tmmob

makina mühendisleri odası

III. ULUSAL ÖLÇÜMBİLİM

İİKONGRESİ BİLDİRİLER

KİTABI

7-8 EKİM 1999

ESKİŞEHİR

MMO Yayın No: 226ISBN: 975-395-329-1

tnımob

makina mühendisleri odası

Sümer Sok. No:36/1-A Demirtepe/ANKARA

Tel : 0- 312- 231 31 59 - 231 31 64

Faks ; 0- 312- 231 31 65

MMO Yayın No: 226

ISBN : 975-395-329-1

Bu kitabın yayın hakkı MMO'ya aittir.

Kitabın hiç bir bölümü değiştirilemez, alıntı yapılamaz. MMO'nun izni

olmadan kitabın hiç bir bölümü elektronik, mekanik fotokopi vs. yollarla

kopye edilip kullanılamaz.

DizgiBaskıTel

MMO Eskişehir ŞubeLale Ofset Matbaacılık0- 222- 231 85 36 Faks : 0- 222- 234 76 11

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIII.TJlusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

KUVVET ÖLÇME CİHAZLARININ ÖLÇÜM BELİRSİZLİĞİ

Cihan Kuzu, Sinan Fank, Çetin Doğan, Hayrettin Parlaktürk

TÜBİTAK - Ulusal Metrolojı Enstitüsü, P.K. 21, 41470 Gebze-KOCAELİTel:262 6466355,

E-mail: cihan.kuzu@ume.tubitak.gov.tr

ÖZET

Kuvvet ölçme cihazları olarak adlandırılan sistemler, uygulanan yük karşısında elastik olarakdeformasyona uğrayan bir eleman ve bu elemandaki elastik deformasyonu göstermeye yarayanbir gösterge elemandan oluşmaktadır. Kuvvet ölçme cihazları değeri çok iyi bilinen bir kuvvetinveya yükün elastik eleman üzerine belirli prosedürler dahilinde uygulanması ile kalibre edilirlerve uygulanan yüke karşılık gelen çıkış değerleri göstergeden okunarak kaydedilir vedeğerlendirilir. Bu değerlendirme çeşitli yazılı standartlarda tarif edildiği şekilde, cihazıntekrarlanabilirlik, histerisiz, linearite ve sıfır hatalarının hesaplanması şeklinde yapılır. Buhesaplamalardan sonra cihaz iki türlü doğruluk değeri verilerek ifade edilir. Bunlardan birincisiyine yazılı standartlarda, belirli hata sınırlarına göre tablo halinde verilen doğruluk sınıflarıdır.İkincisi ise hesaplanması daha karmaşık olmasına rağmen daha kullanışlı olan ve cihazın toplamkarekteristiğini ifade eden genişletilmiş ölçüm belirsizlik hesabıdır. Bu çalışmada EN 10002-3standardına göre kalibre edilen kuvvet ölçme cihazlarının genişletilmiş ölçüm belirsizliğinin nasılhesaplandığı anlatılmıştır.

Anahtar Sözcükler: Kuvvet ölçme cihazı, kuvvet standardı makinası, ölçüm belirsizliği

l.GİRİŞ

Ölçüm sonuçlarının doğru değerlendirilmesi sonuçların güvenilirliklerine bağlı olup, her ölçümsonucunda alınan değer mutlaka bir şüphe içerir. Bundan dolayı ölçüm sonucu verilirken, ölçülenveya hesaplanan değerin belirsizliği ölçüm sonucu ile verilmelidir Yani ölçülen büyüklüğüngerçek değerinin belirli bir olasılıkla bulunduğu aralık ifade edilmelidir. Ölçüm hatası, ölçümsonucunda bulunan değer ile gerçek değer arasındaki farktır. Genel olarak gerçek değer kesinolarak bilinemediğinden hata da kesin olarak bilinememekte, sadece tahmin edilebilmektedir. İştehatanın tahmin edilmesi olayı ölçüm belirsizliği olarak ifade edilmektedir. Son zamanlardayapılan yoğun çalışmalara rağmen ölçüm belirsizliğini bulmak için henüz evrensel bir metodgeliştirilememiştir. Ölçüm hataları iki grupta toplanabilir: Bunlar rastgele ve sistematikhatalardır. Aynı sistem ve prosedür tekrar edildiğinde ölçümler arasında önceden tahminedilemeyen bir fark oluşuyorsa buna rastgele hata denir. Eğer tekrar edilen ölçümlerinortalamasının gerçek değerden belirli ve sabit bir sapması var ve bu sapma önceden tahminedilebiliyorsa buna da sistematik hata denir.

113

Kuvvet ölçme cihazları kullanıldıkları alanlara göre, kuvvet dönüştürücüleri, yük hücreleri,dinamometreler, yük reseptörleri şeklinde adlandırılmakta ve bu cihazlar terazilerden kantarlara,metrolojik çalışmalardan her türlü endüstriyel test ve uygulamalara kadar çok yoğun bir kullanımasahiptirler. Bu cihazlar uygulanan yük karşısında elastik deformasyona uğrayan bir yay elemanı vebu deformasyonu dijital veya analog olarak göstermeye yarayan bir gösterge elemanındanoluşmaktadır. UME'de kuvvet dönüştürücüleri EN 10002-3 standardında belirtilen prosedüre görekalibre edilmektedir [1]. Bu prosedüre göre önce dönüştürücüye maksimum ile ardıl kuvvetlerinuygulanacağı yönde (basma veya çekme) üç defa ön yükleme yapılır; aynı, şekilde yüklemeyönünün değişmesi durumunda maksimum kuvvet yeni yönde üç defa uygulanmaktadır. Dahasonra, cihazın kapasitesinin onda biri artımlarla aynı pozisyonda iki seri kuvvet uygulanır. Ardından,artan ve azalan değerlerde en az iki ilave kuvvet serisi uygulanır. Bu serilerin her biridönüştürücünün kendi ekseni etrafında 120° döndürülmesiyle uygulanır. Mesela;0°,120° ve 240°pozisyonlarında veya zorunlu koşullarda ; 0°,180°,360° pozisyonlarında artan-azalan serileriuygulanabilir. Yüklemeler arasında yüksüz duruma karşılık gelen gösterge değerleri, sıfır yükedönülmesinin ardından en az 30 saniye bekledikten sonra kaydedilir. Kuvvet dönüştürücüsüne birsonraki kalibrasyon kuvvet serileri uygulanmadan önce, maksimum kuvvet bir kez uygulanır.Elektriki kuvvet ölçme cihazının kalibrasyonuna başlanmadan önce sıfır sinyali kaydedilir.

2. BELİRSİZLİK BİLEŞENLERİ ve TAHMİNİ VARYANSLAR1

Yeni Avrupa Standardı EN 10002-3'ün, üye ülkeler tarafından 1992'de kabul edilmesi ileAvrupa'da kuvvet ölçme cihazlarının kalibrasyon ve sınıflandırmaları için tek bir prosedüruygulanmaya başlanmıştır. EN 10002-3'ün sınıflandırma bileşenleri WECC Doc. 19'a göre [2]standart ölçüm belirsizliğini elde etmek için girdi büyüklüklerini kullanırlar. Kuvvetdönüştürücülerinin belirsizlik bileşenleri tekrarlanan gözlemlerle bulunmakta ve değişikhesaplamalar sonucunda elde edilmiş sonuçları sunmaktadır. Belirsizlik bileşenlerinin olasılıkdağılımları ve tahmini varyansları aşağıda tablo halinde verilmiştir[3]. Burada a belirsizlikbileşenlerinin yarım aralık değeridir.

Tablo 1. Kuvvet Ölçme Cihazı Bileşenlerinin Tahmini Varyansları

Belirsizlik BileşenleriDönümlü bağıl tekrarlanabilirlik hatasıDönümsüz bağıl tekrarlanabilirlik hatasıBağıl interpolasyon hatasıBağıl sıfır hatasıÇözünürlük hatasıTersinebilirlik hatası

Olasılık DağılımlarıU-dağılımDikdörtgen dağılımÜçgen dağılımDikdörtgen dağılımDikdörtgen dağılımDikdörtgen dağılım

Tahmini Bağıl Varyansu (dk)=a /2

u (dzt)= a / 3vfa^-a2 / 6u2(S 1f)=a2/3

2 2 / <•>u ( Ç Ö Z ) - a 15

U2(ter) = a 2 / 3

2.1. Dönümlü Bağıl Tekrarlanabilirlik Hatası ve Tahmini VaryansıBu hata kuvvet ölçme cihazının 0°,120° ve 240° döndürülmesi esnasında artan serilerin her birkalibrasyon adımındaki maksimum kayma miktarına bağlı olarak aşağıdaki şekilde hesaplanır:

b =-X.

-xl00 O)

114

x ^

Burada

Xrmx: maksimum sehim,

Xran : minimum sehim,

Xr : Dönümlü sehimlerin ortalama değeri,Xx 2 3: Artan test kuvvetlerindeki sehim,

Dönümlü bağıl tekrarlanabilirlik hatasının olasılık U-dağılımdır. Bu dağılımın tahmini varyansı,

u2(dlt)=a2/2 =(b/2)2/2 = b 2 /8 (3)

burada b tekrarlanabilirlik hatası, a ise b hata aralığının yarısıdır.

2.2. Dönümsüz Bağıl Tekrarlanabilirlik Hatası ve Tahmini Varyansıb' şeklinde gösterilen bu hata kuvvet ölçme cihazının 0° konumunda alınan iki seride herkalibrasyon adımı için aşağıdaki formülle hesaplanır:

X2-Xxb'=— - x l 0 0 (4)

(5)

Burada Xx 2 : artan test kuvvetlerindeki sehim,

Xwr : dönümsüz olarak gerçekleştirilen ölçümlerdeki sehimlerin ortalama değeri,

Dönümsüz bağıl tekrarlanabilirlik hatasının olasılık dağılımı dikdörtgen dağılımdır. Bu dağılımıntahmini varyansı;

u2(dzt)=a2 / 3 = (b'/2)2 / 3 = b'2 /12 (6)

olup burada b' dönümsüz bağıl tekrarlanabilirlik hatası, a ise bu aralığının yarısıdır.

2.3. Bağıl tnterpolasyon Hatası ve Tahmini Varyansı

fc = Xr~X"x\W (7)Ji „

115

Şeklinde ifade edilen interpolasyon hatası, sehimi kalibrasyon kuvvetinin bir bağıntısı olarak verenbirinci, ikinci veya üçüncü dereceden bir eşitlik olarak belirlenir. Bu hatanın olasılık dağılımı üçgenolup tahmini varyansı;

u2(int)-a2 / 6 = (fc / 2)2 / 6 = fc

2 / 24 (8)

burada fc interpolasyon hata aralığı, a ise bu aralığın yarısıdır. Burada Xa, sehimin hesaplanmış

değeridir

2.4. Bağıl Sıfır Hatası ve Tahmini VaryansıSıfır hatası, / 0 , göstergenin test başlamadan önceki yüksüz değeri ile test sonucunda yüksüz değeri

arasındaki farktan ileri gelir. Hesaplama yöntemi ise;

f - _l ıL v 100 (Vı/ o ~ Y *• '

Burada i0: gösterge elemanının kuvvet uygulanmadan önceki değeri,

if : gösterge elemanının kuvvet uygulandıktan sonraki değeri,

XN : Maksimum kapasiteye karşılık gelen sehim, i

Bağıl sıfır hatasının olasılık dağılımı dikdörtgendir ve tahmini bağıl varyansı; i(

u2(sıf)-a2 / 3 = (f0 / 2 f I 3 = f0

2 / 12 (10)

Burada fo bağıl sıfır hata aralığı değeri, a ise bu aralığın yarısıdır. ,

2.5. Bağıl Tersinebilirlik Hatası Ve Tahmini VaryansıHer bir kalibrasyon adımında artan ve azalan değerler arasındaki farka bağlı olarak belirlenenbelirsizlik bileşenidir. Aşağıdaki gibi hesaplanır: ^

« = — xl00 (11)i

Burada /': gösterge elemanının azalan test kuvvetlerindeki gösterge değeri,/: gösterge elemanının artan test kuvvetlerindeki gösterge değeri,

Tersinebilirlik hatasının olasılık dağılımı dikdörtgen olup, tahmini varyansı;

u2(ter)=a2 / 3 = (u /2)2 / 3 = u2 /12 (12)

Burada u tersinebilirlik hata aralık değeri, a ise bu değerin yarısıdır. ,/

2.6. Çözünürlük Hatası Ve Tahmini Varyansı

EN 10002-3 normunda yer almayan bu hata toplam ölçüm belirsizliği hesabında bir etki büyüklüğüolarak hesaplamalara katılmakta ve aşağıdaki gibi elde edilmektedir:

116ı

i' •

(13)Xr

Çözünürlük hatasının olasılık dağılımı dikdörtgen olup tahmini varyansı aşağıdaki gibidir:

u2(çöz)=a2/3 = (e/2)2 / 3 = e2 /12 (14)

Burada r gösterge elemanının çözünürlüğü, a ise çözünürlük hatasının yarısıdır.

3. BİRLEŞTİRİLMİŞ ve GENİŞLETİLMİŞ BELİRSİZLİK HESABI

Her kuvvet adımı için bağıl varyans belirlendikten sonra kuvvet dönüştürücünün birleştirilmişstandart bağıl belirsizliği, ut>(köc),aşağıdaki denklemle bulunabilir:

II — ili + 77 + 77 + 77 +77 +77 I I ı Iub(k6c) \"(dlt) ~u(dzt) "( in!) (m ) ' (ter) ' "(çöz) Vı J)

k=2 için genişletilmiş ölçüm belirsizliği U ise ;

rr , o W ba fc

2 /0

2 U2 V1J — İr X W — ^ X I I h - • • • - + -I 1

b{koc) V 8 12 24 12 12 12 (16) şeklinde hesaplanır.

4.TOPLAM ÖLÇÜM BELİRSİZLİĞİ

Kuvvet ölçme cihazları kalibre edilirken, kullanılan kuvvet standardı makinasının belirsizliği ölçümsonuçlarına etki ettiği için toplam ölçüm belirsizliği hesabına katılmalıdır.

C2 07)

Burada UKSM, kuvvet ölçme cihazlarının kalibrasyonunda kullanılan, kuvvet standardımakinasından gelen ölçüm belirsizliğidir ve ölü ağırlıklı makinalarda 2 x 10"5, manivela vehidrolik makinalarda ise 1 x 10"4mertebesindedir [4].

5. SONUÇ

Kuvvet ölçme cihazlarının kalibrasyonu sonucu elde edilen ölçüm verilerinin değerlendirilmesi,bu konuda tam bir birlik sağlanamadığı için çeşitli ülkelerde farklı olarak hesaplanmakta ve buhesaplara göre toplam ölçüm belirsizliği elde edilmektedir. Yapılan incelemelerde, AvrupaBirliği ülkelerinde kullanılan belirsizlik hesap yöntemi en detaylı ve güvenilir olarak görüldüğüiçin UME Kuvvet Laboratuarında gerçekleştirilen kuvvet ölçme cihazlarının kalibrasyonunda dabu teknik kullanılmaktadır. Gümrük Birliğine girmemiz sebebiyle de kuvvet ölçme cihazlarınınkalibrasyonları, EN 10002-3 standardına göre gerçekleştirilmekte ve Avrupa ile tam bir uyumiçinde çalışmalar sürdürülmektedir.

117

6. KAYNAKLAR

[1], EN 10002-3 Metalic Materials-Tensile Testing- Part 3- Calibration of Force ProvingInstruments used for the verifıcation System of the Uniaxial Testing Machine, 1992[2] WECC Document 19. Guidelines for the Expression of the Uncertainty of Measurement inCalibration. (1990)[3] A. Sawla "Guidance for Determination of the Best Measurement Capabilitiy of ForceCalibration Machines and Uncertainty of Calibration Results of Force Measuring Devices"[4] S. Fank, A. Sawla, H.Ö.Özbay, "Establishment of National Force Scale at UME and Resultsof Intercomparison Measurement between UME and PTB", Proceedings of IMEKO, Madrid ,Spain 1996, p 65-74

118

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIII.Ulusa! Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

MORÖTESİ BÖLGEDE IŞINIM DÜZEYİ ÖLÇÜMÜ PRENSİPLERİ

Murat Durak, Ferhad Samaüov, A.Kamuran Türkoğlu

TUBİTAK-Ulusal Mctrolojı Enstitüsü, P.K 21, 41470, Gebze-Kocacli / TÜRKİYETel: 262 6466355 F.-Mail: diirak@iimc.tijbitak.gov.tr

ÖZET

Morötesi bölge ışınım düzeyi ölçümlerinde kullanılan % 10 doğruluğa sahip morötesi(UltraViolet-UV) ışınım düzeyi ölçerlerin kalibrasyonuna yaygın olarak ihtiyaçduyulmaktadır. Bu ölçümler insana zarar vermeyen test uygulamalarında ve ilaç sanayindesıklıkla kullanılmaktadır. Bu gereklilikten dolayı Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME) OptikLaboratuvannda bu ölçümleri gerçekleştirmek için bir düzenek kurulmuştur Bu çalışmadamorötesi bölge ışınımı ve kurulan ölçüm düzeneği hakkında bilgi verilerek uluslararasıizlenebilirliğin sağlanmasına yönelik çalışmalar anlatılmıştır.

Anahtar Sözcükler: UV, morötesi, ışınım düzeyi, kalibrasyon.

l.MORÖTESİ IŞINIM

Kısa dalgaboylarındaki UV ışınım, görünür bölgedeki ve kızılötesi (InfraRed - İR) bölgedekiışınıma göre daha çok parçacık özelliği göstermektedir [1]. Morötesi bölge kendi içinde, 3 15-380 nm arası UV-A, 280-315 nnı arası UV-B ve 100-280 nm arası UV-C olacak şekilde üçbölgede tanımlanır. Bu bölgeler Şekil 1' de görülmektedir

ÜV-C(100-280 wtn)

ÜV-B(280-

315 nm)

UV-C*

' •'. • .••••• ^ v * i ; ^ 3 1

UV-A(315-400 nm)

'., UV-A*

UzakUV

1 1 t I I I 1

Yafan UV(Black üght)

Îİ İ t I II 1 1100 150 200 250 300 350 400

dalgaboyu, nm

Şekil 1. Genel UV Band Spektrumu

UV-A ışığı, morötesi ışınımın doğada en fazla bulunan türüdür. Enerjisi en az olduğu içinzararı da en azdır. UV-A ışığı sıklıkla Black-light olarak adlandırılır. Floresan maddeleringörünür ışık yaymasını ve böylece karanlıkta parlamasını sağlarlar. Fototerapilerde, solaryumuygulamalarında ve tahribatsız malzeme çatlak analiz işlemlerinde UV-A lambaları kullanılır.

1

UV-B ise morötesi ışının sağlığa zararlı bir bant aralığını içermektedir. Atmosfer tarafından ftam olarak soğurulmazsa biyolojik dokuya zarar verebilecek enerjiye sahiptir ve cilt kanserineneden olabilir. Dünya yüzeyine gelen UV-B ışınımın büyük kısmı atmosfer tabakasıtarafından kesilir. Ozon tabakasındaki küçük bir değişiklik cilt kanseri olma riskini arttırır.UV-C, hava içerisinde birkaç yüzmetre içerisinde soğurulması nedeni ile genelde doğadamevcut değildir. UV-C fotonlarının oksijen atomları ile çarpışması sonucu ortaya çıkan enerjiozon tabakasını oluşur. UV-C lambaları özellikleri nedeni ile bakteri arındırma ve su/havatemizleme işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Morötesi ışınım madde ile etkileşerek maddenin atomlarının iyonlaşmasına neden olur vefotoefekt olayı meydana gelir. Spektrumun morötesi ışınım bölgesinde maddelerin optik ikarakteristiği görünür bölgenin optik karakteristiklerinden büyük ölçüde farklıdır. Maddelerinbir çoğu UV ışınımı görünür ışığa oranla daha az yansıtır. Örneğin normal cam görünürbölgede şeffaftır fakat 320 nm dalgaboyundan daha küçük dalgaboylarında bu özelliğiniyitirir. Safir, kuvartz, magnezyum florür, lityum florür gibi maddeler morötesi ışınımdaşeffaftır.

Tüm maddelerin yansıma katsayısı dalgaboyu azaldıkça azalır Örneğin görünür bölgedeyansıtma katsayısı %80 civarında olan alüminyumun, düşük dalgaboylarında (A,<90 nm)yüzeyinin oksitlenmesi ile yansıtma katsayısı şiddetle azalarak %20 seviyesine düşer [2],

Katı cisimlerin -3000 K akkorlaşma ısısında ışınımı, morötesi ışınımın kesintisiz spektrumu /ile belirlenir ve şiddet sıcaklık arttıkça artar. Morötesi ışınım kaynakları olarak, civa, zenon(Xe) ve değişik türlü gaz boşalmak lambalar kullanılır. Bu lambaların camı morötesi ışınımiçin şeffaf olan malzemelerden (çoğu zaman kuvartz) yapılır.

Elektronların hızlandırılması ile saçılan ışınım morötesi bölgede kesintisiz spektruma sahiptir,yani manyetik alanda hareket eden rölatif süratli parçacıkların elektro-manyetik dalgasaçmasıdır [3]. Bu durumda e » m c 2 enerjili parçacığın tam güçlü ışınımı aşağıdaki eşitlikgibidir;

burada, ^

fdt 3m4c7H2

ı£

2 mc

e - parçacıkların yüküHj_ - parçacıkların hareket doğrultusuna dik manyetik alan

Işınım gücü parçacığın kütlesine bağlı olduğundan, elektron ve pozitron için spektral dağılımı(v frekansa göre) aşağıdaki gibi ifade edilir;

(2) i

vc = (3eH_L / 47imc)(e/mc2)2

K5/3 - silindirik fonksiyon

120 h

/. /. Morötesi bölgede ışınım düzeyi ölçümleri düzeneğiOptik laboratuvannda 1998 yılı sonu itibarı ile kurulmuş olan Morötesi bölgedeki ışınımdüzeyi ölçümleri düzeneği ile özellikle 365 nm dalgaboyuna yönelik çalışmalaryapılmaktadır. Bu düzenek Şekil-2'de verilmektedir;

İL 1700

RESEARCH RADIOMETER

Şekil 2. UV İşınım düzeyi ölçümleri düzeneği.

Şekilde gösterilen radyometrik tezgah morötesi ışınım düzeyi (uAV/cm ) ölçüm/kalibrasyonişlemlerinde kullanılmaktadır Radyometrik tezgah üzerindeki ray sistemi üzerineyerleştirilmiş mekanik dedektör tutucu üç boyutta harekete olanak sağlamaktadır Işık kaynağıolarak kullanılan cıva buharlı lambadan (320 nm • 400 nm arası maksimum ışınım yoğunluğu365 nm) çıkan ışınım fotodedektör üzerine düşürülmektedir. Dedektör üzerine düşenmaksimum ışıma miktarı, dedektör üç boyutta hareket ettirilerek ayarlanır Civa buharlı lambacivanın ışınım yaptığı dalgaboyu hattında en yüksek güç değerini sağlar Örneğin, 365 nm'de 40 mW elde edile bilir. Bu değerdeki güç 20 mm çaplı bir alanda 10 mVV/cm2 'lik birışımaya neden olur Bu şekilde detektörün o alan içinde hassaslık kalibrasyonu yapılmış olur.

Morötesi ışık kaynağından çıkan ışınımın çevredeki yüzeylerden yansımadan doğrudan vehomojen olarak UV sensörü üzerine gelmesi istenmektedir. Bunun için UV kaynağı önüneçeşitli mesafelere yüzeyden yansımayı ortadan kaldırmak için diyaframlar yerleştirilmiştir.UV ölçüm masası, UV kaynağı kabini ve baffle'Iar mat siyah boya ile boyanmış olupyansımadan meydana gelebilecek hatalar minimuma indirgenmiştir. Ölçümler, yerine koymayöntemi ile gerçekleştirilmekte olup aynı mesafelerde UV standart ölçer cihazı ile test cihazıölçüm sonuçlan karşılaştırılmaktadır

1.2. Morötesi ısınım düzeyi ölçümleri düzeneğinde kullanılan cihazlara ait teknik özellikler.Işık kaynağı olarak 230 V, 50 Hz ile çalışan 100W lık Civa buharlı lamba kullanılmaktadır [4]Kullanılan cıva buharlı lamba 320-400 nm dalga boylan arasında maksimum ışınım yoğunluğu365 nm'de olacak şekilde ışınım yaymaktadır Grafik-1 'de ışık kaynağının sabit bir mesafede,çalıştırıldıktan itibaren 60 dakika içerisindeki ışınım düzeyindeki değişimi verilmektedir.

121

4000

10 20 30 40Zaman (dakika)

50

Grafik 1. Cıva buharlı ışık kaynağı ışınım düzeyinin zamana göre değişimi.

Işık kaynağından çıkan ışınımı algılamak için Standart Radyometre cihazı kullanılmaktadır.UV konsantrasyon filtreleri ve İL 1700 Research Radiometer cihazından oluşan algılayıcıfotodedektör Şekil.-2' de (UV ışınım düzeyi ölçümleri düzeneği) görülmektedir. Morötesikonsantrasyon filtresi (365 nm) ve dağıtıcı ile birlikte kullanılan sensörün hassaslığı iseGrafik 2' de verilmektedir. Yüksek hassaslığa sahip bu tip fotodedektörler hassas ölçümlerdekullanılmaktadır. Grafikten anlaşılacağı gibi fotodedektörün hassaslığının maksimum olduğudalga boyu 365 nm dir.

1.3. Dedektör Hassaslığının belirlenmesinde kullanılan teknik yöntemler.Dedektör hassaslığının belirlenmesinde kullanılan teknik yöntemlerden bazıları şöyledir[5],1. Lazer-tabanlı metod.Bu metodda dedektörün, dalgaboyu ayarlanabilir lazerden elde edilen monokromatik ışınımakarşı hassaslığı ölçülmektedir.2. Çift monokromator metodu.Bu metodu belli bir spektral aralığa sahip kaynaktan çıkan ışınım monokromator içerisinegönderilir ve çıkışta monokromatik ışınım elde edilir.

f;

S:

122

• • ı » ' ' ' t f ' » t ı ı ı t 1 ı ı ı ı 1 ı ı ı ı I ı ı ı ı I I ı ı ı I > t ı ı i ı ı ı ı I ı ı " I > . 1 ı ı ı ı I ı ı ı I

Q 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 44ı]wV'J Dalgaboyu, nrnGrafik 2. SED 038 BA Genel hassaslığının dalgaboyuna göre değişimi.

Lazere dayalı yöntemlerin, yüksek doğruluğa ve yüksek spektral güç değerlerine sahipolmasına karşın ölçümlerin çok zaman alması ve pahalı olması gibi dezavantajları vardır Çiftmonokromatör metodunun kullanımı ise kolaydır, fakat çıkış gücü düşüktür (350-400 nın'de10 nın band genişliğinde 50-100 uW elde edilir) Bu yüzden daha yüksek çıkış gücündeışınını elde etmek için tek monokromatör kullanımını geliştirme çabaları vardır

Işık kaynağı olarak lkW 'lık xenon ve mercury-xenon lambaları kullanılmaktadır. Xenonlamba 254-400 nm dalagaboyu arasında kesintisiz ışınım yaymaktadır. Fakat mercury-xenonlamba, cıvanın ışınım yayma dalgaboyunda seriler halinde değişik şiddetlerde spektralçizgilere sahiptir. Mercury-xenon lambaların bu özelliği yüksek ışınım değerleri gerektirenölçümler için uygundur. Kaynaktan çıkan ışınım monokromatörün giriş yarığı üzerine kırılmaoptiği kullanılarak düşürülür Tek monokromatör kullanmanın temel amacı kaçak ışıktankurtulmaktır. Kaçak ışığı azaltmak için monokromatörün önüne UV seçici dikroik ayna ve sufiltresi yerleştirilir Monokromatörün çıkış yangındaki ışık dedektörün üzerine düşürülür Üçboyutta hareketi sağlayan mekanik hareket düzeneği üzerine oturtulan dedektor üzerine düşenmaksimum ışınım bu mekanik düzenekle ayarlanır Spektral bant genişliği 5-10 ve 20 nın 'yegöre değişik yarık genişlikleri kullanılır

Spektral hassaslık ölçümlerinde ulusal izlenebilirliği sağlamak için aşağıdaki yöntemlerkullanılmaktadır;1 Kaplamalı silikon fotodiyod ışınım düzeyi hassaslığı ölçümleri için kalibreli standart çiftli

monokromatör kullanılır. Bu kalibrasyon tekli monokromatör sisteminde temel transferstandardı oluşturulur

2 Çalışma standardı dedektörünün kalibrasyonu (bu dedektor bir termopil veya ikinci birsilikon dedektor olabilir)

3 Müşterinin dedektörü ise ikinci maddede anlatılan çalışma standardına göregerçekleştirilir.

365 nm' de elde edilen en iyi kalibrasyon belirsizliği, (k~-2) %95 güvenilirlik düzeyi için ±%4.0'dır.

12

2. SONUÇ

UM E Optik Laboratuvarında kurulmuş olan 365 nm morötesi ışınım ölçüm düzeneğisayesinde endüstride yaygın olarak kullanılmakta olan W/rn2 cinsinden morötesi ışınımdüzeyi ölçerlerin kalibrasyon ihtiyacı karşılanmıştır. Gelecekte endüstriden gelebilecek farklıdalgaboylarındaki ışınım düzeyi ölçerlerin kalibrasyon talepleri gözönünde bulundurularakçeşitli dalgaboylarına yönelik altyapı çalışmaları devam etmektedir

KAYNAKLAR

[ 1 ] Alex Ryer. Light Measurement Handbook. International Light Inc. 1998, s.5-6.[2] A. Meyer, KZeytz Ultraviolet radiation. 1952[3] AA Sokolov, I.M. Ternov. Relyavitisticeskiy elektron. 1974. Moskow 624 s.[4j Tiede UV Hand Light Oparation Manual.[5J UV NEWS. Issue 2 / March 1999, s 14-15

124

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIII.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999Eskişehir-Türkiye

ODYOMETRİK CİHAZLAR ve KALİBRASYONU

Baki Karaböce, Enver Sadıkhov, Eyüp Bilgiç

Tübitak Ulusal Mctroloji Enstitüsü (UME), P.K.21 41470 Gcbzc-Kocacli TÜRKİYETel: 262 646 63 55 E-mail: bakı.karabocc(ö)ume.tııbitak.gov.tr

ÖZET

Gürültünün insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri ve özellikle işitme duyusu üzerine yaptığıgeçici ve kalıcı tahribatlar çok iyi bilinmekte ve günümüz imkanları dahilinde teşhis, belli ölçüdede tedavi edilebilmektedir. İnsan kulağındaki işitme kayıplarını ölçme ve değerlendirmeişlemleri Odyolojinin ilgi alanındadır. Gürültülü ortamlarda çalışan kişiler düzenli olarakodyometrik test ve kontrollerden geçmek zorundadırlar. Bu kontrollerde, odyometre ve benzercihazlarla çalışma öncesi ve çalışma süresince oluşan işitme kayıpları ölçülmektedir Bu nedenleodyometrik ölçümlerde kullanılan odyometre, kulaklık, kemik yolu titreştiricisi, yapay kulak veyapay mastoid gibi cihazların doğru çalışması, IEC ve 01ML standartlarının koşullarına uyması,insan sağlığını doğrudan ilgilendirmektedir. Böylece odyometrik cihazların kendilerinin deperiyodik kalibrasyon ve testlere tabii tutulması gerekmektedir. Bu bildiride, UME Akustik veTitreşim Laboratuvarı'nın odyometrik cihazların kalibrasyonları konusundaki çalışmalarsunulmaktadır.Anahtar sözcükler: odyometre, yapay kulak, yapay mastoid, kemik yolu titreştiricisi,kalibrasyon, izlenebilirlik

l.GİRİŞ

Geçici ve kalıcı işitme kayıpları, konuşmada bozukluk, iletişim problemleri, uyku üzerindeetkisi, verimliliği azaltıcı etkisi ve diğer fiziksel ve sinirsel hasarlar, gürültünün insan sağlığıve performans üzerindeki olumsuz etkilerinden sadece bir kaçıdır [1,2,3]. Odyometre, yapaykulak (akustik bağlaşım), yapay mastoid (mekanik bağlaşım), iç/dış kulaklık, kemik yolutitreştiricisi, işitme cihazı, işitme cihazı analizörü, tympanometer gibi odyometrik cihazlarişitme ile ilgili ölçüm ve testlerde yaygın olarak kullanılırlar. Elde edilen sonuçlarıngüvenilirliği bu cihazların doğru olarak kullanılması ve düzenli kalibrasyonlarına bağlıdırAyrıca metrolojik açıdan önemli olan diğer bir nokta da, farklı hastane ya da tanılaboratuvarlarında elde edilen test ve ölçüm sonuçlarının, beyan edilen belirsizlik içerisindebirbiriyle uyumlu olmasıdır. Diğer bir deyişle ölçümün tekrarlanabilirliği çok önemli birfaktördür

2. ODYOMETRİDE KULLANILAN CİHAZLAR ve KALİBRASYONU

2.1. Odyometreİşitme kayıplarının belirlenmesinde kullanılan odyometre, deneğin kulağına takılan birkulaklık vasıtası ile belirli frekanslarda, kademeli olarak değiştirilebilen ses basınç düzeyiuygulayan ve deneğin o frekansta duyabildiği en düşük ses düzeyini belirleyen bir cihazdır.Sübjektif olarak teste tabi tutulan kişi sesi duyduğu anda elinde bulunan butonuna basarakoperatörü uyarır. Test bu şekilde tüm frekanslarda, genellikle 125 Hz - 16 kHz arasındaki 1/1oktav bant merkez frekanslarında ve her iki kulak için tekrarlanır. Odyometre kalibrasyonu

125

için kurulan düzenek, yapay kulak, ses düzeyi ölçer (SLM), frekans sayıcı, hassas voltmetreve osıloskoptan oluşmaktadır. Kalibre edilecek olan odyometrenin bağlanmasıyla kalibrasyoniçin düzenek hazırlanmış olmaktadır. Odyometrenin ürettiği belirli bir frekans ve düzeydekises kulaklık vasıtasıyla yapay kulağa ulaşmakta ve yapay kulağın içindeki mikrofon ve bağlıolduğu SLM tarafından algılanarak ölçülür. Odyometrenin ürettiği sesin frekansı, SLM'ninAC çıkışından frekans sayıcı ile ölçülür. Hassas voltmetre ve osiloskoptan oluşan analizörsistemiyle ölçülen değerlerin ve sesin diğer özelliklerinin kontrolü sağlanır. Odyometreninsahip olduğu tüm frekanslarda ölçümler tamamlanarak kalibrasyon işlemi bitirilir. Bulunansonuçlar, RETSPL değerleri ile karşılaştırılır [4] ve ölçüm belirsizliği hesaplanır.

2.2. Yapay kulak (akustik bağlaşım)Odyometre kalibrasyonunda kullanılan yapay kulak, adından anlaşılacağı üzere insankulağının çalışma prensibinde çalışmak üzere dizayn edilmiştir [5,6,7,8]. İSO 8253-1 1989standardındaki tanımına göre, kulaklık kalibrasyonunda kullanılan ve kulaklığa, ortalama birinsan kulağının akustik empedansına eşit olan bir kulak olarak davranan bir cihazdır.Kulaklıktan uygulanan ses basıncını ölçmek için kalibre edilmiş bir mikrofonla donatılmıştır.Ayrıca çeşitli iç ve dış kulaklıkların, iyi tanımlanmış akustik şartlar altında farklıtasarımlarının karşılaştırılması ve ölçümlerin tekrarlanabilirliğinin sağlanması açısındanelektro-akustik ölçümlerinde kullanılırlar [9,10].

İTİ

Şekil 1. 4152 tip 1" çapında ve 4153 tip V2" çapında yapay kulaklar

2.3. Yapay mastoid (mekanik bağlaşım)IEC 373 (1990) standardına göre üretilmiş içinde piezoseramik disklerden oluşmuş bir kuvvetdönüştürücüsü içeren insan kafasını mekanik olarak simüle eden bir cihazdır[l 1,12]. Kemikyolu titreştiricileri ve kemik yolu işitme cihazı kalibrasyonunda kullanılırlar. Yapay mastoid,gürültü izolasyonlu yaylarla desteklenmiş bir taban plakaya monte edilmiş insan kafasınısimüle eden ataletsel bir kütleden oluşur. Taban plaka ayrıca kütle kolunu ve diğer destekleritaşımaktadır. Ataletsel kütle, üzeri nikel kaplanmış bronzdan 3.5 kg ağırlığında imaledilmiştir. Kaliteli lastikten imal edilmiş, kalibre edilecek transdüserin 2-8 N kuvvetlebastırılarak konduğu üst bölüm, kuvveti piezoseramik disklere aktarır. Kuvvet dönüştürücüsüolarak çalışan piezoseramik disklerin elektriksel çıkışı, yapay mastoidin gövdesine monteedilmiş soketten alınır

Şekil 2. 4930 tip yapay mastoid

126

2.4. Kemik yolu titreştiricisiReaksiyon prensibine dayalı çalışır ve dış çerçevesinin titreşmesi için tasarlanmıştırManyetik bir sürücü sistem, kapalı çerçeve içerisindeki kütlenin serbestçe hareket etmesinisağlar. Kütlenin titreşimleri, destekleyici yaylar vasıtasıyla diş çerçeveye aktarılır Çerçevenintitreşimleri ise önce deriye daha sonra da kafa kemiğine iletilir [13]

Yapay mastoidin kafasına değeri bilinen bir kuvvetle bastırılan kemik yolu titreştiricisiodyometreden gelen sinüs sinyali ile titreştirilir. Yapay mastoide bağlı kuvvetdönüştürücüsünün çıkışının alınmasıyla kemik yolu titreştiricisi kalibre edilir

2.5. İşitme cihazı analizörüİşitme kaybına uğramış kişinin kulağına ulaşan ses sinyalini, kişinin işitme kaybıspektrumuna uygun olarak yükselten işitme cihazlarının kontrolü ve verifikasyonu, işitmecihazı analizörü ile yapılır İşitme cihazlarının doğru çalışıp çalışmadığının verifikasyonuyapan bir cihazdır. İşitme cihazı analizörünün test kutusunun bağlaşım (coupler) / referansmikrofonu ve Prop mikrofonu çeşitli adaptörler vasıtasıyla ayrı ayrı 4226 Çok FonksiyonluAkustik Kalibratörün bağlaşımı içine takılarak, işitme analizörünün gösterdiği 1 kHz sabitfrekansta, üretici firmaya göre değişen 94 dB civarındaki (100 dB, 104 dB, 114 dB gibi)düzeyler ayarlanır.

3. ODYOMETRİK CİHAZLARIN KALİBRASYONUNUN BİRİNCİL STANDARDAİZLENEBİLİRLİĞİ

Yapılan kalibrasyon ve ölçümlerin metrolojik bir temele dayandırılması için, bu kalibrasyonve ölçümleri ülke içinde oluşturulmuş izlenebilirlik zincirlerine entegrasyonu sağlanmalıdırUM E Akustik ve Titreşim Laboratuvarf nda gerçekleştirilen her kalibrasyon ve ölçüm,Akustik Alanında İzlenebilirlik Zinciri veya Titreşim Alanında İzlenebilirlik Zincirinebağlanır [14] Şekil 3 ve 4'te görüleceği üzere, odyometri alanındaki kalibrasyon veölçümlerden yapay kulak kalibrasyonu, odyometre kalibrasyonu, iç/dış kulaklıkkalibrasyonu, işitme cihazı analizörü verifikasyonu, Akustik Alanında İzlenebilirlik Zincirineve yapay mastoid kalibrasyonu, kemik yolu titreştiricisi kalibrasyonu ise Titreşim Alanındaİzlenebilirlik Zincirine bağlıdır.

127

Diğer MetrolojiMerkezleri

Tnınsfcr StandartMikrofonlar(T ve'/T)

Karşılıklık

KalibrasyonuGerilim Boyut

LBasınç

PSıcaklık

T

Birincil Standart3x1" Mikrofon

.aboratııvar KalibrasyonStandardı

2x1" Mikrofon

NeniRH

FrekansH/

Birincil ve LaboratnvarStandardı Mikrofonlar

Birincil veLaboratnvar

Standardı Pislonfon

Ses DüzeyiKalibratöri)

İşitme CihazıAnali/örii

Çalışına StandardıI" ve '/="

Mikrofonlar

Yapay Kulak

iç / Dış Kulaklık

Çok FonksiyonluAkustik Kalibratör

Şekil 3. Odyometrik Cihazların UME Akustik ve Titreşim Laboratuvarf nda kuruluAkustik Alanında İzlenebilirlik Zincirine Entegrasyonu

128

Diğer MetrolojiMerkezleri

Lazer EnterferometreKalibrasyonu

Transfer KalibrasyonSeti

Gerilim

VAC.DC

BoyutL

BasınçP

SıcaklıkT

NemRH

FrekansHz

LaboratuvarKalibrasyon Seti

Birincil StandartKalibrasyon Seti

Titreşim UyarıcısıTip 4810

Empedans BaşlığıTip 8000

Yapay Mastoid

Kemik YoluTitreştiricisi

Şekil 4. Odyometrik Cihazların UME Akustik ve Titreşim Laboratuvan'nda kurulu TitreşimAlanında İzlenebilirlik Zincirine Entegrasyonu

ODYOMETRİK KALİBRASYON VE ÖLÇÜMLERİN BELİRSİZLİĞİ

Odyometre kalibrasyonu ; 0.3 dBYapay kulak kalibrasyonu ; 0.3 dBİşitme cihazı analizörü verifıkasyonu ; 1.0 dB

SONUÇ

Laboratuvarımızda yapılan bir araştırmaya göre Türkiye'de işitme kaybı ölçümlerindekullanılan cihazların kalibrasyonlarının yapılmasına özen gösterilmediği sonucunavarıldığından bu bildiride odyometrik cihazların düzenli aralıklarla kalibrasyonunun önemivurgulanmıştır. Gürültü kaynaklı çeşitli sağlık problemlerinde doğru tanı koymanın yoludüzenli aralıklarla kalibre edilen cihazlarla mümkündür Bu amaçla UME Akustik ve TitreşimLaboratuvarı, odyometrik kalibrasyonlar ve ölçümler için gerekli altyapısını kurmuş ve halenhizmete devam etmektedir

129

KAYNAKLAR /

[I] O.Cura,"Gürültü ve Sağlık" 1 .Ulusal Gürültü Kongresi Bildiri Kitapçığı, Bursa, 1994[2] W.Melnick, "Industrial Hearing Conservation" Handbook of Clinical Audiology"

Williams & Wilkins, Baltimore, USA, 1994[3] M.J.Crocker, "Rating Measures, Descriptors, Criteria and Procedures for Determining

Human Response to Noise" Encyclopedia of Acoustics, John Wiley & Sons, Inc.,USA, 1997

[4] ISO 389, "Acoustics-Standard reference zero for the calibration of püre toneaudiometers", Geneva, Switzerland[5] IEC 318-1 "Electroacoustics - Simulators of Human Head and Ear - Part 1: Ear /

Simulator for the Calibration of Supra-aural Earphones (Revision of IEC 318:1970"[6] IEC 318-3 "Electroacoustics - Simulators of Human Head and Ear Characteristics -

Part 3: Acoustic Coupler for the Calibration of Supra-aural Earphones Used inAudiometry (Revision of IEC 303:1970)"

[7] "Artifıcial Ear Type 4152", Instruction Manual, Brüel & Kjaer, Denmark, 1980[8] "Artifıcial Ear Type 4153", Instruction Manual, Brüel & Kjaer, Denmark, 1980[9] BKaraböce, E.Sadıkhov, E.Bilgiç, F.Parlaktürk, "Yapay Kulak Kalibrasyonu"

4.Ulusal Akustik Kongresi Bildiri Kitapçığı, Kaş, 1998, s.259[10] L.L.Beranek, "Acoustic Measurements", John Wiley & Sons, Inc. New-York, 1959[II] IEC 373(1990), "Mechanical Coupler For Measurements on Bone Vibrators", Geneva, ISvvitzerland K:

[12] "Artifıcial Mastoid Type 4930", Instruction Manual, Brüel & Kjaer, 1987, Denmark[13] J.Katz, "Handbook of Clinical Audiology, 4rd Ed.", Williams&Wilkins, USA,1994,s. 132-138[14] BKaraböce, E.Sadıkhov, E.Bilgiç "Akustik Metrolojisi, Standartlar ve İzlenebilirlik"

2.Ulusal Akustik ve Gürültü Kongresi Bildiri Kitapçığı, Antalya, 1996, s. 16

130

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIlI.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

ORTAMDAKİ SICAKLIK DEĞİŞİMLERİNİN DİRENÇ DEĞERİÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Levent Sözen, Handan Sakarya, Denizhan Ateşalp Orhan, Mehmet Çınar

TÜBİTAK, Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME)PK.21 41470 Gebze/KOCAELİ

E-Mail:resistance@ume.tubitak.gov.tr

ÖZET

Standart dirençlerin değerleri, yapısal özelliklerinden dolayı, ölçümün yapıldığı ortamınsıcaklığına ve direncin üzerine uygulanan akım değerine göre değişiklik gösterir. Bu yüzdenstandart dirençler, belli akım ve sıcaklık değerlerinde ölçülür ve bu değerler, dirençlerinkalibrasyon sertifikalarında belirtilir. Direnç üzerine uygulanan akım değerinin değişmesi de,direncin üzerinde bir sıcaklık değişimine sebep olacaktır. Standart dirençlerin ortamdan ve dedirenç üzerinde oluşan güç dağılımından meydana gelecek sıcaklık değişimlerindenetkilenmesini en aza indirmek amacıyla yağ ya da sıcaklık kontrollü hava banyoları kullanılır.Ancak bazı durumlarda değerleri, belirli bir sıcaklıkta ve akım değerinde tespit edilmiş olanstandart dirençlerin, kalibre edildiklerinden farklı bir sıcaklıkta ölçülmeleri ya da üzerineuygulanan akım değerinin değiştirilmesi gerekebilir. Bu durumda sertifika değerininkullanılabilmesi için direncin sıcaklık ve güç katsayılarının tespit edilmiş olması gerekmektedir.

Anahtar sözcükler: Standart direnç, sıcaklık katsayısı, güç katsayısı

1. GİRİŞ

Standart dirençler çevredeki ortam şartlarından özellikle sıcaklıktan çabuk etkilenirler. Buetkiyi ortadan kaldırabilmek için dirençler sıcaklık kararlılığı çok iyi olan yağ ve havabanyolarında muhafaza edilirler. İyi bir yağ banyosunun sıcaklık kararlılığı ± 4mK, havabanyosunun ise ± lOOmK mertebesindedir ve genellikle 23 °C sıcaklıkta sabit tutulurlar. Yağve hava banyolarının sıcaklık değişimleri, içlerine değişik noktalarda yerleştirilmiş olantermistörler yardımı ile süpertermometreler kullanılarak izlenir.

Direncin değeri, içinde bulunduğu çevrenin sıcaklığı ile farklı değerler alabilir Farklı sıcaklıkdeğerlerine karşın direncin almış olduğu değerleri bulabilmek için sıcaklık katsayısının bilinmesigereklidir. Her bir direnç farklı sıcaklık katsayısına sahiptir ve bir kez tanımlanması yeterlidir.

Standart direnç ölçümlerinde dört uçlu ve iki uçlu olmak üzere iki tür bağlantı tekniği kullanılır.İki uçlu ölçüm yönteminin kullanılması sırasında kabloların sahip olduğu dirençler gözardıedilmeyecek kadar belirgin hatalar oluşturur. Bağlantı kablolarından gelen direnç etkisi 0.01Q-1Q civarındadır. Bu direnç etkisi 100uQ-10MQ aralığında etkin olacağından, bu aralıkta dörtuçlu, 100MO-1PO aralığında ise iki uçlu bağlantı tekniği kullanılır [1],

Direnç ölçümlerinde akım değerinin değiştirilmesi direnç değerinin değişmesine ve direncinısınmasına neden olur. Farklı akım değerlerinde direnç değerlerinin bilinmesi için o direncin güçkatsayısının bilinmesi gerekir.

131

2. SICAKLIK VE GÜÇ KATSAYISI HESAPLAMALARINDA KULLANILANDİRENÇ ÖLÇÜM SİSTEMLERİ

Sıcaklık ve güç katsayısı hesaplamalarında kullanılan üç temel direnç ölçüm sistemi vardır.lOOuH-lOkO arasındaki dirençlerin ölçümlerinde MI6010B Otomatik Direnç Köprüsükullanılmaktadır. Sistemde, MI6010B Otomatik Direnç Köprüsü, biri 30A'lik olmak üzere üçadet 20 kanallı, bir adet 10 kanallı tarayıcı, aralık genişletici ve lOOA'lik akım kaynağıbulunmaktadır. Bilgisayar tarafından otomatik olarak kontrol edilebilen bu sistem ile, değeri çokiyi bilinen bir direnç(Rs) ile değeri bilinmeyen direnç(Rx) istenilen sıcaklık ve akım değerlerindekarşılaştırılarak bir oran(Rx / Rs) elde edilir. Bu orandan bilinmeyen direnç değeri hesaplanır.

Yağ

Banyosu

MI Tarayıcı

MI 6010B

Aralık Genişletici

Akım Kaynağı

y\

Sekili. lOOuO-lOkO ölçüm aralığında kullanılan Otomatik Direnç Ölçüm Sistemi.

10kQ-lGQ aralığındaki dirençlerin ölçümleri MI6000A Otomatik Yüksek Direnç Köprüsü'ylegerçekleştirilmektedir. Bu sistemde ise MI6000A Otomatik Yüksek Direnç Köprüsü, 20 kanallıtarayıcı, dijital multimetre ve gerilim kaynağı bulunmaktadır.

Hava

Banyosu

MI Tarayıcı

MI6000A

Gerilim Kaynağı

Multimetre

J

/ \

Şekil 2. 10k£2-lGQ ölçüm aralığında kullanılan Otomatik Yüksek Direnç Köprüsü

Bu sistemde diğer sistem gibi bilgisayar ile otomatik olarak kontrol edilmektedir. Değeri bilinendirenç ile değeri bilinmeyen direnç birbirlerine seri olarak bağlanır. Gerilim kaynağı tarafından10V uygulanarak devre üzerinden akım akması sağlanır. Dirençlerin potansiyel uçlarındangerilim değerleri okunarak Rx / Rs oranı belirlenir. Bu oran kullanılarak bilinmeyen dirençdeğeri hesaplanır.1GO-1PD aralığındaki dirençler ise Wheatstone Köprüsü'yle ölçülmektedir [2], Şekil 3'tegörüldüğü gibi bu sistemde iki adet gerilim kaynağı, iki adet direnç ve multimetre

132

bulunmaktadır. Gerilim kaynaklarından dirençlerin üzerine gerilim(O-lOOV) uygulanır. Dengekonumu sağlandığı zaman yani dirençlerin üzerinden geçen akımların farkı sıfır olduğundaeşitlik (l)'den bilinmeyen direnç değeri hesaplanır.

E s _. R s

E x R.x

Es: Değeri sabit olan gerilim kaynağı;Ex : Değeri değiştirilen gerilim kaynağı;

Değeri bilinen direnç;Değeri bilinmeyen direnç

Hl

(D

RsRx

GerilimKalibratörü

Es

GerilimKalibratörü

E x

LO

Ekranlama

Multimetre

LO s~~JI HI

Rs

LO100

Şekil 3. Wheatstone Köprü Ölçüm Sistemi

3. SICAKLIK VE GÜÇ KATSAYILARININ HESAPLANMASI

Direncin değeri, içinde bulunduğu çevrenin sıcaklığı değiştikçe, sahip olduğu sıcaklık katsayısıdeğerine bağlı olarak değişiklik gösterir. Her bir direnç farklı ve zamanla değişmeyen bir sıcaklıkkatsayısına sahiptir. Bu katsayı tamamen direncin yapısıyla ve nominal değeri ile ilgilidir.Direncin a ve 3 sıcaklık katsayılarının bilinmesi ile eşitlik (2) kullanılarak herhangi birsıcaklıktaki direnç değerini hesaplamak mümkündür [3],

R, =R T - l + a-(t-T)+p-(t-T)2 (2)

R t : t °C'deki direnç değeri; R r : T °C'deki direnç değeri; a : T °C'deki eğrinin eğimi(ppm /

P : T °C'deki eğrinin eğimindeki değişme oranı

a ve P değerleri sabit sayılardır ve değerleri zamanla değişmediği için bir kez tanımlanmalarıyeterlidir. Yukarıda görüldüğü üzere eşitlik (2) her bir direnç için karakteristik bir eğrininolmasına neden olur. Şekil 4'te gösterilen eğride çok yüksek sıcaklıklarda ikinci bir tepenoktası görülmektedir [1]. Bunun sonucu olarak da eşitlik (2)'nin üçüncü dereceden bir terime

133

daha sahip olması gerekir. Fakat ölçümler 18-28 °C'de alındığından bu terimin alınmasınagerek yoktur.Direnç Değeri(Ohm)

! • Sıcakhk(°C)25 350

Şekil 4. Manganinin Direnç-Sıcaklık değişim eğrisi

Dirençlerde en iyi çalışma sıcaklığı eğimin sıfır olduğu noktadır. Şekil 4'te görüldüğü üzerea-c aralığında direnç en düşük değişim oranına sahiptir. Bu yüzden dirençler imal edilirkensabit değerin elde edildiği sıcaklığa göre özel olarak tasarlanırlar. Örneğin Tinsley markadirençler 23 °C'de, Guildline marka dirençler ise 25 "C'de ölçülmelidir. Dirençlerin a ve Psıcaklık katsayıları, standart dirençlerin 18-28 °C sıcaklık aralığında ölçülmesiyle bulunurlar.Bu katsayılar farklı sıcakhklardaki dirençlerin alacağı değerleri hesaplamak için gereklidir.Tablo l'de örnek olarak, 1Q nominal değere sahip bir direncin a ve P sıcaklık katsayılarınakarşı değişik sıcaklıklarda aldığı değerleri ve şekil 5'te bu değerlere karşı direncin gösterdiğiR-T eğrisi görülmektedir.

TABLOİ. Örnek bir 1Q dirence ait Sıcaklık(°C)-Direnç(Q) verileriSıcaklık

(°C)18

19

20

2122

23

24

25

2627

28

Değeri Direnç Değeri(O)

0.999994869

0.999995084

0.99999524

0.999995373

0.999995439

0.99999548

0.999995458

0.999995426

0.999995325

0.999995184

0.999995006

134

Direnç-Sıcaklık Eğrisi

_ J 0,999996 -,g O 0,9999955 {-

v§ B 0,999995 4'S? 0,9999945 -I

20 25 30

Sıcaklık(°C)

JŞekil 5. Direnç(Q)-Sıcakhk(°C) Eğrisi

Standart dirençlerin değerleri, bulundukları ortam sıcaklığının yanısıra üzerlerine uygulananakım değerinin değişmesiyle de değişirler. Özellikle yüksek akımlarda, direncin ısınmasıylabu etki daha açık bir şekilde gözlenir. Dirençlerin farklı akımlarda alacakları değerlerihesaplayabilmek için o dirence ait güç katsayısının bilinmesi gerekmektedir Güç katsayısıhesaplanacak olan direnç, nominal değerine uygun olan ölçüm sistemiyle, farklı akımdeğerlerinde ölçülür Ölçülen bu farklı akım değerlerindeki direnç değerleri kullanılarakeşitlik (3)'ten güç katsayısı hesaplanır [4].

Ö (3)

Rı : Direncin Iı akımındaki değeri (fi), R.2: Direncin I2 akımındaki değeri (Q); Pı : DirencininIı akımındaki gücü (watt);P2 : Direncinin I2 akımındaki gücü (watt); R : Direncin nominal değeri (fi)

4. SONUÇ

Standart dirençlerin, sertifikalarında belirtilmiş olan belirli akım ve sıcaklık değerlerindeölçülmeleri, izlenebilirliğin doğru bir şekilde aktanlabilmesi için önemlidir. Fakat kimi zamanbu değerlerin dışında, farklı akım ve sıcaklık değerlerinde ölçülmeleri gerekebilir. Bu gibidurumlarda dirençlerin sıcaklık ve güç katsayılarının bilinmesi gerekir. Bu katsayılarkullanılarak direncin istenilen akım ve sıcaklık değerindeki direnç değeri kolaylıklabulunabilir.

5. KAYNAKLAR[1] "UME DC Direnç Laboratuvarı Elektriksel Metroloji Eğitim Notları", 1997[2] L.C.A. Henderson "A new technique for the automatic measurement of high valueresistors" J.Phys.E:Sci.Instrum. 20, 1987, 492-495[3] "Fluke 742A series Instruction Manual", John Fluke Instruments, September 1989, USA[4] ince R, "Aspects of d.c. resistance Standard calibrations at the NPL-UK", UME Internalreport R5/94, November 1994.

135

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIll.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

OTOMATİK OLMAYAN TARTI ALETLERİ

Mualla Kabadayı

Sanayi ve Ticaret BakanlığıÖlçüler ve Standardlar Genel Müdürlüğü

ÖZET

Bir cismin kütlesinin , bu cismin üzerine etki eden yerçekimi kuvvetinden faydalanarak tespiteden aletlere tartı aleti denir. Tartı aletleri ayrıca kütleyle ilgili diğer büyüklüklerin ,miktarların ve parametrelerin belirlenmesi amacıyla da hizmet görür.

Tartı aletleri genel olarak; otomatik tartı aletleri ve otomatik olmayan tartı aletleri şeklindeikiye ayrılırlar. Bu çalışmada 90/384 /EEC nolu Avrupa Topluluğu direktifi ve EN 45501standardından faydalanılarak otomatik olmayan tartı aletlerinin sınıflandırılması ve muayeneşekilleri ile ilgili bilgiler verilmiştir.

TARTI ALETLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

1) Tartı aletlerinin çalışma prensiplerine göre sınıflandırılmasıOtomatik tartı aletleri : Yükün yük taşıyıcısına konulması /kaldırılması ve tartım sonucununalınması gibi tartım proseslerini otomatik olarak bir operatöre ihtiyaç duyulmadan yapan tartıaletidir Örnek : Bant basküller, dozajlama terazileri, otomatik çuvallama ve paketlemeterazileri.Otomatik olmayan tartı aletleri : Yükün yük taşıyıcısı üzerine konulması/kaldırılması vetartım proseslerinin bir operatör tarafından yapıldığı tartı aletidir.

2) Tartı aletlerinin gösterge tertibatına göre sınıflandırılmasıGösterge tertibatlı tartı aletleri : Tartım sonucunun bir kısmının veya tamamının doğrudanokunmasına imkan veren tartı aletleri Örnek: analog veya dijital göstergeli tartı aletleriGösterge tertibatı olmayan tartı aletleri : Kütle birimi cinsinden taksimatlandırılmış skalasıolmayan tartı aletleri Örnek: Çift kefeli pazar terazileri

3) Tartı aletlerinin dengeleme konumuna göre sınıflandırılmasıKendiliğinden dengelenen tartı aletleri : Denge konumuna operatörün müdahalesi olmadanulaşan tartı aletleridir. Örnek : Elektronik tartı aletleriYan kendiliğinden dengelenen tartı aletleri : Dengelenme aralığının sınırları operatörünmüdahalesi ile değiştirilebilen tartı aletleridir. Örnek : Meyil ağırlıklı masa terazileriKendiliğinden dengelenmeyen tartı aletleri: Denge konumuna sadece operatörün müdahalesiile ulaşan tartı aletidir. Örnek: Mekanik basküller, omuz kantarlarıTartı aletleri metrolojik olarak- Mutlak doğruluğu temsil eden muayene sabiti (e) 'ye ve- Bağıl doğruluğu temsil eden muayene sabiti sayısı (n)'ye göre dört sınıfa ayrılmaktadır.

136

Tablo 1Çok hassas tartı aletleriHassas tartı aletleriTicari tartı aletleriKaba tartı aletleri

I

nIII

nn

Bir tartı aletinin doğruluk sınıfına bağlı olarak muayene sabiti, muayene sabiti sayısı ve en azkapasitesi Tablo 2'de verilmiştir.

Tablo 2Sınıf

I

11

III

ıra

Muayene Sabiti (e)

0,001 g < e

0,001 g< e < 0,05 g0,1 g < e

0,1 g < e < 2 g5 g< e

5 g< e

En küçük Kapasite(Min)

En az100 e

20 e50 e

20 e20 e

10 e

Muayene sabiti sayısı (n)n=Max

eEn az50 000

1005 000

100500

100

En çok

100 000100 000

10 00010 000

1 000

TARTI ALETİNİN TANITICI İŞARETLERİ

Tartı aletleri üzerinde olması gereken zorunlu işaretler aşağıda belirtilmiştir.

- İmalatçının adı veya markası- Bir oval çerçeve içerisinde Romen rakamı ile doğruluk sınıfı

Max şeklinde en büyük kapasite- Min şeklinde en küçük kapasite- e = şeklinde muayene sabiti

Belirli durumlarda tartı aleti üzerine konulması zorunlu işaretler aşağıda belirtilmiştir.

- İşletmeye alınacağı veya pazara sürüleceği amaçlanan ülkenin milli mevzuatına göregerekli olan işaretlerİthal edilen tartı aletleri için imalatçı temsilcisinin adı veya markasıSeri numarası

- Ayrı olarak imal edilmiş , ancak birleştirilmiş birimlerden oluşan tartı aletinin her birbiriminin tanımlama işaretiTartı aletinin uygun olduğu Tip ve Sistem Onay sertifikasının numarasıd <e ise d= şeklinde bölüntü değeriT = + şeklinde en büyük artırmalı dara tertibatı

- Max'dan farklı ise T= - şeklinde en büyük eksiltmeli dara etkisi- Max'dan farklı iseLim= şeklinde en büyük emniyet yükü

°C /+ °C şeklinde özel sıcaklık sınırları

137

TARTI ALETLERİ İÇİN İZİN VERİLEN EN BÜYÜK HATA PAYLARİ

İlk muayene ve periyodik muayenede kullanılan hata payları Tablo 3 'de belirtilmiştir. Animuayene ve şikayetli muayene de ise bu hata paylarının iki katı alınır.

Tablo 3

YüklemeSınıfl

0 < m < 50 000 e

50 000e<m<200 000e

200 000 e < m

SınıflI

0 < m < 5 000 e

5 000 e < m < 20 000 e

20 000 e < m < 100 000 e

SınıflII

0 <m<500e

5 00 e < m < 2 000 e

2 000 e < m < 10 000 e

SınıflIII

0 < m < 50 e

50e<m<200 e

200 e < m < 1 000 e

Müsaade edilenMax. hata

±0,5 e

± l e

± 1,5 e

m= Tartı aletinin üzerine konulan ağırlık miktarıe= Muayene sabiti

Bunu bir grafik ile göstermek mümkündür.

Hata payı

1,5e

1 e

0,5 e

-0,5 e

- l e

-1,5 e

Yükleme (m)

138

TARTI ALETLERİNİN MUAYENE METODLARI

Tart aletlerinin muayenelerinde aşağıdaki deneyler uygulanır.

1) Sıfır ayarı kontrolü

2) Doğruluk deneyi3) Tekrarlanabilirlik deneyi4) Köşe yükü kontrolü5) Duyarlılık deneyi

1) Sıfır Ayan Kontrolü : Tartı aletinin performans deneylerine geçmeden önce sıfır kontrolüve ayarı yapılır. Sıfır konumunda 0,25 e'den fazla bir hataya müsaade edilmezDijital göstergeli tartı aletlerinde; gösterge sıfırda iken , sıfırdan sapmanın 0,25e'den fazlaolmadığı anlamına gelen özel bir işaret veya sinyal veren bir düzenek bulunmalıdır.

2) Doğruluk deneyi : Bu deney , tartı aletinin sıfırdan maksimum kapasiteye kadaryüklenmesi ve tekrar maksimum kapasiteden sıfıra kadar deney yükünün alınmasışeklinde yapılır. Deney yükleri en az 5 farklı noktada uygulanmalıdır. Bu yüklemenoktalan minimum kapasite, maksimum kapasite ve hata sınırlarının değişim noktalarınıkapsamalıdır.

3) Tekrarlanabilirlik deneyi : Bu deney iki noktada yapılır

- Maksimum kapasitenin %50'si ve- Maksimum kapasiteye yakın bir noktada

Tekrarlanabilirlik muayenesi Sınıf ( I ) ve Sınıf ( II) tartı aletlerinde en az 6 defa,Sınıf (III) ve Sınıf (IHI) Tartı aletlerinde ise en az 3 defa uygulanır.

Her bir tartım serisindeki en küçük ve en büyük tartım sonuçları arasındaki fark, bu yükiçin izin verilen hata payını geçmemelidir.

4) Köşe Yükü Kontrolü : 4 veya daha az mesnet noktası veya yük hücresi bulunan tartıaletlerinin köşe muayenesi için deney yükü yaklaşık olarak Maksimum kapasitenin 1/3 'ükadar olmalıdır.

4 adetten fazla mesnet noktası veya yük hücresi bulunan tartı aletleri için yaklaşık olarakMax / (n-1) kadar deney yükü her bir mesnet noktasına uygulanmalıdır.

5) Duyarlılık deneyi: Bu deney Min, 0,5 Max ve Max . kapasite olmak üzere 3 farklı yükteyapılır. Bu deney; özet olarak bu yüklerde tartı aletinin hissedeceği en küçük ağırlıkdeğişimini kontrol etmek için yapılır.

KAYNAKÇA1) OIML Recommendatıon (R76)2) Otomatik Olmayan Tartı Aletleri Direktifi (90/384/EEC)3) Otomatik Olmayan Tartı Aletleri Standardı ( EN 45501)4) METTLER, Dictionary of Weighing Terms

139

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIH.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

OTOMOTİV SEKTÖRÜNDE OPTİK TEST VE ÖLÇÜMLERİN YERİ

A.Kamuran Türkoğlu, Ferhad Samadov, Murat Durak, Uğur Küçük

TÜBİTAK-Ulusal Metroloji Enstitüsü, PK.21 Gebze 41470 Kocaeli TÜRKİYETel: 262 6466355 E-Mail: akt@ume.tubitak.gov.tr

ÖZET

Otomotiv endüstrisi, hızla gelişen altyapısında birçok optik karakteristik test ve ölçümlerinanalizinden yararlanmaktadır. Oto aynalarının ışık yansıtma ve dağıtma özellikleri, camlarınspektral ışık geçirgenlikleri, reflektörlerin geri yansıtma değerleri ve farların yol aydınlatma eğrilerigibi birçok konu, optik metrolojisi çalışmalarında önemli yer tutmaktadır Özellikle araç iç ve dışdikiz aynalarının standartlara uygunluk testleri, kapsamı itibariyle birçok fotometrik parametreninölçülmesine dayanmaktadır. Bu çalışmada, otomotiv endüstrisi içinde optik test ve ölçümlere ençok ihtiyaç duyulan oto dikiz aynalarına odaklanılarak, ilgili ölçüm standartları, yöntem, ekipmanve optik düzenekler, deneysel verilere dayanılarak tanıtılmakta ve istenilen minimum ölçümgereksinimleri aktarılmaktadır.

Anahtar sözcükler: Oto Aynası, Fotometri, Yansıma, Yansıtma Katsayısı.

1. GİRİŞ

Günümüzde, oto aynalarında istenilen güvenlik, dayanıklılık, kullanım kolaylığı ve uygunluk gibibirçok özellik, bu faktörlerin gözönüne alınarak hazırlandığı uluslararası standartlarlatanımlanmaktadır [1], Ülkemizde de, bu normlara paralel olarak gerekli düzenlemeler yapılmakta,oto ve yapı aynalarında aranılan özellikler ilgili standartlarda değinilmektedir [2], [3]. Bustandartlarda belirtilen asgari gereksinimlere dayalı olarak üretici firmalar da kendi ürünlerininözelliklerini belirlemeye yönelik ölçüm yöntemlerini geliştirmektedirler [4]. Ancak maliyet, zaman,insan gücü ve bilgi yeterliliği gibi açılardan büyük altyapı gerektiren bu fotometrik ölçümler,akreditasyon ve tip onayı kapsamına da girdiğinden, çoğunlukla bağımsız diğer bir ölçümlaboratuvarının yardımıyla gerçekleştirilebilmektedir.

2. AYNA TESTLERİ

Yurtiçinde artan gereksinim ve isteklere paralel olarak TÜBİTAK-Ulusal Metroloji Enstitüsü(UME) Optik laboratuvarında, aynaların temel karakteristik testlerinin standartlara dayalıgerçekleştirilebilmesine yönelik, bir dizi araştırma ve geliştirme çalışması yapılmıştır. Buçalışmada ilgili standart ve normlar incelenerek oto aynaları temel karakteristik ölçümparametreleri belirlenmiş ve daha sonra bu faktörlerin elde edilebileceği standart test ve ölçümdüzeneklerinin oluşturulması üzerine bilimsel çalışmalar yapılmıştır.

140

Bu kapsamda belirlenerek gerçekleştirilen başlıca oto aynaları temel karakteristik testleri şunlardır;1. Beyaz ışık için yansıtma katsayısının belirlenmesi.2. Renkli ışık yansıtma katsayısının belirlenmesi.3. Düzlemsellik Testi (Görüntü Kayması).4. Optik Bozunum (Distorsiyon) Testi: Düz ve konveks aynalar için.5. Görüntü Bölme Testi.6. Difüzyon Katsayısı Ölçümü.7. Diğer testler.

2.1.Beyaz Işık Yansıtma Katsayısı ölçümüAynanın normal beyaz ışığı yansıtma oranının belirlenmesine yönelik temel testtir. Buradakibeyaz ışık, Uluslararası Aydınlatma Komitesi (CIE) tarafından tanımlanan, 2856 K renksıcaklığında çalışan A-tipi standart aydınlatıcı lambalar üzerinden elde edilir [5], A-tipiaydınlatıcılar, kara-cisim ışınımına en yakın spektral dağılıma sahip tungsten fılamanlı özelstandart lambalardır. Bu lambalar ilk kullanım öncesi en az 100 saat nominal besleme akımındaçalıştırılarak, eskitilme (aging) işlemine tabi tutulurlar. Daha sonra renk sıcaklıkları 2856 ± 20Kolacak şekilde akım ve gerilim değerleri belirlenerek kalibre edilirler. Ölçümlerde daima kararlıakım kaynaklan kullanılır ve lamba çalıştırılıp, 15 dakika beklenilip, lamba kararlı konumageldikten sonra ölçümlere başlanılır.

Yansıtma katsayısının belirlenmesinde kullanılan test ölçüm düzeneğinin şematiği Şekil-1 'deverilmektedir. Stabilize akım kaynağı ile beslenen standart lambanın çalışma akım ve gerilimdeğerleri, dört kutup tekniği ile ayrı ayrı ölçülmektedir. Lamba düzeneği, çevreden gelen ışığınölçümü etkilememesi için, tercihan içi mat siyah boya kaplı ışık kabininde tutulur ve birdiyaframla ışık optik projeksiyon düzeneğine gönderilir. Bu projeksiyon sisteminin amacıaynadan yansıyan ışık demetini, dedektör üzerine etkin yüzeyin yaklaşık % 90 'ınını kaplayacakşekilde odaklamaktır. Ayna, lambadan yaklaşık 2 metre uzağa bir döner platform üzerine,normalle 25 ± 5° yapacak şekilde oturtulur. Lamba flamanı, projeksiyon sistemi, döner tabla veayna merkezinin optiksel olarak aynı eksen üzerinde yeralması ölçümlerin doğruluğu açısındanönemlidir.

Ayna veDöner Tabla \

Besleme KaynağıFotoakım Ölçer

Şekil 1. Yansıtma Katsayısı Ölçümü Düzeneğinin Blok Şeması

141

Silikon fotodedektör, eğer ayna düzlemsel değilse, yansıyan ışığın tümünü toplamaya yeterliolamayacaktır. Konveks mercek yapısındaki yan dikiz aynalarında rastlanılan bu durumda, en az13 cm çapında içi beyaz dağınık yansıtıcı Baryum Sülfat (BaSO4) boya ile kaplı toplama kürelerikullanılır. Toplama küresinin girişi, yansıyan tüm ışığı içeri almaya uygun olmalıdır ve diğergirişe doğrudan gelen ışığı görmeyecek fotodedektör (3) yerleştirilmelidir.

Yansıtma katsayısı hesaplanırken, öncelikle ayna konulmadan, projeksiyon düzeneği ile elde edilenkollime ışık demetinin şiddeti ana sinyal olarak, (1) konumundaki fotodedektör ve fotoakımölçerile ölçülür. Ayna yerleştirildikten sonra, yüzeyine 25° 'lik görüş açısında gelip yansıyan ışık (2) ya /da (3) no'lu dedektör ve yükselteç yardımıyla yine DC sinyale dönüştürülür. Yansıyan sinyalin anasinyale bölünmesiyle elde edilen yansıma katsayısı değerleri, aynanın farklı bölgelerinde ve farklızamanlarda tekrarlanarak ortalama yansıma değerlerine erişilir. Genel olarak, otomobil aynalarında% 80 yansıtma katsayısından az olmayan oranlar aranmaktadır.

2.2. Renkli Işık Yansıtma Katsayısı ÖlçümüKırmızı ve sarı gibi renkli oto farları ışığının yansıma oranının belirlenmesine yönelik temel testtir.Şekil - 1 'deki aynı konfigürasyonda, projeksiyon düzeneği ile elde edilen doğrusal ışık demeti,CIE 1931 normlarına uygun standart renk filtrelerinden (kırmızı, sarı, mavi) geçirilir [6]-[7] ve eldeedilen renkli ışığa ait yansıtma katsayısı yine yukarıda verilen yöntemle bulunur. Bunun için 2-4 jmm kalınlığında standart renk karakteristiklerine sahip cam filtreler kullanılır. Filtrelerin, yine CIE Vnormlarına göre ideal kırmızı, yeşil ve mavi spektral eğrileri üzerinden tanımlanan x, y ve züçduyarsal (tristimulus) koordinat değerleri şöyle olmalıdır;

Kırmızı y = 0.325 ± 0.005, z = 0.020Sarı y = 0.415 ±0.005, z-0.030Mavi x = 0.090 ± 0.040, y = 0.125 ±0.025

Dikiz aynalarında renkli ışık yansıtma katsayısı en az %25 oranında olmalıdır.

2.3. Düzlemsellik Testi (Görüntü kayması) $Düz aynalarda, standart yansıtıcıya göre, yüzey boyunca eşit (homojen) yansıma oranının ivdenetlenmesine yönelik temel testtir. Şekil.2'de gösterildiği gibi, bu ölçümler için de ışık kaynağıolarak CCT=2856 K 'de çalışan CIE-A tipi ışık kaynağı çalışma standardı lambası ve projeksiyondüzeneği kullanılmaktadır. Bu ölçümlerde, projeksiyon sistemi içine yerleştirilen şerit delikşeklindeki (1) özel bir maske (yarık) ile dikdörtgen profilinde bir ışık demeti elde edilir. Eldeedilen bu ışık demeti öncelikle, düzlemsel standart optik ayna yüzeyine D = 10° ± 2° 'lik görüşaçısında düşürülür ve yansıyan görüntü aynadan 3-4 metre uzaklıkta bulunan beyaz ekran üzerinenet bir şekilde odaklanır. Aynı prosedür, teste tabii oto aynalarında da uygulanarak, ekran üzerindeölçülen görüntü boyutlarının sonuçlan karşılaştırılır. Boyut ve doğrusal çizgilerdeki farklılıklar testaynası düz yüzey yapısındaki bozuklukları anlamamızı sağlayacaktır. i

142

Ayna veDöner Tabla

Göj-üntü Maskeleri

1 2

Besleme Kaynağı

Beyaz Ekran

O O O OO O O Oo o o o

Şekil 2. Düzlemsellik/Distorsiyon Ölçüm Set Düzeneğinin Blok Şeması

2.4. Optik Bozunum/Distorsiyon Testi2.4.1. Düz AynalarDüz aynalar için optik bozunum karakteristik ölçümleri, Şekil-2 'deki düzenekte düzlemselliktesti prosedürü (2) no'lu dairesel maske için uygulanarak gerçekleştirilir. Yalnız burada • = 25°± 5°'lik geliş açısı kullanılmaktadır. Standart ayna ve test oto aynası ile ekran üzerinde elde edilendairesel görüntülerin çapları karşılaştırılır. Projeksiyon sisteminin kullanılmasının amacı ekranüzerinde 25 mm çap boyutunda rahatça ölçülebilen dairesel test görüntülerinin oluşturulabilmesidir.Ölçüm kolaylığı için ekran üzerine bir milimetrik kağıt yerleştirilip, bir mikrometreli kumpasyardımıyla bu çap boyutlan yüksek hassaslıkla ölçülebilir. Düzlemsel aynalarda, standart ve testayna boyut farklılıklarının %5 fark diliminin içinde olması beklenmektedir.

2.4.2. Konveks AynalarKonveks aynalar için test ölçümlerinde, standart düzlem ayna kullanılmadan yukarıdaki düzlemayna optik bozunum test prosedürü takip edilir. Burada, ekran üzerinde test konveks ayna ile eldeedilen dairesel görüntülerin delik çap boyutlan kendi içinde birbiriyle karşılaştırılır. Yüzey boyuncahomojen bir yarıçapa sahip konveks ayna görüntü boyutlan %10'luk toleransla benzer daireselşekiller oluşturacaktır.

2.5. Görüntü Bölme TestiAyna dış yüzü ve alt kaplama yüzeyinden yansımalarla oluşan etkinin uzak mesafelerde yarattığıgörüntü sapmasının belirlenmesine ilişkin temel testtir. Oto aynalarının görüntü bölme (ayırma)testi, Helyum-Neon (He-Ne) lazer ışını kullanılarak, döner platform üzerine yerleştirilen testaynasından yansıyan iki görüntünün beyaz ekran üzerine düşürülmesi yöntemiyle gerçekleştirilir.Aynaya 45°± 5° derecelik görüş açısında gelip, iki ışın halinde yansıyan lazer ışığı yaklaşık 10 metre

143

mesafede bulunan ekran üzerine düşürülüp, ekranda oluşan iki dairesel görüntü arasındaki mesafeölçülerek görüntü ayrılması hesaplanır. Şekil-3 'te şeması verilen bu düzenekte, düşük ışıksapmasına (divergence) ve düzgün ışın profiline sahip 2-3 mW güç değerindeki He-Ne lazerlerkullanılır.

Ayna

Beyaz Ekran

Şekil 3. Görüntü Bölme Test Düzeneğinin Blok Şeması

2.6. Difüzyon Katsayısı ÖlçümüOto aynalarının beyaz ışığı saçma (dağıtma) miktarlarının uzaklıkla değişimi ilişkisini verendifüzyon katsayı değerini belirlemeye yönelik temel testtir [8]. Ölçüm, 2856 K renk sıcaklığındaçalıştırılan CIE-A tipi beyaz ışık kaynağı ve toplama küresi düzeneği kullanılarakgerçekleştirilmektedir. Şekil-4 'te verildiği gibi, projeksiyon düzeneği ile elde edilen ışık demetiilk aşamada, toplam küresi içerisine odaklanarak, küre arka girişine yerleştirilen standart dağıtıcıplaka (diffuser) üzerine dik olarak düşürülür. Küre bu konumdayken standart silikon fotodiyotyardımıyla küre içerisinde okunan sinyal ana sinyal olarak kaydedilir. Sonraki aşamada standartdağıtıcı plaka çıkarılıp yerine test aynası takılarak, aynı işlem tekrarlanır. Test aynası varkenölçülen sinyal, ana sinyale oranlanarak buradan difüzyon katsayısı değeri elde edilir.

Genelde beklenilen difüzyon katsayısı değeri % 1 'in altında olacağından hassas ölçümleregereksinim duyulmaktadır. Bu ölçümler alınırken referans olarak kabul edilen standart dağıtıcınınideale yakın olması aranılan bir özelliktir. Standart dağıtıcının görevi, üzerine düşen ışığı her yönedoğru eşit olarak yansıtmasıdır. Ölçümlerde ayrıca, küre içine doğrudan ışık gönderilmeden ortamkaranlık gürültü değeri de fotodedektörle ölçülmeli ve bu zemin gürültüsü ölçümlerde dikkatealınmalıdır.

144

StandartDağıtıcıPlaka

Test Aynası

Besleme KaynağıFotoakım Ölçer

Şekil 4. Difiizyon Katsayısı Ölçüm Düzeneğinin Blok Şeması

2.7. Diğer TestlerOto aynalarına yönelik test parametre ve yöntem örnekleri daha da artırılabilir. TS 7200 standardıylaaktarılan oto ayna görüş alan ve açılarının belirlenmesi, aynanın taşıt içindeki konum ve kullanımıtest eden önemli bir karakteristiktir [9]. Ayrıca, özellikle konveks aynaların yapım ve kaplamaözelliklerini yansıtan Ayna Eğrilik Yarıçapının Tayini testi, boyutsal optik ölçümler kapsamındagerçekleştirilebilen önemli ayna test örnekleri arasında sayılabilir.

SONUÇ

TÜBİTAK-UME Optik laboratuvarı tarafından, otomotiv sektöründe özellikle aynakarakteristikleri için ihtiyaç duyulan standart optik ölçümlere yönelik bir dizi test düzeneği veölçüm yöntemleri geliştirilmiştir. Sıcaklık kontrollü karanlık odalarda özel set düzeneklerikurularak yüksek hassaslıkla gerçekleştirilen bu ölçümler, uluslararası izlenebilirliğe sahiptir.Fotometri kapsamında gerçekleştirilen ölçümlerin, otomotiv endüstrisi başta olmak üzere ayna vecama ilişkin optik ölçümlere ihtiyaç duyulan birçok yurtiçi sanayi sektörüne yardımcı olmasıbeklenilmektedir.

3. KAYNAKLAR

ft] E/ECE 46: Dikiz aynaları ve bunların motorlu taşıtlara yerleştirilmesi ile ilgili standartgereklilikler.[2] TS 10851: Karayolu Taşıtları -Dikiz Aynaları- İç ve Dış. Nisan 1993[3] TS 5229: Cam Aynalar (Yapılarda Kullanılan). Nisan 1997[4] FIAT 7.D3150: Optical Characteristics, Test Procedures.[5] CIE: Commission Internationale de l'Eclairage, Kegelgasse 27, A-1030 Viyana - Avusturya[6] Anni Berger-Schunn, Practical Color Measurement, Wiley 1994.[7] D.L.MacAdam, Color Measurement, Springer-Verlag 1985.[8] TS 5322: Entegre eden kürelerle malzemelerin güneş spektrumundaki soğurma, yansıma vegeçirgenlik katsayılarını ölçme metodu. 1987[9] TS 7200: Karayolu taşıtları -Görebilirlik- sürücünün taşıt içindeki göz konumuna göre gözelipslerinin yerleştirilme kuralları. Mayıs 1989

145

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIlI.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

ÖLÇÜM CİHAZ VE EKİPMANLARI İÇİN KALİTE GÜVENCESİSTEMLERİ

Tülin Oğrak

Tusaş Motor Sanayi AŞ. P.K. 610 Eskişehir TÜRKİYETel: 222 322 20 30 E-Mail:Tulino@tei-tr.com

ÖZET

Ölçümbilim konusunda gereksinimlerin belirlenmesi ve bu gereksinimlerin yerinegetirilmesinde, geçmişten günümüze yol gösterici olarak kullanılan MIL-STD-45662A, ANSIASQC Mİ, ANSI Z540-1 ve ISO 10012-1 gibi askeri, ulusal ve uluslararası standartlarincelenmektedir.

Anahtar sözcükler: Kalite güvence sistemleri, 1SO10012-1, kalibrasyon

MIL-STD-45662A, ANSI ASQC Mİ, ANSI Z540-1 ve ISO 10012-1 vb standartlar; ölçümkonusunda ürün ve servis hizmeti alan ya da ürün ve servis hizmeti sağlayanlar, tüketiciler, ilgilipersonel, kanun ve kural koyucuların yararlanabileceği, laboratuvar denetlemeleri sırasındakullanılan başvuru araçlarıdır.

Bu standartlar; ölçüm belirsizliğin etkileri, ilgili kayıtların tutulması, kalibrasyon aralıklarınınve metodların belirlenmesi, ölçüm yapan çalışanların özellikleri ve çalıştıkları yerlerde çevrekoşulllarının belirlenmesi, izlenebilirlik, depolama ve kullanma, konu ile ilgili ürün ya dahizmetin bir başka kaynaktan sağlanması, uygunsuz ölçüm ekipmanları ve düzenlidenetlemeler başlıkları altında ölçüm ekipmanları için doğrulama sistemleri oluşturmaktadır.

/. Kalibre Yöntemlerinin BelgelenmesiKalibre yaparken kullanılan yöntemler sadece yayınlanmış standart ölçüm yöntemleri ilesınırlı değildir. Bunların yanında kalibresi yapılacak cihaz veya ekipman üreticisinin ya dakalibre hizmeti alanın yazılı istek ve uygulamaları da kullanılabilmektedir.Tüm bu yöntemler uygulanabilmek için yeterli bilgiyi içermeli, bir uygulamadan ötekinetutarlılığını sürdürebilmeli ve geçerli ölçüm sonuçlarının elde edilmesini sağlamalıdır.Kalibre hizmetleri bu belgelenmiş yöntemlere göre gerçekleştirilmelidir.

2. KayıtlarStandartlar da dahil olmak üzere bütün ölçüm cihaz ve ekipmanları tanımlamak içinkullanılan tip, seri numarası, ölçme yeterliliği ve bunların çalışmaları ile ilgili bilgiler,benzeri tüm özellikleri içeren kayıtlar tutulmalı, kalibre sertifikası ile beraber saklanmalıdır.Bu kayıtlar yeterli detayı içermeli ve ölçümlerin izlenebilirliği sağlanmalıdır. Cihaz veyaekipmanın tanmı, kalibre tarihleri, ayar veya tamir yapıldı ise yeni kalibre sonuçları, kalibrearalıkları, kalibre yönteminin tanımı, kabul edilebilir hata limitleri, kalibrasyonunizlenebilirliği, çevresel koşullar ve buna bağlı olarak düzeltme gerektirip gerektirmediği,ölçüm belirsizlikleri, kullanımdaki kısıtlamalar, kalibrasyonu yapan ve kayıtlarındoğruluğunu onaylayan kişilerin tanımlanması ve ilgili belgeleri içermelidir.

146

Bu kayıtların saklama süreleri kalibre hizmeti alanın isteğine, yasal düzenlemelere bağlıdır.Standartlar için saklama süresi sonsuzdur Kalibre hizmeti sağlayan kişi ve/veya kuruluşlarbu kayıtların güvenliğinden sorumludur.

3. Uygunsuz Ölçüm Cihazı veya EkipmanıHerhangi bir ölçüm cihazı veya ekipmanı fazla yükleme veya yanlış kullanımdan dolayıhasar görmüş, doğru çalışıp çalışmadığı şüpheli, kalibre süresi geçmiş veya kalibre mühürükoparılmışsa uygunsuz olarak tanımlanır. Bu şekilde tanımlanan cihaz ve ekipmanlar hemenetiket veya markalama yolu ile kullanımdan alınır ve uygunsuzluk nedeni ortadankaldırılmadan kullanıma geri verilmez. Ayar veya tamir pratik görülmüyorsa cihaz veyaekipman hurdaya ayrılabilir veya daha az hassas ölçümler için kullanılabilir.Uygunsuz bir cihaz ya da ekipman, kalibre öncesi yanlış ölçüm yapma olasılığını da ortayaçıkarır. Bu durumda gerekli düzeltici önlemler alınmalıdır.

3. EtiketlendirmeBütün ölçüm ekipmanları kalibre durumlarını göstermek üzere dayanıklı bir şekildeetiketlendirilmelidir. Kalibrede herhangi bir limit veya kullanımda herhangi bir kısıtlama, enson kalibre tarihi ile bir sonraki kalibre tarihleri ve bu iş için yetkili kişi etiket üzerindetanımlanmalıdır.Kalibre gerektirmeyen ölçüm ekipmanlarının etiketi düşmüş olanlardan ayrılması veetiketlerin kasıtlı veya kazara yanlış kullanımının engellenmesi gereklidir.

4. Kalibre AralıklarıStandartlar da dahil olmak üzere ölçüm ekipmanları kararlılıkları, amaç ve kullanımlarınagöre uygun peryodik aralıklarla kalibre edilirler. Kalibre aralıklarını çok kısa seçmeninkalibre işçiliği, yerine geçici başka bir ekipman vermek ya da işin durması gibi nedenlerdenötürü mümkün olamayacağı açıktır. Uygunsuzluk oranları yeterli istatistiki veri ilekanıtlanmadıkça kalibre aralıkları, koşulları farklı da olsa başkalarının tecrübelerindenyararlanarak ya da tahmin yolu ile belirlenilir.Devam eden kalibreler için daha önceki kalibre sonuçlarına göre değerlendirilerek kalibrearalıkları kısaltılıp uzatılabilir.

5. Kalibre MühürüAyar yapmanın performansı etkileyebileceği cihaz ve ölçüm ekipmanlarında yetkisiolmayanların bu ayarı değiştirmemesi için kalibre mühürü kullanılır. Bu mühürlerinkullanımı ve hasar görmüş veya kopmuş mühürler için yapılacak işlemler belirlenmelidir.

6. Başka Bir Kuruluştan Sağlanan Ürün ve HizmetlerÖlçüm güvenilirliğini etkileyen ürün veya hizmetlerin (kalibre hizmetleri dahil) başka birkuruluştan sağlanması durumunda kalibre hizmeti sağlayan kuruluşun bu ürün veyahizmetlerin kalite düzeyinden emin olması gereklidir. Bunun için mümkünse akredite olmuşkuruluşlarla çalışmalı, bu mümkün değilse ürün veya hizmeti sağlayan kuruluşun yeterliliğiniresmi olarak değerlendirebilmek için bu kuruluşun denetlemesi gereklidir.

7. Saklama ve KullanmaÖlçüm ekipmanının tesellüm, kullanma, taşıma, saklama ve sevk sırasında boyutsal veişlevsel özelliklerinde değişiklik olmaması, hasar görmemesi ve yanlış kullanılmasınıengellemek üzere bir sistemin oluşturulması ve sürekliliğinin sağlanması gereklidir.

147

8. İzlenebilirlikÖlçüm ekipmanlarını kalibre ederken kulllanılacak ölçüm ekipmanları ulusal veyauluslararası standartlara izlenebilir olmalıdır. Ulusal veya uluslararası standartların olmadığıdurumlarda uluslararası alanda kabul görmüş endüstriyel ölçüm standartları, uygun referansmalzemeler kullanılabilir.Standartların, kalibresini yapan kuruluşlarca belirsizlikleri ve sonuçların elde edildiği ortamınbelirtildiği sertifika ve raporlarının bulunması gereklidir.Herbir kalibrasyonda izlenebilirlik zincirinin sağlandığı belgelenmelidir.

9. Belirsizlik EtkisiKalibrasyon zincirindeki herbir adımın belirsizliği dikkate alınmalı ve kabul edilebilir hatalimitleri içinde ölçüm yapmayı engelleyebilecek toplam belirsizlik durumlarında önlemalınmalıdır.

11. Çevre KoşullarıÖlçüm standartları ve ekipmanları güvenli ölçüm sonuçları verebilecek çevre koşullarındakalibre edilmeli, ayarlanmalı ve kullanılmalıdır. Isı, ısı değişimi, nem, ışık, titreşim, tozkontrol, temizlik, elektromanyetik etki ve ölçüm sonuçlarını etkileyebilecek diğer etmenlerçevre koşullarını oluşturmaktadır. Gerekli durumlarda bu etmenler sürekli izlenmeli, kayıtedilmeli, gerektiğinde de ölçüm sonuçlarına doğrultma uygulanmalıdır.

12. PersonelKalibrasyonun yeterli bilgi, eğitim, tecrübe ve yetenekte personel tarafından yapılmasıgarantilenmelidir.

13. Kalibrasyon Sisteminin Peryodik Denetleme ve Kontrolü

Sistemin etkin çalışması için peryodik ve sistematik kalite denetlemelerinin hazırlanması veyürütülmesi gereklidir. Bunun belgelendirilmesi ve düzeltici önlemlerin kayıda geçirilmesi desağlanmalıdır.

Yukarıda incelenen başlıklar aracılığı ile ölçüm ve test ekipmanlarının kalibrasyonu içingüvenilir bir sistem oluşturulup bu sistemin devamı sağlanabilir.

REFERANSLAR

[1]MIL-STD-45662A, 1988[2] ISO 10012-1, 1992[3]ANSI/ASQCMI-1996[4] ANSI/NCSLZ540-1-1994

148

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIILUlusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

ÖLÇME VE KALİBRASYONAKREDİTASYON

Özer Yıldırm

Makine Ve Kimya Endüstrisi KurumuMühimmatsan AŞ. KIRIKKALE

Tel : 318 224 30 00 / 4073 Fax : 318 224 28 94

ÖZET

Günümüz koşullarında bir kuruluşun ayakta kalabilmesinin vazgeçilmez temeli, şüphesiz KaliteGüvence Sistem gereklerinin tavizsiz uygulanması olduğu ortadadır. Kalite GüvenceSistemlerinin genel yükümlülük olarak ortaya çıkmasıyla ölçme ve kalibrasyon sistemleri ,kuruluşlar için bir zorunluluk halini almıştır. Aslında ölçme ve kalibrasyon , üretim prosesleriiçin zorunluluktan öte bir gerekliliktir. Ulusal ve uluslararası standartlar bir ölçme sistemihakkında mutlak uygulanması gerekli kurallar öngörmese bile ölçme ve kalibrasyon sistemi birkuruluş için, vazgeçilemez göz ardı edilemez bir gerçekliktir.

Böyle bir kaçınılmaz gerçeklik , üretim yapan tüm kuruluşlarda az veya çok sayıda ölçümyapılması sonucunu doğurmaktadır. Ancak hatalı yapılacak bir ölçme , en az ölçüm yapılmamasıkadar , hatta zaman zaman daha fazla düzeltilemez hataları doğurur. Dolayısıyla yapılan herölçümün gözlenebilir bir güvenirliliği olmak zorundadır. Bu durum ise ancak zincirleme bir yapıile uluslararası standart (veya referans) gereklerinden temel alan bir sistemin kurulmasınıgerektirmektedir. Bu noktada ölçme ve kalibrasyon sistemlerinin "akreditasyon" u karşımızaçıkmaktadır.

Yapılan ölçüm hizmetlerinin güvenirliliği, standartizasyonu , karşılıklı kabul edilebilirliği ( azyada çok sayıda , ne ölçüde olursa olsun ölçüm hizmetlerine katkıda bulunan kuruluşlarıngerçekleştirdikleri ölçümlerin) garanti altına alınabilmesi ancak bu işlemler için yetkilendirilmiş ,üzerinde anlaşma sağlanmış akreditasyon kuruluşları aracılığı ile sağlanabilir.

Bu bildiri akreditasyon işlemleri hakkında temel bilgileri , ölçme ve kalibrasyon işlemleriniuzunca bir süredir yürüten bir kuruluş açısından karşılaşılan problemleri ilgililere aktarmakamacıyla hazırlanmıştır.

1. NİÇİN AKREDİTASYON ?

Akreditasyon basit anlamı ile kabul edilme , geçerli sayılma , onanma manasındadır. Böyle birtanım ile konuya başlandığında akreditasyon kavramının aslında bir güvensizlik sonucu olduğugörülür. Ölçme - kalibre işlemleri aslında güvensizlik esasına dayanmaktadır. Öyle ya bir ölçmeişlemi yapıyorsanız ve ölçüm sonuçlarından eminseniz niçin ölçüm cihazınızı kalibre etmek içinuğraşmanız gereksin veya niçin üretimlerinizi ölçmeniz gereksin? O halde ölçme işlemininkendisi güvensizlik esaslıdır ve bu sebeple ölçümlere güven katacak bir sisteminiz olmalıdır.Öyle ilişkiler sağlamalısınız ki yaptığınız ölçümler size ve sizinle ölçme ilişkisinde bulunançevrenize güven versin. Böyle bir ölçme güven hattı ise ancak akreditasyon sistemi iletanımlanan çalışmaların gerçekleşmesi ile sağlanabilir.

149

Akreditasyon kavramı teorik olarak olmasa bile pratikte izlenebilirlik kavramı ilekarıştırılmaktadır. Ölçme ve kalibre işlemleri ile uğraşıyorsanız , ölçüm veya kalibre yaptığınızreferanslarınızı bir şekilde bir izlenebilirlik zincirine dahil etmişseniz akreditasyon işlemlerianlamsız gelebilmektedir. Oysa izlenebilirlik akredite olmak için gerekli önemli faktörlerdensadece biridir. Akredite olabilmeniz için tüm kalite sistem gereklerinin tanımlanması ,dokümante edilmesi ve uygulanması gerekmektedir. Bu bile yeterli değildir , çünkü yaptığınızçalışmaların sizin tarafınızdan yapılabileceği kendisine devlet tarafından yetki verilen bir kuruluştarafından onanmalıdır Yani yapacağınız işlemler resmiyet kazanmalıdır. Aksi takdirdeyukarıdaki paragrafta sözü edilen güven sağlanamayacaktır.

Akreditasyon " Bir laboratuvann belirlenen deneyleri gerçekleştirmeye yeterli olduğunun resmiolarak tanınması" olarak tanımlanmaktadır. Bu tanımda iki kavram dikkat çekicidir : Yeterlilikve resmiyet Yeterlilik , akredite için tanımlanmış standartlarda belirlenen tüm hususlannlaboratuvar tarafından karşılanmasıdır. Akredite olmak için tanımlanmış bir standart olmaz iseyeterliliği ölçmek izafi bir kavram olmaktan öteye geçemeyecektir. Yani akredite olmak içinyeterliliğin belirlenebileceği bir standart olması gerekir. Yine bunun gibi akreditasyonda önemlibir diğer husus resmiyettir. Yukarıda açıklanan yeterliliğin tespiti ancak resmi bir sistemlemümkün olabilir. Çünkü akreditasyonda önemli olan yeterli olmaktan çok yeterliliğinizin yetkilibir kuruluş tarafından onanmasıdır. Bu nedenle akredite yapacak kuruluşun yasa ile belirlenmesibir zorunluluktur.

2.AKREDİTE OLALIM AMA NASIL ?

Akredite olmak yukarıda bahsedildiği gibi ne kadar doğal bir ihtiyaca hitap ederse etsinakreditasyon işlemlerini gerçekleştirmek oldukça uzun ve meşakkatli bir süreçtir. Bu sürecitamamlama yolunda işe başlar başlamaz problemlerinizde başlayacaktır Problemlerin çoğuyapılacak işin güçlüğünden değil, yapılacak çalışmalara muhataplarınızın yeterli derecede önemvermemeleri ve uygulanacak işlem sırasının (prosedür) net olarak bilinememesindendir. Bubölümde henüz akredite olmamış (veya olamamış) bir kuruluşta ölçme ve kalibre işlemleri ileuğraşanların genellikle karşı karşıya kaldığı zorluklar özetlenmeye çalışılmıştır :

2.1. Akreditasyon İnancıHer süreçte olduğu gibi akreditasyon işlemleri sürecinde de akredite olmak gerekliğine olaninancın oluşması veya oluşturulması en önemli problem olarak karşımızdadır. Her ne kadarönceki cümlelerde akreditasyonun aslında doğal bir gereksinim olduğundan bahsedilmişse deakredite işlemleri gibi uzun ve meşakkatli bir sürecin göze alınabilmesi için ekstra bir inançgerekmektedir Buradaki inançtan kasıt "Eğer zorlayıcı bir etken olmasa idi acaba herhangi birkuruluş akredite olmak için gayret sarfeder miydi?" sorusuna verildiğini bildiğimiz olumsuzcevaplardır. Etrafımızda akredite olmak yolunda gayret gösterenlerin neredeyse tamamı kalitesistemi denetimleri sırasında kalibrasyon maddesinde sorulan sorular üzerinde oluşan sıkıntılarsebebiyle bu işe girmektedirler. Yine pek çok işletme bu işten para kazanmayı düşlemiştir. Belkipara kazanmak isteği yeterli motivasyonu sağlayabilir ama sadece para kazanmak amaç olursapek çok işlem yeterli önemde gerçekleştirilemeyecektir.

Ne kadar doğal bir ihtiyaç olursa olsun doğrudan faydaya dönüşemeyen ihtiyaçlar , ihtiyacıngiderilmesi için yapılacak çalışmaların yoğunluğu , çokluğu karşısında göz ardı edilebiliyor.Güven problemini göz ardı edecek bahaneler üretmeyi, uzun ve meşakkatli bir "güven sağlama"ya tercih edebiliyorsunuz. "Yıllardır bu ölçümü yapıyoruz. Böyle bir hata ile hiç karşılaşmadık."" Bu kadar para harcamaya ne gerek var hatalıları ayırırız" gibi masum bahaneleri üretmek

150

hiçte zor değil İşletmelerde genellikle üretilen bu tür bahanelerdir. Hatta pek çok işletme ölçmeve kalibre işlemlerini, rutin işlerini yürütürken boş kalan vakitlerinde gözetleyen yöneticiler ileyürütmektedir.

Akredite çalışmalarına başlarken ilk çözülmesi gereken problem yapacağınız çalışmaların çokkısa sürede işletmenize faydalı olacağı , yapılan harcamaların kısa sürede amorti edileceği vekara geçileceği yönünde insanları inandırmaktır. Aksi durumun , bugün için bir külfet gibigörünsede , işletmenizin gelişmesini engelleyici sonuçlar doğuracağını başta yöneticilerinizolmak üzere herkes tarafından çok açık bir şekilde anlaşılmasını sağlamalısınız.

2.2. Korku - TedirginlikÖnemli bir problemde ölçme ve kalibre işlemlerinden duyulan korku ve tedirginliktir. Yıllarboyu ölçme işlemlerini başarı ile sürdüren elemanların , kendilerinin elde ettiği ölçümsonuçlarına bile güvenmediğini gözlemlemek mümkündür ve bu güvensizlik normaldir. Çünküaynı eleman aynı ölçümü iki kez yapsa farklı sonuçlar elde edebilir. Kaldı ki aynı ölçümü farklıelemanlara yaptırdığınız zaman alacağınız sonuçlar size ürperti verebilir. Ancak ölçme işlemleriile uğraşanlar bilir ki bu gayet doğal bir sonuçtur ve zaten bu sebeple yapılan ölçümleri belirlisayıda tekrar etmek gerekir. Ancak ne kadar doğal olursa olsun ölçme yapan personelin bukonudaki endişelerinin giderilmesi yönünde çalışmalar yapmak gerekir. Ölçme işlemleri kendinegüveni yüksek oranlarda olan personele ihtiyaç gösterir.

Bu doğal korkunun yanı sıra, ölçme ve kalibrasyon hakkında öyle bir hava oluşmuştur ki kalibreişlemleri yapılması çok zor , hatta imkansız olarak algılanmaktadır. Pek çok işletme az birgayretle elde edebileceği bir kalibre yeteneğini sağlamaktansa denetimcilerin kabul edeceği birrapor veya etiketi temin etmeyi düşünmektedirler. Öyle ya hatalı bir ölçüm yaparda bir parti işihurdaya çıkarırsanız ne olacak? Böyle bir riski göze alabilmek başlı başına bir problem ikenüstüne üstlük laboratuvannıza gelen her ilgilinin , her denetimcinin bu işlerin çok zor olduğuyolunda söylemleri , denetimcilerin her soruda size güvenmediğini , sizin bu işleriyapamayacağınızı ima eden davranışları karşısında siz ne yaparsınız ? Bu korku sonucunda , pekçok görevlinin istenilen işlemleri kendilerinin yapamayacağı yolunda söylemlerine şahitolabilirsiniz. Bu korku ve endişeleri gidermek , personelin kendine güvenini sağlamak , "Biz buişi yaparız." düşüncesini yerleştirmek aşılması gerekli problemlerin başında gelir Gerçekten deölçme ve kalibrasyon işlemleri azami bilgi, kendine güven ve özen isteyen çalışmalardır ancakbaşarmak sanıldığı kadar zor değildir.

2.3. Yatırım İhtiyacıÖlçme ve kalibre işlemlerini yürütebilmek için gerekli yatırımlar işletmeler açısından yüksekmaliyetler olarak düşünülmektedir. Bu düşüncede doğruluk payı olmasına rağmen bu düşünceninoluşmasının önemli sebebi , kuruluşların ölçme ve kalibre işlemlerini asıl unsur olarakgörmemelerinden kaynaklanmaktadır. İşletmeler için asıl unsur üretimdir. Üretim için yapılacakyatırımlar dışında kalan yatırımlar gerekli olmayan yatırımlar olarak algılanmaktadır. Hele birdeyapılacak yatırımlar gerçekten yüksek maliyetler içeriyorsa işiniz tamamen zorlaşmaktadır. Buproblemi aşabilmeniz için yöneticilerinize yapılacak işlemin aslında bir üretim unsuru olduğunu ,bu işlemleri yapmazsanız üretim yapamayacağınızı veya yüksek maliyetle üretim yapacağınızıispat etmeniz gerekir. Gerçi son dönemlerde kalibre işlemlerinin kalite sisteminin zorunlu birunsuru olarak yaptırılmasının denetimciler tarafından istenmesi ile firma dışına yaptırılankalibrelerin işletmelere maliyeti , yöneticileri yatırım gerekliliği konusunda olumlu yöndeetkilemektedir. Özellikle büyük kuruluşlarda ölçme ve kalibre için yapılacak yatırımların çokkısa sürelerde kendisini amorti edeceği rahatlıkla tespit edilebilmektedir. Ancak ne kadar yatırım

151

ihtiyacı yöneticiler tarafından hissedilse de her zaman para harcamak zor bir iştir ve herkes jharcamalarını minimumda tutmak veya harcama yapmamak için alternatif bulmaya meyillidir. /

2.4. Eleman ve EğitimEleman problemi hemen hemen her işte kendini gösterir. Eleman ihtiyacının olmadığı sistemyoktur. Her ne iş yaparsanız yapın arzulanan bilgi ve tecrübeye sahip eleman bulmakzorundasınızdır. Hatta teknolojik gelişme arttıkça elemanlarınızın da o oranda kalifiye olmasışarttır.

Yukarıdaki paragraflarda da anlatıldığı gibi ölçme ve kalibre işlemlerini yürütecek elemanlarınsadece bilgili olması bile yeterli değildir. Elemanların psikolojik olarak ölçme yapabilecek jdüzeyde olması, kendine güvenmesi, riskli kararlar verebilecek kararlılıkta olabilmesi gerekir. /Bu unsurlar kültürel ortamla ilgilidir ve ülkemizde içinde yetiştiğimiz kültürel ortam genelliklebu özellikleri bize kazandıramamaktadır. Öyle ki üniversite eğitimi almış elemanlarınıza bilekarar verebilme kabiliyeti kazandırmak başlı başına bir problem olarak karşınıza çıkmaktadır. Budurumda yapabileceğiniz tek şey sürekli eğitim faaliyetleri yürüterek elemanlarınızı hem bilgihem de psikolojik olarak ölçme-kalibre işlemlerine hazırlamaktır.

Yetiştirilebilecek eleman eksikliğini bir tarafa bıraksanız bile, mevcut elemanlarınızı yeterli bilgiile donatabilmeniz için gerekli eğitimi sağlamakta oldukça zordur. Bu zorluk iki aşamadaönümüze gelmektedir. Bu aşamalardan birisi yöneticilerinizi elemanların eğitim almalarıgerektiği yönünde ikna etmektir. Yöneticiler herhangi bir para veya zaman harcamadan /elemanlarının istenilen her işi anında çözebilmelerini istemektedir ve sizin ileteceğiniz her istekonlar için bir külfettir. İkinci aşama ise istenilen eğitimi verebilecek sınırlı sayıda kuruluş olmasıve bu iş için yöneticilerinizi kızdıran düzeyde ücret istemeleridir. Ayrıca eğitim alabilmek içinişyerinizden belirli bir süre ayrı kalmanız da önemli bir problemdir. Bu zorlukların doğal sonucuolarak ancak sınırlı sayıda eleman sınırlı süre eğitim alabilmektedir. Çünkü gelişen düşüncesınırlı personelin eğitim alarak elde edilen bilgileri diğerlerine aktarması beklenilmektedir.Ancak bu pek mantıklı bir çözüm değildir. Çünkü eğitim önemli ve ayrı bir iştir. Herkes eğitimverebilecek düzeyde olsa kimsenin eğitim almasına gerek kalmazdı.

Eğitim eksikliğinin yanı sıra diğer bir eleman problemi tecrübedir. Daha önce anlatıldığı gibi /ölçme ve kalibre işlemleri yüksek tecrübe ister. Ölçme elemanı öyle çok ölçme yapmış olmalıdır ",••'ki daha önce zikredilen riskli kararları alabilecek güveni kendinde bulabilsin. Bu noktada dadiğer bir yönetim problemi ortaya çıkar. Çünkü her tecrübe bir maliyet gerektirir.

2.5. Yasal BelirsizlikAkredite olmak istiyorsunuz , ama sizi kim akredite etmeli? Akredite olmak ihtiyacının temeliresmi kabul görmek iken resmiyeti belirlenmemiş koşullarda akredite olmanız size bir faydagetirmeyecektir. Bu durumda ancak kalite sistemi denetimcilerinin onaylayacağı bir kuruluşunakredite etmesi belki anlamlı olabilir. Aksi halde siz akredite olduğunuzu zannederken denetimelemanlarının yüklenmeleri ile karşı karşıya kalmanız işten bile değil. Yasalarda belirtilmemişse iyapacağınız her çalışma izafi olarak değerlendirilebilecektir. Öyle ki akredite olmak için bir /kuruluş belirlenebilse bile denetimden geçeceğiniz standart belirsiz ise yapacağınız yönü nasıltayin edeceksiniz? Ülkemizde halen akreditasyon yapacak kuruluş , akredite olmakta izlenecekstandart, akredite prosedürü tam anlamı ile netleşmemiş ve yasallaşmamıştır.

152

3. SONUÇ

Bu bildiride akreditasyon kavramının ne olduğu ve akredite olma aşamasında karşılaşılanproblemler akreditasyon inancı, korku ve tedirginlik , yatırım ihtiyacı, eleman ve eğitim , yasalbelirsizlik başlıkları ile özetlenmeye çalışılmıştır. Bu açıklamalardan görülebileceği gibiakreditasyon problemleri teknik problemler olarak değil , genellikle zihniyet ve yönetimproblemleri olarak belirginleşmiştir. Bana göre de gerçek böyledir. Akreditasyon konusundateknik zorluklar çok azdır ve küçük gayretler ile giderilebilir. Ancak akreditasyona hazırlıkolarak nitelendirilebilecek olan problemler aşılması daha güç olan problemlerdir. Buproblemlerin bir kısmı zorla giderilmektedir. Kalite sistem denetimcilerinin tuttuğu raporlar veyayüksek fiyatlarla firma dışına yaptınlan kalibrasyonlar sizi akredite olmaya zorlayıcı nitelikteolabilmektedir. Ancak problemler teknik esaslı olmadığı için zorlayıcı çözümler aslındaproblemleri çözmemekte hatta çözümü ertelemektedir. Yinede zorla başlansa bile başlamakbitirmeye de bir başlangıçtır ve başlayan her süreç devam etmek ihtiyacı doğurur. Şu an görülende bu yöndedir. Her geçen gün kalite sistemi kapsamında yürütülen çalışmalar daha bir istekle veinançla yürütülmektedir.

153

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIlI.Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye

PASLANMAZ ÇELİKTEN İMAL EDİLEN KÜTLE STANDARTLARIİÇİN TEMİZLEME PROSEDÜRLERİ

Sevda Kaçmaz, Lenara Cholakh

TÜBİTAK, Ulusal Metrolojı Enstitüsü P.K.21, 41470 Gebze-TÜRKİYETel: 262 646 63 55

E-mail: sevda@ume.tubitak.gov.trE-mail: lenarac @ ume tubitak.gov.tr

ÖZET

Bu çalışmada, UME Mekanik Atölye'si tarafından imal edilen nominal değeri 20 g olan dörtadet silindir biçimindeki paslanmaz çelik ağırlıklara BIPM, soxhlet yoğunlaştırma ve organiksolventlerle temizleme yöntemleri uygulanmış olup, bu yöntemlerin ağırlıkların görünürkütlesindeki değişimine ve de stabilisazyon zamanına olan etkileri incelenmiştir. Ayrıca buüç farklı yöntem birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

Anahtar sözcükler: Görünür kütle değişimi, stabilisazyon zamanı, ağırlık

1. GİRİŞ

Uluslararası birim sistemindeki yedi temel birimden biri olan kütle birimi kilogram, "BureauInternational des Poids of Measures" BIPM' de muhafaza edilen %90 Platin - %10 iridyumalaşımından imal edilmiş, 39 mm çapında ve yüksekliğindeki silindir biçiminde olanuluslararası kilogram prototipin kütlesi olarak tanımlanır [ 1 ]. Uluslararası kilogram prototipi,10"9 dan daha iyi doğruluğa sahip olan kütle komparatörlerini kullanmak suretiyle BIPM'inreferans standartlarının kalibrasyonunda kullanılır. Öyle ki bu referans standartları da %90Platin - %10 iridyum alaşımından imal edilmiş olan ulusal kilogram prototiplerinkalibrasyonunda kullanılır. Metre konvensiyonuna dahil olan her bir ülkenin sahip olduğuulusal kilogram prototipler de paslanamaz çelikten imal edilmiş olan primer kütlestandartlarının kalibrasyonunda kullanılarak, izlenebilirlik ulusal kilogram prototipi üzerindensağlanır.

Yüksek hassasiyetli kütle belirlemelerinde, ölçümü yapılacak olan kütle standartlarına ve deteraziye etki eden çevresel tesir parametrelerinin etkisi hesaplamalara dahil edilmelidir. Öyleki bu tesir faktörleri; ölçüm laboratuarındaki hava basıncının, nemin ve sıcaklığın değişimi,elektrostatik yüklenmeler, manyetik alan, titreşim, ağırlığın yüzey koşulları ve temizliği.Ağırlığın yüzey temizliği ve pürüzlülüğü kütlenin uzun süreli kararlılığına ve de adsorpsiyondavranışlarına etki edebilir [ 2 ] .

Biz bu çalışmamızda, yüksek hassasiyetli kütle belirlemelerinde etkili olan ağırlığın yüzeytemizliğinin, ağırlığın görünür kütle değişimine ve de stabilisazyon zamanına olan etkileriincelenmiştir.

154

2.DENEY DÜZENEĞİ

Ölçümler için maksimum kapasitesi 50 g olan (Sartorius, C50S) tek kefeli, elektromanyetikkuvvet kompansazyonu ilkesine göre çalışan, çözünürlüğü 1 ug ve standart sapması 1 ug dandaha az olan kütle komparatörü kullanılmıştır. Ayrıca bu terazi aynı nominal değerlikli dörtağırlığı tartabilecek bir döner tabağa sahiptir. Bu deney çalışmasında, "Ulusal MetrolojiEnstitü'sü " UME Mekanik Atölye'si tarafından imal edilmiş, yoğunluğu 7909 kgm"3 (Ağırlığın yoğunluk değeri UME Hacim-Yoğunluk Laboratuar'ı tarafından belirlenmiştir) vede yüzey pürüzlülüğü 0.1 \ım( Ağırlığın yüzey pürüzlülüğü UME Boyutsal Laboratuar'ıtarafından belirlenmiştir) olan silindir biçimindeki, nominal değeri 20 g olan dört adetpaslanmaz çelik ağırhklar(MKl-MK4) kullanılmıştır.

İmal edilen bu ağırlıklardan MK1, referans standardı olarak kullanılmıştır ve ölçüm süresinceterazi içerisinde muhafaza edilmiştir. Diğer ağırlıklar (MK2-MK4) BIPM [ 3 ], soxhletyoğunlaştırma[4] ve organik solventle temizleme [5] yöntemlerine göre temizlenmiştir.Ağırlıklar yerine geçirme yöntemine göre(R-T-T-R, R; referans, T; test) [6] her gün üç kez(altı çevrim) ölçülmüş olup, yaklaşık bir ay boyunca doksan ölçüm verisi alınmıştır.

Ölçümler süresince ölçüm laboratuarındaki ortam şartları kaydedilmiştir. Ölçümlaboratuarındaki ortalama ortam şartlan; sıcaklık:20 °C ± 0.5, nem: %60 ± %5, basınç: 995mb ± 1 mb.

3.DENEYSEL SONUÇLAR

MK2-MK4 ağırlıklarının görünür kütle değişimlerigörülmektedir.

Şekil 1, Şekil 2 ve Şekil 3 de

Şekil 1. de ; BIPM yöntemine göre temizlenen MK2 ağırlığının yaklaşık otuz gün boyuncayapılan ölçümler sonucundaki görünür kütlesindeki değişimleri görülmektedir. Ölçümünikinci gününde, ağırlığın görünür kütlesinde ani değişimler gözlenmiştir. Böyle bir değişiminnedeni ise, ölçüm laboratuarındaki sıcaklık ve nemin anlık değişimindendir. Temizliköncesi MK2 ağırlığın görünür kütle değeri 12,270 mg idi, temizlik sonrasında ilk on beş güniçerisinde ağırlığın temizlik öncesinde belirlenen görünür kütle değerinden sapması 0,030mg'dır. Otuz gün süresince bu değer 0,010 mg olarak belirlenmiştir.

0 . 0 1 4 0 0 0 •

0 , 0 1 2 0 0 0

0 , 0 1 0 0 0 0

tV4

w

- - • - — •

-

7 1 0 1 3 1 6 1 9 2 2 2 5 2 8 3 1 3 4 3 7 4 0 ' !

ö l ç ü m

3 4

s e r

6 4 9 .

sı (3 0 g

2 55 58 61 64 67 70 73 76 79 t

İn)

2 85 8 8 91

Şekil 1. BIPM Yöntemine Göre Temizlenen MK2 Ağırlığın Zamana Bağlı Görünür Kütle Değişimi

155

Şekil 2 de; Soxhlet yoğunlaştırma yöntemine göre temizlenen MK3 ağırlığının yaklaşık otuzgün boyunca yapılan ölçümler sonucundaki görünür kütlesindeki değişimleri görülmektedir.Ölçümün ikinci gününde, ağırlığın görünür kütlesinde ani değişimler gözlenmiştir. Böyle birdeğişimin nedeni ise, ölçüm laboratuarındaki sıcaklık ve nemin anlık değişimindendir.Temizlik öncesi MK3 ağırlığın görünür kütle değeri -4,077 mg idi, temizlik sonrasında ilkonbeş gün içerisinde ağırlığın temizlik öncesinde belirlenen görünür kütle değerindensapması 0,030 mg'dır. Otuz gün süresince bu değer 0,005 mg olarak belirlenmiştir.

Şekil 3 de; Organik solventle (Iso-Propil Alkol ) temizleme yöntemine göre laboratuarşartlarında temizlenen MK4 ağırlığının yaklaşık otuz gün boyunca yapılan ölçümlersonucundaki görünür kütlesindeki değişimleri görülmektedir. Temizlik öncesi MK4 ağırlığıngörünür kütle değeri 7,168 mg idi, temizlik sonrasında ilk on beş gün içerisinde ağırlığıntemizlik öncesinde belirlenen görünür kütle değerinden sapması 0,038 mg'dır. Otuz günsüresince bu değer 0,005 mg olarak belirlenmiştir.

-0,006

ölçüm serisi ( 30 gün )

Şekil 2. Soxhlet Yöntemine Göre Temizlenen MK3 Ağırlığının Zamana Bağlı Görünür KütleDeğişimi

156

0,007600

•f 0,007200

0,006800

TTT

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 K2 85 88 9

Ölçüm serisi (30 gün)

Şekil 3. Organik Solventle Temizlenenen MK4Ağırlığın Zamana Bağlı Görünür KütleDeğişimi

4. SONUÇ

Görüldüğü gibi paslanmaz çelik ağırlıklar üzerinde uygulanan üç farklı temizlemeyönteminin, ağırlıkların görünür kütlesi üzerindeki değişim etkileri aynıdır. Bu otuz günlükölçüm periyodunda ağırlıkların görünür kütlesindeki değişimlerin zamanla azaldığı ve de buyöntemlerin ağırlıkların stabilisazyonu üzerinde olumsuz bir etki bırakmadığı görülmüştür.Öyle ki, ağırlıkların stabilisazyonu; ortam şartlarına, ağırlığın manyetik geçirgenliğe, ölçümişleminde kullanılan teraziye ve ağırlığın boyutuna da bağlıdır. Bu deneysel çalışma, bu üçyönteminde paslanmaz çelik ağırlıkların temizliğinde uygulanabileceğini göstermektedir.

5. TEŞEKKÜR

Bu deneysel çalışmanın gerçekleşmesinde ağırlıkları imal eden UME Mekanik Atölye'sine,ağırlıkların yüzey pürüzlülüğünü belirleyen UME Boyutsal Laboratuar' ına ve ağırlıklarınyoğunluklarını belirleyen UME Hacim-Yoğunluk Laboratuarına katkılarından dolayıteşekkür ederiz.

5. KAYNAKLAR

[ 1 ] R. Balhorn, D. Buer, M. Glâser and M. Kochsiek "Determination of Mass, Part 1", PTB-Bericht, Braunschweig, 1996, page 1[2] R. Shwartz "Guide to The Mass Determination with High Accuracy", PTB-Bericht,

Braunschweig, 1995, pages 28-37[3 ] G. Girard " The Washing and Cleaning of Kilogram Prototypes at The BIPM", 1990[4] M. Glâser, M. Mecke, PTB Mitteilungen , 1991, 101, pages 265-267[5] M. Plassa" Interaction of Organic Solvents with The Surface of Stainless Steel Weights",

IMEKO World Congress, 1995[6] S. Kaçmaz, "1 mg' dan 1 kg' a kadar Primer Standartların Oluşturulması" M.Sc. Tezi,1997, sayfa 33-34

157

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIILUlusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir-Türkiye f

REFERANS HALKA-TAMPON MASTAR (SETTING RING-PLUGGAUGES) KALIBRASYONU ve EUROMET 384 NOLU PROJE

KARŞILAŞTIRMALARI, ÖLÇÜM SONUÇLARI

Tan/er Yandayan1, İlker Meral2, Okhan Ganioğlu3

TÜBİTAK-ULUSAL METROLOJİ ENSTİTÜSÜ (UME)PK.21 41470 Gebze/KOCAELİ j

Tel: 262 646 63 55 /'E-Mail: tanfer@ume.tubitak.gov.tr2E-Mail: meral@ume.tubitak.gov.tr3E-Mail: okang@ume.tubitak.gov.tr

ÖZET

Referans halka ve tampon mastarlar, ölçme cihazlarının (Örneğin Universal Ölçüm Cihazı)set-up işleminde kullanılan, cihaza izlenibilirlik sağlayan uzunluk standardlarıdır. Referansolarak ölçüm cihazları vasıtasıyla, diğer ürün veya standartların boyutlarının bulunmasındakullanılırlar. Referans halka ve tampon mastarlar, uzunluk biriminin dağıtımını sağlayanönemli uzunluk standartları olduğundan dolayı, doğru bir şekilde kalibre edilmelidir. Bu tip jstandardların kalibrasyonunda, belirsizlik hesaplarında izlenecek yolların tespit edilmesi ve ',ulusal metroloji enstitülerinin bu konudaki yeteneklerinin bulunabilmesi için, 1996 yılınınAğustos ayı içinde EUROMET 384 projesi adı altında Euromet üyesi 13 Avrupa ülkesiarasında karşılaştırmalı ölçümlere gidilmiştir. Proje 1998 yılında tamamlanmış ve alınansonuçlar, 1999 sonbaharında BIPM tarafından koordine edilen, Ulusal metroloji enstitülerinindenkliğini göstermek amacıyla "karşılıklı tanıma anlaşması" nın bir hükmü olarak raporedilecektir. UME bu ölçümlere katılarak başarılı sonuçlar elde etmiş ve diğer ulusal metrolojienstitüleri arasındaki yerini bilimsel olarak kanıtlamıştır. Bildiride referans halka ve tamponmastarların EAL normlarına göre kalibrasyon yöntemi, belirsizlik hesapları ve katılan

ülkelerin karşılaştırma sonuçlan sunulacaktır. i

Anahtar Sözcükler: Çap ölçümleri, halka-tampon mastar, uluslararası karşılaştırmalar.

1. GİRİŞ

Parça boyutlarını, geometrik şekillerini ve bazen de parça yüzey kalitesini kontrol etmektekullanılan, boyutları standart ölçülerde sabitleştirilmiş kontrol aletlerine genel olarak mastardenir. Bir mastar normal olarak sınır ölçülerini oluşturan ölçü ve şekilleri temsil eder.

Boyutsal ölçümlerde en yüksek seviye standart olarak kullanılan mastar blokları (Gauge iBlock) haricindeki mastarları, özelliklerine göre ve uygulama alanlarına göre çok çeşitli /sınıflara ayırmak mümkündür. Temel olarak iki grupta toplanabilir [1],

I) Referans Mastarlar (Setting Ring and Plug Gauges): Bu mastarlar, standartlara görehazırlanmış en hassas mastarlardır. İsimlerinden anlaşıldığı gibi bazı cihazların (örneğinUniversal Ölçüm Cihazı) set-up işleminde kullanılarak uzunluk biriminin dağıtımını sağlayanmastarlardır. Geçer/Geçmez kısmı yoktur ve hiçbir zaman ürün ya da herhangi bir standardın,kontrolünde el ile alıştırma yöntemleri ile kullanılmaz Sadece referans olarak, ölçüm

158 i

cihazları aracılığıyla diğer ürün ya da referans standartların boyutlarının bulunmasındakullanılır. Nominal çapın standart bir ölçüde olmasına gerek yoktur. Sadece düşük birbelirsizlik ile gerçek değerin bilinmesi yeterlidir. Önemli olan çevre boyunca idealyuvarlaklıktaki sapma değerinin, yani yuvarlaklık (roundness) değerinin küçük olmasıgerekir. Bu mastarlar için tipik yuvarlaklık değerleri 0.06 - 0.3 um arasında değişir ve sadecehalka ve tampon mastar olarak bulunurlar.II) Atölye Mastarları: Bu mastarlar, endüstride üretilen parçaların kontrolü sırasında ellealıştırma yöntemi ile kullanılan mastarlardır. Atölye mastarlarının ürün yelpazesi geniştirama temel olarak üç grupta toplanırlar;a) İç çap mastarları (Tampon mastarlar)b) Dış çap mastarları

1) Halka mastarlar2) Çatal (Ay) mastarlar (Sabit ve Ayarlı çatal mastarlar)

c) Özel mastarlar1) Profil mastarları2) Radyus mastarları3) Kare tampon mastarları4) Derinlik mastarları

Bu bildirinin amacı referans mastarların kalibrasyon yöntemlerini açıklayarak, EUROMET384 nolu proje kapsamında gerçekleştirilen karşılaştırma sonuçlarını aktarmaktır.

2. EAL-G29'A GÖRE HALKA-TAMPON MASTAR KALİBRASYON YÖNTEMİ

Referans Halka ve Tampon Mastar Kalibrasyonu: Hassas ölçme cihazlarının set-up işlemindekullanılan bu mastarların esas görevi, ölçümü yapılacak herhangi bir ürünün veya mastarınboyutunun bulunmasında standart olarak kullanılmaktır. Bazen hassas ölçüm cihazlarının(Örneğin CMM 'lerin) açılış verifıkasyonlarmın yapılmasında da kullanılırlar. Bu yüzdenüzerindeki işaretli yerlerden çap boyutunun düşük bir belirsizlikle bilinmesi gerekir. Buboyutun düşük bir belirsizlikle biline bilmesi için referans mastarların iyi bir forma sahipolmaları gerekir. Bu yüzden bu tip mastarların kalibrasyonunda form ölçümleri yapılmalı vedeğerleri hesaba katılmalıdır.

UME Boyutsal Laboratuvarı'nda yapılan çap ölçümleri, Mahr 828 CİM Universal Ölçmecihazı kullanılarak, halka mastar kalibrasyonunda referans halka mastarlar (040 mm ve 03mm), tampon mastar kalibrasyonunda referans Johnson mastar blokları kullanılarakyapılmaktadır. İç çap ölçümlerinde 200 mN ile 400 mN, dış çap ölçümlerinde ise 1 N ile 2N'luk kuvvetler uygulanmaktadır. Ölçüm sonuçlan, 0 N'luk kuvvete çevrilerekverilmektedir..

2.1. Tampon Mastarlarda Çap ÖlçümleriMastarın ölçümünden önce, cihaz üzerinde gerekli ayarlamalar yapılır. Cihaz, ölçülecek mastarınnominal çap ölçüsüne yakın ölçüye sahip bir mastar bloğu ya da referans tampon mastarıkullanılarak set edilir. Tampon mastar, işaretli yüzeyi üste kalacak şekilde cihazın ölçüm tablasıüzerine yatık sabitlenir (Şekil 1). Sabitleme işlemi tampon mastarlarda V-yatakları kullanarak,pimlerde ise "pin vise"lar kullanılarak yapılmaktadır. Sabitleme konumuna göre maksimum veminimum noktalar bulunarak ölçüm yapılır.

159

Doğrusallık ve ParalellikÖlçümü

(~ MARK , "\

Doğrusallık ve ParalellikÖlçUmU

180°

Sekil 1 Çap ölçümü ve form ölçümlerinin (yuvarlaklık, doğrusallık ve paralellik) yapıldığı

noktalar.2.2. Halka Mastarlarda Çap ÖlçümleriMastarın ölçümünden önce, cihaz üzerinde gerekli hazırlıklar yapılır ve referans standarthalka mastar kullanılarak set edilir. Halka mastar, işaretli yüzeyi üstte kalacak ve yazılarıoperatöre bakacak şekilde cihazın ölçüm tablası üzerine yatık olarak sabıtlenır. Sabıtlemekonumuna göre maksimum ve minimum noktaları bulunur ve ölçüm halka mastarın kenaryüksekliğinin orta noktasından yapılır.

2.3. Mastarların Form Ölçümü .Mastarların kalitelerini anlamak ve boyut ölçülerinin ne kadar kesin olduğunu saptamak içingereklidir Elde edilen form ölçüm sonuçları, boyut ölçümünün belirsizlik hesaplamalarındakullanılır Form ölçümleri, form ölçüm cihazı kullanılarak gerçekleştirilir. Yuvarlaklıkölçümleri tabla üzerine yerleştirilen mastarların gerekli ayarları yapıldıktan sonra, mastarınkenar yüksekliğinin orta noktası, orta noktanın üstü ve altından mastar boyutuna göre seçilenüç noktadan yapılır (Genelde 5 mm). Paralellik ve doğrusallık ölçümleri, yuvarlaklıkölçümlerinin yapıldığı yüksekliklerin arasında, 0°-180° ölçüm kenarlarında gerçekleştirilir.

Eğer form ölçümü çeşitli nedenlerden dolayı yapılamıyorsa (form ölçme cihazı yoksa), testedilen mastarın formu hakkında bilgi edinilemediğinden, yapılan çap ölçümünündoğruluğundan emin olmak için farklı bir ölçüm yöntemi kullanılır. Böylece formbozukluğundan gelen hata ölçüm belirsizliğine eklenir. Tablaya yerleştirilen referans mastarınölçülecek çap kısmının orta noktasından ölçüm alınır Mastar ölçüm eksenine göre 10° sağave 10° sola tabla üzerinde çevrilerek (Şekil 2, 1. ve 2. noktalar) iki ölçüm daha alınır. Ortanoktanın 1 mm altından ve üstünden de (Şekil 2, 3. ve 4. noktalar) ölçüm alınarak toplam beşölçüm yapılır [2],

Öİ0B» Merkezi

Şekil 2. Ölçülen beş noktanın profili. İ v e 2. nokta 10°'lik sapma ile sağdan ve solda alınanölçümler. 3. ve 4. Noktalar lmm üst ve alt alman ölçümler

I-,

160

3. EU ROM ET 384 NOLU PROJE

Silindiriksel çap standartlarının kalibrasyonu için en önemli karşılaştırma 1996 ve 1998 yıllarıarasında yapılmıştır. OFMET pilot laboratuvar olarak, toplam 12 Avrupa Ulusal MetrolojiEnstitüsü (Tablo 1) bu projeye katılmıştır. Ekim 1995'te EUROMET kontak kişilerisilindiriklik standartlarının kalibrasyonu için laboratuvarlar arası karşılaştırmanın(EUROMET proje no 384) yapılmasına karar vermişlerdir Karşılaştırma, nominal çaplan 2.5mm ve 90 mm arasında olan üç halka ve iki tampon mastarların laboratuvarlara sıraylagönderilerek Ağustos 1996'da başlamışın Karşılaştırma, pilot laboratuvaıın ölçümüylebaşlamış ve pilot laboratuvarın ölçümüyle son bulmuştur. Herhangi bir sonuç katılımcıyagönderilmeden önce, bu karşılaştırma "regional key comparison" (Bölgesel metrolojikurumlarının aralarında yaptığı ve daha sonra CIPM karşılaştırmaları olarak yapılacakkarşılaştırmalar), EUROMET L-K4, olarak ilan edilmesine karar verilmiştir [3J

Tablo 1. Karşılaştırmaya katılan ülke ve metroloji enstitüleri

KodCM I

GUM

IMGCLNE

NMiNPLOFMETOMHPTB

SP

UMEVTT

ÜlkeÇEKCUMHURİYETİPOLONYA

İTALYAFRANSA

HOLLANDAİNGİLTEREİSVEÇMACARİSTANALMANYA

İSVİÇRE

TÜRKİYEFİNLANDİYA

Laboratuvar, yer ve kontak kişilerCzech Metrological Institute, Prague, Petr Balling

Central Office of Measures, Warszawa, ZbigniewRamotowski

Istituto di Metrologia G. Colonnetti, Torino, Attilio SacconiLaboratoire National d'Essais BNM/LNE, Paris, GeorgesVailleauNMi Van Swinden Laboratorium, AR Delft, Gerard KotteNational Physical Laboratory, Teddington, David FlackSwiss Federal Office of Metrology, Wabern, Ruedi ThalmannOrszâgos Meresügyi Hivatal, Budapest Kalman, TomanyiczkaPhysikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschvveig, FrankLüdickeSvvedish National Testing and Research Institute, Borâs,Mikael FrennbergUlusal Metroloji Enstitüsü, Gebze-Kocaeli, Tanfer YandayanVTT Manufacturing Technology, Espoo, Heikki Lehto

3.1. Ölçümü Yapılan StandartlarBeş silindiriksel standart ölçülmüştür (Tablo 2). Kullanılan standartların kalitesini anlamak veölçülen standartların belirsizliğinin hesaplanması için form ölçümleri pilot laboratuvar(OFMET) tarafından yapılmıştır: Belirtilen üç ölçme yüksekliğinde yuvarlaklık profili, ölçümyönünde oluşturulan hat üzerinde doğrusallık profili ve iki doğrusallık profilinin paralellikölçümü. Kullanılan standartların nominal boyutları ve form değerleri Tablo 2'de verilmiştir.[3]

161

Tablo 2 Ölçümü yapılan referans mastarlar

TİP

HALKA(RİNG)

HALKA(RİNG)

HALKA(RİNG)

TAMPON(PLİJG)

TAMPON(l'LUG.ı

Üretici ve SeriNo

MıcrovolKAMOO79(ı

S1PN"4I !S2

Mıcrmol

n.3

SIPN"41727

Dıamond027%

Boyutlar

Malzeme

0 00 mııılı 32,1 mmÇelik

0 90 mmh 32 mmÇelik

0 3 mm4.7 mmTungsten Karhid

0 50 mmlı 25 mmÇelik

0 2.5 mmlı 17.5 mıııÇelik

Yuvarlaklık

5 mııı ! 0.08 (tın

Orla 0.08 um5 mııı v 0.10 (im

5 mm A 007 (im

Orla 0.08 (tın5 mm 7 0.06 jam

1 inin î 0 07 (imOrta 0.10 um1 mm i 006 |IıTI

5 mm T 0,16 (un

Orla 0.15 yun5 mm 4- 0 23 (.un

5 mm t ()09(unOrla 0.l0(iııı

5 ıran i 0.07 (.un

Doğrusallık

0" (U3|iı ı ı180" 0O7| im

0" 0.08 (im180" 0.07 nın

0" 0.03 (tın180" 0.03 fim

0" 0.09 (im1 80" 0.07 (im

0" 0.04 (im180" 0.04(inı

Paralellik

18070" 0.16(Ul)

18070" 0.10(1111

18070" 0.08(1111

18070" 0.09)tm

18070" 0.04(im

Her standardın çap ölçümü, işaret çizgileri yönünde yuvarlaklık ölçümlerinin yapıldığı üçdeğişik yükseklikte yapılmıştır ve sadece orta yüksekliteki sonuçlar raporlanmıştır Ölçümsonuçlan; 0 N'luk kuvvete göre, referans sıcaklık 20 "C'ye göre ve sıcaklıkla uzamakatsayısı, 1 1.6x10"'' K"' alınarak hesaplanmıştır.3.2. Ölçüm SonuçlarıStandartların orta noktasında yapılan çap ölçüm sonuçları ve genişletilmiş belirsizlik (k=2),her referans için aşağıda verilmiştir [3].

• - • - •

}--.

ı - . . . " • . [ . • . • : ;

,. T •: ; '.:;. • '•' , 7 f v ' % r ; " 7 •

• T • ;•-. m *•• -.:j-,i•• ••ılj •. •.,, . , * „ . , , „ . » „ _ . . ^ , , J ^ J * J , ^ » H I , , , . _ ^

*• ' V ' :",-'•?, '• -•.• ı ı."i

¥ : ' / ' " ' • - ' , . . • - • - • ' " ' • ' . ' : - ' ' • • • • - . ' • ' • • - ; '

'•?.•----A

•.'•-:-••'

t • .

7,5016

2,5004

ö50 mm tampon mastar üfçttm sonuçlan ve belrrsi/lık arahgt

I

- • • ' . • •

"7T"'""'

; • ; • . ; ; - • • • / • ; . 7 • . • . . . ; : . ,

• • ' ; ! ; " ; • • • • ' ! ; - ; . " : ; " [ [ • ' , T r î ı C i v • ."•" ' ;" ' , : ' ' ' : ! ' " ' } ^ '•'•'••'' 7 • : . . , . ' •

;77/.-/*" *7". :

; , , ; ; • ; • ; i : - : . . , ' ' 7 ^ 'f?'-•.•'•'•; i j . 7 ' ^ 7 7 ' ,- v/

: • . ^ . ^

•i7. fi•,••. ;:.;öv. : i;

» İ E 1 İ E | 1 1 1 1 İo o

2.S mm tampon mastar «çüm sonuçlan ve belirsizlik aralığı

r • • • : , ' ' ' • - . . ' : - . • 1 : . . ' . •'- • ' : • : ' : . ' . ^ . • ' ' • ' 7

•••Vy7H{-;:---::::;/,r ;:•:.

1 T •' İ V ' *•

7;,7.ri

:İ77"±E7T7i

• ' " . " " • ' " ' ••'

• 7 . -ı

i İT 1 ı s | s s Iö

0 nmı halka mastar ölçüm sonuçtan ve bettrslzük aralığı

i 30006

I 3000*

j 30002

: S1 3U000ı O

I e 1 i t Mö

40 mm halka maslat OlçUnı sonuçtan w belrsizl* ı

i 3 29998

! o

?ES94

•7^77; ' •" '•.'••>-v\:;W-:-.: ':.;•.= -.':;>; , : : , 7 •'•', •-; -•.,- T 7 7 ' • • ı , i , 7 j ; • ; . : , : • /••V*'•:•;..;,*••.7;,>'

• V " : ' : ı 'ı.':--1-ıf''."" r ' İ i ' ^ i ' 1 ' ' ^ . 1 . '••,'• • • • ; ; " • , • • ; * • ; . • • • ; - • • . ; • • • : • • , . - - ; ^ '

7' '7-I.7İ7Î;;*;?";"

:.' •,';•" '•. • 7 - / ' . •'-•!• - - ." 7

. - •, H

,. v '-rı

7$

fflîiİ7i,7

':'. '•-•'.••T'':7;;

O

TI halka maâat ölçüm sonuçlan ve bekrazlik aralığı

162

OFMET (İSVİÇRE)VTT (FİNLANDİYA)SP (İSVEÇ)NMI (HOLLANDA)PTB (ALMANYA)IMGC (İTALYA)

NPL (İNGİLTERE)LNE (FRANSA)CMI(ÇEKCUMHURİYETİ)GUM (POLONYA)OMH (MACARİSTAN)UME (TÜRKİYE)

4. BELİRSİZLİK BÜTÇESİ

Ölçüm belirsizliğinin hesaplanması "ISO-Guide to expression of uncertainty inmeasurement"a göre yapılmıştır.Belirsizlik hesaplanmasında aşağıdaki faktörler alınmıştır• Ölçüm tekrarlanabilirliği,• Referans standart (Referans halka mastar ve Johnson mastar bloklar),• Ölçme cihazının skala hatası,• Kalibre edilen mastarın form hatası,• Sıcaklık,• Kosinüs hatası Ölçme yönüne göre skalanın ayarlanması,• Maksimum çap arama noktası hatası,• Cihazın dijital çözünürlüğü.

5. SONUÇ

Halka ve tampon mastarların karşılaştırmaları bütün katılımcı ülkelerin denkliklerinigörmeleri açısından çok faydalı olmuştur Bu karşılaştırma, BIPM Key Comparison kurallarıdoğrultusunda, boyutsal metroloji alanında EUROMET dahilinde gerçekleştirilen ilk KeyComparison' dır

EUROMET Project 384, Calibration of ring and plug gauges, adı altında karşılaştırmalıölçümlerin sonucunda UME Türkiye'yi başarılı bir şekilde temsil etmiş ve diğer ulusal metrolojienstitüleri arasındaki yerini bilimsel olarak ispatlamıştır. UME tarafından yapılan çapölçümlerinin güvenirliği uluslararası alanda belgelenmiş olmaktadır. Karşılaştırma sonuçları,1999 sonbaharında BIPM tarafından koordine edilen, Ulusal metroloji enstitülerinin denkliğinigöstermek amacıyla "karşılıklı tanıma anlaşması" nin bir hükmü olarak rapor edilecektir.

6. KAYNAKLAR

1 O. Ganioğlu, O. Yaman ve İ. Meral, B0Y1A Eğitim Dokümanı, UME, Gebze, 19982. EAL-G29 Guidance Publication, Calibration of Ring and Plug Gauges, 19973 R Thalman, EUROMET Project 384, Interlaboratory key comparison: Calibration of ring

and plug gauges, Final Report (draft B), April 1999.

163

TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir ŞubesiIII. Ulusal Ölçümbilim Kongresi 7-8 Ekim 1999 Eskişehir Türkiye

REFERANS ROC KWELL SERTLİK BLOKLARININ KALIBRASYONLIVE KALİBRASYONDA KULLANILAN SERTLİK STANDARDI

MAKİNALARI

Sinan l'ANK, Cihan KUZU, Hayrettin PARLAKTÜRK, Çetin DOĞAN,

TÜBİTAK Ulusal Metrolojı Enstitüsü, Gcbzc-KocaeliTcl:262 6466355 Fax:262 6465914

E-posta:sinan. fank@umc.tubitak.gov.tr

ÖZET

Endüstride yaygın olarak sertlik test makinalarının doğrulanması amacıyla kullanılan, referanssertlik bloklarının kalibrasyonları, standartlarda teknik özellikleri belirtilen sertlik standardımakinaları ile gerçekleştirilir Rockwell sertlik skalasına sahip sertlik bloklarının kalibrasyonuiçin, bloğa uygulanan yükün yüksek doğrulukla oluşturulması ve iz derinliğinin de yüksekdoğrulukla ölçülmesi gerekir. Bir blok kalibrasyonu için gereken üçüncü önemli parametre isebatıcı ucun geometrik özelliklerinin standartlarda belirtilen toleranslar içinde olmasıdır. Bumakalede, örnek olarak seçilen Rockwell C skalasına sahip bir sertlik bloğunun, ISO 674 veISO 1355 standardına göre kalibrasyonunun nasıl gerçekleştirildiği ve kalibrasyonungerçekleştirilmesinde kullanılan Rockvvell sertlik standardı makinaları ve bu makinalardaolması gereken teknik özellikler anlatılmıştır

Anahtar Sözcükler: Sertlik bloğu, kalibrasyon, sertlik standardı makinası

1. GİRİŞ

Sertlik ölçümleri malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan en kolay vehızlı ölçme yöntemlerinden biridir. Ayrıca çekme, burma, kırma vs. gibi malzeme testyöntemlerine göre malzemeyi çok daha az tahrip ettiği ve bitmiş makine parçası üzerinde deölçüm alınabildiği için özellikle tercih edilmekte ve bu özelliğinden dolayı da endüstride çokyaygın olarak kullanılmaktadır. Sertlik ölçümlerinin doğuşu Brinell isimli bir mühendistarafından kendi fabrikasında ürettiği çelik ürünlerinin mukavemetinin pratik ve hızlı olarakbelirlenmesi amacıyla geliştirdiği teknik sayesinde ortaya çıkmıştır. Daha sonra Rockwelltarafından geliştirilen farklı bir teknik sayesinde, sertlik ölçümü daha da basit ve hızlı halegelmiştir [1] Sertlik ölçümleri, ne kadar kolay ve güvenilir teknik geliştirilirse o kadarkullanışlı ve verimli olacağı için, araştırmaya açık bir konu olarak üzerinde yoğun çalışılanalanlardan biridir.

Sertlik ölçme yöntemleri tahribatlı ve tahribatsız olmak üzere iki şekilde gerçekleştirilir.Tahribatlı ölçme yöntemleri çok çeşitli olmasına rağmen endüstride en yaygın olarakkullanılanlar Rockwell, Brinell, Vickers, mikrovickers, Knoop ve Shore yöntemleridir. Buyöntemlerde Shore hariç diğerleri belirli bir geometriye sahip bir batıcı ucun malzemeyüzeyine belirli bir kuvvet ile bastırılması sonucu oluşan iz boyutlarını veya iz derinliğiniölçerek malzemenin sertliği hakkında bilgi vermektedirler Shore yönteminde ise, bir buyanın

164

serbest olarak malzeme yüzeyine düşmesi ve buyanın geri zıplama yüksekliğine göre sertlikdeğeri hakkında bilgi edinilmektedir. Tahribatsız yöntemler ise elektromanyetik ve fototermalteknikleri kullanmaktadırlar. Elektromanyetik yöntemde malzemenin manyetik ve elektrikselözelliklerine göre sertlik ölçümü gerçekleştirilir. Bu durumda sertliği ölçülecek malzemeninmanyetik olması gerekmektedir [2] . Fototermal sertlik ölçme yönteminde termal laseruyarılmasıyla, ısıl dalgalar malzeme yüzeyine gönderilmekte ve yüzeyden yansıyan ısılradyasyon bir dedektör aracılığı ile ölçülmektedir. Malzemenin yüzeyinden içe doğru sertlikprofili sonlu farklar yöntemiyle belirlenmektedir [3]. Bu tahribatsız sertlik ölçme yöntemleriyanında, eddy-current ve ultrasonik yöntemleri kullanan teknikler üzerinde de çalışmalarsürdürülmektedir. Tahribatsız yöntemler, tahribath yöntemlere göre daha kaba ölçüm değerivermelerine rağmen malzemeyi tahrip etmemesi, hızlı ve pratik kullanımı, yüzeygeometrisinden bağımsız olmaları, hafif ve taşınabilir olmaları gibi avantajları nedeniylegelecekte doğruluğunun yükselmesi ve fiyatının düşmesi ile çok daha yaygın olarakkullanılacaklardır.

Rockwell sertlik ölçme yöntemi, genellikle elmas piramit bir ucun malzeme yüzeyine belirlibir kuvvet ile bastırılması sonucu, batıcı ucun malzeme içine dalma derinliğine göre,malzemenin sertlik değeri hakkında fikir vermektedir. Bir malzeme ne kadar sert ise izderinliği o kadar az olacaktır. Batıcı ucun geometrik özellikleri, uygulanan yükün doğruluğuve iz ölçme sisteminin hassasiyeti ISO 674 ve ISO 355 standardında belirtilen sınırlardahilinde gerçekleştirilebilirse bu özellikleri sağlayan sertlik makinası referans sertlikbloklarının kalibrayonlarında kullanılabilmektedir. Referans sertlik bloklarının kalibrasyonuiçin ise sertlik makinası, istenen özellikleri sağladığı taktirde blok üzerinde alınacak beş adetiz ölçümü ile blok kalibrasyonu kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir.

2. ROCKWELL SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMİ

Rockwell sertlik değeri malzeme üzerine batıcı bir uç yardımıyla önce sabit bir ön yük ilebastırıldığında meydana gelen izin dip kısmı başlangıç noktası alınarak asıl yük uygulanıpbelirli bir süre sonra asıl yük kaldırılıp ön yük değerine geri dönüldüğünde başlangıçtaki izdeğerine nazaran meydana gelen iz derinliğindeki net artışla ters orantılı olarak elde edilensayı, Rockwell sertlik değerini verir Rockwell sertlik ölçümü şematik olarak Şekil l.'degösterilmiştir.

Rockwell sertlik ölçümünde, batıcı uç olarak yaygın bir şekildel.5875 mm ve 3.175 mmçapında bilyalar ile 120° açıya sahip elmas konik uç kullanılmaktadır.

Rockwell sertlik değerleri çeşitli yük ve uçları kullanarak çeşitli şekilde skalandırılırlar.Sertliği ölçülecek malzemenin cinsine (sertliğine vs. ) göre uygun bir Rockvvell skalası ve buskalaya uygun ön yük, yük ve batıcı uç seçilir. Bu skalalar Rockvvell A-B-C-D-E-F-G-H-K,Rockvvell Suprficial 15 N, 30 N, 45 N, 15 T, 30 T, ve 45T'dir.

Rockvvell A, F ve H'de ön yük 98.07 N, toplam yük ise 588.4 N , Rockvvell B, D ve E'de önyük yine 98.07 N toplam yük ise 980.4 N , Rockvvell C, G ve K'de ise ön yük 98.07 Ntoplam yük ise 1471 N olarak kullanılmaktadır. Rockvvell superfıcial ölçümü için 15 N ve 15T skalası için ön yük 29.42 N toplam yük 147.1 N, 30 N ve 30 T skalası için ön yük 29.42 Ntoplam yük 294.2 N, 45 N ve 45 T skalası için ise ön yük yine 29.42 N toplam yük ise 441.3N olarak seçilmektedir.

165

Rockvvell A, C ve D'de 120 ° açıya sahip elmas koni uç, Rockwell B, F, G'de 1.5875 mmbilya uç, Rockwell E, Hve K'de ise 3.175 mm bilya uç kullanılmaktadır. Rockvvell superfıcial15 N, 30 N ve 45 N için 120° elmas konik uç, Rockvvell superfıcial 15 T, 30 T ve 45 T için ise1.5875 mm bilya uç kullanılmaktadır. İz derinliğini ölçecek sistem ise ölçülmesi istenen enküçük sertlik değerini gösterecek şekilde seçilmelidir. Bu endüstriyel uygulamalar için,Rockvvell sertlik skalasından 0.5 birim gösterecek şekilde seçilir ve bunun anlamı 0.001mm'yi okuyacak hassasiyette olmasıdır.

IMÜlç

NımncMıayı

(F+ H) Tea tVOlUd İz CBnligi

Şekil. 1 Rockvvell sertlik ölçümü prensip şeması [8]

3. SERTLİK STANDARDI MAKİNALARI

Sertlik standardı makinaları, sertlik ölçme cihazlarının doğrulama ölçümlerinde kullanılanreferans sertlik bloklarının kalibrasyonlarını gerçekleştirmek için kullanılan, yüksekdoğruluklu sertlik standarlarıdır. Sertlik standardı makinaları birincil ve ikincil seviye olmaküzere iki grupta incelenebilir. Heri ki seviyedeki Rockvvell sertlik standardı makinası için,ISO 674 ve ISO 1355'de olması gereken minimum şartlar belirtilmiştir. ISO 674'e göre [4]Rockvvell A-B-C-D-E-F-G-H-k skalalarına sahip sertlik bloklarının kalibrasyonu için ön yükdeğerleri % ±0.2, toplam yük ise % ±0.1 doğruluğa sahip olmalıdır. Elmas ucun açısı120°±0.1° doğruluğunda , elmas ucun eğrilik yarıçapı 0.2 mm±0.005 mm içinde olmalı, bilyauç kullanıldığında, bilya çapının toleransı 1.5875 mm±0.002 mm, 3.175 mm±0.003 mmiçinde olmalıdır. İz derinliği ölçme cihazının ölçme doğruluğu ±0.1 Rockvvell içinde ve busertlik birimini ölçecek kabiliyette olmalıdır. Rockvvell superfıcial sertlik standardı makinasıiçin ise OSO 1355'de [5] belirtilen şartlar; ön yük değerleri % ±0.5, toplam yük ise % ±0.25doğruluğa sahip olmalıdır. Elmas ucun açısı 120°±0.1° doğruluğunda , elmas ucun eğrilikyarıçapı 0.2 mm±0.005 mm içinde olmalı, bilya uç kullanıldığında, bilya çapının toleransı1.5875 mm±0.002 mm. İz derinliği ölçme cihazının doğruluğu ±0.2 Rockvvell içinde ve busertlik birimini ölçecek kabiliyette olmalıdır.

Bir referans Rockvvell sertlik bloğunun kalibrasyonunda kullanılacak sertlik standardımakinasında olması gereken minimum özellikler yukarıda anlatıldığı gibi ISO standartlarındaaçıkça belirtilmiştir. Bu özellikleri sağlayan herhangi bir sertlik cihazı standart sertlikmakinası olarak kullanılabilir. Fakat her standartta olduğu gibi birincil ve ikincil seviyestandart olarak gruplandırılacak makinalar, bir sertlik standardı makinası için en önemli üçparametreyi sağlama sistemine göre sınıflandırılabilirler. Eğer sertlik bloğuna batıcı uçvasıtasıyla uygulanacak yük, ölü ağırlıklarla gerçekleştiriliyor ise ve direkt yükleme şeklindeuygulanıyor, ve iz ölçme sistemi laser interferometre sistemi ile ölçülüyor ise, gerek kuvvetgerek ise boyutsal ölçümler için birincil seviyeli standartları kullandığı için birincil seviyeli

i:

166

bir standart makine olarak adlandırılabilir. Böyle bir makinaya ait şematik çalışma prensibiŞekil 2.'de görülmektedir. Bu makinada uygulana yükün doğruluğu % 0.005 ve iz derinlikölçme sisteminin doğruluğu ise 0.05ujn veya 0.025 Rockwell birimi olarakgerçekleştirilebilmektedir. İtalya Metroloji Enstitüsü'nde tasarım ve imalatı gerçekleştirilenböyle bir sertlik standardı makinasında bu özelliklerin yanında, batıcı ucun yataklandığısistem sürtünmeyi yok etmek ve buradan gelebilecek hatayı ortadan kaldırmak için havayastıklı yatak sistemiyle donatılmıştır. [6,7]. UME'de birincil seviyede bir sertlik laboratuarıkurulması çalışmaları kapsamında endüstrinin acil ihtiyacını karşılayabilmek için, endüstriyelamaçlı ölçümler için üretilmekte olan manivela ile ölü ağırlık uygulayan sertlik cihazı ISOstandartlarında belirtilen şartları sağlayacak şekilde düzenlenmiş ve sertlik blok kalibrasyonuyapılabilecek konuma getirilmiştir.

Teraziler

Baticj Uç

~ Numune

Pomp

Şekil 2. Ölü ağırlıklı Sertlik Standardı Makinası [8]

4. REFERANS SERTLİK BLOK KALİBRASYONU

Referans Rockwell sertlik bloklarının kalibrasyonu, ISO 674 ve ISO 1355'de belirtilenprosedüre göre kalibrasyon gerçekleştirilir

Kalibrasyonun gerçekleştirilmesi için gereken şartlar şu şekilde sıralanabilir:• Kalibrasyonun gerçekleştirildiği ortam 23°C ±5°C içinde olmalıdır,• Batıcı ucun bloğa değme hızı < 1 mm/s olmalıdır,• Bloğun oturtulduğu tabla, batıcı ucun bloğa batması esnasında şok ve titreşim

oluşturmaması için bloğa değecek derecede yaklaştırılmalıdır,• Ön yükün uygulanma süresi (ti), 1 sn < ti > 10 sn şartını sağlamalıdır,• Ön yükten toplam yüke geçme süresi (t2), 2 sn < ti > 8 sn şartını sağlamalıdır,• Toplam yükün uygulanma süresi (t3), 3 sn < t3 > 5 sn şartını sağlamalıdır,• Sertlik bloğu üzerinde mümkün olduğunca homojen olarak beş noktadan ölçüm değeri

alınır ve bunlar küçükten büyüğe doğru sıralanır, (e;).• Alınan ölçümlere göre bloğun belirli sınırlar içinde üniform dağılım göstermesi gerekir.

Bunun için eşitlik (1) kullanılır.

167

r= 100(e5-eı)/ e (1)

e : ölçümlerin ortalamasır : % olarak üniform dağılım hatasıd : ölçülen iz derinliğine karşılık gelen Rockvvell sertlik değeri

Bulunan r değerleri ISO 674 ve 1355'de belirtilen müsaade edilebilir üniform dağılım hatasınırları içinde kalıyorsa kalibrasyonu gerçekleştirilen Rockwell sertlik bloğu, sertlik testcihazlarının kalibrasyonunda kullanılabilir.

5. SONUÇ

Endüstride yaygın olarak kullanılan Referans sertlik blokları, sertlik ölçme cihazlarınındoğrulama ölçüm ve periyodik kontrollerinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenlebunların kalibrasyonu, değeri bilinen standartlarla gerçekleştirildiği taktirde malzeme vemamul üretiminde, doğru gerçekleştirilecek sertlik ölçümü sayesinde kalite ve ticarete önemlikatkı sağlayacaktır. Ülkemizde sertlik bloklarının kalibrasyonunu en üst seviyedegerçekleştirmek UME'nin çalışma alanlarından biridir. Bu konuda gerçekleştirilen çalışmalaraek olarak, UME Sertlik Laboratuarı, endüstrinin ihtiyacına göre birincil seviyede sertlik bloğukalibrasyonlarına başlamak için alt yapısını geliştirecek ve kuracaktır.

6. REFERANSLAR

[1] "Metalik Malzemelerin Mekanik Deneyleri" E. S. Kayalı, C. Ensari, F. Dikeç, İ T ÜMatbaası, 1983 Gümüşsüyü İstanbul[2] Stıefel Mayer-Qualımax- Nondestructive Hardness Testing (Elektromanyetik SertlikCihazı Katalogu)[3] "Photothermal Hardness Determination Using Finite Difference Method", M. Reigl, G.Goch, Imeko Xıv World Congress Vol Iıı. , 1-6 June 1997, Tampere, Finland[4] Iso 674 Metalic Materials- Hardnes Test- Calibration Of Standardized Blocks to be UsedFor Rockwell Hardness Testing Machines (Scales A-B-C-D-E-F-G-H-K)[5] Iso 1355 Metalic Materials-Hardnes Test-Calibration Of Standardized Blocks to be UsedFor Rockwell Superfıcial Hardness Testing Machines (Scales 15 N, 30n, 45n, 15t, 30t And45t)[6] G. Barbato , S. Desogus, R. Levi " Design Studies And Characteristic Description ff The

Standard Dead-Weight Hardness Tester of the Istituto Di Metrologia Di G. Colonnetti -.VDI-Berichte Nr. 308, 1978, 97-103.

[7] G. Barbato, S. Desogus, And R. Levi, "Design And Performance Of A DeadweightStandard Rockvvell

Hardness Testing Machine," Journal Of Testing And Evaluation, Vol. 6, No. 4, July 1978, Pp.276-279.

[8] Ş. Baytaroğlu, H.Ö.Özbay "Sertlik Birimleri ve Sertlik metrolojisi", I Ulusal ÖlçübilimKongresi, Ekim 1995, Eskişehir.

168

1' .