Duyarlı Ölçü Aletleri
Nesnelerin ağırlığını, boyutlarını ya da başka özelliklerini, zamanı, sıcaklık, basınç, akış hızı, elektrik gerilimi ve direnci gibi fiziksel büyüklükleri son derece kesin ve şaşmaz değerlerle ölçebilen duyarlı ölçü aletleri bilim, mühendislik ve sanayi alanında büyük önem taşır.
Günlük yaşamda kullandığımız bütün ölçü aletlerinin bu kadar duyarlı olmasına gerek yoktur. Örneğin evde un ya da şeker tartmak için kullanılan bir mutfak terazisi ya da küçük el kantarları hiçbir zaman laboratuvarlardaki ölçü ve tartı aletleri kadar duyarlı olamaz. Oda sıcaklığını ölçmek için kullandığımız duvar termometresinin bir derecelik yanılgısı da pek sorun yaratmaz. Oysa hastaların ateşini ölçmek için kullanılan klinik termometresinde (doktor derecesinde) aynı yanılgı ciddi sonuçlar doğurabilir. Aynı biçimde saatimizin bir dakika geri kalması ya da ileri gitmesi günlük yaşantımızı çok etkilemeyecektir; ama açıkta seyreden bir geminin konumu belirlenirken bir dakikalık yanılgı 25 kilometrelik bir sapmaya yol açar. 1773’te İngiliz saat yapımcısı John Harrison zamanı çok büyük bir duyarlılıkla ölçebilen kronometreyi yapıncaya kadar denizcilikte bu tür yanılgılar sık sık yaşanıyordu.
Duyarlı ölçü aletlerinin geliştirilmesi, aynı duyarlılıkla çalışan makinelerin, takım tezgâhlarının ve aletlerin seri üretimine olanak verdi. Bir makinenin uyum içinde ve düzgün çalışabilmesi için bütün parçalarının tam ölçülerinde üretilmesi gerekir; bu da ancak duyarlı ölçü aletleriyle olanaklıdır.
Mikrometre
Uzunlukların ölçülmesinde en çok kullanılan duyarlı ölçü aleti mikrometredir. Mikrometrenin çalışması, sıradan bir vida-somun çiftinin çalışmasına benzetilebilir. Somun döndürüldükçe vida üzerinde ilerler. Somunun bir tam dönüşte aldığı yola vida adımı denir. Mikrometrenin yay biçimindeki çelik gövdesinin iki ucu arasındaki açıklık, vida gibi ileri geri hareket eden sürgü milinin yardımıyla ayarlanır. Mikrometre sağ elde tutulur; ölçülecek cisim de sabit örs ile sürgü mili arasında kalan açıklığa yerleştirilir. Sürgü miline bağlı olan bilezik döndürüldükçe mikrometrenin tamburu üzerinde hareket eder ve hareketin yönüne göre sürgüyü ya ileri iter ya da geri çeker. Sürgü mili ölçülecek parçayı hafifçe kavrayıncaya kadar bilezik döndürülerek parça sabitleştirilir.
Çizimde gösterilen mikrometreyle milimetrenin yüzde birine kadar olan uzunluklar ölçülebilir. Bu mikrometrede vidanın adımı 0,5 milimetredir; demek ki bilezik her dönüşte tamburun üzerinde 0,5 mm ilerler ve sürgü milini örse 0,5 mm daha yaklaştırır. Tamburun üzerine 0,5 milimetrelik aralıklarla işaretler konulmuş, ama okumayı kolaylaştırmak için bu işaretler iki sıra halinde düzenlenmiştir. Üstteki sıra tam milimetreleri gösterir ve üzerinde 5 mm, 10 mm, 15 mm gibi belli aralıklarla yazılmış rakamlar bulunur. Alttaki sıra ise yarım milimetrelik ara değerleri gösterir. Bileziğin kenar çevresi 50 eşit aralığa bölünmüştür; milimetrenin yüzde birine kadar olan uzunluklar buradan okunabilir. Bileziğin bir tam dönüşü sürgü milini 0,5 mm ilerlettiğine (ya da gerilettiğine) göre, ellide bir dönüşü sürgüyü 0,01 mm ilerletiyor ya da geriletiyor demektir. Tamburun üzerinde bir baştan bir başa uzanan cetvel çizgisinin karşısına düşen bilezik çizgisi milimetrenin yüzde bir değerini verir. Bilezikten okunan bu ölçüm tamburdan okunan ölçüme eklendiğinde parçanın tam uzunluğu belirlenmiş olur.
Bazı mikrometrelerde milimetrenin binde birini okuma olanağı sağlayan bir verniye ölçeği vardır. Adını Fransız Pierre Vernier’den alan bu ölçek sürgülü kumpaslarda da bulunur. Bu kumpaslarda ölçülecek cisim aletin sabit çenesi ile sürgü çenesi arasına hafifçe kıstırılır. Sürgü üzerindeki verniye cetvelinin uzunluk bölmeleri aletin üzerindeki ana cetvelin bölmelerinden biraz farklıdır. 9 milimetrelik uzunluğu 10 eşit parçaya bölerek yaptığınız bir verniye cetvelini, milimetrelere bölünmüş bir cetvelin işaretli kenarında kaydırarak siz de verniye ilkesiyle ölçüm yapabilirsiniz.
Komparatörler
Sanayide çok kullanılan komparatörler doğrudan ölçüm yapmaktan çok uzunlukları birbirleriyle karşılaştırmaya yarar. Bu karşılaştırmada temel alman standart takım, ayar mastarı (etalon mastar) denen, sert çelikten yapılmış bir dizi çubuktur. Her çubuğun üzerinde tam kalınlığı yazılıdır. Ölçüm yapmak için bu mastarlar duvar tuğlaları gibi üst üste yığılabilir.
Bu mastar takımı, kadranlı bir göstergeyle birlikte başka cisimlerin kalınlıklarını karşılaştırmak için kullanılabilir. Tek iğneli bir saate benzeyen kadranlı gösterge bir sehpa ya da ayak üzerine oturtulur. Göstergenin altında yaylı bir sürgü vardır; bu sürgü yukarıya doğru itildiğinde gösterge iğnesini kadran üzerinde hareket ettirir. Sürgü milinin hareketi, göstergede bulunan bir dişli çark düzeneğiyle büyütülerek gösterge iğnesine aktarılabilir; böylece, örneğin sürgü milinin 0,001 milimetrelik hareketiyle iğnenin kadran üzerinde bir birim kadar ilerlemesi sağlanabilir.
Ölçüm yapılırken, kadranlı gösterge ve ayar mastarları düzgün yüzeyli çelik bir levhanın üzerine yerleştirilir ve sürgü mili mastar takımının üzerine serbestçe bırakılır. Bu konumdayken, göstergenin iğnesi sıfırın üzerine gelinceye kadar kadran döndürülür. Sıfırın sağındaki bölmeler artı, solundakiler eksi olarak işaretlenmiştir. Daha sonra mastar yığının yerine ölçülecek cisim konur ve yükseklik farkı kadran üzerinden okunur.
Bazı komparatörlerde, iğnenin sürgü miline bağlı hareketi elektrikle sağlanır. Optik komparatörlerde ise, sürgü milinin hareketi, işaretlenmiş bir cetvel boyunca hareket eden bir ışık demetinin yönünü değiştirir.
Mastarlar
Mikrometreler, sürgülü kumpaslar ve komparatörlerle yapılan ölçümler ustalık ister; bu yüzden uygulamada, seri üretilen parçalar ya otomatik makinelerle ya da el mastarlarıyla ölçülür. Otomatik ölçme makineleri daha çok komparatör türünden karmaşık düzeneklerdir. Çeşitli ölçümleri aynı anda yapabilen bu makinelerde bazen parçanın istenen boyutlarda olmadığını haber veren ışıklı uyarılar bulunur.
Denetimin elle yapıldığı işlemlerde daha çok tolerans mastarı ya da sınırlı mastar denen takımlar kullanılır; bu mastarlar, üretilen parçanın boyutlarında izin verilebilecek yanılgı payının alt ve üst sınırlarını gösterir. Örneğin, diyelim ki çapları 25 mm olması gereken çok sayıda çelik bilyeyi denetlememiz isteniyor. Karşılaştırmalı ölçüm için kullandığımız sert çelikten iki halka mastardan birinin delik çapı 24,99 mm, öbürününki 25,01 mm ise, küçük çaplı mastarın deliğinden geçen bütün bilyeleri ve ötekinin deliğine sığmayanları eleyebiliriz.
Öbür Duyarlı Aletler
Dişli çark ya da vida gibi bir parçanın biçimi projektörle denetlenebilir. Projektörün güçlü ışığı, parçanın gölgesini büyüterek bir ekran üzerine düşürür. Gölgenin sınır çizgileri, parçanın büyütülmüş teknik resmindeki çizgilerle karşılaştırılabilir. Bu büyütülmüş resim ya ekranın üzerine asılır ya da doğrudan ekran üzerine çizilir. Çok küçük parçaların denetlenmesinde mikroskoplardan da yararlanılır.
Bir yerin haritasını çıkarmak ya da bir arazi parçasını ölçmek için kullanılan teodolit de duyarlı ölçüm yapabilen bir alettir. Bu aletle hem düşey, hem yatay düzlemdeki açılar ölçülebilir ve ölçüm sırasında aletin çoğu kez tam düşey konumda tutulması gerekir. Aletin bu konumda olup olmadığı da çok duyarlı bir su terazisiyle (kabarcıklı düzeçle) anlaşılır; teodolit düşey ekseni çevresinde döndürülürken su terazisinin kabarcığının hep aynı konumda kalması gerekir.
Gemiciler açık denizde yol alırken konumlarını belirlemek için sekstant ya da altılık denen duyarlı bir ölçü aleti kullanırlar. Güneş’in ve yıldızların ufuk çizgisi üzerindeki açısal uzaklıklarını ölçen bu alette de bir verniye düzeneği vardır; böylece gökcisminin ufukla yaptığı açı dakikanın onda biri düzeyinde okunabilir.
