Ölçmenin; etki, hata ve gecikme diye adlandırılan 3 temel ilkesi vardır.
Etki: Bir ölçme düzenine etki etmeden ölçme yapmak, pratik olarak mümkün değildir. Ölçme düzeni pasifse, ölçülecek düzenden Wö gibi bir enerji alır veya Pö gibi bir güç çeker. Aktif ölçme düzenleri kullanılırsa bu durumda bu enerji veya güç ölçülecek düzene verilir ve ölçülecek düzen her iki halde de etkilenmiş olur.
K kapısından yapılan ölçme sırasındaki güç alışverişi
Asıl değerin, ölçülecek düzenin etkilenmesi ile ne ölçüde değişmiş olduğunun etkisini gözlemek için bir ölçme düzeni “K” kapısı üzerinden ölçülecek düzene bağlanır. Burada,
Pö = Ölçme anında ölçü aletinin ölçülecek düzenle yaptığı güç alışverişi.
Pm = O düzenden çekilebilecek maksimum güç.
Bu tanımlar ile, “bağıl etki derecesi” dediğimiz
Hata
Ölçmenin ikinci temel ilkesi de ölçülerek büyüklüğü hatasız ölçemeyeceğimizdir. Yani, ölçme sonucu Xö; ölçülmek istenen büyüklüğün Xg belirsiz gerçek değerinden yine belirsiz bir Xh hatası kadar farklıdır. Xö : ölçülen değer, Xg : gerçek değer, Xh : hata olmak üzere;
Xö = Xg + Xh
Xh = Xö – Xg , ölçmenin doğruluğu arttırıldıkça hatanın mutlak değerinin üst sınırına bir değer verilmeye çalışılır ve böylelikle Xg gerçek değerinin hangi aralıkta bulunduğu belirtilmiş olur. Zira, bilinmeyen Xh hatasının mutlak değerinin üst sınırı Δx ise,
ΔX > | Xh |= | Xö – Xg | olacağından
Xö -ΔX < xg=””>< xö=””>
sonucu (yani, Xg nin bulunacağı aralık) kolaylıkla çıkarılabilecektir. Ancak mutlak hata yerine çoğu kez;
bağıl büyüklüğü hata yönünden ölçme işleminin kötülük derecesinin çok iyi bir ölçüsüdür. Buna “bağıl hata” veya kısaca “hata” denir ve çoğunlukla yüzde olarak ifade edilir.
Gecikme
Ölçme düzeninin çıkış büyüklüğü giriş büyüklüğünün değişimlerini gecikmesiz izleyemez.
a) Ölçülen büyüklük, b) ölçü aletinin cevabı
y = y1 değerini teorik olarak sonsuz zamanda alır, ancak tr gecikme süresi sonunda bu hata gözlem hatalarının altına düşer. Hareketli parçaları bulunan ölçme aletlerinin gecikmeleri bir kaç saniye olduğu halde, elektronik düzenler kullanılarak gecikme süresi µs ‘den daha küçük olan ölçme düzenleri yapılmıştır. Bunlar 1 saniye içinde bir büyüklüğü milyonlarca defa ölçüp aynı zamanda bir elektronik hafızaya yazarlar. Bu düzenler ölçme sonuçlarını bir hafızaya atamamış olsalar zaten işe yaramazlar, zira ölçmeci bu sonuçları inceleyemez.
Hata
Ölçme hatalarını önem sırasına göre 1) Sistem Hataları, 2) Rastlantı Hataları, 3) Kişi Hataları olarak üç sınıfa ayırabiliriz.
Rastlantı hataları geliştirilen yöntemlerle, kişi hataları ise kullanıcıların tecrübelerinin arttırılması ile giderilebildiğinden ayrı bir sınıfta incelenmeyecektir.
Sistem hataları
Bu hatalar karşılaştırmada kullanılan ölçeklerin hatalarından, ortam etkilerinden ve ölçme düzeninin bilinen kusurlarından ileri gelmekte olup, bu nedenle; a) yapım hatası, b) yöntem hatası, c) Belirtme hatası olarak sınıflandırılabilir.
Bu ders kapsamında sadece yapım hataları ile ilgilenilecektir.
Yapım hatası
Ölçme işleminde kullanacağımız ölçme aleti veya ölçek, ne kadar dikkatli yapılmış ve ölçeklenmiş olursa olsun, saptanan değerinde yine bir belirsizlik kalacaktır. Bu belirsizlik “yapım hatası” nı oluşturmaktadır. Ölçme aletini ya da ölçeği yapan firmalar, aletin ölçeklenmesi sırasında yapılan işlemler, kullanılan malzemeler, yapım hassasiyeti dışında ortam ve ölçme koşullarına bağlı olarak meydana gelen bu yapım hatasının üst sınırını verirler.
Anolog ölçü aletlerinin hemen hemen hepsinin verilebilen yapım hatası bir mutlak hatadır. Fakat mutlak değeriyle verilen yapım hatası sınırı, ölçme sınırları farklı olan aletlerin doğruluk derecelerini göstermeyeceğinden dolayı, bu mutlak yapım hatası sınırı aletin nominal ölçme sınırına bölünerek elde edilen bağıl değerler verilir ve bu birimsiz değerin 100 ile çarpımına “aletin sınıfı” denir.
Örnek 2:
Mutlak yapım hatası sınırı 0.1 Volt olan 100 Voltluk bir voltmetre, mutlak yapım hatası sınırı yine 0.1 Volt olan 10 Voltluk bir voltmetreden daha doğrudur. 100 Voltluk voltmetrenin yapım hatası sınırı 100 Voltun % 0.1 ‘i olan 0.1 V olduğu halde, 10 Voltluk voltmetrenin yapım hatası sınırı 10 V ‘tun % 1 ‘i olan 0.1 V kadardır. Birinci voltmetrenin sınıfı 100 x 0.1/100 = 0.1 , ikinci voltmetrenin sınıfı 100 x 0.1/10 = 1 ‘dir.
Anolog ölçü aletlerinin sınıfları standartlaştırılmış olup, VDE 410 yönetmeliğine göre, 0.1—–0.2—–0.5—–1—–1.5—–2.5—–5 sınıflarından aletler üretilmektedir.
0.1—–0.2v—–(Diğer aletlerin ölçek ve kontrolünde kullanılır)
0.2—–1—–1.5—–(Laboratuvarda ve endüstride kullanılan çoğu portatif aletler)
2—–2.5—–5—–(Daha çok endüstride kullanılan pano tipi aletler)
0.5 sınıfından bir alet, ölçme sınırı kadar bir değer ölçerken, ölçtüğü değerin % 0.5 ‘si kadar bağıl hata sınırı ile ölçme yapar, oysa ölçme sınırının yarısı kadar bir değer ölçerken mutlak yapım hata sınırı yine aynı kalıp, ölçtüğü değerin % 1 ‘i kadar bir bağıl hata sınırı ile ölçme yapmaktadır. Bu yüzden mümkün mertebe skalanın son tarafında ölçme yapılmalıdır.
Örnek 3:
Elinizde 0.5 sınıfından 500 Voltluk bir voltmetre ile 1.5 sınıfından 120 Voltluk bir başka voltmetre bulunmaktadır. Değeri 110 V olan bir gerilimi hangisi ile ölçmeyi tercih edersiniz? Neden?
0.5 sınıflı aletle yapılan ölçmede bağıl hata:
Örnek 4:
1.5 sınıfından 150 V ‘luk bir voltmetre ile bir gerilim ölçülmüş ve 112 V bulunmuştur. Ölçülen bu gerilim değerindeki mutlak ve bağıl hata ne kadardır?
