8.5 сурет – Кірісі ашық амплитудалық шама түрлендіргішінің схемасы және оның уақыттық диаграммалары. 5 страница

- f₀тұрақсыздығымен анықталатын жүзеге асыру қателігі;

- қалыптасу дәлдігі t_X уақыт интервалының берілуіне тәуелді болатын қателік;

ЦФ5126 цифрлік фазометрінің өлшеу ауқымы - 0¸359°, рұқсат етілеиін негізгі қателік ± 0,3° және жиіліктік ауқымы 1¸150 МГц.

Бұл фазомердің кемшілігі болып фазаны анықтау үшін f_X мәнінің керектігі болып табылады.

Периодомерлер. Бұл аспаптар уақыт интервалдарын өлшеуге арналған ЦӨҚ- дан (12.1 сур. қар.) старт және стоп-импульстерді интервал сайын беріп отыратын УИББ – уақыттық интервалың бөліну блогының болуымен ерекшеленеді:

;

мұндағы T_X – U_Xкернеуінің өлшену периоды;

n = 1,2, 3, … - тұтас сан.

Есеп беруші құрылғының көрсеткіштері:

Аспаптың қателіктерін құраушылар:

- f_X және f₀ қатынасына тәуелді квантталу қателігі;

- f₀тұрақсыздығымен анықталатын жүзеге асыру қателігі;

- қалыптасу дәлдігі t_Xуақыт интервалының берілуіне тәуелді болатын қателік;

Уақыт-импульстік вольтметрлер. 12.3- суретте уақыт-импульстік вольтметрдің структуралық схемасы көрсетілген.

12.3-сурет. СҚ – салыстырушы құрылғы; СӨКГ – сызықтық-өзгеруші кернеу генераторы; СИГ – саналатын мпульстер генераторы; К – кілт; ҚҚ – қайта санаушы құрылғы; ЕҚ – есеп беруші құрылғы; Тг – триггер.

Аспапты іске қосқаннан кейін старт- импульспен Тг триггері жұмысқа кіріседі, ол К кілтін ашып сызықты-өзгеруші кернеудің генераторын СӨКГ іске қосады. U_K кернеуі сызықтық заңы бойынша өзгере бастайды, ҚҚ кірісіне кванттаушы импульстер түсе бастайды. U_K = U_Х болғанда СҚ салыстыру құрылғысы стоп-импульспен триггер мен кілт арқылы ПУ ға импульсерді беруді тоқтатады.

Осылайша, келесі түрдегі уақыт ішінде

ҚҚ кірісіне келесі мөлшерде импульстер саны өтеді:

мұндағы k –U_K кернеуінің өзгеру жылдамдығын сипаттайтын коэффициент;

Бұл аспаптардың қателіктері СӨКГ қателігімен, кванттау қателігімен, СҚ- ның жұмысқа кірісу шегінің болуынан пайда болатын қателікпен анықталады және ± 0,05 %- ті құрайды.

Интегралдаушы вольтметрлер. Бұл аспаптарда өлшенетін кернеу алдымен белгілі бір t_ИН уақытында интегралданады, немесе интегратор шығысындағы кернеуге пропорционал болып интегралданады. Одан кейін кернеу интеграторды тұрақты жылдадықпен бастапқы күйіне қайтару жолымен пропорционал уақыттық интегралға түрленеді. Қайтару уақыты есеп беруші құрылғымен тіркелген импульстер мөлшерімен өлшенеді:

Бұндай вольтметрлердің қателігі ± 0,005 %- ке дейін болады.

Интегралдаушы вольтметрдің жұмыс принципі жоғары бөгеттенқорғануды қамтамасыз етеді. Нормальді түрдегі бгетті өшіру коэффициенті жиіліктің ± 1 %-ке ауытқуында 40 дБ болады.

Импульс амплитудасының вольтметрлері. Бұл вольтметрлердің жұмыс приципі- импульс амплитудасы өлшенетін уақыт интервалына түрленуі. Бұл үшін конденсатордың диод арқылы заряды қолданылады, нәтижесінде конденсатордағы кернеу ипульс амплитудасына теңеледі. Конденсатор сызықтық заң бойынша тоқтытұрақтандырушы тізбек арқылы сиретіледі. Осымен бірге сиретілу амплитудаға пропорционал болады. Бұндай аспаптардың қателігі 1 ¸ 5 %- тен аз емес.

12.2.2 Жиілікті кодќа тікелей т‰рлендіретін ЦӨҚ(ЦИУ). Частотометрлер.

12.4 суретінде частотометрлердіњ ќ±рылымдыќ схемасы кµрсетілген. Аспаптыњ істеу принципі t_ИНуаќыт интервалында f_X жиілігімен импульстерді санауымен негізделген.

Сурет 12.4

Берілген ұзындықты импульс генераторы Б¦ИГ(ГИСЧ) Тг триггері арќылы К кілтін t_ИН уаќытына ашады. Б±л уаќытта Қ(Ф) ќалыптастырѓышпен ќалыптастырылѓан f_X жиілікті импульстері ќайта есептеуіш ќ±рылѓысыныњ ЌЕЌ(ПУ) кірісіне µтеді. Оныњ саны:

Аспаптыњ ќ±раушы ќателіктері:

- -нен тєуелді кванттау ќателігі;

- t_ИНдєл емес ќалыптасуынан ќателігі ;

¤неркєсіппен Ф5041 типті частотометр-хронометрі шыѓарылады. Ол электр тербеліс жиілігін 0,1 Гц тен 10 МГц дейін, электр импульстердіњ µту уаќыты от10 мкс тан 10⁴ с дейін электр импульстерін санау ‰шін жиілік ќатынасы 1:1 ден 10⁶:1 дейін µлшеуге арналѓан. Жиілікті µлшеу ќателігі:

;

м±ндаѓы d = 10^-7 – ГИСЧ 10 к‰ндегіжиіліктің тұрақсыздығы, ол арқылы t_ИН құралады.

Интегралдаушы вольтметрлер(жиілікті).Бұл аспаптарда өлшеуші кедергіалдын ала импульстер жиілігіне түрленеді, мұндағы К – түрлену коэффициенті. Сосын бұл жиілік суреттегі схема бойынша өлшенеді.

12.4. Аспап көрсеткіштерін келесі формуламен анықтауға болады:

Берілген жүйе аспаптарының кемшілігі – олардың күрделілігі, қателігін ± 0,01 %дейін түсіруге болады.

Өнеркәсіппен Щ1611 типті тұрақты токтың интегропотенциометрлік вольтметрі шығарылады, және оның 0,1; 1,0; 10; 100; 1000 В жоғары өлшеу шегі бар. 0 ¸ 1,0 В диапазонында негізгі қателік ±[0,0025+0,001(U_K / U_X - 1)] -ті құрайды, ал басқа диапазондарда жоғары болып келеді. Түрлену уақыты – 1,8 с, санау таңбасының саны – 6, кіріс кедергісі – 10¹⁰ Ом. Қалыпты түрде бөгеттердіңбасылу коэффициенті 70 дБ құрайды, жалпытүрдің – 140 дБ, айнымалы токтың – 120 дБ.

12.2.3 Тұрақты токтың кернеу кодына тікелей түрлендірген ЦӨҚ(ЦИУ).

Осындай ЦӨҚ(ЦИУ) аспаптары циклды және бақылаушы түрлі вольтиетрлерге бөлінеді.

Вольтметрлер.(айналымды). Бұл аспаптардағы өлшенетін U_X кернеуі кванттау қадамына тең, уақыт бойынша секіретін белгілі U_К кернеуімен U_X ті салыстыру жолымен басында импульсты код санына түрленеді. Циклды әрекетті вольтметрдің құрылымдық схемасы 12.5 суретінде көрсетілген. Мұндағы ССКГ(ГЛСН)– сызықты-сатылы кернеу генераторы. ССКГ(ГЛСН) шығуындағы U_К кернеуі оның кірісіне түсетін импульстер әрекетінен өзгереді.

Жіберуші импульсты бергенде Тг триггері К кілтін аша отырып, шалқаяды. Иг генераторынан импульстер кілт арқылы ССКГ(ГЛСН) және ПУ генераторының кірісіне өтеді.

Сурет 12.5 – Циклды әрекетті вольтметрдің құрылымдық схемасы.

ССКГ(ГЛСН) шығысындағы U_К кернеуі 12.6 суретінде көрсетілгендей, сызықты-сатылы заң бойынша өсе бастайды.

Сурет 12.6

Егер U_К = U_X болғанда СҚ(СУ) салыстырмалы құрылғысы өсуші триггерін бастапқы қалпына қайтаратын стоп-импульсін береді. Санаушы құрылғыдағы импульстер саны құрау керек:

Аспаптың қателігі келесілермен негізделген:

- U_К кернеуінің сатылар санына тәуелді дискретт

- DU_Ксатылар тұрақсыздығымен негізделген, атқару қателігімен;

- СҚ(СУ) сезімталдық шегімен шартталған қателікпен.

Бұл вольтметрлердің кемшілігі – тезәрекеттігі аз.

Вольтметрлер (бақылаушы). Бұл аспапта екі арналы салыстырушы құрылғы қолданылады. Ол екі шығушы арнадан:

- егер U_К < U_Xболса, онда1 импульс;

- егер U_К > U_X болса, онда 2 импульс;

- егер U_К = U_X болса, импульстер жоқ болады.

Одан басқа, мұнда ССКРГ(РГЛСН) сызықты-сатылы кернеудің реверсивті генераторы қолданылады. Берілген вольтметрдің құрылымдық схемасы 12.7 суретінде көрсетілген.

Сурет 12.7

СҚ(СУ) салыстырмалы құрылғысына кернеу берілгенде К₁ кілті ашылады және ИГ(ГИ) генераторынан импульстер ССКРГ(РГЛСН) мен РҚСҚ(РПУ) (реверсивті- қайта санаушы құрылғысына) беріле бастайды. U_К кернеуі өсе бастайды. Егнер U_К = U_X болса, онда К₁ кілті жабылады және санаушы құрылғыда келесі сан байқалады:

Егер кіретін кернеу өсіп, U_Х > U_К –ға тең болса, онда U_К компенсационды кернеу кіретін өлшеу кернеуімен теңескенге дейін өседі.

Егер кіретін кернеуазайып, Uх < U_К-ға тең болса, онда СҚ(СУ) К₂ кілтін қосады және компенсационды кернеу кірісіне тең болғанға дейін азаяды.

Аспап осы әдіспен кіретін өлшемдердіңөзгеруін тұрақты бақылап отырады. Бұл оның жетістігі болып келеді

Берілген аспаптың кемшілігі - ол өлшенетін өлшемдердің үлкен өзгеруіндегі аз тезәрекеттігі болып келеді.

12.2.4 Орын ауыстыру кодына тікелейтүрленетінЦӨҚ(ЦИУ).

Берілген түрдегі аспаптың L_X өлшеміне орын ауысуы КвҚ(КвУ) кванттаушы құрылғысына әсер етеді. Ол орын ауыстыруды импульстердің пропорционал санына түрлендіреді. Импульстер ҚСҚ қайта санаушы құрылғымен саналып, СҚ(ОУ) санаушы құрылғысында белгіленеді.

12.8 суретінде a_Х бұрыштық орын ауыстыруы үшін кванттаушы құрылғысы схемалық түрде көрсетілген. Білік a_Х бұрышына бұрылғанда, Д дискісі ФЭ фотоэлементіне түсетін Ш(Л) шамының жарық ағынын өлшемдейді. Фотоэлемент шығысында a_Хке пропорционал импульстер пайда болады.

Сурет 12.8 – Орын ауыстыруды өлшейтінкванттаушы құрылғысы.

Егер орын ауысу таңбасын өзгертсе, онда аспап қосымша түйіндерді еңгізумен күрделенеді:

- орын ауыстыру бағытын анықтаушы түйіні;

- реверсивті қайта санаушы құрылғы;

- бағытты анықтайтын түйінімен басқарылатын К₁ и К₂ кілттері;

Құраушы қателіктері:

- тістер санына байланысты дискреттік қателігі;

- тістерді даярлағанда дәместігінен қателігі;

- Дискті даярлағанда дәместігінен қателігі.

12.3 Тізбекті жақындаудың цифрліөлшеуіш құрылғылары.

Тізбекті жақындаудың цифрлі өлшеуіш құрылғылары тұрақты және айнымалы кернеулерді, кедергілерді, жиіліктерді, импульстерамплитудаларын және тағы басқа электр емес өлшемдерді өлшеу үшін қолданады. Схемасы тұйықталған әрекет айналымды болып келетін цифрлі өлшеуіш құрылғысы ең кеңінен таралған түрі.

Кодты-импульсты вольтметр. 12.9 суретінде тізбектей жақындаған цифрлі кодты-импульсты вольтметрдің құрылымдық схемасы көрсетілген. Кіріс кернеулердің мәндері кіші болғанда кіріске күшейткіш орнатылады. БШ(ВД) бөлгіш шығысынан шығатын кернеуі СҚ(СУ) салыстырмалы құрылғысының екінші кірісіне ЦАТ(ЦАП) цифрлі-аналогты түрлендіргіштен түсетін U_K салыстыру кернеуі беріледі. БҚ(УУ) басқару құрылғының кірісіне полярлығы U_X – U_K айырымның таңбасына байланысты болатын СҚдан(СУ) дабыл жетеді.

Сурет 12.9 – Тізбектей жақындалған цифрлі кодты-импульсты вольтметрдің құрылымдық схемасы.

КБ(ВД) – кернеудің кіру бөлгіші; СҚ(СУ) – салыстырмалы құрылғы;

БҚ (УУ)– басқару құрылғысы; ЦАТ(ЦАП) – цифроаналогты түрлендіргіш;

СҚ(ОУ)– санушы құрылғысы.

Айнымалы токтың вольтметрі. Амплитудалы вольтметрлер.Айнымалы токтарды өлшеу үшін аралық түрленуді тұрақты токқа схемасын қолданады. Ол цифрлі вольтметрмен өлшенетін түрлендіргіштің типіне байланысты кернеудің орта немесе амплитудалық, немесе әрекет мәніне прнопорционал.

Периодты импульстардың амплитудасын өлшеу үшін ішінде белгілі тұрақты кернеумен импульстер амплитудасы салыстырылатын вольтметрлерін қолданылады.

Өнеркәсіп Ф4850 вольтметрін шығарады. Ол дыбыстық жиілік диапазонындағы айнымалы токтыңи орташа квадрат кернеу мәнін өлшеуге арналған. Өлшеудің жоғарғы шегі 0,1; 1; 10; 100 және 1000 В. Өлшеу уақыты 8 с аспайды, 0 ¸ 0,1 В диапазонындағы барлық жиіліктер үшін салыстырмалы қателік келесі мәннен аспауы қажет:

Омметрлер.Омметрлерді көпірлі схемасын қолданып, немесе тұрақты ток кернеуіне өлшеуіш кедергі түрлендіргішімен жасайды.

12.4 Санау цифрлі өлшеуіш құрылғысы.

Санау цифрлі өлшеуіш құрылғысы сызықты және бұрышты орын ауысуды өлшегенде кеңістік түрлендіру үшін жасалған. Ол үшін арнайы кодты маска және санаушы құрылғысы қолданылады. Кодты маска ретінде кодтайтын сызғыш пен дистер қолданады. Маскадағы кодты дорожкалардыңсаны шығу кодының разряд санымен анықталады. Әр дорожкада өзінің санаушы құрылғысы бар.

Кодты дорожкаға ақпарат фотосанау кезіндемөлдір немесе мөлдір емес бөлік түрінде, немесе электромагнитті санау кезінде магнитсызықтары ретінде жазылады. Санау кезінде өлшенетін өлшемнің кванттау және кодтау операциялары бір сәтте орындалады.

Кодты маскалар жоғары рұқсат етілген қабілетпен (20 разрядқа дейін), кіші қателікпен ( 0,0002 %-ға жуық) және жоғары тезәрекеттікпен қамтамасыз етеді.

13 МАГНИТТІ ӨЛШЕМДЕРДІ ӨЛШЕУ

13.1 Жалпы мәліметтер

Магнитті өлшеулер материалдар мен магнит өрістердің сипаттамасын анықтау үшін магнит өлшемдерді өлшейтін өлшеуіш техника ауданына жатады. Олар:

- магнит материалдарының қасиеттерін зерттеу;

- магнит ағындары мен МҚҚ-ді(МДС) таралыун анықтау үшін электромагнит механизмдерімен аспаптарын зерттеу;

- тұрақты магнит және электромагниттерді сынау;

- магнит материалдарының сапасын бақылау;

- магнит сиппаттамасы бойынша физикалық материалдарды анықтау (магнитті дефектоскопия);

- жердің және басқа планеталардың магнит өрістерін талдау;

- космос кеңістігінің аз магнит өрістерін зерттеу;

- табиғи қазбаларды іздеу;

- биологиялық объектілердің өрістерін зерттеу.

Келесі магнит өлшемдерізерттеледі:

В – магнит индукциясының векторы, Тл;

Ф – магнит индукциясының вектор ағыны, Вб;

Н – магнит өрісінің кернеуі, А/м

Магнит индукциясының векторы В мен магнит өрісінің кернеулігі арасындағы келесі байланыспен сипаттауға болады:

;

мұндағы m - заттың магнит өткізгіштігі;

m₀ = 4p×10^-7 – магнит тұрақтысы

Магнитоэлектрлі аспап екі бөліктен тұрады: өлшеуіш құрылғы мен магнит өлшемін басқа түрдің өлшеміне түрлендіретін өлшеуіш түрлендіргішінен тұрады. Магнит өлшемдерінің өлшеуіш түрлендіргіштерін магнитөлшеуішті деп аталады. Оларшығу өлшемі түріне сәйкес үш топқа бөлінеді:

- магнитоэлектрлі;

- магнитомеханкалық;

- магнитооптикалық.

Магнит өлеуіш аспап аталуын өлшейтін өлшемнің өлшем бірлік атымен немесе қолданылатын магнит өлшеуіш түрлендіргіш аталуымен анықталады..

13.2 Магнит индукциясын, магнит ағынын және магнит өрісінің кернеулігін өлшеу.

Тұрақты немесе айнымалы магнит өрістерінің сипатын өлшеу үшін әрекеті электромагнит индукциясының құбылысына негізделген индукциондық түрлендіргіштерді қолданады. Ең кең таралған өлшеуіш орама түріндегі индукциондық түрлендіргіші.

Магнит ағынын анықтау үшін орамадағы тұрақты магнит өрісінің магнит индукциясы немесе кернеулігі ток импульсын немесе ЭҚК-ін индуциірлейді Ағынды әртүрлі әдіспен өзгертуге болады:

- ораманы өріске әкелу;

- өрістен шығару;

- өрісте белгілі бұрышқа бұру;

- егер ораманың өзі өріс көзі болып келсе, онда өрісті тудыратын токты қосу немесе сөндіру;

Осындай өлшеуіш ораманы индукционды-импульсты түрлендіргішдеп атайды.

Одан басқа, тұрақты магнит өрісінің сипаттарын анықтау үшін айналма және дірілдеуші өлшеуіш орамалары бар. Шығатын ЭҚК-нің өлшеуі орта мәнді вольтметрлермен жүргізіледі. Айнымалы магнит өрісінің кернеулугін, индукциясын немесе ағынын анықтағанда өлшеуіш ораманы өріске қояды және өлшеуіш орамасына қосылған орта мәнді вольтметрдің көрсеткіштерімен керекті магнит өлшемін есептейді.

Орамада ағын өзгергенде ЭҚК пайда болады:

Сонда ағындық тіркелу Y тең болады:

мұндағы R- орама кедергісі;

I- орамадағы ток.

Формуладан аспап ЭҚК импульсің немесе ток импульсін интегралдауы керек екені анық. Ол үшін сәйкес веберметрлер немесе баллистикалық гальвонометрлерді қолданылады.

Баллистикалық тәртібіндегі гальвонметрді магнит өрістерде өлшеу үшін қолданады.

Оның көрсеткіштері қозғалмалы бөліктегі импульс тоғының электрлік санына тура пропорционал..

Аспаптың негізгі сипаттамалары:

- С_Ф – магнит ағыны бойымен тұрақты;

- Т – бос көлбеу периоды.

Аспап жоғарғы дәлдік пен сезімталдылықты қамтамасыз етеді, бірақ өлшемденбеген аспап болып келеді. Ол әр эксперимент кезінде магнит бойымен тұрақтыны анықтауын қажет етеді.

Веберметрдеп магнит ағынның бірлігімен (вебер) өлшемденген өлшемесі бар магнит ағынын өлшеуге арналған аспап. Веберметрлер магнитэлектрлі, фотогальванометрлі, электронды, аналогты және цифрлі болады.

Магнитоэлектрлі веберметр – ол магнитоэлектрлі тоқтатқыштың үлкен моментімен істейтін, қарсыәрекетті тоқтатқыш моменті жоқ, магнитоэлектрлі жүйенің өлшеуіш механизмі болып келеді. Егер де магнитоэлектрлі веберметрдің өлшеуіш механизмінің қысқыштарына w_к өлшеуіш орамасын қыстырып, оның орамдарымен тіркелген магнит ағынын өзгертсе, онда веберметр өлшеуіш механизмнің Da бұрылу бұрышы DФ_Х ағын өзгеруіне пропорционал болады.

Веберметрдіңқозғалмалы механизм орамасы мен өлшеуіш орамасы үшін Y ағынтіркелу формуласы келесі түрде болады:

;

Өлшеуіш ораманы тесіп өтетін Ф_Х ағыны өзгергенде, қозғалмалы ораманың орамдарына тіркелген ағын өзгереді. Ол веберметрдің қозғалмалы механизм ораманың a бұрышына бұрылуын әкеледі.

Сөйтіп:

;

мұндағы: w_K – өлшеуіш ораманың орам саны;

Ф_Х – өлшеуіш магнит ағыны;

w_В – веберметрдің қозғалмалы ораманың орам саны;

S_B – веберметрдің қозғалмалы орамасының орам ауданы;

В – веберметрдің ӨМ кеңістік саңылауындағы магнит индукциясы;

Dl – веберметр көрсеткішінің орын ауыстыруы;

L – веберметр көрсеткішінің ұзындығы;

С_Ф –веберметр тұрақтысы.

Құндылығы:

- көрсеткіштер өлшенетін ағының жылдамдығы өзгеруінен тәуелді емес;

- өлшемесі магнит ағынының өлшем бірлігі мен өлшемделген;

- құралмасының қарапйымдылығы жұмысты жеңілдетеді;

- аспап өлшемдері кіші (орын ауыстыратын аспап);

- аспап көрсеткіштері қосу тізбегінің кедергісіне жәнеағын тіркелуінің өзгеру уақытына тәуелді емес.

Бұл веберметрдің кемшілігі-дәлдігі жоғары емес және аз сезімталдық.

Фотогальванометрлік веберметрі, әлдеқайда сезімталды болып келеді.Оның құрамдық схемасы 13.1суретінде көрсетілген.

Сурет 13.1 Фотогольванометрлік веберметрдің құрылымдық схемасы. ӨО(ИК)-өлшеуіш орама; Ш(Л)-шам, жарық көзі; Г- қозғалмалы бөлігінде айнасы бар гольванаметр; ФЭ-фотоэлемент; ТТК(УПТ)-тұрақты ток күшейткіші ;ДЗ-дифференциалды звено

Ағын әсерінен ӨО(ИК) орамасында ЭҚК пайда болады:

ЭҚК әсерінен гольванометрдің қозғалмалы бөлігі бұрылады. Ол ФЭ фотоэлементіне,ТТК(УПТ) күшейткішімен күшейтілетін фототокқа да түсетін жарық ағыныныңөзгеруін туғызып , күшейткіштің шығу тогы ДЗ дифференциалдық өзегі арқылы өлшеуіш орама тізбегіне түсетін U_ОС = k×dI/dt,қайта байланыс кернеуіне түрленеді

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 212223 24 25 26 Следующая ⇒