8.3 Сандық осциллографтар.

Осциллографтарды пайдаланудың негізгі бағыттарының бірі ол сигналдарды және микропроцессорларды сандық әдiстермен өңдеу сұлбаларының кеңінен қолданылуы. Қазiргi заманғы сандық осциллографтардың(ЦО) құрылыстық құрылымы олардыңпайдаланылып отырған микропроцессорлық жүйенің көлемі мен функциясына тәуелді болып келеді. Сандықсақтағыш осциллографтардың салыстырмалы қарапайым сұлбасы суретте көрсетілген. Осы сұлбада ЦАП жайма генераторының функциясын орындайды, ал микроконтроллер кiруге түсетін және де басқаратын сигналдарды орындайды. ЦАП тан шығуда өзгертетiн жақын сызықты және өзгертетiн кернеудің сатысықұралады. Тез әрекет ететін ЦАП пен микроконтроллердің жайма жылдамдығы (40 мгцке дейiн) шектеледi.

Сақтау уақыты шектеулі.

Сандық осциллографтар программалық басқарумен микропроцессорлық жүйенің негiзде кең ауқымды мүмкiндiктерге ие болады. Мұндай осциллографтардың құрылымы ЭВМ құрылымына ұқсас келеді.

8.8 сурет. Сандық сақтағыш осциллографтардың құрылымдық сұлба. Зерттелетiн аналогтық сигналдар кiретiнқұрылғыға жасайды, АЦПпен оның параметрлерiнiң келiсуiн жүзеге асырады, сонымен бiрге көп каналды осциллографтардың алдындаавтоматты түрде каналдар ауыстырылып қосылады. Зерттелетiн сигналдың параметрлерi уақытша және амплитудалық болып кiрiктiрме өлшеуiштердiң көмегімен анықталады. АЦП дан кейiн сигналдардың информациялық параметрлерiнiң кодтарын белгілі бір реттілікпенқұрылғы ішілік интерфейс ЖҚға беріледi, ережеге сәйкес өз құрамына қосылады:

-ОЗУ информациялық сигналдар үшін; -(ЗУПУ) басқарудың программасын есте сақтайтын құрал; -ЖҚ көмекшi мәлiмет (ЗУСИ),экранға шығарылатын таңбалы ақпаратты сақтау үшiн.

-ЖҚ дан сигналдар процессорға түседі (П ), көрсететiн құрылғы сыртқы интерфейс арқылы сыртқы құрылғыға немесе ЗВМ ға өтеді.

Құрамында микропроцессорлық жүйелік құрал бар болу онда құрылғының жұмысын автоматтандыруға толықтай рұқсат бередi. Құралдың көрсететiн құрылғысында сигналдардың осциллограммаларын ғана емес, сонымен қатар оның параметрлерiнiң сандық мағыналарын да бақылауға болады. Қазiргi ЦО лар сигналдарды зерттеуден пайда болатын функционалдық мiндеттердің бәрi iс жүзiнде шешуге рұқсат бередi.

8.9-шы сурет. Сандық осциллографтардыңбағдарламалы басқарудағы қорытылғанқұрылымдық сұлбасы. ЦО ның жұмыс уақыты түрлi бола алады: -Сигналдарды осциллографтау периодты және бір ретті,

-таныстырылатындарыаналогты немесе дискреттi пiшiнде болады; -автоматталған өлшеулер абсолюттiк және салыстырмалы бiрлiктерде

сигналдар параметрлерін сандық түрде амплитудалық және уақытша ұсыну; -сигналдардың жеке бөлiмшелерiнің жазбасы; -сигналдарды пайдалы қорлармен осциллографтау; -өлшеу дәлдiгiнің жоғарылауы, ақпаратты қысу мақсатында сигналдардылогика-математикалық тұрғыда өңдеу; -берiлген пiшiннiң сигналдарын шығару; -ЭВМжәне тағы басқа ақпараттардың қорытындысы.

Бейне үш өлшемдi кеңiстiкте өзiн таныстыру мүмкiн.

9. Электрлік тізбектің параметрлерін өлшеу әдiс және құралы.

9. 1 Тұрақты ток пен кернеуді өлщеу.

Тұрақты токпенкернеудің техникалық өлшеулерiн орындау үшiн қазiргi уақытта магнитоэлектрлік амперметрлер менвольтметр мындай өлшеу шектерiмен 0,1 мкА...6 кА и 0,3 мВ...1,5 кВкең пайдаланылады, сонымен бiрге электромеханикалық құралдарды басқа түрлерінде қолданылады. Токтiң тез ағатын импульстерініңэлектрін аз мөлшерде анықтау үшiнбаллистикалық гальванометрлердi пайдаланады, ал электрдiң үлкен көлемін анықтау үшiн – кулонметрлерді қолданады. Бiрақ бұл ЦИП құралдары үндеуде өте ыңғайлы ығыстырады, сенiмдi, дәл және де қымбат емес.

Өлшеуiш құрылғыны таңдау түрi ол нысанның қуатымен қажеттi дәлдiкте өлшеуге шартталған. Өлшегiш тізбекті құралға қосарда ол оның параметрлерін өзгертедi. Әдiстемелiк қателiктiң шамасын кiшiрейту үшiн өлшеу алдында вольтметрдiң кернеу кедергiсi барынша үлкен болуы керек, ал амперметрдiң ток кедергiсi өлшеу алдында барынша аз болуы керек. Тұрақты үлкен токтарды электромеханикалық құралдардың көмегімен өлшеу алдында қосымша шунттарды пайдаланады, ал үлкен мәнді кернеулерді өлшеу алдында қосымша резисторлар қолданылады. Аз токты жәнекернеуді өлшеу үшiн ( 0, 1дегi және 1 Нв) магниттік электрлік жүйелердің гальванометрлері,сандық пикоамперметрлер, микровольтметрлер, нановольтметрлер пайдаланылады.

Эқк ні өлшеу үшiн тұрақты ток компенсаторлары пайдаланылады. Магниттi түрлендiргiштердi пайдалана отырып (10 кА көбірек) үлкен тұрақты токтарды өлшей аламыз. Дәл өлшеулердi жүргiзу үшiн жақтау торының үзiлулерін қосатын және де белгiлi бір диаметрдегі мыс өзектерi тәрізді арнайы шунттарпайдаланылады. Ал тұрақты жоғарығы кернеулердi (300 квке дейiн) өлшеу үшiн электростатикалық вольтметрлердi қолданады.

9.1.Токтi және кернеуді тiкелей бағалау әдісімен қолдануды өлшеу. Осы әдiс тура көрсететiн құралдардың көмегімен жүзеге асырылады. Вольтметр кернеу өлшеудіқажет ететін тiзбектiң бөлiміне параллель

қосылады. Кернеудi өлшеуәрқашан қателiкпен бiрге жүредi, ал оныңшамасы (Rv ) вольтметрдің iшкi кедергісіне тәуелді болады. Зерттелетiн тізбектегі вольтметрдiң қосылуы осы тізбектің жұмыс уақытын бұрмалайды.

Мысалы, түр өлшегiш тізбек үшiн

9.1. сурет. Токтi және кернеуді тiкелей бағалау әдiсiмен өлшеу сұлбасы. Резистордағы кернеудіR2 ге дейінгі және кейінгі вольтметрдің қосылуы анықталады.

U_R2 = U R₂ / (R₁ + R₂) U`_R2 = U R₂ / R₁ (1+ R₂ / R_y) + R₂ (9.1)

Өлшеудің жүзеге асқан әдістерімен шартталған жүйелі қателік үлкен болған сайын, вольтметр кедергісі аз болады.

σ_v = - (R_{2 /} R_v )/ (1+ R₂/ R_v + R₂/ R₁) (9.2)

Сөйтіп кернеудің өлшеу дәлдігін жоғарылату үшін жоғары-омды кірісі болатын және өлшеу объектінен энергияны аз жұмсайтын вольтметрлерді қолдану қажет деп қорытындылауға болады.

Токты өлшеу кезінде өлшеу қателігі амперметр мен жүктеменің кедергілерінің арақатынасына тәуелді. Бірақ сонымен бірге амперметр ішкі кедергісі аз болған сайын, өлшеудің салыстырмалы қателігі де аз болады:

σ_а = - R_{A`</sub>/ (R<sub>I`}+ R_A`) = - R_A / R_H (9.3)

Шамамен салыстыру әдісін пайдалану арқылы ток пен кернеуді өлшеу

Өлшеудің берілген әдісі өлшенген кернеудің белгілі кернеумен салыстыруына негізделген. Сонымен бірге кернеуді өлшеген кездегі кең таралғаны - нөлдік (компенсациондық) әдіс.Б

9.2 сурет. Тұрақты ток компенсаторының сұлбасы

Бұл әдістің мәні - белгісіз кернеудің стабилизацияланған ток көзінің (қарапайым элементтің) тізбегіне қосылған үлгі резисторына теңестірілуінде. Момент компенсация гальвонометрдің нөлдік көрсеткішімен анықталады. Берілген әдісті қолданған кезде өлшеу дәлдігі қарапайым элементтің ЭҚК мәні және потенциометр кедергілерінің тұрақты мәндерінің ара қатынасы, сонымен бірге гальванометр сезімталдығы да белгілі болатын дәлдікке тәуелді. Потенциометрде өлшеу дәлдігі әдетте кернеудің көпразрядты дискретті бөлгіштердің арнайы сұлбасының көмегімен жүзеге асырылады.

Әдістің ерекшеліктеріне жатқызамыз:

компенсация моментінде кернеу көзінен өлшенген ток компенсация тізбегінде болмайды, яғни тәжірибеде ЭҚК мәні кернеу көзінің қысқышында өлшенеді;

гальванометр тізбегінде токтың болмауы өлшеу нәтижесіне қажет біріккн өткізгіштер кедергілерінің әсерін шығаруға мүмкіндік береді;

толық компенсацияда өлшеу объектісінен алынған қуат қолданылмайды.

Сонымен бірге салыстыру әдісі айнымалыағы кедергілерді өлшеу үшін қолданылады. Айнымалы токта салыстырмалы сұлбалар әрекетінің қағидаты тұрақты токтағы компенсаторлар сұлбасының аналогтық сұлбасы тәрізді өлшенген кернеудің көмекші тізбектің активті кедергілерінде тұрақты ток ретінде жасалатын белгілі кернеуіне теңгерілуінде құралады. Өлшенген кернеудің шама және фаза бойынша теңгерілу әдісіне қарай полярлы-координатты және тікбұрышты-координатты деп айырылады.

Айнымалы ток пен кернеуді өлшеу

Тұрақты ток пен кернеу шамаларын бағалау үшін әрекет етуші, амплитудалық және орташа мәндер ретінде қолданылады. Бұл мақсат үшін әр түрлі жүйелердің жабдықтары қолданылады, бірақ магнитті-электрлік жүйелер жабдықтарын қолданған кезде айнымалы токтан тұрақтыға қосымша түрлендіргіштерті қолдану талап етіледі.

250...300 А- ден жоғары токтарды өлшеген кезде электромеханикалық жүйенің амперметрлері тікелей токжүргізуші өткізгіштердің магнит өрісіндегі жабдықтардың көрсеткіштеріне қатты әсерінен және шиналардың біраз қызуының себебінен қосылмайды. Өлшенген токтар мен кернеулердің диапазондарының кеңеюі негізінен өлшенетін трансформаторлар көмегімен өндіріледі. Сыртқы магниттік және электрлік өрістерден жабдықтарды қорғау үшін экрандау қолданылады. Айнымалы токта міндетті түрде өлшеу қателігінің жиілікті құрамдас бөлігін де есепке алу керек.

Электрлік қуат пен энергияны өлшеу

Әр түрлі жүйелер жабдықтарының көмегімен тұрақты ток тізбектерінде активті (D=UIcosα), реактивті(Q=UIsinα) және толық() қуаттар өлшемдері, бірфазалық және үшфазалық айнымалы токтар өлшемдері, қуаттың лездік мәндері және кең көлемде электр санының өлшемдері жасалады. Сонымен бірге өлшенген қуаттар диапазоны мкВт бөлігінен бастап ГВт-қа дейін барады.

Тұрақты ток тізбектеріндегі қуатты жанама өлшеу кезінде вольтметр мен амперметр әдісі қолданылады. Бұл жағдайда жабдықтар екі сұлба бойынша қосылады:

сурет. Жүктеменің кіші және үлкен кедергілері кезіндегі амперметр мен вольтметр көрсеткіштері бойынша қуатты өлшеу сұлбалары.

Берілген әдіс қарапайым, сенімді, қарапайым, бірақ елеулі кемшіліктерге ие:

көрсеткіштерді екі жабдықтар арқылы шешу қажеттілігі;

есептеулер шығару қажеттілігі;

жабдықтар қажеттіліктерін сомалау есебінен аса жоғары емес дәлдігі.

Компенсационды әдіс қуатты өлшеудің жоғары дәлдігі талап етілгенде қолданылады. Компенсатордың көмегімен кезекпен жүктеме тогы және жүктемедегі кернеудің түсуі өлшенеді. Қуатты өлшеу үшін электродинамикалық жабдықтар қолданылады.

сурет. Электродинамикалық ваттметрді ток пен кернеудің өлшенетін трансорматорлары арқылы қосу сұлбасы.

Жиіліктердің кең диапазонында сандық ваттметрлер қолданылады. Олар өлшеулер шектерін, өз бетінше калибровканы автоматты түрде таңдауды қамтамасыз етеді, олардың сыртқы интерфейсі болады.

Үшфазалық тізбектерде қуатты өлшеу үшін бір, екі және үш ваттметрлер қолданылады. Біріншісі фазалардың бірқалыпты жүк салмағы болатын және ток пен кернеу арасындағы фазалардың жылжуының бірдей бұрышы болатын жүйелер қолданылады. Сонда жүк салмақ жұлдызша, үшбұрыш сұлбасы бойынша қосылады.

Ассиметриялық жүктеме кезінде екі ваттметрлер әдістері қолданылады. Сол кезде сомалық қуатты жабдықтарды қосу сұлбасы арқылы есептеу керек. Үш ваттметрлер сұлбасын қолдану кезінде тұтылатын қуатты анықтау үшін көрсеткіштерді сомалау жүргізіледі.

Жоғары жиілікті тізбектеріндегі қуатты өлшеу үшін Холл тетіктері (датчиктері) мен термоэлектрлік түрлендіргіштерін пайдалану көмегімен тура әрі жанама әдістерді, сонымен бірге электрондық және сандық ваттметрлерді қолданамыз. Энергияларды өлшеу үшін электромеханикалық және электрондық есептеуіштер (счетчик) қолданылады.

Қуатты өлшеу кезінде фазалардың жылжу жиілігі электродинамикалық жүйелердің өлшеу механизмдерін қолданады, себебі сол жабдықтардың күрделі функционалды тәуелділігі бар:

α~I1I2cosΨ (9.4)

Егер токты тізбектелген катушкалар арқылы қоссақ, онда катушкалардың бірін тізбекке қосқандағы ток пен кернеуді қолдануға болады, сонымен бірге фазалардың қосымша жылжуын қамтамасыз етуге болады. Сонымен бірге активті және реактивті қуаттарды өлшеуге болады.

9.3. Электронды ваттметрлер

Электронды ваттметрлердің электронды вольтметрлер негізінде параметрлік және модуляциялық түрлері болады. Параметрлік ваттметрлер тура және жанама өзгеретін ваттметрлер деп бөлінеді.

Тура өзгеретін параметрлік ваттметрлердің жұмыс істеу қағидасы функционалдық тәуелділік реализациясына негізделген:

(U1+U2)²-(U1-U2)² = 4U1*U2 (9.5)

Сөйтіп екі сигналы болатын берілген математикалық операцияларды орындау нәтижесінде сигнал қуатын өлшеу кезінде талап етілетін олардың туындысын алуға болады. Бұл мақсатпен ток алдын ала кернеуге айналады, ал сигналдар мәндерінің квадратқа шығуы функционалды түрлендіргіштер көмегімен жүзеге асады.

9.5-сурет Квадраторлық ваттметрдің структуралық схемасы.

Модуляциялық ваттметрлер импульстық сигналдардың екі еселік модуляциясына негізделген (жоғарғы импульстық - ЖИМ және амплитудалық импульстық - АИМ)

9.4 Сигналдарды қолдану жиілігінің өлшеу әдістері

Электрлік сигналдар жиілігін өлшеу өлшеудің ең көп таралған түрлерінің бірі болып табылады.

Техникада өлшенетін жиіліктердің диапазоны герц бірлігінен гигагерцке дейін қамтиды. Жиілікті өлшеу әдісі жиілік диапазонына , өлшеу дәлдігіне, сигналдардың формасы мен шамасына және қуат көзіне байланысты болады.

Жиілікті тікелей өлшеу әдістері электр-механикалық, сандық және электрондық жиілік өлшегіштерді (частотомер) қолдануға негізделген.

Электр-механикалық аспаптар құрылымы эксплуатацияда қарапайым және сенімді, дәлдігі жоғары болып келеді. Электрондық жиілік өлшегіштер( частотомер) сигнал қуатын аз пайдалануы және жиілік диапазонының кеңдігімен сипатталады.Ал ең жоғары дәлдікті сандық жиілік өлшегіштер( частотомер) қамтамасыз етеді.

Электр тізбегіндегі айнымалы тоқтың жиілігін өлшеу үшін логометр схемасына қосылған электромеханикалық жүйе аспаптары пайдаланылады.

Айталық,электромагниттік жүйенің өлшеу механизмі арқылы жабдықтардың өлшеу механизмінің тізбегіне қосымша жалғанған аспап индуктивтілік пен сыйымдылықтан тұратын өлшеу схемасын құрады.

9.6- сурет. Электромагниттік жүйенің логомер базасындағы жиілік өлшегіштің ( частотомер) сұлбасы.

Жиілікті өлшеу кезінде бірінші өлшеу тізбегіне индуктивтілікті, ал екіншісіне индуктивтілік катушкасы мен конденсатор жалғайды. Өлшеу тізбегіндегі ток негізгі реактивті кедергімен анықталады. Мынадай аспаптың жылжымалы жүйесінің ауытқу бұрышы өлшеу тармақтарындағы тоқтардың байланысына тәуелді:өлшеу тізбегінің резонанстық режимін қамтамасыз ету үшін коденсатор аумағын жинақтайды. Бұл тізбектегі токтың өзгеру жиілігін өлшеу үшін мынадай аспапты қолдануға мүмкіндік береді:

а ~ Z1/Z0=wL1/(wL0-1/wC0)

Жиілікті өлшеудің көпірлік әдісі өлшенетін жиілік кернеуімен қоректенетін айнымалы тоқтың жиілікке тәуелді көпірлеріне(сыйымдылықты) негізделген.

Интерференционды Лиссажу фигуралары мен айналым жаймалауды алудың жиілікті жанама өлшеудің Осциллограф әдісі қарапайым, ыңғайлы және дәл, бірақ фигураларды анықтағанда күрделі.

Қазіргі кезде дискретті есепшот әдісі мен салыстырудың гетеродин(резонанстық) әдісі кең қолданыс тапты.

Жиіліктің өлшеу үшін екі физикалық қағидат пайдаланылады. Бірінші жағдайда жиілікті өлшеу нәтижелі кернеу мен сигналдың ұзындығы немесе амплитуда боынша қалыптасатын импульстың құралымына негізделген.

Екінші әдіс тербелмелі контурдың өзіндік жиілігі мен сигнал жиілігін салыстыруға негізделген. Бұл ретте тербелмелі контурды көрсетуші өлшенетін тізбекке қосылған конденсатор шкаласы жиілік бірліктеріне градуирленеді.

Электрондық жиілік өлшегіш аспаптар төмендегідей топтарға бөлінеді:

Ч1 - жиіліктің және уақыттың стандарттары;

Ч2 - резонанстық жиілік өлшегіштер( частотомеры);

Ч3 - электрондық-есепшоттар жиілік өлшегіштері( частотомеры);

Ч4 - гетеродиндық, конденсаторлық, көпірлік жиілік өлшегіштері(қазіргі уақытта шығарылмайды, бірақ гетеродиндық әдіс өлшеу құрылғыларында кеңінен қолданылады );

Ч5 –үйлестіргіштер(синхронизаторлар) және жиіліктің түрлендіргіштері;

Ч6 - жиілік синтезаторлары,жиілік бөлгіштер және үдеткіштер;

Ч7 – эталонды жиілік пен уақыттың сигнал қабылдағыштары , фазалық ,уақыттық,жиіліктік компараторлар, және синхрометрлер;

Ч8 – басқа аумақтағы жиілік түрлендіргіштер.

9.4.1 Сигналдар қолданысының жиілігін өлшеу конденсаторын әдісін Берілген әдіс өлшенетін жиіліктерін периодты зарядтау кезіндегі конденсатор разрядының орташа тогының жабдығын өлшеуге негізделген. Бұл жабдықтар түрлерінің жұмыс істеу принципі төмендегі сұлбада көрсетілген.

Конденсаторды қуаттандыру әдісімен жиілікті өлшеу сұлбасы.

Коммутатор конденсаторды кернеу жиілігімен тактқа периодты түрде зарядтауға және разрядтауға мүмкіндік береді. Токты өлшеу конденсаторын ауыстырып-қосуда токты өлшеуіш пен резистор арқылы конденсатор разряды жүреді. Егер заряд пен разряд тізбегінің уақытының тұрақтысы сигнал периодының жартысынан аз болса, онда микроамперметр арқылы ағатын конденсатор разрядының тогының орташа мәнін осы формула арқылы есептейміз:

электржинағыш қырманның өлшеушісіне электржинағыштің дәрежесі арқылы резистор және қырманның өлшеушісінің болып жатады. егер түпкілікті зарядтың(RC тоннасы =) және дәреженің қатарының уақытына меньше жарты зертте- белгінің кезі, тогда электржинағыштің дәрежесінің, арқылы микроамперметрді өтіп кететін қырманының ортаның мағынасының, ша формула анықтау болады :

I(пд)= fx * q = fx * C U. (9.6)

Бұдан мұндай схемадағы ток ауыстырып-қосудың жиілігіне пропорционал екені шығады, және тұрақты туынды кезде RC жабдық шкаласын жиілік бірліктерінде градуирлеуге болады:

fx=I(пд)/CU (9.7)

Конденсаторды қайта қуаттандыру әдісі 20 гц–тен 500 кГц–ке дейінгі аралықта қолданылады. Жиілік диапазонның жоғарғы шегі заряд пен разрядтың тұрақты уақыттарының шамаларымен, конденсаторды ауыстырып-қосу уақытымен және өлшеуіш аспаптың сезімталдығымен шектеледі.

9.4.2 Жиілікті өлшеудің резонанстық әдісі.

Бұл әдіс резонанстың шығуын пайдалануға негізделген және жоғарғы мен өте жоғарғы жиіліктерді өлшеуде қолданылады .

Аспаптың өлшеу схемасының негізгі элементтері құрастырылатын тербелмелі контур және резонанстың индикаторы болып табылады. 200 кГц –ке дейінгі жиілікті өлшеу үшін бағытталған параметрлері бар дірілдегіш контур пайдаланылады.

Резонансты жиілік өлшегіштің оңайлайтылған сұлбасы

Құрылымның жұмыс принципі индикатордың максимум көрсеткішінің жетістігі мен зерттелетін сигналдың жиілігіне ие резонанстағы тербелмелі контурдың жөнге салуына негізделген. Жиіліктің мәні тікелей айнымалы конденсатор шкаласы бойынша есептеледі.

9.4.3 Жиілікті өлшеу үшін салыстыру әдісін қолдану.

Бұл әдістің мәні гетеродин қағидасының жүзеге асуына негізделген, яғни зерттелетін сигнал жиілігін сигналдардың үлгі көзінің жиілігімен салыстыруына(қайта құрылатын жиілік генераторы) негізделген.

9.9-сурет. Гетеродиндік үлгідегі жиілік өлшегіші ( частотомер)

"Нөлдік соғылмалыәдісінің" қателігі үлгілік жиілік генераторы мен салыстыру сұлбасының қателігінен құралады.

9.4.4 Электрондық-есепшоттар жиілік өлшегіштері( частотомеры)

Дискреттi есептi әдiс электрлiк белгiлердiң жиiлiктік-уақытша параметрлерін өлшеу үшiн пайдаланылатын электронды-есептiк жиiлiк (ЭЕЖ) өлшеуiштерінің құрылысы негiзiнде болады. ЭЕЖ-нің ықшамдалған құрылымдық кестесі мен оның уақытша диаграммалары келтірілген суреттерде көрсетілген.

Входное устройство-кіретін құрылғы, формирующее устройство- қалыптастыру құрылғысы, временной селектор-уақытша селектор, электронный счетчик-электронды санағыш, дешифратор, опорный генератор-тірек өндіргіш, делитель частоты-жиілік бөлгіш, устройство формирования и управления-қалыптастыру мен басқару құрылғысы, цифровой индикатор-сандық индикатор, строб, сброс-тастау.

Берілген құралдардың ақаулары өлшенетін жиіліктің кішіреюінің үлкеюі арқылы негізінен дискретизация ақауына шартталған. Оның өтемі үшін өлшеу уақыты көбейеді, сонымен қатар құралдың тезәрекеттілігі төмендейді. Өлшеудің ең жоғарғы уақыты нақты құралдарда 10с мағынасымен шектеледі. Төмен жиіліктерді өлшеу үшін сигналдардың жүру кезеңінің ұзақтығына негізделген жанама әдістер тиімді.

9.4.5 Сигналдардың жүрудiң кезеңiн өлшеу үшiн цифрлық құрылғылар

9.12-сурет. ЭЕЖ-нің құрылымдық кестесі мен өлшеу режимінің құрал жұмысындағы кезеңі

Осы берілген құралдардағы қателік тірек өндіргішінің тұрақсыздығымен, дискретизацияның қателiгiмен және кiретiн түрткiнi қалыптастыру қателiгiмен шартталған.

9.5 Фазалық ығысуды өлшеу

Фазалардың ығысу бұрышы өлшемдер әдiсiнiң таңдалуына жиiлiктер ауқымы, деңгейіне және сигналдың пiшiнi, талап етiлетiн өлшеу дәлдiгiне байланысты болады. Жанама және тура әдiстер болып бөлінеді.

Токтар мен кернеу аралығындағы фазалық ығысу бұрышын өлшеудiң жанама әдiстері үш құралдарды пайдалана отырып негiзделген: вольтметр, амперметр және ваттметр. Осы әдiс өнеркәсiптiк қондырғылар үшiн әдетте пайдаланады және жоғарғы дәлдiк емес болып бейнеленедi.

Өлшеу фазасының осциллограф өлшемдер әдiстерiнiң арасында ең үлкен таралымды сызықтық жаймалау және эллипс әдістері алады. Сызықтық жаймалаудың әдiсi екi сәулелi осциллографтың пайдаланылуын болжайды. Фазалық ығысу бұрышының дәл өлшеулері үшiн фаза айналдырғышымен айнымалы ток компенсаторын пайдаланады. Фазалық ығысудың өлшемдер өтімінің әдiсi оның фазалық ығысумен фаза айналдырғышының көмегi арқылы жасалатын салыстыруда негiзделген. Мысалы, бұл ретте нөл ретiнде - көрсеткiш осциллографтың мүмкiн жұмсалуы.Өлшенетiн фазалық ығысу озат фаза айналдырғышының көрсетуi бойымен саналады.

Фазалық ығысу бұрышын тiкелей өлшеу көмегімен электродинамикалық, ферродинамикалық, электромагниттi, электрондық және сандық фазометрлер арқылы жүзеге асырады.

Электродинамикалық фазометрлер 10кГЦ жиілік диапазонына дейін қолданылады, сандық фазометрлер аз қуатты шынжырларда 1Гц-тен 100Гц жиілік диапазоны аралығында қолданылады.

Сигналдар арасындағы фаза бойымен электронды-есептiк цифрлар фазометрлерде, дискреттi есептi iске асыратын әдiстерде, содан соң есептескен жылжудың белгiлi кезеңi бар тұрақты жиiлiктiң түрткi толтырылатын уақыт аралығына түрленеді.

Жиiлiкті фазалық ығысудың тәуелдiлiгi көп жиiлiктi кең жолақты белгiнi өтуде төрт полюс арқылы негативтi оқиғасын көрсетедi. Төрт полюстi шығу сигналының пiшiнi бұл ретте кiру сигналының пiшiнiмен дәл келмейдi, өйткенi әр түрлi уақыттарда әр түрлi жиiлiкті құрайды. Бұл оқиғаның сипаттамасы үшiн фазалар ығысуынан жиiлiкке дейiн туындымен анықталатын топты кешiктіру t_AAC уақыты ұғымды пайдаланылады:

Топты кешiгу уақытының өлшенуi үшiн ең үлкен таралу оған сәйкес төмен жиiлiктi сигналды алып жүретiн тербелiстi амплитудалық модуляцияның жанында айналатын сигналды таралудың тең уақыты қабылдаған Найквист әдiсi қолданылады. Бұл әдiске сәйкес сигналдың амплитудасы бойымен модульделген фазалық ығысудың салыстыруын және зерттелетiн төрт полюстiктiң шығуын өткізеді.

Осы әдісті іске асыратын ықшамдалған сұлба суретте көрсетілген.

9.13-сурет. Сигналды топтық кешiгу уақытын өлшеу сұлбасы

Топтық кешігу уақытын формула бойынша анықтауға болады:

Мұндағы, айналу тербелісінің жиілігі.

9.6 Сандық сигналдың фазалық дірілін өлшеу.

Берудiң сандық жүйесінде сандық сигналды фазалық дiрiлдеу себебінің қатары бойымен пайда болады. Бұл шулар және берудiң сандық жүйесін сызықты трактiде қисық, сонымен бiрге сандарға сигналды бұрмалау керек. Демек, көрcетiлген себептер сигналдың регенерациясының сәтін анықтайтын строб жасаушы түрткiлер фазаның дiрiліне алып келедi, және тарату жүйесiнің трактiсiнде сигналды бiрнеше рет регенерация процесiнде жинақталған өзiнің сандық сигналын дiрiлдету. Анықталған, сандық сигналды фазаны өзгерту заңы болып көрiнеді. Дiрiлдеу негiзгi фазалық сипаттамалары сапада, оның СКО-сын және шыңдық мәнін пайдалану қабылданған. Дiрiлдеу ара қатынасы сигнал/шуды кiшiрейтуiне алып келедi.

Сандық сигналдардың аз дірілін өлшеу үшiн пропорционалды жылжуға амплитуда түрткiлері фазалық ығысуды өзгерту негiзделген өлшемдер әдiсiн пайдаланады.

Фазалық дiрiлдеу мүмкiн өлшенген көз-осциллограф диаграммасы әдiсiне арналған . Зерттелетiн сигнал ол үшiн вертикаль ауытқу арнасын кiруге әпередi. Такты жиiлiк сигналынан осциллографтың жаймалануы синхрондаудың және осциллограф қабылдайтын сигналдардың қосарлану уақытында пердеде көз-диаграммасы байқалады. Көз-диаграммалары екі түрлі бейнесі келтірілген: фазалық діріл және дәрiптелген есептеумен.

9.14-сурет. Көз-диаграммасы: а) дәріптелген есептеу; б) фазалық діріл

Есептеудің(В) екi деңгейінің арасындағы қашықтық нүктеде, сигналдың регенерациясының жанында амплитудасы бойынша бөгеуiлге шыдамдылықтың қорын анықтайды, ал ен(Т) ашылып фазалық дiрiлдеуге рұқсатты бейнелеп көрсетедi. Фазалық дiрiлдеудi шама салыстырмалы кiшiрейту, диаграмма ашылып сияқты анықталады.

Омметрлердегі дискреттік есептеу әдісінің іске асырылуы

Дискреттік есептеу әдісінің іске асырылуы кезінде өлшеу параметрінің оған пропорционалды уақыт аралығында оның келесі өлшеу аралықтарының ұзақтығын тізбектелген қысқа импульстардың толтырылуы есептеледі.

Суретте өлшенетін резистордың үлгілік көлемінің апериодты разряды бар сандық өлшегіштің қарсылығының құрылымдық сұлбасы көрсетілген.

10.6-сурет. Электр тізбегінің элеметтер параметрлерінің сандық өлшегіші:

а - сұлба; б – уақыт диаграммасы.

СУ – салыстырушы құрылғылар; ТР - триггер; ВС – уақыт селекторы; УУ – басқару құрылғысы; ГСИ – есептік импульстердің генераторы; ЭС – электрондық есептегіш; У – электр қорек көзі.

Омметрдің жұмыс істеу принципі уақыт диаграммасымен анықталады.

10.4 Электр тізбегіндегі өлшеу параметрлерінің байсалды түрлендірілу әдісінің іске асырылуы

Байсалды (уравновешивающие) түрлендіру әдісі өлшеніп отырған қарсылықтың, индуктивтіліктің немесе сыйымдылықтың үлгілік шамалармен салыстырылуына негізделген. Соның өзінде салыстыру сұлбасы ретінде көпірлік трансформаторлық немесе RLC-сұлбалары қолданылады. RLC –көпірлік сұлбаларында бір немесе бірнеше байсалды көпір иықтары құрылғы ретінде орындалады, оның ішінде R немесе С мәндерінің сатылық өзгерісі болып жатады.

10.7-сурет. Сандық байсалды көпірдің сұлбасы

Байсалдылық тәсіліне қарай бір бағыттағы және тізбекті тепе-теңдік сұлбасын бөледі. Бір бағытты тепе-теңдік болған жағдайда элементтерді іріктеу белгілі бір бағдарлама бойынша болады. Тізбекті тепе-теңдікте баланс теңдестірілген элементтердің кез келген мәнін қосқаннан бастап басталуы мүмкін және тепе-теңдік процесі кез келген бағытта жүре беруі мүмкін.

10.5 Тізбектің элеметтерінің параметрлерін резонанстық әдіспен өлшеу әдісі

Элементтер параметрлерін өлшеудің берілген әдісі электр тізбегіндегі резонансты анықтауды іске асыру үшін негізделген. Өлшеудің резонанстық әдісін қолдану негізінде приборлардың әртүрлі типтері жасалынды.

Мысалы, куметрдің көмегімен индуктивтілік катушкасының беріктілігін, сыйымдылықты, конденсатордың диэлектрлік жоғалту бұрышының тангенсін және екі полюстің қарсылығы мен өткізгіштігін және т.б. анықтауға болады. Куметрдің жеңілдетілген сұлбасы берілген суретте көрсетілген.

10.8 –сурет. Куметр сұлбасы

Тізбектегі элементтің беріктілігін өлшеу үшін тербеліс контурын резонансқа келтіреді. R₀ резисторы арқылы ағатын ток өлшеу барысында сұлбаның соңындағы кернеуді өлшейтін және өлшенетін элементтің беріктігіне пропорционалды вольтметр шкаласы өзгеріссіз қалады.

Өте үлкен шамадағы қарсылықтарды (эксаомге дейін 1YB = 10¹⁸h) өлшеу үшін баллитикалық гальванометрлерді қолданады.

10.6 Сыйымдылықты өлшеу

Сыйымдылықтардың осы кездегі өлшеу аралықтары пикофарадтан жүздеген микрофарадтарғадейін созылуы мүмкін. Қолданылып отырған әдістің таңдауы өлшенетін сыйымдылыққа, өлшеу шарттарына (қоршаған ортаның температурасы, қоректендіруші кернеудің шамасы мен жиілігі) және талап етілген дәлдікке тәуелді.

Жанама әдістер амперметрді, вольтметрді және ваттметрді қолдануға негізделген.

Тікелей әдістер – бұл көпірлік және тікелей бағалаудың әдістері. Бұл мақсат үшін айнымалы токтың, сандық көпірлердің және логометр негізіндегі электромагниттік және электродинамикалық өлшеу механизмдерінің фарадаметрлерін қолданады. Оларды үлкен сыйымдылықтарды дөрекі өлшеген кезде қолданады. Осы принципте генриметрлер құрастырылған

10.9-сурет. Сыйымдылықты вольметр және амперметрмен өлшеген кездегі сұлбасы