8.5 сурет – Кірісі ашық амплитудалық шама түрлендіргішінің схемасы және оның уақыттық диаграммалары. 2 страница

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.

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

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒