Берілген анықтама кіріс сигналдың шығыс шамаға түрленуін бейнелейді. 6 страница

Аналогтық жиілік өлшеуіштерде жиілікті өлшеудің екі әдісін қолданады:

- кернеу-жиілік түрлендіргішін (КЖТ) қолдану;

- резонанстық.

Кернеу-жиілік түрлендіргіштері0 ден 20 кГц дыбыстық жиіліктер диапазонында қолданылады. Сонымен қатар ауданы тұрақты, тоқ импульсінің қисығы шектелген және диаграммадағы уақыт осіне ие болатын импульстердің құрылуына негізделген. Бұл импульстердің жиілігі өлшенетін сигналдың жиілігіне тең болу керек. Бұл импульстердің кернеуінің орташа мәні өлшенетін жиілікке пропорционал.

8.13 суретте конденсатордың қайта зарядталуын қолданғандағы кернеу-жиілік түрлендіргішінің (КЖТ) қарапайымдалған схемасы келтірілген.

Өңдеудің шығыстық импульстері В қосқышының жұмысын басқарады. Оны И_СН және R жүктемеге кезектеп ауыстырады.

Егер конденсатордың зарядталу және разрядталу тізбектерінің уақыт тұрақтылары, оның И_СН зарядталып және R разрядтаалып үлгеретіндей болып алынса, онда кернеудің орташа мәні келесі формулаға тең:

мұндағы - әр импульсте R жүктемесіне берілетін конденсатордың заряды.

8.13 сурет – Кернеу-жиілік түрлендіргішінің құрылымдық схемасы.

ФИ – U_ВХ кірістік сигналының f_X жиілігімен ұзақтылығы тұрақты Dt болатын импульстердің қалыптастырғышы; И_СН – бірқалыпты (тіректі) кернеудің U_O көзі; В – қосқыш, R – жүктеме (ИМ), С – конденсатор.

Резонанстық әдіс зерттелетін тербеліс көзінің жиілігін резонанстық контурдың тербеліс жиілігімен салыстыруға негізделген. Бұндай жиілік өлшеуіштің функционалдық схемасы 8.14 суретте көрсетілген.

Жиілігі белгісіз f_X, U_Х кернеу көзі тербеліс контурына тік немесе L байланыс элементі арқылы қосылуы мүмкін.

8.14 сурет – Жиілікті кернеуді түрлендіретін резонанстық түрлендіргіштің функционалдық схемасы.

Конденсатордың сыйымдылығын өзгерте отырып, Ир индикаторының көрсетуі бойынша контурды резонансқа келтіруге болады. Оның жиілігі келесі формулаға тең:

Контурдың L индуктивтілігі белгілі болғанда конденсатордың шкаласы жиілік бірлігінде белгіленеді. Бұл жиілік өлшеуіштер жоғары жиіліктер облысындағы өлшеулерде қолданылады.

Фазаны өлшеу – фазаны кернеуге түрлендіретін өлшнуіш түрлендіргіштердің көмегімен жүзеге асады. Оның құрылымдық схемасы 8.15 суретте көрсетілген.

8.15 сурет – Фазаны кернеуге түрлендіретін түрлендіргіштің құрылымдық схемасы.

ФИ1, ФИ2 – импульстерді құраушылар (формирователь), ИСН – бірқалыпты кернеу көзі, В – қосқыш, R – жүктеме кедергісі (магнитоэлектрлі ИМ қолданылуы мүмкін).

ФИ1 және ФИ2 - U₁ және U₂ кернеулерінің теріс шамалардан оң шамаға өткендегі нөл арқылы өту моментінде қысқа импульстерді шығаруы.

Бұл импульстер В электронды кілтімен басқарылады. Бұл кілт импульстің ФИ1 деп келгенде тұйықталады да, импульс ФИ2 ден келгенде ажыратылады.

Нәтижесінде R ұзақтылығы t және амплитудасы U_o болатын импульстер шығарылады. Осы импульстердің кернеуінің орташа мәні фазалардың ығысуына пропорционал болады.

8.4 Электрондық ваттметрлердің және активті энергия счетчиктері

Электрондық ваттметрлер қуатты кернеуге айналдыратын түрлендіргіште құрылған. Оның шығысында қуат бірлігінде белгіленген магнитоэлектрлік ИМ қондырылған.

Активті, реактивті және толық қуат айнымалы тоқ ваттметрлері шығарылады. Олар бірфазалы және үш фазалы тізбектерге арналған. Бұл түрлендіргіштердің құрылу принциптері бірдей.

Түрлендіргіш келесі қатынастың негізінде жұмыс істейді:

u-дың t-ға көбейтіндісін алу әдісіне байланысты параметрлік және модуляциялық көбейткіштік құрылғылар (КҚ) деп бөледі.

Параметрлік КҚ тура және жанама қайта көбейтумен болуы мүмкін. Тура қайта көбейтуге төрт полюстік қолданылады, оның кірісіне uкернеуі беріледі, ал i оның беріліс коэффициентін басқарады. 8.16 тура қайта көбейтумен параметрлі КҚ көрсетілген.

ОК шығыстық сигналы мынаған тең:

Орташалау құрылғысы – бұл төмен жиіліктер фильтрі, ал үлкен уақыт тұрақтысына ие болу керек. Сонда

8.16 сурет – Тура қайта көбейтумен параметрлік КҚ-ның құрылымдық сұлбасы.

R – тұрақты кедергі резисторы, ОК – операциялық күшейткіш, R_У = k×i – тоқпен басқарылатын кедергі, (мысалы өрістік транзистор); ОҚ – орташалау құрылғысы.

U_ШЫҒкернеуін өлшеуіш механизмге бергенде қозғалысы бөліктің ауытқу бұрышы мынаған тең болады:

мұнда S_U –ИМ кернеуі бойынша сезімталдық.

Параметрлік жанама КҚ көбейтудің жанама әдісіне негізделгенде, келесі қатынасты қолданады:

Осы қатынасты қолданғандағы түрлендіргіштің құрылымдық сұлбасы 8.17 суретте көрсетілген.

8.17 сурет – Параметрлік жанама КҚ-ның құрылымдық сұлбасы.

Т – тоқты кернеуге түрлендіргіш; ФП_1,ФП₂– квадраттандыратын құрылғылар, олар кернеулердің қосындысы мен айырымын квадраттайды; АҚ – айырымдық құрылғы; ОҚ – орташалау құрылғысы.

Суретте көрініп тұрғандай шығыстық кернеу мынаған тең :

Модуляциялық көбейткіштік құрылғыларбіршама дәлдеу болып табылады және импульстік сандарды қос модуляциялауға негізделген.Модуляцияның ең кең тараған әдісі–бұл ШИМ – АИМ. 8.18 суретте ШИМ-АИМ бар түрлендіргіштің құрылымдық сұлбасы көрсетілген.

8.18 сурет - ШИМ-АИМ базасындағы түрлендіргіштің құрылымдық сұлбасы.

Генератор тұрақты А амплитудасымен Т₀ периоды бар және оң (t₁) және теріс (t₂=t₁) жарты толқындардың ұзақтылығы бар тікбұрышты екі полярлы импульстерді шығарады. Генератор шығысындағы кернеудің орташа мәні нөлге тең. ШИМ түріндегі модуляторда импульстердің ұзақтылығы кірістік тоқтың әсерінен келесі қатынас бойынша өзгереді:

;

мұнда k_Ш - ШИМ түрлендіру коэффициенті.

АИМ амплитудалық модуляторында А амплитудасы кірістік кернеуге пропорционал өзгереді

;

мұнда k_A - АИМ түрлендіру коэффициенті.

Сонда АИМ шығысындағы бір периодта кернеудің орташа мәні қуаттың лездік мәніне пропорционал болады:

Орташалау құрылысының шығысындағы кернеу мынаған тең болады:

Активті энергияның электрондық есптеуішікелесі қатынасқа сәйкес шығыстық кернеуді интегралдайтын түрлендіргіштерге негізделген.

8.19 суретте - Есептеуіш құрылымдық сұлба көрсетілген.

8.19 сурет – Активті қуатты өлшейтін электронды есептеуіштің құрылымдық сұлбасы

ККТ – кернеуді қуатқа түрлендіргіш; КЖТ – кернеуді жиілікке түрлендіргіш; ИС – импульстер санаушысы.

КЖТ көмегімен U_ШЫҒ кернеуі Р қуатына пропорционал f жиілігіне түрленеді. КЖТ – ның шығыстық импульстері ИС санауышымен есептеледі (интегралданады).

Сериялық шығарылатын СА3У–И670Д санауышының дәлдік класы 2,0 және 5; 10 А тоқтарына 220 және 380 В кернеуге арналған.

8.5 Электрондық омметрлер

Электрондық омметрлер негізінде өлшенетін кедергіні магнитэлектрлік ӨМ- ге берілетін тұрақты тоқ кернеуіне түрлендіру жатыр, бұл жағдайда аспаптың межелігі кедергі бірлігінде градуирленеді.

Тұрақты тоқты күшейткішті қолданғандағы структуралық сұлбалар 8.20 суретте көрсетілген.

Бұл жағдайда үлкен кірістік кедергісі бар ТТК- і қолданылады, сондықтан шунттық әсеріне көңіл бөлмей аспаптың межелігінің ауытқу бұрышын табамыз. Сәйкесінше а) және б) схемалары үшін:

;

мұндағы k – ТТК мен ӨМ- нің түрлену коэффициенті.

а)

б)

8.20- сурет. – ТТК базасындағы электрондық омметрлердің структуралық схемалары. а) R_X- тің параллель қосылуы; в) R_X- тің тізбектей қосылуы

Өлшенетін кедергінің кең диапазонында аспаптың межелігі бірқалыпты емес. Дәлдікті жоғарылату үшін диапазонды әрқайсысына өзінің R₀кедергісі сәйкес келетін поддиапазондарға бөледі.

ТТК- не байланысты пайда болатын қателіктерді азайтуға қажетті реттеу болады: тұйықталған кірістік қыспақтарда (R_X =0) «0 қондырғысы», разомкнутый қыспақтарда (R_Х®¥) « қондырғысы».

Бұл сұлба бойынша құрастырылған В7 – 17 әмбебап вольтметрінің 10- нан 1000 МОм- ға дейінгі кедергі өлшеу диапазоны болады. Басты қателігі 2,5 %- тен көп емес.

Операциондық күшейткіш (ОК) базасындағы омметрдің структуралық схемасы 8.21- суретте көрсетілген.

8.21- сурет. ОК базасындағы омметр схемасы

Операциондық күшейткіш дегеніміз үлкен кірістік кедергілерге k үлкен күшейткіш коэффициенті бар күшейткіш. Сондықтан а нүктесінің потенциалы мен күшейткіштің кірістік тоғын нольге тең деп алуға болады. Осыдан R₀ мен R_Х арқылы ағатын тоқтар тең және қосылу схемасына тәуелді қатынастыр да дұрыс : R₀ и R_Х.

Немесе

ӨМ- нің ауытқу бұрышы мынаған тең

мұндағы S_U – ӨМ- нің сезімділігі.

Берілген схема тиімдірек, себебі омметр межелігі бірқалыпты. Өлшеулердің жоғарғы шегін әр түрлі кедергілері бар R₀резисторын қосу арқылы өзгертеді. Бұндай сұлба 10 Ом – 1000 МОм өлшеу диапазоны бар, дәлдік класы 2,5 болатын Е6-10 электрондық омметрінде қолданылады.

Үлкен кедергілерді өлшеу үшін (10⁶- дан 10¹² Ом- ға дейін) ОК базасындағы сұлба қолданылатын (8.21-сур. кедергіні жақшада қосу вариантында) тераомметрлер қолданылады. Тераомметрдің межелігі бірқалыпты емес. Бұл бірқалыпты еместікті U₀- ді жүздеген вольтқа дейін көбейту және аз R₀ кедергісін пайдалану арқылы азайтады. Берілген схема 10⁷ -нен 10¹⁷Ом- ға дейін өлшеу диапазоны бар, дәлдік класы 4-10 болатын Е6-14 аспаптарында қолданылады.

Аз 10^-4 Ом- ға дейінгі кедергілерді өлшеу электронды милиомметрлермен жүзеге асырылады. Бұндай кедергілерді өлшеу түйіспелердің кедергілерінің, қосу сымдарының және түйіспелік ЭҚК- дің әсерінен қиынға түседі.

Сымдар мен түйіспелердің әсерін азайту үшін R_Х- ті төртөткізгішті сұлбамен қосады.

Термо-ЭҚК әсерін жою үшін бұл өлшеулер айнымалы тоқта жүргізіледі. 8.22- суретте электрондық миллиомметрдің структуралық схемасы кескінделген.

8.22- сур. - Электрондық миллиомметрдің структуралық схемасы.

Берілген сұлба 10^-4до 10²- ге дейін өлшеу диапазоны бар және қатыстық қателігі 1,5% болатын Е6-15 милиомметрлерде қолданылған.

8.6 Сиымдылықты, индуктивтілікті сапалықты өлшеуге арналған аспаптар

Сиымдылықты, индуктивтілікті сапалықты өлшеуге арналған электронды аспаптарда өлшеудің екі негізгі принципі қолданылады:

- LC – контурындағы резонанс құбылысын пайдалану ;

- біреуінің катушкасының тербелетін контурына индуктивтілік L_Х немесе С_Х өлшенулері бар конденсаторы қосылған екі генераторлардың жиіліктерін салыстыру.

Резонанс құбылысын пайдалану арқылы сиымдылықты, индуктивтілікті сапалылық өлшеуге арналған куметрдің функционалды схемасы 8.23- суретте көрсетілген.

Куметрде ПГ жиілігі бойынша қайта құрылатын генераторы, микроамперметрі mА, аз кедергі ( 0,05 Ом) резисторы R₀, үлгілік айнымалы конденсаторы С₀ және электрондық вольтметрі болады.

8.23- сурет – Куметрдің функционалдық сұлбасы.

Сапалылықты өлшеуді ПГ қайта құрылатын генераторда құрылатын берілген жиілік режимінде өткізеді.

Конденсатордың С₀сиымдылығын өзгерту арқылы контурдағы резонансқа қол жеткіземіз. Сапалылықты анықтау резонанс кезінде тізбектей тербелетін контур реактивті элементтерде Q рет көп қоздыру кернеуі болатынының негізінде жатыр.

;

U_C_о – конденсатордағы кернеу;

I –mА микроамперметрімен өлшенетін R₀резисторындағы тоқ.

Осының негізінде вольтметрдің межелігін қандай да бір І тоғы үшін сапалылық бірлігінде градуирлаймыз.

L_Х және С_Х - ті мына қатынас арқылы табамыз:

мұндағы f₀ – контурдағы резонанстық жиілік.

Индуктивтілікті немесе сиымдылықты өлшеу кезінде қатынас мына түрге келеді:

мұндағы С₀ – үлгілік конденсатордың сыйымдылығының мәні;

L₀ – үлгілік катушканың индуктивтілігінің мәні.

Бұл әдіс төмендегіндей өлшеу диапазондары бар Е4-10 сапалылықтың төменжиілікті өлшемдерінде қолданылады:

- сапалылықтар Q – 2-ден 300-ге дейін;

- индуктивтіліктер L – 25× 10^-6 -нен 10 Гн- ге дейін;

- сыйымдылықтар C – 80 пФ- дан 0,11 мкФ- ға дейін.

Аспаптың қателіктері өлшеу диапазонына байланысты және өлшенетін шаманың (4 10)%– ін құрайды.

8.7 Электронды-сәулелік осциллографтар

Электронды-сәулелік осциллограф деп уақытқа тәуелді зерттелетін электрлік сигналдың парамерлерін визуалды тіркеу, өлшеу және зерттеу үшін қолданылатын аспапты айтамыз.

Осциллографтардың мынандай түрлері болдады:

- жарықтысәулелі,баяу үрдістерді тіркеуге арналған;

- электронды-сәулелі, баяу және тез өтетін үрдістерді тіркеуге арналған.

Жарықтысәулелі осциллографтар зерттелетін кернеу әсерімен сәуленің электромеханикалық ауытқуын және фотопленкаға жазуды пайдаланады.

Электронды-сәулелі осциллографтар зерттелетін үрдіс люминесцендық экранда шағылысатын электронды-сәулелі түтікшелер негізінде құрылады және фотографиялық құрылғылармен тіркелуі мүмкін. 8.24- суретте электронды-сәулелі түтікше сәулесін басқарудың структуралық сұлбасы келтірілген.

Жарықтысәулелі осциллографтар электромеханикалық түтікшелерді қолданады.

6.24- сурет –электронды-сәулелі түтікшені басқарудың структуралық схемасы

К – катод; М – модулятор; А₁ – фокустаушы анод; А₂ – үдетуші анод; АТ_У, АТ_Х – Х және У осьтері бойынша ауытқушы тілімшелер; Э – ішінен люминоформен жамылған экран; А₃ – үлкен оң мәнді кернеуі бар үдетуші анод; УВО – вертикал ауытқудың күшейткіші.

К, М, А₁ ,А₂ қосындысы- электрондық пушка деп аталады. Электрондық пушка интенсивтігін модулятордағы теріс кернеуді өзгерту арқылы басқаратын электрондардың жіңішке тобын шашады. А₁ анодында сәуле жіңішке сәулеге тоғыстырылады, ал А₂ анодында люминофордың жарықтануы үшін керекті жылдамдығына дейін үдейді. А₃ аноды осциллографтың тезәсерін өсіру үшін арналған.

Түтікшенің сезімділігі мынаған тең:

мұндағы L_T- түтікшенің экранындағы сәуленің ауытқуы;

U_T- ауытқытшы тілімшелердің кернеуі.

Орташа алғанда S сезімділік 0,5 5 мм/В- ке тең. U_T кернеуінің жиілігін көтерген сайын түтікшенің сезімділігі төмендейді.

Экранның соңғыжарықтығының ұзақтығы электрондық сәуленің әсерінің тоқтау моментінен кескіннің жарықтығы алғашқы басталу жарықтығының 1%-ін құрау моментіне дейінгі уақытпен сипатталады. Ұзақ соңғыжарықтықты түтікшелер (0,1 с-тан көп) периодтыемес және баяу өзгеретін үрдістерді бақылауды оңайлатады.

Экранның жұмыс ауданы түтікше диаметрімен анықталады. Люминофор түрі жарықтандырудың түрін анықтайды, әдеттегі түрі- жасыл. Экрандағы кескінді фотоға бейнелеу үшін көгілдір жарықты экранды түтікшелер қолданылады.

Осциллографтар құрамына мыналар кіреді:

- электрондық-сәулелі түтікше;

- кернеудің кірістік бөлгіші;

- вертикаль ауытқуды күшейткіш;

- үйлестіру бұрышы;

- ауытқу бұрышы;

- горизонтал ауытқуды күшейткіш;

- амплитуда мен ұзақтықтың мөлшерлегіш.

Осциллографатың негізгі сипаттамалары:

Ауытқу коэффициенті m_U – кірістік отношения напряжения входного сигнал кернеуінің осы кернеумен шақырылған шкала бөлінділеріндегі сәуле ауытқуына қатынасы. Ол 50 мкВ/бөл- ден 10 В/бөл-ге дейінгі аралықта жатыр. Бұл коэффициент сезімділікке кері пропорционал:

Өткізу жолағы – ауытқу коэффициенті 3 дБ (30%) –ден көп емес ауытқитын аралықтағы жиіліктер ауқымы. Төменжиілікті осциллографтардың 0-ден 1 5 МГц-ке дейінгі өткізу жолағы бар. Әмбебап осциллографтардың жоғары жиілігі бірнеше ондық МГц. Жоғары жиіліктілердікі – жүздеген МГц.

Ауытқу коэффициент m_T – отношение времени Dt уақытының сәуленің осы уақыт ішінде ауытқу кернеуімен шақырылған ауытқуына қатынасы. Ауытқу коэффициенті – Х осі бойынша сәуленің ығысуының кері жылдамдығының параметрі. Ол осциллографта ораша алғанда 0,01 мкс/бөл ¸ 0,05 с/бөл-де орналасады.

Кернеуді өлшеудіңнегізгі қателігі және уақыттық сигналдарды өлшеудің негізгі қателіктері осциллограф кірісіне синусоидалды немесе тікбұрышты формалы стандартты сигналды беруімен анықталады. Қателіктердің мәндеріне байланысты 3, 5, 10, 12 % өлшеу қателіктері бар төрт дәлдік класты осциллографтар шығарылады: 1; 2; 3; 4.

Кірістер параметрлерін активті кірістік кедергі R_КІР және кірістік сыйымдылық С_КІР арқылы анықтайды. Әдетте R_КІР> 1Мом; С_КІР– ондаған пФ.

9 КӨПІРЛІК СҰЛБАЛАР

9.1 Жалпы мағлұмат

Көпірлік сұлбалар өлшеу аспаптарында салыстыру әдісін пайдалану арқылы пайдаланылады. Көпірлерді кедергіні, сиымдылықты, индуктивтілікті және сенімділікті өлшеу үшін қолданады. Көпірлірді кең қолдануы өлшеу нәтижелерінің жоғары дәлдігін, жоғары сезімділікті алумен және әр түрлі шамаларды өлшеу мүмкіндігіне қол жеткізумен тығыз байланысты.

Жалпы жағдайда көпірлік схема деп белгілі бір қатынаста шексіздікке тең және өзара қатынас орындалмаса ақырғы мәнге тең өзара байланысты кедергілері бар екі тармағын бөліп көрсетуге болатын тізбекті айтады. Бөлініп көрсетілген тармақтың шексіздікке тең өзара байланысты кедергілерін қамтамасыз ететін тізбек элементтерінің параметрлерінің қатынасын тізбектің тепе- теңдік қалпының шарты немесе теңдеуідеп атайды. Көпірлік тізбекті қоректендіретін кернеу түріне байланысты айнымалыжәне тұрақты тоқ көпірлерідеп бөлуге болады.

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒