Mavzu №1. Kirish

Mavzu №1. Kirish. Fizik ulchovlarni loihalash va avtomatlashtirish. 
Kirish.
O’lchov inson tabiatini bilishning yeng muhim usullaridan biridir. Ular zamonaviy jamiyatda muhim rol o’ynaydi. Ilm-fan, texnika va sanoat o’lchovlarsiz mavjud bo’lolmaydi. Dunyoda har soniyada 1 milliard o’lchov operasiyalari amalga oshiriladi, ularning natijalari mahsulotning texnik darajasi va zarur sifatini, transport xavfsizligi va boshqalarni ta’minlash uchun ishlatiladi. O’lchangan qiymatlar diapazoni doimiy ravishda o’sib bormoqda. Masalan, uzunlik 10-10 oralig’ida o’lchanadi 10-17 metrgacha, harorat-0,5 dan 10 ⁶ K gacha, qarshilik - 10-26 dan 10 ¹⁶ Ohmgacha, oqim kuchi - 10-16 dan 10 ⁴ A gacha.o’lchangan qiymatlar oralig’ining o’sishi bilan o’lchovning murakkabligi ham oshadi. O’lchovlar, aslida, bitta faol harakatni to’xtatadi, yeksperimentni tayyorlashning murakkab tartibini o’zgartiradi, o’lchangan ma’lumotlarni sharhlaydi. Bunday holda, o’lchov ma’lumotlarini olishga qaratilgan harakatlar ketma-ketligi sifatida tushuniladigan o’lchov texnologiyalari haqida gapirish kerak. O’lchov omilini tasdiqlovchi yana bir omil - bu ularning ahamiyati. Boshqarish, tahlil qilish, rejalashtirish, nazorat qilish va tartibga solishning har qanday shaklining asosi fizik miqdorlar, parametrlar va ko’rsatkichlarni o’lchash orqali olinishi mumkin bo’lgan ishonchli dastlabki ma’lumotdir. Faqat o’lchov natijalarining yuqori va kafolatlangan aniqligi qo’llaniladigan yechimlarning to’g’riligini ta’minlashi mumkin.
Ilm-fan va texnikaning zamonaviy darajasi ko’plab va aniq o’lchovlarni amalga oshirishga imkon beradi biroq, ularning xarajatlari ijro operasiyalari xarajatlariga teng. Metrologiyaning fan sifatida muhim vazifasi zamonaviy fan va texnologiya uchun zarur bo’lgan diapazonga yega bo’lgan fizik miqdorlarning standartlarini yaratishdir. Ushbu standartlar fanning so’nggi kashfiyotlarini hisobga olgan holda doimiy ravishda takomillashtirilmoqda. Jahon standartlari tizimini saqlash narxi yuqori. Xorijiy mamlakatlar bilan hamkorlik ilmiy dasturlarni birgalikda ishlab chiqish. Uning yuqori aniqligi, baholash tamoyillari va usullarining bir xilligi sifati va ishonchliligi va o’lchov aniqligi katta ahamiyatga yega. Metrologiya sohasidagi yutuqlardan foydalanishda normativ hujjatlar muhim rol o’ynaydi.
O’lchovlarni avtomatlashtirish o’lchash jarayonlarini sezilarli darajada osonlashtirishga, o’lchovlarning aniqligi va sifatini oshirishga imkon berdi. Jismoniy miqdorlarni o’lchash vositalarini avtomatlashtirishni rivojlantirishning asosiy bosqichlarini ko’rib chiqib, taraqqiyot uchun maqsadlar qo’yishingiz mumkin. Avtomatlashtirilgan o’lchash vositalari qanday o’zgargan? Turli bosqichlarda o’lchash vositalarining afzalliklari va kamchiliklari qanday yedi? Rivojlanishning keyingi bosqichi qanday bo’ladi? Qanday maqsadlarga yerishish mumkin? Ushbu kursda savollarga mumkin bo’lgan javoblar ko’rib chiqiladi.
O'lchovlarni avtomatlashtirish o'lchov jarayonlarini sezilarli darajada osonlashtirish, o'lchovlarning aniqligi va sifatini oshirish imkonini berdi. Jismoniy miqdorlarni o'lchash vositalarini avtomatlashtirishni rivojlantirishning asosiy bosqichlarini ko'rib chiqib, biz rivojlanish uchun maqsadlar qo'yishimiz mumkin. Avtomatlashtirilgan vositalar qanday o'zgargan. Fizik xodisalarni urganish va ulardan amalda foydalanish turli fizik kattaliklarni ulchash, ya’ni ma’lumot olish bilan boglik. Ma’lumot kancha tula va xodisona bulsa, fizik xodisalarning tub ma’nosini tushunish shunchalik chukur buladi. Fizik kattalikning muayyan kiymati texnologik jarayonning rivojlanishi xakidagi ma’lumotning muxim kismidir. Turli usul va asboblar orkali ifodalangan texnologik jarayonning xolati xakidagi axborotlarni ma’lumot, ya’ni informasiya deb bilamiz. Informasiyalar, asosan, ulchash asboblari va kurilmalari yordamida olinadi.  Fizik xodisalarni urganish va ulardan amalda foydalanish turli fizik kattaliklarni ulchash, ya’ni ma’lumot olish bilan boglik. Ma’lumot kancha tula va xodisona bulsa, fizik xodisalarning tub ma’nosini tushunish shunchalik chukur buladi. Fizik kattalikning muayyan kiymati texnologik jarayonning rivojlanishi xakidagi ma’lumotning muxim kismidir. Turli usul va asboblar orkali ifodalangan texnologik jarayonning xolati xakidagi axborotlarni ma’lumot, ya’ni informasiya deb bilamiz. Informasiyalar, asosan, ulchash asboblari va kurilmalari yordamida olinadi.
Fizik obyekning sifat jixatdan umumiy, lekin mikdor jixatdan xar bir obyekt uchun aloxida xususiyati fizik kattalik deb ataladi. Shunday kilib, xar bir fizik kattalik aynan shu kattalikning sonli kiymati birligiga kupaytmasidan iborat bulgan individual kiymati bilan ifodalanadi.
Bir-biriga muayyan erksizlik bilan boglangan kattaliklar yigindisi fizik kattatliklar sistemasi deyiladi. Fizik kattaliklar sistemasi asosiy, kushimcha va xosila kattaliklardan iborat. Sistemaga kirgan va boshka sistemalarga nisbatan shartli ravishda erkin xisoblangan fizik kattalik asosiy kattalik deb ataladi.
Xalkaro birliklar siste masi – SI (Sisteme International - SI) fan va texnikaning barcha soxalari uchun fizik kattaliklarning universal sistemasi bulib, 1960 yilning oktyabr oyida Ulchov va tarozilar XI Bosh konferensiyasida kabul kilingan Sining joriy etilishi shu sistemada nazarda tutilgan va uning tarkibiga kirmaydigan (ammo xozir ulchov birliklari sifatida kullanilayotgan) birliklarning ilmiy-tadkikot natijalarini xisoblashda, ishlab chikarish vositalari va asbob uskunalarini loyixalashda, kurilish xamda kurilgan obyektlardan foydalanishda, shuningdek ukuv-ta’lim ishlarida kup kiyinchiliklar tugdirayotgan ulchov birliklaridagi bir xillikka barxam beradi. Sining xozirgi kullanilayotgan ayrim ulchov sistemalariga nisbatan muxim afzalligi shundaki, universal; ulchov birliklarini amaliyot uchun kulay ulchamlarga mujassamlashtirgan; kogerent, ya’ni xosilaviy birliklar ulchamlarini aniklovchi fizik tenglamalardagi mutanosiblik koeffisiyentlarini tugatgan sistemadir. Uning tatbiki bilan xisoblash formulalarining yozilishi ancha soddalashdi.
Xalkaro birliklar sistemasi (SI) da yettita asosiy va ikkita kushimcha kattalik kabul kilingan. Shuningdek, ular asosida kupgina xosilaviy kattaliklar va ularning birliklari xam tasdiklangan.
Shunday soxalar borki, unda SI birliklari ishlatish xisoblashlarda bir oz kiyinchiliklar tugdiradi. Masalan, SI ga binoan massani doimo kilogrammlarda ulchash nokulay. U gox gramm (g) larda ifodalansa. gox tonna (t) larda ulchanadi. Shu sababli massani gramm (g), milligramm (mg), tonna (t) kabi birliklarda ifodalash kulay. Ular asosida massa xisobini shu birliklarda olib borish xato xisoblanmaydi. Shuning uchun ba’zi xisoblashlarda kulaylik yaratish maksadida birliklarning unlik karrali va ulushli kiymatlaridan foydalaniladi.
Birliklarning unlik karrali va ulushli kiymatlari barcha birliklardan emas, balki amaliy xisoblarda kulaylik yaratadigan birliklardangina xosil kilinadi. Shunday soxalar xam borki, ularda doimo karrali yoki ulushli birliklargina ishlatiladi (masalan. chizmachilikda ularning ulchamlari fakat millimetr - mm da ifodalanadi).
Avtomatlashtirishning zaruriy sharti - bu odamlarning o'z ishlarini avtomatik ishlaydigan qurilmalar ishi bilan almashtirishga bo'lgan abadiy istagi.
Avtomatlashtirish darajasiga ko'ra avtomatlashtirilgan va avtomatik tizimlar farqlanadi. Avtomatlashtirilgan tizimlarda funktsiyalarning bir qismi inson operatori tomonidan amalga oshiriladi, avtomatik tizimlar esa inson aralashuvisiz ishlaydi.
Avtomatlashtirish maqsadlari:
ilmiy: modellarni to‘liqroq o‘rganish orqali ilmiy natijalar samaradorligi va sifatini oshirish;
eksperimentni optimallashtirish orqali tadqiqot natijalarining aniqligi va ishonchliligini oshirish;
kompyutersiz mumkin bo'lmagan sifat jihatidan yangi ilmiy natijalarni olish;
texnik: operatsiyalarning takrorlanishi hisobiga mahsulot sifatini oshirish, o'lchovlar sonini ko'paytirish va mahsulotlarning xususiyatlari haqida to'liqroq ma'lumotlarni olish;
qarish jarayonlari va ularning o'tmishdoshlari haqida to'liqroq ma'lumotlarni olish orqali mahsulotlarning ishonchliligini oshirish;
iqtisodiy: inson mehnatini mashina mehnati bilan almashtirish orqali mehnat resurslarini tejash;
ishning mehnat zichligini kamaytirish hisobiga sanoatda tannarxni kamaytirish;
mehnat unumdorligini odam va mashina o'rtasida optimal taqsimlash va ob'ektga vaqti-vaqti bilan texnik xizmat ko'rsatishda to'liq bo'lmagan yuklanishni bartaraf etish asosida oshirish;
ijtimoiy: muntazam operatsiyalarni mashinaga ishonib topshirish orqali intellektual salohiyatni oshirish;
nomaqbul sharoitlarda operatsiyalarni amalga oshirish orqali xodimlarni ishga joylashtirish holatlarini bartaraf etish;
insonni og'ir jismoniy mehnatdan ozod qilish va tejalgan vaqtni ma'naviy ehtiyojlarini qondirish uchun ishlatish.
Avtomatlashtirishning asosiy maqsadi o'lchash, nazorat qilish va boshqarish jarayonlarining texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlarini yaxshilashdir. Ba'zan ba'zi jarayonlarni avtomatlashtirishsiz amalga oshirish mutlaqo mumkin emas. Masalan, tezkor jarayonlarni o'lchash, o'lchov ma'lumotlarini olish va real vaqt rejimida nazorat qilish, diagnostikada naqshni aniqlash.
O'lchov - bu fizik miqdorning qiymatini empirik tarzda topish jarayoni. O'lchov jarayonida o'lchangan qiymat va taqqoslash birligi sifatida qabul qilingan uning ba'zi qiymatlari orasidagi son nisbati aniqlanadi.
Nazorat - bu ob'ektning holati va berilgan normalar o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnatish jarayoni. Nazorat natijasida “oddiy” yoki “normal” turdagi hukmlar ishlab chiqiladi. Ob'ektning holatini belgilangan me'yorlar doirasida tavsiflash mumkin bo'lgan joyda nazorat qilish mumkin. Standartlarning tavsifi analog va raqamli sozlamalar shaklida miqdoriy hisoblanadi.
Ob'ektning texnik holatini aniqlash jarayoni texnik diagnostika deb ataladi. Texnik diagnostika parametrlarning miqdoriy qiymatlarini o'lchash, o'lchash natijalarini tahlil qilish va qayta ishlash va diagnostika algoritmlariga muvofiq ob'ektni boshqarish orqali amalga oshiriladi. Bunday holda, quyidagi vazifalar hal qilinadi: xizmat ko'rsatishni tekshirish, ishlashni tekshirish, funktsional tekshirish va nuqsonlarni qidirish. Masalan, mikroprotsessorli qurilmalarni test diagnostikasi, yarimo'tkazgichli qurilmalarni ortiqcha elektr shovqini bilan diagnostika qilish.
Ob'ekt va berilgan tasvir o'rtasidagi yozishmalarni o'rnatish jarayoni naqshni aniqlash deb ataladi. Rasm tolerantlik maydonlarini ko'rsatgan holda parametrlarning (xususiyatlarning) muhim xususiyatlari va qiymatlari ro'yxati shaklida, shuningdek namunaviy mahsulot shaklida ko'rsatilishi mumkin. Ko'p jihatdan nazorat va naqshni aniqlash vazifalari bir xil. Masalan, shovqin fonida ikki o'lchamli signallarni (tasvirlarni) aniqlash, axborot va boshqaruv robotlarida uch o'lchovli fazodagi ob'ektlarni ularning tekis tasvirlari (sahna tahlili deb ataladigan) orqali tanib olish, issiqlikdan integral mikrosxemalar diagnostikasi. , akustik, rentgen tasvirlari.
Yuqorida muhokama qilingan jarayonlarni amalga oshirish tizimlari mos ravishda nomlandi: o'lchash tizimlari (IS), boshqaruv tizimlari (SC), texnik diagnostika tizimlari (STD), tanib olish tizimlari (PC). Ushbu jarayonlar avtomatlashtirilgan tizimlar AIS, ASC, ASTD deb ataladi.
IS - o'lchovlar uchun mo'ljallangan va umumiy holatda umumiy algoritm bilan birlashtirilgan o'lchov asboblari, o'lchash o'tkazgichlari (shu jumladan signalni sozlash moslamalari), o'lchovlar, o'lchash kalitlari, aloqa liniyalari, raqamli va analog hisoblash asboblari to'plamini ifodalovchi texnik tizim. ob'ektning holati to'g'risida ma'lumotlarni avtomatik (avtomatlashtirilgan) olish uchun mo'ljallangan va bu holatni tavsiflovchi vaqt bo'yicha o'zgaruvchan va makonda taqsimlangan miqdorlar to'plamining o'zgarishini o'lchash; o'lchov natijalarini mashinada qayta ishlash; o'lchov natijalarini va ularni mashinada qayta ishlash natijalarini ro'yxatga olish va ko'rsatish; bu ma'lumotlarni turli maqsadlar uchun tizim chiqish signallariga aylantirish.
Ko'pgina hollarda, bu tizimlar murakkabroq axborot va boshqaruv tizimlarining tarkibiy qismlari yoki quyi tizimlari hisoblanadi. Demak, agar boshqaruv jarayonlari datchiklar yordamida olingan boshqaruv ob'ektining holati to'g'risidagi ma'lumotlarni o'lchashga asoslangan bo'lsa, boshqaruv tizimi o'lchash tizimini o'z ichiga oladi.