ÖLÇME TEKNİĞİ – Osman F. Genceli
ÖNSÖZ
Bütün fiziksel, kimyasal, biyolojik ve hatta sosyal ilimlerin temelini, ölçme ve gözlem oluşturur. Hangi konuda olursa olsun, bir olayı açıklamak için istendiği kadar kuvvetli teorik hipotezler ortaya atılırsa atılsın, bu olay ile ilgili bir ölçme, gözlem veya deney yapılıp, doğruluğu ispatlanmadıkça, bu hipotezler desteksiz kalmaya mahkumdur. Bu nedenle günlük yaşam da dahil olmak üzere, her alanda ölçme tekniğine ihtiyaç duyulmaktadır. Ölçmelerin, deneylerin ve gözlemlerin gelişi güzel değil, belirli sistematik kurallar içinde yapılması gereklidir. Diğer taraftan yanlış yapılan ölçmeler, deneysel bulguların hatalı değerlendirilmesi ve ölçmelerdeki hata oranlarının doğru bir şekilde verilmemesi, bu sonuçları kullanan kimseleri çok yanlış yollara sevk edebilir.
Bu kitabın ana gayesi, mühendislik eğitimi ve özellikle m akma mühendisliği eğitimi yapan öğrencilere, ölçme tekniği baklandaki temel bilgileri sunmaktır. Uzun yıllardan beri bu konuda Türkçe bir kitabın eksikliği hissedilmekte idi. Bu alanda yabancı literatür tarandığında, konuların düzenlenişi ve verilişi açısından en uygun iki kitabın, J.P. Holman'ın "Experimental Methods for Engineers" ve T.G. Beckwith, N.L. Buck'un "Mechanical Measurments" adlı eserler oldukları görülebilir. Sunulan bu kitap da esas olarak, bu iki eserdeki konuların akışı doğrultusunda düzenlenmiştir.
Sunulan kitapta, makina mühendisliğinin temel uğraşı alanlarından olan motorlar, pompalar, kompresörler ve ısı değiştirici gibi güç sistemlerinin imalat ve performans testlerinde gerekli olan boyut, basınç, akış ve sıcaklık ölçmeleri, dört ayrı bölüm halinde verilmiştir. Kitabın ilk iki bölümünde ise genel ölçme prensipleri tanıtılıp, ölçmelerden elde edilen bulguların analizi, ölçmeler esnasında yapılabilecek hatalar ve ölçme sonuçlarının sunuluş biçimleri üzerinde durulmuştur.
Ölçme tekniği konularının geniş kapsamlı olması, bu tip kitapların hacmini çok artırmaktadır. Makina mühendisliğinde nispeten daha özel sayılabilecek, yanma ürünlerinin tespiti, hava kirliliği, elektriksel ölçmeler, ısıl özeliklerin belirlenmesi, titreşim ve akustik ölçmeleri gibi bazı konular, ikinci bir kitabın kapsamı içinde verilmesi düşünülmüştür.
Sunulan bu kitap, her ne kadar çeşitli ölçme yöntemlerinin teorik esaslarını ve çalışma prensiplerim verecek şekilde düzenlenmiş ise de, bu konularda pratikteki uygulama alanlarından seçilmiş konstrüksıyon ve örnekleri de içermektedir. Bu nedenle öğrencilerin yanı sıra, kitabın ölçme ile ilgili mühendis ve araştırmacılara yararlı olacağı beklenmektedir,
Birkaç yıldan beri Makina Mühendisliğindeki özgün eserlere teşvik amacıyla verilen “Keskin Keser Kitap Ödülü”nün, 1994 yılında bu kitaba verilmesi, kitap için ayrı bir onur kaynağıdır. Bu konudaki katkılarından dolayı Sn. Keskin Keser'i ve kitabı ödüle layık gören Seçici Kurul Üyeleri ’ne teşekkür ederim.
O.F. Genceli
Ekim 1994
İÇİNDEKİLER
SEMBOLLER TABLOLARIN LİSTESİ
TEMEL BİLGİLER
Ölçme
Tanımlar
Ölçme Sistemlerinin Genelleştirilmesi Dinamik Ölçmenin Temel Prensipleri Sistem Davranışı Bozulma
Empedans Uyumu
DENEYSEL BULGULARIN ANALİZİ
Deneysel Hata Tipleri ve Nedenleri Hata Analizinde Akılcı Yaklaşım Belirsizlik Analizi
Deneysel Bulguların İstatistik Analizi Gausien veya Normal Hata Dağılımı Chauvenet Kriteri Olasılık Grafik Kağıdı En Küçük Kareler Yöntemi Korelasyon Katsayısı Ortalama Değerin Standart Sapması Grafik Analiz ve Eğri Uydurma
BOYUT, AÇI ve ALAN ÖLÇÜMÜ
Boyut Ölçümü Sürmeli Kumpas
Mikrometre Kadranlı Komparatör Ölçü Mastarları Toleranslar Tolerans Kaliteleri Tolerans Durumu Tolerans Değerleri Sabit Ölçü Mastarları Diğer Uzunluk Ölçme Aletleri Optik Yöntem ile Boyut Ölçümü Basınçlı Hava ile Yerdeğişimi Ölçen Cihaz Açıların Ölçümü Su Düzeci
Planimetre ile Alan Ölçümü
Grafik ve Sayısal Yöntemlerle Alan Ölçümü
BASINÇ ÖLÇMELERİ
Giriş
Basınç Ölçmelerinde Dinamik Davranış Sıvı Sütunlu Basınç Ölçme Cihazları U Tipi Manometre Kuyu Tipi Manometre Eğik Manometreler Mikromanometreler Barometreler Çan Tipi manometre Dairesel Dengeli Manometre Sıvı Sütunlu Manometrelerde Hata Düzeltme İşlemleri Elastik Elemanlar ile Basınç Ölçümü Bourdan Manometreleri Diyaframlar Kapsüller Körükler
Elastik Basınç Ölçerlerin Elektrik
Sinyaline Dönüştürülmesi Piezoelektrik Basınç Ölçerler
Bridgman Basınç Ölçeri Düşük Basınçların Ölçülmesi McLeod Cihazı Gazların Isı İletim Katsayısına
Dayanan Basınç Ölçerler Knudsen Cihazı İyonizasyon Cihazı Partikül Üretici ile Basınç Ölçümü Basınç Ölçme Cihazı Seçimi ve Kalibrasyon Yöntemleri Basıncın Statik Kalibrasyonu Dinamik Kalibrasyon için Basınç Kaynakları Montajda Dikkat Edilecek Hususlar Atmosferik Basınca Yakın Gaz Basınçlarının Ölçülmesi Yüksek Basınçlı Gaz, Sıvı ve
Buhar Basıncı Ölçülmesi Basınç Ölçerlerin Ölçme
Akışkanlarından Yalıtılması Akış Halinde Basınç Ölçülmesi
AKIŞ ÖLÇMELERİ
Kütlesel ve Hacimsel Debi Ölçerler Açık Kanallarda Debi Ölçümü Kapalı Kanallarda Kesit Daralması ile Debi Ölçümü Sıkıştırılamayan Akışkanlar Hali Sıkıştırılabilir Akışkanlar Hali Kesit daralmasına Dayanan Debi Ölçerlerin Konstrüksiyonu Küçük Reynolds Sayıları İçin Diyaframlar Kirli Akışkanlarda Debi Ölçümü Kesit daralmasına Dayanan Debi Ölçerlerin Birbirleriyle Karşılaştırılması Kritik Akış Rotametreler
Yoğunluğun Etkisi
Rolcımetre Konstrüksiyonları Mafsallı Kanat ile Debi Ölçümü Merkezkaç Etki ile Debi Ölçümü Dikdörtgen Kesitli Kanal Dairesel Kesitli Kanal Vorteks Üreten Debi Ölçer Manyetik Debi Ölçer Isıl Debi Ölçer
Haznesi Isıtılmış Termometre ile Hız Ölçümü Kata Termometresi
Sıcak Tel ve Sıcak Levha Anemometresi Kalibrasyon Karakteristikleri Sabit Sıcaklık Anemometresi Sabit Akım Anemometresi Ölçme Sonuçlarının Doğrusal
(Linear) Hale Getirilmesi Türbülans Ölçümü Pitot Tüpleri Ses Üstü Akış Akışı Görünür Hale Getiren Yöntemler Akışı İzleyen Madde İlavesi Kırılma indisi Değişken Ortamda Işığın Sapması Gölge Yöntemi Schlieren Yöntemi interferometreler Düzlemsel Işık Tabakası Tekniği Doppler Olayı ile Hız Ölçümü Ultrasonik Doppler Debi Ölçer Laser Doppler Anemometresi (LDA)
Parçacık Görüntü Hız Ölçeri (PIV)
SICAKLIK ÖLÇMELERİ
Sıcaklık Ölçekleri
Deneysel Sıcaklık Ölçeği Termodinamik Sıcaklık Ölçeği
İdeal Gaz Sıcaklık Ölçeği ve
İdeal Gaz Termometreleri Uluslararası Sıcaklık Ölçeği Diğer Sıcaklık Ölçekleri Sıvı Genişlemeli Cam Termometreler Termometre Tipleri
Sıvı genişiemeli Termometrede Ölçme Düzeltmesi Basınç Termometreleri
Gaz Doldurulmuş Basınç Termometreleri Sıvı/Buhar Doldurulmuş Basınç Termometreleri Sıvı Doldurulmuş Basınç Termometreleri Bimetal Termometreler Elektrik Direnç Termometreleri Termistörler Termoelemanlar Teorik Analiz
Orta Metal ve Orta Sıcaklık Kanunları Termoeleman Tipleri
Termoelemanda Oluşan emk Değerinin Tespiti Referans Uç
Termoelemanlar m Parelel ve Seri Bağlanması Termoeleman Konstrnksiyonları Prop Tipi Sıcaklık Ölçerlerin Montajı Cisim Yüzeyinde ve İçinde Prop Tipi Cihazlar ile Sıcaklık Ölçümü Prop Tipi Cihazlar ile Akışkan Sıcaklığı Ölçiimii Yüksek Hızlı Gazlarda Sıcaklık Ölçiimii ) Sıcaklık Ölçmelerinde Isı Geçişinin Etkisi İsı İletiminin Ölçmelere Etkisi Isıl İşınımın Sıcaklık Ölçmelerine Etkisi Sıcaklık Ölçerlerin Dinamik Davranışı Ortam Sıcaklığının Meyilli Değişimi Ortam Sıcaklığının Basamak Değişimi Ortam Sıcaklığının Periyodik Değişimi Sıcaklık Ölçerlerim Elektriksel Dengelenmesi Isıl Işınım ile Sıcaklık Ölçümü (Pirometreler)
Teorik Esaslar
Toplam Işınım Pirometreleri
Optik Pirometreler Kızıl Ötesi Işın Kameraları Sıvı Krıstaî Sıcaklık Ölçerler Sıvı Kristallerin Gem1 Yapısı Sıvı Kristaller ile Sıcaklık Ölçümü Kuvarz Kristal Termometresi Şekil Değişimi ile Sıcaklık Ölçülmesi Renk Değişimi ile Sıcaklık Ölümü Aşırı Düşük Sıcaklık Ölçümü
EKLER
KAYNAKLAR
İNDEKS