مترولوژی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

مترولوژی یک بخش حیاتی برای زیر ساخت دنیای امروز است . به روش های متنوع ، مستقیم و غیر مستقیم ، وارد زندگی ما می شود . نیاز تجارت ملی و بین المللی روز به روز به پیروی از استانداردها و الزامات و به رسمیت شناختن متقابل اندازه گیریها و آزمونها بیشتر می شود . موفقیت اقتصادی بیشتر صنایع تولیدی به کیفیت محصولات آنها وابسته است . حفاظت از محیط زیست دربرابر اثرات مخرب فعالیت های صنعتی را می توان بر اساس اندازه گیری های درست و قابل اطمینان تضمین کرد . مطالعات آب و هوا در سطح جهان به داده های قابل اطمینان و سازگاری که از روش ها و سیستم های متنوع به دست آمده اند ، وابسته است . این قابلیت اطمینان و سازگاری را فقط می توان با قابلیت رد یابی به استاندارد های اندازه گیری تضمین کرد که خودشان به ثابت های بنیادی و اتمی متصل باشد . مترولوژی فعالیتی نیست که تنها در یک موسسه خاص یا آزمایشگاهی کالیبراسیون انجام شود . مترولوژی دانش اندازه‌گیری است و تمام جنبه‌های نظری و عملی اندازه‌گیری را در بر می‌گیرد.

شرایط محیطی مترولوژی[ویرایش]

اتاق اندازه‌گیری[ویرایش]

دقت بالا فقط در مورد اتاق‌های بهینه‌شده و بروز که دارای شرایط زیر باشند قابل دسترسی است :

  • دمای ثابت (بسیار مهم)
  • آزاد از حرکت‌ها و لرزه‌ها
  • رطوبت هوای مناسب
  • بدون گرد و غباربودن محیط
  • مقدار فضای مناسب و معقول برای کار

دمای ثابت[ویرایش]

یک روش اصولی و بنیادی به کاربردن روش‌های اتوماسیون برای ثابت نگه‌داشتن شرایط جوی آزمایشگاه است، بعد از این کار نگه‌داشتن دمای آزمایشگاه در دمای تعادلی کارآسانی است که این امر در رنج یا از دمای استاندارد ۲۰C که دقیقاً برابر۶۰F است انجام می‌شود.

اگر هدف اندازه‌گیری قطعات فولادی یا آهنی باشد، راه‌اندازی اتاق اندازه‌گیری دقیق (مترولوژی) در همکف با صرفنظر از شرایط جوی، به علت تغییرات کمتر دمایی در آن مکان مناسبتر است . بقیه فلزات به غیر از فولاد نیازمند وارد کردن ضریب درستی در عملیات‌ها هستند. دیوارهایی با لایه‌های توخالی به همراه پنجره‌های دو لایه و سقف و کف‌های عایق می‌توانند در به تأخیر انداختن تغییرات دمایی کارساز باشند.

شیشه‌های مترولوژی (اتاق مترولوژی) می‌بایست رو به شمال گذاشته شده و آبی رنگ باشند. نور مستقیم آفتاب غیر قابل قبول است چرا که باعث تغییرات وسیع دمایی می‌شود. پنجره‌ها نباید باز شوند چرا که جریان هوا بسیار خطرناک است. اگر، در غیاب ابزارهای دقیق تهویه مطبوع، تشعشع به کار رود، آنها باید دور از دیوارها و مخالف جهت پنجره‌ها قرار گیرند. و با پرده‌های عایق پوشانده شوند تا از تشعشع مستقیم برآنها جلوگیری شود. تقریباً لامپ‌های قوی (ولتاژ بالا) نیز سبب افزایش موضعی دما می‌شود.

بعضی از ابزارهای دقیق اندازه‌گیری باید با وجود دستگاه‌های کنترل دقیق در محل‌های مختلفی جاگیری شوند.

دور از تکانه و لرزه بودن[ویرایش]

برای همه ماشین‌های اندازه‌گیری بسیار حیاتی است، به طوریکه تکانهای غیر قابل انتظار و لمس ساختمان می‌تواند باعث ایجاد تغییر مکان در اشیاء و لوازم اندازه‌گیری شود.

بنابراین راه‌اندازی مترولوژی در ساختمان‌های پست و در طبقه‌های بالا به هیچ وجه درست نیست. برای هرچه بهتر شدن شرایط، راه‌اندازی ماشین‌ها در بلوک‌های بتونی بسیار مناسب است. برای لرزه‌های بسیار اندک کف اتاق، به کاربردن پوشش‌های نرم بسیار عالی است.

اگر یک تکانه ثابت در اتاقی که برای ماشین در نظرگرفته شده است بوجود آید (جای بهتری ممکن نباشد) سفت کردن دستگاه در روی ساختارهای ضدتکانه مناسب است.

درستی رطوبت هوا[ویرایش]

اگر میزان رطوبت هوا از ۵۰ تا ۵۵٪ افزایش یابد، زنگ زدن ابزارآلات غیرقابل اجتناب است. اگر کنترل اتوماتیک دما در آزمایشگاه به کاربرده شود، به کاربردن کنترل کننده‌های رطوبتی هم بهتر است نصب شود. (برای کنترل کامل شرایط هوایی)

پاکیزه نگه‌داشتن و غبارزدایی[ویرایش]

این امر بسیار مهم هستند که در غیر این صورت از تنظیم درآمدن دستگاه‌ها و خراش روی آنها و روی ابزارهای نوری غیرقابل اجتناب است.

زمین لاستیکی (کائوچویی) یا چوب پنبه زیر اتاقی (کفی) از جمع شدن گرد و غبار جلوگیری می‌کند، دیوارها و سقف بایستی به دقت به رنگ سفیدرنگ شود. جمع‌آوری اتوماتیک گردوغبار و فیلترکردن هوا و از میان بردن غبارها لازم است.

مقدار فضای مناسب برای کار[ویرایش]

این امر می‌بایست برای اتاق‌های اندازه‌گیری بسیار مدرن در نظر گرفته شود. مقدار فضای مناسب برای اندازه‌گیری قطعات باید موجود باشد، همچنین تمامی قطعات می‌بایستی چندین ساعت در کنار دستگاه برای همدمایی با آن نگه‌داشته شوند. اتاق کوچک باعث صدمه‌زدن به قطعات و دستگاه‌ها می‌شود.

یک تخت رسم هم برای ثبت و دسترسی اعداد خوانده شده از دستگاه باید در دسترس باشد.

تأثیرات دمایی[ویرایش]

همواره به خاطر داشته باشید که تغییرات دمایی بیشترین درصدهای خطایی را در کار اندازه‌گیری دارند.

در مورد قطعات فولادی موجود در اتاق میزان تغییرات دمایی در نحوه اندازه‌گیری‌ها تقریباً بی‌تأثیر است چون اکثر ابزارآلات اندازه‌گیری هم فولادی‌اند و ضریب انبساط حرارتی برابر و دارند. بنابراین ماشین برای قطعات فولادی در تمامی اتاق یک عدد را نشان می‌دهد که این عدد مربوط به حجم اسمی قطعه فولادی است، که این حجم اسمی مربوط به ابعاد قطعه در ۲۰۰C یا ۶۰۰F است. باید توجه داشت که ابعادی که وسایل اندازه‌گیری نشان می‌دهند، میزان اندازه حقیقی جسم نیست بلکه به علت شرایط آزمایشگاهی (۲۰۰C یا ۶۰۰F ) ابعاد اسمی قطعه است.

ابعاد دقیق زمانی داده می‌شود که ماشین افزارهم در۲۰۰C باشد. پس این امر که به قطعه و وسیله اندازه‌گیری فرصت کافی برای هم دمایی داده شود ضروری می‌نماید. این مقدار زمان معمولاً بسیار بیشتر از مقدار تخمین زده شده از لحاظ تئوریک است.

اگر قطعه کار نیازمند تمیزکاری است (مانند شستشو در نفت و...) باید درست به محض ورود به مترولوژی این کار انجام گیرد نه قبل از آزمایش. بعد از این تمیزکاری باید قطعه در کنار ابزار اندازه‌گیری به مدت زمان لازم قرار گیرد تا با آن هم‌دما شود.

ولی در هر حالت تفاوت دمایی بین قطعه کار و ماشین غیرقابل اجتناب است و به عنوان خطاهای اندازه‌گیری مطرح است.

برای مثال، یک قطعه (گیج میله‌ای) به طول۱ متر و یا ۴۰ اینچ به طور عملی قابل اندازه‌گیری دررنج IM یا ۰٫۰۰۰۰۵ اینچ نیست. که برای رسیدن به این نوع دقت باید میزان اختلاف دمایی قطعه کار و وسیله در حدود ۰٫۱۰C یا ۰٫۲۰F باشد که در شرایط کارگاهی غیرقابل دسترسی است.

تعادل حرارتی[ویرایش]

مهم‌ترین بخش اندازه‌گیری است، زیرا همواره تفاوت دمایی بین قطعه وارده و وسایل اندازه‌گیری وجود دارد که علت آن تفاوت دمایی کارگاه و مترولوژی است. این امر بهتر است روی یک صفحه سنگین فلزی انجام شود.

قطعات غیرآهنی[ویرایش]

این قطعات دارای ضریب انبساط حرارتی با فولاد و بنابراین با ابزارآلات اندازه‌گیری هستند همچنین بایستی توجه کرد که میزان دقیق اندازه‌گیری مترولوژیکی در ۲۰۰C است و در سایر دماها باید یکسان سازی ریاضی را به کاربرد که در این قسمت میزان انبساط حرارتی قطعات مطرح می‌شود. موازنه دمایی برای دمای اتاق : این موازنه می‌تواند به‌وسیله محاسبات ریاضی به راحتی محاسبه گردد که برای این کار آشنایی و آگاهی از (ضریب انبساط حرارتی) جسم و دمای T اتاق لازم است. مقدار اندازه‌ای که در دمای ۲۰۰C یا ۶۰۰F بدست می‌آید به صورت زیر قابل محاسبه است .

در حالت میلی‌متری و سانتیگراد : در حالت اینچی و فارنهایت : برای حالت‌های عملی بسیار لازم و ضروری است که میزان Ct را هم محاسبه کنیم :

میزان اختلاف اندازه‌گیری برحسب mm
میزان اختلاف اندازه‌گیری برحسبinch

این میزان Ctکه عدد منفی است باید به میزان اندازه دمایی T اضافه شود تا مقدار اندازه اسمی جسم در دمای استاندارد بدست آید : M۲۰=Mt+ Ct (mm) M۶۸=Mt + Ct (inch) برای مثال اگر یک گیج برنزی در دمای ۲۸۰C با ضریب انبساط حرارتی دارای ابعاد ۲۲۵٫۰۷۸mm باشد در حالت استاندارد دارای ابعاد زیر است : بسیاری از فلزات صنعتی دارای ضریب انبساط حرارتی بالاتری از فولاد هستند بنابراین در دماهای بالای دمای استاندارد مقدار Ct همواره منفی است. بنابراین محاسبه Ct برای دماهای بالای دمای استاندارد حیاتی است. اگر دمای قطعه برابر ۲۰۰C و یا۶۸۰F باشد دیگر نیازی به محاسبات بالا نخواهد بود و اندازه داده شده همان اندازه اسمی قطعه کار است. استثناها : (برنز و برنج) ضریب تصحیح (Ct) برنز :

در اینجا هم اگر دمای اتاق بالای ۲۰۰C یا ۶۸۰F باشد اعداد داده شده Ct منفی خواهد بود.

دمای دست اپراتور[ویرایش]

دمای دست اپراتور برای اندازه‌گیری‌های دقیق بسیار خطرناک و خطاساز برای قطعاتی که بالای ۵۰mm و یا ۲inch دارند، خواهد بود. استفاده از دستکش و یاگیره‌های چوبی این میزان را به نحو مطلوبی کاهش می‌دهد. برای مثال اگر یک گیج میله‌ای به اندازه ۲۵۰mm و یا loin به‌وسیله دست جابجا شود به سادگی و بسیار سریع دمای آن ۱٫۲۰C افزایش می‌یابد که خطای زیر را به ما می‌دهد. =میزان انبساط۱۱٫۵×۱۰-۶×۰٫۲۵×(۱٫۲)=۳٫۴۲m که برای یک گیج ویژه (آزمایشگاهی) خطای زیادی است. این خطای اندازه‌گیری معمولاً در تمامی ابزارآلات اندازه‌گیری وجود دارد. برای مثال میزان خطایی که برای جاگذاری یک گیج مستر (master gauge) به طول ۴۰۰ میلی‌متر بین دو نگه‌دارنده دستگاه یوینورسال (universal)با توجه به صرف زمان تقریباً ۱۰ ثانیه‌ای، برابر ۱۶میکرون است بنابراین با توجه به جدول زیر پس از نصب هم باید مقداری زمان جهت یکسان سازی‌هایی بین قطعه کار و دستگاه داده شود. ۲۰ ۱۵ ۱۰ ۵ ۲ ۰ Time/Minutes ۴ ۶ ۹ ۱۳ ۱۴٫۶ ۱۶ Error K

تأثیر الاستیسته قطعات[ویرایش]

این امر فقط در مورد قطعات کوچک حائز اهمیت است. تمامی قطعات که در بین خارهای وسائل اندازه‌گیری قرار می‌گیرند بایستی به صورت یک فنر مدنظر باشند. این فنرها بسته به جنس ماده آنها می‌توانند نرم و یا سخت فرض شوند ولی در هر دو حالت مقداری حالت الاستیکی به خود می‌گیرند. تنها نکته عملی که مدنظر است این است که آیا این میزان الاستیسیته باید مدنظر باشد یا نه؟

همچنین مورد نیاز است که دو عامل در این برخورد مدنظرگرفته شود. که تغییر شکل کلی به این دو عامل تقسیم می‌شود که یکی تغییر شکل موضعی K در نقطه تماس بین خار و بدنه قطعه و دیگری فشردگی کلی N حاصل از فشار خارها روی قطعه کار است.

این مقادیر برای قطعات فولادی که بین دو لمس کننده (خار) کاربید تنگستن قرار می‌گیرد محاسبه شده است. (خارها معمولاً از جنس سخت و مقاوم در برابر سایش ساخته می‌شوند.) در این شرایط با توجه به سختی بالای کاربیدتنگستن موجود در سرخارها (لمس‌کننده‌ها) که دارای مدول الاستیسیته برابر است میزان تغییر شکل موضعی K برابر ۱۱٫۵ میکرون کوچک‌تر از زمانی است که از لمس‌کننده‌هایی فولادی با استفاده شود (با توجه به اینکه بار اعمالی خارجی ۴۰۰gr تا ۳۲۵ و بار اعمالی داخلی ۵۰۰gr تا ۴۰۰ است.)

که این مقادیر همگی توسط قوانین Hertz قابل محاسبه است. چون میزان بار اعمالی کم است، ماده بکار رفته در لمس‌کننده‌ها تأثیر چندانی روی N ندارد. بنابراین تنها عامل اساسی در این مورد K است که به‌عنوان خطای اندازه‌گیری محاسبه و در اندازه‌گیری‌ها دخالت می‌کند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

کتاب مبانی مترولوژی (ابعاد،جرم،فشار،نیرو،دما،الکتریک،عدم قطعیت اندازه گیری)/جی.ام.اس.سیلوا؛مترجم:جواد آذرپرا ISBN:978-964-410-235-6 به همت شرکت سنجشگران نیرو انرژی (سنا)

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ مترولوژی موجود است.