VƏ vasiTƏLƏRİ fənnindən mühazirələr toplusu hazirladi qaim cəFƏrov metrologiya haqqında ümumi məlumat

Elektrik hərəkət qüvvəsi və gərginliyi ölçmək üçün ölçmə cihazı olan voltmetr qalvanometrdən və ona ardıcıl birləşdirilmiş müqavimətdən ibarətdir. Voltmetr elektrik enerjisi mənbəyinə və ya qəbuledicisinə paralel qoşulur. Dünyada ilk dəfə “elektrik gücünü” göstərən cihaz kimi voltmetr 1745 – ci ildə rus fiziki G.Rixman tərəfindən yaradılmışdır. Həmin cihazın iş prinsipi müasir elektrostatik voltmetrlərdə istifadə edilir. Voltmetrlər maqnitoelektrik, elektromaqnit, termoelektrik, elektron və s. müxtəlif sistemli olurlar.

Elektromaqnit voltmetrlər quruluşuna görə sadə, istismar şəraitinə görə davamlı, iqtisadi cəhətdən ucuz və sərfəli olaraq əsas etibarilə elektrostansiyaların paylayıcı qurğularında və sənaye müəssisələrində, həmçinin laboratoriya cihazı kimi sabit və dəyişən gərginliyi ölçmək üçün istifadə edilir.

Maqnitoelektrik tipli voltmetrlər həssas və dəqiq ölçmə cihazı kimi sabit cərəyan dövrələrində istifadə olunur. Bu tip cihazlar yarımkeçirici, termoelektrik və digər çeviricilərlə birlikdə dəyişən cərəyanı sabit cərəyana çevirərək səs tezliyi və yüksək tezlik diapazonlarında ölçmələr aparmaq üçün istifadə olunur.

Elektron voltmetrlər sxemlərinə görə mürəkkəb olsalar da, etibarlı və dəqiq cihazlardır. Yüksək giriş müqavimətinə malik olmaları 50 Hs – dən 100 MHs tezlik diapazonunda kiçik xəta ilə işləmək xüsusiyyətləri onları bu gün rabitə texnikasında və radiotexnikada geniş istifadə edilməyə imkan verir. Yüksək gərginliklər elektrostatik voltmetr ilə ölçülür. Yüksək və alçaq tezlikli gərginlikləri ölçmək üçün lampalı voltmetrdən istifadə olunur. Lampalı voltmetrin əsas xüsusiyyəti onun daxili müqavimətinin çox böyük olmasıdır. Texnikada amplitud qiyməti ölçən volt­metr, xətti voltmetr, impuls voltmetrləri də mövcuddur. Müasir voltmetrin xətası ölçmə həddinin nominal qiymətinin ± 0,1% - dən ± 3% - ə qədərini təşkil edir.

Voltmetrlərə aşağıdakı təlabatlar verilir:

• 
  Ölçmə diapazonunun geniş olması;
  
• 
  Daxili müqavimətinin böyük olması;
  
• 
  Göstərişinin sabit və dəqiq olması;
  
• 
  Şəbəkədən tələb etdiyi gücün az olması;
  
• 
  Quruluşunun sadə və iqtisadi cəhətdən əlverişli olması.
  

Voltmetrin giriş qurğusu gərginliyi müəyyən nisbətdə bölmək üçün və daxili müqaviməti yaratmaq üçün istifadə olunur. Detektorun vəzifəsi siqnalı düzləndirməkdir. Sabit cərəyan gücləndiricisi ölçüləcək zəif siqnalı gücləndirmək üçün istifadə olunur. Cihazla sabit və dəyişən gərginliyi ölçmək mümkündür. Bu məqsədlə struktur sxemdə çeviricidən istifadə olunur. Göstərici qurğunun vəzifəsi nəticəni göstər­məkdir. Bu qurğu analoq ölçmə cihazlarında əqrəbli maqnitoelek­trik tipli cihazdan, rəqəm ölçmə cihazlarında isə xüsusi rəqəmli göstəricilərdən ibarətdir.

Hal – hazırda gərginliyi ölçmək üçün istifadə edilən elektron voltmetrin geniş yayılmasına səbəb onların çox kiçik kəmiyyətləri ölçmə qabiliyyətləri, dəqiqliyi, cəld işləməsi və nəticənin ekranda rəqəm formasında görünməsidir. Elektron voltmetrlər təyinatına və sxemlərinə görə müxtəlifdir. Bu cihazlar çox geniş tezlik diapazonunda ölçmə apara bilirlər ( infraalçaq tezlikdən yüzlərlə MHs-ə qədər ). Təyinatına görə elektron voltmetrlərin aşağıdakı növləri vardır: sabit cərəyan voltmetrləri; dəyişən cərəyan voltmetrləri; impuls voltmetrləri; selektiv ( seçici ) voltmetrlər; universal voltmetrlər və s.

Elektron voltmetrin giriş müqaviməti çox böyük (10 ¹⁵ Oma qədər ) olması onlardan çox kiçik güclü elektrik dövrələrində ölçmələr aparmağa imkan verir. Elektron voltmetri elektromexaniki cihazlara nisbətən daha yüksək həssaslığa ( 0,1 mkV- a qədər ) malikdir.

Elektron voltmetrin struktur sxemi şəkil 6.3 – də göstərilmişdir:

Giriş qurğusunun vəzifəsi voltmetrin giriş müqavimətini təmin etmək və böyük gərginlik ölçüldükdə onu müəyyən nisbətdə bölməkdir. Müqayisə qurğusu elektron açarlarını işlətmək üçün nümunəvi standart tezliklər istehsal edir və elektron açarlarında alınan tezliyi müqayisə edir. Kod çeviricisi ölçüləcək siqnalı kodlaşdırmaq üçün istifadə olunur ki, gərginliyin qiymətini rəqəm ölçmə qurğusuna vermək mümkün olsun. Elektron açarları məntiq sxemlərdən yığılır və ölçüləcək kəmiyyəti hesablamaq üçün istifadə olunur. İdarəetmə qurğu­su sxemin bloklarının işini idarə edir, avtomatik və əllə idarə olunma üsulu ilə işləyir. Rəqəm ölçmə qurğusu nəticəni göstərmək üçün istifadə olunur. Bu qurğu 4; 8; 12; 16 bölümlü olur və rəqəmli göstəricilərdən yığılır.

Elektron voltmetrləri universal cihazdır: tərkibində sabit və dəyişən cərəyan gücləndiriciləri, sabit gərginliyi dəyişən gərginliyə və dəyişən gərginliyi sabit gərginliyə çevirən ölçmə çeviriciləri olduğundan sabit və dəyişən gərginliyi və müqavi­məti böyük hüdudda ölçə bilir .

Elektron voltmetrlərin xətaları dəyişən gərginliyi ( ~ U ) ölç­dükdə 0,005%, sabit gərginliyi ( - U ) ölçdükdə 0,001% olur. Rəqəmli ölçmə qurğusunun çıxışında bəzi hallarda şkala desibellə dərəcələnir ki, bundan səviyyəni ölçmək üçün istifadə edilir.

Kombinə edilmiş tester cihazı sabit və dəyişən cərəyan döv­rələrində cərəyan şiddətini, gərginliyi və sabit cərəyanın müqavimətini ölçmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Məsələn Ц 4317 cihazı ilə sabit cərəyanın gərginliyini 100 mV- dan 1000 V- dək, dəyişən cərəyanın gərginliyini 0,5 V- dan 1000 V- dək, sabit cərəyanın şiddətini 50 mkA- dən 5 A-dək, dəyişən cərəyanın şiddətini 0,25 A- dən 5 A- dək, dövrə hissəsindəki elementlərin müqavimətini 200 Omdan 3 MOmadək, dəyişən gərginliyin nisbi səviyyəsini -5 dB-dən +10 dB-dək ölçmək mümkündür. Cihazın iş prinsipinin əsasını cərəyan şiddətini və gərginliyi ölçdükdə ölçmə növündən asılı olaraq çeviricini sabit cərəyanla ölçmə apardıqda “-”, dəyişən cərəyanla ölçmə apardıqda “~” vəziyyətinə qoymaqla müvafiq ölçmələri aparmaq lazımdır. Müqaviməti ölçmək üçün ölçmə növünün çeviricisini “r_x” , ölçmə həddinin çeviricisini ölçüləcək müqavimətin gözlənilə bilən həddi vəziyyətinə qoymaqla naqillərin uclarını ölçüləcək elementlərin sonluqlarına toxundurmaq yolu ilə ölçmə aparılır. Yüksək omlu müqavimətləri ölçmək üçün ölçmə həddinin çeviricisini “k Ω” və “M Ω” vəziyyətinə qoymaqla ölçmə aparılır. Bu cihaz vasitəsilə elektrik dövrələrinin bütövlüyünün yoxlanması da mümkündür.

Rabitə texnikasında gücün, gərginliyin və cərəyanın zəifləməsi və güclənməsi onların mütləq qiymətləri ilə deyil, nisbi qiymətləri ilə ifadə edilir. Nisbi qiymətlər dedikdə yuxarıdakı kəmiyyətlərin çıxış qiymətlərinin giriş qiymətlərinə olan nisbətinin loqarifmi başa düşülür. Buna siqnalın səviyyəsi deyilir. Siqnalın səviyyəsinin ölçü vahidləri onluq loqarifma ilə ölçüldükdə desibel, natural loqarifma ilə ölçüldükdə Neper ilə ifadə olunur. Bu vahidlər arasında aşağıdakı asılılıq vardır:

1 Np = 8,686 dB 1dB = 0,115 Np

Rabitə dövrələrində əsasən siqnalın mütləq sıfır, nisbi və ölçü səviyyəsindən istifadə olunur:

Mütləq sıfır səviyyəsi dedikdə kanalın başlanğıcına verilən gücün, gərginliyin və cərəyanın qiymətlərinin aşağıdakı kimi olması nəzərdə tutulur :

P₀ = 1mVt; U₀ = 0,775 V; I₀ = 1,29 m A

Səviyyə gücə, gərginliyə və cərəyana görə ola bilər:

p_güc = 10 lg P_X

p_gərg = dB ( 6.4 )

p_cər =

Burada P_x, U_x, I_x ölçülən gücün, gərginliyin və cərəyanın qiymətidir.

Səviyyənin qiyməti müsbət və mənfi ola bilər. Əgər ölçülən nöqtədə U_x , P_x , I_x qiymətləri U_x > U₀ ; P_x > P₀ ; I_x > I₀ olduqda səviyyə müsbət, əksinə U_x < U ; P_x < P₀ ; I_x < I₀ olduqda səviyyə mənfi olur.

Adətən rabitə texnikasında siqnalın səviyyəsini mütləq sıfır səviyyəsi ilə deyil, nisbi səviyyə ilə hesablayırlar. Nisbi səviyyə xəttin hər hansı bir nöqtəsində mütləq səviyyənin qiymətinin ( p₁ ) onun başlanğıc qiyməti ( p₀ ) ilə fərqinə deyilir:

p_nisbi = p₁ – p₀ ( 6.5 )

Ölçü səviyyəsi 1,55 V EHQ - nə və 600 Om daxili müqavimətə malik olan generatordan dövrənin girişinə 800 Hs tezlikli siqnal verdikdə 600 Om yük müqavimətində ayrılan 0,775 V gərginliyə deyilir. Başqa sözlə ölçü səviyyəsi kimi ölçülən nöqtədə gərginliyin mütləq sıfır səviyyəsi qəbul edilir.

Əgər generatorun girişinə 600 Om müqavimət qoşulubsa, bu vaxt generatorun verdiyi gərginlik 0,775V ; 135 Om müqavimət qoşulubsa 0,384 V; 75 Om müqavimət qoşulubsa 0,275V olacaqdır.

İstehsalatda ölçmənin nəticəsini asanlaşdırmaq üçün standart giriş müqavimətlərindən istifadə olunur: 50; 75; 135; 600 və yüksək Omlu standart giriş müqavimətləri vardır.

İstehsalatda standart müqavimət:

simmetrik kabellər üçün 135;150 və 170 Om;

koaksial kabellər üçün 75 Om;

mis rabitə dövrəsi üçün 600 Om;

polad dövrə üçün 1400 Omdur.

Səviyyəni ölçmək üçün səviyyə göstəricilərindən istifadə olunur. Bu məqsədlə şkalası Neper və ya desibellə dərəcələnmiş voltmetrdən də istifadə etmək mümkündür. Səviyyə göstəriciləri 2 növ olur:

• 
  Geniş zolaqlı səviyyə göstəricisi;
  
• 
  Selektiv ( seçici ) səviyyə göstəricisi.
  

Geniş zolaqlı səviyyə göstəricisinin struktur sxemi şəkil 6.4 – də göstərilmişdir:

Cihaz 0-dan 600 kHs-ə qədər tezlikdə ölçmə aparmağa imkan verir və GQ giriş qurğusu 135 Om, 600 Om və yüksək Omlu olmaqla 3 giriş müqavimətinə malikdir. Giriş müqavimətinin qiyməti kiçik olduqda dövrənin yük müqaviməti şuntlanır və ölçmə xətası yaranır. ŞÇ şkala çeviricisinin vəzifəsi giriş müqavimə­tindən asılı olaraq göstəricidə hansı şkalanın işlədiyini qeyd edir. Detektor yüksək tezliklərdə siqnalı düzləndirici vəzifəsini yerinə yetirir.