Берілген анықтама кіріс сигналдың шығыс шамаға түрленуін бейнелейді. 7 страница

Тұрақты тоқтың көпірлері тұрақты тоқтың тізбегінің кедергісі өлшеуге және кедергіні тоқ немесе кернеуге түрлендіру үшін қолданылады.

Айнымалы тоқтың көпірлері кешенді кедергілердің параметрлерін электрлік сигналға түрлендіру үшін және кернеуді жіңішкежолақты сүзгіш ретінде сүзу үшін қолданылады.

Өлшеу үрдісінде көпірлік тізбек тепе- теңдік қалыпқа келтіріле алады. Бұндай сұлбаларды теңестірілген деп атайда. Керісінше жағдайда оларды теңестірілмеген деп атайды.

Теңестірілмеген көпірлер кедергіні тоқ немесе кернеуге түрлендіргіш ретінде қарастыруға болады.

Тұрақты тоқты электрлік тізбектің кедергісі нақты санмен өрнектеледі, сондықтан көпірді тұрақтандыру үшін бір реттеуші элемент қажет.

Айнымалы тоқты электрлік тізбектің өлшенетін кедергісі кешенді санмен өрнектеледі, сондықтан тізбекке екі тұрақтандырушы элемент керек- модуль мен аргумент үшін (кедергінің активі және реактивті құраушысы үшін).

Сол сияқты осы құраушыларының біреуімен ғана теңестірілетін айнымалы тоқтың көпірлері болады. Бұндай көпірлерді жартылайтеңестірілгеннемесе квазитеңесірілгендеп атайда.

Егер қоректендіруші кернеудің жиілігі тепе- теңдік күйдің теңдеуіне кіретін болса, онда бұндай тізбектер жиілікті-тәуелсіз деп аталады. Ал керісінші жағдайда жиілікті-тәуелдідеп аталады.

Жиілікті-тәуелсіз көпір электрлік тізбектің параметрлерін өлшеу үшін қолданылады.

Конфигурация бойынша көпірлік схемалар төртиықты және көпиықты деп бөлінеді.

Негізінде көпірлік тізбек жатқан өлшеу жабдығы өлшеуіш көпірдеп аталады.

Тұрақты тоқта төртиықты(бірлік) және алтыиықты(екілік) көпірлер кең таралуға ие болған.

Айнымалы тоқта- төртиықты және көпиықты көпірлер (алтыиықты, екілік, Т-түріндегі көпір және т.б.)

9.1- суретте көрсетілген бірлік көпірдің схемасын қарастырайық.

9.1-сур. – Бірлік көпірдің схемасы.

Z_П, E_П – ЭҚК пен қорек көзінің ішкі кедергілері.

а, b, с, d нүктелері көпірдің ұштарыдеп аталады.

Екі түйіскен ұштарының арасындағы электрлык тізбекті көпірдің иықтарыдеп атаймыз, ал екі қарама- қарсылардың арасындағыны- көпірдің диагоналідеп атаймаз.

а және b ұштарының арасында Е_н_. қорек көзі қосылған. Оны қорек диагоналідеп атайды.

Жүктемесі бар сdдиагоналі жүктеме диагоналі деп аталады. Бұл диагональге салыстырушы құрылғы немесе өлшеуіш механизм қосылады.

Тепе- теңдік күйдің шарты жүктеме диагоналінде тоқтың болмауы болып табылады, немесе кернеу U_C=U_d,және келесі түрде жазылады:

Көпірдің тепе- теңдік күйінде жүктеме диагоналіндегі тоқ 0- ге тең, ал тармақтардағ тоқтар сәйкесінше мынаған тең.

Тепе- теңдік күйдің шартының формулаларын бір- біріне бөліп келесі теңдікті аламыз:

Егер үш иықтың кедергілері алдын- ала белгілі болса және көпірдің тұрақтылығы да белгілі болса тепе- теңдік күйдің шартынан төртінші иықтың кедергісінің мәнін табуға болады.

Өлшенетін кедергіні көпірдің бірінші иығына қосылған деп санайық.

Егер бұл тұрақты тоқтың көпірі болса, онда өлшенетін иықтың кедергісі мынаған тең болады:

Көпірдің тепе- теңдігіне үшінші иықтағы R₃кедергісін реттеу арқылы қол жеткіземіз. R₂ және R₄ қатынастыры тепе- теңдік күйдің теңдеуінде масштабты көбейткішті құрайды. Осы иықтың көмегімен өлшеу шектері таңдап алынады.

Айнымалы тоқтың көпірлері үшін тепе- теңдік күйдің теңдеуі кешенді түрде мына түрде болады:

мұндағы X_L = wL – тармақтың индуктивті кедергісі;

X_C = 1¤wC – тармақтың сиымдылықтық кедергісі;

- тармақтың толық кедергісі.

Электрлік тізбектер теориясына байланысты екі кешенді сандардың модульдері мен аргументтері тең болса, немесе нақты және жалған бөліктері, онда олар тең болады.

мұндағы - кешенді санның нақты бөлігі (модулі);

R – тармақтың активті кедергісі;

- кешенді жазықтықтағы абсцисса мен сәйкес тармақтың векторының арасындағы бұрыш.

Бұрыш мына қатынас арқылы табылады.

Осы формуладан берілген көпірді теңестіру үшін екі тәуелсіз айнымалы- кешенді санның модулі мен аргументін немесе санның нақты және жалған бөліктерін реттеу қажет.

Егер өлшенетін шама сиымдылық болса, онда көпірдің екінші және төртінші тармақтарына j₂ = j₄ = 0 болатын активті кедергілер қосылады, ал үшінші иығына конденсатор қосылуы керек.

Егер айнымалы тоқтың көпірінде теңдіктердің біреуі ескерілмесе, көбінесе бұл сандардың аргументтерінің теңдеуі (жалған сандар), онда бұндай көпірлер жартылайтеңестірілген немесе квазитеңестірілген деп аталады. Бұл көпірлер кешенді кедергінің параметрлерінің біреуін өлшеуге қолданылады: модульді, активті және реактивті құраушыны.

Теңестірілмеген көпірлерде реттеуші элемент болмайды. Өлшенетін шаманың мәні туралы жүктеме диагоналіндегі тоқ немесе кернеу арқылы айта аламыз.

9.2 Өлшеуіш көпірлердің схемалары

9.2- суретте кедергілердің аз мәндерін өлшеуге арналған екілік көпірдің схемасы көрсетілген.

болғандағы көпірдің тепе- теңдік күйінің шарты

;

r4 қосушы сымы кедергісі айтарлықтай аз болуы үшін жуан өкізгіштен жасалуы керек.

Көпірдің тепе- теңдігінің қарапайымдалған теңдеуі:

R₁=R₂, болғандықтан R_Х=R_Н болады және өлшеу нормаланған кедергімен салыстыруға келтіріледі.

9.3- суреттегі схема аз шығынды конденсаторлардың сиымдылығын өлшеу үшін қолданылады. Көпірдің бір иығына эталондық анымалы конденсатор мен резистор қосылған.

9.2- сурет – Аз кедергілерді өлшеу үшін арналған екілік көпірдің схемасы

r1 – r4 – сымдардың түйіспелерінің кедергілері; R_X – әлшенетін кедергі; R_H – нормалық кедергі.

9.3- сурет – Аз шығынды конденсаторлардың сыйымдылығы мен шығын бұрышын өлшеу көпірі.

Көпірдің тепе- теңдігінің шарты:

9.4- суретте көп шығынды конденсатордың сыйымдылығын өлшеуге арналған көпірдің схемасы көрсетілген. 9.3- суреттегі схеманың формумалары берілген көпірге де лайықты

9.4 –көп шығынды конденсатордың сыйымдылығын өлшеуге арналған көпірдің схемасы

Индуктивтікті өлшеуге арналған көпірдің схемасы 9.5- суретте келтірілген.

9.5- сурет – Индуктивтілікті өлшеуге арналған көпірдің схемасы.

Көпірдің тепе- теңдігінің теңдеуі:

Катушканың сенімділігі:

9.3 Өлшеуіш көпірлердің сезімділігі мен қателігі

Жалпы жағдайда алғанда өлшеуіш көпірлердің сезімділігі деп шығыстық шаманың өзгерісінің кірістік шаманың өзгерісіне қатынасын айтамыз.

9.9- суретте Х шамасын Y шамасына түрлендіргіш көрсетілген.

Х У У

9.6- сурет.

Y шамасына, тоққа, кернеуге немесе қуатқа түрлендіргіш көмегімен түрлене алатын, уақыт бойынша өзгеретін қандай да бір электрлік немесе физикалық параметр Х шамасы бола алады. Осыған байланысты көпірлік схеманың сезімділігін тоқ, кернеу немесе қуат бойынша деп бөлуге болады.

Өлшеуіш көпірдің сезімділігі көпірлік схема мен салыстыру құрылғысының (ӨМ) сезімділігіне тәуелді.

мұндағы - салыстыру құрылғысының сезімділігі.

Берілген формуладан берілген S_MI сезімділігінің мәнінде көпірлік тізбектің сезімділігі жоғары болған сайын, ол ебедейсіз бола түседі, сондықтан салыстыру құрылғысы арзандай түседі.

9.4 Өлшеуіш көпірлердің қателігі

Қателік– бұл шығыстық шаманы өлшеу нәтижелерінің шын мәнінен ауытқуы.

Теңестірілген көпірлердегі қателіктер келесі себептерге тәуелді.

- көпірдің иықтарының элементтерінің параметрлерінің мәндерінің олардың номинал мәндеріне сәйкес келмеуі (R, C, L қателіктері).

- нәтижелердің дұрыс саналуын қиындататын көпірдің өлшенетін параметрге сезімділігінің жеткіліксіз болуынан көпірдің тепе- теңдігін дәл орнатуға мүмкіндік болмауы, сондықтан нәтижелердің дұрыс саналуы қиындайды.

- көпірдің элементтерінің өзара және сыртқы нәрселермен сиымдылықты қатынастарының бар болуы, қосылу сымдарының кедергілерінің, оқшалауының, сыртқы электр және магнит өрістерінің ескерілмеуі.

Теңестірілмеген көпірлердегі өлшеу қателіктері жоғарыда айтылған себептерге байланысты болады және теңестірілген көпірлерге келесілер қосылады:

- көпірдің жүктемесінің диагоналіне қосылған өлшеуіш аспаптың қателігі;

- көпірдің қорек көзінің кернеуінің номинал мәнге сәйкес келмеуі;

-- көпірдің түрлену функциясының сызықты еместігіне байланысты болатын әдістемелік қателік.

Осыған байланысты теңесірілмеген көпірлер ішінара өлшеулерде өлшенетін шаманың 1%- інен бастап және жоғары диапазондарында қолданылады.

9.4 Тұрақты тоқтың көпірлері

Тұрақты тоқтың көпірлері тұрақты тоқ бойынша электрлік тізбектердің кедергілерін өлшеу үшін арналған. Көпірмен өлшенетін кедергінің диапазоны 10^-8- дан 10¹⁵Ом- ға дейін. Электрлік емес шамаларды электрлік шамаларға түрлендіру бергішін қолдану кезінде кедергі сиымдылық, индуктивтілік т.б. сияқты басқа физикалық шамаларды өлшеу жүргізіледі.

Тұрақты тоқтың көпірі жасалуы кезінде олардың параметрлерін бақылау үшін қолданылады. Бұндай көпірлердің есеп беруші құрылғылары номиналдан %- пен градуирлайды. Бұндай көпірлер проценттік деп аталады.

Үрдісті автоматтандыру дәрежесіне байланысты әр түрлі көпірлерді бөліп көрсетуге болады:

- қолмен тұрақтандыру;

- автоматтық түрде тұрақтану;

- цифрлық тұрақтану.

Қолмен тұрақтандырылатын көпірлерде көпірді басқаруды бақылаушы кедергілер магазинімен жүзеге асырады.

Автоматтық көпірлерді тұрақтану реохорд кедергісін басқаратын электрқозғалтқышпен жүзеге асырылады.

Цифрлік көпірлерде тұрақтану транзисторлардағы немесе микросхемалардағы кілттер арқылы қосылып, өшірілетін кедергілер магазины арқылы жүзеге асырылады.

Өндіріс 0.005; 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1; 2.5 дәлдік класы бар көпірлерді шығарады..

Көпшекті көпірлердің әртүрлі шектерде әртүрлі дәлдік кластары болуы мүмкін.

9.4.1 Қолмен тұрақтандырылатын көпірлер. 7.7- суретте өлшенетін кедергінің екіөткізгішті қосылу схемасы бар бірлік көпір көрсетілген. Көпірдің R₁ көпірі мынаған тең болады:

көпірдің тепе- теңдік күйінің шарты:

Иықтардың біреуінің кедергісін өзгерте отырып тепе- теңдікке қол жеткіземіз. Көпір 10¸10⁸ Ом аралығындағы өлшеуді жүргізе алады.

9.7- сур. - Өлшенетін кедергінің екіөткізгішті қосылу схемасы бар бірлік көпір.

Rx – өлшенетін кедергі;R_Ө1, R_Ө2 – өткізгіштер кедергілері; R₂, R₃, R₄ – иықтар кедергілері; СҚ- салыстыру құрылғысы; U_Қ – қоректену көзі; Rизол – шығыстардың арасындағы изоляция кедергісі.

Сезімділікті жоғарылату үшін, яғни өлшеудің төменгі шекараларын төменомдық мәндер аймағына ығыстыру үшін 7.8- суретте көрсетілген бірлік көпірдің 4- өткізгішті схемасын қолданады

R₁ өлшенетін кедергісі r1 – r4 кедергілерімен 4- өткізгіштер көмегімен көпірдің 1-4 шығыстарына қосылады.

Төменгі шекараның өлшеу шекаралары- 10^-4Ом. Төртөткізгішті схемадан екіөткізгішті схемаға өту 1-2 және 3-4 қысқыштарын тұйықтау арқылы жүзеге асырылады

9.9- суретте 10^-8 до – 10²Ом ауқымындағы төменомдық кедергілерді өлшеуге арналған екілік көпірдік схемасы көрсетілген.

Тепе- теңдік күйдің теңдеуі электротехникадағы түрлендіру формуласы бойынша R, R3, R4 үшбұрышын жұлдызға түрлендіру арқылы жүзеге асырылады. Бұл түрлендіруде екілік көпір 4- иықтыға (бірлік көпір) түрленеді.

9.8- сурет – Бірлік көпірді өлшейтін төрт өткізгішті схема.

9.9- сурет – Екілік көпір схемасы.

R_Х – өлшенетін кедергі; R_О – мәндері өлшенетінмен бірдей ретте таңдалынатын үлгілік кедергі; R – түйіспелердің кедергілерін ескеретін кедергі.

Түрлендіруден кейін тепе- теңдік күйінің теңдеуі келесі түрде болады:

Түйіспелердің кедергілері аз екенін ескерсек (R»0), онда екінші бөлігін ескермей мына теңдікті аламыз:

Төменомды кедергілерді өлшеген кезде R_Х және R₀ кедергілеріндегі кернеудің құлауы аз (1мВ шамасында), сондықтан термоЭҚК- тің әсерін ескеру керек. Осыған байланысты өлшеуді SA айырыпқосқышты пайдалану арқылы тоқтың әртүрлі бағыттарында жүргізеді. Нәтиже екі нәтиженің де жартықосындысына тең.

Тұрақты тоқтың көпірлері кабельдердің кедергілерін, байланыс линиялары мен олардың зақымдануларының орнын айқынду, изоляция кедергісін өлшеу, сымдардың ассиметриясын зерттеу үшін қолданылады.

9.4.2 - Автоматтық түрде тұрақтаныруы бар көпірлер.

Автоматтық көпірлерді теңестіру көпірдің иықтарының біреуіндегі реохорд қозғалтқышын қозғалтатын қозғалтқыш арқылы жүзеге асырылады.

Пайдалану ауқымы– параметрлік бергіштерді пайдалану арқылы электрлік емес шамаларды өлшеу. Көбінесе автоматтық көпірлер кедергілердің термоэлектрлік түрлендіргіштерін қолдану арқылы температураны өлшеуге қолданылады (терморезисторлардың түрлері КМТ, ММТ және т.б.). Жұмыстың ерекшелігі– термотүрлендіргішті он шақты метр қашықтыққа шығару мүмкіндігі.

Бұл жағдайда сымдардың кедергілері термотүрлендіргіштің кедергісімен өлшемдес болуы мүмкін және температура әсерінен кедергінің өзгеруі елеулі қателік туғызады. Сымдардың әсерін азайту үшін 9.10 суретте көрсетілген термотүрлендіргіштің қосылу схемасын пайдаланады.

R1 кедергісінің өзгеруі кезінде көпір тепе- теңдік күйден шығады, үйлесімсіздік сигналы салыстыру құрылғыында күшейіп, М қозғалтқышына беріледі. Үйлесімсіздік белгісіне байланысты қозғалтқыш белгілі бір бағытта айналады, реохорд кедергісін өзгерту арқылы үйлесімсіздік сигналын 0- ге дейін азайтамыз.

9.10- сурет – термотүрлендігішті қосудың үшөткізгіштік схемасы.

R – реохорд; СҚ – салыстыру құрылғысы; М – кері бағытты қозғалтқыш; R1 – термотүрлендіргіш.

Кешенді кедергіні өлшеу жіне тіркеу үшін айнымалы тоқтың автоматтық көпірлерінің модулі мен фазасы бойынша тепе- теңдікті қамтамасыз ететін екі қозғалтқыштары болуы керек. Берілген көпірлер тұрақты тоқтың көпірлеріне қарағанда күрделірек және олардан дәлдігі жоғары.

10 ТҰРАҚТЫ ЖӘНЕ АЙНЫМАЛЫ ТОҚТАРДЫҢ КОМПЕНСАТОРЛАРЫ

10.1 Тұрақты тоқтың компенсаторы

Тұрақты тоқтың компенсаторы ЭҚК пен кернеуді, сол сияқты электрлік емес шамаларды (температураны, қысымды және т.б.) өлшеу үшін қолданылады, сол сияқты тоқты өлшеуге де қолданылады.

10.1- суретте тұрақты тоқтың компенсаторының принципиалды электрлік схемасы көрсетілген.

10.1- сур.- Тұрақты тоқтың компенсаторының принципиалды электрлік схемасы.

Е_көм – көмекші қорек көзі; R_рет – реттеуші реостат; R_о – орнатылған резистор; R – компенсациялық резистор (кедергілер магазині); I_ж – мәні тұрақты және жоғары дәлдікпен анықталған жұмыс істеуші тоқ; НИ – нөль-индикатор (гальванометр); Е_Н – нормальді элемент; U_Х – өлшенетін кедергі; U_К – компенсациялаушы кернеу.

Өлшеу алдында жұмыс істеуші тоқты орнату керек. Жұмыс істеуші тоқтың мәні, әдетте I_ж = 10^-4 – 10^-3 А- тең компенсатор паспортынан алынады. Одан кейін келесі формула бойынша R_о мәні есептеледі:

Алынған мәнді аспапта орнатады.

Содан, S- кілтін 1- күйге келтіріп, R_РЕТ- реостатының көмегімен НИ көрсеткішін 0- ге теңестіретіндей I_Ж- нің керекті мәнін келтіреміз. Бұдан кейін S- кілтін 2- күйге ауыстырып U_Х- ті өлшеуді жүргізеді, бұл үшін R потенциометрінің күйін өзгерту арқылы НИ- дің нөлдік көрсеткішіне қол жеткіземіз.

Бұл кезде өлшенетін кернеу келесідей анықталатын компенсациялыққа тең болады:

Жұмыс уақытында Е_КӨМ, Е_Н и U_Х кернеулерінің қосылуының полярлығын қатаң тексеру керек.

R кедергілер магазинінің есептуші құрылғысы компенсация үрдісін жүргізгеннен кейін U_Х өлшенетін кернеудің мәнінің тазартылуына мүмкіндік беретін вольт үлесінде градуирланады.

Берілген компенсаторлар ЭҚК- тің, кедергі мен сезімді нөль индикатордың үлгілік өлшемдерін қолданғандықтан жоғары дәлдікке ие болады. Сонымен қатар компенсация режимінде өлшенетін кернеу көзінен тоқты тұтыну жоқ.

Тұрақты тоқтың компенсаторлары екі түрге бөлінеді:

- 1 В қорек кернеуіне 10 кОм-ға жететін жұмыс тізбегі кедергісі бар үлкен кедергілер;

- жұмысшы тоғы 1-25 мА- ден аспайтын және ЭҚК-ін өлшеуге арналған кіші кедергілер.

Тұрақты тоқтың крмпенсаторлары келесі дәлдік кластармен шығарылады: 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

10.2 Айнымалы тоқтың компенсаторлары

Айнымалы тоқтың компенсаторларында U_К кернеуімен компенсацияланатын U_Х айнымалы өлшенетін кедергінің компенсациясына қол жеткізу үшін кернеулердің қисықтары мен олардың өзгеру жиіліктері бірдей, ал компенсация кезінде бұл амплитудалары тең болып, фазалары қарама- қарсы болуы қажет. Сондықтан, компенсация үрдісінде компенсациялайтын кернеудің амплитудасы мен фазасы өзгертіледі.

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒