Тікбұрышты-координатты компенсатор жұмыс істеуші тоқтардың бір- біріне қатысты фазалық ауытқуларының бұрышы 90°- қа тең. 8.4- суретте осындай компенсатордың суреті көрсетілге

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

Гальвонометрдің қозғалмалы бөліктің бұрылуы және фототоктың өзгеруі U_ОСқайта байланыс кернеуі ЭҚК-ін теңестіргенше жалғасады.

;

немесе

Сөйтіп тоқ күші арқылы Ф ағынын байқауға болады. Милиамперметр өлшемесін магнит ағыны өлшем бірлігі веберметрмен өлшемдейді. Фотогальванометрлік веберметр жоғары сезімталдыққа ие. Кері қайта байланыстың әрекетін аспаптық кіретін кернеуі өседі, ол жоғарғы кедергі (100 Омнан көп) өлшеуіш орамаларды қолдануға мүмкіндік береді.

Аналогты электронды веберметрде интегралдаушы өзекті интегралдаушы күшейткіш түрінде жасайды. Цифрлы веберметрде магнит ағынын өлшеуіш орама тоғымен зарядталатын интегралдаушы конденсаторының разряд уақытын өлшеумен жүргізіледі. өлшеулердің жоғарғы дәлдіктері (салыстырмалы қателігі ± 0,05 %) өлшеуіш орамасының шығу дабылы жиілік импульстеріне түрленуіне негізделген цифрлы веберметрлерін алуға мүскіндік береді. Веберметрдің қалған түрдегі негізгі келтірілген қателіктері бар - ±(0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4) %.

13.3 Гальваномагнитті түрлендіргіштер қлданылып магнит өрісіндегі өлшеу жүргізу. Гальвнометрлік құбылыс деп, магнит өрісіне ток өткізетін металл немесе жартылай өткізгішті материалын орналастырғанда пайда болатын нәтиже. Бұл нәтижеге ток бағытына перпендикуляр бағыттағы, айтылған материалдардан жасалғанпластинаның бүйірлі шекаралары арсынан потенциалдар айырымы, және электр кедергісінің өзгеруі (Гаусс нәтижесі) жатады.

Магнит өлшемдері электр түрлендіргіштеріне қолданылған өзгерту нәтижесіне пайдалануға байланысты бөлінеді.

- Холл түрлендіргіштеріне;

- магниторезистивті түрлендіргіштерге (Гаусстың).

Холл түрлендіргіштерін жасау үшін германий, арсенид галлия және т. б. Материалдары пайдалынады. Металлдарда Холл нәтижесі әлсіз түрде байқалатындықтан бұлардан жасалған түрлендіргіштен қолданбайды. 13.2 суретінде көрсетілген Холл түрлендіргіші өлшемді жартылай өткізігіш материалдан жасалған жіңішке пластина.

13.2 суреті – Холл түрлендіргішінің құрылымдық схемасы.

Пластинаның бүйірлі шегінде пайда болатын потенциалдар айырымы Холл ЭҚК деп аталып, келесі түрде анықталады:

;

мұндағы I – пластинадан өтетін тоқ;

R_Х – Холл тұрақтысы;

h – пластинка жуандылығы;

В –магниттік индукциясының векторын тұрақты құраушысы .

Холл ЭҚК күшейгеннен кейін тоқ күші тұрақтылық шарты орындалғанда өлшемесі магнит ағыны өлшем бірлігімен өлшемделген mV миливольтметрмен немесе тұрақты тоқ компенсаторымен өлшенеді.

Холл түрлендіргішінің жетістігі – индукциямен кернеулікті тұрақты, айнымалы (кең жиілік диапазонында) және импульсты магнит өрісінде өлшеуге мүмкіндік беруінде.

Аз өлшемдері электр жабдықтың магнит тізбектерінің кішкене саңылауында өлшеу жүргізуге мүмкіншілік береді.

Жоғары өлшеу шегі 2×10^-3-тен 2 Тл –ға дейін құрайды. Түрлендіргіштің негізгі келтіру қателігі ±(1-3) %құрайды. Ол схематехникалық әдістемелермен ретке кішірейтуге болады.

Холл түрлендіргішінің кемшілігі – төмен сезімталдылығы және Холл температурадан күшті тәуелділігі болып келеді.

13.3 суретінде Холл түрлендіргіші негізінде жасалған теслометрдің құрылымдық схемасы келтірілген.

Холл түрлендіргіші бөлгішті трансформатордың кірістірілген Г генераторының 1000 Гц жиіліктегі айнымалы тоқпен көректенеді. Дәлдікті жоғарлату үшін өлшеу компенсаторлық әдіспен жасалады. R1 резисторынан алынатын Uк компенсация кернеуі және Ex Холл ЭҚК-і фазфға қарсы кезінде R3 және R4 резисторларынан К күшейткіш кірісінде. Uк және Ех қосындысына пропорционал кернеуі күшейткішшығуынан фаза сезімталды түзеткішке түседі. Компенсаци мезеті фаза сезімталды түзеткіш шығысына қосылатын екі жақты өлшемесі бар милиамперметрмен анфықталады.ал агнит индукциясының мәні R1 резисторы өлшемесімен есептеледі.

13.3 суреті – Холл түрлендіргішімен теслометрдің құрылымдық схемасы.

Uк және Ех арасындағы ығысу бұрышы 180°-қа тең болуы қажеттігінен,зерттелетін өріс бағытына байланысты Холл түрлендіргіштеріндегі тоқ фазасын таңдауды қамтамасыздандыратын SА ауыстырып қосқыштары қолданылады.

Холл түрлендіргішінің және теңестіретін тізбек көрегі генераторының жасалады. Генератордың тұрақсыз кернеуінен туатын қателікті болдырмайды.

Магнит резистивті түрлендіргіштерХолл түрлендіргіштеріне қарағанда аз тараған. Оларды жасау үшін висмут, сурьмянисті индий, сурьмянисті никель және т. б. қолданылады.

В индукциялы магнит өрісі әсерінен жартылай өткізгіш материалдың немесе металл кедергісінің салыстырмалы өзгеруі келесі формуламен бейнеледі.

мұндағы А – материал қасиетінен түрлену түрімен өлшемдерінен тәуелді пропорционалдық коэффициенті

Uнз – заряд тасымалдаушысының қимылдылығы.

Шеңбер бойында электродымен және ортасында диск формалы электроды бар магнит резистивтік түрлендіргеш үлкен қатысты кедергілер өзгеруін көрсетеді. Холл эффектісімен байланысты қателік мүлдем жоқ.

Магнит резистивті түрлендіргіштердің кемшілігі – ол температурадан тәуелділігі. Өлшеуіш тізбек ретінде әдетте төрт иықты көпірлер немесе компенсаторларды қолданады.

14 Өлшеуіш ақпараттың берілісі

14.1 Өлшеуіш ақпарат берілісінің негізгі принциптері.

Зерттеу объектісінің өлшеуіш ақпаратын тұтынушыдан едәуір алыстаған кезде бұл ақпаратты байланыс арқылы беру қажет. Байланыс арнамен келесідегіде көрсетілген дабылдарды түрлендіретін құрылғылар жасайды:

- модуляция;

- дискредитация (квантты);

- кодтау.

Анықталған түрде бейнеленген ақпарат – хабар болып табылады. Ақпараты бар сигнал үзіліссіз немесе дискретті болуы мүмкін.

Ақпараттың кез-келген берілу әдісінде хабар алудың бірмәнділігін қамтамасыз етілудің және байланыс арнасында пайда болған әртүрлі себептерден өзгерден өзгерулерге төзімділігіне ие болу қажет.

Сигналдар келесі түрлерге бөлінеді:

1) Параметр және уақыт бойынша үзіліссіз дабылдар.Олар интенсивтілік (ток немесе кернеу), немесе модулирленген гармоникалық ауытқулар (амплитуда, жиілік, фаза).

2) Параметр бойынша үзіліссіз, уақыт бойынша дискретті. Ол импульсты модулирленген сигналдар.

3) Уақыт және параметр бойынша дискретті.

Уақыт бойынша арқалаушы сигналының бір немесе бірнеше параметрлері берілетін ақпаратқа сәйкес өзгеру үрдісін модуляция деп түсінеміз.

Арна байланысын параметрлердің тұрақтылық мәніне қатаң талап қойғандықтан, интенсивтілік сигналдары тек қана қысқа ұзындықты өткізгішті байланыс арналарында қолданады.

Әдетте импульстердің тізбектілігінен немесе гормоникалық көлбеулердің модуляциясымен қалыптасатын сигналдарды пайдаланады.

АӨТ-да үзіліссіз өлшемді дискретизациясы кеңінен қолданылады. Дискретизация денгеймен немесе уақытпен жасалады.

Деңгей бойынша дискретизациясы өлшеулер нәтижелері сан түрінде (цифрлы өлшеуіш құрылғылары мен жүйелерінде) берілгенде жасалады.

Уақыт бойынша дискретизация цифрлі өлшеуіш аспаптарда, ақпарат берілістің бір арнасына кезектесіп қосылған өлшеуіш ақпаратты жүйелерде жасалады.

Бір физикалық жүйенің жағдайын басқа физикалық жүйе жағдайы арқылы бейнелуін кодтау деп түсінеді. Бұл үрдістің мақсаты – дискреттік хабардағы ақпараттың берілуі және сақталуы.

Ақпаратты өлшеуіш техникада кодтау цифрлы өлшеуіш аспаптарда және жүйелерде қолданады. Олар өлшеуіш ақпаратты қабылдаушыға немесе ЭЕМ енгізуіне ыңғайлы түрде болуы үшін және байланыс арналары арқылы беріліс үшін қажет.Кодтау жоғарғы бөгеттөзімділік берілісің,сақталуын және ақпаратты өңдеуді қамтамасыз етеді. Осындай кодтарды қолдану тек қателерді тауып қана емес сонымен қатар ақпараттың берілгенде, оларды түзетуді қамтамасыздандырады.Байланыс арнасының зор мүмкіндіктерін анықтау үшін өткізгіштік қабілет ұғымы қолданылады ол келесі формуламен өрнектеледі:

;

мұндағы: I_Р – Т₀уақыт аралығында нақты берілетін ақпарат саны.

Арнаның нақты өткізгіштік қабілеті берілістін нақты мәнін ескере отырып анықталуы мүмкін.

Бірақ өндірісті ақпарат көзімен арнаның өткізгіштік қабілеті келісілуі – ең маңызды мақсат болып табылады.

14.2 Гармоникалық сигналдың модуляциясы.

Тәжірбие жүзінде гормоникалық ауытқу модуляциясымен қалыптасатын сигналдарқолданады.Бұл жағдайда ақпарат тасушылар ток пен кернеу болады, ал модуляция параметрі – оның амплитудасы, жиілігі немесе фаза.

Сол себептен, амплитудалы және бұрыштың модуляцияларына бөлінеді. Бұрышты модуляция жиілікті және фазалы (ЖМ және ФМ) депбөлінеді.Жилікті және фазалы модуляциялардың сипаты жилік өзгергенде, фаза өзгереді және керісінше. Лездік фазалық уақытында екеуінің арасындағы айырмашылықтын өзгеру сипаты бірдей модулирленген функциясы болып ьтабылады. Гармоникалық модуляция келесі жетістіктермен қамтамасыздандырады:

- берілетін сигналдың арнаның жиілікті сипатымен спектрдің келістірілуі;

- бір арнадан жабылатын спектлері бар, бірнеше ақпаратты сигналдардың бір сәтті берілісі қажет болғанда бірнеше сигналдардың спектрлерінің бөлінуі.

Модуляция кезінде, тасушы сигнал болып гормоникалық сигнал болса онда ақпаратты сигналдың спектрі өзгереді. Ол оның төменгі жиілілік ауданынан тасушы жиілік жанындағы жиілік ауданына ауысумен негізделеді.

14.2.1 Амплитудалық модуляция. АМ кезінде тасушы ауытқу амплитудасы модулирленген x(t) функциясында өзгереді.

Модулирленбеген ауытқулар келесі түрде болсын:

мұндағы: А₀ ,w₀ и j₀ – амплитуда, шеңберлі жиілік және тасушы ауытқулардың бастапқы фазасы.

АМ кезінде амплитуда келесі заң бойынша өзгереді:

мұндағы: – амплитудалық модуляция коэффициенті;

А₀ – моду лирленбеген тасушының модуляциясы несущей;

DАм – тасушы ауытқудың амплитуда өсімшесі;

х(t) – салыстырмалы бірліктегі модулирленген функция.

x(t) функциясының модулирлейтін әсерінен пайда болған тасушы ауытқу амплитудасынын өзгеру сипаты келесі түрде болады:

14.1 суретінде x(t)=cоs (W×t) әсерінен модулирленген сигнал көрсетілген, мұндағы W ³ w₀.

14.1сурет - тональды модуляция кезіндегі амплитудалық – модулирленген сигнал

Көлбеулердің бастапқы фазалары нольге тең деп алсақ, онда сигналдың АМ лездік мәні келесі түрде жазылады:

Берілген теңдеуді келесі түрге түрлендіреміз:

Формуладан сигналдың АМ спектрі екі бүйірлі жиіліктердің w₀ + W және w₀ - W тасушы w₀ ауытқуларының жиілігі барекенін көреміз.

Сигнал спектрі жиілікке қатынасты симметриялы, ал бүйірлі жиіліктің амплитудалары А₀×m_AM / 2ге тең. Бұл жағдайда спектр ені 2W ге тең, ол модулирлейтін функция спектрінің енінен екі есе артық.

АМ кезінде сигнал қуатты барлық спектральды құраушылардың жалпы санына тең болғандықтан, ал жиілікпен құраушысы модулирлеуші функция турулы ақпаратқа ие болғандықтан, оның берілісіне арна арқылы передатчиктің қуаты босқа шығарылады. Бұл кемшілікті болдырмау үшін, тасушы жиілігі жоқ АМ қолданылады, ол балансты амплитудалық модуляция (БАМ) деп аталады. Бұл АМ түрінің сигналдық АМ лездік мәні келесідей болады:

АМ сигналының спектр симметриясының қасиеті бір ғана бүйірлі сызық берілітін бір сызықты АМ қолдануға береді. Бұл жағдайда АМ сигналының спектр ені екі есе кішірейеді, бірақ құрал күрделенеді.

АМ шамдарда, транзисторларда басқарылатын күшейту коэффициенті бар операционды күшейткіштерде жүзеге асады.

Байланыс арнадан сигнал берілгеннен кейін демодуляция жасау керек, яғни модулирленген жоғаоғы дәлдікті сигнал ішінде айқындалмаған орналасқан модулирлейтін x(t)функциясын алу.

Детектор түріне байланысты бір жартылай периодты және екі жартылайпериодты детектрлеу бөлінеді.

Демодуляция үрдісі бір жарты периодты және екі жарты периодты түзеткіш үрдісімен ұқсас. Түзетуден кейін түзеткіш шығысында ось қарағанда симетриялы емес пішінді ток пайда болады.

Бұл токтын орта мәні модуляция жиілігіне сәйкес өзгеріп отырады. Шығыста орналасқан гормрникалардың фильтрленуі қажет, бірақ фильтрді модулирленген функциясының сипатын беретін ток өзгерулерін түзетпейтін етіп тандау қажет: Модуляторды құрастырғанда алдынғы және кейінгі тізбектермен оның шығу және кіру кедергілерін келістіру қажет.

14,2 суретінде қарапайым бір жарты периодта демотулятордың схемасы, ал 14.3 суретінде демодуляция үрдісінің уақыт диаграммалары көрсетілген.

14.2. сурет – бір жарты периодты демодулятор схемасы.

14.3 сурет –Демодуляция үрдісінің уақыт диаграммасы.

С_Ф және R_Н тізбектей қосылуы фильтрді құрайды. Бұл фильтр шығысты жоғары жиілікте шунтирлеп, модулирлейтін функция жиілігімен шығу кернеу өзгерулерін өткізу қажет. Оны орындау үшін келесі теңсіздік орындалу қажет:

;

мұндағы: w_С – тасушы жиілік жилігі;

W - модуляция жиілігі;

14.2.2 Бұрыштық модуляция.Бұрыштық модуляция екі түрге бөлінеді: фазалық және жиілікті модуляция.

Фазалық модуляция (ФМ) электр емес өлшемдерін өлшеу үшін пайдаланады. Ол біліктегі айналу моментін өлшеу, доплер әсерімен өлшеу – қозғалыстағы объектілердің жылдамдығын анықтау (көліктер,жұлдыздар,сұйықтар).

Фазалық модуляция сигналы келесі формуламен суреттеледі:

;

мұндағы Dj - фаза девиациясы немесе ФМ нәтижесінің фазаның максимальды өзгеру ретінде анықталатын фазалық модуляция коэффициенті. Бірақ фаза модуляциясы сәйкес заң бойынша жиілік өзгеруін туғызады.

Лездік фаза тізбекті заң бойынша өзгереді деп алайық:

Онда сигналдың лездік жилігі тең:

Осылай x(t) заң бойынша фаза модулчяциясы заң бойынша жиіліктің өзгеруін тудырады.

Жиіліктің модуляциясы өлшеуіш техникада өткізгіштің арнасы немесе байланыс радиоарнасы бар әртүрлі телеөлшеуіш жүйелер параметрлері өзгеріп отыратын үлкен ұзындықты байланыс арнадан ақпаратты беру үшін арналған.редачи информации по каналам связи большой протяженности с изменяющими параметрами.

ЖМ кезінде x(t) моделирлейтін функция тікелей жиілікке әсер етеді, ал фаза өзгеруі – жиілік өзгеруі болып табылады.Лездік жиілік келесі заңмен өзгерсін:

;

мұндағы Dw - ЖМ нәтижесінде пайда болған жиіліктің максимальды өзгеруіне тең жиілік девациясы.

Онда сигналдың лездік фазасы тең:

Ал жиілікті – модулирленген сигнал формуласы келесі түрде:в следующем виде:

⇐ Предыдущая 19 20 21 22 23 24 252627 28 Следующая ⇒