பாடம் : 1

அளவையியலின் தோற்றமும் வளர்ச்சியும்

(GENESIS AND PROGRESS OF METROLOGY)

 

1.1 அளவையியல் என்றால் என்ன?

 

தொழிற்சாலையில் உருவாகும் பொருட்களை அளத்தல் பற்றிய அறிவியலே அளவையியல் ஆகும். பொதுவாக அளத்தல் என்பது தொலைவை அளத்தல், விசையை அளத்தல், வெப்பநிலையை அளத்தல் என்று பலவகைப்படும். இங்கு அளவையியல் என்றால் அவற்றைக் குறிக்காது. தொழிற்சாலையில் உருவாகும் பொருட்களின் நீளம், அகலம், ஆழம், உயரம், விட்டம் போன்ற நேர் அளவுகளையும் (Linear measurement), சாய்வு மட்டம், கோணம் போன்ற கோண அளவுகளையும் (Angular measurement), பரப்புச் சீர்மை (Surface finish), நேர்க்கோட்டுத் தன்மை (Straightness), தட்டைத்தன்மை (Flatness), வட்டத்தன்மை (Roundness), உருளைத்தன்மை (Cylindricity), கோளத்தன்மை (Sphericity) போன்ற வடிவ (Geomentry) அளவுகளை எப்படி அளப்பது என்பது பற்றியும், அதற்குப் பயன்படும் அளக்கும் கருவிகளைப் பற்றியும், அளக்கும் முறைகளைப் பற்றியும் கூறுவதே அளவையியல் ஆகும்.

 

1.2 அளவையியலின் தேவை

 

நீராவி எந்திரம் கண்டுபிடித்த பிறகு, மனித ஆற்றலை விடப் பல மடங்கு ஆற்றல் தொழிற்கூடங்களுக்கு கிடைத்தது. கைகளையும், கால்களையும் பயன்படுத்தி பொருட்களை உற்பத்தி செய்த காலம் மாறி எந்திரங்களைப் பயன்படுத்தும் காலம் தோன்றியது; தொழிற்புரட்சிக்கு வித்திட்டது.

 

கருமான் பட்டறைகளிலும், தச்சர் பணிமனைகளிலும் மற்ற கைவினைஞர் கூடங்களிலும் ஒன்று இரண்டு என மிகக்குறைவாக பொருட்களை உற்பத்தி செய்த நிலைமாறி ஆயிரமாயிரமாக பெருவாரியாக உற்பத்தி (Mass production) செய்யும் நிலை ஏற்பட்டது.

 

ஒரு மாட்டு வண்டியின் சக்கரத்தை செய்துவிட்டு அதற்கேற்ப அச்சின் அளவை நிர்ணயித்து செய்து விடலாம். ஒரு வீட்டு வாசற்கால்களை செய்துவிட்டு, அதன் அளவுக்கு ஏற்ப கதவுகளை செய்து கொள்ளலாம். அப்படியே அளவுகள் மாறுபட்டாலும், செதுக்கி சரி செய்து கொள்வது எளிது. ஆகவே அளவுகளின் துல்லியம் அவ்வளவாகத் தேவைப்படவில்லை.

 

ஆனால், பெருவாரியாக பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் போது இந்த உத்தியை பயன்படுத்த முடியாது. ஏனென்றால் தொழிற்சாலைகளில் உற்பத்தியாகும் ஒரு கருவி, ஒரு கார், ஒரு எந்திரம் என்பவை எல்லாம் பல நூறு உதிரி உறுப்புகளால் ஆனவை. ஒவ்வொரு உறுப்பும் ஒரே இடத்தில் செய்யப்படுவதில்லை. பல்வேறு இடங்களில் செய்யப்பட்டு அல்லது வாங்கப்பட்டு ஒரு இடத்தில் இணைக்கப்படுகின்றன. அப்படி இணைக்கும்போது அவை சரியாக பொருந்தி தேவைப்பட்ட இயக்கத்தை கொடுக்க வேண்டும். ஒரு அச்சில் சக்கரம் சுழல வேண்டுமானால் அச்சுக்கும், சக்கரத்தின் துளைக்கும் இடையே சற்று இடைவெளி இருக்க வேண்டும். இந்த இடைவெளி குறைவாக இருந்தால் சக்கரம் சரியாக சுற்றாது; அதிகமானால் அதிர்வையும், ஓசையும் ஏற்படுத்துவதோடு இயக்கமும் சீராக இருக்காது. ஆனால் சக்கரம் அச்சோடு சுழல வேண்டுமானால் (இரயில் சக்கரங்களைப்போல) இடைவெளி இருக்கக் கூடாது. சக்கரம் அச்சை கெட்டியாக கவ்விக் கொள்ள வேண்டும்.

 

ஆகவே, தேவைப்படும் இயக்கங்களுக்கு ஏற்ப உதிரி உறுப்புக்களின் அளவுகள் (Dimension) தீர்மானிக்கப்பட்டு வடிவமைக்கப்படுகின்றன.

 

ஆனால், ஒரு உறுப்பை வரையறுக்கப்பட்ட ஒரே அளவில் துல்லியமாக உருவாக்குவது அரிய செயலாக முதலில் இருந்தது. ஏனெனில் அந்த உறுப்பைச் செய்யும்போது பொறியில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், செய்யும் தொழிலாளியின் செயல்பாட்டில் மாறுபாடு, செய்யப்படும் உலோகத்தில் உள்ள குறைகள், சுற்றியுள்ள சூழலால் ஏற்படும் மாற்றங்கள் போன்றவற்றால் உறுப்புகளின் அளவுகளிலும் சற்று மாறுபாடு காணப்படும். 25 மி.மீ. விட்டமுள்ள ஒரு உருளையைக் கடையும்போது, அது சரியாக 25 மி.மீ. இருக்காது; சற்றுக் கூடுதலாகவோ, குறைவாகவோ இருக்கும். இந்த அளவு மாறுபாடு மிகவும் அதிகமாக இருந்தால், முன்னர் காட்டியபடி இணைப்பில் சிக்கல் ஏற்படும்.

 

ஆகவே, இணைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கருத்தில் கொண்டும், பொருட்களின் இயக்கத் தேவைகளைக் கருத்தில் கொண்டும் ஓரளவு அளவு மாற்றங்களை அனுமதிப்பார்கள். பொறுத்துக் கொள்ளக் கூடிய இந்த மாற்றத்தை பொறுதி (Tolerance) என்று கூறுவர்.

 

ஒரு உறுப்பின் தரத்தை நிர்ணயிக்கும் போது அதன் அளவு மாறுபாடுகள் கொடுக்கப்பட்ட பொறுதி அளவுக்கேற்ப கட்டுப்பாட்டில் உள்ளனவா என்பதை அளந்து சரிபார்ப்பது மிகவும் அவசியமான ஒன்றாகும்.

 

தொடக்கக் காலங்களில் ஒரு உறுப்பைச் செய்து முடித்த பிறகு அதனை அளந்து பார்ப்பார்கள். அளவுகள் கட்டுப்பாட்டுக்குள் இருந்தால் ஏற்றுக் கொள்வார்கள். இல்லையென்றால் தேவையில்லை என்று ஒதுக்கி விடுவார்கள். செய்யப்பட்ட ஒரு உறுப்பு ஒதுக்கப்படும் போது அதற்கு தேவைப்பட்ட உலோகம், பொறிகளின் நேரம், பணியாளரின் நேரம் என்று எல்லாமே வீணாகிறது; செலவுகள் கூடுகிறது; இலாபம் குறைகிறது.

 

உறுப்பைச் செய்கின்ற இடமும், அளக்கின்ற இடமும் வேறுவேறாக இருப்பதால் இந்த இரண்டு செயல்களுக்கும் நடுவில் ஒரு பெரிய இடைவெளி இருந்தது. செய்முறை சரியில்லை என்று அளப்பவர் கூறுவார். அளந்த முறை சரியில்லை என்று செய்யும் பணியாளர் கூறுவார். இந்த குறைகூறும் போக்கினால் எங்கே தவறு நேர்கிறது என்பதைக் கண்டறியும் நிலை மறைந்து உறுப்புகள் வீணாவது தொடர்ந்து கொண்டிருக்கும்.

 

இந்தக் குறைபாட்டைக் குறைக்க, நீக்க ஏற்பட்ட முதல் முயற்சிதான் புள்ளியியல் தரக்கட்டுப்பாடு (Statistical Quality Control) என்பது. இந்த முறையில் உறுப்புகளின் அளவு மாறுபாடுகளைக் கண்காணிப்பதோடு, அவை கட்டுப்பாட்டை மீறுவதற்கு முன்னரே உற்பத்தியை நிறுத்தி, சரியான காரணத்தைக் கண்டறிந்து குறைகளை நீக்கி சரி செய்துவிட முடியும்.

 

இந்த முறையிலும் உறுப்புகள் செய்து முடிந்தபிறகு, அதில் பதம் எடுத்து (Sampling) அளந்து, கணக்கிட்டு, கட்டுப்பாட்டுக்குள் உள்ளதா என்று கண்டறிய வேண்டும். இந்தக் கால இடைவெளியில் உற்பத்தியாகும் உறுப்புகள் வீணாவதற்கு வாய்ப்புகள் உள்ளன. ஆகவே, மிகவும் வேகமாக உற்பத்தி செய்யப்படும் பொருட்களுக்கு புள்ளியியல் தரக் கட்டுப்பாடு முறை ஏற்றதல்ல.

 

இன்று உறுப்புகளுக்கு கொடுக்கப்படும் பொறுதி அளவுகள் மிக நுட்பமாக மைக்ரோமீட்டர், நானோ மீட்டர் என்று குறைந்திருக்கிறது. மேலும் உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தில் பெரும் மாற்றங்கள் ஏற்பட்டிருக்கின்றன. கடைசல் பொறிகள் (Lathe), துருவல் எந்திரங்கள் (Milling Machine), சாணை எந்திரங்கள் (Grinding machines) போன்ற சாதாரணப் பொறிகளில் செய்யப்பட்ட பொருட்கள் இன்று எண்வழிக் கட்டுப்பாட்டு எந்திரங்களிலும் (Numerical Control Machines) கணினி வழி உற்பத்தி முறைகளிலும் (Computer aided Manufacturing) செய்யப்படுகின்றன.

 

சாதாரண எந்திரங்களில் செய்வதை விட மிகத் துல்லியமாக இந்த நவீன உற்பத்தி முறைகளில் செய்ய முடியும். மேலும் இந்த முறைகளில் பல சிக்கலான வடிவங்களையும் செய்ய முடியும்.

 

ஒரு பொருளை நுட்பமாக செய்வதோடு பணி முடிந்து விடுவதில்லை. அதனைச் சரியாகவும், துல்லியமாகவும் அளந்து பார்த்து தரத்தை உறுதி செய்யவும் வேண்டும். ஒரு பொருளைச் செய்கின்ற பொறிகளின் துல்லியத்தை விட அதனை அளந்து சரிபார்க்கும் முறைகளின் துல்லியம் பத்து மடங்குக்கு மேல் இருக்க வேண்டும் என்பது பொது விதி. ஆகவே, இன்று சிக்கலான வடிவ அமைப்புகள் கொண்ட பொருட்களை மிகத் துல்லியமாக அளக்கும் கருவிகள் மிகவும் தேவைப்படுகின்றன.

 

ஒரு பொருளை மிக வேகமாகவும், துல்லியமாகவும் செய்யும்போது, செய்யும் முறையில் ஒரு சிறிய தவறு நேர்ந்தாலும், மிகக் குறைந்த கால இடைவெளியில் பல பொருட்கள் வீணாகிவிடும். ஆகவே, ஒரு பொருளை செய்த பிறகு அளந்து பார்ப்பதை விட, அது பொறியில் உருவாகும் போதே அளந்து கண்காணித்து, தேவைக்கேற்ப மாற்றங்களை உடனுக்குடன் செய்து குறைகளைக் களைவதும், தரமான பொருட்களை செய்வதும் சிறந்த முறையாக இன்று கருதப்படுகிறது.

 

பொருள் உற்பத்தியாகும் போது அதனைத் தொடாமல், ஆனால் துல்லியமாக அளவிடுவது எப்படி? அளவு மாறுபாடுகளுக்கு ஏற்ப பொறியைக் கட்டுப்படுத்துவது எவ்வாறு? இது இயலுமா?

 

இத்தகைய கேள்விகளுக்கு விடையாக இன்று பல நவீன அளக்கும் தொழில் நுட்பங்கள் வந்திருக்கின்றன. அவற்றில் லேசர் அளவையிலும் (Laser metrology), பார்க்கும் எந்திரங்களும் (Machine vision) அடங்கும். இத்தகைய முறைகளினால் நீள, அகலங்களையும், பரப்பின் மென்மையையும், கோண அளவுகளையும், வட்டத் தன்மைகளையும் ஒரே நேரத்தில் பொருட்களைத் தொடாமல் அளந்து விடலாம்.

 

1.3 அளவுகளின் வகைகள்

 

தொழிற்சாலைகளில் உருவாகும் உறுப்புக்களின் அளவுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு அவற்றை கீழ்கண்டுள்ளபடி பிரிக்கலாம்.

 

(1) நேர் அளவுகள் (Linear Measurement)

(2) கோண அளவுகள் (Angular Measurement)

(3) வடிவ அளவுகள் (Geometrical Measurement)

 

1.3.1 நேர் அளவுகள் என்பவை:

 

(1) நீளம், அகலம், உயரம், ஆழம்

(2) விட்டம், ஆரம்

(3) இரண்டு புள்ளிகளுக்கோ, துளைகளுக்கோ இடையிலான தூரம்

 

1.3.2 கோண அளவுகள் என்பவை:

 

(1) இரண்டு பரப்புகளுக்கு இடையிலான கோணம்

(2) சாய்வு / சரிவு

 

1.3.3 வடிவ அளவுகள்

 

வடிவ அளவுகள் என்பவை நேர் மற்றும் கோண அளவுகளின் இணைப்பாகும். வடிவ அளவுகளை நேரடியாக அளக்க முடியாது. நேர் மற்றும் கோண அளவுகளை அளந்து அதன்மூலம் கணக்கிடப்பட வேண்டும். எடுத்துக்காட்டாக, நேர்க்கோட்டுத் தன்மையை ஒரு குறிப்பிட்ட தூர இடைவெளியில் கோணத்தை அளந்து அதிலிருந்து கணிக்க வேண்டும்.

 

(1) நேர்க்கோட்டுத் தன்மை (Straightness)

(2) தட்டைத் தன்மை (Flatness)

(3) வட்டத் தன்மை (Roundness)

(4) உருளைத் தன்மை (Cylindricity)

(5) கோளத்தன்மை (Sphericity)

(6) செங்குத்துத் தன்மை (Squareness)

(7) இணைத்தன்மை (Parallism)

(8) பரப்புத் தன்மை (Surface finish)

 

இவற்றோடு பல்சக்கரத்தின் பல்வடிவ அமைப்பும் (Gear profile), திருகாணியின் அமைப்பும் (Screw thread profile) மற்றும் காற்றியக்க வடிவ அமைப்புகளும் (Aero foil profile) இதில் அடங்கும்.

 

1.4 அளக்கும் கருவிகள்

 

அளவு வகைகளுக்கு ஏற்ப அளக்கும் கருவிகளை கீழ்க்கண்டுள்ளவாறு வகைப்படுத்தலாம்.

 

நேர் அளவிகள்

கோண அளவிகள்

அளவுகோல் (Scale)

கோணமாணி (Bevel protracter)

வெர்னியர் அளவுகோல் (Vernier Caliper)

சாராய மட்டம் (Spirit level)

நுண்ணளவிகள் (Micrometer)

சரிவுமானி (Clino meter)

ஒப்பளவிகள் (Comparators)

சைன் மட்டம் (Sin bar)

முகப்பு அளவிகள் (Dial gauges)

தானெதிர் ஒளிமானி (Auto collimeter)

உயர அளவிகள் (Height gauges)

கோண ஒப்பளவி (Angle dekker)

ஆழ அளவிகள் (Depth gauges)

தொலைநோக்கி (Alignment telescope)

நழுவுக் கடிகைகள் (Slip gauges)

கோணக் கடிகைகள் (Angle gauges)

நீளக் கோல்கள் (Length bars)

 

 

ஒருங்கிணைந்த அளக்கும் எந்திரமும் (Co-ordinate measuring machine), நேர், கோண, வடிவ அளவுகளை அளக்க வல்லவை. இந்த எந்திரங்கள் கணிப்பொறிகளின் துணையால் இயங்குவதால் அளவுகளை அளப்பதோடு அவற்றைப் பதிவு செய்து நேரடியாக வரைபடங்களையும் கொடுக்கவல்லவை.

 

1.5 அளவிடும் அமைப்பு

 

அளக்கப்படும் பொருள், அளவிடும் கருவி, அளக்கும் பணியாள், அளக்கும் சூழல் என்பதோடு செந்தரம் (Standard) என்ற ஐந்து கூறுகளைக் கொண்டதுதான் அளவிடும் அமைப்பு ஆகும்.

 

 

 

1.6 செந்தரம்

ஒரு அளவுகோல் (Scale) வாங்குகிறோம். அது சரியாக இருக்கிறதா என்பதை எப்படி கண்டுபிடிப்பது? கடைக்குச் சென்று 1 கிலோ பொருள் ஒன்றை வாங்குகிறோம். அது சரியாக ஒரு கிலோ இருக்கிறதா என்பது எப்படி தெரியும்? அல்லது கடைக்காரர் பயன்படுத்தும் எடைக்கல் சரியாக ஒரு கிலோதான் என்பதை எப்படி உறுதிப்படுத்துவது?

 

கடைக்காரரின் எடைக்கல்லை சரிபார்க்க சரியான எடையுள்ளது என்று நிரூபிக்கப்பட்ட ஒரு மூல எடைக்கல்லை வைத்து நிறுத்துப் பார்த்துவிடலாம். அந்த நிரூபிக்கப்பட்ட எடைக்கல்லே செந்தரமாகும்.

 

செந்தரங்களின் துல்லியத்தையும் பயன்பாட்டையும் பொருத்து அவை, கீழ்க்கண்டுள்ள வகையில் பிரிக்கப்படுகின்றன.

 

(1) முதன்மை செந்தரங்கள் (Primary standards)

(2) இரண்டாம் நிலை செந்தரங்கள் (Secondary standards)

(3) மூன்றாம் நிலை செந்தரங்கள் (Tertiary standards)

(4) பயன்பாட்டு செந்தரங்கள் (Working standards)

 

பல்நாட்டு மீட்டரும், பல்நாட்டு கெஜமும் முதன்மை செந்தரங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும். இந்த முதன்மை செந்தரங்களைப் போலவே நகல்கள் தயாரிக்கப்பட்டு பல இடங்களில் வைத்து பயன்படுத்தப்படும். இவை இரண்டாம் நிலை செந்தரங்கள் ஆகும். இவை அவ்வப்போது முதன்மை செந்தரங்களோடு ஒப்பிடப்பட்டு பாதுகாக்கப்படும்.

 

முதன்மை செந்தரங்களும், இரண்டாம் நிலை செந்தரங்களும் ஒப்புநோக்கப் பயன்படும் தலையாய செந்தரங்கள் ஆகும். இவற்றை தொழிற்சாலைகளிலும், ஆய்வுக் கூடங்களிலும் பயன்படுத்த முடியாது. ஆகவே அங்கெல்லாம் பயன்படுத்த ஏதுவாக உருவாக்கப்பட்ட செந்தரங்களே மூன்றாம் நிலை செந்தரங்கள் ஆகும். இவை இரண்டாம் நிலை செந்தரங்களின் உண்மையான நகல்கள் ஆகும்.

 

1.6.1 முதன்மை செந்தரங்கள்

 

செந்தர கெஜம் என்பது 1 சதுர அங்குலமும், 38 அங்குல நீளமும் கொண்ட வெங்கலச் சட்டம் ஆகும். இதில் 36 அங்குலம் மைய இடைவெளியில் அங்குல ஆழமும், அங்குல விட்டமும் கொண்ட துளையில் பொன் முளைகள் செருகப்பட்டிருக்கும். முளைகளின் மேற்பரப்பு வெங்கலத் தண்டின் சம அச்சில் (Nuetral axis) இருக்கும். தண்டு வளைந்தாலும் அல்லது தண்டின் மேற்பரப்பில் எந்த பழுது ஏற்பட்டாலும் அது பொன் முளைகளை பாதிக்காது. பொன் முளைகளின் மேற்பரப்பு மிகவும் மென்மையாக்கப்பட்டு அதன்மேல் மூன்று கோடுகள் குறுக்கு வாட்டிலும், இரண்டு நெடுக்கிலும் போடப்பட்டிருக்கும். ஒரு கெஜம் என்பது இரண்டு பொன் முளைகளின் மேலுள்ள நடுக்கோடுகளுக்கு இடையிலுள்ள தூரமாக வரையறுக்கப்படும். இந்த தண்டு சரியாக 200 வெப்ப நிலையில், இரண்டு உருளைக்கு மேல் வளையாதவாறு வைக்கப்பட்டிருக்கும்.

 

ஆனால் இன்று மெட்ரிக் அளவு முறையே பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதில் ஒரு மீட்டர் என்பதுதான் செந்தர அளவாகும். இது பிளாட்டினம் இருடியம் கலவை உலோகத்தால் ஆனது. இதன் குறுக்குத் தோற்றம் படம்-1.2.2-ல் காட்டியுள்ளதைப் போல X வடிவில் இருக்கும். இதன் நடுப்பகுதி மென்மையாக்கப்பட்டு இரண்டு நுட்பமான கோடுகள் போடப்பட்டிருக்கும். இந்த இரண்டு கோடுகளுக்கு நடுவில் உள்ள தொலைவே ஒரு செந்தர மீட்டர் எனப்படும். இந்த தண்டு 00 C வெப்பநிலையில் வைக்கப்பட்டிருக்கும்.

 

 

 

 

 

 

இந்த செந்தரங்களை பயன்படுத்துவது என்பது அவ்வளவு எளிதான காரியமல்ல. இவை தட்ப வெப்பநிலைக்கேற்ப மாறக்கூடியது. இதன் நகல் செந்தரங்கள் வேறெங்கும் இல்லை. இதை வைத்து மற்ற அளவுகோல்களையும், கருவிகளையும் ஒப்பிடுவதும் கடினம். ஆகவே, இந்த குறைபாடுகளைப் போக்க அலை நீள செந்தரம் ஏற்படுத்தப்பட்டது. இதில் 1 மீட்டர் என்பது கிரிப்டான் 86 isotopeல் இருந்து பரவும் ஒளியின் வேகத்தைக் கொண்டு வரையறுக்க ஒப்புக் கொள்ளப்பட்டது. இதன்படி, ஒரு மீட்டர் என்பது ஒரு வெற்றிடத்தில் 1/299792458 விநாடியில் ஒளி செல்லும் தூரம் ஆகும். இதனை ஈலியம்-நியான் லேசரைக் கொண்டு எளிதாக அளந்து விடமுடியும். இதன் துல்லியம் 1011-ல் ஒரு பங்கு. அதாவது பூமியின் விட்டத்தை 1 மி.மீ. துல்லியத்தில் அளக்க முடியும். இதனால் பல நன்மைகள் உண்டு. அவை,

 

(1) வெப்பதட்ப நிலைகளால் மாறாது.

(2) இதை ஓரிடத்தில் வைத்து பாதுகாக்கத் தேவையில்லை.

(3) இதில் எந்த உலோகமும் இல்லாததால், தேய்மானமோ, அரிப்போ இருக்காது.

(4) எந்த இடத்திலும் துல்லியமாக செந்தரத்தை ஏற்படுத்தி பயன்படுத்த முடியும்.

 

1.6.2 பயன்பாட்டு செந்தரங்கள்

 

அன்றாடம் தொழிற்சாலைகளிலும் ஆய்வுக் கூடங்களிலும் பயன்படும் கருவிகளை அளவீடு செய்யவோ, தேவைப்பட்டால் நேரடியாக அளப்பதற்கு பயன்படுத்தவோ ஏதுவாக உருவாக்கப்பட்டவைதான் பயன்பாட்டு செந்தரங்கள் ஆகும். இவை முதல்நிலை செந்தரங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்டவை. சிக்கனத்திற்காக சற்று விலைகுறைந்த உலோகத்தால் ஆனவை. பயன்பாட்டுக்கு ஏதுவாக இவையும்,

 

(1) வரி செந்தரங்கள் (Line standards) என்றும்,

(2) முனை செந்தரங்கள் (End standards) என்றும் வகைப்படும்.

 

வரி செந்தரங்களில் இரண்டு வரிகளுக்கு (கோடுகளுக்கு) இடையிலுள்ள தொலைவு செந்தர அளவாகும். ஆனால் முனை செந்தரங்களில் ஒரு தண்டின் இரண்டு முனைகளுக்கு இடையிலுள்ள தொலைவு செந்தர அளவாகும்.

 

இரண்டு வரிகளுக்கு இடையிலான தொலைவை ஒப்பிட்டுப் பார்ப்பதைவிட இரண்டு முனைகளுக்கு இடையிலான தொலைவை ஒப்பிட்டுப் பார்ப்பதும், அளவீடு செய்வதும் எளிதாகும். 100 மி.மீ. அளவுக்குள் நழுவுக் கடிகைகளும் (Slip gauge) அதற்குமேல் நீளத் தண்டுகளும் (Length bars) செந்தரங்களாகப் பயன்படுகின்றன.

 

1.6.3 வரி செந்தரங்களின் நன்மைகளும், குறைகளும்

 

(1) வேகமாக, எளிதாக, சிக்கனமாக அளவெடுக்கவும், நீண்ட அளவுகளுக்கும் ஏற்றது.

(2) பல்வேறு அளவுகளில் கிடைக்கிறது.

(3) வரிகள் துல்லியமாக கீரப்பட்டிருந்தாலும், வரிகளின் கனம்கூட அளவை பாதிக்கும்.

(4) அளக்கும்போது இடமாறு தோற்றப்பிழையினால் (Parallax error) குறை ஏற்படும்.

(5) செந்தரத்தின் சரிநுட்பம் குறைவாகவே (Accuracy) இருக்கும். மேலும் இதை பார்ப்பதற்கும் பெருக்கு ஆடிகள் (Magnifying glass) தேவைப்படும்.

 

1.6.4 முனை செந்தரங்களின் நன்மைகளும், குறைகளும்

 

(1) இவை மிகவும் துல்லியமானவை.

(2) மிகக் குறுகிய பொறுதிகளைக் கொண்ட நுட்பமான பொருட்களை அளப்பதற்கும், ஆய்வுக் கூடங்களிலும், பட்டறைகளிலும் பயன்படுத்தவும் ஏதுவானவை.

(3) முனை செந்தரங்களை ஒன்றோடு ஒன்றாக இணைத்து வேண்டிய அளவை அளக்க முடியும்.

(4) ஆனால் ஒரு நேரத்தில் ஒரு அளவை மட்டுமே அளக்க முடியும்.

(5) முனைகள் தேய்ந்து துல்லியம் கெடும் வாய்ப்பு அதிகம்.

(6) அளப்பதற்கு நேரமாகும்.

(7) இடமாறு தோற்றப்பிழை ஏற்படாது.

(8) தொடு உணர்வை வைத்து அளப்பதால் அளவில் மாறுபாடு ஏற்படும் வாய்ப்பு உண்டு.

 

1.6.5 செந்தரங்களை அளவீடு செய்தல்

 

அன்றாடம் பயன்படுத்தும் கருவிகளை, பட்டறை செந்தரங்களைக் கொண்டு அளவீடு செய்யலாம். பட்டறை செந்தரங்களை, ஒப்பீட்டு செந்தரங்களைக் கொண்டு அளவீடு செய்யலாம். ஒப்பீட்டு செந்தரங்களை மூன்றாம் நிலை செந்தரங்களைக் கொண்டு அளவீடு செய்யலாம். இப்படி படிப்படியாக மேலே போனால் முதல்நிலை செந்தரங்களை அளவீடு செய்ய வேண்டிய நிலைக்கு வரலாம். அதனை ஒளியியல் அடிப்படையில் தான் அளவீடு செய்ய முடியும்.

 

ஒளிக்குறுக்கீட்டு (Lighting interference) முறையில் எதிரொலிக்கும் கண்ணாடி நகரும்போது ஒளிநீளத்தை அளக்க முடியும். அதனால் சரியாக எவ்வளவு தூரம் கண்ணாடி நகர்ந்திருக்கிறது என்பதை கணக்கிட்டு விட முடியும். கண்ணாடி வரி செந்தரத்தோடு இணைக்கப்பட்டிருந்தால், நுண்ணோக்கி மூலம் அது நகர்ந்திருக்கும் தொலைவை அளந்துவிடலாம். இவை இரண்டையும் ஒப்பிட்டுப் பார்த்து செந்தரத்தை அளவீடு செய்யலாம்.

 

இதேபோல் ஒரு முனை செந்தரத்தையும் அலைநீள செந்தரத்தைக் கொண்டு அளவீடு செய்யலாம்.

 

வரி செந்தரங்கள் அளவீடு செய்யப்பட்டு விட்டால் அவற்றைக் கொண்டு முனை செந்தரங்களையும், முனைக் கடிகைகளையும் அளவீடு செய்ய முடியும்.

 

முனை செந்தரங்களை நேரடியாக அலைநீள செந்தரங்களைக் கொண்டும், ஒப்பளவிகள் கொண்டும் அளவீடு செய்ய முடியும்.

 

1.7 அளக்கும் முறைகள்

அளவிடும் உறுப்புக்களின் துல்லியத்தையும், சரிநுட்பத்தையும், அளவையும் பொறுத்து அளவிடும் முறைகள் வேறுபடும்.

 

(1) நேரடி முறை (Direct method)

ஒரு அளவுகோல் மூலம் நீளத்தை அளத்தல், ஒரு சரிவு கோண அளவிமூலம் கோணத்தை அளத்தல் போன்றவை நேரடி அளத்தல் முறை எனப்படும்.

 

(2) மறைமுக முறை (Indirect method)

ஒரு வட்டத்தின் நாண் உயரத்தையும், நாண் நீளத்தையும் அளந்து அதன் மூலம் விட்டத்தைக் கணிப்பது, துல்லிய உருளைகள் கொண்டு கோணத்தைக் கணிப்பது போன்றவை மறைமுக முறை எனப்படும்.

 

(3) தனி அல்லது முழுமை முறை (Absolute method)

ஒரு பொருளின் நீளத்தை முழுமையாக ஒரே நேரத்தில் அளத்தல் முழுமை முறை எனப்படும்.

 

(4) ஒப்பளவு முறை (Comparative method)

 

ஒரு பொருளின் நீளத்தை நேரடியாக அளக்காமல், அளவு தெரிந்த வேறொரு பொருளுடன் ஒப்பிட்டு, அதிலிருந்து எவ்வளவு மாறுபட்டிருக்கிறது என்பதை கண்டறிந்து, நீளத்தை தீர்மானிப்பது ஒப்பளவு முறை எனப்படும்.

 

(5) இடமாற்று முறை (Transposition method)

ஒரு பொருளின் எடையை, எடை கற்கள் கொண்டு முதலில் அளந்துவிட்டு, பின்னர், பொருள் இருந்த இடத்தில் எடையையும், எடை இருந்த இடத்தில் பொருளையும் வைத்து மீண்டும் அளத்தல் இடமாற்று முறை எனப்படும்.

 

(6) ஒன்றிப்பு முறை (Coincidence method)

ஒரு பொருளின் நீளத்தை அளக்க அதன்மேல் ஒரு அளவுகோல் வைத்து அளத்தல் ஒன்றிப்பு முறை எனப்படும்.

 

(7) விலக்க முறை (Deflection method)

ஒரு பொருளின் எடையை ஒரு வில்தராசு மூலம் அளத்தல் ஒரு முகப்புமானியின் முள் விலக்கத்தைக் கொண்டு, பொருளின் நீளத்தை அளத்தல் போன்றவை விலக்க முறை எனப்படும்.

 

(8) நிரப்பு முறை (Complementary method)

ஒரு பொருளின் கொள்ளளவை, அதை நீரில் முக்கி, அது வெளியேற்றும் நீரின் அளவைக் கொண்டு அளத்தல் போன்றவை நிரப்பு முறை எனப்படும்.

 

(9) ஈடுகட்டு முறை (Substitution method)

வெப்பநிலையால், ஒரு பொருள் மாற்றங்கள் அளந்தால், அது எந்த வெப்பநிலையில், அதே மாற்றம் ஏற்படுகிறது என்பதைக் கொண்டு அளத்தல் ஈடுகட்டு முறை எனப்படும்.

 

(10) சுழி முறை (Null measurement method)

ஒரு பொருளின் மின்தடையை (Electrical resistance) வீட்டோன் மின்சுற்று மூலம், மின்னோட்டம் சுழியாக இருக்குமாறு செய்து அளத்தல், ஒரு தராசின் முள் 0-எனக் காட்டுமாறு எடைக்கற்களை போட்டு சமன் செய்து அளத்தல் போன்றவை சுழிமுறை எனப்படும்.

 

 

(11) தொடு முறை (Contact method)

ஒரு பொருளின் நீளத்தை ஒரு வெர்னியர் அளவுகோல் மூலம் தொட்டு அளப்பது போன்றவை தொடு முறை எனப்படும்.

 

(12) தொடா முறை (Contactless or non contact method)

ஒரு ஒளிக்கீற்றின் மூலம் அல்லது அழுத்தக் காற்றுமூலம் பொருளின் அளவுகளை அளத்தல், தொடா முறை எனப்படும்.

 

குறு வினாக்கள் :

1. அளவையியல் என்றால் என்ன?

2. அளவுகளின் வகைகள் யாவை?

3. நேர் அளவுகள் யாவை?

4. கோண அளவுகள் யாவை?

5. வடிவ அளவுகள் யாவை?

6. அளவிடும் அமைப்பின் உறுப்புகள் யாவை?

7. செந்தரங்களின் தேவை என்ன?

8. செந்தரங்களின் வகைகள் என்ன?

9. முதன்மை செந்தரங்கள் யாவை?

10. பயன்பாடு செந்தரங்கள் யாவை?

11. அளக்கும் முறைகள் என்ன?

 

 

நெடு வினாக்கள் :

1. உற்பத்தி அமைப்பில், இன்றைய அளவையியலின் தேவையை விவரிக்கவும்.

2. அளக்கும் வகைகளையும், அவற்றிற்குத் தேவைப்படும் அளக்கும் கருவிகளையும் எடுத்துக்காட்டி விளக்குக.

3. பல்நாட்டு செந்தரங்கள் யாவை? அவற்றின் அமைப்பு, தேவை, பயன்பாடு பற்றி விளக்குக.

4. வரி செந்தரங்களுக்கும், முனை செந்தரங்களுக்கும் உள்ள வேறுபாடு என்ன? அவற்றின் நன்மைகளையும் குறைபாடுகளையும் எடுத்துக் கூறுக.


 

பாடம்: 2

அளவிடும் அமைப்பில் துல்லியமும் சரிநுட்பமும்

(PRECISION AND ACCURACY IN MEASUREMENT SYSTEM)

 

2.1 துல்லியம், சரிநுட்பம் என்றால் என்ன?

 

சரிநுட்பம் என்பது சராசரி அளவு, உண்மையான அளவுக்கு எவ்வளவு அண்மையில் இருக்கிறது என்பதைக் குறிக்கும். ஆனால் துல்லியம் என்பது எல்லா அளவுகளும் ஒன்றுக்கொன்று வேறுபாடு இல்லாமல் இருக்கிறதா என்பதைக் குறிக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, துப்பாக்கி சுடும் போட்டியில் ஒருவர் எல்லா குண்டுகளையும், சரியாய் ஒரு வட்டத்தில் செலுத்துகிறாரா என்பதைப் பொருத்தே அவர் வெற்றி பெறுகிறார்.

 

 

ஒருவர் எப்படியெல்லாம் சுடக்கூடும் என்பதைப் படம் 2.1 காட்டுகிறது. முதற்படம் ஒருவர் எல்லாக் குண்டுகளையும் சரியாக நடுவட்டத்தில் செலுத்தியிருக்கிறார். நடுவட்டம்தான் உண்மையான அளவு என்றால், அவர் சரியாகவும், துல்லியமாகவும் குண்டுகளைச் செலுத்தியிருக்கிறார் என்று பொருள். இரண்டாம் படத்தில் எல்லாக் குண்டுகளும் ஒரே இடத்தில் செலுத்தப்பட்டு இருக்கிறது; ஆனால் நடுவட்டத்திற்கு- உண்மையான அளவுக்கு- மிகவும் தள்ளியிருக்கிறது. ஆகவே இதனைத் துல்லியமானது என்றாலும் சரிநுட்பமானது என்று கொள்ள முடியாது. மூன்றாம் படத்தில் குண்டுகள் இலக்கின் எல்லா பகுதிகளிலும் செலுத்தப்பட்டு இருக்கிறது. எனவே இது சரியானதும் அல்ல; துல்லியமானதும் அல்ல.

 

இரண்டாம் இலக்கு அட்டையில் உள்ளதுபோல் ஒருவர் துல்லியமாய்க் குண்டுகளைச் செலுத்த முடியுமென்றால், அவரால் சரியாக நடுவட்டத்துக்குள் செலுத்த முடியாதா? முடியும். தவறு சுடுபவரின் குறிபார்க்கும் நோக்கில் இருக்கலாம். துப்பாக்கியின் அமைப்பில் இருக்கலாம்; காற்று வேகமும் கூட குண்டின் திசையை மாற்றிவிடலாம். ஆகவே அவற்றிற்கான அடிப்படைக் காரணத்தைக் கண்டறிந்து அதை நீக்கிவிட்டால், அவரால் சரியாக நடுவட்டத்துக்குள் எல்லா குண்டுகளையும் செலுத்த முடியும்.

 

உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒரு பொருளின் சரிநுட்பமும், துல்லியமும் ஒரு உற்பத்தி அமைப்பின் கூறுகளான பொறிகள், கச்சாப் பொருட்கள், பணியாளர், சூழ்நிலை, செந்தரம் என பலவற்றால் பாதிக்கப்படுகின்றன. இதேபோல் ஒரு பொருளை அளவிட்டு சரிபார்ப்பதின் துல்லியமும், சரிநுட்பமும், அளவிடும் அமைப்பால் பாதிக்கப்படும். சரி நுட்பத்தையும், துல்லியத்தையும் எப்படி அளப்பது? இதைத் தெரிந்து கொள்ளச் சில புள்ளியியல் அடிப்படைகளைப் புரிந்து கொள்வது பயனுள்ளதாய் அமையும்.

 

2.2 சில புள்ளியியல் அடிப்படைகள்

 

ஒரே மாதிரியான இரண்டு பொருட்களைச் செய்வது மிகவும் கடினம். அவற்றிற்கிடையே சிறு வேறுபாடு இருக்கத்தான் செய்யும். இது இயற்கை, ஏதேச்சையாய்த் தேர்வு செய்யப்பட்ட 10 பேரின் உயரத்தை அளந்து பார்த்தால் சிலர் உயரமாகவும், சிலர் குள்ளமாகவும், பலர் சராசரி உயரத்திலும் இருப்பார்கள். இதைப் போலவே ஒரு வகுப்பில் உள்ள மாணவர்களில் சிலர் மிக அதிகமான மதிப்பெண்களையும், சிலர் மிகக் குறைந்த மதிப்பெண்களையும், பலர் சராசரி மதிப்பெண்களையும் பெற்றிருப்பார்கள். ஒரு தொழிற்சாலையில் 50 மி.மீ. விட்டமுள்ள தண்டுகளைக் கடையும்போது, அளவுகளில் சில கூடவும், சில குறைவாகவும், பல சராசரி அளவிலும் இருக்கும். 49 மி.மீ. அளவில் எத்தனை பொருட்கள், 50 மி.மீ. அளவில் எத்தனை பொருட்கள், 51 மி.மீ. அளவில் எத்தனை பொருட்கள் என்று கணக்கிட்டு அதை ஒரு வரைபடமாய் வரைந்தால் அது ஒரு மணியைப் போலக் காட்சி தரும். உலகில் இயற்கையாய் நடைபெறும் எல்லாச் செயல்களுக்கும் இது பொருந்தும். ஆகவே இதனை இயல்வரைபடம் (Normal Curve) என்று கூறுவர்.

 

முன்னர் கூறிய துப்பாக்கிச் சுடும் போட்டியின் முடிவுகளை இப்படி இயல் வரைபடங்களாய் வரைந்தால் எப்படியிருக்கும் என்பது படம்-2.1-ல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

 

முதல் படத்தில் சராசரி அளவும், சரியான அளவும் ஒன்றாகவே இருக்கிறது. ஆனால் இரண்டாம் படத்தில் சராசரி அளவு, சரியான அளவிலிருந்து சற்று விலகியிருக்கிறது. இந்த இரண்டு படங்களிலும் குண்டுகள் ஏறக்குறைய ஒரே இடத்தில் செலுத்தப்பட்டிருக்கின்றன. மூன்றாம் படத்தில் சராசரி, உண்மை அளவுக்கு வெகு அருகில் இருக்கிறது. அப்படியென்றால், முதல் படமும் மூன்றாம் படமும் ஒரே மாதிரியான முடிவைத்தான் காட்டுகின்றனவா? இல்லை என்பது பார்த்தாலே புலப்படுகிறது. முதல் படத்தில் எல்லா புள்ளிகளும் நெருக்கமாய் அமைந்து துல்லியத்தை எடுத்துக் காட்டுகிறது. ஆனால் மூன்றாம் படத்தில் புள்ளிகள் எல்லாம் 'கண்டபடி' சிதறி இருக்கின்றன. அதனால் இயல்வரைபடத்தின் வீச்சு அகலம் (மணியின் வாய் அகலம்) முதல் படத்தைவிட மிகவும் அதிகமாய் இருக்கிறது.

 

ஆகவே துல்லியத்தை அளக்க வீச்சு அகலமும், அதன் மறுவடிவான செந்தரவிலக்கமும் (Standard Deviation) பயன்படுகின்றன. இந்த விலக்கம் குறையக் குறையத் துல்லியம் உயருகிறது என்று பொருள். ஏனென்றால் ஒரு இயல் வரை படத்தில் உள்ள 99,97% அளவுகளும் 3 σ வீச்சு எல்லைக்குள் விழுந்திருக்கும்.

 

எனவே ஒரு செயலை ஆராயும்போது அதன் சராசரி மட்டும் போதாது. செந்தர விலக்கமும் தேவைப்படும். ஒரு ஆற்றில் சராசரியாய் 2 அடி தண்ணீர்தான் ஓடிக்கொண்டிருக்கிறது என்று நீச்சல் தெரியாத ஒருவர் கடக்க முயலக்கூடாது. ஆற்றின் நடுவில் 20 அடி ஆழப் பள்ளம் இருக்கக் கூடும். விலக்கமும் தெரிந்தால்தான் பாதுகாப்பாய் இருக்கும். இதே போல் பனிக்கட்டியின் மேல் நின்று கொண்டு நெருப்பைத் தலையில் சுமந்து கொண்டிருக்கிற ஒருவர் சராசரி வெப்ப நிலையில் சுகமாய் இருக்கிறார் என்று கூறமுடியாதல்லவா?

 

ஒரு தொழிற்சாலையில் உற்பத்தியாகும் பொருட்கள் சரியாகவும், துல்லியமாகவும் செய்யப்படுகின்றனவா என்பதை எப்படி தெரிந்து கொள்வது? இதற்கு கண்காணிப்பு வரைபடங்கள் பெரிதும் பயன்படுகின்றன.

 

2.3 கண்காணிப்பு வரைபடங்கள்

 

மருத்துவமனையில் நோயாளிகள் கட்டிலில் ஒரு அட்டை தொங்கிக் கொண்டிருப்பதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். மருத்துவர் மணிக்கொரு முறை அல்லது குறிப்பிட்ட இடைவெளியில் நோயாளியின் வெப்பநிலை, இரத்த அழுத்தம் போன்றவற்றை அளந்து அதில் குறித்துக் கொண்டிருப்பார். ஏன் அப்படிச் செய்கிறார் தெரியுமா?

 

நோயாளியின் வெப்ப நிலை சீராக இருக்கிறதா, குறைகிறதா, ஏறுகிறதா, எவ்வளவு குறைகிறது, எந்த வேகத்தில் குறைகிறது என்பதைத் தெளிவாய்த் தெரிந்து கொள்ள இவ்வரைபடம் பயன்படுகிறது. படிப்படியாய்க் குறைந்து கொண்டு இயல்பான வெப்பநிலைக்குத் திரும்புகிறது என்றால் நோயாளி குணமடைகிறார் என்று பொருள். படிப்படியாய் உயர்ந்து கொண்டே போனால் நோயாளி அபாயக் கட்டத்தை நெருங்கிக் கொண்டிருக்கிறார் என்று பொருள். உடனே மருத்துவர்கள் மாற்று மருத்துவம் செய்தாக வேண்டும். இல்லையென்றால் நோயாளி இறக்க நேரிடும்.

 

இதைப்போலவே உற்பத்தியாகும் பொருட்கள் நல்ல நிலையில், தரமானதாய் இருக்கின்றதா, சராசரி அளவும், துல்லியமும் சரியாய் இருக்கின்றனவா என்பதைக் கண்காணிப்பதற்குப் பயன்படும் வரைபடங்களே கண்காணிப்பு வரைபடங்கள் (Control Chart) எனப்படும்.

 

பொறிகளையும், மூலப் பொருட்களையும் பயன்படுத்திப் பணியாளர்கள் பொருட்களை உற்பத்தி செய்கிறார்கள். இதில் எங்காவது குறை ஏற்பட்டால் பொருளின் அளவுகளிலும் மாற்றம் ஏற்பட்டு விடும். எடுத்துக்காட்டாய், ஒரு கடைசல் பொறியில் ஒரு உருளையைக் கடைவதாய்க் கொள்வோம். கடைவதற்குப் பயன்படும் உளியின் கூர் மழுங்க மழுங்க, உருளையின் விட்டமும் மிகுதியாகிக் கொண்டேயிருக்கும். இயல்படம் ஒரேமாதிரி இருந்தாலும் சராசரி அளவு மேல்நோக்கி உயர்ந்து கொண்டே போவதைக் காணலாம். (படம்-2..2) இதனை -- வரைபடம் என்று கூறுவர்.

 

அமைப்பு நிலையில் (Setup) மாற்றம் எதுவும் இல்லாமல், பொறியின் கட்டுமானத்திலும், இயக்கத்திலும் மாற்றம் ஏற்பட்டால் பொறியின் துல்லியம் கெட்டு, செய்யும் பொருட்களின் வீச்சு எல்லை அதிகரித்து விடும். இவ்வேறுபாட்டை வைத்துப் பொறி சரியாய் இயங்கிக் கொண்டிருக்கிறதா என்பதை எளிதில் கண்டறியலாம். இதனை R- வரைபடும் என்று கூறுவர்.

 

இங்கு சராசரி என்பது சரிநுட்பத்தையும், வீச்சு எல்லை என்பது துல்லியத்தையும் அளக்கப் பயன்படும் காரணிகளாகும்.

 

ஒரு பொருளை அளந்து அதன்மூலம் செயல்முறையைக் கண்காணிப்பதற்கு (),மற்றும் (R) வரைபடங்கள் பயன்படுகின்றன. ஆனால் தொழிற்சாலைகளில் எப்பொழுதும் பொருட்களை அளந்து பார்த்துக் கொண்டிருப்பதில்லை. GO-NO-GO என்ற வரம்புக் கடிகைகளைக் (Limit gauges) கொண்டு ஒப்பிட்டுச் சரியாய் இருக்கிறதா இல்லையா என்று மட்டும் ஒப்பிடுவார்கள். அப்பொழு P- வரைபடும் C-வரைபடமும் பயன்படும்.

 

P-வரைபடம் என்பது எத்தனை விழுக்காடு (%) குறையுள்ள பொருட்கள் உள்ளன என்பதைக் கணக்கிட்டுக் குறைகள் மிகாமல் கண்காணிப்பதற்குப் பயன்படும். ஆனால் ஒரே பொருளில் பல குறைகள் இருக்கக் கூடும். ஒரு மிதிவண்டியில், அல்லது ஒரு தொலைக்காட்சிப் பெட்டியில் பல குறைகள் நேர வாய்ப்புண்டு. ஒரு பொருளில் எத்தனை குறைகள் உள்ளன என்பதைக் கண்காணிக்க C- வரைபடம் பயன்படுகிறது.

 

2.4 துல்லியம், சரிநுட்பம் கெடுவதற்கான காரணங்கள்

 

ஒரு அளவிடும் அமைப்பு என்பது செந்தரம், அளவிட வேண்டிய உறுப்பு, அளவிடும் கருவி, அளவிடும் பணியாள், அளவிடும் சூழல் என்பவற்றைக் கொண்டது. இந்த அமைப்புக் கூறுகள் எப்படியெல்லாம் சரிநுட்பத்தையும், துல்லியத்தையும் கெடுக்கக் கூடும் என்பதைப் படம் காட்டுகிறது.

 

2.4.1 செந்தரம் (Standard)

செந்தரங்கள் கருவிகளை அளவீடு செய்வதற்கு பயன்படுகின்றன. அளவீடு செய்யும்போது வெப்பநிலை வரையறுக்கப்பட்ட நிலைக்கு சற்றுக் கூடுதலாகவோ, குறைவாகவோ இருந்தால், செந்தரங்களின் அளவும் சற்று மாறுபடும். எடுத்துக்காட்டாக, 10 மி.மீ. அளவுள்ள நழுவு கடிகையைக் கொண்டு ஒரு நுண்ணளவியை (Micrometer), அளவீடு (Calibration) செய்வதாகக் கொள்வோம். அப்பொழுது வெப்பநிலையில் வேறுபாடு இருந்தால் அதற்கேற்ப செந்தரத்தின் அளவும் வேறுபடும். ஆகவே, தவறான செந்தரத்தால் நுண்ணளவியின் அளவுகளும் தவறாகவே இருக்கும்.

 

எடுத்துக்காட்டாக,

 

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட 200C குளிர்பதனச் சூழலுள்ள ஆய்வுக்கூடத்தில் அளவீட்டைச் செய்து விட்டு, உறுப்புக்களை 300C வெப்பநிலையிலுள்ள தொழிற்கூடத்தில் அளக்கும்போது இத்தகைய பிழைகள் நேரும்.

 

இதேபோல் காற்றின் அழுத்தம் (Pressure), காற்றுப்பதனம் (Humidity) என்பவையும் அளவீட்டைக் கெடுக்கும்.

 

நுண்ணளவியைக் கொண்டு ஒரு பொருளை அளந்தால் அது 10 மி.மீ. எனக் காட்டினால், பொருளின் உண்மையான அளவு அதைவிட கூடுதலாகவோ, குறைவாகவோ இருக்கும்.

 

தட்டையான பரப்புள்ள செந்தரத்தைக் கொண்டு அளவீடு செய்துவிட்டு, உருண்டையான பொருளை அளக்கும்போது, தொடுநிலையில் வேறுபாடு இருப்பதால் பிழைகள் ஏற்பட வாய்ப்பு உள்ளது.

 

செந்தரங்களும் நாள்பட நாள்பட தளரும் நிலை ஏற்படுவதால், அதன் அளவுகள் நிலையாக இல்லாமல் மாறிக் கொண்டிருக்கும். அத்தகைய செந்தரங்களும் பிழை ஏற்பட காரணமாகிறது.

 

செந்தரங்களின் உலோகத்தைப் பொறுத்து அதன் நெகிழ்தன்மை (Elasticity) மாறுபடும். அதனால் அவற்றைப் பயன்படுத்தும்போது எளிதில் வளையும், நீளும், அளவு மாறும். ஆகவே செந்தரங்கள் வைக்கப்பட்டிருக்கும் நிலையும் கூட முக்கியமாகும்.

 

செந்தரங்கள் அடிப்படை அளவுகள் என்பதால் இதில் ஏற்படும் சிறு பிழையும் அளவீடு செய்வதில் தொடங்கி, அளக்கும் வரை தொடர்ந்து கொண்டேயிருக்கும். ஆகவே செந்தரங்களின் அளவைக் கட்டுப்பாட்டுக்குள் வைத்துக் கொள்ள வேண்டியது இன்றியமையாத ஒன்றாகும்.

 

 

 

 

2.4.2 அளக்கப்படும் உறுப்பு (Work piece)

 

சூழலும், நெகிழ்தன்மையும் செந்தரத்தைப் பாதிப்பதைப் போலவே அளக்கப்படும் உறுப்பையும் பாதிக்கும். வடிவ அமைப்பு, கருவி, உறுப்பைத் தொடும்நிலை ஆகியவை பிழை ஏற்படக் காரணமாக அமையும். ஒரு பரப்பு தொடுநிலைக்கும், ஒரு புள்ளித் தொடுநிலைக்கும் வேறுபாடு உண்டு. இந்த வேறுபாட்டால் பிழை ஏற்படலாம்.

 

ஒரு பரப்பின்மேல் படியும் தூசியின் கனம் கூட ஏறக்குறைய 5 மைக்ரான் அளவுக்கு இருக்கும். அழுக்கு, எண்ணெய்ப் படலம், கந்தனம் (Greese) ஆகியவை படிந்திருந்தால் அவற்றின் கனம் கூடும். ஒரு பொருள் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட உடனே அதன்மேல் ஒரு ஆக்ஸைடு படலம் ஏற்பட்டு விடும். ஆகவே இவையெல்லாம் அளவில் பிழை ஏற்படக் காரணமாகின்றன. அளவிடும் உறுப்பு தூய்மையாக இருக்க வேண்டும் என்பது மிகவும் தேவையான ஒன்றாகும்.

 

ஒரு பரப்பு மேடு பள்ளங்கள் நிறைந்ததாகவோ, கரடுமுரடாக இருந்தாலோ அளக்கும் கருவிகளின் உணர் பரப்புகள் சரியாக பொருளின் மேல் படியாது. அதனால் அளவில் பிழை ஏற்படும். (படம்-2.4)

 

ஒரு பொருள் மெத்தென்று இருந்தால், கருவியின் உணர் முனைகள் அதன்மேல் படும்போது அதை அழுத்தி குறைந்த அளவையே காட்டும். எடுத்துக்காட்டாக ஒரு ரப்பர் உறுப்பை ஒரு நுண்ணளவியைக் கொண்டு அளந்தால் என்ன ஆகும் என்பதை படம் விளக்குகிறது. (படம்-2.5)

ஆகவே, இத்தகைய தவறுகள் ஏற்படாமல் இருக்க சரியான அளக்கும் முறையையும் சரியான கருவிகளையும் தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்.

 

2.4.3 அளக்கும் கருவி

 

அளக்கும் கருவியில் அளவை உணரும் முனையும், அளவை பெருக்கும் அமைப்பும், பெருக்கிய அளவை காட்டும் அமைப்பும் இருக்கும்.

 

பொதுவாக உணர் முனை பொருளைத் தொடும்போது அதைச் சற்று அழுத்தும் அந்த அழுத்தம் ஒரே அளவாக மாறாமல் இருக்க வேண்டும். இந்த அழுத்தம் மாறினாலும் அளவில் பிழை ஏற்படும்.

 

ஒரு அளவிடும் கருவியில் உள்ள அளவைப் பெருக்கும் அமைப்பு எந்திரவியல், மின்னியல், ஒளியியல் போன்ற அடிப்படைகளைச் சார்ந்திருக்கும். எந்திரவியல் அமைப்பில் உராய்வு (Friction) உறுப்புகள் எளிதாக நகர்வதைத் தடுக்கும். பின்னீடு (Backlash) இருந்தால் முன்னே நகரும்போது ஒரு அளவையும், பின்னால் திரும்பும்போது ஒரு அளவையும் காட்டும். எந்திரவியலில் உறைமையினால் (Inertia) உணர்தன்மை (Sensitivity) குறையும். ஒரு கருவியில் உள்ள உறுப்புக்கள் எல்லாம் ஒத்திசைந்து இயங்கினால்தான் சரியான அளவைக் காட்டும். அளக்கும் அழுத்தத்தால் அவற்றில் எந்த வடிவ மாற்றமும் ஏற்படக்கூடாது; வளையக் கூடாது. இப்படி எந்த மாற்றம் ஏற்பட்டாலும் அது அளவின் ஒரு பகுதியையோ, முழுமையாகவோ உணரமுடியாமல் பிழை ஏற்படக் காரணமாக அமையும்.

 

மின்னியல் அடிப்படையிலமைந்த கருவிகளில் அளவு சரிவு (Drift) என்பது பிழை ஏற்படக் காரணமாகும். அளவுகளில் மாற்றம் ஏற்படாவிட்டாலும், கருவியின் அளவு மாறிக் கொண்டேயிருக்கும் என்பதையே அளவு சரிவு என்கிறோம்.

 

ஒரு கருவியின் உணர்தன்மை (Sensitivity) என்பது அளவிடுவதில் பெரும்பங்கு வகுக்கிறது. உணர்தன்மை என்பது அளவில் உள்ள சிறு வேறுபாட்டையும் வெளிப்படுத்தும் திறனாகும். எடுத்துக்காட்டாக உயரும் வெப்பநிலையை உடனுக்குடன் அளந்து காட்ட வேண்டும். வெப்பநிலை உயரும் வேகத்துக்கு ஈடு கொடுக்க வேண்டும். வெப்பநிலை 500c நிலையை அடைந்தால், கருவியும் 500c அளவைக் காட்டவேண்டும். இல்லையென்றால் கருவி மெதுவாக உணர்ந்து 450c அளவையே காட்டும்.

 

ஒரு கருவியின் அளவெடுக்கும் எளிமையும் பிழை ஏற்பட காரணமாகும். நமக்குத் தேவையான அளவையே கருவி காட்ட வேண்டும். வேறு எந்த துணைச் சாதனங்களும் தேவைப்படக் கூடாது அல்லது அளவை வேறு ஒரு காரணியாக எடுத்து அதிலிருந்து கணக்கிட்டு நமக்குத் தேவையான அளவை பெறும்படியாக இருக்கக் கூடாது. மேலும் அளவு எடுக்கும்போது இடமாறுத் தோற்றப்பிழை (Parallax error) ஏற்படவும் வாய்ப்பு உண்டு.

 

ஒரு அளவிடும் கருவியின் அளவுகோல் அச்சுக்கும் அளவிடும் அச்சுக்கும் இடைவெளி இருந்தால் அதனாலும் பிழை ஏற்படும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வெர்னியர் அளவுகோலில் அளக்கும்போது, அளவுகோல் அச்சுக்கும், பொருளின் அச்சுக்கும் இடைவெளி இருப்பதால், நகரும் முனைக்கு சற்று அழுத்தம் கொடுத்தால், நேராக இல்லாமல் சற்று சாய்வாக இருந்து, குறைந்த அளவையே காட்டும்.

 

இதனை அப்பீ அச்சு இடைவெளி பிழை (Abbes offset error) என்று கூறுவர். இந்தப் பிழை ஏற்படாமல் இருக்க அளவுகோல் அச்சும், அளவிடும் அச்சும் ஒன்றாக இருக்க வேண்டும் என்பது அப்பீ கோட்பாடாகும் (Abbes principle).

 

2.4.4 அளக்கும் பணியாள்

 

அளவிடும் பணியாளர் அளக்கும் அமைப்பில் ஒரு முக்கியமான அங்கமாகும். சரியான கருவியைத் தேர்ந்தெடுப்பது, அதைச் சரியாகப் பயன்படுத்தி சரியாக அளவை எடுப்பது என்பதில் தவறு ஏற்பட்டால் கருவி சரியாக இருந்தாலும், மற்றவை எல்லாம் சரியாக இருந்தாலும் பிழைபட ஏதுவாகும். ஆகவே பணியாளர்களுக்குச் சரியான பயிற்சி மிகமிக அவசியமாகும். செய்யும் பணியில் ஈடுபாடும், சரியாகவும், துல்லியமாகவும் அளக்க வேண்டும் என்ற உணர்வும், திறமையும் அவருக்கு இருக்க வேண்டும். இவை குறைந்தால் அளவுகளில் பிழை ஏற்படலாம்.

 

2.4.5 அளக்கும் சூழல் (Environment)

 

சுற்றுப்புறச் சூழலும் பிழை ஏற்படக் காரணமாகும். செந்தரங்களும், அளவிட வேண்டிய உறுப்பும், கருவியும் ஏன் பணியாளரும் கூட இந்தச் சூழலால் பாதிக்கப்படுகிறார்கள். வெப்ப நிலையில் ஏற்படும் மாறுதல்கள், காற்று அழுத்தம், காற்றுப் பதனம் என்பவையும், மின்புலம், அணுபுலம், சுற்றுப்புறத்திலிருந்து வரும் அதிர்வு அலைகள், சரியான வெளிச்சம் இன்மை என்பவை எல்லாம் அளவில் பிழை ஏற்படக் காரணங்களாகும்.

 

.கா. இரும்பின் வெப்ப நேர்முக விரிவுக் காரணி = 11.1.m/m0c

அதாவது 1 மீட்டர் நீளமுள்ள ஒரு இரும்பு அளவுகோல் 10 c வெப்பநிலை மாற்றத்தால் 11.1m நீளம் அதிகமாகும்.

10 வெப்பநிலை மாற்றத்தால் 100 மி.மீ. நீள நழுவுக் கடிகை 1,11m நீளம் கூடும்.

 

வெப்பநிலை மாற்றம் அதிகமானால் பிழையும் அதிகமாகும். பணியாளர் ஒரு உறுப்பைக் கையில் பிடித்துக் கொண்டிருந்தால், அவர் உடல் வெப்பநிலையின் (360c) காரணமாக உறுப்பு 50c வரை வெப்பநிலை உயரும். ஆகவே, பிழையின் அளவும் மிகும். இத்தகைய பிழையைத் தடுக்கும் பொருட்டு பணியாளர் கையுறை அணிந்து அளக்க வேண்டுவது அவசியமாகிறது.

 

2.5 பிழையின் வகைகள்

 

அளக்கும் அமைப்பிலுள்ள பல்வேறு அங்கங்களும் பல பிழைகள் ஏற்படக் காரணமாக இருக்கின்றன என்பதைக் கண்டோம். இந்தப் பிழைகளை,

 

(1) நிலை பிழைகள் (Static error)

(2) இயங்கு நிலை பிழைகள் (Dynamic error) என்று பிரிக்கலாம்.

 

ஒரு கருவி இயங்காமல் நிலையாக இருக்கும்போது ஏற்படும் பிழைகள் நிலை பிழைகள் எனப்படும். அவை,

 

(1) அளவு எடுக்கும் பிழைகள் (Reading error)

(2) இயல்பு பிழைகள் (Characteristic error)

(3) சூழல் பிழைகள் (Environment error)

(4) அழுத்தப் பிழைகள் (Loading error)

அளவு எடுக்கும்போது அளவுகோலுக்கும், அளவுகாட்டும் முனைக்கும் (Pointer) இடைவெளி இருந்தால் அளவு எடுப்பவர் நேராக நின்று பார்க்க வேண்டும். ஒரு பக்கமாக பார்த்தால் பார்க்கும் கோணத்திற்கு ஏற்ப அளவு காட்டும் முனை தவறான அளவையே காட்டும். இதனை இடமாறு தோற்றப் பிழை (Parallax error) என்று கூறுவர்.

 

நேராகப் பார்த்தால் முனை A என்ற அளவோடு பொருந்தி காட்டுவதாகத் தோன்றும். ஆனால் ஒரு பக்கமாக நின்று பார்த்தால் B அல்லது C அளவுகளோடு முனை பொருந்தியிருப்பதைப் போலத் தோன்றும். இந்த பிழையைத் தவிர்க்க அளவுகளோடு முனை சேர்ந்திருக்குமாறு வடிவமைக்க வேண்டும். இது முனையின் இயக்கத்தைப் பெரிதும் தடுக்கும். ஆகவே இரண்டுக்கும் உள்ள இடைவெளியைக் குறைத்து வைக்கலாம். மேலும் ஒரு கண்ணாடியை அளவுக்கோளுக்கு சற்று கீழே பதித்துவிட்டால் இந்தப் பிழையைத் தடுத்துவிடலாம்.

 

அளவு காட்டும் முனை அளவுகோளில் உள்ள இரண்டு கோடுகளுக்கு இடையில் இருந்தால் சரியாக அளவு எடுப்பது சிரமம். தோராயமாகத்தான் கணிக்க இயலும். இதனால் ஏற்படும் பிழையை இடைகணிப்பு பிழை (Interpolation error) என்று கூறுவர்.

 

ஒரு கருவியின் இயக்கம் கொடுக்கப்படும் உள்ளீட்டுக்கு ஏற்ப நேர்க்கோட்டுத் தன்மையுடையதாக (Linearity) இருக்க வேண்டும். ஆனால் சில கருவிகளில் இந்த இயக்கம் நேரிலா கோட்டுத் தன்மையுடையதாக இருக்கும் (Non linearity). இதனால் ஏற்படும் பிழையை இயல்பு பிழை (Characteristic error) என்று கூறுவர். இயல்பு பிழை, திரும்பத் திரும்ப ஒரே அளவைக்காட்டும் திறன் (Repeatability), தயக்கக் கண்ணி (Hysteresis), பகுஅளவு (Resolution), பெருக்கப்பிழை (Gain error) ஆகியவற்றாலும் ஏற்படும்.

 

சுற்றுப்புறச் சூழலால் ஏற்படும் பிழைகளும் நிலை பிழைகளில் அடங்கும் சூழலைக் கட்டுப்படுத்தினால் இந்த பிழைகளையும் கட்டுப்படுத்த முடியும்.

 

கருவியின் அளக்கும் முனையின் அழுத்தத்தால் ஏற்படும் பிழைகள் சுமை அழுத்தப் பிழை (Loading error) எனப்படும். (படம்-2.5)

 

ஒரு கருவி இயங்கும்போது அந்த இயக்கத்தின் விளைவால் சில மாற்றங்களும், மாற்றங்களால் பிழைகளும் ஏற்படும். நேரம் சார்ந்த இப்பிழையை இயங்கு பிழை (Dynamic error) என்று கூறுவர்.

 

பிழைகளின் தன்மையைச் சார்ந்து அவை கட்டுப்படுத்தக் கூடிய பிழைகள் (Controllable error) அல்லது ஒழுங்கு முறையான பிழைகள் (Systematic errors) என்றும், தன்னிச்சையான பிழைகள் (Random error) என்றும் பிரிக்கப்படும்.

 

சில பிழைகள் எல்லாம் சரியாக அளவிடக் கூடியதாக இருப்பதால் அவற்றைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். அளவீடு பிழைகள், சூழல் பிழைகள், முனை அழுத்தப் பிழைகள், பணியாளர் செய்யும் பிழைகள் என்பவை இதில் அடங்கும்.

ஆனால் தன்னிச்சை பிழைகள் எப்பொழுது ஏற்படும், எதனால் ஏற்படும் எவ்வளவு ஏற்படும் என்பதைக் கணிக்க இயலாது. ஆனால் அளவிடும் கருவியில் உள்ள மூட்டு இணைப்புகளில் ஏற்படும் இயக்க மாற்றம், பரப்பு உராய்வினால் ஏற்படும் மாற்றம், பணியாளரின் எண்ண மாற்றங்கள் ஆகியவை தன்னிச்சை பிழைகளுக்குக் காரணமாக அமையலாம்.

 

தன்னிச்சை பிழைகளை அளக்க முடியாது. ஆனால் புள்ளியியல் அடிப்படையைக் கொண்டு கணிக்க இயலும். தன்னிச்சைப் பிழைகள் இயல்புக்கு அதிகமாகவோ () குறைவாகவோ இருக்கலாம். ஆகவே இந்த பிழைகளின் தன்மையை இயல் வரைபடத்தின் (Normal curve) துணையால் காணலாம்.

 

ஒரு பிழை ஏற்படக்கூடிய வாய்ப்பை இயல் வரைபடத்திலிருந்து கண்டுகொள்ளலாம். சராசரியும் (Average) செந்தர விளக்கமும் (Standard deviation) பிழைகள் எப்படி பரவி இருக்கின்றன என்பதையும் அதன் அளவையும் கண்டுகொள்ளப் பயன்படும்.

 

2.6 தன்னிச்சைப் பிழைகளைக் கணக்கிடல்

 

தன்னிச்சை பிழைகள் மாறிக்கொண்டேயிருக்கும். அதனால் மாறும் பிழைகளை ஒரு சராசரி கோட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டு கண்டு பிடிக்கலாம். இந்த சராசரி கோடு என்பதுதான் அதிக வாய்ப்புள்ள பிழையைக் குறிக்கும். இதனைக் கண்டுபிடிக்க குறைந்த இருபடி மூல (Least square) தத்துவம் பயன்படுகிறது. இந்த தத்துவத்தின் படி, எந்த அளவைச் சார்ந்து மாறும் பிழைகளின் இருபடி மூலம் குறைவாக இருக்கிறதோ, அதுவே அதிக வாய்ப்புள்ள பிழை ஆகும்.

 

அதிக வாய்ப்புள்ள பிழை X என்றால், X1, X2, X3, etc., என்பவை X-ச் சார்ந்து மாறும் பிழைகளின் அளவு என்றால்,

 

மாறும் பிழைகளின் அளவு = (X-Xn)

 

குறைந்த இருபடி மூலத் தத்துவத்தின்படி எந்த X- அளவைச் சார்ந்து ∑(X-Xn)2 என்பது குறைவான அளவாக இருக்கிறதோ, அதுவே அதிக வாய்ப்புள்ள பிழை எனப்படும்.

 

2.7 பிழைகளின் கூட்டல்

 

ஒரு அளக்கும் அமைப்பில் ஒரே வகை பிழைகள் மட்டும் ஏற்படாது. பலவகைப் பிழைகளும் ஏற்படும். எடுத்துக்காட்டாக,

 

LE = நேர் கோட்டுப் பிழை X (Linear error)

RE = அளவு படிக்கும் பிழை (Reading error)

CE = இயல்பு பிழை (Characteristic error)

EE = சூழல் பிழை என்றால் (Environmental error)

 

இந்தப் பிழைகளின் கூட்டல் = (LE1 +LE2+)2 + RE2+CE2+EE2+.

 

குறு வினாக்கள்

 

1. துல்லியம் - சரிநுட்பம் வேறுபாடு என்ன?

2. துல்லியத்தை அளப்பது எப்படி?

3. இயல்வரை படத்தின் பயன் என்ன?

4. வரைபடங்கள் எதற்கு பயன்படுகின்றன.

5. உணர்தன்மை என்றால் என்ன?

6. இடமாறு தோற்றப்பிழை என்றால் என்ன?

7. அப்பீயின் அச்சு இடைவெளி பிழை என்றால் என்ன?

8. பிழையின் வகைகள் என்ன?

9. அளக்கும் பிழைகள் யாவை?

10. தன்னிச்சை பிழையை கணிப்பது எப்படி?

 

 

நெடு வினாக்கள்

 

1. அளத்தலில் துல்லியம்- சரிநுட்பம் ஆகியவற்றின் தேவையை விளக்குக.

2. துல்லியம்-சரிநுட்பம் கெடுவதற்கான காரணங்களை காரணகாரிய படம் மூலம் விளக்குக.

3. பிழைகளின் வகைகள் யாவை? அவற்றைப்பற்றி உரிய படங்களுடன் விளக்கவும்.

4. அளக்கும் சூழலால் அளவிடும் அமைப்பின் உறுப்புகள் எப்படி பாதிக்கப்படுகின்றன என்பதையும், அதனால் ஏற்படும் பிழைகளையும் எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்குக.

 

 


 

பாடம் : 3

ஒளிக்குறுக்கீட்டுக் கோட்பாடும் அதன் பயன்களும்

(INTERFERENCE PRINCIPLE AND ITS APPLICATIONS)

3.1 ஒளிகுறுக்கீடு என்றால் என்ன?

ஒளி ஒரு மின்காந்த அலைகளாகப் பரவுகிறது என்பது அனைவரும் அறிந்த ஒன்று (படம்-3.1). இதில் அலை நீளம், அலை வீச்சு, அதிர்வெண் என்பவை ஒளியின் கூறுபாடுகள் ஆகும். ஒளியின் செறிவு வெளிச்சம் (Intensity) என்பது அலை வீச்சின் இருமடிக்கு நேர் விகிதத்தில் இருக்கிறது I α A2.

 

 

 

 

இரண்டு ஒளியலைகள் ஒன்றொடு ஒன்று ஒரு முகமாக (Inphase) சேரும்போது, கிடைத்த ஒளியின் அலைவீச்சு (A+B)ஆகும். ஆகவே வெளிச்சம் (ஒளிச்செறிவு) மிகுதியாகிறது. இதே ஒளியலைகள் மாறுமுகமாக (out of phase) சேரும்போது அலைவீச்சு (A-B) ஆகும். (படம்-3.2.2). எடுத்துக்காட்டாக, இரண்டாவது அலை முதல் அலைக்கு 1800 மாறுமுகமாக அதனோடு சேர்ந்தால் அலைவீச்சு = A-B.

இதில் Aயும் Bயும் ஒரே அளவாக இருந்தால், கிடைக்கும் வெளிச்சம் A-B = 0 அதாவது இருட்டு அல்லது கருமை (Darkness)

ஆகவே, அலைநீளமும், அலை வீச்சும் ஒன்றாக உள்ள இரண்டு ஒளியலைகள் ஒன்றோடு ஒன்று சேரும் போது, அவை ஒரு முகமாக இணைகிறதா அல்லது 1800 மாறுமுகமாக இணைகிறதா என்பதைப் பொருத்து பொலிவு (Brightness) அல்லது கருமை ஏற்படும். இதனை ஒளி குறுக்கீடு (Interference) என்று கூறுவர். இந்த ஒளிக் குறிக்கீட்டுக் கோட்பாடு தான் தூரத்தை அளப்பதற்கான அடிப்படை.

3.2 ஒளி குறுக்கீட்டின் விளைவு

இரண்டு விளக்குகள், ஒரே அலைநீளமும், அலை வீச்சும் உடைய ஓரியல் ஒளிக்கதிர்களை உமிழ்வதாகக் கொள்வோம். அவற்றிற்கு எதிராக ஒரு கண்ணாடித் திரையை வைத்தால் அந்த இரண்டு ஒளிக் கதிர்களும் கண்ணாடியில் வெவ்வேறு இடங்களில் வெவ்வேறு விதமாக சந்திக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, முதல் விளக்கிலிருந்து புறப்படும் ஒளிக்கதிர் கண்ணாடியை 01 என்ற இடத்தில் தொடும் தூரமும், இரண்டாம் விளக்கிலிருந்து புறப்படும் ஒளிக்கதிர் கண்ணாடியை 01 என்ற அதே இடத்தில் தொடும் தூரமும் ஒன்றெனக் கொண்டால் இரண்டு ஒளிக்கதிர்களும் 01 என்ற இடத்தில் ஒரே தட்டமாகச் சந்திக்கும். ஆகவே, அங்கே ஒளி தோன்றும். இதற்கு மாறாக 02 என்ற இடத்தில் சந்தித்தால் என்ன நடக்கும்?

முதல் ஒளிக்கதிர் A02 என்ற தொலைவையும், இரண்டாம் ஒளிக்கதிர் B02 என்ற தொலைவையும் கடக்கும். எனவே அந்த இரண்டு ஒளிக்கதிர்களுக்கும் (A01- B02) என்ற தொலைவு வேறுபாடு இருக்கும். இந்த வேறுபாடு ஒற்றைப்படையான அரை அலை நீளங்களைக் கொண்டதாக இருந்தால் 02 என்ற இடத்தில் இரண்டு ஒளிக்கதிர்களும் எதிர்முகமாக சந்திக்கும். எனவே அங்கு கருமைத் தோன்றும், இன்னும் சற்று கீழே, இரண்டு ஒளிக்கதிர்களும் பயணம் செய்யும் தொலைவு வேறுபாடு அதிகரித்து ஒரே முகமாக சந்திக்கும்போது ஒளி தோன்றும்.

 

அதனால், கண்ணாடித் திரையில் வெள்ளைப்பட்டையும், கருப்புப்பட்டையும் மாறிமாறித் தோன்றும். எனவே ஒவ்வொரு அரை அலை நீள மாற்றத்திற்கும் ஒரு பட்டை என மாறி மாறித் தோன்றும்.

 

ஒளி குறுக்கீட்டுத் தன்மையைப் பயன்படுத்தி, நீளங்களை சரிபார்த்தல், அளத்தல், பரப்பின் தட்டைத்தன்மையை சரிபார்த்தல் ஆகியவற்றைச் செய்யலாம்.

 

ஒளி குறுக்கீட்டுத் தன்மைக்கு, ஒரே அலைநீளமும், ஒரே அலைவெண்ணும் கொண்ட ஒளி மிகவும் அவசியம் ஆகும். இதனை இரண்டு விளக்குகள் மூலம் பெறுவது மிகவும் கடினம். எனவே, ஒரே விளக்கிலிருந்து வரும் ஒளியை இரண்டாகப் பிரித்து பயன்படுத்துவதே சிறந்த முறையாகும். இப்படி, ஒளியை இரண்டாகப் பிரிக்க ஒளித்தட்டுகள் (Optical Flats) பயன்படுகின்றன.

 

3.3 பரப்பின் தட்டத்தன்மையை சரிபார்த்தல்

 

ஒளித் தட்டுகள் குறிப்பிட்ட கனத்தில், மேல்பக்கமும், கீழ்பக்கமும் இணையாக சீராக இருப்பவை. இதில் ஒரு பக்கம் ஒளி கடத்தும் தன்மையுடனும், ஒரு பக்கம் ஒளி கடத்துவதோடு, எதிரொளிக்கும் தன்மையுடனும் இருக்கும். எனவே இதன்மேல் ஒரு ஒளிக் கீற்று விழுந்தால், அது ஒளித்தட்டை கடந்து செல்லும். அதே நேரம், ஒளித்தட்டின் கீழ் பக்கத்திலிருந்து எதிரொளிக்கவும் செய்யும். ஒளிதட்டின்கீழ், சற்று சாய்வாக ஒரு ஒளி எதிரொளிக்கும் பரப்பை வைத்தால், ஒளித் தட்டிலிருந்து கடத்தப்படும் ஒளி, எதிரொளிக்கும் பரப்பில் விழுந்து, அங்கு எதிரொளித்து, மீண்டும் ஒளிதட்டுக்கே வந்து, அதனைக் கடந்து செல்லும் (படம் 3.4)

 

ஒளி தட்டின் மேலிருந்து பார்த்தால், அதன் கீழ்பக்கத்திலிருந்து எதிரொளித்த ஒளிகீற்றும், பரப்பிலிருந்து எதிரொளித்த ஒளிகீற்றும் தெரியும். இவை இரண்டும் ஒரே அலைநீளமும், அலை எண்ணும் கொண்டவை.

 

படத்தில் காட்டியிருப்பதைப்போல, ஒளித்தட்டு பரப்பின் மேல் சற்று சாய்வாக இருப்பதாகக் கொள்வோம்.

 

ஒளிக்கீற்று a என்ற இடத்தில் கடக்கும், போது, அங்கு எதிரொளிக்கவும் செய்யும். கடக்கும் ஒளிக்கீற்று b என்ற இடத்தில் பரப்பின்மேல் பட்டு எதிரொளித்து, c என்ற இடத்தைக் கடந்து, கண்ணுக்குப் புலப்படும். a என்ற இடத்திற்கும் b என்ற இடத்திற்கும் உள்ள இடைவெளி ஒளி அலை நீளத்தில் கால்பகுதி என்றால்,

 

abc யின் நீளம் =

= அரை அலை நீளம்.

எனவே, a என்ற இடத்தில் எதிரொளிக்கும் ஒளிகீற்றும், c என்ற இடத்தில் கடத்தப்படும் ஒளிகீற்றும் அரை அலை வித்தியாசத்தில், கண்ணில் ஒன்று கூடுவதால், அங்கு கருமை தோன்றும்; ஒளி தெரியாது.

 

ஒளித்தட்டு, பரப்பின்மேல் சாய்வாக இருப்பதால், அவை இரண்டுக்கும் உள்ள இடைவெளி அதிகமாகிக்கொண்டே செல்லும். அதனால், d-என்ற இடத்தில் இடைவெளி λ (முக்கால் அலைநீளம்) இருப்பதாகக் கொள்வோம். அங்கு எதிரொளிக்கும் இரண்டு ஒளிக்கீற்றுகளின் வித்தியாசம் 1 அலைநீளம். எனவே அங்கு மீண்டும் கருமையே தோன்றும்; ஒளி தெரியாது. ஆனால் இரண்டுக்கும் நடுவில் ஒரு இடத்தில் அரை அலைநிள இடைவெளி இருக்கும். அங்கு இரண்டு எதிரொளிக்கும் ஒளிக்கீற்றுகள் ஒரு அலை நீள வித்தியாசத்தில் ஒருமுகமாகக் கூடும். எனவே, அங்கு ஒளி தோன்றும்.

 

இப்படி, கருமையும், ஒளியும் அடுத்தடுத்து தோன்றி, கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளைப்போல கண்ணுக்குத் தெரியும்.

பரப்பு ஒரே சமதளமாக சீராக இருந்தால், கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளும் ஒரே சீராக, ஒரே இடைவெளியோடு காணப்படும். ஆனால் பரப்பு சீராக இல்லாமல், மேடு பள்ளங்கள் இருந்தால், கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளும் சீராக இருக்காது.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ஒளித்தட்டுக்கும், பரப்புக்கும் இடைப்பட்ட கோணம், அதிகமானால், அதற்கிடையில் ஒளிக்கீற்று சென்று வரும் தூரம் அரை அலைநீள எண்ணிக்கை வேறுபாடு பக்கத்தில் பக்கத்தில் நிகழும். எனவே, கருப்பு வெள்ளை பட்டையின் அகலம் குறைவாகவும் எண்ணிக்கை அதிகமாகவும் இருக்கும்.

 

இதேபோல், கோணம் குறைந்தால், இரண்டு பட்டைகளின் அகலம் அதிகமாகவும் எண்ணிக்கை குறைவாகவும் இருக்கும்.

 

தட்டையான பரப்பின்மேல் நேரான கருப்பு வெள்ளை ப் பட்டைகளும், ஒரு பந்துபோன்ற பரப்பின் மேல் வைத்தால் வட்டமான கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளும் தோன்றும்.

இதே போல், ஒரு வட்டமான குழாயின் மேல் வளைந்த கருப்பு வெள்ளை பட்டைகள் தோன்றும். (படம்-3.7)

ஒளி குறுக்கீட்டு முறையில், ஒளிதட்டுகளை ஒரு பொருளின் மேல் வைத்து அதன் பரப்பு சரியாக இருக்கிறதா என்பதைக் காணலாம். ஆனால், இப்படி நேரடியாக ஒளித்தட்டை பொருளின்மேல் வைக்கும்போது, அதன் நிலைப்பாட்டை (Position) கட்டுப்படுத்த முடியாது. இந்த குறையைப் போக்க உருவாக்கப்பட்டதுதான் NPL தட்டை குறுக்கீட்டு மானி (NPL Flatness Interferometer)

 

3.4. தட்டை குறுக்கீட்டுமானி (Flatness Interferometer)

 

இதன் கட்டுமானத்தை படத்தில் காணலாம். இதில் பாதரச ஆவி விளக்குலிருந்து ஒரு ஒளி, ஒரு செறிவு ஆடி வழியாக பச்சை வண்ண வடிகட்டியை அடைந்து, ஊசிமுனை துளை வழியாக ஒரு பகுதி எதிரொளிக்கும் கண்ணாடியால் கடத்தப்பட்டு, இணை ஒளி ஆடியை (Collimating lens) அடைகிறது. அங்கிருந்து இணைஒளி கற்றையாக ஒரு ஒளித்தட்டின் வழியாக, ஒரு பகுதி எதிரொளிக்கப்படுகிறது, மற்றொரு பகுதி கடத்தப்பட்டு பொருளின் மேலும், அது வைக்கப்பட்டிருக்கும் மனையின் மேலும் விழுகிறது. பொருளின் பரப்பும், மனையின் பரப்பும் எதிரொளிக்கும் தன்மை கொண்டவையாதலால், அங்கிருந்து எதிரொளிக்கப்பட்டு, மீண்டும் ஒளிதட்டை அடைகிறது. இப்பொழுது, ஒளிதட்டிலிருந்து ஏற்கனவே எதிரொளித்த ஒளியுடன் இவை கூடி இணை ஒளி ஆடி வழியாக பகுதி எதிரொளிக்கும் கண்ணாடியை அடைந்து, அங்கு எதிரொளிக்கப்பட்டு, கண்ணில் விழுகிறது.

 

பொருளின் மேலிருந்து எதிரொளித்த ஒளியும், மனையின் மேலிருந்து எதிரொளித்த ஒளியும், ஒளித்தட்டிலிருந்து எதிரொளிக்கும் ஒளி கீற்றுகளோடு கூடி, கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளை உருவாக்கும்.

 

மனையின் மேற்பரப்பும், பொருளின் மேற்பரப்பும் இணையாக இருந்தால், மனையின் மேல் தோன்றும் கருப்பு வெள்ளை பட்டையும், பொருளின் மேல் தோன்றும் பட்டையும் ஒரே மாதிரி, பட்டைகளுக்கு நடுவில் ஒரே மாதிரியான இடைவெளியோடு காணப்படும். அப்படியில்லாமல், படத்தில் காட்டியுள்ளதைப்போல இரண்டுக்கும் வேறுபாடு இருந்தால், பொருளின் மேற்பரப்பு சற்றுசாய்வாகவோ, குழிந்தோ இருக்கிறது என்று பொருள்.

 

இந்த குறுக்கீட்டு மானியில், ஒளிதட்டு ஒரு தாங்கியில் வைக்கப்பட்டிருப்பதால், அதன் கோணத்தை எந்த திசையிலும் சரிசெய்ய முடியும். மேலும் அடிமனை சுற்றும் வகையில் அமைக்கப்பட்டிருப்பதால், பொருளின் மேல்விழும் கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளை சரியான திசையில் திருப்பி காணமுடியும்.

 

25 மி.மீ அளவுக்கு குறைவான நழுவுக் கடிகைகளின் மேல், கீழ் பரப்புகளின் இணை தன்மையைக் காணவும், பரப்பின் பிற குறைகளைக் காணவும் இக்கருவியால் முடியும்.

 

ஆனால், நழுவுக் கடிகைகளின் அளவு 25 மி.மீ-க்கு அதிகமாகும்போது, அதன் மேல் காணப்படும் கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளை மட்டுமே காணமுடியும். மனையின் மேல் தோன்றும் பட்டைகளைக் காண இயலாது.

 

அந்நேரங்களில், 25 மி.மீட்டருக்கு மேல் அளவுள்ள நழுவுக் கடிகைகளை, மனையின் மேல் வைத்து, அதன் மேல் தோன்றும் கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளை எண்ணிக் கொள்ள வேண்டும்.

 

பிறகு, மனையை 180 சுற்றி, மீண்டும் கருப்பு வெள்ளை பட்டைகளை எண்ணிக்கொள்ள வேண்டும்.

 

இந்த இரண்டு நிலைகளிலும் ஒரே எண்ணிக்கையிலான பட்டைகள் இருந்தால், நழுவுக் கடிகையின் பரப்புகள் இணையாக இருக்கிறது என்று பொருள் இல்லையென்றால், நழுவுக்கடிகைகளின் பரப்புகள் இணையாக இல்லை என்று பொருள். எடுத்துக்காட்டாக,

 

நழுவுக் கடிகையின் முதல் நிலையில் 10 பட்டைகளும், 180 நிலையில் 18 பட்டைகளும் இருப்பதாக கொள்வோம்.

 

படத்தில் காட்டப்பட்டிருப்பதைப் போல், ஒளிதட்டுக்கும், நழுவுக் கடிகைக்கும் இடைப்பட்ட தூரம் முதல் நிலையில் என்றும், இரண்டாம் நிலையில் என்றும் கொள்வோம்.

 

அதனால்

 

 

ஃ கோணமாற்றம் = - =

 

ஆனால், மனையைச் சுற்றுவதால், பிழை இரண்டு மடங்காகும்.

அதனால் பிழை =

= 4

 

ஒளியின் அலைநீளம் 0.5μm என்றால்,

 

பிழை = 4

அதனால், நழுவுக் கடிகையின் இணைகரப் பிழை 1 மைக்ரோமீட்டர் ஆகும்.

 

3.5 நழுவுக் கடிகை குறுக்கீட்டு மானி (Gauge block interferometer)

நழுவுக் கடிகைகளின் பரப்பு சரியாக, இணையாக இருக்கிறதா என்பதை சரிபார்ப்பதைப் போல, அதன் அளவுகள் சரியாக இருக்கின்றனவா என்பதையும் சரிபார்க்க வேண்டும். அதற்காக உருவாக்கப்பட்டது தான் நழுவுக் கடிகை குறுக்கீட்டுமானி (Gauge block interferometer)

 

 

 

 

 

 

 

 

இக்கருவியில், ஒரு ஒரே அலை நீளம் கொண்ட விளக்கிலிருந்த புறப்பட்டு வரும் ஒளி, ஒரு ஊசிமுனை துளை வழியாக, இணை ஒளி ஆடியை அடைகிறது. ஊசிமுனை இணை ஒளி ஆடியின் குவிமையத்தில் வைக்கப்பட்டிருக்கும்.

இணை ஒளி ஆடியிலிருந்து இணை கதிராக ஒளி, ஒரு நிலை மாற்றும் பட்டகத்தின் (constant deviation prism) வழியாக ஒளித் தட்டை அடைகிறது. அங்கு ஒளி ஒரு பகுதி எதிரொளிக்கப்பட்டும், மற்றொரு பகுதி கடத்தப்பட்டும், ஒரு மனையின் மேலும் அதன் மேல் வைக்கப்பட்டுள்ள நழுவுக் கடிகையின் மேலும் விழுந்து எதிரொளித்து திரும்பி இணை ஒளி அடியின் குவி மையத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள முப்பட்டைக் கண்ணாடியால் திருப்பப்பட்டு, விழியாடியை அடைகிறது.

 

அங்கு தெரியும் கருப்பு வெள்ளைப் பட்டைகளைப் படத்தில் காணலாம். இப்படத்தில் மனையின் மேலுள்ள பட்டைகளின் அகலத்தையும், அதில் ஒரு பட்டைக்கும், நழுவுக் கடிகையின்மேல் தோன்றும் ஒரு பட்டைக்கும் உள்ள இடைவெளியையும் அளந்து கொள்ள வேண்டும்.

இப்பொழுது, நிலைமாற்றும் பட்டகத்தைச் சற்று திருப்பினால், வேறொரு அலைநீள ஒளி தோன்றும். இவ்வொளியில், ஒளிபட்டைகளின் தோற்றம் கிடைக்கும். இந்நிலையில், பட்டைகளின் இடைவெளி அளவுகளை எடுக்க வேண்டும்.

இதேபோல் ஒளிமாற்ற முப்பட்டைக் கண்ணாடியை மேலும் சற்று திருப்பி, ஒளி பட்டைகளின் தோற்றத்தைக் கண்டு, பட்டைகளின் அளவுகளை எடுக்க வேண்டும்.

இந்த அளவுகளிலிருந்து நழுவுக்கடிகைகளின் அளவைச் சரிபார்ப்பது எப்படி?

 

3.6 நழுவுக் கடிகைகளின் அளவை அளத்தல் முறை

படத்தில் காட்டியிருப்பதைப்போல, மனையின் மேல் ஒளிபட்டைகள் தோன்றுவதாகக் கொள்வோம். அதன் இடைவெளி b என்போம்.

இப்பொழுது அந்த மனையை அளவுக்கு உயர்த்தினால், பட்டைகள் b அளவுக்கு நகரும். இன்னொரு அளவுக்கு உயர்த்தினால், இன்னொரு b அளவுக்கு நகரும். நகர்த்தும் உயரம் இல்லாமல், அதற்கு சற்று குறைவாக இழுத்தால், பட்டை b அளவுக்கு நகராமல், குறைவாகவே நகரும்.

இப்பொழுது, மனையை உயர்த்தாமல் அதன்மேல் ஒரு நழுவுக் கடிகையை வைத்தால், அதன் உயரம், மனையை உயர்த்துவதற்கு சமம் தானே.

இந்த உயரத்தில் எத்தனை அளவுகள் இருக்கும்?

சரியாக முழு எண்ணிக்கையில் இருந்தால், மனையின்மேலுள்ள பட்டைகளும், நழுவுக் கடிகையின் மேலுள்ள பட்டைகளும் இணைந்திருக்கும். ஆனால், முழு எண்ணிக்கையிலும் f பகுதியாகவும் இருந்தால், நழுவுக் கடிகையின் மேலுள்ள கோடு இணையாமல், சற்று தள்ளி இருக்கும். இந்த அளவை, a என்று கொண்டால்,

அந்த அளவு எனவே, நழுவுக் கடிகையின் உயரம்

இப்படி நழுவுக் கடிகையின் உயரத்தை, மூன்று அலை நீளங்களில் எடுத்தால்,

கடிகையின் உயரம்

இந்த சமன்பாடுகளில், f என்பது என்ன என்று தெரியும். ஆனால் n அளவுகள் தெரியாது. அப்படியென்றால், நழுவுக் கடிகையின் அளவைக் கணக்கிடுவது எப்படி?

ஒரு நழுவுக் கடிகையின் சரியான அளவு அதன் மேலேயே குறிப்பிடப்பட்டிருக்கும். அதனையே குறிக்கப்பட்ட அளவு என்கிறோம். அந்த அளவில், ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீள ஒளியின் எவ்வளவு என்று கணக்கிட முடியும்.

குறிக்கப்பட்ட அளவு

இங்கு N = முழு எண்ணிக்கையிலான அளவும்

F = பகுதி எண்ணிக்கையிலான அளவும் ஆகும். இந்த சமன்பாடுகளில், ஒரு குறிப்பிட்ட அளவுக்கு N அளவுகளையும், F அளவுகளையும் எளிதில் கணக்கிட்டு விடலாம். இப்பொழுது, நழுவுக் கடிகையின் உண்மையான அளவுக்கும், குறிப்பிட்டுள்ள அளவுக்கும் உள்ள வேறுபாடு பிழை எனப்படும்.

ஃ பிழை = குறிப்பிட்ட அளவு - உண்மை அளவு

ஒரு குறிப்பிட்ட வுக்கு,

 

பிழை =

 

இந்த சமன்பாடுகளில், அளவுகள் தெரியும். ஆனால், அளவுகள் தெரியாது.

 

ஒரு நழுவுக் கடியின் பிழை மிகமிகக் குறைவாகவே இருக்கும் என்று நம்பப்படுகிறது. எனவே, எண்ணிக்கை, 1, 2, 3 என்று குறைந்த எண்களாகவே இருக்கும்.

 

எனவே, மேற்கண்ட சமன்பாடுகளில், ஒவ்வொன்றாக இந்த எண்களைப் புகுத்தி, எந்த நிலையில், மூன்று சமன்பாடுகளும் ஒரே அளவைக் காட்டுகிறதோ, அதுவே நழுவுக் கடிகையின் பிழை எனக் கொள்ளப்படும்.

 

எடுத்துக்காட்டு:

 

3 மி.மீ. அளவு நழுவுக்கடிகையைச் சரிபார்க்க, சிவப்பு, பச்சை, ஊதா ஆகிய மூன்று ஒளி வண்ணங்களில், என அளவுகளை எடுக்கப்பட்டன.

 

அவை, = 0.23

= 0.33

= 0.71

 

3 மி.மீ அளவில் கணக்கிடப்பட்ட அளவுகள் வருமாறு:

= 0.94 - சிவப்பு நிறம்

= 0.44 - பச்சை நிறம்

= 0.52 - ஊதா நிறம்

 

எனவே,

 

பிழை =

 

 

 

பிழை = , குறிப்பு: = 0.23 - 0.94 = -0.71

= 1 - 0.71

= 0.29

 

=

 

=

 

 

என்பவை முழு எண்கள். மேலும் அவை மிகச்சிறிய எண்கள். எனவே, இவற்றிற்கு, 1, 2, 3 என எண்களைக் கொடுத்து, கணக்கிட வேண்டும். எந்த நிலையில் மூன்று அலைநீளங்களிலும், ஒரே அளவு பிழை வருகிறதோ, அதுவே நழுவுக்கடிகையின் பிழையாகும்.

 

இந்த எடுத்துக்காட்டில்,

பிழை

 


1 + 0.29 1.29 0.414

2 + 0.29 2.29 0.736

3 + 0.29 3.29 1.057

 


1 + 0.89 1.89 0.480

2 + 0.89 2.89 0.734

3 + 0.89 3.89 0.988

 

1 + 0.19 1.19 0.277

2 + 0.19 2.19 0.534

3 + 0.19 3.19 0.744

 

 


இதில், 0.736, 0.734, 0.744 என்பவை ஏறக்குறைய சமமாக இருப்பதால், அவையே பிழை எனக் கொள்ளப்படும்.

 

இது சற்று நேரம்பிடிக்கும் முறை என்பதால், இதனை எளிதாக்க நழுவும் அளவுகோல் ஒன்று இதற்காக உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.

இன்றைய கணிப்பொறிகளைப் பயன்படுத்தியும், இந்த அளவுகளை எளிதில் கணக்கிட்டுக் கொள்ளலாம்.

 

இந்த எடுத்துக்காட்டில், என்பது நேர் எண்களாகவே (+ve number) எடுக்கப்பட்டன. ஆனால் சில நேரங்களில் இவை எதிர் எண்களாகவும், (-ve number) இருக்கும். எனவே நேர் எண்களுக்கு விடை கிடைக்கவில்லை என்றால், எதிர் எண்களுக்கும், இவை கணக்கிடப்படவேண்டும்.

 

3.7 ஒளிகுறுக்கீட்டு அடிப்படையில் தொலைவை அளத்தல்

 

ஒரே அச்சில் இரண்டு ஓரியல் தன்மை கொண்ட ஒளிக்கதிரை உண்டாக்கும் விளக்குகளை இருவேறு புள்ளிகளில் வைத்து அச்சுக்கெதிரே திரையை வைத்தால், இரண்டு ஒளிக்கதிர்களும் சந்திக்கும் முறையில் பொலிவு தோன்றுவதாகக் கொள்வோம். இப்பொழுது ஒரு விளக்கை மட்டும் அரை அலை நீளத்திற்குத் தள்ளி வைத்தால், திரையில் கருமைத்தோன்றும். இப்படி ஒரு விளக்கை மட்டும் மெதுவாக, அரை அலைநீளத்திற்கு நகர்த்திக் கொண்டே போனால், ஒவ்வொரு அரைஅலை நீளத்திற்கும் திரையில் பொலிவும், கருமையும் மாறிமாறித் தோன்றும். எத்தனைப் பட்டைகள் தோன்றின என்று கணக்கிட்டால், அதன் மூலம் விளக்கு எவ்வளவு தொலைவு நகர்ந்திருக்கிறது என்பதை எளிதாகக் கண்டுபிடித்துவிடலாம். இதன் அடிப்படையில் தான் மைக்கல்சன் ஒளி குறுக்கீட்டு மானி (Michelson interferometer) அமைக்கப்பட்டது.

மைக்கல்சன் குறுக்கீட்டு மானியில் விளக்கிலிருந்து புறப்படும் ஒளிக்கதிர் பகுதி எதிரொளிப்புக் கண்ணாடி வழியாகச் செல்லும்போது இரண்டாகப் பிரிக்கப்படுகிறது. ஒரு ஒளிக்கதிர் செங்குத்தாகப் பிரிந்து கண்ணாடி 1-ல் பட்டு எதிரொளித்து திரும்பி வரும். மற்றொரு ஒளிக்கதிர் நேராகச் சென்று கண்ணாடி 2-ல் பட்டு திரும்பி ஒளிபகுப்புக் கண்ணாடியின் வழியாக வரும்போது செங்குத்தாகத் திருப்பப்பட்டு கீழே வரும். அங்கே இரண்டு ஒளிக்கதிர்களும் சந்திக்கும். இரண்டு ஒளிக்கதிர்களும் பயணம் செய்த தொலைவு வேறுபாடு இரட்டைப்படையான அரை அலைநீளமாக இருந்தால் பொலிவும், அதுவே ஒற்றைப்படையில் இருந்தால் கருமையும் தோன்றும். இப்பொழுது கண்ணாடி சற்று நகரும்போது பொலிவும் கருமையும் மாறி மாறி வெள்ளை கருப்புப் பட்டைகள் நகருவதைப் போல தோன்றும். இந்த பட்டைகளை எண்ணி, கணக்கிட்டு கண்ணாடி நகர்ந்த தொலைவைக் கணித்துவிடலாம்.

இந்தக் கருவியின் திறனை மேம்படுத்த பாதரச ஆவி மின் விளக்குக்குப் பதிலாக லேசர் பயன்படுத்தப்பட்டது. லேசர், ஒரே அலைநீளமும் ஓரியல் தன்மையும் நீண்ட தொலைவுக்குச் செல்லும் ஆற்றலும் கொண்டது. அடுத்து சாதாரண பட்டை எதிராடிகளுக்குப் பதிலாக கனமூலை ஆடிகள்(Cube corner mirror) அல்லது பூனைக்கண் எனப்படும் படிகங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. இவை ஒளியை இணையாக எதிரொளிக்கும் தன்மை கொண்டவை மூன்றாவதாக பொலிவு கருமை பட்டைகள் ஒளிமின் உணர்விகளால் (opto electrical sensors) துல்லியமாக எண்ணி மின்னணுக் கருவிகளால் தொலைவு கணிக்கப்பட்டது. கண்ணாடி மிகவேகமாக நகர்ந்தாலும் கூட, தொலைவை இதன்மூலம் சரியாக கணக்கிட முடியும்.

3.8 இரு அதிர்வெண் லேசர் குறுக்கீட்டு மானி

முன்னர் குறிப்பிட்ட மைக்கல்சன் ஒளி குறுக்கீட்டு அளவி அலை உயரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஒளி அலை காற்றில் பயணம் செய்யும்போது அதன் அதிர்வெண் மாறாமலிருந்தாலும், காற்றின் அழுத்தம், வெப்பநிலை, ஈரப்பதம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து அதன் ஒளிவிலக்கம் (Refractive index) மாறுவதால் ஒளி வேகமும் மாறும். அதனால் அலை உயரமும் மாறும். ஆகவே அலை உயரம் மாறுபட்ட இரண்டு ஒளியலைகள் சந்திக்கும்போது வெள்ளைக் கருப்புப் பட்டைகள் தெளிவாகத் தெரியாது. எனவே இந்தக் குறையைப் போக்க அதிர்வெண் (frequency) அடிப்டையிலான குறுக்கீட்டுக் கருவி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதில் இரண்டு சற்றே மாறுபட்ட அதிர்வெண்கள் கொண்ட இரு லேசர் ஒளிக்கதிர்கள் ஒன்றாக பயணிக்கும் போது ஒரு குறிப்பிட்ட அலை எண்ணிக்கைகளுக்குப் பிறகு ஒளி குறுக்கீடு நடைபெறுகிறது. இது, ஒரு கடிகாரத்தில் வேகமாக ஓடும் பெரியமுள், மெதுவாக ஓடும் சிறிய முள்ளை மணிக்கொரு முறை தொட்டுச் செல்வதைப் போன்றது.

 

 

எத்தனை அதிர்வெண்களுக்குப் பிறகு இந்த குறுக்கீடு நடைபெறும் என்பதை இரண்டு அலைகளின் நீளத்தின் மூலம் எளிதில் கணக்கிட்டு விடலாம். எனவே, அலைகள் எவ்வளவு தூரம் பயணம் செய்திருக்கின்றன என்பதையும் கண்டுபிடித்து விடலாம்.

எடுத்துக்காட்டாக ஈலியம் நியான் லேசர் 5x1014அலைவெண்ணுக்குப் பக்கமாக இரண்டு மாறுபட்ட அலைவெண்களை உற்பத்தி செய்கிறது. மாறுபட்ட நிலைகள் (Polarisation) கொண்ட இந்த இரண்டு அலைவெண்களுக்கு இடையேயுள்ள மாறுபாடு 2MHz ஆகும். ஆகவே, இந்த இரண்டு அலைகளுக்கும் உள்ள நேர வேறுபாடு (Time shift) மிகவும் குறைவே. இது முன்னர் குறிப்பிட்டது போல் ஒரு முகமாக இணையும்போது ஒளிக்கீற்று உண்டாகிறது.

இதுபோன்றே 1.25x108 அலைகளுக்குப் பிறகு (0.25x10-6 sec) இரண்டு அலைகளுக்கு இடையிலான நேர வேறுபாடு கூடிக்கொண்டே வந்து அரை அலைநீள மாறுபாட்டை உண்டாக்குகிறது. ஆகவே, இங்கு இரண்டு அலைகளும் எதிர்முகமாக சந்தித்து கருமையை உண்டாக்குகிறது.

இப்படியே 2MHz வேகத்தில் ஒளிக்கீற்றுகள் தோன்றிக் கொண்டேயிருக்கும். இதன் அடிப்படையில் தான் இருஅலை லேசர் மானி இயங்குகிறது. (படம்-3.16)

லேசர் சாதனத்திலிருந்து புறப்படும் f1,f2 என்ற இரண்டு ஒளி அலைகள் அலை பிரிப்பியை அடைகின்றன. அங்கு f1,-ம் f2-ம் முதலில் எதிரொலிக்கப்படுவதோடு நேராக சென்று குறுக்கீடு மானியையும் அடைகிறது. அங்கு f2 மட்டும் தனியாகப் பிரிக்கப்பட்டு எதிரொளிக்கப்படுகிறது. அது நேராகச் சென்று நிலையான கனமூலைக் கண்ணாடியை அடைந்து மீண்டு வருகிறது. அதே நேரத்தில் f1 நேராகச் சென்று நகரும் கனமூலை கண்ணாடியை அடைந்து மீண்டும் வந்து f2ல் இணைகிறது. கனமூலைக் கண்ணாடி அசையாமல் நிலையாக இருந்தால், எதிரொளிக்கும் f1-ல் எந்த மாற்றமும் நிகழ்வதில்லை. ஆனால் அது நகர்ந்தால் நகரும் வேகத்திற்கு ஏற்ப அலைவெண் f1 டாப்ளர் (Dofler shift) விளைவால் (f1 Δ f1) என்று மாற்றமடைகிறது. (3.3MHz/M.sec.) ஆகவே, இந்த அலை திரும்பி வந்து குறுக்கீட்டு மானியில் f2ல் இணையும் போது முன்னர் குறிப்பிட்டதைப் போல் ஒளி குறுக்கீடு ஏற்படுகிறது. இதன் வேகம் 0.5 முதல் 3.5MHz ஆகும். ஆகவே, இந்த ஒளிப்பாதையில் உள்ள ஒளி மின் உணர்வி வேகத்திற்கு ஏற்ப 0.5 முதல் 3.5MHz அலைவெண் கொண்ட மின் அலைகளை ஏற்படுத்துகிறது. இந்த மின் அலை பன்மடங்காகப் பெருக்கப்பட்டு, ஒரு கணக்கிடும் கருவிக்கு அனுப்பப்படுகிறது. கனமூலைக் கண்ணாடி நகராமல் இருந்தால் இது O-வைக் காட்டும். ஆனால் அது நகர்ந்தால் மின் அலைகளைக் கணக்கிட்டு, நகர்ந்த தூரத்தை துல்லியமாகக் காட்டிவிடும். எடுத்துக்காட்டாக, கனமூலைக் கண்ணாடி 1cm/Sec என்ற வேகத்தில் ஒரு வினாடி நகர்ந்தால் (1cm. தூரம்) 33 துடிப்புகளை அது காட்டும். இதன் நுட்பம் 3x10-7 ஆகும்.

இந்த இரு அலை ஒளி குறுக்கீட்டு மானி,

1. காற்றின் அழுத்தம், வெப்பநிலை, ஈரப்பதம் ஆகியவற்றால் அதிகம் பாதிக்கப்படுவதில்லை.

2. திசைவேகம், தூரம் ஆகியவற்றைத் துல்லியமாகக் காட்டும்.

3. லேசர் சாதனத்திலிருந்து விலகி இருப்பதால், அது லேசர் வெப்பத்தால் பாதிக்கப்படுவதில்லை.

4. ஒளி அமைப்புகளை மாற்றி, இந்த அமைப்பால் தூரம், சமதளம் நேர்க்கோட்டமைப்பு மூலவிட்டம் ஆகியவற்றைத் துல்லியமாக (200மீ நீளத்திற்கு) அளக்க முடியும்.

5. பல அச்சுகளில் அளக்கும்.

 

குறு வினாக்கள் :

1. ஒளி குறுக்கீடு என்றால் என்ன?

2. ஒளி குறுக்கீடு நடக்க அடிப்படை தேவை என்ன?

3. ஒளித்தட்டு என்றால் என்ன? அதன் தேவை என்ன?

4. பரப்பின் தட்டைத்தன்மையை சரிபார்க்கும் கோட்பாடு என்ன?

5. பரப்பின் தன்மைக்கு ஏற்ப கருப்பு வெள்ளை பட்டை எப்படி மாறும்?

6. ஒரு உருண்டையின் மேல் ஒளிபட்டை எப்படி தோன்றும்?

7. ஒரு குழாயின் மேல் தோன்றும் ஒளிபட்டை எப்படியிருக்கும்?

8. ஒளி குறுக்கீட்டு முறையில் ஒரு குவி பரப்பையும், குழிபரப்பையும் வேறுபடுத்தி பார்ப்பது எப்படி?

9. மைக்கல்சன் குறுக்கீட்டு மானியின் அடிப்படை என்ன?

10. இரு அலை எண் லேசர் குறுக்கீட்டு மானியின் அடிப்படை என்ன?

 

நெடு வினாக்கள் :

1. ஒளிகுறுக்கீடு கோட்பாடு அளவையியலில் பயன்படும் முறையை உரிய படங்களுடன் விளக்குக.

2. தட்டை குறுக்கீட்டு மானியின் செயல்பாட்டை படம் வரைந்து விளக்குக. அதில் பல்வேறு குறையுள்ள பொருள்களின் மேல் தெரியும் ஒளிபட்டைகளை படம் வரைந்து காட்டுக.

3. தொலைவை அளப்பதற்கு பயன்படும் ஒளிகுறுக்கீட்டுமானி கோட்பாடு என்ன? இந்த கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட குறுக்கீட்டு மானியின் செயல்பாட்டை விளக்குக. அதன் நிறை, குறைகள் என்ன?

4. இரு அலைஎண் லேசர் குறுக்கீட்டுமானியின் கோட்பாடு என்ன? அது செயல்படும் முறையை படம் வரைந்து விளக்குக. அதன் நன்மைகள் என்ன?


 

பாடம்-4

நேரியல் அளவுகள் அளத்தல்

(LINEAR MEASUREMENT)

 

4.1 நேரியல் அளவிடும் கருவிகள் (Linear Measuring Instrument)

 

நீளம், அகலம், உயரம், ஆழம், தடிமன், விட்டம் ஆகியவற்றை அளக்கும் கருவிகளை நேரியல் அளவிடும் கருவிகள் என்கிறோம். அவையாவன:

 

(1) அளவுகோல் (Scale)

(2) வெர்னியர் அளவுகோல் (Vernier caliper)

(3) நுண்ணளவி (Micrometer)

(4) உயரமானி (Height gauge)

(5) முகப்புமானி (Dial gauge)

(6) நழுவுக் கடிகை (Slip gauge)

(7) நீளத் தண்டுகள் (Length bars)

 

4.2 அளவுகோல்

 

அளவுகோல் நாம் அன்றாடம் நீளத்தை அளக்க பயன்படுத்தும் கருவியாகும். இது 150 மி.மீ. நீளத்திலிருந்து 1000 மி.மீ. நீளம் வரை இருக்கும். பெரும்பான்மையாகப் பயன்படும் அளவுகோல்கள் 300 மி.மீ. நீளம் கொண்டது.

 

இதன் துல்லியம் 1 மி.மீ. அல்லது 0.5 மி.மீ இருக்கும். தொழிற்சாலைகளில் பயன்படும் அளவுகோல்கள் கருக்காத எஃகினால் (Stainless steel) செய்யப்பட்டவை ஆகும். இதன் துல்லியம் மிகவும் குறைவு என்பதால் தோராயமான அளவுகள் எடுப்பதற்கு மட்டுமே இன்று அளவுகோல்கள் தொழிற்சாலையில் பயன்படுகின்றன.

 

4.3 வெர்னியர் அளவுகோல்

 

மிகவும் நுட்பமாக அளவுகள் எடுக்க வேண்டிய தேவையை நிறைவு செய்ய அளவுகோலில் ஒரு வெர்னியர் அளவியை இணைத்துச் செய்யப்பட்டதால் இவை வெர்னியர் அளவுகோல் எனப்படும்.

 

ஒரு முதன்மை அளவுகோலில் உள்ள 9 பகுதிகளை 10 பகுதிகளாகப் பிரித்து வெர்னியர் சட்டத்தில் கோடுகள் போடப்பட்டிருக்கும்.

 

முதன்மை அளவுகோலில் 1 பகுதி = 1 மி.மீ. என்றால்,

வெர்னியர் அளவியின் 1 பகுதி = 9/10=0.9 மி.மீ.

 

ஆக இரண்டுக்கும் உள்ள வேறுபாடு 1.0 - 0.9 = 0.1 மி.மீ.

 

 

அதாவது, முதன்மை அளவுகோலின் ஏதாவது ஒரு கோட்டிலிருந்து வெர்னியர் அளவியின் 0-கோடு 0.1 மி.மீ. தள்ளியிருந்தால் வெர்னியர் அளவியிலுள்ள முதல்கோடு முதன்மை அளவுகோலின் ஒரு கோட்டுக்கு நேராக இருக்கும். இதைப்போலவே 2-ஆம் கோடு பொருந்தியிருந்தால் 0,2 மி.மீ. தள்ளி இருக்கிறது என்றும், மூன்றாம் கோடு பொருந்தியிருந்தால் 0.3 மி.மீ. தள்ளி இருக்கிறது என்றும் பொருள்.

 

எடுத்துக்காட்டாக,

 

வெர்னியரின் 0-கோடு முதன்மை அளவிகோலில் 0.2 கோட்டுக்கும், 0,3 கோட்டுக்கும் இடையிலும் வெர்னியரின் 2ஆவது கோடு முதன்மை அளவுகோலின் 0,4 கோட்டோடு பொருந்தியும் இருக்கிறது என்றால்,

 

அளவு = 0.2 + 0.01 x 2

= 0.2 + 0.02

= 0.22 மி.மீ.

 

ஒரு வெர்னியரின் சிற்றளவு (least count)

= = 0.01 மி.மீ.

 

இதைப்போலவே, முதன்மை அளவுகோலில் 49 பகுதிகள் (1 பகுதி = 1 மி.மீ.) வெர்னியரில் 50 பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டிருந்தால்,

வெர்னியரின் சிற்றளவு = = 0.02 மி.மீ. ஆகும்.

 

ஒரு முதன்மை அளவுகோலின் 1 பகுதி 0.5 மி.மீ என்றால்,

வெர்னியரின் சிற்றளவு = x 0.5 = 0.01 மி.மீ. ஆகும்.

 

ஆனால், ஒரு அளவுகோலில் 0.5 மி.மீ அளவுள்ள கோடுகள் போடுவதும், போட முடிந்தாலும் அவற்றைப் படிப்பதும் சிரமம் ஆகும். ஆகவே, வெர்னியர் அளவுகோல்களின் சிற்றளவு (least count) பொதுவாக 0.02 மி.மீ. அளவாகவே இருக்கும். இப்பொழுது சில மின்னணு சாதனங்களை இணைத்து 0.001 மி.மீ. சிற்றளவு துல்லியத்தில் கருவிகள் செய்யப்படுகின்றன.

 

 

வெர்னியர் அளவுகோல்களின் வெளிப்புற அளவுகளை மட்டுமல்லாது உட்புற அளவுகளையும் எடுக்க மேற்புறத்தில் இரண்டு கவ்விகள் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். ஆழத்தைக் காணவும் இதில் வசதி உண்டு.

 

 

ஒரு ஆழ வெர்னியர் அளவுகோலையும் அதன் பயனையும் படத்தில் காணலாம்.

 

4.4 நுண்ணளவி (Micrometer)

 

ஒரு நுண்ணளவி என்பது மரையாணியின் அடிப்படையில் அமைந்த அளக்கும் கருவியாகும். ஒரு மரையாணியின் புரியிடைத் தூரம் (pitch) 1 மி.மீ. என்றால், அது ஒரு மரையில் ஒரு சுற்றுக்கு 1 மி.மீட்டர் நகரும். ஒரு சுற்றை மேலும் 100 பகுதிகளாகப் பிரித்தால், ஒவ்வொரு பகுதியும் 1/100=0.01 மி.மீ. அளவைக் குறிக்கும். ஆகவே, 0.01 மி.மீ. சிற்றளவிற்கு துல்லியமாக அளக்க நுண்ணளவிகள் பயன்படுகின்றன. ஒரு நுண்ணளவியின் கட்டுமானத்தைப் படத்தில் காணலாம்.

 

ஒரு லாட வடிவிலான இரும்புச் சட்டத்தின் இடது முனையில் ஒரு நிலை பணை (anvil) இருக்கும். வலது முனையில் சுழலும் மரையாணி ஒரு மரையில் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். மரையாணியின் ஒரு முனையில் பொருத்தப்பட்டுள்ள குழலில் வெர்னியர் அளவுகள் இருக்கும். மரையாணி சுற்றும்போது குழலும் சுற்றிக் கொண்டே அளவுகோலின்மேல் நகரும்.

 

முதன்மை அளவுகோலின் சிற்றளவு 0.5 மி.மீ என்றும் வெர்னியரின் ஒரு சுற்று 50 பிரிவுகளாகவும் இருந்தால், நுண்ணளவியின் சிற்றளவு (least count)

 

= 0.01 மி.மீ

 

எடுத்துக்காட்டு

 

அளவு = முதன்மை அளவு + வெர்னியர் அளவு

குழல் முதன்மை அளவுகோலில் 9 மி.மீக்கும் 9.5 மி.மீக்கும் இடையில் இருந்து, வெர்னியர் அளவி 35 என்றால்

அளவு = 9.00 + 35 x 0.01

= 9.35 மி.மீ.

குழல் 9.5 மி.மீட்டருக்கும் 10.00 மி.மீட்டருக்கும் இடையில் இருந்தால் வெர்னியர் அளவு 35 என்றால்

அளவு = 9.50 + 35 x 0.01

= 9.50 + 0.35

= 9.85மி.மீ

 

நுண்ணளவிகளின் பணைகள் ஒரு உறுப்பின் பரப்பைத் தொட்டு அளக்கும். இக்கருவிகள் மரையாணியின் அடிப்படையில் அமைந்திருப்பதால், மரையாணியைத் திருகத் திருக அது உறுப்பை அழுத்தி பிழையான அளவைக் காட்டும். எனவே இந்த அளக்கும் அழுத்தத்தை ஒரே சீராக வைக்கும் பொருட்டு, நுண்ணளவிகளின் வலது முனையில் ஒரு நழுவுத் திருகு (Ratchet) அமைப்பு இருக்கும். சுழலும் அச்சு உறுப்பைத் தொட்டதும் இந்த நழுவுத் திருகு அமைப்பில் கிளிக் என்ற ஓசை கேட்கும். இந்த ஓசையின் எண்ணிக்கை இரண்டு அல்லது மூன்று என்று ஒரே அளவாக வைத்துக் கொண்டால், உறுப்பின் மேல் செலுத்தப்படும் அழுத்தம் ஒரு சீராக இருக்கும்.

 


4.4.1 சுட்டு நுண்ணளவிகள் (Indicating Micrometer)

ஒரு உறுப்பின் அளவுகள் சரியாக, குறிப்பிடப்பட்டுள்ள பொறுதிக்குள் இருக்கிறதா என்பதைக் கண்டறிய இவ்வகைக் குறி நுண்ணளவிகள் பயன்படுகின்றன. இதில் உள்ள லாட சட்டத்தில் முகப்புமானி ஒன்று பொருத்தப்பட்டு இருக்கும். இது 30m வரைகாட்டும். ஒரு உறுப்பின் சரியான அளவை ஓர் செந்தரத்தைக் கொண்டு பணைகளின் (கவ்விகளின்) நடுவில் வைத்து முகப்புமானியில் 0-அளவை அமைத்துக் கொள்ளலாம். 20m பொறுதி என்றால் அதன் எல்லைகளைக் காட்டுவதற்கும் முட்கள் உள்ளன. அதையும் அமைத்துக் கொள்ளலாம். பிறகு நுண்ணளவியின் தண்டு சுற்றுவதை பூட்டிவிட்டு உறுப்பை அளக்கும் போது பணை (Anvil) அதற்கேற்ப நகர்ந்து அளவைக் காட்டும். அளவு சரியாக இருக்கிறதா இல்லையா என்பதை எளிதில் கண்டு கொள்ளலாம்.

 

லாட சட்டத்தில் முகப்புமானியைப் பொருத்துவதற்கு பதில், பணையில் நேரடியாக ஓர் முகப்பு மானியை (Dial gauge) பொருத்தியும் அளக்க முடியும். இதற்கு முகப்பு நுண்ணளவி என்று பெயர் (Dial micrometer).

 

 

நுண்ணளவிகளில் சுழலும் அச்சை சுழலாமல் பூட்டி வைக்கவும் ஒரு பூட்டு அமைக்கப்பட்டிருக்கிறது.

 

நுண்ணளவிகள் பொதுவாக 0-25 மி.மீ. அளப்பதாகவே இருக்கும். ஆனால் 25 மி.மீட்டருக்கு அதிகமாக அளவுகளை அளக்க 25-50 மி.மீ., 50-75 மி.மீ., 75-100 மி.மீ., 100-125 மி.மீ., 125-150 மி.மீ. அளவுகளிலும், அதற்கு மேலும் அளக்க நுண்ணளவிகள் இருக்கின்றன.

 

பொதுவாக நுண்ணளவிகளை வெளிப்புற நுண்ணளவிகள் என்றும், உட்புற நுண்ணளவிகள் என்றும் வகைப்படுத்தலாம். சில உட்புற நுண்ணளவிகளைப் படத்தில் காணலாம்.

 


 

4.4.2 ஆழ நுண்ணளவி (Depth micrometer)

ஒரு உறுப்பில் உள்ள பள்ளத்தின் ஆழத்தைக் காண இவை பயன்படுகின்றன.

 

 

 

 

 

4.4.3 திருகாணி நுண்ணளவிகள் (Pitch micrometer)

 

ஒரு திருகாணியின் புரிவிட்டம் (Pitch diameter) அளப்பதற்குப் பயன்படுகின்றன.

 

 

 

4.5 வெர்னியர் உயரமானி (Vernier height gauge)

 

வெர்னியர் அளவுகோலை அடிப்படையாகக் கொண்டு உயரத்தை அளப்பதற்கு பயன்படும் கருவி வெர்னியர் உயரமானி ஆகும். பொதுவாக 0.02 மி.மீ. துல்லியமும், 0-500 மி.மீ. வரை அளக்கும் திறனும் கொண்டவை. முகப்புமானிகளும், மின்னணு சாதனங்களும் பொருத்தினால் இதில் 0.001 மி.மீ. அளவுக்கும் அதற்கு மேலும் கூட துல்லியமாக அளக்க முடியும்.

ஒரு கனமான அடிப்பகுதியில் தலைமை அளவுகோலும், அதனுடன் வெர்னியர் அளவுகோலும் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். வெர்னியர் அளவுகோலின் அமைப்புடன் ஒரு ட சட்டம் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். ட சட்டத்தில் ஒரு ஊசியை இணைக்கலாம். ஊசிக்கு பதிலாக ஒரு முகப்புமானியையும் (Dial gauge) இணைத்துக் கொள்ளலாம்.

 

 

இரண்டு காடிகளுக்கு இடையேயுள்ள உயரத்தையோ, அல்லது ஒரு உறுப்பின் உயரத்தையோ அளப்பதற்கு உயரமானி பயன்படுகிறது. மேலும் ஒரு உறுப்பின் ஒரு பக்கத்தை சரியான உயரத்தில் ஒரு புள்ளியை / கோட்டை வரையவும் இது பயன்படும். 300 மி.மீ. உயரத்திலிருந்து 1000 மி.மீ. உயரம் வரை அளக்க தனியான உயரமானிகள் உள்ளன.

 

 

4.6 முகப்புமானி (Dial gauge)

 

தொழிற்சாலைகளில் பலவகை பயன்பாடுகளுக்கு முகப்புமானிகள் பயன்படுகின்றன. அவை,

 

(1) தடிமன் அளத்தல்

(2) இரண்டு உறுப்புகளின் அளவுகளை ஒப்பு நோக்கல்

(3) பொறிகளில் உறுப்புகளை அமைத்தல்

(4) மட்டத்தையும், கோணத்தையும் அளத்தல்

 

முகப்புமானியில் உள்ள அளக்கும் தண்டு மேலும் கீழும் நகரும்போது அதனோடு பொருத்தப்பட்டிருக்கும் ஒரு பல்சக்கரம் சுற்றும். இந்த பல்சக்கரத்தோடு மேலும் பல பல்சக்கரத் தொடர்களை (Gear train) இணைத்து ஒரு சிறு நகர்வையும் பெருக்கிக் (Magnify) கொள்ளலாம். இறுதியிலுள்ள பல்சக்கரத்தில் ஒரு அளவுகாட்டும் முள்ளை பொருத்திவிட்டால், அது பலமுறை சுற்றி துல்லியமாக தண்டு எவ்வளவு நகர்ந்தது என்பதைக் காட்டிவிடும். வட்டமான ஒரு முகப்புத் தட்டில் அளவுகள் குறிக்கப்பட்டு இருப்பதால், இதனை முகப்புமானி என்கிறோம். முகப்புமானிகளைக் கொண்டு 0-5 மி.மீ. முதல் 0-50 மி.மீ. வரையும் 0.01 மி.மீ. முதல் 0.001 மி.மீ. வரை துல்லியமாக அளக்கலாம். எவ்வளவு அளக்க வேண்டும். எந்த துல்லியத்தில் அளக்க வேண்டும் என்பதைப் பொருத்து, முகப்புமானிகளின் கட்டுமானம் மாறுபடும்.

 

முகப்புமானிகளில் ஒரு நகரும் தண்டுக்கு பதிலாக, அளக்கும் பகுதியில் ஒரு நெம்புக்கோல் (lever) அமைப்பைப் பொருத்தி சிறு மாற்றங்களை அளக்கப் பயன்படுத்தலாம்.

 

 

 

4.6.1 நெம்பு முகப்புமானி (Dial Test Indicator)

 

நெம்பு முகப்புமானியின் உணர்முனை ஒரு நெம்பியோடு சுழல் மையத்தில் இணைக்கப்பட்டிருக்கிறது. நெம்பியின் மறுமுனை ஒரு சுழல் தண்டின் காடியில் பொருத்தப்பட்டுள்ளது. உணர்முனை முன்னும் பின்னும் நகரும்போது நெம்பி மேலும் கீழும் நகர்ந்து சுழல் தண்டை சுழற்றுகிறது. சுழல் தண்டோடு அளவுகாட்டும் முள் இணைக்கப்பட்டிருப்பதால், அது முகப்புத்தட்டில் சுற்றி அளவைக் காட்டுகிறது. வேண்டிய துல்லியத்திற்கு ஏற்ப சுழல் தண்டு ஒரு பல்சக்கர அமைப்போடு இணைத்து பெருக்கத்தை (Magnification) அதிகப்படுத்திக் கொள்ளலாம்.

 

இதனை ஒரு உயரமானியில் உணரும் முனைக்கு பதிலாக பயன்படுத்தி சரியான உயரங்களை அளக்கப் பயன்படுத்தலாம்.

 

4.7 நழுவுக் கடிகைகள் (Slip gauges)

நேரியல் அளக்கும் கருவிகளை அளவீடு செய்வதற்குப் பயன்படும் முனை செந்தரம் நழுவுக் கடிகைகள் ஆகும். இவை எஃகு கலப்பு உலோத்தால் செய்யப்பட்டவை. பயன்படுத்தும் பரப்புகள் மிகவும் வழவழப்பாக, சீராக, தட்டமாக இருக்கும்.

இவை 9 மி.மீ அகலமும் 30 மி.மீ நீளமும் கொண்ட செவ்வக வடிவத்தில் தேவையான அளவுக்கு தடிமனாக இருக்கும். இவற்றின் பரப்பு வழவழப்பாக இருப்பதால், ஒன்றின் மேல் ஒன்றை வைத்து ஒரு முனையிலிருந்து உரசினால், அவை நழுவி பற்றிக் கொள்ளும். இந்த நழுவுத்தன்மையினால் இதனை நழுவுக் கடிகைகள் என்கிறோம்.

 

இவை 1.001 மி.மீ அளவிலிருந்து பல்வேறு அளவுகளில், 100 மி.மீ வரை இருக்கும். பரவலாகப் பயன்படும் நழுவுக் கடிகைகளின் அளவுகள் வருமாறு:

வரம்பு படி எண்ணிக்கை

1.001 - 1.009 0.001 9

1.01 - 1.49 0.01 49

0.55 - 9.50 0.5 19

10.0 - 90.00 10.0 9

1.005 - 1

மொத்தம் 87

45 மற்றும் 112 எண்ணிக்கையிலான நழுவுக் கடிகைகளும் உள்ளன.

4.7.1 நழுவுக் கடிகைகளின் தரப்பாடு

1. அளவீடு தரம் : நழுவுக் கடிகைகளை அளவீடு செய்வதற்குப் பயன்படும்

(Calibration grade) சிறப்பு (Calibration grade) ஒப்பீட்டுத்தரம்

 

2. தரம் - 00 : ஆய்வுக் கூடங்களில் பயன்படுத்தி, தரம் I தரம் II

வகை நழுவுக் கடிகைகளை அளவீடு செய்வதற்குப்

பயன்படுவது.

3. தரம் : 0 : கருவிகளை அளவீடு செய்வதற்கு பயன்படுவது.

4. தரம் I : துல்லியமாக அளப்பதற்கும், சைன் சட்டங்களைப்

பயன்படுத்தி, கோணத்தை அளத்தல் போன்ற

பணிகளுக்கும் பயன்படுகிறது.

5. தரம் II : பணிமனைகளில், மற்ற சாதாரண பணிகளுக்கு

பயன்படுவது

IS: 2984 - 1966 என்ற இந்திய செந்தரம், நழுவுக் கடிகைகளின் துல்லியம், வகைப்பாடு பற்றி விவரிக்கிறது.

நழுவுக் கடிகைகளின் தரப்பாடு

நழுவுக் கடிகை அளவு

பொறுதி : 1 அலகு = 0.01 மைக்ரோமீட்டர்

அளவுக்கு மேல் மி.மீ

அளவு வரை மி.மீ

அளவீடு தரம்

தரம் - 0

தரம் - I

தரம் - II

 

 

F

P

அளவீடு தரம்

00 -தரம்

F

P

L

F

P

L

F

P

L

-

20

5

5

25

5

10

10

10

15

20

+20 -15

25

35

+50 -25

20

60

5

8

25

8

10

10

15

15

20

+30 -20

25

35

+80 -50

60

80

5

10

50

12

10

15

20

15

25

+50 -25

25

35

+120 -75

80

100

5

10

50

15

10

15

25

15

25

+60 -30

25

35

+140 -100

F = Flatness (தட்டம்) P = Parallelism (இணைதன்மை) L = Length (நீளம்)

 

4.7.2 நழுவுக் கடிகைகளைத் தேர்ந்தெடுத்தல்

பயன்பாட்டுக்குத் தகுந்தாற்போல், தேவையான அளவுக்கு நழுவுக் கடிகைகளைத் தேர்ந்தெடுத்து, ஒன்றிணைத்துப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

எடுத்துக்காட்டாக, 38.657 மி.மீ என்ற அளவுள்ள நழுவுக் கடிகை தொகுதியை எப்படி தேர்ந்தெடுப்பது:

1. முதலில் கடைசி பதின்ம (தசம) எண்ணுக்குத் தேவையான நழுவுக் கடிகையைத் தேர்ந்தெடுக்கவேண்டும்.

அது 1.007 மி.மீ.

இப்பொழுது தேவையான அளவு

38.657

- 1.007

2. இப்பொழுது தேவையான 2-வது பதின்ம (தசம) அளவு = 0.05

இதற்கு ஏற்ற அளவு = 1.25 மி.மீ.

மீதி தேவை = 37.65

 

- 1.25

 

3. இப்பொழுது தேவையான முதல் பதின்ம (தசம) அளவு = 0.4

இதற்கு ஏற்ற அளவு = 1.4 மி.மீ

மீதி தேவை = 36.40

- 1.40

4. இப்பொழுது தேவை 35 மி.மீ அளவு.

இதற்குரிய நழுவுக்கடிகை 30 மி.மீ மற்றும் 5 மி.மீ. ஆகும்.

30 + 5 = 35.00 மி.மீ

இந்த நழுவுகளின் மொத்த அளவு

 

மி.மீ

 

நழுவுக் கடிகளின் அளக்கும் பரப்பை கீரல் போன்றவை ஏற்படாமல் பாதுகாத்து, துரு ஏற்படாமல் சுத்தமாக வைத்திருக்க வேண்டும். பயன்படுத்தும்போது, பரப்புகளை எண்ணெய் பிசுக்கு, அழுக்கு இல்லாமல் சுத்தப்படுத்தி பயன்படுத்த வேண்டும்.

 

நழுவுக் கடிகைகளை நேரடியாகவும், அளவுகள் எடுக்கப் பயன்படுத்தலாம். இதற்குத் தேவையான துணை கருவிகள் (Slip gange Accessories) உள்ளன. அவற்றைப் பயன்படுத்தி, நீள அகல உயர விட்டங்களை அளக்கலாம். சைன் சட்டங்களைப் பயன்படுத்தி, கோணத்தை அளக்கலாம்.

 

 

4.8 நீளக் கடிகைகள் (Length bars)

 

துல்லியமான அளவுகளுக்கும் அளவீடுகள் செய்வதற்கும் நழுவுக் கடிகைகள் பயன்படுகின்றன என்பதைக் கண்டோம். ஆனால் ஓரளவுக்கு மேல்பட்ட நீள அளவுகளுக்கு இவற்றைப் பயன்படுத்த இயலாது. அத்தகைய நேரங்களில் பயன்படுத்த ஏதுவாக உருவாக்கப்பட்டவைதான் நீளக்கடிகைகள். இவற்றை நீளக்கோல்கள் என்றும் அழைக்கலாம்.

 

இவை 25 மி.மீ நீளத்திலிருந்து 600 மி.மீ நீளம் வரை கிடைக்கும். உருளை வடிவத்தில் 22 மி.மீ விட்டத்தில் இவை கலப்பு எஃகினால் செய்யப்பட்டவை. இவையும் அளவீடு தரம் (Calibration grade) சோதனைத்தரம் (Inspectoion grade) பணிமனைத் தரம் (Worshop grade) என்று பலதரங்களில் கிடைக்கின்றன.

 

25 மி.மீ. நீளக் கடிகையைத் தவிர, மற்ற கடிகைகளின் முனைகளில், ஒருபக்கம் மரையுடன் துளைகள் இருக்கும். மற்றொரு பக்கம் திருகாணி இருக்கும். இவற்றைக்கொண்டு ஒன்றோடு ஒன்றை திருகி தேவையான அளவுகளுக்கு இணைத்துக் கொள்ளலாம்.

 

பொதுவாக, தொழிற்சாலைகளில் உருவாக்கப்படும் 80 விழுக்காடு, பொருள்கள் 50 மி.மீ அளவிலிலேயே இருக்கும். எனவே, நீளக்கடிகைகள் அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

 

 

குறு வினாக்கள்

1. நேரியல் அளவிடும் கருவிகள் யாவை?

2. வெர்னியர் அளவுகோலின் அடிப்படை என்ன?

3. நுண்ணளவியில் உள்ள நழுவுத் திருகின் பயன் என்ன?

4. நுண்ணளவியின் நன்மைகள் என்ன?

5. சுட்டு நுண்ணளவியின் பயன் என்ன?

6. உட்புற நுண்ணளவிகள் யாவை?

7. வெர்னியர் உயரமானியின் பயன் என்ன?

8. முகப்புமானியின் பயன் என்ன?

9. நழுவுக் கடிகைகள் எதற்கு பயன்படுகின்றன?

10. நழுவுக் கடிகைகளை தேர்ந்தெடுப்பது எப்படி?

11. நீளக் கடிகைகள் என்றால் என்ன?

 

நெடு வினாக்கள்

 

1. வெர்னியர் அளவுகோலின் கட்டுமானத்தை படம் வரைந்து விளக்கவும். அதன் நிறை, குறைகள் என்ன? அதன் பயன்கள் யாவை?

2. நுண்ணளவி செயல்படும் முறையை படம் வரைந்து விளக்குக. அதன் நிறை குறைகள் என்ன? அதன் பயன்பாடுகள் என்ன?

3. முகப்புமானியின் செயல்பாட்டை விளக்குக. அதன் வகைகள் என்ன? அவற்றின் பயன்களை விளக்கி, அதன் நிறை குறைகளை எடுத்துக்காட்டுக.

4. நழுவுக் கடிகையின் பயன்களை உரிய படங்களுடன் விளக்குக. 66.435 மி.மீ. அளவுக்கு சேர்க்கப் பயன்படும் நழுவுக் கடிகைகள் என்ன?

5. நழுவுக் கடிகை துணை கருவிகள் எதற்குப் பயன்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்குக.


 

பாடம்-5

ஒப்பளவிகள்

(COMPARATORS)

5.1 ஒப்பளவி என்றால் என்ன?

ஒரு பொருளின் நீளம் எவ்வளவு, அகலம் எவ்வளவு, கோணம் எவ்வளவு என்று தெரிந்துகொள்ள வெர்னியர் அளவி, நுண்ணளவி, கோணமானி போன்ற கருவிகளைப் பயன்படுத்துகிறோம். ஆனால் தொழிற்கூடங்களில் நீளம் எவ்வளவு இருக்கிறது என்பதை விட, அது இருக்க வேண்டிய நீளத்திலிருந்து எவ்வளவு குறைந்திருக்கிறது அல்லது அதிகமாக இருக்கிறது என்பதைத் தெரிந்து கொள்வதே தேவையான இன்றியமையாத ஒன்றாக இருக்கும். அத்தகைய நேரங்களில் மொத்த நீளத்தையும் அளந்து கொண்டிருப்பதை விட, இந்த வேறுபாட்டை அளப்பதே வேகமான, எளிய, சிறந்த முறையாகும்.

ஒரு பொருளின் அளவில் ஏற்படும் வேறுபாடுகள் மிக மிகக் குறைவாக மைக்ரான் அளவுகளில் இருக்கும். இந்த மைக்ரான் அளவுகளைச் சாதாரண அளக்கும் கருவிகளைக் கொண்டு அளப்பது முடியாது. ஏனென்றால் அவற்றின் நுட்பம் குறைவாக இருக்கும். அவற்றின் நுட்பத்தை மேம்படுத்தவும் முடியாது.

எடுத்துக்காட்டாக ஒரு வெர்னியர் அளவியின் நுட்பம் 0.02 மி.மீ, ஒரு நுண்ணளவியின் நுட்பம் 0.01 மி.மீ இவற்றைக் கொண்டு 0.001 மி.மீ வேறுபாட்டை அளக்கமுடியாது.

ஒரு கருவியின் மொத்த அளவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க, அதன் நுட்பம் குறைந்து கொண்டே வரும். நுட்பத்தை அதிகரிக்க அதிகரிக்க மொத்த அளவு குறைந்து விடும். ஆகவே, நுட்பமான பொருட்களை சாதாரண கருவிகளால் அளக்க முடியாது. அதேபோல் நுட்பமான கருவிகளால் அளவுகள் அதிகமுள்ள பொருட்களை அளக்க முடியாது.

இத்தகைய இக்கட்டிலிருந்த விடுபட உருவாக்கப்பட்ட கருவிதான் ஒப்பளவி என்பது. ஒரு செந்தரத்தோடு பொருளை ஒப்பிட்டு, வேறுபாட்டைக் காட்டுவதால் இதனை ஒப்பளவி (Comparator) என்கிறோம்.

5.2 ஒப்பளவியின் கூறுகள்:

ஒரு ஒப்பளவி என்பது அடிமனை (Table), உணர் முனை (Stylus), உணரும் முனையின் மிகக் குறைந்த சைகையை, அதிகமாக பெருக்கவல்ல பெருக்கி (Amplifier), அளவைக் காட்டும் மானி (Meter) என்ற ஒருங்கிணைந்த பாகங்களையும், ஒரு செந்தரத்தையும் கொண்டது ஆகும். (படம் - 5.1)

அடிமனையின் மேல் செந்தரத்தை இறுக்கமாகப் பொருத்தி அதன் மேல் பகுதியை உணர்முனை தொட்டுக் கொண்டிருக்குமாறுவைத்து அளவுமானியில் 0-அளவு இருக்குமாறு சரிசெய்ய வேண்டும். பிறகு செந்தரத்தை எடுத்துவிட்டு அந்த இடத்தில் அளக்கவேண்டிய பொருளை வைத்தால், செந்தரத்தின் அளவிலிருந்து பொருள் எவ்வளவு மாறுபட்டு இருக்கிறது என்பதைக் காட்டிவிடும்.

பொருளின் அளவு சற்றுக் குறைந்திருக்கிறது என்று வைத்துக் கொண்டால், உணர்முனை சற்று கீழே இறங்கும், உணர்முனையின் இந்த மிகச் சிறிய கண்ணுக்குப் புலப்படாத அசைவை பெருக்கிக் காட்ட பெருக்கிகள் பயன்படுகின்றன.

பெருக்கிகள் எப்படி செயல்படுகின்றன என்ற தன்மையை வைத்து ஒப்பளவிகள் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அவை,

1. எந்திரவியல் ஒப்பளவிகள்: நெம்புகோல், பற்சக்கரம் போன்ற எந்திரவியல் அடிப்படைகள் அளவு பெருக்கத்திற்கு இங்கு பயன்படுகின்றன.

2. ஒளியில் ஒப்பளவிகள்: ஒளியியல் கோட்பாடுகள் இங்கு பயன்படுகின்றன.

3. ஒளியியல் - எந்திரவியல் ஒப்பளவிகள்: ஒளியியல் கோட்பாடுகளால் ஒரு பகுதியும் எந்திரவியல் கோட்பாடுகளால் ஒரு பகுதியும் பெருக்கப்படும்.

4. மின்னியல்/மின்னணுவியல் ஒப்பளவிகள்: மின்னியல் மற்றும் மின்னணுவியல் கோட்பாடுகளைக் கொண்டு அளவுகள் பெருக்கப்படுகின்றன.

5. வளியியல் ஒப்பளவிகள்: அழுத்தப்பட்ட காற்றின் இயக்கத்தால் மாறும் அழுத்தத்தை அல்லது அதன் ஓட்டத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு செயல்படுகிறது.

6. நீரியல் ஒப்பளவிகள் : நீரின் இயக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு செயல்படுகிறது.

இனி இந்த ஒப்பளவிகளின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகளையும், செயல்பாட்டையும் காண்போம்.

5.3 எந்திரவியல் ஒப்பளவிகள் (Mechanical comparator)

எந்திரவியல் ஒப்பளவிகளைக் கீழ்கண்டுள்ளவாறு பிரிக்கலாம்.

1. முகப்பு ஒப்பளவி (Dial comparator)

2. ஜோகன்சன் மைக்ரோகேட்டர் ஒப்பளவி (Johansson microkator comparator)

3. ரீட் வகை எந்திர ஒப்பளவி (Reed type comparator)

4. சிக்மா எந்திர ஒப்பளவி (Sigma mechanical comparator)

 

 

5.3.1 முகப்பு ஒப்பளவி

முகப்பு ஒப்பளவி என்பது முகப்பு மானிகளின் இயக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஆனால் அதைவிட மிகவும் துல்லியமானது, நுட்பமானது,

 

 

 

 

 

ஒரு முகப்பு மானியில் உள்ளதைப் போலவே ஒரு பல்சட்டத்துடன் கூடிய அச்சுத் தண்டு இருக்கும், இந்த பல்சட்டத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள பல்சக்கரக் கோவை (Gear train) அச்சுத்தண்டு மேலும் கீழும் நகரும்போது, சுற்றும். அதனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள முள் முகப்புமானியில் நகர்ந்து அளவு காட்டும்.

முகப்புமானியின் மொத்த அளவின் வீச்சு 5 முதல் 25 மி.மீ வரை இருக்கும். ஆனால், ஒப்பளவியின் மொத்த வீச்சு 50 மைக்ரான்கள் மட்டுமே.

ஆகவே, முகப்பு ஒப்பளவியில் உள்ள முகப்புத் தட்டு இடதுபக்கம் -50 மைக்ரான் அளவும், வலது பக்கம் +50 மைக்ரான் அளவும் நடுவில் 0-அளவும் கொண்டதாக அமைந்திருக்கும்.

பொதுவாக, முகப்பு ஒப்பளவியின் நுட்பம் 0.001 மி.மீ ஆகும். இந்த அளவு நுட்பமான கருவியை உருவாக்குவதற்கு அதில் உள்ள அனைத்து உறுப்புகளும் துல்லியமாக இருக்கவேண்டியது மிகவும் அவசியமாகும். மேலும் பற்சக்கரங்களின் இயக்கத்தின்போது, அதன் சுற்றும் திசை மாறும்போது பின்னோட்டம் (Backlash) ஏற்படும். இதனைத் தடுப்பதற்காக பற்சக்கரக் கோவையோடு ஒரு மெல்லிய மயிரிழை விற்சுருள் (Hair spring) இணைக்கப்பட்டிருக்கும்.

அளக்கும் முள் முகப்புமானியின் அளவை சரியாக 0- என்ற அளவுக்கு சரிசெய்வதற்காக, முகப்புமானியின் முகப்புத் தட்டை சற்றே சுற்றுவதற்கான சிறு மரையும், இதில் உண்டு. மேலும் பொருளை/ செந்தரத்தை மனையின்மேல் வைப்பதற்கு முன்னர் அச்சுத் தண்டை மேலே உயர்த்துவதற்கான ஏற்ற அமைப்பும் இதில் உண்டு.

பணிமனைகளில், மைக்ரான் அளவுக்கு பொருட்களை சரிபார்க்க இந்த ஒப்பளவி பெரிதும் பயன்படும், இது விலை குறைவானது; எளிதில் கிடைப்பது; பயன்படுத்துவதற்கு எளிமையானது, ஆனால் நுட்பம் ஒரு மைக்ரான் அளவுதான் இருக்கும்.

5.3.2 ஜோகன்சன் மைக்ரோகேட்டர் ஒப்பளவி

ஜோகன்சன் என்ற நிறுவனம் முதலில் இதை வடிவமைத்து உருவாக்கியதால் இப்பெயர் பெற்றது. இதன் அடிப்படை நாம் அனைவருக்கும் தெரிந்த ஒன்றுதான்.

ஒரு வட்டமான சிதறியதட்டின் நடுவில் இரண்டு துளைகளைப் போட்டு அவற்றில் இரண்டு நூலைச் செலுத்தி இரண்டு முனைகளையும் கையில் பிடித்துக்கொண்டு, முதலில் நூலை சற்று முறுக்கிக் கொள்ள வேண்டும். அதன் பிறகு நூலை சற்று வெளிப்புறமாக இழுத்தால் நூல் பிரிந்து தட்டு ஒரு திசையில் சுற்றும். இப்பொழுது நூலைச் சற்றுத் தளர்த்திப் பிடித்துக் கொண்டால் தட்டின் சுழற்சியினால் ஏற்படும் உந்தத்தால் நூலின் எதிர்த்திசையில் ஒரு முறுக்கத்தை எற்படுத்தும். மீண்டும் வெளிப்புறமாக இழுத்தால், சக்கரம் எதிர்திசையில் சுற்றும். இப்படியே தொடர்ந்து செய்துகொண்டிருந்தால் சக்கரம் மாறிமாறி சுற்றும்.

சிறுவர்களாக இருந்தபோது நீங்கள் இதைச் செய்து பார்த்திருப்பீர்கள். இதன் அடிப்படையில் ஒரு சிறிய மெல்லிய உலோகத்திலான நீண்ட தகட்டைக் கொண்டு செய்யப்பட்டதுதான் இந்த மைக்ரோகேட்டர் ஒப்பளவி ஆகும். இந்த உலோகத் தகட்டை சற்று முறுக்கிய பிறகு சற்று வெளிநோக்கி இழுத்தால் முறுக்கிய தகடு பிரிய முற்பட்டு ஒரு சுழற்சியை ஏற்படுத்தும். தகட்டின் நடுவில் ஒரு முள்ளைப் பொருத்தினால் அந்த முள் சுற்றும். முறுக்கியத் தகட்டை இரண்டு சட்டங்களுக்கு நடுவில் ஒருபக்கம் நிலையாகவும், மற்றொரு பக்கம் ஒரு L வடிவ நெம்புகோலோடும் இணைக்கப் பட்டிருக்கும். நெம்புகோலோடு அச்சுத் தண்டு சற்று மேலே நோக்கி அசைத்தால் அது நெம்புகோலை வெளிப்பக்கமாக தள்ளும். ஆகவே முறுக்கப்பட்டுள்ள தகடு வெளிப்பக்கமாக இழுக்கப்டுவதால், முறுக்கம் பிரிந்து முள்ளைச் சுற்றும். இதேபோல் அச்சுத் தண்டு கீழ்நோக்கி நகர்ந்தால், முள் எதிர்த்திசையில் சுற்றும். முள் சுற்றும் தளத்தில் ஒரு அளக்கும் முகப்புத்தட்டு வைக்கப்பட்டிருப்பதால், அச்சுத் தண்டு எவ்வளவு நகர்ந்திருக்கிறது என்பதைத் துல்லியமாக அளந்து விடலாம்.

இந்தக்கருவியின் பெருக்கம் (Magnification) =

L முறுக்கிய உலோகத்தகட்டின் நீளம்

W உலோகத் தகட்டின் அகலம்

N மொத்த முறுக்கு எண்ணிக்கை

R அளவு காட்டும் முள்ளின் சுழற்சி

இந்தச் சமன்பாட்டிலிருந்து, பெருக்கத்தை அதிகரிக்க வேண்டுமானால் முறுக்கிய தகட்டின் நீளத்தை மாற்ற வேண்டும். இதற்கு ஏற்ப இடது புறத்தில் உள்ள சட்டத்தின் நீளத்தை மாற்றுவதற்கு வசதி செய்யப்பட்டுள்ளது. மேலும் சட்டத்தின் நீளத்தை மாற்றாமல் சற்றே பெருக்கத்தை சரி செய்யவும் முடியும்.

 

 

பெருக்கம் சரி செய்யும் இந்த அமைப்பு இரண்டு அரைவட்ட உருளைகளால் ஆனது. இவை இரண்டு திருகாணிகளால் இணைக்கப் பட்டிருக்கும்.

மேலிருக்கும் திருகு மரையை சற்றே வெளிப்புறமாக தளர்த்திவிட்டு, கீழே இருக்கும் மரையை உட்புறமாக முடுக்கினால், சட்டம் இடது புறமாக சாயும், அப்பொழுது உலோகத்தகட்டின் நீளம் அதிகரிக்கும்.

இதற்குமாறாக கீழிருக்கும் மரையை தளர்த்திவிட்டு, மேலிருக்கும் மரையை முடுக்கினால் சட்டம் வலப்புறமாக சாயும், அதனால் நீளம் குறையும்.

ஒரு மைக்ரான் அளவுக்கு துல்லியமும், மைக்ரான் அளவு வீச்சும் (Range) கொண்ட இந்த ஒப்பளவி மிகவும் நுட்பமானது. மிகவும் எச்சரிக்கையுடன் கையாளப்பட வேண்டியது. ஏனென்றால், அதில் உள்ள உலோகத் தகடு 25 மைக்ரான்கள் அகலமும் 5 மைக்ரான்கள் கனமும் கொண்டது. இந்த தகட்டை வெறும் கண்களால் பார்ப்பதே கடினமானது. (ஒரு தலைமுடியின் கனமே 50 மைக்ரான்கள்) இந்த மெல்லிய தகடு சற்று அதிக அழுத்தம் கொடுத்தாலும் உடைந்துவிடும். அதன்பிறகு அதை பழுதுபார்ப்பதும் எளிதான செயலல்ல.

ஆகவே, பணிமனைகளில் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, ஆய்வுக் கூடங்களில் பயன்படுத்துவதற்கு ஏற்ற கருவி இதுவாகும்.

5.3.3 மென்தகட்டு ஒப்பளவி (Reed type comparator)

இரண்டு மெல்லிய செவ்வகத் தகடுகளை ஒரு பட்டையால் மேற்புறத்தில் இணைத்துவிட்டு, இடதுபுறத் தகட்டை அசையாமல் பிடித்துக் கொண்டு, வலதுபுறத் தகட்டை சற்று மேலே நோக்கி அழுத்தினால், இரண்டு தகடுகளும் இடப்புறமாக வளைந்து கொள்ளும். எனவே, மேற்புறப் பட்டையில் இணைக்கப்பட்டுள்ள முள் இடப்புறமாக சுற்றும்.

இதேபோல் வலப்புறத் தட்டைக் கீழே இழுத்தால், முள் வலப்புறமாக நகரும். இதன் அடிப்படையில் உருவானதுதான் மென்தகட்டு வகை ஒப்பளவி ஆகும்.

இதன் அமைப்புமுறை படத்தில் காட்டப் பட்டுள்ளது. இதில் இரண்டு உலோகக் கட்டைகள் மென் தகடுகளோடு இணைக்கப் பட்டிருக்கும். இடது கட்டை நிலையாக இருக்கும். வலது கட்டையோடு அச்சுத் தண்டு இணைக்கப்பட்டு மேலும் கீழும் நகரும் வகையில் இருக்கும். இரண்டு கட்டைகளையும், இரண்டு தோலினால் ஆன தட்டைகள் இணைத்திருக்கும்.

இந்த அமைப்பில் உராய்வதற்கான இடமே இல்லை என்பதே இதன் நன்மையாகும். இதனுடைய பெருக்கம் பொதுவாக 100 மடங்காக இருக்கும்.

 

5.3.4 சிக்மா எந்திர ஒப்பளவி (Sigma Mechanical comparator)

சிக்மா எந்திர ஒப்பளவி என்பதும் ஒரு உராய்வு இல்லாத மென்தகடுகளின் இயக்கத்தாலான ஒரு கருவியாகும்.

இதில் இரண்டு இரும்புக் கட்டைகளை நெட்டையாக இரண்டு மென்தகடுகளும், கிடையாக ஒரு மென்தகடும் இணைத்திருக்கும். மேல்பக்கமுள்ள கட்டையை நகராமல் நிலையாக இருக்குமாறு பிடித்துக் கொண்டு, கீழிருக்கும் கட்டையின் மேல் அழுத்தினால் அது கீழ்நோக்கி இடதுபுறமாக சாயும். இதேபோல் அதை மேல்நோக்கி அழுத்தினால் வலதுபுறமாக சாயும். இப்பொழுது இந்தக் கட்டையோடு ஒரு நீண்ட L-வடிவக் கரத்தை இணைத்துவிட்டால் அது, நகரும் கட்டையின் அசைவுக்கு ஏற்ப மேலும் கீழும் ஊசல் போல் ஆடும்.

L- வடிவக் கரத்தின் முனையில் ஒரு Y- வடிவ கவண் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். Y- கவணின் இரண்டு முனைகளை ஒரு நடாபட்டை (Belt) யால் இணைத்து விட்டு பட்டையின் நடுவில் ஒரு உருளையை வைத்தால், y- கவண் மேலும் கீழும் நகரும்போது, உருளை சுற்றும், உருளையின் நடுவில் ஒரு அளவுகாட்டும் முள்ளை பொருத்திவிட்டால், நகரும் கட்டையின் அசைவை அது பலமடங்காகப் பெருக்கிக் காட்டும்.

நகரும் கட்டை ஒரு அச்சுத் தண்டோடு இணைக்கப் பட்டிருப்பதால், அச்சுத் தண்டு மேலும் கீழும் நகரும்போது, அது நகரும் கட்டையை நகர்த்தி, அளவு காட்டும் படம்-10.

சிக்மா எந்திர ஒப்பளவியின் சிறப்புகள்

1. அச்சுத் தண்டு ஒரு வட்டமான தோல் வளையத்தால் இணைக்கப்பட்டிருப்பதால் உராய்வு முழுமையாக நீக்கப்பட்டிருக்கிறது.

2. அச்சுத்தண்டின் மேல்பகுதியில் ஒரு நிலை காந்தமும், ஒரு காப்புத் தட்டும் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். இதனால், அச்சுத் தண்டு மேல்நோக்கி நகரும்போது, தட்டுக்கும், லாட காந்தத்திற்கும் நடுவிலான இடைவெளி குறைவதால், தட்டின்மேல் செலுத்தப்படும் காந்தவிசை அதிகமாகும். அதனால் அச்சுத் தண்டின் அடிமுனை பொருளின் மேல், செலுத்தும் அழுத்தம் மிகாமல் ஒரே அளவாகக் காக்கப்படும்.

3. நகரும் கட்டையின் மேல்பக்கம் செயற்கை வைரத்தால் ஆனதால், அதற்கும் அச்சுத் தண்டோடு இணைக்கப்பட்டிருக்கும் கூர்முனைக்கும் இடையிலான தேய்மானம் குறைக்கப்படுகிறது.

4. நாடாப் பட்டை பாஸ்பர் பிரான்சு (Phosphor Bronze) ஆனதால் உருளையை அது நழுவாமல் சுற்றும்.

5. உருளைக்குப் பின்னால் ஒரு நிலைகாந்தப் புலம் ஏற்படுத்தப்பட்டுள்ளதால், உருளை சுற்றும்போது ஒரு தங்கு மின்னோட்டத்தை அதில் ஏற்படுத்தும். அதனால், முள் சரியாக நகர்ந்து அளவைக் காட்டிக் கொண்டு ஒரே இடத்தில் நிற்கும். மேலும், கீழும் அலையாது.

6. அளவுகாட்டும் முகப்புத் தட்டின் பின்னால் ஒரு கண்ணாடி பொருத்தப் பட்டிருக்கும். அதனால் முள் எந்த அளவைக் காட்டுகிறது என்பதைத் துல்லியமாக கண்டறியலாம். இணைகரப் பிழையைத் (Parallax error) தடுக்கலாம்.

இந்த ஒப்பளவியின் பெருக்கம் x 5000 மடங்கு ஆகும். ஒரு மைக்ரான் நுட்பத்தில், துல்லியமாக 100 மைக்ரான் அளவுக்கு அளக்க இக்கருவியால் முடியும். இக்கருவியில் உள்ள கத்திமுனை உலோகத்தின் மேல் நகர்வதால், அங்கு உராய்வும், தேய்மானமும் ஏற்பட வாய்ப்புண்டு என்பது இதன் குறையாகும்.

எந்திரவியல் ஒப்பளவிகள் நன்மைகள்

1. விலை குறைவானது

2. மின்சாரம் தேவைப்படாது.

3. அளவுகள் நேரியல் (Linear) தன்மை கொண்டிருக்கும்.

4. வலுவானது, அடக்கமானது.

5. எங்கும் எடுத்துச் செல்லத் தக்கது.

 

குறைகள்

1. இவற்றின் நுட்பம் ஒரு மைக்ரான் அல்லது அதற்கும் குறைவாகத்தானிருக்கும்.

2. நகரும் பகுதிகள் அதிகமிருப்பதால், அதனால் ஏற்படும் உறழ்மையினால் (Inertia) அளவுகள் பிழைபடும்.

3. அதிர்வுகளால் பாதிக்கப்படும்.

4. பின்னோட்டம், உறழ்மை போன்ற பிழைகளால் தவறுகள் ஏற்படும்.

5. அளக்கும் வீச்சு (Range) நிலையானது, மாற்ற முடியாது.

6. இணைகர பிழை (Parallax) ஏற்பட வாய்ப்புண்டு.

 

5.4 ஒளியியல் ஒப்பளவிகள் (Optical comparator)

முழுமையான ஒளியியல் என்பது திரைப்படப் பெட்டிதான். சிறிய படத்தை பெரிதுபடுத்தி திரையில் காட்டுவதைப் போல, சிறிய, பொருளை பெரிதுபடுத்தி, அதை ஒரு கண்ணாடித் திரையில் விழச் செய்து, அதைக் கொண்டு அளக்க முடியும். ஆனால் இது ஒப்பளவி என்ற வரையறைக்குள் வராது. ஏனென்றால் இதன் துல்லியமும், வீச்சும் மிகக் மிகக் குறைவானது, அளப்பதற்கும் கடினமானது.

ஆகவே, ஒளியியல் ஒப்பளவிகள் என்று இங்கு கூறப்படுபவை, உண்மையில் எந்திரவியல் பெருக்கத்தையும், ஒளியியல் பெருக்கத்தையும் இணைத்த எந்திர-ஒளியியல் (Mechanical-optical comparator) ஒப்பளவிகளையே குறிக்கும்.

5.4.1 ஒளியியல் அடிப்படை

ஒரு ஒளிக்கீற்று ஒரு கண்ணாடியின் மேல் வீழ்ந்தால், அது எதிரொளிக்கும் என்பதும், வீழ் கோணமும், எதிரொளிக்கும் கோணமும் சமமாக இருக்கும் என்பதும் நாம் அறிந்த ஒன்று.

ஒளிக்கீற்றின் வீழ்கோணம் f கோணம் அதிகரித்ததால், அதே அளவு எதிரொளிக்கும் கோணமும் அதிகரிக்கும். ஆனால், வீழ் கோணத்தை மாற்றாமல், கண்ணாடியை கோணத்திற்கு சாய்த்தால், எதிரொளிக்கும் கோணம் இரண்டு மடங்காகும். அதாவது, கண்ணாடியைச் சாய்ப்பதின் மூலம் அதற்கு இரண்டு மடங்காக ஒளியை எதிரொளிக்கலாம். இதன் அடிப்படையில் அமைந்தது தான் ஒளியியல் பெருக்கம்.

இந்த அடிப்படையைப் பயன்படுத்திக் கொள்ள ஏற்ற வகையில் ஒளியியல் ஒப்பளவிகளின் எந்திரப்பகுதிகள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

இதில் ஒரு அச்சுத் தண்டு நெம்புகோலோடு, அதன் ஒரு முனையில் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். அதன் மறுமுனை ஒரு கண்ணாடியோடு படத்தில் காட்டியுள்ளதைப்போல் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். கண்ணாடியின் நடுவில் உள்ள தாங்கு மையம் உள்ளது. அதனால் அச்சுத் தண்டு சற்று அசைந்தால், நெம்புகோலின் பெருக்கத்தால் அது கண்ணாடியை சாய்க்கும். அதனால் அதன் மேல் விழும் ஒளிக்கீற்று திரையின் மேல் நகர்ந்து அளவைக் காட்டும்.

இந்த ஒப்பளவியின் பெருக்கம் = எந்திர பெருக்கம் X ஒளியியல் பெருக்கம்

எந்திர பெருக்கம் , x = அச்சுத் தண்டின் மையத்திற்கும், தாங்கு கத்தி முனைக்கும் இடையிலுள்ள தூரம்

y = தாங்கு கத்தி முனைக்கும், நெம்புகோலின் முனைக்கும் உள்ள தூரம்.

ஒளியியல் பெருக்கம்

r = நெம்புகோலின் முனைக்கும் கண்ணாடியின் மைய முனைக்கும் உள்ள தூரம்

R = கண்ணாடியின் மையத்திற்கும், அளக்கும் திரைக்கும் உள்ள தூரம்

 

இத்தகைய ஒளியியல் ஒப்பளவிகளின் துல்லியத்தை மேம்படுத்தும் வகையில் பல முன்னேற்றங்கள் செய்யப்பட்டுள்ளன. ஜெய்ஸ் ஒளிமானி (Zeiss optimeter) என்பது அதில் ஒன்று.

5.4.2 ஜெய்ஸ் ஒளிமானி

எந்திரவியல் பெருக்கத்தை நீக்கிவிட்டு, நேரடியாக அச்சுத் தண்டு கண்ணாடியோடு இணைக்கப்பட்டிருக்கும். அதனால், வீழும் ஒளிக்கீற்று ஒரு முறைக்கு பதிலாக இரண்டு முறை எதிரொளிப்பதால் பெருக்கம் அதிகமாகிறது.

இங்கு ஒளிக்கீற்று முதலில் நகரும் கண்ணாடியில் விழுந்து, எதிரொளிக்கப்பட்டு நிலைக் கண்ணாடிக்கு சென்று, அங்கு மீண்டும் எதிரொளிக்கப்பட்டு, நகரும் கண்ணாடிக்கும் வருகிறது. அது அங்கு எதிரொளிக்கப்பட்டு, பொருள் வில்லை மூலமாக விழிவில்லையை அடைகிறது. அங்கு உள்ள அளவுகோலின் மூலம் ஒளிக்கீற்றின் நகர்வைத் துல்லியமாக அளந்து விடலாம்.

இதைப் போன்ற சிறிய வேறுபாடுகளுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ள ஒளியியல் ஒப்பளவிகள் பல உண்டு.

5.4.3. ஈடன்-ரோல்ட் நுண் ஒப்பளவி (Edge-Rolt millionth comparator)

ரீட் வகை எந்திர ஒப்பளவியின் செயல்பாட்டில் ஒளியியல் பெருக்கத்தையும் சேர்த்து நுட்பத்தை மேம்படுத்தி வடிவமைக்கப்பட்டது தான் ஈடன் ரோல்ட் நுண் ஒப்பளவி ஆகும்.

 

 

நிலை கட்டையுடனும், நகரும் கட்டையுடனும் இணைக்கப்பட்டுள்ள மென் தகட்டுடன் அளக்கும் முள் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. அதன் நுனியில் ஒரு குறுக்குக் கம்பிகளுடன் கூடிய கண்ணாடித் தட்டு உள்ளது. நகரும் கட்டை அசையும்போது, மென்தகடுகள் வளைவதால் குறுக்குக் கம்பிகள் இடம் பெயரும். இந்த இடப்பெயர்ச்சியை ஒளியியல் முறையில் பெருக்கி, அதன் நிழல் ஒரு அளவு கோலின் மேல் எவ்வளவு தூரம் நகர்ந்திருக்கிறது என்பதை அளந்து, பொருளில் உள்ள அளவு வேறுபாடுகளைத் தெரிந்து கொள்ளலாம்.

ஒளியியல் ஒப்பளவிகளின் நன்மைகள்

1. இதில் நகரும் பகுதிகள் குறைவாக இருப்பதாலும், ஒளிக்கு எடை இல்லை என்பதாலும், துல்லியமானது.

2. இணைகரப் பிழை (parallax error) இல்லை

3. உயர்ந்த பெருக்கம்

4. அளவுகோல்கள் வெளிச்சமாக தெளிவாக இருக்கும்.

குறைகள்

1. விளக்கின் சூட்டால் அளவுகள் மாறுபட வாய்ப்புண்டு

2. மின்சாரம் தேவைப்படும்.

3. அளவில் பெரியவை, விலை அதிகம்

4. தொடர்ந்து பார்க்க வேண்டியிருப்பதால், கண்கள் சோர்வடையும்

 

 

5.5 மின்னியல் ஒப்பளவிகள் (Electrical comparator)

மின்னியல் ஒப்பளவிகள் வீட்சுடோன் பால மின்சுற்றை (Wheatstone bridge) அடிப்படையாகக் கொண்டு இயங்குவதாகும். ஒரு வீட்சுடோன் பால சுற்றில் நான்கு கரங்கள் இருக்கும்.

நான்கு மின்தடை (Resistance) அல்லது மின்தூண்டல் (Inductance) அளவுகளும்

என்று சமன் செய்யப்பட்டிருந்தால், கால்வனோ மானியில் மின்னோட்டம் இருக்காது. ஆனால் இந்தச் சமன்பாட்டை மாற்றும் வகையில் எந்த ஒரு கரத்தின் மின்தடையோ, மின்தூண்டலோ மாறினால், அந்த மாற்றத்துக்கு ஏற்ப மின்னோட்டம் இருக்கும்.

 

இப்பொழுது ஒரு மின் உணர்வியின் அச்சுக்கு மேலும் கீழும் உள்ள இரண்டு மின்சுற்றுகள் (coils) வீட்சுடோன் பால சுற்றின் இரண்டு கரங்களாகக் கொண்டால், இரண்டு சுற்றுகளுக்கும் இடையில் உள்ள அச்சு மேலும் கீழும் நகரும்போது, மின்சுற்றுகளில் மாற்றம் ஏற்படும். இந்த மின்னோட்டம் அச்சுத் தண்டின் நகர்வுக்கு ஏற்ப இருக்கும்.

 

 

இத்தகைய மின்னியல் ஒப்பளவிகளின் பெருக்கம் 50000 மடங்காக இருக்கும். அதனால் 0.001 மைக்ரான் அளவுக்கும் கூட இதனால் துல்லியமாக அளக்க முடியும். ஆனால் இந்த ஒப்பளவிகள் 10 மைக்ரான் மொத்த அளவுக்கு மட்டுமே அளக்கக் கூடியவை.

மின்னியல் ஒப்பளவிகள் இரண்டு வகைகளில் கிடைக்கிறது. முதல்வகை, ஒரே பெருக்கம் கொண்ட ஒப்பளவிகள். இரண்டாம் வகை ஒப்பளவிகளில் தேவைக்கேற்ப பெருக்கத்தை மாற்றிக் கொள்ளலாம்.

5.6 மின்னணு ஒப்பளவிகள் (Electronic comparator)

 

 

 

இன்று உணர்விகளிலும் மின்னணுவியலிலும் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களால் மிகத் துல்லியமாக அளக்கவல்ல மின்னணு ஒப்பளவிகள் வந்து விட்டன. இவற்றின் பெருக்கமும் மிக அதிகமாகும்.

இவ்வகை மின்னணு ஒப்பளவிகளில் மின்சைகை மின்னேற்றம் (modulation) செய்யப்பட்டு பின் பலக்கட்டங்களில் படிப்படியாக பெருக்கம் உயர்த்தப்படுகிறது. பின்னர் மின்னிறக்கம் (Demodulation) செய்யப்பட்டு, மின்மானியில் அளவுகள் காட்டப்படுகின்றன. இதனை ஒரு மின்பதிப்பியில் (Recorder) செலுத்தியும் அறிந்துகொள்ளலாம்.

இவ்வகை ஒப்பளவிகளில் உணர்வி என்பது மிகச் சிறிய அளவில் இருப்பதாலும், அது தனியாக ஒரு மின்கம்பி மூலம் பெருக்கும் அமைப்புடன் இணைக்கப் பட்டிருப்பதாலும், பல உணர்விகளை ஒரே பெருக்கும் அமைப்புடன் இணைக்க முடியும். அளக்க வேண்டிய பொருள் எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும், ஒரே நேரத்தில் பல அளவுகளைச் சரிபார்க்க முடியும்.

எடுத்துக்காட்டாக, மூன்று விட்டங்களைக் கொண்ட ஒரு பொருளை ஒரே நேரத்தில் சரிபார்க்கலாம்.

ஆகவே, ஒரு பொருள் உற்பத்தியாகும்போதே அதை அளந்து சரிபார்த்து கண்காணிக்க இத்தகைய ஒப்பளவிகள் பயன்படுகின்றன.

 

 

 

 

 

 


நன்மைகள்:-

1. உயர்ந்த பெருக்கம்

2. ஒரே நேரத்தில் பல அளவுகளை அளக்க முடியும்

3. மிகவும் நுட்பமானது (0.001 மைக்ரான்)

4. பயன்படுத்துவதற்கு எளிமையானது

5. கையடக்கமானது, சிறியது.

6. உணர்வியும், ஒப்பளவியும் பக்கத்தில் இருக்கத் தேவையில்லை. அதனால் தொலைதூர அளவுகளுக்கு ஏற்றது.

குறைகள்:-

1. மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னளவு வேறுபாடுகளும், அளவுகளைப் பாதிக்கும்.

2. மின்சுற்றுகளில் ஏற்படும் வெப்பத்தால் அளவுகள் தானாகவே மாறக்கூடும்.

3. தொலைதூர பயன்பாட்டின்போது, நீண்ட தூரம் சைகை (signal) பயணம் செய்வதால், அதன் திறன் குறைய வாய்ப்புண்டு.

4. மற்றவகை ஒப்பளவிகளை விட விலை அதிகம்.

5. அளக்கும் வீச்சு மிகவும் குறைவு.

5.7 வளியியல் ஒப்பளவி (Pneumatic comparator)

அமுக்கப்பட்ட காற்று ஒரு நுண்துளை வழியாக செலுத்தப்படும்போது ஏற்படும் அழுத்த வேறுபாடு அல்லது அதன் ஓட்டம் ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒப்பளவிகளை (1) பின்னழுத்த வகை வளியியல் ஒப்பளவிகள் (Back pressure pneumatic comparator) என்றும், (2) ஓட்டவேக வளியியல் ஒப்பளவிகள் (Flow velocity pneumatic comparator) என்றும் பிரிக்கலாம்.

5.7.1 பின்னழுத்த வகை ஒப்பளவி (Back pressure type pneumatic comparator)

படத்தில் காட்டியுள்ளதைப் போன்ற இரண்டு அறைகள் கொண்ட குழாயில், அறைகளைப் பிரிக்கும் தடுப்புச் சுவரில் ஒரு நுண் துளையும் (orifice) (01) வெளிச்சுவரில் ஒரு நுண்துளையும் (02) உள்ளது.

இப்பொழுது Ps என்ற அழுத்தத்தில் உள்ள காற்றை முதல் அறையில் செலுத்தினால், இரண்டாம் அறையின் அழுத்தம் எவ்வளவாக இருக்கும்? இரண்டாம் அறை முழுவதுமாக திறக்கப் பட்டிருந்தால், அழுத்தம் 0-என்றே இருக்கும். ஏனென்றால் அழுத்தம் என்பது வெளிக்காற்றின் சூழலை ஒட்டி அளக்கப்படுவது. அப்படியில்லாமல் முழுவதுமாக மூடியிருந்தால், அதன் அழுத்தம் செலுத்தப்படும் அழுத்தமாக இருக்கும் அதாவது இரண்டு அறைகளிலும் ஒரே அழுத்தமே இருக்கும்? ஆனால் வெளிச்சுவரில் உள்ள நுண்துளை முழுவதுமாக திறந்து விடாமலும், முழுவதுமாக மூடிவிடாமலும் ஓரளவு திறந்திருந்தால் இரண்டாம் அறையின் அழுத்தம் PB எனக் கொள்வோம்.

இப்பொழுது வெளிப்புற நுண்துளையின் வாயை மெதுவாக மூடினால் PB என்ற அழுத்தமும் அதிகரித்து Ps என்ற நிலையை அடைந்து விடும்.

வெளிப்புற நுண்துளையின் வாய் அகலத்துக்கு ஏற்ப அழுத்தம் எப்படி மாறுபடுகிறது என்பதை படத்தில் காணலாம்.

02 என்ற நுண் துளையின் வாய் மூடியிருக்கும் போது (அதாவது அதன் அளவு 0 என்று இருக்கும்போது,) இரண்டாம் அறையின் மின்னழுத்தம் Ps-க்கு சமமாக இருப்பதால் PB/Ps என்ற விகிதம் 1 எனக் கொள்ளப்படும். பிறகு 02 நுண்துளையின் வாய் திறக்க திறக்க அது மெதுவாக குறைந்து கொண்டே வரும். இந்த அழுத்த வேறுபாடு ஓரு நேரிலாக் கோடாக இருக்கும்.

வெளிப்புற நுண் துளையின் வாயை எப்படி மூடுவது அல்லது திறப்பது?

ஒரு தடுப்பு அட்டையைக் கொண்டு நுண் துளையின் வாயை மூடி விடலாம். பின்னர் அதை மெதுவாக நகர்த்தினால் மெல்ல மெல்ல உள்ளிருக்கும் காற்று வெளியேறும். ஒரு கட்டத்துக்கு மேல் முழுவதுமாக நுண்துளை திறந்த நிலையை அடையும். ஆகவே நுண் துளைக்கும், தடுப்பு அட்டைக்கும் இடையில் உள்ள தூரத்தைப் பொருத்து நுண்துளையின் வாய் அளவு இருக்கும்.

ஆகவே, பின்னழுத்தத்தை அளப்பதின் மூலம், தடுப்பு அட்டை உள்ள தூரத்தை அளக்கலாம்.

இக்கோட்பாட்டை அடிப்படையகாக் கொண்டு சோலெச்சு (solex) என்ற பிரான்சு நாட்டு நிறுவனம் ஒரு ஒப்பளவியை உருவாக்கியது. அதன் அமைப்பைப் படத்தில் காணலாம்.

அழுத்தக் காற்றை எடுத்துச் செல்லும் குழாயின் ஒரு கிளை நீருள்ள ஒரு தொட்டியில் மூழ்கியிருக்கும். இது உட்செலுத்தப்படும் காற்றின் அழுத்தத்தை மாறாமல் ஒரே சீராக வைத்துக்கொள்ள உதவும். மூழ்கு குழாயின் அடி முனைக்கும், நீர் மட்டத்துக்குமுள்ள இடைவெளியே செலுத்து அழுத்தமாகக் கொள்ளப்படும். தொட்டியில் ஒரு அழுத்தமானி (monometer) பொருத்தப்பட்டு குழாயுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

மூழ்கு குழாய்க்கும், அழுத்தமானி இணைக்கப்பட்ட இடத்துக்கும் நடுவில் ஒரு நுண்துளை உள்ளது. (01) காற்றுக்குழாயுடன் ஒரு ரப்பர் குழாய் மூலம் அளக்கும் நுண்துளை உள்ள ஒரு உணர்வி (sensor), இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இதனை ஒரு அளக்கும் மனையின் மேல் பொருத்திக் கொள்ளலாம்.

அளக்கும் துளை முழுவதுமாக திறந்திருக்கும்போது அழுத்தமானியில் உள்ள நீர் மட்டம், தொட்டியில் உள்ள நீர்மட்டத்துக்கு சமமாக இருக்கும். இப்பொழுது அளக்கும் நுண் துளைக்கு கீழே (02) ஒரு பொருளை வைத்தால் அதன் இடைவெளிக்கேற்ப பின்னழுத்தம் ஏற்பட்டு, அழுத்தமானியின் நீர்மட்டம் கீழே இறங்கி இருக்கும். எவ்வளவு இறங்கி இருக்கிறது என்பதை ஒரு அளவு கோலின் மூலம் அளந்து கொள்ளலாம்.

இந்த ஒப்பளவியைப் பயன்படுத்துவதற்கு முன்னால் நழுவுக் கடிகைகளைக் கொண்டு அளவீடு (calibration) செய்து விடுவார்கள். ஆகவே, பொருளுக்கும், நுண்துளைக்கும் இடையில் உள்ள தூரத்தை நேரடியாக அளக்கலாம்.

இந்த ஒப்பளவியைப் பயன்படுத்தும்போது முதலில் ஒரு செந்தரத்தை (Standard) மனையின் மேல் வைத்து, நுண் துளையின் உயரத்தை, அளவுகோலுக்கு நடுவில் இருக்குமாறு சரிசெய்து கொள்ளவேண்டும். இந்த அளவை 0-என்று சரிசெய்து கொள்ளலாம். பிறகு செந்தரத்தை எடுத்துவிட்டு, அளவு பார்க்க வேண்டிய பொருளை வைத்தால், அழுத்தமானியின் நீர்மட்டம் அளவு வேறுபாட்டுக்கு ஏற்ப சற்று ஏறும் அல்லது இறங்கும்.

 

இத்தகைய ஒப்பளவிகளின் மிகப்பெரிய நன்மை என்னவென்றால், உணர்வியின் வடிவ அமைப்பை மாற்றுவதன் மூலம் பல்வகை பொருட்களுக்கும் இதனைப் பயன்படுத்தலாம். எடுத்துக்காட்டாக ஒரு துளையின் விட்டத்தை சரிபார்க்க ஒரு உருளையில் நுண் துளைகள் போட்டு பயன்படுத்தலாம். (படம்-5.22)

உருளைக் கடிகைக்கும் (Plug gauge) துளையின் சுவர்களுக்கும் இடையிலுள்ள இடைவெளியை இவ்வகை உணர்விகள் துல்லியமாக காட்டிவிடும். உணர்வி துளைக்கு நடுவில் சரியாக இருக்க வேண்டும் என்பதும் அவசியமில்லை. ஏனென்றால் இருக்கருவி கூட்டு இடைவெளியையே காட்டும். ஒரு பக்கம் இடைவெளி குறைந்தால் மறுபக்கம் இடைவெளி அதிகரிக்கும். கூட்டு இடைவெளி சரியாகவே இருக்கும்.

இரண்டு துளைகளுக்கு பதில் 1200 கோணத்தில் மூன்று துளைகள் போட்டு பயன்படுத்தினால் துளையின் வட்டத் தன்மையை அளந்துவிடலாம். (படம்-5.25)

இதேபோல் பல்வேறு அளவுகளை சரிபார்க்க இந்த ஒப்பளவி பயன்படுவதை படத்தில் காணலாம்.

ஒரு துளைக்கும், அதன் அடிபாகத்துக்குமுள்ள செங்குத்துக் கோணத்தை அளக்கும் முறையை படம்-5.24-ல் காணலாம்.

 

 

 

 

 


ஒரு பொருளின் ஆழத்தை (Depth) காணும் அமைப்பை படம் 5.25-ல் காணலாம். இந்த ஒப்பளவியை 0-என்ற அளவுக்கு முதலில் சரிசெய்து கொண்ட பிறகு பொருளின் அளவைச் சரிபார்க்க வேண்டும். ஆனால் இது மிக நுட்பமாமன கருவி என்பதால் சரியாக 0-அளவுக்கு சரிசெய்வது என்பது சற்றுக் கடினமானப் பணியாகும். மேலும் உள், வெளி நுண் துளைகளின் அளவு மாறுபாடும் அளப்பதில் பிழையை ஏற்படுத்தும். எனவே, இத்தகைய குறைகளைப் போக்க உருவாக்கப்பட்ட கருவியே வேறுபாட்டு அழுத்த ஒப்பளவி (Differential pressure comparator) எனப்படும்.

 

5.7.2 வேறுபாட்டு அழுத்த ஒப்பளவி

இந்த ஒப்பளவியில் காற்றுக்குழாய் இரண்டு கிளைகளாகப் பிரிந்து, ஒன்று ஒப்புநோக்கு தரைக்கும், மற்றொன்று உணர்விக்கும் செல்லுகிறது. அழுத்தம் அளக்கும் அளவுமானி இரண்டு குழாய்களையும் இணைக்கிறது. ஆகவே உணர்வியை முதல் செந்தரத்தின் வளை கடிகையின் துளையில் வைத்த பிறகு, ஒப்புநோக்கு தரையில் உள்ள திருகு மரையை சரிசெய்து அளவுமானி 0-என்று காட்டுமாறு செய்து கொள்ளலாம்.

இதன்பிறகு பொருளை அளக்கும்போது, அது செந்தரத்தின் அளவிலிருந்து எவ்வளவு வேறுபட்டு இருக்கிறது என்பதை நேரடியாக அளந்து கொள்ளலாம்.

5.7.3 காற்றுவேக வகை ஒப்பளவி (Flow velocity type comparator)

ஒரு அறையில் உள்ள அமுக்கப்பட்ட காற்று ஒரு நுண்துளை வழியாக வெளியேறும்போதும், அறையின் உள்பகுதியில் அதன் வேகம் மாறுபடும். துளை பெரிதாக இருந்தால் அதிக வேகமும், சிறியதாக இருந்தால் குறைவான வேகமும் இருக்கும். இந்த காற்றின் வேகத்தை அளப்பதின் மூலமும், பொருளின் அளவை ஒப்பிட்டு அளக்கலாம். எனவே இதனைக் காற்றுவேக வகை ஒப்பளவி என்கிறோம்.

படத்தில் உள்ள ஒரு கூம்பு வடிவக் கண்ணாடி குழாயின் அடியில் அமுக்கப்பட்ட காற்று செலுத்தப்பட்டு மேற்புறம் வழியாக சென்று அளக்கும் நுண்துளையை அடைகிறது. கூம்புவடிவக் கண்ணாடிக் குழாயின் உள்பக்கமாக ஒரு சுழலும் மிதவை (float) வைக்கப் பட்டுள்ளது.

அளக்கும் நுண்துளை மூடியிருக்கும் போது, மிதவை குழாயின் அடியில் தங்கியிருக்கும். நுண்துளை திறந்திருக்கும்போது, காற்று வேகமாக வெளியேறுவதால், அது மிதவையை மேல்நோக்கி செலுத்தும். மிதவை எவ்வளவு தூரம் மேலே சென்றிருக்கிறது என்பதை ஒரு அளவுகோல் மூலம் அளந்து கொள்ளலாம்.

முதலில் ஒரு செந்தரத்தைக் கொண்டு மிதவையை அளவுகோலின் நடுவில் இருக்குமாறு நுண் துளையை சரிசெய்து கொண்ட பிறகு, அந்த இடத்தில் பொருளை வைத்தால், பொருளுக்கும், செந்தரத்துக்கும் உள்ள இடைவெளிக்கு ஏற்ப, மிதவையின் உயரம் மாறியிருக்கும். இதைக் கொண்டு பிழையை எளிதாக தெரிந்து கொள்ளலாம்.

வளியியல் ஒப்பளவிகளின் நன்மைகள்

1. அளவுகளை மட்டுமின்றி, வடிவ வேறுபாடுகளையும் இதனால் அளக்கமுடியும்.

2. உட்புற, வெளிப்புற அளவுகளையும் அளக்கலாம்.

3. இணைத் தன்மை (parallelism), செங்குத்துத் தன்மை (sqareness), கோணத்தன்மை, வட்டத்தன்மை ஆகியவற்றையும் சரி&#