik ve Tecrübesizlikten
kaynaklanan hatalar



Ölçme cihazının yanlış seçiminden veya ölçme
sistemlerinin yanlış dizaynından ortaya çıkan hatalar
bu grupta incelenir.
Bu hatalar genellikle ölçülebilen diğer bulgulardan
farklı karakterden olduğundan, tecrübeli bir deneyci
tarafından kolaylıkla tespit edilerek, değerlendirme
dışı bırakılabilir.
Örnek olarak olarak sıcaklık ölçen bir termometre
normal sıcaklıktan aşağı bir değer ölçmesi
durumunda kolaylıkla tespit edilebilir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Sabit ve Sistematik hatalar


Düzenli hatalar ölçüyü aynı yönde ve aynı
miktarda etkileyen küçük hatalardır. Ölçüler
ne kadar tekrar edilirse sistematik hata aynı
kalır.
Bunlarda genel olarak tekrar edilen
okumalarda görülen ve nedenleri çoğunlukla
bilinmeyen hatalardır. ( Mesela bir
termometrenin imalatından meydana gelen
hata olarak tanımlayabiliriz.)
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Rastgele hatalar



Hata türleri içinde en tehlikeli olanıdır. Küçük
miktardaki hatalardır. Ölçüleri bazen ( + ) bazen de ( ) yönde etkiler.
Bu hatalar ise deney yapan elemanların
değişmesinden, deneyi yapanların dikkatlerinin
zamanla azalmasından, elektrik gerilimini zamanla
değişmesinden, cihazların ısınmasından ortaya çıkan
hatalardır.
Dikkatsizlikten gelen hatalarda olduğu gibi ölçülerin
tekrarı suretiyle ya da sistematik hatalarda olduğu gibi
ölçü sonuna düzeltme getirilerek giderme imkanı
yoktur.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Hata analizi
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
HATA TESPİTLERİ VE
ÇÖZÜMLENMESİ



Belirli sayıda deney yapıldıktan sonra bu
deneye ait sistematik (veya sabit) hataların
tespiti için pratikte birkaç yöntem
geliştirilmiştir.
Akılcı Yaklaşım (Commonsense Basis)
Belirsizlik Analizi (Uncertainty Analysis
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Akılcı Yaklaşım

Bu tip hata analizinde ölçme sisteminde bulunan
bütün aletlerin azami hataları yaptığı kabul
edilir.
Örnek : Elektriksel güç hesabında P = E*I
formülü kullanılır. Yapılan ölçümlere göre
 E = 100 V ± 2V
 I = 10 A ± 0.2 A
ise elektriksel gücün belirsizliğini akılcı yaklaşıma
göre bulunuz.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Akılcı Yaklaşım


Örnekteki ölçülen değerlerin azami hata yaptığı
kabul edilirse
Emin = 98 V ; Emax = 102 V
Imin = 9.8 A ; Imax = 10.2 A olur;
Bu durumda elektriksel güç
Pmin= (98 V)*(9.8 A) = 960.4 W
Pmax= (102 V)*(10.2 A) = 1040.4 W
P =1000 ±%4.04 W-%3.96
Ama belki hiçbir zaman her iki değerde max hata
oluşma imkanı olamayacaktır.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Belirsizlik Analizi



Belirsizlik analizi bize sonuçların hassasiyeti
hakkında yöntemsel bir yaklaşım sunar.
Bu yaklaşım ile olası hatalar için bir aralık
belirlenmektedir.
Belirsizlik analizi diğer analizlere göre
belirgin bir üstünlüğü, burada en büyük
hataya neden olan değişkenin hemen tespit
edilebilmesidir.
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Belirsizlik Analizi Hesabı
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Belirsizlik Analizi Örnek 1
LVDT=Diferansiyel
transformatör
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Belirsizlik Analizi Örnek 1
http://eng.harran.edu.tr/~aktacir/index.htm sayfasından edinilmiş bilgidir.
Belirsizlik Analizi Örnek 2

Bir devrede R elektrik direncindeki güç;
P = E2 / R şeklinde gerilim ve direnç ölçülerek bulunmaktadır. P
gücünün ölçülmesinde ortaya çıkan belirsizliği bulunuz. (R ve E deki
belirsizlikler %1 şeklinde gerçekleşmektedir.)
Çözüm:
elde edilir. Buradaki bütün terimler P = E2 / R ile bölünürse,
= % 2.236 bulunur.
Download

göster - elif.biz.tr