ELEKTR O¹LCHASH VOSITALARI, ULARNING TURLARI
Elektr o‘lchash vositalari deganda elektrik, magnit, noelektrik kattaliklarni o‘lchashda ishlatiladigan qurilmalar majmuiga aytiladi. Vazifalariga qarab ular quyidagilarga bo‘linadi: o‘lchovlar, etalonlar, o‘lchash o‘zgartkichlari, o‘lchash asboblari, o‘lchash qurilmalari va axborot o‘lchash tizimlari.
O¹LCHOVLAR, ETALONLAR
Haqiqiy namuna o‘lchov birligi, uning ulushli yoki karralisining qiymati o‘lchov deb ataladi. O‘lchovlar o‘zgarmas va o‘zgaruvchan
qiymatli qilib ishlanadi. Masalan, qarshiligi 0,1 Ω bo‘lgan g‘altak o‘zgarmas qiymatli o‘lchovdir; har xil sig‘imni olishga imkon beruvchi
o‘zgaruvchan sig‘imli kondensator esa o‘zgaruvchan o‘lchovdir.
Fan va texnikaning eng yuqori saviyasida aniqlik bilan ishlangan namunaviy o‘lchovlar etalonlar deb ataladi. Etalonlar ishlatiladigan namunaviy va davlat etalonlari sifatida ishlanadi. Davlat etalonlari namunaviy o‘lchov va asboblarni tekshirishda, sinovdan o‘tqazishda qo‘llaniladi va Davlat standart idoralarida saqlanadi.
O‘lchash o‘zgartkichlari — ular yordamida o‘lchanadigan katta- lik, boshqa, keyingi o‘lchash va o‘zgartishlar uchun qulay bo‘lgan shakldagi kattalikka o‘zgartiriladiki, buni kuzatuvchi kuzatish, yozib olish imkoniga ega bo‘lmaydi:
Y = f (Xkir).
Ba'zida O‘O‘ kirishiga bir qancha X1, X2, ... Xn kattaliklar kiritiladi va Y quyidagicha ifodalanadi:
1 2 n
Y = f (X , X , ..., X ).
O‘lchanadigan kattalikning xarakteriga qarab, o‘lchash o‘zgart- kichlari quyidagilarga bo‘linadi:
Elektrik kattaliklarni yana elektrik kattaliklariga o‘zgartiruvchi o‘zgartkichlari: E→E;
Noelektrik kattaliklarni elektrik kattaliklarga o‘zgartiruvchi
o‘zgartkichlar: NE → E;
Elektrik kattaliklarni noelektrik kattaliklarga o‘zgartiruvchi o‘zgartkichlar: E → NE, ya'ni turli tizimdagi o‘lchash mexanizmlari:
X, Y c (E, NE).
Ba'zi o‘lchash o‘zgartkichlari datchiklar deb ham yuritiladi. Datchik — qabul qiluvchi organ bo‘lib, u bitta yoki bir nechta o‘lchash o‘zgartkichlarining konstruktiv yig‘ilmasidan tashkil topishi mumkin.
O¹LCHASH ASBOBLARI
O‘lchash asbobi yordamida o‘lchanadigan kattalik kuzatuvchi uchun qulay bo‘lgan shakldagi kattalikka, signalga o‘zgartiriladi. Umumlashgan struktura sxemasini quyidagicha ko‘rsatish mumkin:
O‘zgartirish qurilmasi — bu bir yoki bir necha o‘lchash o‘zgartkichlaridan tashkil topib, o‘lchanadigan X kattalikni kuzatish qurilmasining xarakteristikalariga mos bo‘lgan Y signaliga o‘zgartiradi. Bunday qurilmalarga masshtabli, funksional O‘O‘ lar kiradi.
Huzatish qurilmasi — Y signalni kuzatish uchun qulay α shaklga o‘zgartiradi. Kuzatish qurilmasi har xil: mexanik, optik, elektron va
boshqacha bo‘lishi mumkin.
Namunaviy vosita — o‘lchash asbobini foydalanish sharoitida ka- librlash uchun xizmat qiladi. Masalan: avtomatik potensiometrlarda normal element, ossillograflarda belgilash generatorlari.
Yordamchi qurilma — o‘zgartirish va kuzatish qurilmasining normal ishlashini ta'minlaydi. Masalan: ta'minlash bloki, yorituvchi yoki boshqa qismlar.
O‘lchash asboblarida o‘zgartirish va kuzatish qurilmalari eng asosiy qismlar hisoblanadi, namunaviy vosita yoki yordamchi qurilmalar esa — ikkinchi darajali hisoblanadi.
ELEKTR O¹LCHASH ASBOBLARI (EO¹A)NING TASNIFI
Bundan tashqari EO‘A yana bir qator xususiyatlari, belgilariga ko‘ra tasniflanadi. Masalan: aniqlik sinfi bo‘yicha, ishlatish sharoitiga qarab va boshqalar.
O‘lchanadigan kattalik X ni Y ga to‘g‘ridan to‘g‘ri o‘zgartirish bo‘yicha ishlaydigan asboblarning tuzilish sxemasi quyidagicha bo‘ladi:
1)
O‘lchanadigan X kattaligi kompensatsion o‘zgartirish bo‘yicha Y
ga o‘zgartirilganda tuzilish sxemasi quyidagicha bo‘ladi:
2) To‘g‘ridan to‘g‘ri o‘zgartirish zanjiri
Teskari bog‘lanish zanjiri
4.1-rasm. O‘ziyozar asboblar:
a — uzluksiz yozuvli o‘ziyozar asbob; b — nuqtali o‘ziyozar asbob.
Bulardan tashqari shunday asboblar borki, ular yordamida bir nechta kattalikni o‘lchash mumkin yoki ham o‘zgarmas, ham o‘zgaruvchan tok zanjirlarida ishlaydigan asboblar bor, ularga universal asboblar deyiladi.
O‘lchanadigan kattalikni uzluksiz o‘lchovchi yoki qayd qiluvchi (yozib oluvchi) asboblar u luksi ta'sirdagi yoki analog asboblar deyiladi.
Agar asbob yordamida o‘lchash ba'zi vaqt oralig‘idagina olib borilsa, bunday asboblar diskret asboblar deyiladi.
KOMPLEKT O¹LCHASH QURILMALARI
Ular yuqorida aytilgan o‘lchash vositalari (o‘lchov, o‘lchash o‘zgartkichlari, o‘lchash asboblari, yordamchi qurilmalar)dan iborat bo‘lib, o‘lchashni ratsional tashkil qilish uchun xizmat qiladi. Ko‘pincha ular elektr o‘lchash asboblarini sinovdan o‘tkazishda, tekshirishda, kuzatishda, o‘lchash xatoligini oldindan baholashda ishlatiladi.
Axborot o‘lchash sistemalari (AO‘ ) maxsus aloqa kanallari orqali ulangan o‘lchash vositalari, yordamchi qurilmalar majmuyidan iborat bo‘lib, avtomatik ravishda bir vaqtning o‘zida bir nechta o‘lchash axborotini yig‘ish, tanlash, o‘lchash, qayta ishlash va ularni kuza- tuvchi yoki hisoblash mashinasi uchun qulay shaklga keltirish uchun xizmat qiladi. Aloqa kanali, odatda, axborotni obyektdan (axborot manbayidan) priyomnikka (adresatga) uzatadi.
Axborot-o‘lchash sistemalari qandaydir bir obyekt hududida ishlatilishi mumkin yoki o‘lchash axborotini obyektdan qabul qiluvchi punktga aloqa kanali (havo, kabel, radiokanal) orqali uzatishi mumkin. Bunday holda axborotli o‘lchash sistemasi teleo‘lchash sistemasi deb yuritiladi.
ELEKTR O¹LCHASH VOSITALARINING ASOSIY METROLOGIK XUSUSIYATLARI
O¹LCHASH ASBOBLARINING METROLOGIK TAVSIFLARI
Har qanday o‘lchash asbobini tanlashda eng avvalo uning met- rologik xarakteristikalariga e'tibor berishimiz lozim bo‘ladi.
O¹ZGARTIRISH FUNKSIYASI
Buni analogli o‘lchash asboblarida shkala tenglamasidan ham bilishimiz mumkin. Tanlanayotgan asbobda o‘zgartirish funksiyasi chiziqli bo‘lishi qaydnomalarni olishni osonlashtiradi, subyektiv xa- toliklarni esa kamaytiradi.
ANIQLIK SINFLARI
Odatda, o‘lchash asbobida olinadigan natijaga kiritiluvchi xatolikni oldindan belgilash uchun xatolikning me'yorlangan qiymatidan foydalaniladi. Xatolikning me'yorlangan qiymati deganda, berilgan o‘lchash vositasiga tegishli bo‘lgan xatolikni tushunamiz. Alohida olingan o‘lchash vositasining xatoligi har xil, muntazam va tasodifiy xatoliklarning ulushi esa turlicha bo‘lishi mumkin. Ammo yaxlit olib qaralganda o‘lchash vositasining umumiy xatoligi me'yorlangan qiymatdan ortib ketmasligi kerak. Har bir o‘lchash asbobi xatolik- larining chegarasi va ta'sir etuvchi koeffitsientlar haqidagi ma'lu- motlar asbobning pasportida keltirilgan bo‘ladi.
O‘lchash asboblari ko‘pincha yo‘l qo‘yilishi mumkin bo‘lgan xatoligi bo‘yicha sinflarga bo‘linadi. Masalan: elektromexanik turdagi ko‘rsatuvchi asboblarda standart bo‘yicha quyidagi aniqliklar ishlatiladi:
ba.k c {0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4}.
Odatda, asboblarning aniqlik sinflari asbobning shkalasida beriladi va ularning keltirilgan xatoligini bildirib, quyidagicha bog‘langan bo‘ladi:
b =§
?§ , b =§
?§ = Δα .
a.s
k max k
a.s
k max k
x max
Agar o‘lchash asbobining shkalasidagi aniqlik sinfi aylana bilan chegaralangan bo‘lsa, masalan 1,5, u holda bu asbob sezgirligining xatoligi 1,5% ga tengligini bildiradi.
Agar o‘lchash asbobining aniqlik sinfi chiziqchasiz bo‘lsa, u holda aniqlik sinfi raqami keltirilgan xatolikning qiymatini bildiradi. Lekin bir narsani unutmaslik lozim, agar asbob, masalan, ampermetr kel- tirilgan xatolik bo‘yicha 0,5 sinf aniqligiga ega bo‘lsa, uning barcha
o‘lchash diapazoni oralig‘idagi xatoliklari ± 0,5% dan ortmaydi deyish
xato bo‘ladi. Chunki, bu turdagi asboblarda shkalaning boshlanishi- ga yaqinlashgan sari o‘lchash xatoligi ortib boraveradi. hu sababdan bunday asboblarda shkalaning boshlang‘ich bo‘laklarida o‘lchash tavsiya etilmaydi.
Agar asbobning shkalasida aniqlik sinfi yonbosh kasr chizig‘i bilan berilgan bo‘lsa, masalan, 0,02/0,01, u holda asbob shkalasining oxiridagi xatoligi ±0,02%, shkalaning boshida esa ±0,01% ekanligini bildiradi.
Se girligi. Umuman sezgirlik — bu o‘lchash vositasining tashqi signalga nisbatan ta'sirchanligi, sezuvchanligidir. Umumiy holda sezgirlik o‘lchash vositasi chiqish signali orttirmasining kirish signali orttirmasiga nisbati bilan aniqlanadi:
S lim ΔY/ΔX =ΔY/ΔX .
ΔX →0
Bevosita ko‘rsatuvchi asboblar uchun sezgirlik asbob qo‘zg‘aluv- chan qismining og‘ish burchagining o‘lchanadigan kattalik bo‘yicha birinchi hosilasi bo‘lib, quyidagicha ifodalanadi:
S = dα/dx,
bu yerda: dα — asbob qo‘zg‘aluvchan qismining og‘ish burchagi.
Se girlik ostonasi — bu o‘lchanadigan kattalikning shunday eng
kichik (boshlang‘ich) qiymatiki, u o‘lchash asbobining chiqish signalining sezilarli o‘zgarishiga olib keladi:
S = Xmin/Xnom·100%,
bu yerda: Xmin — o‘lchanadigan kattalikning eng kichik (boshlang‘ich) qiymati.
Asbob ko‘rsatishining variatsiyasi — o‘lchanayotgan kattalikning biror qiymatini, o‘lchash sharoitini o‘zgartirmagan holda, takror o‘lchaganda hosil bo‘ladigan eng katta farqdir va u quyidagicha aniqlanadi:
= (A'0 — A0")/Axmax·100%.
A0', A0" — o‘lchanayotgan kattalikning (namunaviy asbob yordamida) takror o‘l-
chashdagi qiymatlari. Variatsiya asosan qo‘z- g‘aluvchan qismi tayanchga o‘rnatilgan asboblarda ishqalanish hisobiga kelib chiqadi.
Asbobning o‘lchash xatoligi. Bu xatolik sifatida mutlaq xatolik, nisbiy xatolik yoki keltirilgan xatolik berilgan bo‘lishi mumkin. Bu xatoliklar xususida keyingi mavzularda yetarli ma'lumotlar be- rilgan.
O‘lchash diapazoni. Bu asosan ko‘p diapazonli asboblarga tegishli. Aksariyat hollarda asbobning har bir o‘lchash diapazoniga taalluqli xatoliklari ham beriladi.
Xususiy energiya sarfi. Bu tavsif ham muhim hisoblanib, asbob- ning o‘lchash zanjiriga ulanganidan so‘ng kiritilishi mumkin bo‘lgan xatoliklarini baholashda ahamiyatli sanaladi. Ayniqsa, kichik quvvatli zanjirlarda o‘lchashlarni bajarishda bu juda muhimdir.
Xususiy energiya sarfi o‘lchash asbobining tizimiga va konstruk- tiv ishlanishiga bog‘liq bo‘lib, ayniqsa, kichik quvvatli zanjirlarda o‘lchashlarni bajarishda juda muhimdir.
Ishonchliligi (chidamliligi) — o‘lchash vositasining ma'lum o‘lchash sharoitida, belgilangan vaqt mobaynida o‘z metrologik xususiyatlarini (ko‘rsatkichlarini) saqlashidir. Bu ko‘rsatkichlarning chegaradan chiqib ketishi asbobning layoqatligi pasayib ketganligidan dalolat beradi. O‘lchash asbobining ishonchliligi, odatda, buzilmasdan ishlash ehtimolligi bilan baholanadi va taxminan quyidagicha topi- ladi:
(ko‘p seriyali) ishlab chiqarilgan asboblar soni.
O¹LCHASH XATOLIKLARI
O¹LCHASHLARNING SIFAT MEZONLARI
Har bir narsaning sifati bo‘lgani kabi o‘lchashlarning ham sifati va mezonlari mavjud. Bu mezonlar o‘lchashlardagi asosiy tavsiflarni ifodalaydi. Bu mezonlar qatoriga quyidagilar kiritilgan:
Aniqlik — bu mezon o‘lchash natijalarining kattalikning chinakam qiymatiga yaqinlashishini ifodalaydi. Miqdor jihatdan aniqlik nisbiy xatolik moduliga teskari tarzda baholanadi. Masalan, agar o‘lchash xatoligi 10˚ bo‘lsa, uning aniqligi 10 3 bo‘ladi yoki boshqacha aytganda, qanchalik aniqlik yuqori darajada bo‘lsa, o‘lchash natijasidagi mun- tazam va tasodifiy xatoliklar ulushi shunchalik kam bo‘ladi.
Ishonchlilik — o‘lchash natijalariga ishonch darajasini belgilovchi mezon hisoblanadi. O‘lchash natijalariga nisbatan ishonchlilikni ehtimollar nazariyasi va matematik statistika qonunlari asosida aniqlanadi. Bu esa konkret holat uchun xatoligi berilgan chegaralarda talab etilgan ishonchlilikdagi natijalarni olishni ta'minlovchi o‘lchash usuli va vositalarini tekshirish imkonini beradi.
To‘g‘rilik — o‘lchash natijalaridagi muntazam xatoliklarning nolga yaqinligini bildiruvchi sifat mezoni.
Mos keluvchanligi — bir xil sharoitlardagi o‘lchash natijalarining bir-biriga yaqinligini bildiruvchi sifat mezoni. Odatda, o‘lchashlarning mos keluvchanligi tasodifiy xatoliklarning ta'sirini ifodalaydi.
Qaytaruvchanlik — ushbu mezon har xil sharoitlarda (turli vaqtda, har xil joylarda, turli usullarda va vositalarda) bajarilgan o‘lchash- larning natijalari bir-biriga yaqinligini bildiradi.
O‘lchash xatoligi — o‘lchash natijasining chinakam (haqiqiy) qiymatdan chetlashuvini (og‘ishini) ifodalovchi o‘lchashning sifat mezoni.
O¹LCHASH XATOLIKLARI
O‘lchash xatoliklari turli sabablarga ko‘ra turlicha ko‘rinishda namoyon bo‘lishi mumkin. Bu sabablar qatoriga quyidagilarni kiritishimiz mumkin:
o‘lchash vositasidan foydalanishda uni sozlashdan yoki sozlash darajasining siljishidan kelib chiquvchi sabablar;
o‘lchash obyektini o‘lchash joyiga (pozitsiyasiga) o‘rnatishdan kelib chiquvchi sabablar;
o‘lchash vositalarining zanjirida o‘lchash ma'lumotini olish, saqlash, o‘zgartirish va tavsiya etish bilan bog‘liq sabablar;
o‘lchash vositasi va obyektiga nisbatan tashqi ta'sirlar (tempe- ratura yoki bosimning o‘zgarishi, elektr va magnit maydonlarining ta'siri, turli tebranishlar va h.k.lar)dan kelib chiquvchi sabablar;
o‘lchash obyektining xususiyatlaridan kelib chiquvchi sabab-
lar;
operatorning malakasi va holatiga bog‘liq sabablar va shu
kabilar.
O‘lchash xatoliklarining kelib chiqish sabablarini tahlil qilishda eng avvalo o‘lchash natijasiga salmoqli ta'sir etuvchilarini aniqlash lozim bo‘ladi.
O¹LCHASH XATOLIKLARINING TABAQALANISHI
O‘lchash xatoliklari u yoki bu xususiyatiga ko‘ra quyida keltiril- gan turlarga bo‘linadi:
Ifodalani shiga ko‘ra:
Absolut (mutlaq) xatolik. Bu xatolik kattalik qanday birliklarda ifodalanayotgan bo‘lsa, shu birlikda tavsiflanadi. Masalan, 0,2 V; 15 mkm va h. k. Mutlaq xatolik quyidagicha aniqlanadi:
Δ= A — Xch = A — Xh,
ch
bu yerda: A — o‘lchash natijasi; X — kattalikning chinakam qiymati;
Xh — kattalikning haqiqiy qiymati.
Absolut xatolikning teskari ishora bilan olingani tuzatma b deb ataladi:
b= —Δ.
Odatda, o‘lchash asboblarining xatoligi keltirilgan xatolik bilan belgilanadi.
Absolut xatolikning asbob ko‘rsatishining eng maksimal qiymatiga nisbatini foizlarda olinganiga keltirilgan xatolik deb ataladi:
x max
|
