Electronic-Scale ile ölçüm

(1)

Electronic-Scale ile ölçüm

İçindekiler

ELECTRONIC SCALE İLE ÖLÇÜM ��

2

1. Dijital göstergeli ölçüm aletlerinin hassasiyeti ��

2

3. Ölçüm altlığı ��

3

4. Sıcaklık ��

3

5. Nem ��

5

6. Paralaks ��

6

7. Kontrolcünün görsel hassasiyeti ��

7

(2)

ELECTRONIC SCALE İLE ÖLÇÜM (kısaca: ES)

Ölçüm sonuçları çeşitli etkenlerden dolayı etkilenebilir. Bundan dolayı doğru ölçüm için bir yandan belirli teknik ön koşullar yerine getirilmelidir ve diğer yandan elde edilen sonuçların doğru bir şekil- de yorumlanabilmesi için de tüm ilişkiler hakkında yeterli bilgiye sahip olunmalıdır.

Etkileyen faktörler:

- Cetvelin / ölçüm cihazının hassasiyeti ve fiziksel özellikleri

- Ölçüm aralığı (yanlışlık, aralığın boyutuyla birlikte genellikle doğrusal artmaz, ancak (hafif) üstel olarak)

- Ölçüm yapısı (ölçüm tabanının düzlüğü, paralaks hataları, Abbe'nin karşılaştırma prensibi, vb.) - İklim:

o Sıcaklık (oda sıcaklığı, aydınlatmanın açığa çıkan ısısı, dokunma sırasında kullanıcının vü- cut sıcaklığı, …)

o Nem (örn. kağıt veya plastiklerde) o İklime alıştırma sıcaklığı / derecesi

- Kontrol edilecek parçanın fiziksel özellikleri (genleşme katsayısı vs.) - Ölçüm nesnesinin kenar keskinliği

- Kontrolcü / kullanıcı (bilgi, tecrübe ve (görsel) hassasiyeti)

1. Dijital göstergeli ölçüm aletlerinin hassasiyeti

Dijital göstergeli ölçüm aletlerinde, normalde gösterilen değerin gerçek ölçüm sonucu ile aynı olma- dığına dikkat edilmelidir. Çünkü bir yandan ara değerler (son gösterilen rakamdan sonraki basamak- lar) yuvarlanmaktadır ve diğer yandan gösterge ne cihazın yanlışlığını ne de kullanan personelin vs.

etkilerini dikkate almaktadır.

Üretici cihazın yanlışlığı için normalde tolerans değerler belirtir. Gerçek değer göre sapmaların bu değerler dahilinde olması gerekir..

Hassasiyeti ± 0.05 mm olarak garanti edilen elektronik bir alet için bir örnek:

Ekranda gösterilen değer = 347.12 mm

efektif değer 347.07 mm ile 347.17 mm arasında bir değer olabilir.

“Tekrarlama hassasiyeti” ve “Çözünürlük”, çoğunlukla bir cihazın asıl ölçüm”hassasiyeti” ile karış- tırılmaktadır. Bu üç kavram tamamen farklı anlamlara sahiptir. “Tekrarlama hassasiyeti”, aynı ölçü birçok defa ölçüldüğünde dağılımın ne kadar büyük olduğunu anlatır. “Çözünürlük”, buna karşın göstergenin hassasiyetidir veya gösterimin hangi en küçük bölüm adımında gerçekleştiğini anlatır (örn. ES’te 0.01 mm; ara değerler yuvarlanır).

2. ELECTRONIC SCALE hassasiyeti

Bir cetvelin (örn. ES) cihaz hassasiyetini etkileyen faktörler aşağıdaki gibidir:

• Konstrüksiyon (çubuk geometrisi, parçaların etkileşimi, ölçüm aralığı, örneğin Abbe'nin karşı- laştırıcı prensibi, paralaks vb. gibi teknik ölçüm temel prensiplerin dikkate alınması)

• Optik sistem

• Elektronik (değerlendirici eleman olarak) (ES’de: ± 0.01 mm) • Kondansatör cetvelinin hassasiyeti (uyarıcı eleman)

(3)

Mutlak hassas ölçüm cihazları yoktur. ELECTRONIC SCALE de eksikliklere sahiptir. Bu yanlışların hata bant genişlikleri üreticiye göre şöyledir:

ES 180 : 0.03 mm ES 300 : 0.03 mm ES 500 : 0.03 mm ES 800 : 0.04 mm ES 1000 : 0.05 mm ES 1300 : 0.08 mm ES 1500 : 0.10 mm

Bu bilgiler artı/eksi bilgi olarak anlaşılmamalıdır, bilakis “hata bant genişliğinin” tamamına uygun- dur. ES 800’de, örneğin bir bant içerisindeki tüm yanlışlar maks. 0.04 mm olmalıdır. Uygulamada bunun anlamı, ES 800 örneği için bu, kontrol sırasında bulunan tüm sapmaların tek bir aralıkta olması gerektiğidir

yani -0.04 mm ile 0.00 mm arasında (alt uç durum) veya yani -0.03 mm ile +0.01 mm

veya yani -0.02 mm ile +0.02 mm veya yani -0.01 mm ile +0.03 mm

veya yani 0.00 mm ile +0.04 mm arasında (üst uç durum)

Kullanıcının, aletinin hangi tolerans aralığında çalıştığını bilmesi için her ES’ye bir ölçüm protokolü eklenmiştir. Ancak bu sırada, belirtilen değerlerin sadece eğilimi gösterdiği ve mutlak düzeltme de- ğeri olarak kullanılamayacağı dikkate alınmalıdır, çünkü ES’deki sıfır noktası gelişigüzel ayarlanabilir.

3. Ölçüm altlığı

Numune ve/veya ölçüm cihazı bükülürse, ölçüm yanlışları meydana gelir. Bundan dolayı, hassas ölçüm sonuçları elde edebilmek için iyi bir altlık gereklidir. İster aydınlatma masası isterse başka ölçüm plakaları olsun, bükülmemelidir! Düzlük doğrudan sonucu etkiler.

4. Sıcaklık

Sıcaklık etkisi (Madde 5’te de ele alınan “Nem”) uygulamada çoğunlukla hiç dikkate alınmaz ya da çok az dikkate alınır.. Farklı malzemelerin sıcaklık değişikliklerinde farklı yoğunlukta genleşmesi özel- liği, ölçüm sonuçlarında hatalı yorumlara neden olur.

Aşağıdaki örneğin bu sorunu izah etmesi amaçlanmıştır:

Ölçüm nesnesi/kontrol: Polyester film

Ölçüm aleti: ES 1000 (Cr/Ni çelik)

Ölçüm nesnesinin sıcaklığı: 30 °C (aydınlatma masasında!) Cetvelin sıcaklığı: 20 °C

Ölçüm hattı: 1000 mm Termal genleşme için aşağıdaki formül geçerlidir:

L = L x AK_T x T bu arada L: Uzunluk değişimi L: Uzunluk

AK_T: Termal genleşme katsayısı 

T: Sıcaklık farkı

Polyesterin termal genleşme katsayısı : 27 x 10^-6 / °C

(4)

Böylece film için aşağıdaki uzunluk değişimi gerçekleşir (10°C’lik sıcaklık farkında 1000 mm üzerinde):

L = L x AK_T x T = 1000 mm x 27 x 10^-6 / °C x 10°C = 0.27 mm

Cetvelde filmin sıcaklığına sahip olduğunda hata azalıyor (Cr/Ni çeliğin termal genleşmesi:

11.5 x 10^-6 / °C). Örneğimizdeki ES’nin uzunluk artışı:

L = L x AK_T x T = 1000 mm x 11.5 x 10^-6 / °C x 10°C = 0.115 mm

Çok uzun bir cetvel ile çok kısa ölçüm yapıldığı için, yukarıda belirlenen değer, polyester filmde bu 0,115 mm kadar düzeltilir.

Böylece sonuç olarak ortaya çıkan ölçüm hatası: 0.27 mm – 0.115 mm = 0.155 mm.

Bu örnek, sıcaklığın etkisini ve gerçek sıcaklıkların yanı sıra numunenin ve kontrol aracının fiziksel özelliklerini bilmenin ne kadar önemli olduğunu belirgin bir şekilde göstermektedir. – Numune ve cetvel sıcak aydınlatma masasının üzerine koyulduğunda, film (numune) ısıyı hızlı bir şekilde emer- ken, çelik cetvelin (kontrol aracı) ısı emilimi biraz daha uzun sürer. Bu uyarlama süresi boyunca, normalde kesin sıcaklıklar bilinmemektedir ve numune ile kontrol aracının ne kadar uyarlandığı olduğu tam olarak bilinmemektedir. Bu süre içerisinde kesin ölçümler mümkün değildir! (ayrıca bkz.

➠

İklime alışma).

Malzemeye, sıcaklığa ve uzunluğa bağlı genleşmenin rakamsal örnekleri:

a) Cr/Ni çelik genleşmesi: (Genleşme katsayısı AK_T= 11.5 x 10^-6 / °C)

b) Cam genleşmesi: (Genleşme katsayısı AK_T= 9.0 x 10^-6 / °C)

c) Cr/Ni çelik ve cam genleşmesi farkı

Bem: Listelenen genleşme katsayıları örnektir ve tüm türler için geçerli değildir!

Sıcaklık farkı Ölçüm uzunluğu / uzunluk değişimi (tüm ölçüle mm cinsindendir)

100 200 300 400 500 1000

1 °C 0.00115 0.00230 0.00345 0.00460 0.00575 0.01150

2 °C 0.00230 0.00460 0.00690 0.00920 0.01150 0.02300

3 °C 0.00345 0.00690 0.01380 0.01840 0.02300 0.03450

4 °C 0.00460 0.00920 0.01380 0.01840 0.02300 0.04600

5 °C 0.00575 0.01150 0.01725 0.02300 0.02875 0.05750

100 200 300 400 500 1000

1 °C 0.00090 0.00180 0.00270 0.00360 0.00450 0.00900

2 °C 0.00180 0.00360 0.00540 0.00720 0.00900 0.01800

3 °C 0.00270 0.00540 0.00810 0.01080 0.01350 0.02700

4 °C 0.00360 0.00720 0.01080 0.01440 0.01800 0.03600

5 °C 0.00450 0.00900 0.01350 0.01800 0.02250 0.04500

100 200 300 400 500 1000

1 °C 0.00025 0.00050 0.00075 0.00100 0.00125 0.00250

2 °C 0.00050 0.00100 0.00150 0.00200 0.00250 0.00500

3 °C 0.00075 0.00150 0.00225 0.00300 0.00375 0.00750

4 °C 0.00100 0.00200 0.00300 0.00400 0.00500 0.01000

5 °C 0.00125 0.00250 0.00375 0.00500 0.00625 0.01250

(5)

5. Nem

Nem, ELECTRONIC SCALE’de uzunluk değişikliğine neden olmuyor. Ancak ölçüm nesnesine etki ede- bilir, örneğin önceki örnekteki numunede (polyester film).

Nem nedeniyle genleşme için aşağıdaki formül geçerlidir:

L = L x AK_F x T bu arada L: Uzunluk değişimi L: Uzunluk

AK_F: Nem için termal genleşme katsayısı

T: Sıcaklık farkı

Polyesterde nem için termal genleşme katsayısı: 12 x 10^-6 / %RF (bağıl nem).

Böylece film için bir uzunluk değişimi gerçekleşir (1000 mm’de %10’luk bir değişiklik Bağıl nem:

L = L x AK_F x T = 1000 mm x 12 x 10^-6 / %RF x 10 %RF = 0.12 mm

Dikkat: Suyun emilmesi ve salınması, nesnenin özelliğine bağlı olarak uzun süreçlerdir ve çoğunluk- la birkaç gün sürebilir!

➠

İklime alışma:

Sıcaklığın ve nemin hassasiyet üzerinde böylesine büyük bir etkisi olmasından dolayı, ölçülecek malzemeye ve ölçüm aracına, mevcut koşullara uyum sağlamaları için yeterli zaman verilmesi son dere- ce önemlidir. İklime alıştırma tamamen sonlandırılmışsa, sıcaklık ve nem etkileri (ilgili katsayılar bili- niyorsa) yukarıdaki formüllerle tamamen aritmetik olarak nispeten kolay bir şekilde telafi edilebilir veya dengelenebilir. İklime alıştırma hala devam ediyorsa (örn. sadece 24 saat veya 48 saat sonra bir plastik folyoda), o zaman bunun ne kadar ilerlediği veya numunenin ne kadar daha değişeceği tam olarak bilinmez. Ve böylece aritmetik bir telafi veya güvenli bir ölçüm mümkün değildir.

Bir polyester folyosunun sıcaklığa ve uzunluğa veya bağıl neme ve uzunluğa bağlı olarak bo- yutsal sapmasının rakamsal örnekleri:

A) Sıcaklık değişiminde boyutsal sapma: (Genleşme katsayısı AK_T = 27 x 10^-6 / °C)

100 200 300 400 500 1000

1 °C 0.0027 0.0054 0.0081 0.0108 0.0135 0.0270

2 °C 0.0054 0.0108 0.0162 0.0216 0.0270 0.0540

3 °C 0.0081 0.0162 0.0243 0.0324 0.0405 0.0810

4 °C 0.0108 0.0216 0.0324 0.0432 0.0540 0.1080

5 °C 0.0135 0.0270 0.0405 0.0540 0.0675 0.1350

6 °C 0.0132 0.0324 0.0486 0.0648 0.0810 0.1620

7 °C 0.0189 0.0378 0.0567 0.0756 0.0945 0.1890

8 °C 0.0216 0.0432 0.0648 0.0864 0.1080 0.2160

9 °C 0.0243 0.0486 0.0729 0.0972 0.1215 0.2430

10 °C 0.0270 0.0540 0.0810 0.1080 0.1350 0.2700

(6)

B) Nem değişikliğinde boyutsal sapma: (Genleşme katsayısı AK_F = 12 x 10^-6 / °C)

Nem: Listelenen genleşme katsayıları örnektir ve tüm türler için geçerli değildir!

Büyüteç mi mikroskop mu?

ELECTRONIC SCALE’de kontrol çizgilerini bulmak için farlı optik yardımcı araçlar mevcuttur. Bir yandan 10 kat büyüteç ve diğer yandan bu kullanım için özel işlenmiş 25 veya 50 kat büyütmeye sahip mikroskoplar.

Standart tasarımda kullanılan hassas büyüteç, daha geniş görüş alanı ve yanal olarak doğru göste- rim avantajlarına sahiptir. Ne yazık ki paralaks olarak adlandırılan büyük bir dezavantaja sahiptir.

6. Paralaks

Ölçüm aracı retikülünün üzerindeki çizgiler ile ölçüm nesnesinin çizgileri arasında bir boşluk mev- cutsa ve büyüteç camına bakış tam olarak dikey değilse, bir ölçüm hatası oluşur.

Ölçüm hatası, retikül üzerindeki ölçüm işareti ile ölçülecek malzeme üzerinde ölçülecek çizgi arasındaki mesafe ve ba- kış ekseninin dikeyden açısal sapması ile artar.

ELECTRONIC SCALE’in “paralaks kont- rolü”, kullanıcıya bakış açısını kontrol etme imkanı verir.

Sadece üst üste bulunan alanlar ideal bir şekilde birbirine hizalanmışsa, izleyici dikey olarak ölçüm işaretine bakar. Böylece ES'nin iyi dü- şünülmüş retikül görüntüsü doğru kullanıldığında, bireysel yorumlama boşluğunu düşük tutmaya ve ölçüm belirsizliğini ve farklı kontrolcülerin ölçüm sonuçlarının dağılımını minimuma indirmeye yardımcı olur.

Birden fazla merceği olan optik sistemlerde, örneğin bir mikroskop gibi, optik eksen mercek siste- mi ile verilir. Bu sayede büyüteçte olduğu gibi mercekten eğimli bir şekilde bakılamaz ve paralaks hatası oluşmaz! Bu, daha yüksek büyütmenin yanı sıra mikroskobun ana avantajıdır. Mikroskobun dezavantajları, daha küçük görüş alanı ve gösterilen resmin tersine çevrilmesidir. Üstte beliren alt- tadır; solda beliren sağdadır. Bu durum, mikroskop ile çalışırken başlangıçta kafa karıştırıcıdır. Ancak genel olarak buna oldukça hızlı bir şekilde alışılıyor.

Doğru Yanlış

Fark % bağıl nem

Ölçüm uzunluğu / uzunluk değişimi (tüm ölçüle mm cinsindendir)

100 200 300 400 500 1000

1 °C 0.0012 0.0024 0.0036 0.0048 0.0060 0.0120

2 °C 0.0024 0.0048 0.0072 0.0096 0.0120 0.0240

3 °C 0.0036 0.0072 0.0108 0.0144 0.0180 0.0360

4 °C 0.0048 0.0096 0.0144 0.0192 0.0240 0.0480

5 °C 0.0060 0.0120 0.0180 0.0240 0.0300 0.0600

6 °C 0.0072 0.0144 0.0216 0.0288 0.0360 0.0720

7 °C 0.0084 0.0168 0.0252 0.0336 0.0420 0.0840

8 °C 0.0096 0.0192 0.0288 0.0384 0.0480 0.0960

9 °C 0.0108 0.0216 0.0324 0.0432 0.0540 0.1080

10 °C 0.0120 0.0240 0.0360 0.0480 0.0600 0.1200

(7)

7. Kontrolcünün görsel hassasiyeti

Çalışmak ustalaştırır! - Tekrarlanan veya düzenli çalışmayla göz eğitilir ve kontrolcünün görsel hassasiyeti iyileştirilir. Resmi daha hızlı ve iyi okumayı öğrenir ve daha güvenli yorumlamayı öğrenirsiniz.

Ölçüm sonucunu etkileyen faktörler Genel etki faktörleri:

- Cetvelin / ölçüm cihazının hassasiyeti ve fiziksel özellikleri - Ölçüm aralığı (yanlışlık, aralığın boyutuyla birlikte artar,

normalde doğrusal değil, aksine (hafif) üstel olarak)

- Ölçüm yapısı (ölçüm tabanının düzlüğü, paralaks hataları, Abbe'nin karşılaştırma prensibi, vb.) - İklim:

o Sıcaklık (oda sıcaklığı, aydınlatmanın açığa çıkan ısısı, dokunma sırasında kullanıcının vücut sıcaklığı, …) o Nem (örn. kağıt veya plastiklerde)

o İklime alıştırma sıcaklığı / derecesi

- Kontrol edilecek parçanın fiziksel özellikleri (genleşme katsayısı vs.) - Ölçüm nesnesinin kenar keskinliği

- Kontrolcü / kullanıcı (bilgi, tecrübe ve (görsel) hassasiyeti)

Bir ELECTRONIC SCALE’in veya benzer bir cetvelin hassasiyetini etkileyen faktörler:

• Konstrüksiyon (çubuk geometrisi, üretici hassasiyeti, parçaların etkileşimi, kullanılan malzemelerin fiziksel özellikleri, ölçüm aralığı, örneğin Abbe'nin karşılaştırıcı prensibi, paralaks vs.

ölçüm tekniği temel prensiplerinin dikkate alınması) • Optik sistem

• Elektronik (değerlendirici eleman olarak) (ES’de: +/- 0.01mm) • Kondansatör cetvelinin hassasiyeti (uyarıcı eleman)