Өлшеу мен оның негізгі операциялары

Барлық өлшенетін физикалық шамаларды екі топқа бөлуге болады:

 тікелей өлшенетін шамаларға берілген дәлділікпен түр-лендіруші, мысалы температура, тығыздық. Мұндай түрлендірулер өлшеп түрлендіру операциясының көмегімен жүзеге асады.

Қарапайым тура өлшеудің мәні Q физикалық шаманың өлшемін реттелетін q[Q] көпмәнді өлшемнің шығыс шамасымен салыстыру болып табылады. Тура өлшеу процедурасынын тарату шарты болып келесі элементарлы операцияларды орындау болып табылады:

 өлшенетін Х физикалық шаманы оған біртекті немесе біртекті емес басқа Q физикалық шамаға өлшеп түрлендіру;

 Q_M физикалық шаманы N[Q] берілген мәнге ұдайы өзгерту. Ол Q түрлендірілген шамасына біртекті.

 біртекті физикалық шамаларды салыстыру; түрлендіріл-ген Q-ды ұдайы қайталанылатын Q_M= N[Q] өлшемімен салыстыру.

Өлшеп түрлендіру – бұл, жалпы жағдайда, біртекті емес түрленетін және түрлендірілген ФШ-дың өлшемдері арасындағы мәнді өзара байланысын орнататын операция. Өлшеп түрлендіру Q = FX түрдегі теңдеумен беріледі, мұндағы F – кез-келген функция немесе функционал. Дегенмен түрлендіруді сызықты түрде жасауға үмтылады: Q = KX мұндағы К – тұрақты шама.

Өлшеп түрлендірудің негізгі міндеті – ол қажетті жағдайда өлшенетін шама туралы ақпаратты түрленуін алу. Ол таңдап алынған физикалық заңдылықтар негізінде орындалады. Өлшеп түрлендіруге жалпы жағдайда келесі операциялар кіреді:

 түрленетін шаманың физикалық түрін өзгерту;

 масштабты сызықты түрлендіру;

 масштабты-уақытша түрлендіру;

 сызықты емес немесе функционалды түрлендіру;

 сигналды модуляциялау;

 үздіксіз сигналды дискреттеу;

 кванттау.

Өлшеп түрлендірудің операциялары нақты физикалық принципте құрылған және бір жеке өлшеп түрлендіруді орындайтын техникалық құрылғы – өлшеп түрлендіргішпен тікелей жүзеге асады.

Берілген өлшемі бар N[Q]-ның физикалық шамасын көрсету – бұл келісілген дәлдікте белгілі берілген мәндегі қажетті ФШ-ны құру операциясы болып табылады. Нақты өлшемдегі шаманы көрсету операциясын N кодында берілген [Q] физикалық шаманың бірлігіне негізделген Q_М физикалық шамаға түрлендіру түрінде алуға болады.

ФШ-ны берілген өлшемде көрсету үшін арналған өлшеу құралдары өлшемдер деп аталады.

Өлшенетін ФШ-ны Q_M өлшемімен көрсетілген шамамен салыстыру – бұл осы екі шамалардың байланысын орнататын операция; Q>Q_M; Q<Q_M немесе Q=Q_M. Салыстырылатын шамалардың дәл үйлесімі, ереже бойынша, өлшеу практикасында кездеспейді.

Өлшем арқылы көрсетілген шама квантталған және [Q] бірлігіне қысқа мәндерді қабылдай алатынымен түсіндіріледі. Жақын немесе бірдей Q мен Q_M шамаларды салыстыру нәтижесінде |Q–Q_M|<[Q] екені шығады.

Салыстыру әдісі деп біртекті шамалардың байланысын анықтау үшін физикалық құбылыстар мен процестерді пайдалануды айтамыз. Бұл байланыс көбінесе салыстырылатын шамалардың айырымдарының таңбасы бойынша құрылады. Әрбір ФШ-ды аралық сигналдарды құру мүмкіндігіне байланысты үш топқа бөледі. Бірінші топқа есептеуге және алдын-ала түрлендірмей, тікелей салыстыруға болатын ФШ жатады. Бұлар – электрлі, магнитті және механикалық шамалар. Екінші топқа есептеуге қолайсыз, бірақ коммутациялау үшін қолайлы ФШ жатады, оларға: жарық ағыны, иондалатын сәулелену, сұйықтар мен газ ағындары. Үшінші топты физикалы түрде есептеуге мүмкін емес объектілердің күйі мен олардың қасиеттерін сипаттайтын ФШ құрайды. Мұндай ФШ ылғалдылық, заттың сиымдылығы, жарық, иіс және т.б.

Бірінші топтың сигнал параметрлері салыстыру үшін қолайлы, екіншісі – аздап қолайлы, ал үшіншісі – тікелей салыстыру мүмкін емес. Дегенмен, соңғысын салыстыру және өлшеу қажет, сондықтан да оларды салыстыруға болатын басқа шамаларға түрлендіру керек.