Оқулық

220703 «Технологиялық үдерістер және өндірісті автоматтандыру (салалар бойынша)», 230113 «Компьютерік жүйе және кешендер» мамандықтары, «Электротехникалық өлшемдер» оқу пәні бойынша орта кәсіптік білім беру бағдарламаларын іске асыратын білім беру мекемелеріндегі оқу үдерісінде оқу құралы ретінде қолдану үшін «Білім беруді дамытудың федералдық институты» Федералдық мемлекеттік автономиялық мекемесімен (ФМАМ «БбДФИ») ұсынылған.

2-басылым, стереотиптік

ӘОЖ 621.3(075.32) КБЖ 31.2ші723

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі жəне «Кəсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сəйкес «ТжКБ жүйесі үшін шетел əдебиетін сатып алуды жəне аударуды ұйымдастыру жөніндегі қызметтер» мемлекеттік тапсырмасын орындау аясында қазақ тіліне аударылды. Аталған кітаптың орыс тіліндегі нұсқасы Ресей Федерациясының білім беру үдерісіне қойылатын талаптардың ескерілуімен жасалды. Қазақстан Республикасының техникалық жəне кəсіптік білім беру жүйесіндегі білім беру ұйымдарының осы жағдайды ескеруі жəне оқу үдерісінде мазмұнды бөлімді (технология, материалдар жəне қажетті ақпарат) қолдануы қажет. Аударманы «Delta Consultіng Group» ЖШС жүзеге асырды, заңды мекенжайы: Астана қ., Иманов көш., 19, «Алма-Ата» БО, 809С , телефоны: 8 (7172) 78 79 29, эл. поштасы:

іnfo@dcg.kz

Пікір білдірушілер:

Мəскеу ғарыштық машинажасау техникумы арнайы пəндерінің 14-санатты оқытушысы, радиоэлектрондық аспаптардың пəндік комиссия төрайымы

Т.В.Киселева, «Мəскеу электрмеханика жəне автоматика институты» ААҚ бас маманы, техника ғылымдарының кандидаты

В.И.Галкин

Шишмарев В.Ю.

Ш657        Электротехникалық        өлшемдер:        кəсіптік        орта        білім        беру        мекемелерінің студенттеріне арналған оқулық / В.Ю.Шишмарев. — 2-басылым, стереотиптік.

Физикалық шама, бірліктері, эталоны, бірлік жүйесі туралы негізгі түсініктер келтірілген. Электротехникалық өлшемдердің əдістері мен өлшем құралдардың классификациясы ұсынылған. Өлшем мен өлшеу аспаптарыныңметрологиялық көрсеткіштері мен қателіктері қарастырылған. Электрөлшеуіш аспаптардың өлшеуіш тізбектеріжəне механизмдердің жұмыс принциптері ұсынылып, схемалары көрсетілген. Тоқ, кернеу, қуат, электр тізбек параметрлері мен компоненттері, топтастырылғанпараметрліэлектрондық тізбектерді, жартылайөткізгіш аспап пен интеграл микросхема, амплитудалық-жиіліктік сипаттамаларын өлшеу үшін типтік электрөлшеуіш аспаптардың құрылымдық схемасы мен жұмыс принциптері мазмұндалған. Стандарттық өлшеуіш сигналдарды қалыптастыруға арналған аспаптар мен өлшеуіш үлгілік аппаратурасы сипатталған. Өлшеуішті автоматтандыру мəселелері талданған. Оқулық 220703 «Технологиялық үдерістержəне өндірісті автоматтандыру (салалары бойынша)», 230113 «Компьютерік жүйе жəне кешендер» мамандықтары бойынша ОКБб ФМСБ талаптарына сай «Электротехникалық өлшемдер» жалпы білім беру пəнін игеру үшін қолданылуға болады.

Орта кəсіби білім беру мекемелерінің студенттеріне арналған.

ӘОЖ 621.3(075.32) КБЖ 31.2ші723

© Рəсімделу.«Академия» баспа орталығы, 2013

автоматтық өлшеуіш аспап

ампитуданы автоматтық реттеуші

аналогты-сандық түрлендіргіш

амплитудалық-жиілік сипаттама

аналогты-электрөлшеуіш аспап

деректер жинау платасы

дифференциал-трансформаторлық түрлендіргіш

жоғары жиілік

жедел сақтаушы қондырғы

икемді өлшеуіш жүйе

кернеу генераторы

кернеуді бөлгіш

компьютерлік-өлшеуіш жүйе

метрологиялық сипаттама

операциялық күшейткіш

орташа квадраттық ауытқу

өлшеуіш-есептеуіш кешен

өтемдік- дифференциал трансформатор

сандық-аналогтықтүрдендіргіш

сандық өлшеуіш аспап

сигнал генераторы

стандартты сигнал генераторы

тербеліс жиілігінің генераторы

төменгі жиілік сүзгісі

транзисторлы-транзисторлық логика

тұрақты сақтаушы қондырғы

тым жоғары жиілік

сызықтық өзгеретін кернеудің генераторы

фазажиілік сипаттама

Шама мен салмақ бойынша бастыконференция

электрқозғалтқыш күш

электрондық-сəулелік осциллограф

электрондық-сəулелік түтік

Зерттеу зертханаларындағы өлшеуіш аспаптар жəне жүйелер адам қызметінің көптеген салаларына, соның ішінде өнеркəсіп пен көлік салаларына енгеніне ұзақ уақыт өтті. Олар көптеген техникалық нысандар мен жүйелерді əзірлеу, құру жəне пайдалануда кеңінен қолданылады. Өнеркəсіптің барлық саласында электротехникалық өлшемдер мен аспаптар айтарлықтай молынан қолданыла бастады. Осыған байланысты «Электртехникалық өлшемдер» оқу пəні техникалық əр түрлі мамандықтарды меңгеретін студенттердің оқу жоспарына енгізіліп отыр. Сонымен қатар, соңғы онжылдықта электртехникалық өлшеуді қажет ететін нақты əдістер мен технологиялар химия, биология, медицина, ауыл шаруашылығы жəне басқа да салаларда кеңінен қолданыс тапты. Электртехникалық өлшем мен аспаптар саласындағы қандай да бір деңгейдегі білімді осы саланың болашақ мамандары игерулері қажет. Соңғы жылдары экономиканың дамуы сапаға қойылатын талаптардың жылдам көтерілуімен тығыз байланысты. Сапа түрлі əдістермен өндіріс үздіксіздігі мен қарқыны, өнім өзіндік құны, оның шығару көлемі, еңбек өнімділігі жəнеөндірістің бір қатар үдерістерінің тиімділігіне əсер етеді. Өнімдердің жоғары сапасы тұрғындар тарапынан күнбе күн өсіп жатқан сұранысты қанағаттандыруға, сонымен қатар халықаралық байланыстың дамуы мен тұрақтылығына септігін тигізеді. Cапаның көптеген көрсеткіштерін бақылау өлшеуіш аспаптардың еншісіндегі ең бастыміндет. Өлшеуіш аспаптар мен жүйелерөндіріс үдерісінің ажырамас бөлігіне айналған жағдайда өнімдердің жоғары сапасына қол жеткізілмек. Сонымен қатар сапаны көтеруге деген қажеттілік өлшеуіш техникаларының тиімділігіне жоғары талаптар қойып отыр, сондықтан сапаны қамтамасыз ету жəне өндіріс үрдісіндегі өлшеуіш техника өзара тығыз байланысады. Өлшеуіш аспаптар жəне жүйелер, сонымен қатар электрөлшеуіштер де қоғамның шынайы қажеттіліктерімен тығыз байланыста тарихи дамыған болатын.

Өндірістік үдерістерді басқаруды автоматтандыру құралдарының кеңінен таралуымен сипатталып, барлық өлшеу техникаларының мейлінше өркендеуіне əкелген ғылыми-техникалық революция (XX ғасыр жəне XXІ ғасырдың басы) болды. Заманауи механикаланған, ішінара немесе толықтай автоматтанған жəне жоғары дəрежеде өндірістік, өнеркəсіптік өндірістер бақылау мен өлшеу жүргізуде салыстырмалы түрде көп шығын шығару арқылы қызмет етеді. Өлшеудің сапасы, беріктігі мен жылдамдығына қойылатын талаптар тұрақты түрде өсіп отырады. Бірқатар физикалық шамаларды өлшеу диапазоны соңғы 20 жыл ішінде бірнеше ретке кеңейді. Өнеркəсібі дамыған елдерде бақылау мен өлшеуге кететін еңбек көлемі барлық қоғамдық өндірістегі еңбек сыйымдылығының орта есеппен 10-15% құрайды. Өнеркəсіптің кейбір, мысалы электртехникалық, көлік, аспап жəне радиоаппаратжасау салаларында, электртехникалық өлшемдер негізгі болып саналады. Соңғы жылдары өлшеуіш техникадағы мейлінше сапалық өзгерістер микроэлектроникадағы жетістіктердің арқасында болып жатыр. Өлшеу құралдарының құрамына өлшеу жəне деректерді өңдеу үдерісін автоматты басқаруды қамтамасыз ететін, яғни осы құралдарға «зияткерлік» қасиет дарытатын микропроцессорлар ене бастады. Электрөлшеуіш техникаларындағыинтегралдық микроэлементтік қызметтегі түрлі датчиктердің əзірленуіне байланысты жаңа қосымшалар мен даму болашағына жаңа мүмкіндіктертуындай бастады. Сандық өлшеуіш техника да кеңінен қолданыла бастады. Бақылау міндеттерінің тұрақты түрде кеңеюіне жəне күрделенуіне байланысты, қазіргі кезде жеке аспаптар ғана емес, сонымен қатар қажетті дəлдікпен түрлі шаманы өлшеуді қамтамасыз ететін кешендер, сонымен қатар кейбір жағдайларда өлшеуіш ақпарат беру, өңдеу, əрі тіркеуменқамтамасыз ететін өлшеуіш жүйелер де айтарлықтай жиі қолданылады. Осылайша, аспаптар мен өлшеуіш жүйелерді игеру жəне зерттеу мəселелері осы жүйені өңдеушілер үшін ғана емес, тұтынушылар үшін де өте өзекті болып отыр.

ӨЛШЕМ БІРЛІКТЕРМЕН ҚАМТАМАСЫЗ ЕТУДІҢ МЕМЛЕКЕТТІК ЖҮЙЕСІ

Негізгі жəне туынды деп бөлінетін физикалық шамалар өлшеу нысаны болып табылады.

Мысалы, Эйнштейн формуласындағы негізгі шама салмақ, ал туынды шама — энергия. Негізгі шамаларға өлшеудің негізгі бірліктері сəйкес келеді, ал туындыларға сəйкесінше — туынды сəйкес келеді. Негізгі əрі туынды бірліктердің жиынтығы

Бірлік жүйесінің алғашқыларынаметрлік жүйе жатады, мұнда ұзындықтың негізгі бірлігі метр, ал салмақ бірлігі 1*

салмағы — грамм (кейін

Бірліктер жүйесінің түсінігіретінде негізгі жəне туынды жиынтығынең алғаш рет 1832 жылы неміс ғалымы К. Ф. Гаусс ұсынған. Бұл жүйедегі негізгі бірлік ретінде қабылданғандар: ұзындық бірлігі — миллиметр, салмақ бірлігі — миллиграмм, уақыт бірлігі — секунд. Бірліктердің бұл жүйесі

XVІІІ ғ. «салмақ» жəне «масса» түсініктері ажыратылмаған жəне бірдей шаманы білдірген

Өлшеудің халықаралық ортақ жүйесін құру мақсатында физикалық шама бірліктерінің басқа да жүйелерін түрлі елдің ғалымдары ұсынған болатын. Алайда қазіргі кезде кейбір елдер өз елінде тарихи тұрғыдан қалыптасып қалған өлшем бірліктермен өлшеуді əлі де болса жалғастырып келеді, мысалы, Ұлыбритания, АҚШ пен Канадада салмақты өлшеудің негізгі бірлігі фунт, осы орайда айта кететіні «британдық империялық шамасы» мен «ескі винчестерлік шама» жүйелері арасындағы мөлшер əр түрлі. Әлемдік тəжірибеде Бірліктердің халықаралық жүйесі (ИЖ) мейлінше кеңінен таралған.

1954 жылы Шама мен салмақ бойынша басты конференцияда (ШСБК) халықаралық қатынаста қолданылуға қажетті негізгі алты физикалық шама анықталған болатын: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин градусы жəне свеча. 1960 жылы осы конференцияда Бірліктердің халықаралық жүйесі — SІ қабылданды. Жүйенің аббревиатурасы французша атаудың бас əріптерінен құралған: «Systeme Іnternatіonal d'Unіtes» — интернационалдық жүйе (ИЖ). Келесі жылдары ШСБК отырыстарында біршама толықтырулар мен өзгерістер енгізілді, нəтижесінде жүйеге негізгі жеті бірлік, екі қосымша жəне бірқатар физикалық шамалардың туынды бірліктері енді. Сонымен қатар негізгі бірліктердің келесі анықтамалары əзірленді: көлденең қиманың аз ғана ауданының жəне шексіз ұзындықты қос параллель өткізгіш бойынша өту кезіндегі өзгертмейтін токтың күші;

Негізгі ИЖ басқа жазық жəне денелік бұрыштарды өлшеугесəйкесінше қажетті қосымша бірліктер —

, сонымен қатаркеңістік пен уақыт, механикалық, электрлік, магнит, жылу, жарық əрі акустикалық шамалардың туынды шамалары, жəне иондаушы сəуле саласындағы туынды бірліктер болады. Ресейдесəйкесмемлекеттік стандартты енгізу арқылы ИЖ ресми түрде1963 жылы қабылданған болатын.

Өлшем деп арнайы техникалық құралдар көмегімен тəжірибелік жолмен физикалық шаманың мəнін анықтау үдерісін айтамыз. Осы кезде алынатын ақпаратты

Өлшем нысаны туралы белгілі бір ақпарат зерттеу жүргізгенге дейін белгілі болуы шарт, ол өлшеудің тиімділігін арттырушы маңызды фактор болып саналады. Өлшем нысаны туралы осындай ақпаратты

априорлық деп атайды. Бұл ақпарат толықтай болмаған жағдайда өлшеу мүмкін болмайды, себебі ненің өлшеуі керек екені белгісіз, сондықтан өлшеудің қажетті əдістері мен құралдарын таңдау мүмкін болмайды.

Өлшеу нəтижесінде алынған ақпарат өлшем нысанында екі формада бола алады: белсенді жəне белсенді емес.

Белсенді емес ақпарат

деп аталады. Ақпаратты беруде қолданылатын электрлік, оптикалық жəне акустикалық сигналдар осының мысалы бола алады. Біз қарастыратын физикалық шаманың мəнін анықтауда өлшеу нəтижесі аналитикалық қатынас түрінде берілуі мүмкін, ол

А = kA

мұндағы А — өлшенетін физикалық шама мəні; k

Өлшеу принципі дегеніміз өлшеулер негізделген физикалық принциптердің жиынтығы, мысалы қуатты өлшеуде Холл əсерін немесе электр кернеуді өлшеуде Джозефсон əсерін қолдану.

Өлшеу әдістері

, əдістеме өлшеуді өткізу жалпы немесе кезеңдік жоспарынан, яғниөлшеудің мақсатты тəртібін, операцияның жүйелілігін жəне дұрыс өткізілуін анықтайтын операцияны өткізу ережелері мен ретінен тұрады.

Өлшеу нысаны

деген тіркес жиі қолданылады, физикалық шаманың бастапқы мəнін өлшеуді қамтамасыз ететін операцияны орындау тізімі мен тəртібі туралы нақты нұсқаулық деп түсіну керек.

Өлшеу нақтылығы өлшеу нəтижесіне деген сенім дəрежесімен анықталып, өлшенетін шаманың нақты мəні көрсетілген шекте болуымен сипатталады. Аталмыш мүмкіндікті

Өлшеу дұрыстығы

өлшеу сапасын анықтайды жəне бірдей жағдайда, бірдей əдіс-тəсілдермен қайталап орындалатын бірдей шамалардың өлшеу нəтижелерінің бір-біріне жақындығын көрсетеді.

Өлшеу нәтижелерінің жаңғыртылуы өлшеу сапасын сипаттайды жəне əр түрлі жерлерде, əр түрлі операторлармен, бірақ бірдей жағдайларға келтірілген бірдей шамалардың өлшеу нəтижелерінің жақындығын көрсетеді. Өлшенетін шаманың мəнін анықтаушы тəжірибелік процедура ретіндегі өлшемдер түр-түрлі болады. Оларды белгілі бір қасиетіне байланысты классификациялайды, мысалы, өлшеу нəтижесін алу тəсіліне қарай тура жəне жанама деп бөлінеді. Физикалық шаманың бастапқы мəні тек тəжірибелік деректен ғана тұратын өлшемдерді

тура деп атаймыз. Аралық өзгертулер өткізілмейтін өлшемдерді көп жағдайда тура деп танимыз. Мысалы, кернеу мен ток күшінвольтметр жəне амперметр секілді электрөлшеуіш аспаптармен өлшеу жатады. Өлшеу тəжірибесінде тура өлшемдер өте кең таралған. Математикалық тура өлшемдерді мына қарапайым формуламен сипатталады:

А = х,

мұндағы А — өлшенетін шама; х

Тура өлшеу шамалары мен осы шама арасындағы белгілі бір тəуелділік негізінде қарастырылатын шаманың мəнін табатын өлшеуді

А = (x

, x

, ..., x m ),

мұндағы х

, х

, ..., х т

Жанама өлшеулер өлшеу тəжірибелеріне тəн, мысалы қуатты амперметр—вольтметр əдісімен өлшеу, контур сыйымдылығы мен индуктивтілікті тура өлшеу нəтижелері бойынша тербеліс контурының резонанстық жиілігін анықтау.

Тəжірибе кезінде шаманың бірлігін өлшеуде техникалық құралдар қолданылады да,

Өлшеу құралдарына: шама, өлшемді түрлендіргіш, өлшеуіш аспап, өлшеуіш қондырғы мен жүйелер, өлшеу жабдықтары жатады.

Шама дегеніміз берілген көлемнің физикалық шамасын жасауға арналған өлшеу құралдары. Өлшеу құралдарының түріне гіртастар, ұзындықтың соңғы шамалары жəне т.т. жатады. Тəжірибе барысында бір мағыналы əрі көп мағыналы шама, сонымен қатар шама жинақтары мен магазиндер қолданылады.

Жинақтар жəне магазиндер кейбір аралық немесе жиынтық мəндерінің жаңғыртуларыналуға мүмкіндікберу үшін бірмағыналы немесе көпмағыналы шамалардың бірлестіктері (үйлесім) болып табылады. Бірқатар

шамалар жинағы түрлі көлемдегі біртекті шамалардың жиынтығын құрайды, олар қажетті үйлесімде пайдаланылады, мысалы, зертханалық гіртас жинағы.

Шамалармагазині

Шаманы қолдану барысында шамалардың номинал жəненақты мəнінескеру керек, мысалы, шаманың қателіктерін.

Шаманың нақты мәні ресми эталонды қолданып жоғарыдəлдікті өлшеудің нəтижесінде сапасы арнайы куəлікте тіркелулері тиіс. Номинал жəненақты мəндердің арасындағы айырмашылықты

Өлшеуіш түрлендіргіш

шамасы деп атайды. Өлшеуіш түрлендіргіштің негізгі метрологиялық сипаттамасына кіріс жəне шығыс шамаларының арасындағы

; бастапқымен қатынаста жұмыс жасаушы жəне физикалық шаманың өзгеру тегіне əсер етпейтін

Тура әрекет етуші аспаптар шаманың бірліктерінің сəйкес белгілері бар көрсетуші қондырғыдағы өлшенуші шаманы көрсетеді. Ол кезде физикалық шама тегінің өзгеруі орындалмайды. Тура əрекет етуші аспаптарға,мысалы, амперметр, вольтметр, термометр жəне т.б. жатады.

Салыстыру аспаптары өлшенетін шамаларды белгілі шамалармен салыстыруға арналған. Бұл аспаптар ғылыми мақсатта жəне тəжірибе барысында сəуле көзінің ашықтығы, қысылған ауа қысымы жəне тағы басқаларын өлшеуде кеңінен қолданылады.

Өлшеуіш қондырғылар және жүйелер

Өлшеуіш жабдықтар

Өлшеу жабдықтары көмекші құралдың қателіктерімен байланысты өлшеу нəтижесінде белгілі бір қателіктің болуына себепкер болады. Метрологиялық тағайындалуына қарай өлшеу құралдары: өлшеудің жұмыс құралы жəне эталоны деп екі түрге бөлінеді. Техникалық қондырғы, технологиялық үдеріс, қоршаған орта жəне т.т. көрсеткіштерін анықтауда өлшеу жұмыс құралдарын қолданады. Олар зертханалық (ғылыми зерттеулер үшін), өндірістік (технологиялық үдерістердің берілген сипаттамасын қамтамасыз ету жəне бақылау үшін), далалық (ұшақ, автомобиль, кеме жəне т.б. үшін) деп бөлінеді. Жұмыс құралының əрбір түрі өзіне тəн ерекшеліктерімен ерекшеленеді. Өлшеудің зертханалық құралдары нақты жəне сезімтал болуы керек, ал олардың көрсеткіштері — жоғары дəрежедегі тұрақтылықпен сипатталады. Өндірістік құралдар температура, ылғалдылық, діріл мен басқа да фактордың əсеріне деген тұрақтылыққа ие, себебі олар аспап көрсеткіштерінің нақтылығы мен дəлдігіне əсер етулері мүмкін. Дала құралдары сыртқы əсердің кең көлемі шегінде тұрақты түрде өзгеріп отыратын жағдайда жұмыс жасайды. Ал өлшеудің айрықша құралына эталон жатады.

1.5 .

Эталон

Эталонның құрылымы, физикалық қасиеттері мен бірліктердің жаңғыртылу тəсілдері физикалық шамамен анықталады, оның бірлігін өлшеу аталмыш саладағы өлшеуіш техниканың даму деңгейімен жасалады. Эталонның өзарабайланысқан кемінде үш қасиеті болуы тиіс: өзгермеушілік, жаңғыртылушылық жəне салыстырмалық.

Өзгермеушілік

Жаңғыртылушылық

Салыстырмалық

Эталонның (1.1.-суреті) бастапқы, арнайы, мемлекеттік, қосымша түрлері болады.

Бастапқы эталон елдегі дəлдіктің ең жоғарғы дəрежесінде бірліктің жұмсалуы мен сақталуына кепілдік береді (сол шамадағы басқа да эталонмен салыстырғанда). Бастапқы эталондар өлшеудің өте айрықша тəсілі болып саналады. Олар көп жағдайда ғылым мен техниканың жаңашыл жетістіктері есебінен құрылған күрделі өлшеуіш кешен болып саналады жəне өлшеу бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесінің негізін құрайды.

Арнайы эталон арнайы жағдайда бірліктердің жаңғыртылуын қамтамасыз етеді, онда бастапқы эталоннан бірлік көлемін талап етілген дəлдікпен тура беруді жүзеге асыра алмайдыжəне осы жағдай үшін бастапқы эталон қызметін атқарады.

1.1-сурет. Эталонның сыныпталуы (Эталон единицы —Бірлік эталоны; Первичный эталон— Бастапқы эталон; Специальный эталон

Мемлекеттік эталон дегеніміз ел үшін шығыс эталоны ретінде ресми бекітілген бастапқы немесе арнайы эталон. Мұны елдің басты метрологиялық ұйымы бекітеді. Мемлекеттік эталон еліміздің орталық метрологиялық ғылыми институттарымен құрастырылады, сақталады жəне қолданылады. Физикалық шама бірлігінің жаңғыртылу дəлдігі əлемдік үздік жетістіктер деңгейіне сəйкес келеді жəне ғылым мен техниканың сұраныстарын қанағаттандырады. Мемлекеттік эталонның құрамына өлшеу құралы енеді, олардың көмегімен физикалық шаманың бірлігін жаңғыртады жəне(немесе) сақтайды, өлшеу бірліктерінің сақталу көлемі не жағыртылуы өзгермеу жағдайларын бақылайды, бірлік мөлшерін беруді жүзеге асырады. Мемлекеттік эталондар басқа елдердің мемлекеттік эталондарымен мерзім бойынша салыстырылып отырылады.

Қосымша эталон сəйкес физикалық шаманың бастапқы эталонымен салыстыру жолымен алынған бірлік мөлшерін сақтайды. Сонымен қатар эталондар бірліктерді сақтау жəне олардың көлемін беруші бағыныңқы құралдың бөлігі болады, тексеру жұмысын ұйымдастыру қажет болған жағдайда, сонымен қатар мемлекеттік эталонның тозуы төмен болғанда жəне сақталуын қамтамасыз еткенде құрылады жəне бекітіледі. Қосымша эталон құрамына физикалық шама бірліктерінің көмегімен сақтайтын, сақтау жағдайларын бақылайтын жəне бірлік көлемін беретін өлшем бірліктері енеді. Метрологиялық жұмсалуына қарай қосымша эталондар көшірме- эталон, салыстыру эталоны, куəгер-эталон жəне жұмысшы эталон деп бөлінеді.

арналған. Ол бастапқы не арнайы эталондыалдын ала тозудан сақтау мақсатында тексеру жұмысының мол көлемін өткізу қажеттілігі кезінде құрылады. Көшірме-эталон метрологиялық жұмсалуы жағынан мемлекеттік эталонның көшірмесі секілді, сондықтан ол оның физикалық көшірмесі бола бермейді.

Салыстыруэталоны бір-бірімен қандай да бір себеппен салыстырыла алмайтын эталондарды салыстыру үшін қолданылады.

Куәгер-эталон мемлекеттік эталонның сақталуы жəне өзгермеуін тексеру, бұзылған не жоғалған жағдайда ауыстыру үшін қолданылады. Қазіргі уақытта килограмм эталонның ғана куəгер-эталоны бар. Оның басты жұмсалу мақсаты — негізгі эталонның тұрақтылығын бақылау мүмкіндігімен қамтамасыз ету.

Жұмысшы эталон өлшеудің жұмыс құралының өлшем бірлігін беру үшін қолданылады. Бұл ең кең таралған эталондар. Физикалық шамалардың өлшену дәлдігін көтеру мақсатында жұмысшы эталондараймақтық метрологиялық ұйым және министрлік пен ведомстволардың көбінде қолданылады.

Ресейдің эталондық базасын 114 мемлекеттік эталон жəне 250 астам физикалық шама бірлігінің қосымша эталондары құрайды.

ең алғаш рет Жер немесе Күннің осьінен айналу кезінде анықталған болатын. Осы уақытқа дейін секунда күннің орташа тəуліктік 1/86 400 бөлігіне тең болған. 1967 жылы XІІІ ШСБК сыртқы өрістер жағынан ұйытқу болмаған кезде 133-цезий атомының негізгі қалпында өте жұқа құрылым деңгейлері арасындағы энергетикалық өтуге сəйкес 9 192 631 770 тербеліс жасалатын уақыт аралығын секунда деп жаңадан анықтауға шешімі шығарылды. Аталмыш анықтама жиіліктің цезий репері көмегімен жүзеге асырылады.

атом, ион немесе молекуланың кванттық өту жиіліктерін өлшеуге негізделген жоғарыжиілікті жəне оптикалық спектрдегі электрмагниттік тербеліс жиілігін нақты жасауға арналған қондырғыны көрсетеді. Радиотехникалық шамалармен қоса, электрлік жəне механикалық шамаларды өлшеу салаларында 32 эталон құрылған жəнеқызмет атқарады. Олар өлшенетін шама мəнінің кең диапозонын ғана қамтып қоймайды, сонымен қатар ең бастысы ондаған гигагерцке жететін жиілікті өлшеудің

кең спектр жағдайларын қамтиды. Негізгі бірліктерді нақты туындатушы жəне туынды бірліктің көлемін анықтаушы эталондар негізді құрайды. Бұл электрқозғалтқыш күш (ЭҚК), электр кедергісі жəне электр сыйымдылықтың мемлекеттік бастапқы эталон бірліктері. Бастапқы екеуі жуырда ғана əзірленген жəне соған сəйкес Джозефсон жəне Холлдың кванттық əсерлерінен туындады.

Электрлік кернеудің бірлік эталонының метрологиялық тəжірибеге енгізілуіне байланысты —

Холл əсері негізінде енгізген кезден бастап кернеу бірлігін көрсетуге қажетті құрал ампер-таразының пайдалнылуы өз мəнін жойды. Джозефсон əсерін (аппаратуралық жүзеге асыру үшін) жəне Джозефсон константын (кернеу бірлігін жаңғырту үшін) қолдану токтың жаңғыру дəлдігін шамамен екі мəртеге көтеруге мүмкіндік жасады. Ампердің жаңа эталоны екі кешеннен тұрады. Алғашқысы вольт жəне ом арқылы Джозефсон мен Холл кванттық əсерін қолдану арқылы, ал екіншісі — электрметрия əдістерін қолданып фарад, вольт əрі секунда арқылы ампер көлемін анықтау принциптеріне негізделген. Ампердің заманауи мемлекеттік эталонының ток күшінің мəнін шығарудың келесі диапазоны бар: 1 • 10 -3

... 1 А (квант əсері салдарынан) жəне 1 • 10 -16

...1 • 10 -9

А (электрметрия əдістерін қолдануда). Ол ток күшінің 1 • 10 -3

... 1 и 1 • 10 -2

.2 • 10 -4

А номинал атауы кезінде 5 • 10 -8 А аспайтын өлшеу нəтижесінің орташа шаршы ауытқуымен ток күші бірлігінің жұмсалуын қамтамасыз етеді. Шығарылып тасталмаған жүйелік қателігі токтың тұрақты күшінің номинал мəні 1 • 10 -3

и 1 А кезінде 2 • 10

А аспауы тиіс.

Ресей        Федерациясының  2008        жылғы        26        маусымдағы  №        102-ФЗ «Өлшем бірліктерін қамтамасыз ету туралы» Федералдық заңымен (əрі қарай Өлшем бірліктерін қамтамасыз ету туралы заңы) орнатылған өлшем бірліктерін қамтамасыз етудің құқықтық негіздері. Бұл заң мына жағдайларда туындаған қатынастарды реттейді:

Өлшеу жұмыстарын ұйымдастырудағы басты міндет əртүрлі əдістермен жəне құралдармен, əртүрлі жерлерде, əртүрлі уақытта орындалатын бірдей нысандарды өлшеудің салыстырмалы нəтижелеріне қол жеткізу болып табылады. Бұл мəселе өлшем бірлігін қамтамасыз ету жолымен шешіледі. Өз кезегінде, бұл бірлікке өлшеу бірлігін қамтамасыз етілумен жəне қолдауға бағытталған метрологиялық қызметтердің нəтижесінде қол жеткізіледі. Ұйымдастырылу жоспарында бұл бірлік метрология субъектілерімен, яғни елдің халықаралық метрологиялық ұйымдарымен, Ресей Федерациясының атқарушы органдарының метрологиялық қызметтерімен жəне заңды тұлғалардың метрологиялық қызметтерімен байланыстыратын мемлекеттің метрологиялық қызметімен қамтамасыз етіледі . Мемлекеттің өлшем бірлігін қамтамасыз етудің маңызды нысанына мемлекеттік метрологиялық бақылау жəне қадағалау болып табылады. Өлшемдердің біркелкілігін қамтамасыз етудің нормативтік базасы заңды метрология болып табылады, ал техникалық база - физикалық шамалардың бірліктерін шығарып алу жəне олардың мөлшері туралы ақпаратты елдегі барлық өлшеу құралдарына жіберу жүйесі.

1.2.-сурет. Ресей калибрлеу жүйесінің схемасы (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии —Техникалық реттеу жəне метрлология бойынша федералдық агенттігі; Центральный орган Российской системы калибровки (РСК)

Өлшем бірлігін қамтамасыз ету туралы Заңның 13-бабында өлшеу құралдарын міндетті түрде тексеру көзделген. Мемлекеттік реттеу саласында пайдалануға арналған өлшеуіш аспаптар, өлшеудің біртектілігін қамтамасыз ету, пайдалануға берілгенге дейін, сондай-ақ, жөндеуден өткеннен кейінгі бастапқы тексеру жүргізіледі жəне пайдалану кезінде мерзімді саналады. Осы Заңның 18-бабына сəйкес өлшеу құралдарының бірыңғайлығын қамтамасыз етуді мемлекеттік реттеу саласында пайдалануға арналмаған өлшем құралдарының орнына, өз еркімен калибрленуі мүмкін.

Өлшеу құралының калибрлеуі метрологиялық сипаттамалардың нақты мəндерін жəне (немесе) мемлекеттік метрологиялық бақылауға жəне қадағалауға жатпайтын өлшем құралдарын пайдалану үшін  жарамдылығын анықтау жəне жүргізу үшін орындалатын операциялар жиынтығы болып табылады. Калибрлеу заңды тұлғаның метрологиялық қызметіне де, калибрлеу жұмыстарын орындауға қабілетті кез келген басқа да ұйымға да тағайындалуы мүмкін (1.2-сурет).

Өлшеу құралын калибрлеу нəтижелері өлшеу құралы, калибрлеу куəлігі немесе жұмыс құжатында жазылған калибрлеу белгісімен тексеріледі.

Өлшеу құралдарын тексеру жəне калибрлеуде төрт əдістерді пайдалануға мүмкіндік беріледі: компараторды пайдалана отырып эталонмен тікелей салыстыру, шаманы тікелей өлшеу, шаманы жанама өлшеу.

Эталонмен тікелей салыстыруәдісі тексерілетін өлшеуіш құралдың сəйкес разрядты электрлік кернеуін, жиілік жəне электрлік ток күшін анықтау, əртүрлі өлшеу үшін электрлік жəне магниттік өлшем секілді салаларда кеңінен қолданылады. Әдіс негізінде тексеретін жəне эталон құралдармен бірдей физикалық шамалардың бір уақытта өлшем жүргізілуі жатыр. Осы ретте қателіктітексеретін жəне эталон құралдың көрсеткішерінің айырмашылығы ретінде анықтайды. Бұл əдістің артықшылығы оның қарапайымдылығы мен көрнекілігі жəне автоматты тексеруді қолдану мүмкіндіктері, күрделі қондырғыда болмауы болып табылады.

Компаратор көмегімен салыстыру әдісі тексеретін жəне эталон құралдың салыстыратын өлшеу құралдарын қолдануға негізделген. Компаратор бірдейшаманы өлшейтін құралдардың көрсеткіштерін салыстыру мүмкін болмаған жағдайда қолданылады, мысалы, екі вольтметрді. Мұндай жағдайларда тексеру схемасына аралық буын – компраматор енгізіледі.

өлшеудің белгілі бір шегіндетексерілетін құралды эталонмен салыстыруға мүмкіндігі болғанда тиімді болады.Жалпы алғанда, осы əдістің жұмыс істеу принциптері

тікелей салыстыру əдісінің жұмыс істеу принциптеріне ұқсас, бірақ  тікелей өлшеу əдісімен əрбір диапазонның барлық сандық деңгейлерімен салыстырылады. Шамаларды тікелей өлшеу əдістерін, мысалы, тұрақты электрлік токтың вольтметрлерін тексеру немесе калибрлеу үшін қолданады.

Шаманы жанама өлшеу әдісі нақты өлшенген мəндері тікелей өлшеу арқылы анықтау мүмкін емес болған кезде немесе жанама өлшеу тікелей қарағанда дəлірек болса қолданылады. Бастапқы кезде бұл əдіспенқарастырылмайтын сипаттаманы емес, қарастырылатын белгілі бір тəуелділікпен байланысытын сипаттамаларды табады. Қарастырылатын сипаттамаларесептеу арқылы анықталады. Мысалы, тұрақты ток вольтметрін тексеру жəне калибрлеу кезінде эталон амперметрмен бір уақытта кедергіні өлшеп ток күшін анықтайды. Содан кейін, кернеудіңесептік мəнін тексерілетін немесе калибрленетін вольтметрдің көрсеткіштерімен салыстырады. Эталоннан жұмысшы өлшеуіш құралдарына өлшеу бірліктерінің дұрыс берілуімен қамтамыз етуін

тексеру схемалары құрайды, олар мемлекеттік эталонның, разрядтық эталон жəн жұмысшы өлшеуіш құралдардың метрологиялық бағындыруын анықтайды . Тексеру схемалары мемлекеттік жəне жергілікті бөлінеді. Мемлекетте пайдаланылатын осы типтегі барлық өлшеу құралдарының барлығына қолданылатын

салалардың метрологиялық органдарына арналған. Сондай-ақ, бағынышты кəсіпорындарды өлшеу құралдары да қолданылады. Жергілікті тексерудің барлық схемалары мемлекеттік бақылаудың схемасымен анықталған үйлестіру талаптарын қанағаттандыруы керек (1.3-сурет). Мемлекеттік тексеру схемаларын Механикалық реттеу жəне метрология бойынша федералдық агенттігінің ғылыми-зерттеу институттары, мемлекеттік эталондарды ұстаушылар əзірлейді. Ең жоғары дəлдік, əдетте, мемлекеттік стандарттың өлшеу құралының қателігі дəрежесіне сəйкес келеді. 1-4-ші санаттағы стандарттар жоғары, жоғары, орташа жəне төменгі дəлдікті беру əдістеріне сəйкес келеді. Тексеру схемасының əрбір кезеңінде бірлік өлшемін беру тəртібі (əдісі) реттеледі. Тексеру жəне калибрлеу əдістерінің атауы овалде орналасқан, бұл калибрлеу əдісінің рұқсат етілген қателігін көрсетеді.

1.3-суреті. Мемлекеттік тексеру қызметін ұйымдастыру құрылымы

(Рабочие эталоны — Жұмыс эталондары; Рабочие средства измерений — Өлшем жұмыс құралдары; Метод передачи — Беріліс əдісі; Ең жоғары дəлдік — Наивысшая точность; Высокая точность — Жоғары дəлдік; Государственный эталон — Мемлекеттік эталон; Эталон-копия —Көшірме- эталон; Эталон 1-го разряда — 1-дəреже эталоны; Эталон 2-го разряда — 2-дəреже эталоны; Эталон 3-го разряда— 3-дəреже эталоны; Эталон 4-го разряда — 4-дəреже эталоны; Низшая точность — Төменгі дəлдік; Эталон сравнения —Салыстыру эталоны; Средняя точность —Орташа дəлдік)

Өлшем бірлігінің өлшемін берудің сенімділігінің негізгі көрсеткіші - өлшеу құралдарындағы қателердің салыстырмалы схеманың жоғары жəне төменгі кезеңдері арасындағы қатынасы. Ең дұрысы, бұл коэффициент 1:10 болуы керек, бірақ іс жүзінде оған қол жете алмайды, ал минимал қатынасы əдетте 1: 3 болып табылады.

Электрлік өлшеулер, сондай-ақ өлшеудің басқа түрлері белгілі бір принциптерге негізделген.

Өлшеу əдісі мен принциптерін пайдалану əдістерінің жиынтығы нақты өлшеулердің негізгі сипаттамасы болып табылатын өлшеу əдісі ретінде анықталады. Өлшеу əдістері тікелей бағалау əдісіне жəне салыстыру əдісіне бөлінеді. Тікелей бағалау əдісімен өлшенген санның сандық мəні өлшеу құрылғысын көрсетумен тікелей анықталады (мысалы, вольтметр көмегімен кернеуді өлшеу). Салыстыру əдісі өлшенетін мəн шара арқылы шығарылған мəнмен салыстырылатын өлшеу əдісі болып табылады. Бұл, мысалы, əдеттегі (анықтамалық) ұяшықтың ЭМӨ-ге салыстыру арқылы кернеудің кернеу деңгейін өлшеуі мүмкін. Салыстыру əдісінің келесі түрлері бар:

Салыстырудың аталып өткен түрлері ішінен нөлдік əдіс физикалық шаманы өлшеудің мейлінше дəлдігін қамтамасыз етеді. Нөлдік əдіске жататындары:

индикаторлық аспап (əдетте нөл-индикатор) қосылады.

өлшеуіш нəтижелері аналогты (үздіксіз) жəне сандық (дискреттік) деп бөлінеді.

Аналогты өлшеулерді орындаған кезде өлшеу құралы салыстырмалы шкала индикаторының қозғалысы, экрандағы осциллоскоптың сəулесін жəне т.б. нəтижесін өлшеудің үздіксіз түрленуін орындайды. Шаманың сандық мəні туралы қорытынды операторға (бақылаушыға) өлшеу қондырғысы шкаласының белгілеріне қатысты көрсеткіш позициясына назар аударады. Осылайша өлшеу дəлдігі индикатор мен геометриялық ерекшеліктерімен шектелген жəне əдетте 0,05% аспайды.

Сандық өлшеулерде өлшенген мəнді бірқатар үлгі мəндерімен салыстыру автоматты түрде орындалады жəне оператор сандық мəнде өлшенген мəннің сандық мəнін алады. Бұл жағдайда барлық көрсеткіштер құрылғыдағы салыстырудың дəлдігіне байланысты жəне оператордың субъективті қателіктері алынып тасталады. Қазіргі заманғы цифрлық құралдар, əдетте, аналогтарға қарағанда жоғары дəлдікті береді.

өлшеу құралдары статикалық режимде жұмыс істейтін өлшеу режимі, яғни оның шығу сигналы оны пайдалану уақытында өзгеріссіз қалады (немесе əр өлшеу нəтижесі тек бір ғана санмен көрсетілуі мүмкін).

Динамикалық өлшеу режимі нəтижесі өлшенген уақыттың функционалдық тəуелділігі, яғни бұл жағдайда өлшеу құралының шығыс сигналы өлшенген мөлшердегі уақыттың өзгеруіне сəйкес уақытпен өзгеретін өлшеу режимі болып табылады. Қолданылатын өлшеу құралдарының əдісі мен қасиеттеріне сəйкес, барлық бұрын қарастырылған өлшеу түрлерінің бір немесе бірнеше ескертулермен орындалуы мүмкін. Өлшеуді бақылау (өлшеуді бақылау) - бұл бір эксперименттік операция, оның нəтижесі байқау нəтижесі болып табылады. Бұл əрқашан кездейсоқ жəне өлшенген санның мəндерінің бірін білдіреді.

Жалпы        түрдегі        əрекет        принципі        бойынша        өлшеу        құралдары

дегеніміз өлшенген мəнді өзгертудің үздіксіз функциясы болып табылатын өлшеу аспабы.  Аналогтық өлшеу аспаптары төрт негізгі топқа бөлінеді.

Біріншісі, ең үлкен топ сигналдардың параметрлері мен сипаттамалары (мысалы, осциллографтар, вольтметрлер, жиілікөлшеуіш, спектрлік анализаторлар жəне т.б.) өлшеуге арналған аспаптарға кіреді.

Екінші топ электрлік тізбектердің белсенді жəне пассивті элементтерінің параметрлерін жəне сипаттамаларын өлшеуге арналған аспаптардан тұрады. Бұл кедергі, сыйымдылық, индуктивтілік, микросхемалар, транзисторлар, сондай-ақ, жиілік пен өтпелі сипаттамаларды жоюға арналған аспаптар.

Үшінші топ əртүрлі амплитуда, пішіні мен жиілігінің сигнал көзі болып табылатын генераторларды өлшеуден тұрады.

Төртінші топқа түрлендіргіш, аттенюатор, фазаайналдырғыш, жалғастырғыш жəне т.б. сияқты өлшеу схемаларының элементтері кіреді.

Сандық өлшеуіш аспаптары (СӨА) өлшеуіш ақпараттың дискреттік сигналын автоматты түре шығаратын өлшеуішаспаптары, олардың көрсеткіштері сандық формада ұсынылған.

Құрылымдық қызмет атқаруы бойынша өлшеуіш аспаптар көрсетуші жəне реттеуші деп бөлінеді, олардың арасында өздігінен жазушы жəне басушы деп бөлінеді.

Көрсету диапазоны

max шамалармен көрсетілген (осы ауқымы кең өлшеу диапазоны болуы мүмкін) шкаланың белгіленген облысы.

Өлшеушегі

Жұмыс жиілігінің облысы (жиілік диапазоны) сигнал жиілігінің өзгеруімен алынған құрылғының қателігі рұқсат етілген шектен аспайтын жиілік жолағы.

Шкаланы бөлу мөлшері көршілес екі шкала белгілеріне сəйкес өлшенетін шама мəндерінің айырмашылығы.

дегенімізөлшеу аспабының шығуындағы сигнал өзгерісінің оның өзгеруіне əкелген өлшенетін шамаға қатынасы болып табылады. Сезгіштік абсолютті, салыстырмалы жəне шекті болып бөлінеді.

∆𝑦 ,

∆𝑥

сал =

∆𝑦/∆х ,

𝑥

мұндағы х

Шеткі сезгіштік (кернеу, ток немесе қуатына қарай)

Рұқсат ету мүмкіндігі құралмен ажыратыла алатын өлшенетін екі мəнінің бірыңғай мəндердің минималды əр түрлілігі.

Әсер ету шегі (

сезгіштіктің ) — бұл берілген аспаптың қалыпты есептеу əдісі кезінде байқаушы анықтаған көрсеткіштің ең аз өзгеруіне əкелетін өлшенген шамадағы өзгеріс.

Көрсеткіш вариациясы — өлшенетін шама өзгерісінің бірнеше рет баяу екі бағытындағы өлшеу диапазонының берілген нүктесіне сəйкес келетін көрсеткіштері арасындағы орташа айырмашылық. Көрсеткіш дегеніміз құрылғының есептеу құрылғысымен анықталған жəне осы мəннің қабылданған бірліктерінде көрсетілген өлшенетін шаманың мəні. Вариация өлшемдердің бірдей мəндерін өлшеген кезде құралдың көрсеткішінтұрақты түрде қайталайды.

Көрсеткішті анықтау уақыты (басылу уақыты) өлшенетін шаманың өзгеруінен бастап көрсеткіштің анықталуына дейінгі уақыт аралығы. Аналогтық құралдар үшін көрсеткішті анықтау кезі тербеліс амплитудасының көрсеткіші құрал қателігінен артық болмаған кезінде анықталады.

Өлшеуіш құрал қателіктері (аспаптық қателіктер) физикалық шамалардың өлшеу дəлдігіне айтарлықтай əсер етеді.

қандай? 7.«Өлшеу        құралдары»        ұғымының        мəні        неде?        Олардың        қандай сыныптары бар?

14.«Өлшеу принципі» жəне «өлшеу əдісі» терминдері нені білдіреді?

2001 жылғы 1 қаңтардан бастап Ресей Федерациясы Стандарттау жəне метрология жөніндегі мемлекеттік комитетінің 2000 жылғы 17 мамырдағы № 139 қаулысы RMG 29-99 «Өлшем бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесі. Метрология. Негізгі терминдер мен анықтамалар»қолданысқа енгізілді. Ұсыныстар бұрынғы МеМСТ 16263-70 орнына əзірленді жəне іс жүзінде ТМД барлық елдерінде қабылданған мемлекетаралық стандарт болып табылады. Осы        ұсыныста,        атап        айтқанда,        өлшеу        қателіктері        мен        өлшеу құралдарына қатысты негізгі терминдер мен анықтамалар заңдастырылған. Ұсыныста белгіленген қателіктердің жиі қолданылатын терминдері мен анықтамалары төменде келтірілген.

Өлшеу нәтижесіндегі қателік дегеніміз өлшеу нəтижесінің өлшенген мəннің шын (нақты) мəнінен ауытқуы болып табылады. Мəннің нақты мəні белгісіз, ол тек теориялық зерттеулерде қолданылады. Іс жүзінде x ∆ мəнінің нақты мəні пайдаланылады. Өлшеу қателігі формула бойынша анықталады:

∆х өзг = х өзг

мұндағы х өзг

«Өлшеу қателігі» термині «өлшеу қатесі» терминімен синоним болып табылады, бірақ оны қолдану ұсынылмайды.

Өлшеудің жүйелік қателігі дегеніміз өлшемдер нəтижесі қателігінің құрамдас бөлігі болып табылады, ол тұрақты болып қалады немесе бірдей физикалық шамаларды қайталап өлшеу арқылы үнемі өзгереді. Өлшеу сипатына байланысты жүйелік қателіктер əр түрлі болып бөлінеді;тұрақты;

өз мəнін ұзақ уақыт бойы сақтап қалатын қателіктер жатады, мысалы бүкіл өлшеулерді орындау уақытында. Олар айтарлықтай жиі кездеседі.

Прогрессивті дегеніміз үнемі артып немесе азайып отыратын қателіктер болып табылады. Мысалы, оларға белсенді бақылау құралы арқылы бақыланатын бөлікпен байланысатын өлшеу ұштары тозуының нəтижесіндегі қателіктер жатады.

Мерзімдік қателіктер дегеніміз бұл уақыттың периодтық функциясы немесе өлшеу құралының көрсеткішінің қозғалысы болып табылатын қателіктер.

дегеінміз қолданылатын өлшеу құралының қателігімен өлшеу қателігінің құрамдас бөлігі  болып табылады.

Өлшеу әдіснің қателігі дегеніміз өлшеу əдістерінің жетілмегендігі салдарынан жүйелі өлшеу қателігінің бөлігі. Өлшеу үшін теңдіктерде қабылданған ықшамдаулардың салдарынан түзетулер енгізугеқажетті іс- қимылдың орнын толтыру үшін айтарлықтай маңызды қателіктер туындайды. Әдістің қателігі теориялық қате деп те аталады. Кейде əдіс қателігі кездейсоқ пайда болуы мүмкін.

Өлшеудің субъективті қателігі дегеніміз оператордың жеке ерекшеліктеріне байланысты жүйелік өлшеу қателіктерінің бөлігі. Көрсеткіштерді мерзімінен бұрын немесе өлшеуіш құралдарының есептеген көрсеткіштерін алудан кешіктіретін операторлар да кездеседі. Кейде субъективті қателік

Өлшеудің кездейсоқ қателігі дегеніміз өлшеу нəтижелері қателігінің құрамдас бөлігі болып табылады, ол қайталанатын өлшемдерде кездейсоқ түрде (белгі бойынша жəне мəнмен) бірдей физикалық мөлшерде тең дəлдікпен жүзеге асырылады.

дегеніміз өлшеудің абсолюттік қателігінің өлшенген шамасының нақты немесе өлшенген мəніне қатынасымен көрсетілген өлшеу қателігі. Үлес немесе пайыздағы салыстырмалы қателіктер (δ) келесі қатынастармен анықталады

δ = ∆х

немесе δ = ∆х

мұндағы∆х — өлшеудің абсолют қателігі; х

Нәтижелерді бірқатар өлшеулерге ыдырту дегеніміз əдеттегі кездейсоқ қателіктердің əсерінен туындаған тең өлшемдер қатарындағы бірдей сандық өлшеу нəтижелері арасындағы сəйкессіздік.

Өлшеу нәтижелерінің шегі дегеніміз төмендегі формула бойынша есептеліп, қатарды (немесе n өлшеудің таңдамасын) құрайтын физикалық шамаларды бірыңғай өлшеуінің нəтижелерін ыдыратудың R n

бағасын көрсетуі:

n = x max

mіn ,

мұндағы x max

жəне x mіn

Өлшеу қатарындағы бірыңғай өлшеу нәтижесінің орташа квадраттық қателігі дегеніміз бірдей физикалық шамалардың олардың орташа мəндерімен нақты өлшеулер қатарындағы бірдей өлшеу нəтижелерінің келесі формуламен шешілетін ыдырауының бағасы:

мұндағы

х і

і

-дара өлшеу нəтижесі; — п

бірлік нəтижелерінен өлшенетін шаманың орташа арифметикалық мəні. Іс жүзінде «орташа квадртық ауытқу» (ОКА) термині кеңінен қолданылады. Формула бойынша

ауытқу (2.1) олардың орташа мəнінен өлшеулер қатарындағыбірдей нəтижелердің ауытқуын білдіреді.

Өлшеу нәтижесі қателігінің сенімді шекарасы ішінде өлшеу нəтижесінің нақты мəні орналасқан өлшеу аралығын шектейтін қателіктердің ең көп жəне ең аз мəндерін көрсетеді.

Түзету дегеніміз жүйелік қателіктерді болдырмау мақсатында түзетілмеген өлшеу нəтижесіне енгізілетіншаманың мəні. Түзету белгісі қателік белгісіне қарама-қарсы болып табылады. Шаманың номинал

дегеніміз өлшемдер сапасының сипаттамаларының бірі болып табылады, ол өлшеу нəтижесіндегі қателіктің нөлге жақындығын көрсетеді. Өлшеу қателігі неғұрлым аз болса, олардың дəлдігі соғұрлым артады деп саналады.

Ағаттық дегенімізбөлек өлшеу нəтижелерінің қателігі, ол берілген жағдайларда осы қатардағы басқа нəтижелерден айтарлықтай ерекшеленетін өзгерістер қатарына кіреді. Кейде «

Жүйелік қателіктердің сипаты мен пайда болуы, əдетте, белгілі бір тəжірибенің нақты сипаты бойынша анықталады, сондықтан жүйелік қателіктерді табу жəне жою тəжірибешінің шеберлігіне байланысты. Сонымен қатар жүйелік қателіктердің пайда болуының жалпы себептері бар, олар əдістемелік, аспаптық жəне субъективті болып бөлінеді.

Әдістемелік қателіктер өлшеу əдісінің жетілмегендігімен, қолданбалы формулаларда шығарудағы жəне ықшамдалған болжамдарды пайдаланумен, өлшеу құралының өлшеу нысанына ықпалымен байланысты.

Аспаптық қателіктер пайдаланылатын өлшеу құралдарының қателіктеріне байланысты. Олардың пайда болу себептерінебелгілеу қателігі, құрылымдық кемшіліктер, жұмыс барысында аспаптың сипаттамаларының өзгеруі жəне т.б. жатады.

Субъективті қателер адамның (оператордың) құрал көрсеткіштерін дұрыс емес есептеуінен туындайды. Мысалы, меңзерлік құралдың

көрсеткіштерін (параллакс қателігі) байқаған кезде көздің дұрыс емес бағытқа назар аударуына байланысты болуы мүмкін. Сандық құралдарды жəне автоматты өлшеу əдістерін пайдалану мұндай қателіктерді болдырмауға мүмкіндік береді.

Қосымша қателіктер құрылғы жұмыс істейтін қалыпты жағдайлардан ауытқуына байланысты болып табылады.

Динамикалық қателіктер өлшенетіншаманың жылдам өзгерістері кезінде қолданылатын техникалық құралдардың инерциясымен байланысты туындайды. Бұл қателіктер аспаптық құралдардан ерекшеленеді, өйткені олар өлшеу құралдарымен жұмыс істейтін жағдайларға байланысты емес. Жүйелік қателіктер тұрақты болып қалуы немесе тұрақты түрде өзгеруі мүмкін. Соңғы жағдайда олар үдемелі (өседі немесе азаяды), мерзімді жəне күрделі заңға сəйкес өзгермелі болып бөлінеді. Жүйелік қателіктердің себептері мен көздерін табу оларға түзетулер енгізу арқылы оларды жоюға немес болдырмау үшін шараларды қолдануға мүмкіндік береді.

Түзету дегеніміз жүйелік қателікті жою үшін шама мəндерін өлшеу кезінде алынған мəнге қосылуы керек өлшенетін шамамен бірдей аталатын шаманың мəні.

Түзету немесе түзету көбейткіші техникалық құралдарды калибрлеу, тиісті кестелер мен графиктерді құру жəне пайдалану көмегімен анықталады. Жүйелік қателерді жоюға арналған өлшеуді ұйымдастырудың арнайы əдістері бар. Мысалы, оларға ауыстыру əдісі жəне белгінің өтемдеуші əдісі жатады.

Ауыстыру әдісі өлшенетін шаманың реттелетін шама арқылы алынған белгілі шамамен ауыстырылатынын білдіреді. Егер мұндай ауыстыру тəжірибелік қондырғыда ешқандай басқа өзгерістерсіз жасалса жəне ауыстырудан кейін бірдей аспаптық көрсеткіштер орнатылса, өлшенетін шама бақыланатын шаманың көрсеткіші бойынша өлшенетін белгілі мəнге тең, ол реттелетін шаманың көрсеткіші бойынша есептеледі. Бұл əдіс үнемі жүйелік қателіктерді болдырмауға мүмкіндік береді. Ауыстыру əдісін пайдалану кезінде өлшеу қателігі белгісіз шаманы ауыстыратын шаманың мəні көрсетілген кезде туындайтын қателікпен анықталады.

Белгісі бойынша қателіктерді өтеу әдісі өлшеу жағдайларына байланысты белгілі бір белгінің (тұрақты электр тогының немесе магнит өрісі кернеуінің əсерінен болатын қателіктер жəне т.б.) өлшеу нəтижесіне

кіруі мүмкін жүйелік қателіктерді болдырмау үшін пайдаланылады. Бұл жағдайда қателік өлшеу нəтижелерді бір таңбамен бір рет жəне өлшеуді қайталау кезінде қарсы таңбамен бірге енгізілетіндей етіп өлшеуді екі рет орындауға болады. Алынған нəтижелердің орташа мəні бұрын көрсетілген жүйелік қателіктерден босатылған өлшеудің соңғы нəтижесі болады.

Кездейсоқ қателерді барабар сипаттайтын математикалық аппарат ықтималдық теориясы болып табылады. Соңғысына сəйкес, кездейсоқ шамалар

ықтималдықтар таратудың (немесе ықтималдық тығыздығының) заңымен толық сипатталады. Өлшеуіштерге жиі қалыпты жəне біркелкі бөлу тығыздығын қабылдауға тура келеді. Сондай-ақ, əдеттегі функциялармен сəйкес келетін басқа тарату заңдары да бар. Өлшеу қателіктері үздіксіз мəндер қатарын қабылдайтын болса жəне қателіктердің пайда болу жиілік өлшемінің ең үлкен саны, бірақ əртүрлі белгісі бар болса, үлкен қателіктерге қарағанда шағын қателер жиі кездесетін болса, кездейсоқ қателіктерді сипатауға арналған ықтималдықты бөлудің қалыпты заңын пайдалану қажет, ол үшін

мұндағы у(̊∆) — кездейсоқ қателіктер ыңтималдылығының тығыздығы (̊∆); σ — кездейсоқ қателіктердің орташа квадраттық мəні.

o əртүрлі мəндері үшін өрнектің (2.2) сəйкес келетін қисық сызықтары 2.1-суретінде көрсетілген, онда σ үлкен мəндеріне қарағанда, σ аз мəндері кезінде аз қателіктерді алу мүмкіндігі бар. Өлшеу   нəтижесіндегі  қателіктердің  берілген        шектік        мəндердің ∆

жəне ∆

арасында болу ықтималдылығы келесі формуламен есептеледіФормуладағы        (2.3)        интегралды        Лапас        функция        кестесін пайдалану арқылы есептеуге болады

тəжірибелік нəтижелерді өңдеудің статикалық жəне ықтималдылық теориялары бойынша кітаптарда келтіріледі.

Ықтымалдылықты байқауға болады

2.1-кестеде        бірнеше        берілген        интервалдар        үшін        [̊∆

жəне ∆

] σбірлігінде        берілген        ықтималдылық        мəндері        көрсетілген.2.1        кестенің бірінші        бағанында        төменгі        жəне        жоғарғы        шекараларын̊        ∆

жəне ∆

сəйкесінше сипаттайтын аралықтар көрсетілген. Ал екінші бағанда өлшеу

нəтижесінде кездейсоқ қателік тиісті аралық шеңберінен шықпайтын

2.1-кесте.        σ        бірліктерінде        берілген        кейбір        аралықтар        үшін ықтималдылық P шамасы .

(Интервал — аралық; Вероятность Р попадания в интервал — Аралықа түсудің Р ықтималдылығы)

ықтималдығын P көрсетеді. Үшінші бағанда кездейсоқ аралықтан шығудың ықтималдығы ұсынылады. 2.1-кестеге сəйкес аралықта [-2 / 3σ, + 2 / 3σ] жəне одан жоғары аралығындағы кездейсоқ қателіктердің мəнін алу ықтималдылығы бірдей, ал орташа өлшемдердің тек 0,3% -ында абсолюттік мəні 3σ-тен асатын қателіктер бар. 2 / 3σ қателік мəні

деп саналады. Алайда, 20—30 (n> 1) өлшемдерімен максималды қателік көбіне 3σ асуы мүмкін.

Қателіктерді қосындылау.

Өлшеу кезінде жүйелік жəне кездейсоқ қателіктердің бірнеше көздері болуы мүмкін. Сондықтан іс жүзінде оның бөліктерін құрайтын қателіктердің белгілі мəндері бойынша  өлшеу қателігі қосындысының болу ережелері туралы сұрақтар маңызды болып табылады. Жүйелік қателіктердің жойылмаған құрамдас бөліктерін қосындылау кезінде олардың нақты іске асырылуын кездейсоқ нақты іске асырылу деп қарастыруға болады. Егер жүйелік қателіктердің Θ жойылмаған құрамдас бөліктерінның шекарасы белгілі болса, осы құрамдас бөліктер шекара шегінде тең таратылады, ал жойылмаған жүйелік қателік шекарасының нəтижесі Θ келесі формула бойынша есептеледі

мұндағы k — қабылданған сенімділік ықтималдылығымен анықталған

коэффициент;        0,95        сенімділік        деңгейімен,        1,1        деп        есептеледі;        m        - жойылмаған жүйелік қателіктер саны. Кездейсоқ қателіктерді қосындылау кезінде олардың корреляциялық қатынастарын ескеру қажет. Жалпы орташа квадраттық қателігі σΣ екі құрамдас бөліктер кезінде келесі формуламен есептелінеалады

жəне σ

Іс жүзінде корреляция коэффициентінің қанағаттанарлық бағасын алу қиын болғандықтан, біз төтенше жағдайлармен шектелуге тиіспіз, яғни p = 0 немесе p = ± 1. Содан кейін формула (2.4) келесі түрде болады:

немесеОсылайша, корреляциялық байланыс болмаған кездеорташа квадраттық қателіктің геометриялық қалыптасады, ал қатаң  корреляциялық тəуелділік болған жағдайда алгебралық болады. Бұл тұжырым бірнеше қателікдің көздері жағдайында дұрыс болып табылады.

Өрескел қателіктерді жою.

Жалпы қателіктерді бөлу (ағаттықтар) — оңай міндет емес, ол өлшенген шаманыңерекшеліктерін терең түсінуді талап етеді. Ағаттықтарды анықтау үшін

Райт критерийі ең жиі қолданылады. Осы критерий бойынша,егер орташа  арифметикалық мəннен қандай да бір өлшемнің кездейсоқ ауытқуы 3σ асатын болса, бұл өлшеуде ағаттық кетті деп саналады. Осы ретте Райт критерийі өлшемнің (5 <N <20) өте үлкен емес санында қолдану пайдалы болып табылады. Егер өлшемдердің саны 20 <n <100 болса, онда 3σ мəнінің орнына 4σ мəні ұсынылады.

Өлшеудің қажетті саны.

Өлшеудің қажетті санының мəселелері де айтарлықтай маңызды, өйткені оны шешімінекелесі тəжірибелер барысы байланысты. Өлшемдердің санының көбеюімен, қателіктің тек кездейсоқ құрамдас бөлігі ғана азайтылуы мүмкін, яғни n өлшеулер санына тəуелді орташа квадраттық қателіктер σ жəне σ орт

.Сонымен қатар жүйелік

қателіктер n ұлғайған кезде төмендемейді. Егер қалдық жүйелік қателік басым болып табылса, өлшем санының ұлғаюы қателіктердің азаюына іс жүзінде жол бермейді. Бұл жағдайда көбінесе бір өлшеммен шектеледі. Нақты өлшеулерде кездейсоқ қателер негізгі болып табылады. Содан кейін көптеген өлшемдерді жүргізу ақталып шығады. Өлшемдер саны σ орт орташа квадраттық қателігінің ең жоғарғы рұқсат етілген мəнінен аспайтындай етіп таңдалуы керек. Алайда, көптеген өлшеулердің көмегіменσ орт азаюына кездейсоқ қателіктердің жалпы өлшеу қателігіне қосқан үлесі қалдық жүйелік қателіктердің үлесімен салыстыруға келмейтіндей болғанда ғана қол жеткізілуі тиіс.

2.4 .

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар. «Өлшем бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесі. Метрология. Негізгі терминдер мен анықтамалар» РМГ 29-99 ұсыныстары(2.1 бөлімін қараңыз) өлшеуіш құралдарының қателіктерін білдіретін заңдастырылғантерминдер мен анықтамалар. Мұнда көрсетілген ұсынымдарға сəйкес өлшеуіш құралдарындағы қателікердің жиі қолданылатын терминдері мен анықтамалары берілген.

Өлшеуіш құралдарының қателігі өлшеуіш құралдың жəне өлшенген физикалық мөлшердің нақты (нақты) мəнінің көрсеткіші арасындағы айырмашылық болып табылады. Шама үшін көрсеткіш оның номинал мəні болып табылады.

Өлшеуіш құралдың жүйелік қателігі тұрақты немесе тұрақты айнымалы мəн ретінде қабылданатын өлшеу құралы қателігінің құрамдас бөлігі болып табылады. Берілген өлшеуіш құралдарының жүйелік қателіктері, əдетте, жүйелік қателігідəл осы өлшеуіш құралдарыныңбасқа сол типтегі данасынан айырмашылығы болады, сондықтан біртипті өлшеу топтары үшін жүйелік қателік кейде кездейсоқ қателік ретінде қарастырылуы мүмкін.

физикалық        шамалардың        бірліктерінде        көрсетілетін        өлшеуіш құралдарының қателігі.

Өлшеу құралының салыстырмалы қателігі

Өлшеу құралының келтірілген қателігі өлшеуіш құралдарының абсолюттік қателігін өлшеудің барлық немесе бөліктік диапазонында тұрақты шаманың шартты қабылданған мəніне қатынасымен көрсетілетін салыстырмалы қателіктібілдіреді. Шаманың шартты түрде қабылданған мəні

Өлшеуіш құралдарының қосымша қателігі қандай да бір шаманың оның қалыпты мəнінен немесе қалыпты мəні шегінен шығуындағы ауытқулардың салдарынан негізгі қателікте қосымша пайда болатын өлшеуіш құралы қателігінің құрамдас бөлігі болып табылады.

Өлшеуіш құралының статикалық қателігі өзгеріссіз қабылданған физикалық шаманы өлшеуде пайдаланылатын өлшеуіш құралдың қателігі болып табылады.

Өлшеуіш құралының динамикалық қателігі өлшеу кезінде өзгеретін физикалық шаманы өлшеу кезінде туындайтын өлшеуіш құралдың қателігі.

Өлшеуіш құралының дәлдік класы дегеніміз рұқсат етілген негізгі  жəне қосымша қателіктердің шектері арқылы көрсетілетін дəлдік деңгейін көрсететін өлшеуіш құралының жалпылама сипаттамасы, сондай-ақ оның дəлдігіне əсер ететін өзге де сипаттамалар. Өлшеуіш құралдарының дəлдік класы сол типтегі өлшеу құралдарының қателік дəрежесін анықтауға мүмкіндік береді, бірақ бұл құралдардың əрқайсысының көмегімен жасалған өлшеу дəлдігінің тікелей көрсеткіші болып табылмайды. Белгілі бір типтегі өлшеуіш құралдарының дəлдік класы техникалық талаптар (шарттар) немесе басқа да нормативтік құжаттарда белгіленеді.

Өлшеуіш құралының дәлдік сипаттамалары өлшем қателігіне əсер ететін өлшеуіш құралының метрологиялық сипаттамаларының (MС) жиынтығын көрсетеді. Өлшеуіш құралының дəлдігі, тұрақсыздығы, сезімталдық шегі, нөлдік ығуы жəне т.б. дəлдік сипаттамаларына қосылады.

оларды МС-ын нормаландыру МеМСТ 8.009-84 «Өлшем бірлігін қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесі. Өлшеуіш құралдарының нормаланған метрологиялық сипаттамаларымен» анықталады. Стандарттың негізгі бағыты өлшеу құралдарының, атап айтқанда аналогты электрлік өлшеу аспаптарының (АЭА) қателігін нақты мəніне жақындатуға ұмтылу болып табылады. Стандарттың негізгі айырмашылығы: қажет болған жағдайларда кейбір MС AЭА өлшеуіш құралының  бірнеше данасын жəне осы типтегі өлшеуіш құралдарының жиынтығын көрсетуі керек. Нормаландыру кезінде ескі МеМСТ-тарды қолдануға қарағанда жаңа құжаттарды қолдану теориялық жəне тəжірибелік өлшеудің маңызды міндеттерін шешуге мүмкіндік береді, мысалы өлшеуіш түрлендіргіштердің аналогтық жиынтығын таңдау, ол АЭА берілген қателіктерін алумен қамтамасыз етеді жəне жалпы АЭА қателіктерін барынша азайтуға, яғни АЭА міндеттерін шешуде оңтайлы жобалауға көшугемүмкіндік береді.

Стандарттақателіктің төрт құрамдас бөліктерін реттеу қарастырылған: Стандарттармен реттелетін аналогтық өлшеуішаспаптарының метрологиялық сипаттамалары.

10)өлшеуіш        құралдарының        жүйелік        қателіктеріне        əсер        етітін функциясы [ψ (ξ)];

Негізгі қателік.

Мұндай қателік өлшеуіш құралдарының қасиеттерін көрсетеді жəне қалыпты жəне қосымша қателіктері аз болса, жұмыс жағдайларында қолдану үшін нормаланады. Жеке құралдар ретінде қолданылатын аналогтық өлшеуіш құралдары үшін əсер ететін факторлар мəнінің берілген облысына арналған тек негізгі қателік келесі нормалана алады: өлшеуіш құралдар қателіктерінің өзгерісі барлық əсер ететін факторлардың жұмыс облысында негізгі қателіктің жартысынан азын құрайды. Басқа құралдармен ақпараттық байланысқа арналған аналогтық өлшеуіш құралдары үшін, егер əсер ететін факторлардың жұмыс облысында негізгі қателіктің 20% құрайтын болса негізгі қателік қалыпты жағдайларда қолданылу үшін нормаланады. Жалпы жағдайларды негізгі қателіктің сипаттамалары берілген типтегі өлшеуіш құралдарының бүкіл жиынтығының қасиеттерін көрсетуі тиіс. Егер ол өлшеуіш құралдарының қателіктері моделіне берілетін болса,əрбір жеке өлшеуіш құрал үшінқателікті анықтауға болады.

Үлгі  ретінде        негізгі қателікті ∆

(t) келесі түр моделі ретінде қабылдауға болады

мұндағы ∆ осс

(t) — өлшеуіш құралының жүйелік қателігі; ∆ ос

(t) — кездейсоқ стационарлық (эргодиалық) орталықтанған қателігі; ∆ осг

Жалпы жағдайда, бұл баяу өзгеретін стационарлық процесс, бұл іс жүзінде ∆ ос (t) шамасыныңтұрақты немесе өзгеріс заңдылығы деп саналады. Өлшеуіш құралдарының қателігінің құрамдас бөліктерінде жиіліктердің кең спектрі болуы мүмкін болғандықтан, оны қабылдау ыңғайлы

(t)— негізгі жоғары жəне төменгі жиіліктегі сəйкесінше өлшеу құралының құрамдас бөліктері. Көршілес мəндер ∆

Бірқатар жағдайларда өлшеуіш құралдарын қолдану үшін автокорреляция функциясын білу қажет (МеМСТ 8.508-84). Корреляцияланбаған құрамдас бөліктер ∆(t) ОКА σ[∆ ос ] берілуімен реттеледі. Берілген типтегі өлшеуіш құралдарынның кездейсоқ қателіктері құрамдас бөліктерінің сипаттамаларын шашыратуын ескермейді, ал үстінен баға алу үшін ОКА рұқсат етілген мəнін, яғни σ[∆ ос ] нормаландырады. Берілген типтегі өлшеуіш құралдарынның жүйелік қателіктерінің сипаттамаларын шашыратылуы мүмкіндігі басым, сондықтан стандарттарда математикалық күтім М[∆ с

] ≈ ∆ с

мəні жəне осы қателіктің квадратық ауытқуы σ[∆ с

] нормаланады.

Мұндай қателіктер АЭА шкаласы бойынша өзгеруі мүмкін, сондықтан өлшеу құралдарының дəлдігін белгілі бір қателікпенен олардың мəндерінен бағалайтындай етіп өлшеу құралдарының қателіктерін табу қажет болатын нүктелер санын анықтау мəселесі туындайды. Әдетте, нүктелер 5, 25, 50, 75, 95% өлшемдеріне сəйкес таңдалып алынады, егер АЭА-та айтарлықтай өзгерістер орын алса жəне өзгеріс болмаса, тиісті 0, 25, 50, 75, 100% өзгеру диапазоны болмайды.

Қосымша қате.

Мұндай қателік сыртқы факторлардағы өзгерістерді жəне АЭАжұмысына қатысты бейақпараттық сигнал параметрлерін көрсетеді. АЭА жұмысына əсер ететін сыртқы факторлардың ықтималдылық мəндерінің барлық спектрі шартты аймақтарға бөлінеді, олардың біреуі АЭА-дың қалыпты пайдалану шарттары ретінде қабылданады.

Осы аймақтарға сай шектерден əрбір факторлардың ауытқулары

кезінде кейбір ∆ξ факторының өлшем бірліктерінің алдын ала анықталған саны ескеріліп, қосымша қателік ∆ д (х

ξ) немесе өзгеріс МХ пайда болады (мысалы, жиілік сипаттағы). Егер əсер ету факторларының мəндері барлық жұмыс аймағындағы қателіктердің өзгерісінен аз болса, əсер ету факторларының белгіленген аумағы үшін тек негізгі қателік ғана қалыпқа келтірілуі мүмкін. Әсер ету факторлары мəндерінің жұмысшы облыстары анық типтегі өлшеуіш құралындағы техникалық жағдайлар мен стандарттарында белгіленген. Қателік ∆ д (х

ξ) AЭА негізгі қателігі сияқты сандық сипаттамалармен қалыпқа келтірілуі керек.

Динамикалық қателік.

Мұндай қателіктер АЭА-да сипаттамаларының идеал болу айырмашылығы салдарынан туындайды, сондықтан қателіктерді есептеу кезінде АЭА идеал сипаттамасын белгілі деп санаймыз. Бұл жағдайда динамикалық қателік болмайды. Динамикалық қателіктер мəні кіріс сигналы мен əсер ететін факторлардың қасиеттеріне байланысты болады. Динамикалық қателерді анықтау үшін AЭА динамикалық сипаттамаларының бірін білу қажет, ол уақыт бойынша өзгеретін кіріс жəне шығыс сигналдарының арасындағы байланысты сипаттайды. Бұл мүмкіндіктер AЭА толық жəне ішінара динамикалық сипаттамалары жатады.

Толық динамикалық сипаттамалар құралдың немесе түрлендіргіштің шығыс сигналының өзгеруін кіріс сигналының немесе əсер ету мөлшерінің ақпараттық немесе бейақпараттық параметрлеріндегі кез-келген уақыт өзгерісімен анықтайды. Бұл сипаттамаларға жататындар:

Толық емес динамикалық сипаттама AЭА толық динамикалық сипаттамасының параметрі немесе функционалдығы болып табылады. Мысалы,        электрондық-сəулелік        осциллографтың        (ЭСО) айнымалысипаттамасының параметрлері: көтеру уақыты, лақтырылуы,

шыңның біркелкі болмауы; көрсететін құралдардың орнатылатын уақыты; өлшемді түрлендіргіштен өткізілген жиілік жолағы жəне өлшемді қажетті дəлдікпен өлшеуді жүзеге асыруға мүмкіндік беретін басқа сипаттамалар. Белгілі бір АЭА топтарының жəне аналогтық өлшеуіш түрлендіргіштерінің нақты динамикалық сипаттамаларының жиынтығын МеМСТтармен, сондай-ақ нақты АЭА техникалық ерекшеліктерімен анықтайды. Мысалы, аспаптарды қалыпты жағдайда көрсету үшін көрсеткіштерді орнату уақыты қалыпты болуы керек. Құрылғының динамикалық қасиеттері туралы басқа ақпаратты да көрсетуге болады.

ЭЛЕКТРӨЛШЕУІШ АСПАПТАРДЫҢ ӨЛШЕУІШ ТІЗБЕКТЕРІ ЖӘНЕ МЕХАНИЗМДЕРІ

Өлшеу механизмінде қозғалатын бөлік бар, онда механикалық күштер өлшенетін электрлік шамаға байланысты əрекет етеді.

Айналу моменті.

Өлшеуіш механизмдер механикалық энергияға электромагнитті энергияны түрлендіру принципі бойынша жұмыс жасайды, механизмнің қозғалатын бөлігімен қабылданады. Осы күштердің механикалық күші жəне айналу моменті М айн механизмнің қозғалмалы бөлігіне əсер етеді жəне ток, кернеу, магниттелген немесе электрлендірілген денелермен жасалатын, магнитті немесе электр өрісінің өзара əрекеті нəтижесінде пайда болады. Операция принципі бойынша өлшеу механизмдері келесі түрлерге классификацияланады:

Қарсы іс-қимыл жасайтын момент.

Өлшеуіш механизмінің жұмысы үшін əрбір өлшенетін шаманың мəнімен айналу моментіне қозғалатын бөліктің тек бір бұрышы сəйкес келуі қажет. Осы мақсатта, өлшеуіш механизмінде ауытқу бұрышының функциясы болып табылатын жəне айналу моментіне бағытталатынқарсы іс-қимыл жасайтын момент М қ

Айналмалы жəне қарсы іс-қимыл жасайтын момент бірдей болса, қалыптасқан ауытқу болады. Қарсы іс-қимыл жасайтын момент (3.1,а -сурет) əдетте спиральді серіппелер арқылы механикалық күшпен құрылады,созылу(3.1, б-сурет)

а — спиралды серіппелерді қолдану: 1 — өлшеуіш жүйенің осьі; 2 —бағыттаманы нөлге орнататын иінтірек; 3 —бағыттама; 4 — теңдестіруші қарсысалмақтар; 5 — қарсы іс-қимыл моментін жасайтын спиральды серіппе; 6 —иінтіректі 2 бұрауға арналған эксцентрик; б — созылу арқылы; в—ілме арқылы

а — кəдімгі шкала жəне найза нысаны бар бағыттама; б — айна шкаласы жəне пышақ тəрізді ұшы бар бағыттама; в— ішкі жарық есептеуіші бар аспап: 1 —қозғалатын бөліктің айнасы; 2 жəне 5 — линзалар; 3 жəне 9—айналар; 4 — шам; 6 — диафрагма;

7 — шкаласы ; 8 жəне 10 — айналар

немесе ілме (3.1 сур., С). Қарсы іс-қимыл жасайтын момент M қ , серіппелер, созылмалар жəне ілмелердің бұралуымен жасалады жəне бұралу бұрышының ɑ қозғалыс бөлігіндегі бұрылысына пропорционал:

қ

= Wɑ,

мұндағы W— меншікті қарсы іс-қимыл жасау моменті, ол серіппе жасалатын материалдың серпімділік қасиеттері мен таспаның геометриялық өлшемдеріне (ұзындығы, ені мен қалыңдығы) байланысты.

а — ауа ілікті: 1 — түбір; 2 —алюминий тілімі; 3 — камера; 4 —қозғалмалы бөліктің осьі; б—ауа піспекті: 1 — қозғалмалы бөліктің осьі; 2 — алюминий тілімі; 3 — камера; 4 — түбірі; б — магниттік -индукциялық: 1 — тұрақты магнит; 2 — алюминий тілімі; 3 — қозғалмалы бөліктің осьі

3.2, в суретте ішкі жарық есептеуіші бар аспапты көрсетеді. Жарық сəулесі линзалар 5, диафрагма 6, айналар 3 жəне 9 жəне линза 2арқылы шамнан 4қозғалмалы бөліктің айнасына 1 бағытталған, онда шағылысып, шкалаға 7айналар 8 жəне 10 арқылы түседі. Шкалада шам жібіне ұқсас ортасында сызықты дағы бар дөңгелек сəулелі кескін пайда болады. Бірнеше көрініс айнадан шкалаға дейінгі қашықтықты ұзартуға жəне шкала бойымен сəуле арқылы пайда болған дақтың көбірек қозғалуын алуға мүмкіндік береді.

Тыныштандырғыш.

Механизмнің қозғалатын бөлігі серпімді элементпен байланыстырылған массаны көрсетеді, яғни бұл тербеліс жүйесі болып табылады. Тербелмеліқозғалыс жүйесін тыныштандыру үшін, тыныштандырғыштар (демпферлар) қарастырылған. Өлшеуіш механизмдерде        ауа        жəне        магниттік-индукциялық тыныштандырғыштарпайдаланады.

Әуе тыныштандырғыштартары, əдетте, ілікті (3.3a-сурет) жəне піспекті        түрде        орындалады        (3.3,б-сурет).        Ілікті тыныштандырғыштаркамерада 3 қозғалатын алюминий тілігін 2 жəне қозғалмалы бөліктің осьінде 4 орналасқан түбірге 1 бекітіледі. Ілік пен камераның арасындағы саңылаулар кішілеу (0,3 ... 0,5 мм), сондықтан

қозғалатын бөліктің қозғалыс камерасындағы ауа кедергісі үлкен. Піспекті тыныштандырғыштар да осылай жұмыс істейді.

Магниттік-индукциялық тыныштандырғыш 3.3, в-суретінде көрсетілген. Тынышталу моментітұрақты магнит өрісінің 1 өзара əрекеттесу күшімен жəне алюминий тілігінде 2 индукцияланып, магнит өрісіндегі қозғалыс кезінде камерада қозғалатын токпен жасалады.

Қозғалатын шарғысы (жақтауша) бар магниттік-электрлік өлшеу механизмі 3.4, а суретте көрсетілген. Мұндағы қозғалыстағы бөлік жақтауша 9 болып табылады, ол полюстік ұштары 7 бар магнитөткізгіш пен жұмсақ болаттан жасалған өзек 8 арқылы туындағанауа саңылауына 6 бекітілген. Магнит өрісі тұрақты магнитпен 2 жасалады. Магниттік өрістің күш тізбектері полюстік ұштар мен өзек арқылы тұйықталып, ауа саңылауында 6 радиалды бағытта өтіп, осылайша саңылауда радиал бағытталған тең өріс жасайды. Өлшенетін ток жақтаушаға 9 екі серіппелі

a - қозғалмалы шарғымен: 1 - бағыттама; 2 - тұрақты магнит; 3 - серіппелі токөткізгіш; 4 - нөлдік күйдегі бағыттаманың түзеткіші; 5 - теңгергіш жүкше; 6 - ауа саңылауы; 7 - полюстікұштар; 8 - өзек; 9 - қозғалмалы шарғы (жақтауша); 10- магнитөткізгіш; б - қозғалатын магнитпен: 1 - магнит; 2 - ось; 3 - шарғылар; 4 - қарсы əрекет серіппесі; 5 - цилиндр (тыныштандырғыш)

токөткізгіштері 3 арқылы беріледі, олар бір мезгілде қарсы іс- əрекетмоментін жасауға мүмкіндік береді. Жақтауша осьінде бағыттама 1 бекітілген, ол шкаланың үстінен жылжиды. Қозғалатын бөлікті тыныштандыру теңгергіш жүкшелер 5 қолданылады. 4 нөлдік күйдегі бағыттаманың түзеткіші белгіленген, ол бағыттаманы нөлдік күйге əкелуге арналған. Қозғалыстағы магниті бар магниттік-электрлік өлшеуіш механизмдерікеңінен (3.4, б сурет.) пайдаланылады. Магнит 1 осьтерге 2 бекітілген. Шарғылар 3 арқылы өтетін ток магнит өрісін тудырады жəне қозғалатын магнит осы магнит өрісі бойымен құрылуға ұмтылады. Қарсы іс-əрекет моменті серіппе 4 арқылы жасалады. Аспаптағы тыныштандырылу қозғалмайтын мыс цилиндр (тыныштандырғыш) 5 көмегіменқол жеткізіледі, онда магнит қозғалысы кезінде магнит өрісімен өзара əрекет ететін ток индукцияланады. Магниттік-электрлік өлшеуіш механизмініңəрекет ету принципі 3.5, а суреттегі схемада көрсетілген. Жақтаушаның жұмыс кезіндегі бұрылысы кезінде күш тізбектері оның тік жақтарына перпендикуляр болғандықтан (3.5, б-суреті), БиоСавар заңыны негізінде, саңылаудағы өрістің теңдігін ескере отырып, жақтаушаға əсер ететін күш шамасын алуға болады:

F = Bіwl        (3.1)

мұндағы B— саңылаудағы индукция; І — жақтаушадағы ток күші; w

F жұптары күші айналу моментін тудырады

айн

Формуладағы F мəнін (3.1) өрнектің (3.2) орнына қосақ, келесіні аламыз

айн

қ

= Wɑ,

мұндағы W — серіппелердің серпімділік қасиеттерімен анықталған нақты қарсы іс-əрекет моменті; ɑ — қозғалмалы жүйенің айналу бұрышы. Қалыптасқан ауытқу айналу жəне қарсы іс-əрекет жасау моменттерінің теңестірілуі кезінде орын алады:

айн

қ

(3.3)

бұл жерден

ɑ= BІws / W немесе ɑ= S

= ɑ/ І = BІws / W шамасының өлшенген ток бірлігіне сəйкес ауытқу бұрышын білдіруі

Магниттік-электрлік өлшеу механизмінің токка сезгіштігі тұрақты шама болғандықтан (ток немесе ауытқу бұрышына тəуелсіз), онда  ɑ ауытқу бұрышы өлшенетінтоктан І тəуелді жəне магниттік-электрлік өлшеуіш механизміннің шамасы тең болады. Ток бағыты І өзгергенде, F күштерінің бағыттары (3.5-суретті қараңыз) жəне айналу моменті қалпына келтіріледі, сондықтан бұл механизм тек тұрақты ток өлшеу үшін жарамды. Айнымалы токтың орташа немесе нақты мəндерін өлшеу үшін магниттік-электрлік өлшеуіш механизмін тек түзулеу құрылғысынүйлестіре отырып пайдалануға болады. Магниттік-электрлік өлшеуіш механизміндегі тыныштандырғыш магниттік-индуктивті түрге жатады. Осы мақсат үшін арнайы құрылғы

талап етілмейді, өйткені жақтаушаның қозғалысы кезінде жақтауша орамында тұрақты магнит өрісінде, сонымен қатар оның метал қаңқасында токтар индукцияланады, ал магнит өрісімен өзара байланыс нəтижесінде тыныштандырғыш момент пайда болады.

Магниттік-электрлік өлшеуіш механизмдері келесі қасиеттерге ие:

3.3.

Ферродинамикалық өлшеуіш механизміның құрылғысы 3.6, а суретте көрсетілген. Мұнда магнит ағыны тұрақты магнитпен емес, электромагнитпен жасалады. Электрмагниттің магниттік тізбегі қамытын жарма 1 жəне өзек 5 жұмсақ табақ болаттан немесе қысымдалған ферромагниттік ұнтақтан жасалған, гистерезисте аздаған жоғалтуы мен соқпа тогы бар. Жармаға киілген шарғылардағы 1 ток ауа саңылауында қозғалатын шарғы 3 орналасқан тең радиалды өрісті қоздырады. Қарсы іс- əрекет моменті екі серіппелер 4 арқылы жасалады, олар бір уақытта жақтаушаға токтың өту үшін қызмет атқарады.

а - құрылғы: 1 - жарма; 2 - шарғылар; 3 - қозғалатын шарғылар (жақтауша); 4 - токөткізгіштер (серіппелер); 5 - өзек; б, в, г - шарғылардың дəйекті, параллель жəне тəуелсіз байланысуы; 1 - жақтауша; 2 - қоздыруақтаужəн

(измерительная цепь — өлшеуіш тізбек)

Ферродинамикалық өлшеуіш механизмі айнымалы токта өлшеу үшін пайдаланылады. Жақтаушадағы жəне ағындағы токтың шұғыл мəнінде айналу моментінің шұғыл мəніне арналған өрнекті жазуға болады

айнt

t swі p ,

мұндағы B t

жəне і p

t

max

sіnɷtдеп болжасақ, мұндағы B max

p =і

Механизмнің қозғалыс бөлігі өзінің инерциялығы салдарынан айналу моментінің шұғыл өзгерістерін бақылай алмайды жəне оның ауытқуы Т периоды кезіндегі айналу моментінің орташа мəніне пропорционал болады:

Нақты мəндерге өту арқылы алынадыСеріппелер тудыратын қарсы іс-əрекет жасау моменті

қ

= Wɑ,

мұндағы W — серіппенің қарсы іс-əрекет жасау моменті; ɑ — қозғалатын бөліктің ауытқу бұрышы. Қалыптасқан        ауытқудың        айналу        жəне        қарсы        іс-əрекет        жасау моментікезінде орны болады:

BswІ p

cosψ = Wɑ,

бұл жерден

ɑ=

Bswcosψ

p.

𝑊

Саңылаудығы        индукция        қозғалмайтын        шарғыдағы        токка пропорционал болғандықтан, яғни B = k

ɑ= к1 sw

p

мұндағыІ

p

Қоздырғыш шарғының 2 жəне жақтаушаның 1 өлшеуіш механизмінің қолданылуына байланысты өзара дəйекті түрде (3.6, б сур.), параллель (3.6, в сур.) байланысады немесе өлшенетін тізбектің түрлі аумақтарына қосыла алады.Егер қоздырғыш шарғылар өлшенетін шамаға тəуелсіз қоректенсе жəне оған өлшеуіш механизмінің жақтаушасы қосылса (3.6, г сур.) , формула əділетті болады (3.4). Бұл жағдайда, өлшеуіш механизмнің шкаласы (ɑ = f(І

p

=І, мұндағы І — өлшенетін ток жəне cosψ = 1, сонда

ɑ= к1 sw

(3.5)

𝑊 Шарғылардың параллель түрде байланысуы кезінде (3.5, в сур.), шарғыдағы ток өлшенетін токка І пропорционал болады:

= k

Олай болса ,мұндағы k

,k

, k

3.4.

Электрдинамикалық өлшеуіш механизмдері сəйкесінше екі шарғылар бойымен өтіп жатқан екі ток өрістерінің өзара əрекеттестігіне негізделеді:

қозғалмайтын 2 жəне қозғалатын 3 (3.7-сурет). Қозғалмайтын шарғы екі бөліктен тұрады, олардың арасында осьтер 1 өтіп, қозғалатын шарғы бекітіледі. Қарсы іс-əрекет жасау моменті қозғалатын шарғыға да ток өткізетін серіппелер арқылы жасалады.

1 — ось; 2 — қозғалмайтын шарғылар; 3 —қозғалатын шарғы (жақтауша); 4 — тыныштандырғыш камерасы; 5 — тыныштандырғыш қанаты.

Электрдинамикалық        механизмдерде,        əдетте,        ауа тыныштандырғыштарын пайдаланады, өйткені магниттік-индукциялық тыныштандырғышты пайдалану кезінде магниттік тыныштандырғыштың сейілту өрісімен шарғылардың əлсіз өрістерін бұрмалау мүмкін. 3.7- суретте 4 саны тыныштандырғыш камераны білдіреді, ал 5 саны оның қанатын көрсетеді. Бұл механизмде қозғалатын шарғылар біркелкі емес өріске орналастырылады, сондықтан қозғалатын шарғылар əрекет ететін айналу моментінінің салыстырмалы жағдайына байланысты. Бұл жағдайда, жалпы түрде айналу моменті үшін өрнекті электрмеханикалық құрылғының кез келгенқозғалатын бөлігі құрылғының электромагниттік энергиясы айтарлықтай көп болуына ұмтылған жағдайда ғана алуға болады.Сонымен қатар айналу моменті ɑ қозғалатын бөлігінің бұрыштық көшірілуі кезінде электрмагниттік энергияның А е

өзгеру жылдамдығымен анықталады:

жəне І

токтары бар екі шарғыдан тұратын механизмнің электрмагниттік энергиясы келесі түрде көрсетіледі

мұндағы L

жəне L

жəне L

шарғыларының индуктивтілігі жақтауша бұрылған кезде өзгермеуі себепті олардың ɑ бұрышы бойынша туындысы нөлге тең. Содан кейін

Олай болса,айналу моменті тек І

жəне І

токтарына ғана емес, сондай- ақ шарғылардың өзара орналасуына, яғни қозғалатын шарғының ɑ ауытқу бұрышына байланысты.

жəне І

токтарының бағыты біркелкі өзгеруі кезінде айналу моментінің бағыты өзгермейді, сондықтан электрдинамикалық өлшеуішмеханизмі тұрақты жəне айнымалы ток та да қолданыла алады. Дегенмен, айнымалы токпен өлшеу кезінде, соңғы өрнек токтардың і

жəне і

шұғыл мəні үшінəділетті болады.

Ферродинамикалық аспаптар үшін келтірілген тұжырымдамаларды басшылыққа ала отырып, айналу моментінің периодта орташа мəнін аламыз (қозғалатын бөліктің ауытқу бұрышын анықтайтын):

мұндағы ψ —І

жəне І

токтарының арасындағы фаза бойынша жылжу.

Серіппе арқылы туындайтын қарсы іс-əрекет жасайтын моменті келесідей болады :

мұндағы W —серіппенің нақты қарсы іс-əрекет жасайтын моменті.

Тұрақтылық кезінде қалыптасқан ауытқу пайда болады:немесе

бұл жерденЕгер        қозғалмайтын        жəне        қозғалатыншарғылар        дəйекті        немесе параллель қосылған болса, онда

мұндағы        І        —        өлшенетін        ток        мəні;        k

,        k

Электрдинамикалық өлшеу механизмінің шкаласы квадраттық сипатқа ие. Дегенмен, шарғылардың геометриялық өлшемдерін дұрыс таңдау жəне олардың бастапқы өзара орналасуына M

-нің ауытқу бұрышына мынандай тəуелділікпен, яғни айналу моментініңшкаланың үлкен бөлігінде бұрылу бұрышынан іс жүзінде тəуелсіз болғанда жеткізуге болады. Өлшеуіш тізбегінің əр түрлі бөліктерінде шарғылар қосылса, өлшеу механизмінің шкаласы іс жүзінде біркелкі болады.

Электрмагниттік өлшеу механизмдерінің ең көп таралған түрлерін пайдалану жəне реттеу принципі 3.8 суретте көрсетілген. Жазық шарғылы механизмде (3,8, а сур.) қозғалмайтын шарғылар 1 арқылы өтетін өлшенетінток, оның саңылауына магниттік өріс құрады, ал оның əсерінен оське 4 эксцентрлі орналасқан ферромагниттік өзек 2 осы магниттік өрісті күшейтетіндей етіп орналасуға ұмтылады. Басқаша айтқанда, өзек 2 шарғының саңылауына тартылады. Осьтегі эксцентрлік бекітпеге байланысты, өзек шарғы саңылауына тартылып, осьті бұрады,

а - жазық шарғымен: 1 - қозғалмайтын шарғылар; 2-ферромагниттік өзекф; 3 - əрекеткеомагниттік 1 ; 4 - ось; б - дөңгелек шарғылы: 1 - ось; 2 - əрекеткеь; 2 - дөңгеле; 3 - қозғалмайтын шарғылар; 4 - қозғалмайтынн шар; 5 - қозғалатынынн ша

ал онды бағыттама бекітілген. Серіппелер арқылы 3 қарсы іс-əрекет жасау моменті жасалады. Дөңгелек шарғылы механизмдерде (3.8, б сур.) қозғалмайтын шарғы 3 арқылы өтетін токпен құрылатын өрісте екі ферромагниттік өзек орналыстырылады. Өзек 4 шарғының ішіне қозғалмайтындай етіп бекітілген, ал қозғалатын өзек 5 осьпен 1 жалғанған. Екі өзек те шарғылар өрісі əсерінен бірдей магниттеледі, нəтижесінде қозғалатын өзек 5 қозғалмайтын өзекпен 4 итеріледі, ось 1 бағыттамасымен жəне тыныштандырғышымен болатындай бұрылады. Қарсы іс-əрекет жасау моменті серіппемен 2 шығарылады. Осы        механизмдерде        ауа        тыныштандырғыштары        кеңінен

пайдаланылады, өйткені магниттік-индукциялық тыныштандырғыштарын пайдаланған кезде магнит өрісінің серпілуімен шарғының əлсіз өрісіне қатысты бұрмалау болуы мүмкін. Өзекті көшіру кезінде шарғы магнит өрісінің күш тізбектерінің конфигурациясы өзгереді, сондықтан айналу моменті қозғалатын өзектің шарғаға немесе қозғалмайтын өзекке қатысты орналасуына тəуелді болады. Айналу моментіне өлшегіш механизмінің қозғалатын бөлігінің ауытқу бұрышына əсер етеді. Шарғы арқылы өтетін өлшенетін токтан І ауытқу бұрышының тəуелділігін ɑ алу үшін, айналу моменті үшін жалпы өрнекті пайдаланамыз:

мұндағы тогы бар бір шарғының электрмагниттік энергиясын A e

мынадай формула бойынша көрсетуге болады:

мұндағы L —шарғылар индуктивтілігі. Сонда

Егер ток бағыты кері бұрышқа ауысса, өзек магниттелетін болады жəне шарғылардың саңылауына түсетін болады, яғни айналу моментінің бағытта өзгеріссіз қалады. Электрмагнитті өлшеуішмеханизмдер тұрақты, жəне айнымалы токта да қолдануға болады. Айнымалы токта өлшенген кезде, өрнек (3.7) тек ток жəнеайналу моментінің шұғыл мəні үшін əділетті болады. T периоды кезіндегі айналу моментінің орташа мəні ретінде бұрыш ауытқуы анықталады:

мұндағы І

Серіппе арқылы жасалатын қарсы іс-əрекет жасау моменті,

мұндағы W — нақты қарсы іс-əрекет жасау моменті.

Қозғалатын бөліктің қалыптасқан ауытқуы айналмалы жəне қарсы іс- əрекет жасау моменттері бірдей болған кезде пайда болады:

бұл жерден

Электрмагниттік өлшеуіш механизмі шкаласының сипаты біркелкі емес. Өзек формасын таңдау жолымен dL/dɑ осы көбейткіш токтың ұлғаюы кезінде айналу моментін азайтатындай етіп өзгертуге болады. Содан кейін оның үлкен бөлігіндегі жəне жақын шкаланы алуға болады. Электрмагниттік        өлшеуіш        механизмдері        келесі        қасиеттермен сипатталады:

3.6.

Электрстатикалық механизмдер екі немесе одан да көп зарядталған денелердің өзара əрекеттестігіне негізделген. Осы денелердің бірі қозғалады жəне оның қозғалысы зарядталған денелермен құрылған электр өрісінің энергиясының өзгеруіне əкеледі.

Электрстатикалық өлшеуіш механизмінің ең көп таралған түрі 3.9 суретте көрсетілген. Бұл типті механизмде сыйымдылық конденсаторлар жүйесін қалыптастыратын электродтар жұмыс бетінің өзгерісі нəтижесінде ауысады. Механизм қозғалмайтын камералардан 3 жəне осьте 2 бекітілген қозғалатын алюминий тіліктерінен 1 тұрады. Өлшенетін кернеу қозғалмайтын камералаға жəне қозғалатын тіліктерге өткізіледі, олар жүйенің сыйымдылығы айтарлықтай үлкен болуына ұмтылады, яғни қозғалатын тіліктер камераның ішіне жылжиды.

1 —қозғалатын алюминий тіліктер; 2 — ось; 3 — қозғалмайтын камера

Қарсы іс-əрекет жасау моменті ілме немесе спираль серіппе көмегімен жасалады. Тыныштандырғыштар ретінде ауа да, сонымен қатар магниттік-индукциялық тыныштандырғыштар да қолданылады.

Айналу моментін келесі формуламен көрсетуге болады:

Бұл өрнек тұрақты жəне айнымалы ток үшін де жарамды, мұндағы U

мұндағы W —нақты қарсы іс-əрекет жасау моменті. Қалыптасқан ауытқулар екі момент тең болғанда ɑ орны болады:

бұл жерден Электрстатикалық өлшеу механизмдерін тұрақты жəне өзгермелі кернеулерді өлшеуге болады. Айнымалы ток кезінде бұл механизмдер нақты кернеу мəндерін көрсетеді. Шкалалар сипатын анақтау үшін (3.8)өрнекке назар аударсақ, біркелкі емес екені анық. Өлшенетін кернеуден ауытқу бұрышының квадраттық тəуелділігінің айтарлықтай дəрежесінде тіліктердің сəйкес формасын таңдаумен біркелкілікке шамалауға болады.

Электрстатикалық өлшеуіш механизмдері келесі қасиеттерге ие:

3.7.

Индукциялық өлшеуіш механизмдері осы өрістермен өткізгіш қозғалатын бөліктерде индукцияланатын айнымалы магнит өрісінің жəне токтардың өзара əрекеттестігіне негізделген. Осылайша, механизмдердің жұмыс істеу принципінен бастап, олар айнымалы токта ғана жұмыс істей алады. Ауытқу бұрышының шарғыдағы токтан тəуелділігін өлшенетінмеханизмдердің үлгісінен алынған, ол 3.10 суретте көрсетілген.

3.10-суретте жəне І

жəне І

айнымалы токтарымен құрылған Ф

жəне

айнымалы ағындары алюминий дискісін 2 тесіп өтеді. Бұл ағындар полюстерінің іздері дискінің хордалары бойымен орналасады. Алюминий дискіден басқа индукциялық өлшеуіш механизмдері электрмагниттерді 1 жəне 4, айналу дискісінің осьі 3 жəне осьтер 5 тіреуінқамтиды. Элекрмагнит 1 орамына қосымша резистор R, ал электрмагнит 4 орамына индуктивтіліктің қосымша шарғысы L жалғасқан.

3.10, б суретте дискідегі Φ

жəне Φ

токтарының жəне магниттік ағындардың схемалары көрсетілген; І

жəне І

айн

Айнымалы ток жəне ағын арасындағы өзара əрекеттесу кезеңіндегі F орташа мəнін келесі формалумен көрсетуге болады

орт

= ФІcosγ, (3.9)

мұндағы γ— ток І жəне F ағындарының арасындағы фазалық ауысуы. 3.10, в суретте Ф

жəне Ф

ағындарының жəне дискідегі осы ағындар арқылы        индукцияланатын        токтарының        векторлық                диаграммасы көрсетілген. І

тогымен құралатын Ф

ағыныэлектр қозғалтқыш күштерді Е ∆1

индукциялайды,        олар        дискіде        Е ∆1

фазасы        боынша        сəйкес        келетін І

токтарды тудырады.І

тогымен құралатын Ф

ағыны, міндетті түрде Ф

ағыны бойынша фаза бойынша жылжуы керек. Мысалы, ол ψ бұрышқа Ф

қалады,   өйткені  ток  тізбегі                І

белсенді кедергіге R, ал ток тізбегі

индуктивтілік L-ге (3.10, а суретті қараңыз) қосылады.

ағыны дискте Е д2

-тің электр қозғалтқыш күштерін индукциялайды, ал олар онда токтың І

пайда болуына ықпал етеді.

a — механизмнің схемасы: 1, 4 — электрмагниттері; 2 — алюминий дискі; 3 — дискінің айналу осьі; 5 — осьтік тіректер; б — дискідегі токтар мен магнит ағындарының схемасы; c — векторлық диаграмма

Дисктегі екі ағын мен екі ток жүйесі төрт F күштерін жасау керек, бірақ Ф

ағынының І

тогымен өзара қатынасы, сонымен қатар Ф

ағынының І

тогымен өзара байланысы секілді формулаға сəйкес (3.9) күш шығармайды, себебі олардың арасындағы фаза бойынша жылжу 90 º тең жəне cosγ = 0 тең. Демек, айналдыру моментін тудыратын екі күш болады:

Себебі        жəне        , ал        жəне        , сонда

моменттерінің əртүрлі белгіге ие екені анық. Дегенмен, əртүрлі белгілердің арқасында екі

əр түрлі белгілері бір ток контурының онымен өзара əрекеттес өріскетартылатынын, ал басқа контурлар онымен өзара əрекеттесетін өрістермен шығарылады.

д1

ток контуры ағыны Ф

ағынына тартылады деп алсақ, онда айналу моменті M айн дискіні 3.10, б суретте көрсетілген бағыттама бойынша көрсетілген бағытқа бұрады. Сонда І д2

ток контуры Ф

ағынынан шығып, айналу моментін сол бағытта бұрады. Осылайша, дискіде əрекет ететін қосынды моменттің келесі формуламен көрсетуге болады

Егер Ф

жəне Ф

ағындарысинусоидалы өзгерсе, осы ағындармен дискте индукцияланатын ЭҚК нақты мəні келесі формуламен анықталады:

мұндағы k

Егер дискідегі токтарға кедергіні тек белсенді деп қабылдасақ, онда келесіні жазуға болады:

Онда айналу моментінің формуласы І д1

жəне І д2 үшін оған өрнекті қойғаннан кейін жəне тұрақты коэффициенттердің біріктірілуінен кейін формула келесі түрде болады

Егер Ф

жəне Ф

ағындарын оларды жасайтын токтарға пропорционалды деп есептесек, онда

Индукциялық механизмдер келесі қасиеттерге ие:

Сондықтан осы механизмдердің құрылысы мен сипаттамалары туралы қосымша ақпарат əрі қарай беріледі.

3.8.

Әдетте электр шамаларын түрлендіргіштер кез келген токта, жоғары кернеулі, жоғары жиілікті тізбектерде өлшеу үшін қолданылады. Түрлендіргіштер жеке құрылымдардың немесе өлшеуіш механизмдерімен үйлесе орындала алады. Мұндай түрлендіргіштерті  пайдалану аспаптардың қолданыс сипаттамаларын кеңейтеді. Электрөлшеуіш техникада электр шамаларын түрлендіргіштерге жататындар: шунттар, қосымша резисторлар, қосымша конденсаторлар, кернеу бөлгіш (резисторлар жəне сыйымдылықта), өлшеуіш, бөлгіш жəне келістіруші трансформаторлар, түзулеушілер жəне т.б. Түрлендіргіштерді қарастыруда аспаптың жалпы қасиеттеріне түрлендіргіштердің əсерін бағалауға, атап айтқанда, өлшеу диапазаны мен өлшеу нəтижелерінің нақтылығына көмектесетінпараметрлеріне аса назар аудару маңызды болып табылады.

Шунттар.

Олар өлшеуіш механизмдерінің ток бойынша өлшеу шектерінің кеңейтілуі үшін қолданылады жəне өлшеуіш механизм параллель қосылатын резистрлар болып табылады.

3.11 суреттегі белгілерге сəйкес мынаны жазуға боладымұндағы І p

ш

р

ш

ш

өлшеуіш механизмінің жақтауша кедергісіне R р қарағанда айтарлықтай аз, сондықтан өлшенетін токтың І көп бөлігі шунт арқылы өтеді:

p

р

ш

ш мəні, яғни өлшенетін токтың номинал мəнінде шунттің кедергісінің төмендеуі стандартталған болып табылады жəне 45, 75, 100 немесе 150 мВ құрайды. Кернеудің жəне өлшенетін токтың номинал

тек олар өлшемдейтін өлшеуіш механизмдері үшін жарамды келеді. Бұл жағдайда белгіленген кернеудің төмендеуіне сай шунтты нақты реттеу қажет емес.

Калибрленген шунттар жоғары дəлдіктегі кернеудің төмендеуіне сəйкес реттеледі жəне номинал ауытқу кезінде кернеудің төмендеуіне ие кез келген өлшеу механизмімен жұмыс істеуге жарайды. Әрбір шунт (3.11,а-сурет) екі жұп қысқышпен жабдықталған. Қысқыштардың бірінші жұбы (а—а) шунтты өлшенетен ток тізбегіне қосу үшін қызмет етеді жəне

ток қысқаштары деп аталады. Қысқыштардың екінші жұбы (б—б) өлшеуіш механизмінің шунтына қосылады жəне

3.11, б, в суретінде шунтты дұрыс қоспаудың мысалдары келтірілген, өйткені мұндай қосылу кезінде өлшеуіш механизм кернеудің төмендеуін осындай өлшеу механизмін енгізу І ш

ш қарағанда кернеу төмендеудің түйіспеде (3.11, б сурет) жəне жалғастырушы өткізгіштердегі R

а

дұрыс емес; а—а

ток қысқыштары; б—б

потенциалдық қысқыштар.

Шунттар салыстырмалы аз шектік өлшеулерде əдетте аспап корпусының ішінде жөнделеді, ал үлкен токтарды өлшеуіш механизмдерден бөлек, мысалы шунт 500 А (3.12 сурет). Шунт 4 кедергісі магнит сымдарынан, таспа немесе қызыл мыстан жасалған ұштарға 2 жабысқан күміс дəнекер тіліктерден орындалады. Ішкі шунт аспап корпусының ішіне қысқыштармен құрсанға бекітіледі. Бөлек шунт калибрленген өткізгіштермен өлшеуіш механизмге байланыстырылады. Бұл өткізгішгіштер потенциалдық қысқыштарға 3 қосылған. Шунттың өлшеуіш механизмге кездейсоқ өткізгішпен қосылуы

жақтаушаның тізбек кедергісінің өзгеруіне əкеледі. Олай болса, шунт пенжақтауша арасындағы өлшенетін токты қайтадан бөлу де аспаптың қателігін көбейтеді. Шунттың өлшенетін тізбекке қосылуы бөлек шунттарды саңылау 1 арқылы өтетін бұранның көмегімен іске асырылады. Айнымалы (тəжірибелік) аспаптар көпшекті калибрленген шунттармен жабдықталады. Осындай шунт схемасының мысалы 3.13 суретте берілген. Өлшеу шегінің қосып өшірілуі сəйкес ұяшыққа көшірілетін сүңгіменен іске асырылады.

1 — өлшенетін тізбекке шунттың байланысуына арналған саңылау; 2 — ұштары; 3— потенциалдық қысқыштар; 4 — шунттың кедергісі

Өлшеу шектерінің шунттар арқылы кеңеюі іс жүзінде тек тұрақты токта мүмкін, өйткені айнымалы токта өлшенетін токтың шунт пен өлшеуіш механизмнің арасында таралуы тек олардың тұрақты токка кедергісі ғана емес, жиілікке тəуелі реактивті (индуктивті) кедергілері де ескеріледі.

Қосымша резисторлар.

Барлық өлшеуіш механизмдер (электрстатикалықтарды есепке алмағанда) əрекет ету принциптеріне

бойынша жақтаушада немесе шарғыдаға, яғни амперметр болып табылатын барлық механизмдердегі токтан І (немесе токтарынан) ауытқу        бұрышының        ɑ тəуелділігіменсипатталады.Дегенмен, өлшеу механизмдерінің кез-келгені U кернеуін өлшеу үшін пайдалануға болады, оны кернеу

өлшенетін тізбектің бөлігіне параллель қосу қажет. Қосымша резистордың R

арқылы белгілесе жəне өлшенетін кернеудің номинал мəні — U

арқылы болса, онда вольтметр бүкіл тізбегінің кедергісі

-ның

а — R

жүктемесіне параллель; б — көп шекті вольтметр үшін

қажетті мəнінен əлдеқайда аз, сондықтан R p

-мен сыммен оралғанқосымша қарсылықR д

қосылады, онда теңдік (3.10) қанағаттандырылады, яғни

бұл жерден

Қосымша конденсаторлар.

Электрстатикалық өлшеуіш механизмінің өлшеу диапазонын айнымалы токпен кеңейту үшін қолданылады (3.15 сурет). Өлшеуіш механизмнің жəне қосымша конденсатордың r

изоляция кедергісін r

шексіз деп алсақ, онда сыйымдылығы C

өлшеуіш механизмінің қысқыштарындағы кернеу U

келесі түрде жазылады

мұндағы ɷ — өлшенетін кернеудің жиілігі; С д

Себебіонда

Резисторлардағы        кернеулі        бөлгіштер.

Осындай        кернеу бөлгіштерінің көмегімен (КБ) өлшенетін кернеудің белгілі бір,

əдетте 10 есе, өлшеуіш механизмнің кернеуін өлшеудегі шекке сай мəнді алатындай төмендету іске асырылады. Кедергі бөлгіштер əдетте көп шекті орындалады.

Мысал ретінде 3.16 суретте өлшенетін кернеуді U x төмендету үшін жоғарыомдық резисторлардығы бөлгішті қосу схемасы көрсетілген. n = U x

, r

, r

жəне r

Кернеудің сыйымдылық бөлгіштері.

Олар дəйекті түрде байланысқанбірқатарконденсаторлардан тұрады жəне жоғары жиіліктегі кернеуді өлшеуге арналған, сондай-ақ айнымалы токтағы өлшеуіш механизмдерінің электрстатикалық өлшеу шектері кеңейтуге арналады.Электрстатикалық        өлшеуіш        механизмімен бірге        пайдалануға        болатын        сыйымдылықты        КБ

схемасы 3.17 суретте келтірілген. Мұнда U x

өлшенетін кернеу бөлгішті құрайтын C

жəне C

конденсаторларына қосылған. C

өлшеуіш механизмі С

параллель қосылады, оған қоса С

>>C

. Өлшеуіш механизмінің изоляция кедергісі өте үлкен болғандықтан,

Сонда

Өлшеуіш трансформаторлары күш ретінде екі орамасы бар электрлі болат табақтан (немесе арнайы қорытпасынан) жасалған тұйықталған өзек болып табылады: бастапқы жəне қосалқы.Айнымалы ток тізбегіндегі токпен кернеудің өлшеуіш трансформаторларын қосу схемасы 3.18 суретте көрсетілген. X—A схемасында —желіге қосылған кернеу трансформатор орамының қысқыштары; x—a

МеМСТ сəйкес барлықток трансформаторлары үшін екінші токтың номиналмəні 5 А тең, барлықкернеу трансформаторлары үшін екінші кернеудің номиналмəні 100 Втең болып табылады. Бұл ток трансформаторлары өлшеуіштерімен жұмыс жасайтын амперметрлер тек 5 А орындалатынын көрсетеді. Бірақ бұл амперметрлер бастапқы тізбекте трансформаторының номинал коэффициентінK

мəніне байланысты өлшемдене алады:

Осылайша, ағымдағы айнымалы өлшеу үшін,номиналмəні тең болып табылатын, мысалы, 1000 А, трансформацияныңноминалды коэффициентімен K

1ном = 1000/5 = 200 ток трансформаторымен қолданылады, ал 5 А амперметрдің барлық сандық белгілері K

1ном = 200 көбейтіледі, ал аспап шкаласында келесі белгі қойылады: «ток трансформаторымен — 1000/5».

Сол сияқты,кернеудің өлшеуіштрансформаторы үшінтрансформация

номинал коэффициенті.Өлшеуіш        ток трансформаторларының құрылымы өте əртүрлі. Мысал ретінде 3.19 суретте ток трансформаторының құрылысы көрсетілген. Бұл трансформатор        секцияланған алғашқы   ораманың    (Л

қысқышты

жəне қысқыштары 15 жəне 50 А көрсетілген) жəне қосалқы орамасының (қысқыштары І

жəне І

). пермаллойынан орындалатын сақиналы өзектен тұрады.

Тағы бір мысалына ажыратылатын өзегі бар ток трансформаторы жатады, ол тізбекті бұзбастан токтыөлшеуге мүмкіндік береді. Трансформатордың бастапқы орамасына өлшентін ток өтетін сымның өзі жатады. Амперметр (5 А) трансформатор корпусына біріктірілген. Трансформатордың қосалқы орамы секцияланған, бұл өлшеудің бірнеше шектерін алуға мүмкіндік береді. Осындай трансформаторлардың трансформация коэффициентінің қателігі — шамамен 2%. Кернеудің өлшеуіш трансформаторларында қосалқы ток вольтметрдің (немесе ваттметрдің параллель орамдарының, есептеуіштері жəне т.б.) ток тұтынуымен анықталады, бұл əдетте 20 ... 30 мА аспайды. Сондықтан кернеу трансформаторы бос жүріс режиміне жақын жағдайларда жұмыс істейді.

Қосалқы орамға қосылған аспаптардың рұқсат етілген қуатының мəні (вольт-ампер)əрқашан трансформатордың қалқанында көрсетілген. Сондықтан, бірнеше аспаптарды кернеу трансформаторына қоспас бұрын, барлық параллель жалғанған аспаптардың қуаты осы трансформатор үшін рұқсат етілген қуаттан артық екенін тексеру керек.

Формуладағы U

Бөлгіш трансформаторлар аспаптың өлшеуіш тізбегінің элементтері арқылы айнымалы токтың қоректендіру көзінен ағып кетуін        болдырмау        үшін

қолданылады. Бұл токтар ағуы өлшенетінтоктармен салыстырмалы бола алады, сондықтан мұндай жағдайларда өлшеу тізбегін бөлгіш трансформатор арқылы қосады, ол қоректендіру көзінен өлшеуіш тізбекті оқшаулайды. Аспаптың күш желісінен қоректенуі кезінде бөлгіш трансформаторларды пайдалану өте қажет, əдетте тұйықталған немесе жерге қатысты нашар изоляциясы бар желілердің салдарынан болып табылады. Айнымалы токтаөлшеу кезінде жерге нашар изоляциясы арқылы токтың ағып кетуімен ғана емес, жалпы аспаптар мен өлшеуіш тізбектің бөлек элеметтерінің арасындағы сыйымдылық байланыстары арқылы токтың ағып кетуін де ескеру қажет. Атап айтқанда, бөлгіш трансформатор орамаларының арасында осындай сыйымдылық бар. Орамдар арасында гальваникалық жəне сыйымдылық байланыстары мүмкіндігінше аз болуы үшінбөлгіш трансформаторларды орамалар бір-бірінен толықтай оқшауланады жəне метал экранмен бөлінеді. Бөлгіш трансформатордың трансформациялық коэффициенті əдетте бірге тең. Осындай трансформатор тиісті трансформатордың функцияларын орындайтын жағдайларда оның трансформация коэффициенті бірліктен өзгеше болуы мүмкін.

Келістіруші трансформаторлар қуатты ең аз жоғалту арқылы, яғни ең үлкен пайдалы əрекет коэффициентімен, аспаптың бір буынынан екіншісіне ауыстыруды қамтамасыз етеді. Электртехниканың теориялық негіздерінде жүктемеден алынатын ең үлкен қуат, жүктеменің қоректендіру көзі мен кедергісініңішкі кедергілері тең болғанда орын алады. Құрылымы күрделі аспаптарды, яғни есептеуіш құрылғы мен өлшенетін шаманың арасындағы түрлі түрлендіргіштердің үлкен саны барлар, бұл жағдайды кез келген екі көршілес түрлендіргіштер арасындағы байланыста таратуға болады, өйткені, аспаптың эквиваленттік жүйесін бір түрленіргіш қоректендіру көзін, ал екіншісі жүктемені көрсететіндей етіп көрсетуге болады. Дегенмен, əр түрлі бөлек түрлендіргіштердің параметрлерінолар бірдей кедергіге ие болатындай етіп таңдау жəне есептеу əрдайым мүмкін емес.Мұндай жағдайларда келістіруші трансформаторлар қолданылады. Мысалы, қуат берілу жоғарыомдық түрлендіргіштен төменомдыққа түседі, онда олардың арасына бастапқы орамы кедергісі бойынша жоғарыомдық кедергімен сəйкес, ал қосалқы орамы (орам саны аз) төменомдық түрлендіргішпен сəйкесетін төмендеткіш транформаторды қосқан қосу қажет.

Келістіруші трансформаторларды пайдалану кезінде қуаттың жоғалуы

тек трансформатордың өзіндік тиімділігімен анықталады. Сəйкесінше пайдаланылатын кішкентай трансформаторлар, əдетте 70 ... 75% шамасындағы пайдалы əрекет коэффициентіне ие. Дегенмен, тиісті трансформаторсыз қуаттың жоғалуы əлдеқайда көп болар еді.

жағдайларда қолданылады?

Электрлік шамалардың кез-келген түрін өлшеу, өлшеу жағдайларына, қажетті дəлдікке жəне т.б. қарай əр түрлі əдістермен жүзеге асырылуы мүмкін. Электрлік өлшеулердің тəжірибесінде негізінен тікелей бағалау əдісі жəне тепе-теңдік жəне тепе-тең емес режимдеріндегі салыстыру əдісі пайдаланылады.

Тікелей бағалау әдісі өлшеу нəтижесін өлшенетіншама бірліктерде өлшемделген шкаламен аспап көрсеткіші бойынша тікелей алуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, үлгіліөлшем өлшеудің заттық жаңғыртылуы бірліктері секілді өлшеуге тікелей қатыспайды. Алайда, тікелей бағалау əдісін қолданатын құралдарды өлшемдеу кезінде үлгілік өлшемдер қолданылады. Осылайша, тікелей бағалау əдісі үлгілік өлшемдерді жанама түрде пайдалануды ғана болжайды, сондықтан осы əдіспен өлшеу дəлдігі салыстырмалы түрде аз.

Салыстыру әдісі өлшеу үдерісінде өлшенетіншама сол физикалық шамадағы үлгілік өлшеммен немесе басқа шаманың жанама өлшемімен салыстырады.

Тепе-теңдік режимінде салыстыру әдісі ең жиі қолданылады, өлшенетін шаманың жəне өлшемнің салдарынан өлшенетін шама мен өлшем немесе эффектісі арасындағы айырмашылық нөлге тең болады. Бұл жағдайда салыстыру əдісі əдетте

нөлдік әдіс деп аталады. Нөлдік əдіске тəн мысалға таразыдағы массаны өлшеу жатады. Электрлік өлшеудегі нөлдік əдістің мысалына тепе-тең көпірлік жəне өтем əдістері жатады, мұнда тепе-теңдік туралы тізбектің белгілі бір аумағындағы ток пен кернеудің жоктығынан біледі. Кернеу немесе токтың болмауы өте сезгіш нөлдік аспаптармен белгіленуі мүмкін, онда салыстыру əдісі тепе-теңдік режимінде тікелей бағалау əдісіне қарағанда өлшеудің əлдеқайда жоғары

өлшенетіншама жəне  тікелей бағалау əдісі бойынша (өлшем) белгілі шама арасындағы айырмашылықты өлшеу арқылы өлшеу нəтижесін алу болып табылады. Егер бұл айырмашылық өлшенетін шамадан айтарлықтай аз болса, өлшеу нəтижесі шаманың тікелей өлшеу дəлдігіне қарағанда үлкен дəлдікпен алынуы мүмкін.

өлшенетін шама X (A — белгілі шама) қарағанда 10 есе аз, онда ɑ өлшеуде қателік Х өлшемінің аз қателігіне əкеледі. Осылайша, тепе-тең емес режимде салыстыру əдісінің өлшем нақтылығына қатынас нөлдік əдіс пен тікелей бағалау əдісі арасында аралық жағдайда болады.  Тепе-тең емес режимде салыстыру əдісі де

Кез-келген электрлік өлшеуіш аспаптыесептеуіш құрылғы көрсеткіштерінде өлшенетін шаманың түрленуі жүйелі түрде орындалатын түрлендіргіш тізбегі ретінде қарастыруға болады. Сондықтан

аспап мағынасында бұл түрлендіргіштердің барлық жиынтығын біртұтас біріктірілген немесе бірнеше бөлек блок түрінде орындалғанына қарамастан түсіну қажет. Заманауи электрлік өлшеу аспаптарының құрылымдық схемалары өте алуан түрлі жəне кейде күрделі болып табылады. Бұл құрылымдық схемалардыекі сипаттамаға сəйкес жіктеуге болады:

a — тек өлшеу механизмі бар; б — электрлік шаманы түрлендіргішпен; с —тепе-тең емес режимде салыстыру əдісі бойынша; г— тепе-теңдік режиміндегі салыстыру əдісі бойынша; д — автоматты теңдестіру

Электрлік шамаларды өлшеуге арналған электрлік аспаптардың құрылымдық схемалары. Электрлік шамаларды өлшеуге арналған электрлік аспаптардың ең қарапайым құрылымдық схемасы 4.1, а суретте көрсетілген. Бұл аспап тек өлшенетін электрлік шаманың Х э түрлендіргішінен ғана тұрады, ол ӨМ өлшеуіш механизмінің есептеуіш құрылғысының көрсеткішінде көрсетіледі.

э функциясы болып табылатын өлшеуіш механизмінің ɑ бұрылу бұрышы жиі бағыттаманың күйіне байланысты есептеледі, ол шкала үстімен қозғалады жəне қозғалатын бөліктің осьіне бекітілген. Өлшеуіш механизмінің шкаласы əдетте өлшенетін электрлік шама бірліктерінде өлшемделеді. Алайда, көп жағдайдаөлшеуіш механизмінің мүмкіндіктері өлшеудің барлық жағдайларын қанағаттандыра алмайды, мысалы, өлшеу шегіне, талап етілетін қуатқа, жоғары кернеулі тізбектен персоналды қорғауға жəне т.б. қатысты.

Бұл жағдайда өлшенетін электрлік шама Х э алдын ала өлшеу механизмінің параметрлеріне сəйкес келетін электрлік шамаға Y э

түрлендіргіште П ээ

(4.1,б сурет) түрленуге ұшырайды.

Электрлік шамаларды электрлікке түрлендірушілерге мыналар жатады : өлшеуіштрансформаторлары, шунттар, КБ жəне қосымша

резисторлар, айнымалы токты тұрақтыға түрлендіргіш (3 - тарауды қараңыз). Құрылымдық схемалары бар аспаптар (4.1, а жəне б суреттері) тікелей бағалау əдісімен жұмыс істейді жəне

Тепе-тең емес режимде салыстыру əдісімен жұмыс істейтін аспаптың құрылымдық схемасы 4.1, в суретте көрсетілген. Өлшенетін электрлік шама Х э

немесе онымен шақырылатын эффект тізбектің кейбір аумағында тұрақты мəнді х э.к

шамамен Х э өтемделеді, ол əдетте өлшеуіш тізбек ӨТ деп аталатын түрлендіргіш арқылы қосымша қоректендіру көзінен U всп

э.к

өлшенетін шаманы Х э

толықтай өтемдемесе, айырмашылық

э

э

э.к

тікелей бағалау Г өлшеуіш аспабына түседі жəне аспап бойынша есептеу ∆Х э

функциясы болады.

Тікелей бағалаудың өлшеуіш аспабы күрделі құрылымды аспаптың шығу жағдайларында қолданылатын болса, оны əрі қарай өлшегіш деп атаймыз. Егер аспап тепе-теңдік режимінде салыстыру əдісі бойынша жұмыс жасаса, яғни нөлдік əдіс бойынша, онда оның құрылымдық схемасын  4.1,  г суретте сəйкес көрсетуге болады. Мұндай жағдайда Х э.к

шамасы Х э өлшенетін шамасын теңдестірілмейінше өзгереді, бұл токтың болмауын жəне нөлдік көрсеткішті НК көрсетеді.

Егер тепе-теңдік болмаса, онда ∆X э

э

э.к айырмасы нөлдік көрсеткішті көрсететін болады. Содан кейін өлшеу тізбегінің бір немесе бірнеше параметрлерін тепе-теңдік орнатылмайынша өзгертеді, яғни X э

э.к

теңдеуі орындалғанға дейін.

Өлшенетін шаманың бірлігінде өлшемделетін есептеуіш құрылғыларды өлшеуіш тізбектің тепе-теңдікті алу үшін реттелетін параметрі бар бөлігі болып табылады. Бұл схемада теңестіруді шығару U всп

өзгерту арқылы қолмен жасалады.

a — электр емес шаманы электрлік шамаға түрленуімен жəне өлшеуіш механизммен; б — электр емес шаманы электрлік шамаға түрленуімен жəне тепе-тең емес режимде салыстыру; в — электр емес шаманы электрлік  шамаға түрленуімен жəне тепе-теңдік режимінде салыстыру

Қозғалтқыш потенциометр қозғаушығын тепе-теңдік болмайынша жылжытады, яғни X э

э.к

. Сонымен қатар, ∆X э

нөлге тең болады жəне реверсивті қозғалтқыш тоқтайды.

Бір мезгілде реверсивті қозғалтқыш бағыттаманы шкаламен жылжытады. Осылайша, өлшенетін шаманың əрбір мəніне потенциометр қозғауығының белгілі бір күйі жəне шкаладағы бағыттамаларға сəйкес келеді. Негізгі өлшеуіш тізбектердің салыстыру аспаптарыөтемдеу жəне көпірлік тізбектер болып табылады. Электрлік емес шамаларды өлшеуге арналған электрлік аспаптардың құрылымдық схемалары. Бұл схемалар бұрын қаралған схемаларға ұқсас жəне олардан өлшенетін электрлік емес шамаларды электрлікке түрлендіргіштің қатысуымен ғана ерекшеленеді. Электрлік емес шаманы өлшегенде, 4.1, б суретте келтірілген құрылымдық схема 4.2, а суретте көрсетілген схемаға айналады, мұнда өлшегіш (Г) П ээ түрлендіргішті жəне ӨМ өлшеу механизмін біріктіреді. 4.1, в суреттегі схема 4.2, б суретінің схемасына, ал 4.1, г суретіндегі схема болса 4.2, в суретіндегі схемаға айналады.

Көпірлік схемалар электр тізбектерінің (R, C, M, L, f) параметрлерін жəне R, C, M, L, f параметрлеріне түрленетін əр түрлі электрлік емес

шамаларды өлшеугеаспаптарда кеңінен пайдаланылады.

Көпірлік тізбек схемасының негізгі қасиеттерін қарапайым көпірлік схема мысалында қарастырамыз, ол тұрақты токта жұмыс атқарады (4.3, а сурет). Резисторлар R1, R2, R3 жəне R4

x

) болып табылалы. Көпірдің аb

диагоналында өлшегіш (гальванометр) қосылады, оның кедергісі R

тең. U кернеулі қоректендіру көзі екінші диагоналға, яғни c жəне d нүктелеріне қосылған.

Көпірдің тепе жағдайы, яғни гальванометр І

тогы нөлге тең теңдік болып

Бұл жерден өлшенетін кедергі

x

Көпірлік схемалар тепе-тең емес жəне тепе-теңдік режимдерде де жұмыс істейді.

x

өзгерісі кезінде кедергінің бастапқы мəнінде R

x0

теңестіріледі, яғни R x

x0

кезіндекөпір тепе-теңдігінен шығады, ал өлшеуіште ток І

пайда болады. Өлшеуіш шкаласы тікелей R x

бірліктерінде өлшемделеді. Сонымен қатар, ток І

көпір иінінің кедергісі қатынасынан ғана емес, қоректентін кернеу U немесе ток І мəніне де тəуелді, сондықтан қоректенетін кернеудің U тербелісінде қосымша қателік пайда болады.

x

кез келген мəнінде көпір теңестіріледі.

а — тұрақты ток; б — айнымалы ток

Қазіргі уақытта теңестірілмеудің пайда болуын қадағалайтын аспап арқылы теңестіру үрдісі жүзеге асырылатын автоматты көпірлер кеңінен пайдаланылады. Көбінесе айнымалы токта көпірлік тізбектер тепе-теңдік режимінде қолданылады. 4.3, бсуретте айнымалы токтың көпірлік тізбегі көрсетілген. Схемадағы a жəне b— көпір нүктелері ; b жəне d — көпір диагоналі; Г— өлшеуіш. Барлық төрт көпір иінінде белсенді жəне реактивті кедергілер бар делік. Бұл жағдайда көпірдің тепе-теңдік күйі келесі теңдікпен көрсетіледі

мұндағы Z

Тікелей бағалау əдісімен жұмыс істейтін өлшеу құралының абсолютті немесе салыстырмалы өлшеу қателігімен дəлдігін бағалау мүмкін емес. Мысалы, 100 бөлу шкаласымен 100 А амперметр осі лерге подшипниктер 100 бөлімшелер қате шкаласы 100 А амперметр тіректерінде осьтердің үйкелуі салдарынан бір бөлікке қателік туындайды, яғни 1 А. Үйкеліс салдарынан қателік кездейсоқ қателіктрге жататындықтан жəне оның шамасы мен белгісі қозғалатын бөліктің ауытқуына тəуелді болмағандықтан, осы аспаппен 90 А тең ток өлшегенде, өлшеудің салыстырмалы қателігі құрайды, %,

Егер бұл аспаппен 20 А-ге тең ток өлшенетін болса, салыстырмалы қателік,%,

Осылайша, берілген аспаптың салыстырмалы өлшем қателігі қозғалатын бөліктің ауытқуына байланысты өзгеше болуы мүмкін. Сондықтан, аспаптың дəлдігін

келтірілген қателік γ п

деп аталатын

қателікпен бағалайды, ол аспаптың абсолюттік қателігінң ∆Х аспаптың өлшеу шегіне Х n

қатынасымен түсіндіріледі:

Қарастырылған мысалда аспаптың келтірілген қателігі 100 А құрайды,%,

Демек, бұл жерден тікелей бағалаудың кез келген аспабы шкаланың соңғы үштігіндегі (дұрысы төрттігіндегі) көрсеткіш есептеуі кезінде қолданылуы қажет деген тұжырымдыма жасауға болады. Осылайша, шкала басында жұмыс істеген жағдайда, тіпті жақсы аспаппен салыстырмалы өлшем қателігі жоғары болуы мүмкін.' Аспапты пайдаланудың əртүрлі жағдайларында сапаны бағалау тұрғысынан аспаптың қателіктері екі категорияға бөлінеді.

Аспапты дайындау және құрылымының жетілмеуінен туындаған негізгі қателік қалыпты жұмыс жағдайлары деп қалыптасқан аспапты өлшемдеу кезінде орын алатын келтірілген қателік ретінде анықталады. Қалыпты жұмыс жағдайлары əдетте былай түсіндіріледі: қоршаған ортаның температурасы 20 ° C (немесе аспаптың шкаласында көрсетілген температура); 50 Гц жиілігі (немесе аспаптың шкаласындабелгіленген жиілік); шкалада белгілі бір белгімен белгіленгенаспаптың қалыпты жағдайы; сыртқы магнит жəне электр өрістерінің болмауы жəне т.б. Аспаптың жалпы қателігін тудыратын қателіктер өздігінен кездейсоқтық болып табылады. Негізгі қателіктің басты құрамдас бөлігіне үйкеліс салдарынан болатын қателігі жатады. Рұқсат етілген негізгі (келтірілген) қателікке қарай, аспаптар келесі кластарға бөлінеді: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1.0; 1,5; 2,5; 4.0. Аспаптың əрбір класы ең үлкен рұқсат етілген негізгі қателікпен сипатталады, оның шамасы класс санына тең. Аспап класышкалада тиісті сан бойынша шеңберде көрсетіледі. Қалыпты жағдайлардың ауытқуы, яғни аспаптарды өлшемдеу кезіндегі жағдайлардың салдарынан болатын қосымша қателіктер параметрлерге, құрылымдық жетілуіне жəне қызметіне де байланысты болып келеді. Қосымша қателіктер, əдетте, жүйелі болып табылады. Сонымен, айналадағы əрбір 10 ° C температураның құбылуынан болатын қосымша қателік класс нөмірінің шамасынан аспауға міндетті.

Сыртқы магнит өрісінің əсері келесі түрде нормаланады: 400 А / м

кернеумен сыртқы өріс əрекеті қорғаныс категориясына байланысты, яғни сыртқы өрістердің əсерінен қоғаныстың құрылымдық шамасынан ± (0,5 ... 5,0) асатындай аспап көрсеткіштерін өзгерістер əкелмеуге тиіс. Тербеліс жиілігінен қосымша қателік ± 10% 50 Гц-кенемесе шкалада көрсетілген жиіліктен класс нөміріне сəйкес шамадан аспауы тиіс.

Тепе-теңдік режимінде (нөлдік құралдар) салыстыру əдісі бойынша жұмыс жасаушы өлшеуіш құралдар дəлдігі сұрағын қарастырамыз. ЭҚК жəне кернеу төмендеуін өтем əдісі арқылы дəлдігін өлшеу келесімен анықталады:

Жұмыс тізбектері кедергілерін олардың номинал көрсеткіштеріне қиыстыру ±0,01% аспайтын қателікпен орындалуы мүмкін. Жұмыс тогын бекіту дəлдігі қалыпты элемент қателігі, жұмыс тогы мен гальванометр сезгіштігі арасындағы кедергіні қиыстыру қателігі арқылы анықталады. Егер қалыпты токты 1 мкД аспайтын токпен жүктемесе, онда оның ЭҚК қателігі бөлме температурасынан ±0,01% аспайтын болады. Неғұрлым гальванометр сезімталдығы жоғары болса, соғұрлым ол тепе-теңдік болмауын көрсетеді жəне Е х өлшемі дəлірек жүзеге асырылады. Гальванометр сезімталдығы 0,01% артық емес қателікті көрсетпеуі тиіс. Ол үшін гальванометрдегі кернеу түсуі көзбен байқалатын минималды ауытқу жағдайында өлшенетін кернеуден 10 000 есеге аз болуы қажет. Өтем əдісі арқылы əртүрлі көлемдер өлшемі дəлдігін ±(0,02...0,05)% аспайтын қателікпен сипаттауға болады.

Тепе-теңдік режимінде көпірлік тізбекті қолданатын аспаптар көбінесе R x өлшем қателігімен анықталады, ол есептеудің дəлдігімен жəне нөлдік бағыттаманың сезімталдығымен, көпірдің басқа үш иіндерінің кедергі дəлдігінің алға шығуымен анықталады. Алдында келтірілген тұжырымдарды өтемдік тізбектерге қайталай отырып, өлшеу қателігі тепе- тең көпірмен ±(0,01...0,02)% төмендетіле алады деген қорытындығы келуге болады. Тепе-тең емес режимде жұмыс істейтін көпірлік тізбекті қолдану кезінде өлшеу қателігі R x негізінен өлшеуіштің қателігімен өлшенеді. Бұл жағдай ±(0,02...0,05)% төмен емес тепе-теңдік емес көпірлер қателіктері дəлдігін шектейді.

Кез келген өлшеуіш құрал оны пайдалану кезінде өлшеу объектісінің параметрлері мен жұмыс режимін өзгертпеуі керек. Бұл кез келген өлшеуіш құралға қойылатын негізгі талап, соңдықтанда амперметр мүмкіндігінше аз кедергіге ие болуы керек, өйткені амперметр қосылғанға дейінгі тізбектегі ток (сурет 5.1, а):

ал ол қосылғаннан кейін,

мұндағы U – тізбектегі кернеу; R – тізбек кедергісі; R

<<R болса ғана І x

x

` ие боламыз.

Керісінше, вольтметр мүмкіндігінше жоғары кедергіге ие болуы керек. Шынында да, осылайша R v кедергісімен вольтметр көмегімен R кедергісі кернеу түсуін өлшеу қажет болса (сурет 5.1, б). Вольтметр қосылғанға дейінгі R кернеуінде түсу орын алды:

мұндағы І – тізбектегі ток; U – ток көзі кернеуі; R

Егер R v

>>R болса, онда U х

х .

Сонымен бірге өлшеуіш механизм амперметр жəне вольтметр ретінде қолданылуы мүмкін. Өлшеуіш механизмнің қозғалатын бөлігінің ауытқуы өлшеуіш механизм арқылы өтетін токтың тікелей функциясы болып табылады:

Өлшеуіш механизмді вольтметр ретінде қосылғандағы токмұндағы U х

v

v

Осылайша, амперметр жəне вольтметр арасында принципиалды немесе конструктивті айырмашылық жоқ. Олардың айырмашылықтары өлшеуіш механизмі параметрлері мен құралдың өлшеуіш тізбегі құрылымы айырмашылығын көрсететін кедергілеріне деген қойылатын талаптар болып табылады.

5.2 .

Көп жағдайларда тұрақты токтар мен кернеулерді өлшеу магнитті- электрлік құралдар көмегімен жүзеге асырылады. Магниттіэлектрлік ампертметрлер шунтты милливольтметр үйлесімі болса, ал вольтметрлер – қосымша кедергісі бар миллиамперметр болып табылады.

Магнитті-электрлік құралдар тікелей бағалаудың ең дəлірек құралдарына жатады. Олар зертханалық құралдар ретінде 0,1; 0,2 жəне 0,5 класында, жəне де қалқанды құралдар ретінде 1,0 жəне 1,5 класындашығарылады. Магнитті-электрлік зертханалық құралдар көбінесе əмбебапты жəне көп шекті болып шығарылады. Құрастырылған вольтметр-амперметр өлшеуіш тізбек схемасы 5.2 суретте көрсетілген. Құрал қысқыштарын «+» жəне «І» қосқан кезде ол ішкі шунты 0,15; 0,3; 1,5 жəне 3А амперметр ретінде жұмыс атқарады. Қысқыштарын «+» жəне «U» қосқан кезде құрал қосымша кедергілері 3; 15; 30 жəне 150 В бар вольтметр болады. Номинал ток кезінде 45мВ кернеу түсуіне есептелген «+» жəне «45мВ» қысқыштарына бөлек (сыртқы) шунттарды қосуға болады. Вольметрдің 3мА номинал тоғына есептелген «+» жəне «3мА» (1000Ом) қысқыштарына бөлек (сыртқы) қосымша резисторлар қосуға болады. Өлшеу тізбегінің қалған резисторлары құралдың температуралық қателігін өтеу үшін қажет. Электродинамикалық жүйе құралдары 10 мА дан 100 А дейінгі токтар мен 100 мВ дан 600 В дейінгі кернеулерді өлшеу үшін қажет. Дəлдігі жағынан олар магниттіэлектрлік жүйе құралдарына эквиваленті, бірақ маңызды көп қуатты тұтынады жəне бірегейлі емес шкалаға ие.

Электрмагнитті, электрдинамикалық, ферродинамикалық жəне электрстатикалық өлшеуіш механизмдерін айнымалы токтар мен кернеулердің əрекетті мəндерін өлшеу үшін қолдануға болатыны жəне осы механизмдермен тікелей өлшенетін токтар мен кернеулердің жоғары шектерін көрсету туралы бұрын айтылған болатын. Аталған өлшеуіш механизмдерінің ток бойынша өлшеу шектерін кеңейту, токтың өлшеуіш трансформаторлары көмегімен жүзеге асырылады, өйткені бұл механизмдер кернеу түсуі магниттіэлектрлікке қарағанда бірнеше есеге көп, соңдықтанда шунттары шұбалаңқы жəне қымбат болуы мүмкін. Кернеу бойынша өлшеу шектерін кеңейту қосымша кедергілер көмегімен жəне де кернеуді өлшеуіш трансформаторлары арқылы жүзеге асыруға болады. Соңығысынқолдану құралды жоғары кернеулі желіден ажырату қажеті туындағанда ең басты болып табылады. Электрстатикалық өлшеуіш механизмдердің өлшеу шектерін кеңейту қосымша конденсаторлар көмегімен жүргізіледі. Электрмагнитті құралдар көбінесе 1,5 класты қалқанды құралдар, жəне 0,5 класты зертханалық көп шекті құралдарретінде қолданылады. Электродинамикалық ампертметрлер мен вольтметрлер айнымалы токтағы ең дəлірек құралдар болып табылады. Олар 0,1; 0,2 жəне 0,5 класты зертханалық құралдар ретінде шығарылады. Электромагнитті,        электродинамикалық        жəне        ферродинамикалық құралдары көбінесе өндірістік жиіліктегі айнымалы токта немесе тұрақты токта бағаланады (тексеріледі). Бұл құралдар жоғары жиілікте өлшеу кезінде негізі шарғы индукциялығымен шартталған манызды қателікке ие. Аталған құралдар жоғары жиіліктерде жұмыс жасау үшін қолданылмайды. Тəжірибеде электрстатикалық вольтметрлер аз жиіліктіден басқа (30...40   Гц   дейін)   кез   келген   жиіліктерде қолданылады,  өйткені        аз жиіліктерде өлшеуіш механизмі мен қосымша конденсатордың толық                Z кедергісі ауқымдық кедергіні шунттеуші ажырату кедергесіне байланысты. Айнымалы токтар мен кернеулердің əрекетті мəндерін өлшеу үшін термоэлектрлік құралдар қолданылуы мүмкін. Термоэлектрлік құралдар тізбегі схемалары сурет 5.3 көрсетілген. Термоэлектрлік құрал дегеніміз өлшенетін айнымалы токты І өткізуші температураны t өлшеу үшін қажетті сымтемір(терморезистор) 2 ретінде қызмет атқарушы термопара 1

үйлесімді магниттіэлектрлік өлшеуіш механизмі Г болып келеді.

Магниттіэлектрлік өлшеуіш механизмі ауытқу α бұрышы термоЭҚК- ға пропорционалды:

мұндағы S і

r

ТермоЭҚК термопара еркін ұштары температурасы тұрақтылығы кезінде термопара жұмыс ұштары температурасының функциясы болып келеді:

Температура t өлшенетін токІ арқылы бөлінетін жылу функциясы болады, ол өз кезегінде ток квардратына пропорционалды:

) ауытқу бұрышы, яғни айнымалы ток І əрекетті мəнінің функциясы болып табылады. Шкала сипаттамасы қатаң квадратты болмайды, өйткені терморезистор температурасы t сымтемірдің жылулық тепе-теңдігімен анықталады, яғни көптеген факторларға бағынышты бөлінетін жылу жоғалтуларымен. Егер өлшенетін ток аз болса, онда термоЭҚК мəні де аз болады. Бұл жағдайда бірнеше термопаралардан (сурет 5.3, б. қараңыз) тұратын батарея қолдануға болады. Осыған байланысты көбінесе термопара жұмыс ұштары терморезистордан шыны тамшыларыарқылы айырылады.

а— жеке термопаралы; б — термопара батареясымен; 1 — термопара; 2 — ток өтетін терморезистор.

деп атайды. Терморезистор (қыздырғыш) əдетінше константан немесе платина мен родий

қорытпасынан        орындалады.        Термопара        ретінде        хромель-копель термопарасы жиі қолданылады. Терморезистор индукциялығы өте маңызсыз, сондықтанда термоэлектрлік құралдардың негізгі қолданысы жоғары жиілікті (мегагерцтардағы - МГц) токтарды өлшеу үшін болып табылады.

Айнымалы токтың орташа жəне амплитудалық мəндерін өлшеу жартылайөткізуші жəне вакуумды диодтар, жəне вакуумды триодтармен үйлесімді түрде магниттіэлектрлік өлшеуіш механизмін қолдану көмегімен жүзеге асырылады. Жартылайөткізгіш диодтары бар құралдарды

түзеткіштер деп атайды. Олар айнымалы токтың орташа мəндерін өлшейді. Вакуумды диодтары жəне триодтары бар құралдарды

шамдық деп атайды. Олар айнымалы токтың амплитудалық жəне орташа мəндерін өлшейді. Бірақ екеуі де айнымалы токтың əрекетті мəндерінде бағаланады, соңдықтанда түзеткіш құралдардың шкаласындағы сандық таңбалары 1,11 көбейтілген (синусоид үшін қисық формасы коэффициенті), шамдық

құралдар        шкаласында        √2 бөлінген        (амплитуданың        синусоида        үшін əрекетті мəннің қатынасы). Түзеткіш құралдар көбінесе тұрақты жəне айнымалы токта əмбебап көп шекті құралдары ретінде орындалады. Көп шекті түзеткіш құрал тізбегінің схемасы сурет 5.4 көрсетілген. Схемада П

ауыстырып-қосқыш өлшеуіш механизмдерін түзеткіштермен (айнымалы ток) жұмыс жасау немесе түзеткіштерсіз (тұрақты ток) жұмыс жасауға ауыстырып қосу кезінде қызмет етеді.

жəне П

Ажыратып қосқыш П

ток жəне кернеу бойынша өлшеу шектерін өзгерту мүмкіндігін береді. Құрал ток бойынша (0,003; 0,015; 0,06; 0,3; 1,5 жəне 6А) жəне кернеу бойынша (6; 15; 60; 150; 300 жəне 600 В)алты өлшеу шектеріне ие. Түзеткіш құралдар 3...5 мың Гц дейін жиілікті айнымалы токтар мен кернеулерді өлшеу үшін қолданылуы мүмкін, өйткені одан жоғары жиіліктерде олардың кері кедергісін шунттеуші түзетушілердің ауқымды кедергісіне əсер ете бастайды. Түзеткіш құралдар 1,5 класты құралдар талаптарына сай келеді. Олар магниттіэлектрлік құралдар тұтынатын (3 мВт/В жəне 75мВт/А) қуатты тұтынады. Сурет 5.4 көрсетілген қосылған резисторлар көлемдеріне байланысты көп шекті құралдар басқа диапазонды токтар мен кернеулер үшін орындалуы мүмкін.

Шағын токтар мен кернеулерді өлшеу.

Шағын токтар мен кернеулерді өлшеу қажеттілігі көбінесе тəжірибеде электрлік өлшеу кезінде пайда болады. Сонымен бірге екі жағдайды белгілейді. Бірінші жағдайда ток немесе кернеуді санды түрде өлшеу қажеттілігі. Бұл жағдайда құрал шкаласы ток немесе кернеу, немесе ток не кернеуде пайда болатын электрлік емес көлемнің бірлігінде бағаланады. Мұндай құралдарға деген ең басты талап – ол дəлдік. Екінші жағдайда құралдың міндеттеріне тізбектің осы немесе сол аумағында ток болу факторларын табу кіреді, бұл жағдай нөлдік режимде (тепе-теңдік) салыстыру əдісі бойынша өлшеу кезінде орын алады. Осыған ұқсас құралдар

нөлдік көрсеткіштер деп аталады. Оларға қойылатын ең басты талап ол жоғары сезімталдық. Нөлдік көрсеткіштер  дəлдігі ешқандай рөл атқармайды. Сезімталдық ұлғаюы нөлдік көрсеткіш ауытқуын туындатушы бөгеуілдерімен қойылады. Бұл бөгеуілдерге қоректендіру көзін ажырату жəне құрастырудың бөлек бөліктерінтолық жетілмегендігі, механикалық шайқалулар, шарғылар мен сыртқы магнитті желілер арқылы өлшеуіш тізбектері сымтемірлерінде индукцияланатын ЭҚК жəне токтары шығып кету салдарын жатқызуға болады.

Нөлдік көрсеткіштер.

Нөлдік көрсеткіштер ретінде əртүрлі айнымалы жəне тұрақты ток гальванометрлері жəне магниттіэлектрлік өлшеуіш механизмдері бар шамдық жəне фотоэлектрлік күшейткіштер қолданылады.

Магниттіэлектрлік гальванометр дегеніміз қарапайым ілгішке қозғалатын жиектемесі (немесе магнит) бекітілген жəне айналы есептегіші бар магниттіэлектрлік өлшеуіш механизмі болып табылады. Гальванометрдің жоғары сезімталдығы негізінде ілгіштің қарсы іс-қимыл жасайтын сəті серіппенің қарсы іс-қимыл жасау сəтімен салыстырғанда күрт төмендеу арқылы жетеді. Бірақ азғантай қарсы іс-қимыл жасау сəтінде тыныштану сəті үлкен ролді ойнауын бастайды. Егер қарапайым магниттіэлектрлік құралдарда кернеуге жасалатындай етіп, жиектеме орамасын алюминий қаңқасына ораса, онда айналмалы немесе қарсы іс-қимыл жасаушы сəтіне қарағанда, жиектеме қозғалысы кезінде қаңқада индукцияланатынтұрақты магнит өрісі арқылы ток əсерімен құралатын тыныштану сəті маңызды жоғары болады. Соңдықтанда гальванометр жиектемесін қаңқасыз етіп орындайды.

р

ауытқуына қарай гальванометр қозғалатын бөліктерінің қисық қозғалысы: І – теңселімді қозғалыс қисығы; ІІ – сыншы қозғалыс қисығы; ІІІ – мерзімді емес қозғалыс қисығы

Гальванометр қозғалатын бөлігінің қисықтарының тепе-теңдік жағына қарай (яғни бекітілген ауытқуға қарай) қозғалысы α р

сурет 5.5 көрсетілген. Қисық І кедергі R

жоғары болған кезде орын алады. Құралдың бұл жұмыс режимі теңселімді немесе мерзімдік (жеткілікті тынышталынбаған) болып келеді. Қисық ІІ қозғалатын бөліктің мерзімдік жəне мерзімді емес режимдер арасында шектелуші сыншы қозғалыс режиміне сəйкес келеді. Қисық ІІІ R

төмен  мəндеріне  сипатты  мерзімдік емес (қайта тынышталған) қозғалысты байқатады. Бір гальванометрде токқа жəне кернеуге деген сезімталдықты үйлестіру мүмкін емес. Токқа сезімтал гальванометрларда көбінесе жиектеме кедергісі ұлғаюына, тасқын ілінісі ѱ жəне де сыншы кедергіге тікелей əкелетін орамдардың маңызды сандарын таңдайды. Кернеуге сезімтал гальванометрлер жиектеменің төмен кедергісі мен аз сыншы кедергіге ие болады.

6.1.

ТҰРАҚТЫ        ЖӘНЕ        БІРФАЗАЛЫҚ        АЙНЫМАЛЫ        ТОК ТІЗБЕГІНДЕГІ ҚУАТТЫ ӨЛШЕУ

Айнымалы ток тізбектеріндегі қуатты өлшеу үшін электрдинамикалық ваттметрлер, ал бірфазалық ток тізбектерінде – электрдинамикалық (0,2 жəне 0,5 класты зертханалық аспаптар ретінде), ферродинамикалық жəне индуктивтік (1,0 жəне 1,5 класты щиттік аспаптар ретінде) қолданылады. Электрдинамикалық ваттметрдің мысалында барлық ваттметрлердің жалпы қасиеттерін қарастырайық. Электрдинамикалық өлшеу механизмін ваттметр ретінде пайдаланған кезде, оның шарғылары суретте көрсетілгендей 6.1а-схемасы бойынша қосылады. Қозғалмайтын шарғының 1 екі жартысы да ток тізбегіне І дəйекті түрде, ал қозғалатын шарғы 2 жүктемеге R n

қатарлас U кернеуге қосылған. Қосымша кедергі R қос кернеу бойынша ваттметрдің өлшеу шегін кеңейту үшін қызмет етеді, сондықтан қозғалмайтын шарғыны жиі

жылжымалы шарғының кедергісін білдіреді.

Бұрын ауытқу бұрышының тəуелділігі үшін келесі өрнек арқылы электрдинамикалық өлшеу жүйесі 1

жəне 1

токтар α алынған:

мұндағы c – конструктивті тұрақты; ψ - І

жəне І

токтарының арасындағы фазалық жылжу; W – нақты қарсы іс-əрекет жасау моменті; M

а - қосылу схемасы: 1 - қозғалмайтын (дəйекті) шарғылар; 2 - қозғалатын [параллель] шарғылар; b - векторлық диаграмма; c - көпшекті ваттметр тізбегінің схемасы

Егер ваттметр тұрақты ток тізбегіне қосылса , онда

мұндағы Сонда

мұндағы К – тұрақты,        қуат.

Егер ваттметр айнымалы ток тізбегіне қосылса, онда фазалық жылжулар (6.1, б-сурет) қарастырылуы керек. Қозғалмайтын шарғы тізбегінің аздаған индуктивтілігі салдарынан ондағы ток І

кернеуден U айтарлықтай үлкен емес бұрышқа δ артта қалады. Дəйекті шарғыдағы ток

мұндағы z

/ cosδ формуласын (6.2) алмастырамыз Егер δ елемейтін жағдайда:Осылайша, электрдинамикалық ваттметрдің көрсеткіштері тұрақты жəне айнымалы токта да қуатқа Р пропорционал болады. Олардың шкалалары іс жүзінде теңестірілген. Егер ток бағытын шарғылардың біріне бағытталатын болса, онда формулаларға (6.1) жəне (6.2) байланысты, ауытқу ɑ белгісін кері өзгертеді, яғни аспаптың бағыттамасы кері жаққа шеттетіледі. Сондықтан, ваттметрды қосқан кезде, токтардың шарғыларға анық бағытын сақтау қажет. Шарғы орамаларының «басын» жəне «соңын» ажырату үшін ваттметрдешарғы орамасының «басы» əрқашан ерекше белгімен «*» (жұлдызша) немесе «+» (плюс) анықталады. Белгімен көрсетілген қорытындылар генератор қорытындылары немесе генераторлық қысқыштар деп аталады. Бұл атау олар жүктемеге емес, ток көзіне (генераторға) баратын өткізгіштерге қосылатындықтан шыққан Электродинамикалық ваттметрлер əдетте жоғары дəлдіктегі сыныптардағы зертханалық аспаптар болып табылады жəне бірнеше ток жəне кернеу шектерімен шығарылады. Мұндай ваттметрдің ішкі байланыстарының схемасы 6.1, в- суретінде көрсетілген. Схемада дəйекті тізбек құрайтын қозғалмайтын шарғылардың екі жартысы дəйекті немесе қатарлас қосылады. Соңғы жағдайда, осы шарғылардағы бірдей ток құралдың екі есе көбейтілген номиналды ток күшімен өтеді. Қатарлас тізбектің қосымша кедергісі секцияланады, нəтижесінде кернеу бойынша да бірнеше шектер болады. Соңымен бірге, сыртқы қосымша кедергілері қосылыстары үшін қызмет ететін 1000-омдық деп аталатын қысқыш шығарылады. Өйткені электрдинамикалық ваттметрдің қатарлас тізбегінің номиналды тогы 30 мА құрайды, онда осы қысқыш 30 В кернеуге сəйкес келеді. Сурет 6.1, в схемасында R

жəне R

Көбінесе ваттметрлер бағыттаманың толық ауытқуы номимал ток, номинал кернеу жəне cosφ = 1 кезінде түсетіндей етіп есептеледі. Осы мəндерге жəне шкаладағы бөлу сандарына сəйкес тұрақты ваттметр немесе

оның бөлу бағасы анықталады. Осылайша, 5 А ваттметр, 150B жəне шкаламен 10 бөлімі бар cosφ = 1, тұрақты құрамдас бөлігі болады, Вт/бөл.

Ферродинамикалықжəне индукциялық ваттметрлер 1,5-тен жəне одан төмен дəлдік класының қалқанды аспаптары ретінде шығарылады.

Айнымалы ток тізбектеріндегі энергия индуктивтік есептегіштер арқылы өлшенеді. Есептегіштің қозғалмайтын бөлігі екі электрмагниттен тұрады: электрмагнит орамы А дəйекті түрде жүктеме тізбегіне, ал электрмагнит В оған қатарлас қосылған (сурет 6.2). Есептегіштің жылжымалы бөлігі тұрақты магнит өрісінде 2 айналатын диск 1 болып табылады. Диск өсі есептегішмеханизмде бұрамдық беріліспен 3 байланысқан. Суретте 4 санымен электрмагнит        В        магнитті сымтемірінің «өсіндісі» көрсетілген.

1 - дискі; 2 - тұрақты магнит; 3 - бұрамдық беріліс; 4 - магнит В магнит өткізгішінің

«өсіндісі».

4        санымен        суретте        электрмагнит        В        магнит        өткізгішінің        «өсіндісі» көрсетілген. Тежеу сəті алдыңғы бөлікте қарастырылған электрдинамикалық есептегіштегідей құрылады. Демек, тежеу сəті дискінің бұрыштық жылдамдығына пропорционалды.

Индукциялық өлшеу механизмінің айналу моменті

жəне Ф

Бірфазалы токтың қуаты

Өйткені дəйекті А орамы бойынша ток І өтетіндіктен, Ф

ағынын бірінші жақындағынынан ток І-ге пропорционалды деп санауға болады:

Қатарлас орам B жұқа сымтемірлер орамдарының үлкен санынан тұрады жəне қосымша кедергісіз U кернеуге қосылады. Демек, оның белсенді кедергісі реактивтімен салыстырғанда аз жəне оған салынған кернеу толығымен өзін-өзі индуктивтік Е ЭҚК теңестіріледі деп санауға болады, ол келесі формуламен өрнектеледі

Мұнда ω – бұрыштық жиілік; w – параллель орамның орамдар  саны; Ф Uо

Осыған байланысты

Бұл ағынның бір бөлігі, яғни Ф

, дискіні тесіп өтеді. Флюс Ф

кернеуге пропорционалды жəне жиілікке кері пропорционалды:

мұндағы ω = 2πf.

Осылайша, (6.3) өрнегінде Ф

оған пропорционал І- мен, ал Ф

f-ті U шамасымен алмастыруға болады. Онда теңдікті қамтамасыз ету қалады

Сонымен, айналдыру кезі күшке пропорционал болады:

Осы соңғы шартты келесідегідей көрсетуге болады: φ = 0 (индуктивтік емес жүктеме) кезінде дискті қиып өтетін Ф

жəне Ф

ағындары арасындағы бұрыш 90° тең болуы тиіс. Индуктивтік есептегіштерде осындай қозғалысты құру үшін қатарлас орам ағымы дискті тесіп өтетін жұмыс ағымына Ф

жəне «өсінді» арқылы диск жанынан өтетін жұмыссыз ағымға Ф

болуының салдарынан бұрыштың ұлғаюы ψ есептегіштің векторлық диаграммасын көрсетеді, сурет 6.3 берілген. Бұл диаграммада U

ток І векторы φ бұрышына біршама кейінделетін кернеудің қатарлас орамына салынған вектор (жүктеменің индуктивті сипаты күтілуде) болып келеді. Электромагнит өзегіндегі гистерезис жəне құйынды ток жоғалтуларына негізделген І токтан α бұрышына кейінделетін дəйекті орамның Ф

ағын векторы (сурет 6.2 қараңыз). Электрмагнит қатарлас орамының І

ток векторы тізбектің жоғары индукциялығына байланысты 90° жақындау бұрышына кернеу векторынан кейінделеді. Бұл ток екі бөлікке бөлінетін ағын қалыптастырады: жұмыс ағыны Ф

жəне жұмыс істемейтін ағын Ф

. Ағын Ф

ток І

қатысты фаза бойынша Ф

ағынына қарағанда айтарлықтай                        көп жылжытылған, өйткені Ф

жолында                        маңызды жоғалтулары бар диск болады, онда І

қатысты Ф

жылжуы магнитті                сымтемірлері жолғатуларымен анықталады. Ф

жəне Ф

ағындары қатарлас тізбек орамында E

жəне Е

электр қозғалтқыш күштерін туралайды.

онымен бірге, қатарлас

орамдардың белсенді жəне реактивті кедергілерінде І

r жəне І

x кернеулерінің түсуі орын алады. Кернеу U векторы сурет 6.3 көрсетілгендей E

r жəне І Ux

теңестіруі керек. Егер ß бұрышы арқылы U жəне Ф

векторлары арасын белгілесе, онда Ф

жəне Ф

арасындағы 90° жылжу шартын келесі түрде көрсетуге болады (сурет 6.3):

Егер Ф

ағыны жəне Е

ЭҚК болмағанда, онда іс жүзінде 90° астам дерлігі дискті тесіп өтетін кернеу U жəне Ф

= с

= c

Жоғарыда        көрсетілгендей        тежеуіш        кезді        келесі        формуламен есептеуге болады

Орнатылған жылдамдықта

t

-тен t

уақыт аралығындағы интегралданғаннан кейін аламыз

мұндағы N - зəкір орамының уақытындағы (t

-t

) жалпы саны.

Индуктивтік есептегіште, сондай-ақ бұрын қарастырылған электрдинамикалық есептегіштегідей үйкелу кезін өтеу жəне өздігінен жүрудің пайда болуына қарсы келетін құрал қарастырылады.

Симметриялық жүктемесі бар үшфазалы ток тізбектерінде белсенді қуат пен энергияны өлшеу. Кезең ішінде үшфазалы тізбектің қуаты мен энергиясының орташа мəні формула бойынша анықталады

мұндағы ф индексімен U жəне І əр түрлі мəндері белгіленген. Жүйенің        толық        симметриясы        кезінде,        яғни        U 1ф

2ф

3ф

ф ,

1ф

2ф

3ф

ф

жəне φ

=φ

=φ қуатқа Р теңдігі

немесе (ток жəне кернеудің сызықтық мəндері арқылы)

Егер үш сымды тізбектің симметриялық жүктемесі жұлдыз арқылы қосылса жəне нөлдік нүкте қолжетімді болса, онда сурет 6.4 көрсетілгендей қуат пен энергия өлшеуі бір ваттметр жəне бір есептегіш арқылы жүзеге асырылады. Бұл жағдайда ваттметрдің үш еселі көрсеткіші R

жүктемесінде тұтынылатын толық белсенді энергияға тең болады.

а —жұлдыз жəненөлдік нүктеде байланысу; б — қолжетімді емес нөлдік нүктеге  немесе жүктеме үшбұрышпен байланысқанда; в, г, д — симметриясыз жүктемеде қуатты өлшеу схемасы; 1, 2, 3 — үшфазалық тізбек фазалары; 4 — жүктеме

Егер нейтралды нүкте қолжетімсіз болса немесе кернеу ұшбұрышпен қосылса, онда сурет 6.4 көрсетілген схеманы қолдануға болады, ондағы ваттметрдің қатарлас тізбегі кедергісіне көлемі тең екі r кедергісі жасанды нейтралды нүктені құрайды. Толық қуатты алу үшін бұл жағдайда да ваттметр көрсеткішін үш есеге арттыру керек. Бейсимметриялық жүктемесі бар үш фазалық ток тізбегіндегі қуат пен энергияны өлшеу.

Көбінесе осындай жағдайларда өлшеу сурет 6.4 в, г, жəне д көрсетілген схемаларының біреуіне сəйкес қосылған екі аспаптар арқылы жүзеге асырылады. Дəйекті шарғылар кез келген екі сызыққа қосылады, оларға қатарлас шарғылардың генераторлы ұштары қосылады. Қатарлас шарғылардың генераторлы емес ұштары сызықтың дəйекті орамдарынан босына қосылады. Ваттметр сурет 6.4 в-схемасына сəйкес қосылған деп есептейік. Онда үш фазалық жүйеде жүктеменің үшбұрышпен немесе жұлдызбен қосылу схемасына қарамастан жүйенің лездік қуат мəні бөлек фазалар қуатының лездік мəніне тең болады:

Қабылдағыштарды жұлдызбен байланыстырған кезде, бұл теңдеу келесі түрде қайта жазылуы мүмкін:

(6.4)мұнда u

, u

, u

, і

, і

Кирхгоф алғашқы заңы негізінде бұданЛездік  қуаты  үшін  өрнек  (6.5)  ток  і

мəнің (6.4) теңдеуіне        қою арқылы аламыз:

мұнда u

= u

жəне u

= u

осылайша,

Осындай тұжырымдарға ұшбұрыш схемасы бойынша жүйені қосу арқылы келуге болады (сурет (6.4 көрсетілгендей). Бұл жағдайда

Кирхгоф екінші заңына сай фазалық жəне сызықты кернеулердің лездік мəндері бір- біріне тең жəне токтардың лездік мəндері сəйкес сызықты токтар лездік мəндеріне тең екенін ескеру қажет.

Қуаттың лездік мəннен орташа мəніне өту арқылы, аламыз

мұндағы β

жəне І

арасындағы фазалық ауысу, β

жəне І

схемалараның бірімен қосылған жалпы қозғалмалы бөліктері бар екі өлшеуіш        механизмдерден        тұрады(сур. 6.5).

) немесе сурет 6.6 схемасына сəйкес қосылған есептегіштермен жүзеге асырылады. Әрбір ваттметр бір фазаның қуатын есепке алады. Сурет 6.6 схемасында R

жəне R

1,2,3-үшфазалық тізбек фазалары, 4,5- есептеуіш механизмдерін өлшеуіш.

-сурет.

Қуаты жəне үшфазалық төрт сымды тізбектегі энергияны өлшеу үшін ваттметр немесе есептегіштерді қосу схемасы:

1, 2, 3 - тізбек фазалары; 4 – нөлдік сымтемір.

Жүйенің толық қуатын үш ваттметр көрсеткіштерін қосу арқылы анықтауға болады:

Төрт өткізгішті тізбектер үшін үш фазалы ваттметрлер жəне есептеуіштердің бір осьте бекітілген қозғалатын бөліктерімен үш өлшеуіш механизмі болады.

Реактивті қуат келесідей өрнекпен анықталады:

r

sіnφ.

Бұндай қуат уақыт бірлігі кезінде берілетін энергияны сипаттап бермесе де, реактивті қуат пен энергияны іс жүзінде өлшеу қажет, өйткені электрберіліс желілерінде реактивті энергияның бар болуы олардың ішіндегі токтың артуын тудырады, нəтижесінде жоғалтымдардың артуына жəне кернеудің төмендеуіне əкеліп соқтырады. Сол себепті cosφ-дің азаюына ұмтылу керек, яғни sіnφ-дің азаюына, басқа сөзбен айтқанда реактивті қуат пен энергияның азаюына ұмтылу қажет. Тəжірибе жүзінде үшфазалы ток тізбектерінің реактивті қуаты мен энергиясын өлшеудің зор мəні бар.

жəне W

екі электрдинамикалық ваттметрлері көмегімен жасанды нөлдік нүкте арқылы үшфазалы ток тізбектерінің реактивті қуатын өлшеу схемасы мен векторлы диаграммасы 6.7 суретінде бейнеленген.

1 - екі ваттметрдің диаграммасы: 1, 2, 3 - тізбектің фазасы; б - векторлық диаграмма.

Бұл схема қарапайым ассимтрия кезінде қолданылады, яғни кернеудің симметриясы жəне токтың симметрия еместігі жəне фазалық жылжуда. r кедергісі ваттметрлердің параллель орамаларының кедергісіне тең болуы керек. 6.7 cуреттегі схемада Z

жəне Z

6.7, б суретте токтың вектролық диаграммасы жəне 6.7, а суретіндегі схема үшін кернеу көрсетілген.

а - қосылу тізбектері; 1, 2, 3 – тізбектер фазалары; б - векторлық диаграмма.

Сурет 6.7. а, схемасына сəйкес ваттметрлер көрсеткіштері келесі өрнектер арқылы анықталады:

Қарапайым ассиметрия кезінде үшфазалық токтың реактивтік энергиясын өлшеу үшін қосымша дəйекті орамдары бар индуктивтік есептегіштер кеңінен таралған, оның схемасы 6.8, а-суретте көрсетілген. Бұнда əрбір элементтің дəйекті тізбегі орамасы саны бірдей екі орамдардан тұрады. Векторлық диаграммаға сəйкес (6.8б-сурет), ваттметрлердің көрсеткіштері келесідей болады:

Онда І

, екінші орам секілді генераторға генераторлық емес соңымен байланысқан. Қарастырылған схема бойынша реактивті энергияның тек индуктивтік есептегіштері шығарылады.

Тұрақты ток R кедергісі өлшеуі сурет 7.1 схемасы бойынша амперметр-вольтметр көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін. Өйткені

мұндағы U x

жəне І x

x

, вольтметр U x

жəне амперметр І

аспаптары көрсеткіштері бойынша есептелген кедергі келесідегідей болады:

a – үлкен кедергілерді өлшеу үшін; б – шағын кедергілерді өлшеу үшін

Алайда, вольтметрдің көрсеткіші

x

арқылы ағып жатқан ток;І

x

Осы теңдеудің оң жəне сол жағын І

бөлу арқылы аламыз

Осы схема бойынша өлшеудің абсолюттік қателігі

ал салыстырмалы қателігі

Демек,R

<< R x болғанда, есептелген тізбекті тек қана үлкен кедергілерді өлшеу кезінде қолдануға болады. 7.1б-схемаға сəйкес R

өлшемін өлшеу кезінде

Демек,

Бұл жағдайда салыстырмалы қателік

немесе

Осылайша, сурет 7.1.б, схемасын R v

<R x болғанда тек шағын кедергілерді өлшеу үшін пайдаланылуы мүмкін. Сурет 7.1 R1 - схема жұмыс режимдерін өзгертуге арналған ауыспалы резистор. Жоғарыда келтірілген өрнектер қателікті бағалау үшін, жəне егер аспаптар кедергілері белгілі болса R' x

өлшенген мəніне еңгізу үшін қызмет ете алады.

а – ү лкен кедергілерге; б – шағын кедергілер үшін.

Амперметр-вольтметр əдісі айнымалы токта қолданылуы мүмкін. Бұл жағдайда тұрақты токка R кедергісі емес, толық кедергі Z модулі өлшенетін болады. Қажет болса, белсенді жəне реактивтік кедергілерді бөлек өлшеуге болады. Ол үшін амперметр мен вольтметрге қосымша, ваттметрді қосу қажет (7.2-сурет).

Сыналатын объектің белсенді R' x

жəне реактивті X' x

кедергілері келесі өрнектер арқылы алынуы мүмкін:

мұндағы U, І, P — вольтметр, амперметр жəне ваттметр көрсеткіштері Берілген жағдайда əдістемелік қателіктің орын алуы мүмкін. Бірақ түзетулер еңгізу іс жүзінде қиын болып табылады, өйткені құралдың реактивтік кедергісі əдетте белгісіз.

Сурет 7.2.: Z x

Омметрлер магнитті электрикалық өлшеуіш механизмдері негізінде орындалады. Оларды екі топқа бөлуге болады: көрсеткіштері кернеуге бағынышты омметрлер, жəне көрсеткіштері кернеуге бағынышты емес омметрлер. Бірінші топ омметрлері өлшенетін резистормен дəйекті немесе қатарлас қосылатын магниттіэлектрикалық өлшеуіш механизмін, ал екінші топ омметрлері магниттіэлектрикалық логометрді пайдаланады.

Белгілі бір кернеу U мəніне сəйкес, құрал тікелей R x бірлігінде бағалануы мүмкін. Өйткені құралды пайдалану кезінде кернеу U бағалану барысында оның мəнінен өзгеше болуы мүмкін, онда, өлшемес бұрын кернеудің көлемін тексеру керек болады. Ол үшін К кілтімен R x қысқышын қысқаға тұйықтайды. Егер осы кезде көрсетпе «0» белгісіне шықпаса, онда құрал сыртына шығарылған қозғалтқышы тұтқышпен байланысқан жақтауды шунттаушы R рег

реостат көмегімен І p

токты өзгерту қажет.

Өлшенетін кедергілер дəйекті қосылатын омметрлер үлкен (1000 Ом) кедергілерді өлшеуге ыңғайлы болып табылады. Көрсетпені «0» күйіне бекіткеннен кейін, K ашық кілті арқылы өлшеу жүргізіледі.

а - өлшенетін кедергісі дəйекті қосылатын; b - қатарлас қосылумен; в – логометрмен.

мұндағы R

p

жəне қосымша R қос

қосынды кедергісі; R

x

= 0 кезінде ток Іp = 0, ал R x

Бұнда кернеуді тексеру жəне нөлді бекіту K (R x

= ∞) кілті ашылғанда, ал R x өлшеуі K тұйық кілтімен орындалады. «Нөлді» реттеу электрикалық шунт арқылы жүргізіледі. Өлшенетін кедергісі қатарлас қосылатын омметрлер де біркелкі емес шкалаға ие. Олар шағын кедергілерді өлшеуге ыңғайлы.

x жақтаулардың біреуінің тізбегіне дəйекті немесе жақтаулардың біріне қатарлас қосылады. Сурет 7.3.в, логометрі бар омметр тізбегінің ең кең таралған схемасы көрсетілген. Схемада R x

жəне r

c

Жақтаулар І

жəне І

токтары келесі формулалар арқылы өрнектелуі мүмкін:

Өйткені логометрдің ауытқу бұрышы ɑ ауытқу бұрышы токтар қатынасы функциясы болғандықтан, яғни

онда

Осылайша, логометрдің көрсеткіштері кернеуге принципалды түрде байланысты емес. Тəжірибеде, кернеуге деген біраз тəуелділік бар. Жақсы логометрлерде кернеудің ±20% номиналынан өзгеру кезінде кернеу əсері ± (0,1 ... 0,2)% -дан аспайды.

Тепе-теңдік көпірлері.

Көпірлік тізбектер жұмыс принциптері мен негізгі қатынастары бұрын қарастырылған. Шамамен 1 Ом жəне одан да жоғары кедергілерді өлшеу үшін дара көпірлер қолданылады. Кішігірім кедергілерді өлшеу үшін (1 Омнан аз) қосарлы көпірлер қолданылады.

Дара көпірлер.

Ауыспалы (сурет 7.4, а) жəне тұрақты (сурет 7.4, б қараңыз) иін қатынасы бар екі типті дара көпірлер тізбектері схемаларын қарастырамыз. Дара көпірі тепе-теңдік шартына сəйкес:

мұндағы R

Ауыспалы иін қатынасы бар көпірлерде тепе-теңдікке жету үшін шкаламен қамдалған реохорд R көмегімен R

қатынасын өзгереді (реттеледі), ол бойынша осы қатынасты тікелей оқуға болады. Иін R

кедергі магазині түрінде орындалған, оның көмегімен R

қатынасында көбейткішті өзгертуге болады. Бұл көбейткіш 0,1; 1; 10; 100 жəне 1000  тең. Ол өлшенетін кедергі шамасына байланысты таңдалады. Иіннің тұрақты қатынасы бар дара көпірлерде (сурет 7.4, б қараңыз) теңдестіру төрт немесе он бес ондық кернеу магазині түрінде орындалатын R

кедергісін реттеу арқылы жүзеге асырылады. Иіндер қатынасын ажыратып қосқыш K

арқылы орнатуға болады, ол 1/100-ден 100/1 тең, R x

өлшемдерін 0,1-ден 10

Ом диапазонында жүргізуге мүмкіндік береді. K

кілті қуатты қосуға, ал K

кілті гальванометрді қосуға арналған. Иін қатынастарын орай көпір тепе- теңдігінде R

иіннің барлық төрт ондығы (тармақтарына) пайдаланылатындай етіп таңдалуы тиіс.

Көпір сезгіштігі деп түсінуге болады

мұнда α / ∆І г

Осыған байланысты, гальванометр жəне қуат көзінің кернеуі U сезгіштігі көп бөлған сайын, көпір сезгіштігі де арта түседі. Дегенмен, көпір иіндерінің шарғы кедергілерінде кернеуінің U көбеюі шектелген.

a – иіннің айнымалы қатынасы; б – иіннің тұрақты қатынасы; K

Өлшенетін кедергі көлеміне байланысты кернеу мен иін қатынастарының рұқсат етілген мəндері көпір төлқұжатында көрсетіледі.

Қосарлы көпір . Шағын кедергілерді (1 Ом кем емес) дара көпір арқылы өлшеу кезінде қосылыс сымтемірлері кедергілеріне əсер ету салдарынан қателіктер болады, олар арқылы өлшенетін кедергі көпірге жəне ауыспалы байланыстар кедергісіне қосылады. Бұл қателіктерді азайтуға болады, егер шағын кедергілерді қосарлы көпірмен өлшесе. Қосарлы көпір тізбегінің принципиалды схемасы сурет7.4.в, келтірілген. Схемада R x

жəне R

өлшенетін жəне үлгілі (салыстырмалы) кедергіні білдіреді; R

жəне R