Құралмен өлшеу қателігі

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 49 бет
Таңдаулыға:

М.ҚОЗЫБАЕВ АТЫНДАҒЫ
Солтүстік Қазақстан
мемлекеттік университеті

АУБАКИРОВА Г.Ф

МЕТРОЛОГИЯ ЖӘНЕ РАДИО ӨЛШЕМДЕР
пәні бойынша дәрістер курсы

Мамандық: 5В071900 Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар

Петропавл қ.
2020 ж.
Дәріс курсы Энергетика және радиоэлектроника кафедра мәжілісінде
бекітілген

МАЗМҰНЫ

1 тақырып. Кіріспе. Өлшеу. Өлшеудің түрлері.
Өлшеудің әдістері
2 тақырып. Өлшеудің түрлері. Өлшеу құралдарының
классификация. Электр шамаларының өлшемдері
3 тақырып. Өлшеу қәтеліктері. Құралмен өлшеу
қателігі. Өлшеу әдістерінің қателігі
4 тақырып. Өлшеудің жүйелі қателігі. Өлшеудің
кездейсок қателігі.
5 тақырып. Өлшеу қәтеліктері. Дөрекі қателік.
Статистикалық өлшеу қателігі. Динамикалық өлшеу
қателігі.
6 тақырып. Өлшеу құралдарының түрлері. Электрлік
өлшеудің құралдары. Өлшеу құралдарының
көрсеткіштері
7 тақырып. Ток пен кернеуді өлшеу. Ток өлшеу
әдістері. Кернеу өлшеу әдістері
8 тақырып. Электромеханикалық амперметрлер мен
вольтметрлер. Амперметрлер. Вольтметрлер
9 тақырып. Өлшегіш ақпараттық жүйелер. Өлшеу
жүйелері
10 тақырып. Осциллографтың құрылымы . Сигналды
осциллограф экранында жаймалау
11 тақырып. Осциллографтың құрылымы . Сызықтық
жаймалау
12 тақырып. Ток түрлендіргіштері. Тұрақты ток
түрлендіргіштері. Айнымалы ток түрлендіргіштері.

13 тақырып. Кернеу түрлендіргіштері. Тұрақты
кернеулерді түрлендіргіштер.Айнымалы кернеу
түрлендіргіштері
14 тақырып. Қуатты түрлендіргіштер. Тура көбейту
әдісі
15 тақырып. Электромагнитті түрлендіргіште.
Индуктивтік түрлендіргіштер

ДС1 Кіріспе. Өлшеу. Өлшеудің түрлері. Өлшеудің әдістері
Ақпаратты - өлшегіш техникасы адамзат өмірінде маңызды және үздіксіз
өсетін мәнге ие. Ол адамға немесе машинаға әр түрлі ақпаратты басты түрде
жинау, өңдеу, өткізу, сақтау берумен байланысты көптеген мәселелерді
шешеді.
Өлшеу құралдары мен әдістерінің қажетті дамуынсыз, ғылым мен
техниканың дамуы мүмкін емес.
Негізгі түсініктер мен анықтамалар.
"Өлшеу " туралы түсінік әр түрлі ғылымдарда кездеседі (физикада,
химияда, математикада және т.б), әрқайсысында ол әр түрліше айтылуы мүмкін.
Өлшеулер туралы ғылым физикалық шамалардың өзгеру теориясын қарастырады,
өлшеулердің амал тәсілдері, өлшеу нәтижелерінің өңдеу әлістері және олардың
нақтылығын бағалау [2]. Физикалық өлшемдердің өлшеу облысында терминдер мен
анықтамалар стандарттпен белгіленеді. Физикалық өлшемдерді өлшеудің негізгі
түсініктемелерін қарастырайық.
"Өлшеу" туралы бірнеше анықтама бар. Көбінің айтуынша, өлшеу – бұл
ақпарат алу процессі, демек өлшеу нәтижесі өлшеулі ақпаратты алу болып
табылатын, өзімен бірге ақпаратты процессті көрсетеді
Өлшегіш ақпарат – бұл объект параметрлерін өлшеммен салыстыру ақылы,
тәжірибелі жолмен алынатын материалды объекті жағдайының мөлшерлі бағасы.
Өлшегіш ақпарат санды формада көрсетіліп және кейінірек оператормен
немесе осы ақпаратты жіберу, өңдеу, сақтау арналған автоматты жүйемен
қолданылады.
ГОСТ 16263-70-қа сәйкес өлшеу деп тәжірибелі жолмен арнайы техникалық
құралдар көмегімен физикалық өлшем мәнің анықтау аталады.
Өлшеу нәтижесі оны олшеу жолымен табылған физикалық өлшем мәні болып
табылады,
Өлшеуді өткізу үшін өлшеу объектісі мен олшеу құралы бар болу
керек.Өлшеу объектісі ретінде осы немесе басқа физикалық шама болып
табылады.
Физикалық шама мысалдары болып электрлік ток, масса, арақашықтық,
қысым және т.б табылады.
"Физикалық шама" түсінігі "физикалық қасиетке" синоним болып табылады
және оны қарастырылатын қасиеттің тек мөлшерлі жағын көрсету үшін қолдануға
болмайды.
Шынайы объектілердің физикалық қасиеттерінің барлығы физикалық
шамалар болып табылмайды (дене формасы, фигуралар).
Физикалық шама бірлігі- бұл анықтама бойынша 1-ге тең сандық мән
берліген физикалық шама. Физикалық шаманың бағалануы оған қабылданған
бірліктердің кейбір андар түрінде болуы физикалық шаманың мәні деп аталады.
Физикалық шама оның шын мәнімен сипатталуы мүмкін. Көрсетіп айту
керек, шын мәнді тәжірибелі түрде анықтау мүмкін емес. Өлшеу нәтижелері
физикалық шаманың кейбір қателіктерімен шынайы мәнінің бағасын ғана береді.
Сондықтан қажеттілік жағдайында физикалық шаманың шынайы мән орнына шын
мәнідегі мағынасын қоланады

ДС2 Өлшеудің түрлері. Өлшеу құралдарының классификация. Электр
шамаларының өлшемдері
Өлшеу негізінде осы немесе басқа физикалық құбылыстар жатыр. Өлшеулер
техникалық құралдар көмегімен жүзеге асады.
Өлшеу құралдары – бұл өлшеулерде қолданылатын және нормаланған
метрологиялық сипаттамалары бар техникалық құралдар.
Өлшеу процессінде қатысу сипаты бойынша барлық өлшеу құралдарын бес негізгі
топқа бөлуге болады: өлшем, өлшегіш түрлендіргіштер, өлшегіш жүйелер [2].
ӨҚ әр тобы өзіне не қосатының қарастырайық.
Өлшем – берілген көлемнің физикалық шамасын еске түсіруге арналған өлшеу
құрылғысы ( электрлік кедергі катушкалары, тұрақты сыйымдылық
конденсаторлары, гирлер және т.б)
Өлшегіш түрлендіргіш (ӨТ) - өлшегіш ақпараттың сигналын жіберуге,
түрлендіруге, өндеуге және сақтауға ыңғайлы формада өңдіруге арналған өлшеу
құрылғысы.
ӨТ элементтерінің бірі болып кірісті шаманы қабылдайтын, өлшегіш тізбектегі
өлшегіш түрлендіргіштің бөлігі ретінде анықталатын сезгіш элемент болып
табылады [3].
Датчик - өлшегіш ақпараттың сигналдары түсетін конструктивті жекешеленген
бір текті өлшегіш түрлендіргіш.
Әдебиетте ӨТ белгілеу үшін, кірісті шаманың қабылдау функциясын атқаратын
және өлшегіш сигналды қалыптастыру, "датчик" терминімен бірге "сенсор"
термині де қолданылады.
Өлшегіш қоңдырғы - өлшегіш ақпараттың сигналын бақылаушының тікелей
қабылдауына түсінікті формада өңдеуге арналған өлшеу құралы(вольтметр,
омметр).
Өлшеуіш қоңдырғы - бақылаушының тікелей қабылдауына ыңғайлы формада өңдеуге
арналған және бір орында жинақталған функционалды біріккен өлшеу
құралдарының жиынтығы.Өлшегіш қоңдырғы құрамы:өлшем, өлшегіш қоңдырғылар
және көмекші құрылғылар.
Өлшеуіш жүйе - автоматты өңдеуге ыңғайлы формада өлшегіш ақпараттың
сигналын өңдеуге арналған, бір-бірімен байланыс каналдары арқылы
байланыскан өлшеуіш құралдар жиынтығы
Өлшеу құралдарының сипаттамаларын жалпы жағдайда статистикалық және
динамикалық деп бөлуге болады.
Статистикалық сипаттамалар ӨТ мінез-қылығын түрлендіру процессінде кірісті
шама өзгеріске шалдықпаған жағдайда аңықтайды. Оларға түрлендіру,
сезгіштік, статикалық қателік функциялары жатады.
Өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамасы - өлшу нәтижесі мен оның
қателігіне әсер ететін, өлшеу құралдарының қасиетінің сипаттамасы. өлшеу
құралдарын жасау кезінде сипатамалар нақтылығынан, қанау процессіндегі
тұрақтылығынан өлшеу нәтижелері байланысты
Градуиренген сипаттама -өлшеу құралдарының X кіріс және У шығыс шамалары
арасындағы тәуелділік, тәжірибелі жолмен алынған:

Градуирленген сипаттама формула, график, кесте түрінде берілуі мүмкін. Ол
қоңдырғының конструктрлі параметрлерін X және Y шамаларымен байланыстырады.
Нақтылы градуирленген сипаттама – ішкі ортаның қалыпты жағдайындағы
сипаттама және кірісті сигналды өзгермеген немесе ақырындап өзгеретін мәні.
Абсолютті сезгіштік

Мұнда ∆У және ∆Х —шығыстағы сәйкес сигналдың және өлшенетін шаманың
өзгеруі.
Салыстырмалы сезгіштік

мұнда ∆ХХ — өлшенетін шаманың біршама өзгеруі.
Сезгіштік босағасы — шаманың өзгеруінің ең аз мәні түріндегі қоңдырғы
сипаттамасы.
Қоңдырғы шкаласы — өзімен бірге реттелген белгілер қатарын және олармен
байланысқан номірлеуді көрстететін қоңдырғы құрылғысының көрсететін бөлігі.

Шкаланың сандық белгісі – физикалық шаманың кейбір мәніне сәйкес келетін
сан:

Шкаланың бөлу құңы – қоңдырғы шакаласының екі көрші белгісіне сәйкес
келетін щама мәнінің әр түрлілігі.
Бөлу құңы және сезгіштік – аталған шамалар. Қоңдырғының өлшенетін шамаға
сезгіштігін айтады (кернеу, ток, кедергіге және т.б). Мысалға S = 5 дел.В;
С = 0,2 Вдел.
Тура әрекеттегі қоңдырғы сезгіштігі мына түрде көрсетілуі мүмкін

Мұңдағы S1, S2, ..., Sn — бөлек түрлендіргіштердің сезгіштігі.
Қоңдырғының көрсетуі – қоңдырғының көрсететін құрылғысындағы сан немесе
щама мәні.
Қоңдырғы өлшеу диапазоны – қоңдырғының жіберілетін қателігінің шегі
нормаланған шама мәнінің аумағы.Бұл область өлшеу шектерінің жоғарғы және
төменгі жақтарымен шектелген.Өлшеу диапазоны әртүрлі қателікті
поддиапазондардан тұруы мүмкін.
ӨТ-нің кірісті және шығысты сигналдары сәйкес ӨТ зерттеу объектісіне әсерін
анықтайды. Өлшеу құралдарын өлшеу объектісіне қосқан кезде қателіктер болуы
мүмкін. Кірісті сигнал көзінен қуаттың аз тұтынуы, электронды қоңдырғылар
ие болатын өлшеу құралдарының қасиеті. Шығысты сигналдар жүктемеге қосылу
кезінде шығысты сигналдың реакциясын аңықтайды.
Шығысты код түрі – нәтижелерді сандық түрде беруге арналған разрядтар
кодының саны.
Жұмыс жиілігі ауағы – жиіліктің өзгеруінен шақырылған қоңдырғы қателігі
шегі жіберілетін шектен аспайтын жиіліктер жолы.
Шапшан әрекеттік – бір өлшеуге жіберілетін уақыт.Ұқсас қоңдырғылар үшін
шапшаңәрекеттік көрсету құрылғысының уақытымен аңықталады, демек өлшенетін
шаманың өзгеру моментінен қоңдырғы құрылғысының көрсеті моментіне дейінгі
аралық.Сандық қоңдырғылар үшін шапшан әрекеттік кейбір уақыт аралығының осы
уақыт аралығына санның қатынасы ретінде аңықталады: В=n∆t. Сандық
қоңдырғылардың шапшандығы секіндына бірден оң мыңға дейінгі өлшемдерді
құрайды.
Эксплуатация кезіндегі метрологиялық сипаттамалардан басқа ескеру
қажет:өлшеу құралдарының беріктігі, демек берліген уақыт аралығындағы
орнатылған шектердегі қоңдырғылардың эксплуатационды параметрлерін сақтап
қалу қасиеті. Қоңдырғы беріктігі оны жасап шығару процессінде бағаланады.
Өлшеу құралдарының үнемділігі – пайдалану кезіндегі конструкцияның
қарапайымдылығы және ақталған экономикалық құны.

ДС3. Өлшеу қәтеліктері. Құралмен өлшеу қателігі. Өлшеу әдістерінің
қателігі
Өлшеу қателігі - өлшеу нәтижесінің өлшенетің шаманың нақты мәнінен
ауытқуы.
Жалпы айтқанда өлшеудің қателігі – алған өлшемнің нәтижесінің дұрыс
болмауы. Өлшеу қателігі физикалық шаманы өлшегенде болатын қателіктердің
барлық құрамын қамтиды, сонан кейін алынған нәтиженің шын не нақты
мәндерден аутқуын көрсетеді. Мысалы, физикалық шаманың өлшенген мәні Х
десек, ал оның шындық мәнін Хш деп белгілесек, сонда ауытқу (отклонение)
мынаған тең.

. (3.1)

Физикалық шаманың шындық мәні дегеніміз, өлшеу қателігі жоқ деген сөз.
Бұл сөз идеалдық түрде айтылған сөз. Тәжірибе жүзінде ФШ шындық мәнін алуға
болмайды. Сондықтан практикада ФШ шын мәнінің Хш орнына оның нақты Хн мәнін
қолданады. ФШ-ның нақты мәнін табу үшін ерекше әдістерді және үлгілі
өлшеуіш құралдарды қолданады.Сонда былай жазуға болады.

. (3.2)

Бұл алгебралық айырмашылық таңбасын өзгерту мүмкіндігінен мұны
өлшеудің абсолюттік қателігі деп атайды. Сондықтан өлшеудің дұрыс нәтижесі.

. (3.3)

Кей кезде түзелу коэффициентін қолданады.

. (3.4)
Белгілі ғылыми деректерге негізделе отырып өлшеу қателіктерін үш топқа
бөлуге болады: тұрпайы, жүйелілік және кездейсоқтық қателіктер. Тұрпайы
қателіктерге электрөлшеуіш аспаптың көрсеткішін дұрыс бағаламау жатады.
Оған аспаптың шкаласының бөліктерін қате бағалау, немесе көпшкалалы
аспаптың еселеу коэффициенттерін дұрыс қолданбау жатады. Немесе,
көрсеткішті қарағанда тіл мен шкаланың арасында болатын параллаксты елемеу.
Сыртқы ортаның өлшеуіш аспапқа күшті әсері, оның бұзылуымен және кездейсоқ
кедергілер өлшеудің тұрпайы қателіктеріне әкеліп соғады.
Абсолюттік мәні және таңбасы белгілі қателіктерді жүйелі қателіктер
деп атайды. Егер өлшеу процесі тұрақты жағдайда өткізілсе, оларда тұрақты
мәнде болады. Егер өлшеу жағдайы заңды түрде өзгерсе, жиелі қателіктер не
өзгермейді, не өзгерсе заңды түрде өзгереді.
Жүйелі қателіктерге қандай өлшеу қателіктері жатады? Олар:
электрөлшеуіш аспаптың қателігі, қолданылған өлшеу әдістемесінің қателігі,
өлшеуіш құралдың қателігі, аз мәнді елемегендіктің қатесі және сыртқы
ортаның әсерінен қателік. Осы қателіктерді жеке-жеке қарастырайық.
Электрөлшеуіш аспаптың жүйелі қателігіне үш топ қателіктер жатады:
аддитивті, пропорционалды және шкаланы бөлу қателіктері. Егер өлшеуіш
аспаптың тілі бастапқы кезде шкаланың нолінде тұрмаса аддитивтік қателік
пайда болады. Бұл қателікті, егер аспаптың шкаласы бірқалыпты болса,
алгебралық қосумен түзетуге болады. Пропорционалдық қателіктер көрсетуші
аспаптарда қолданатын қосымша кедергілер мен шунттардың өз мәнінен
ауытқуына байланысты.Егер бұл ауытқулардың мәндері белгілі болса, алынған
өлшеудің нәтижесін түзеу коэффициентіне көбейтіп, пропорционалдық
қателіктерді түзеуге болады. Шкаланы бөлу қателіктерін әр өлшеуіш аспапқа
қосымша түзету таблицасын жасап жоюға болады. Ол таблицаларды жасағанда
өлшеуіш аспаптарға қарағанда өлшеу дәлдігі жоғары өлшеуіш құралдар
қолданылуы қерек. Қолданылған өлшеу әдістемесі мен өлшеуіш құралдың
қателіктері кернеу көзінің электр қозғалыс күшін (э.қ.к.-эдс) өлшейтін
вольтметрдің ішкі кедергісінің әсерінен пайда болады. Аз мәнді
елемегендіктің қатесі өлшеу әдістемесі мен өлшеуіш құралдың қателіктеріне
жақын. Ол қатені өлшеу кезінде де, өлшегеннен кейінде табуға болмайды.
Себебі, оның неден пайда болатын факторларды да табу не білу қиын.
Егер сыртқы ортаның әсеріне келсек, ол температураның, атмосфералық
қысымдықтың және ауаның ылғалдылығына байланысты. Осы жағдайлар өлшеуіш
аспаптың көрсетуінің туралығына әсерін тигізеді.
Практикалық өлшеулерде жүйелі қателіктерді құрал-сайманмен және
әдістемелік қателіктердің алгебралық қосындысы деп санайды

. (3.5)

Әр уақытта жүйелік қателікпен бірге кездейсоқтық қателіктер болады.
Сондықтан өлшеудің абсолюттік қателігі мынаған тең

. (3.6)

Мұнда Δқ.с. – кездейсоқтық қателік. Осы қателіктің екі құраушылардың
әсерімен бір физикалық шама көп рет қайталап өлшегенде, мысалы n рет,
статистикалық қатар пайда болады

. (3.7)

Мұндай қатарға орташа арифметикалық мән (значение) аламыз
. (3.8)
Әр өлшемнің орташа арифметикалық мәннен ауытқуы орташа квадраттық
ауытқумен (ОКА) табылады

. (3.9)

Орташа арифметикалық мән мен орташа квадраттық ауытқу келесі
көрсетілетін үлестірімнің қалыпты (нормальное) заңының (Гаусс заңы)
сипаттамалары болып есептеледі

. (3.10)

Мұнда Р(х)-әр физикалық шаманың болу ықтималдығының тығыздығы. Бұл
аналитикалық мағынаны ықтималдық тығыздықтың қисығымен көрсетуге болады:

ДС4 . Өлшеудің жүйелі қателігі. Өлшеудің кездейсок қателігі.
Кездейсоқ қателіктер өлшеу обьектісіне бірнеше тәуелсіз шамалардың бір
уақытта әсер етуінен туындайды, олардын өэгерісі флуктуациялық сипатта
болады. Өлшеудің кездейсоқ қателігіне өлшеу құралының кездейсоқ қателігі де
белгілі үлесін қосады.
Өлшеу қателігінің жүйелік құрастырушысы жоқ деп алайық, яғни: .
Қездейсоқ қателік-кездейсоқ шама ретінде ықтималдык үлестіру тығыздығымен
немесе ықтималдық тығыздығысипатталады:

мұнда, F(∆) - үлестіру бернесі функциясы. Сондақтан да кездейсоқ
қателіктің сандық мәні анықталмай, тек ол әлдебір аралықтың ішінде түр
немесе әлдебір мәнінен аса алмайды деген ықтималдығы беріледі. Егер де
үлестіру заңы белгілі болса, онда - F(∆)және f(∆) да белгілі.
Кездейсоқ қателіктің: ден -ге дейінгі аралықта болуынын
ыңтималдығы р төмендегі өрнек бойынша табылады:

Кездейсоқ шаманын өзгеруінің заңдалығын оның мәнін бірнеше мәрте
бақылаудан және бақылау нәтижелерін статистикалық өңдеуден өткізгеннен
кейін анықтауға болады. Бұл өте ауыр және көп еңбекті керек ететін жүмыс.
Дәл өлшеулермен алынған мәліметтердің болжамданған үлестіруге әлдебір
қритерий бойынша сәйкестігін тексеру керек. Әсер ететін шамалардың
флуктуадиялары да ауытқулары да кездейсоқ болып табылады және де
өэдерінің үлестіру таралу заңдарымен бірқалыпты, үшбұрышты, нормальды
және т.б. сипатталады. Бірақ та олардың дисперсияларының өлшемдері бірдей
болғандыктан 4-5 әсер ететін шаманың өзінде-ақ өлшеудің кездейсоқ
қателігінің қорытынды үлестіру заңы нормаль түрімен қанағаттандырарлық
жағдайда келістіріледі:

ДС5 . Дөрекі қателік. Статистикалық өлшеу қателігі. Динамикалық өлшеу
қателігі.
Бақылау саны бойынша: бір ретті өлшенетін өлшеулер – бір рет
орындалатын өлшеу. Бұл өлшеудің кемшілігі дөрекі қателікті мүмкіндігі; көп
ретті өлшенетін өлшеулер – нәтижесі бірнеше өлшеуден алынатын яғни бірнеше
біррет өлшенетін өлшеулерден тұратын бір мөлшердегі физикалық шамаларды
өлшеу; Көбінесе олардың саны n ≥ 3. Көпретті өлшенетін өлшеулер өлшеу
нәтижесіне әсер ететін кездейсоқ факторлар әсерін азайту үшін қолданылады.
б) дәлдік айырмашылығы бойынша: дәл өлшеулер – дәл СИ жүйесі бойынша бірдей
шарттарда орындалған шаманы өлшеу тәртібі; дәл емес өлшеулер – СИ жүйесімен
дәл емес және әртүрлі шарттармен орындалған шаманы өлшеу тәртібі; в) өлшеу
нәтижесінің түрі бойынша: абсолютті өлшеу – бір немесе бірнеше шамаларды
тікелей өлшеу және физикалық коснтант мәндерін қолдануға негізделген өлшеу;
салыстырмалы өлшеу – шаманың бірлік қызметін атқаратын бір аттас немесе бір
шаманың екінші шамадан өзгеруін есептеу; г) өлшеу нәтижесін алу тәсілі
бойынша: тікелей өлшеу – ізделінді физикалық шаманың мәнін тікелей тыс
шамалардың қатысынсыз алынатын өлшеу; жанама өлшеу – бұл ізделінді
физикалық шаманың мәнін басқа физикалық шамаларды өлшеу арқылы алынатын
өлшеу; жиынтық өлшеу – бір уақытта жүргізілетін ізделінді өлшем шамасы
теңдеулер жүйесін шешу арқылы анықталатын бірнеше өлшеу шамаларын өлшеу;
бірлескен өлшеу – бұл бір уақытта жүргізілетін бір немес бірнеше, біртектес
емес шамалардың арасындағы байланыстарды анықтайтын өлшеу; д) өлшенетін
физикалық шаманың өзгеру түрі бойынша: статикалық өлшеу – уақыт бойынша
өзгермейтін нақты өлшеу тапсырмасына сәйкес алынатын физикалық шаманы
өлшеу; динамикалық өлшеу – өлшемі бойынша өзгеретін физикалық шаманы өлшеу;
е) қолданылатын өлшеу құралдарының метрологиялық тағайындалуы бойынша:
техникалық өлшеу – жұмыстық өлшеу құралдарының көмегімен өлшеу;
метрологиялық өлшеу – физикалық шаманың бірліктерін жұмыстық өлшеу
құралдарына өткізу мақсатымен эталондық өлшеу құралдар көмегімен өлшеу;
Өлшеу нәтижелері шама мәнін текжуықтап қана бағалайды, өйткені тіпті ең дәл
өлшенетін құрылғылар өлшеу шамасының нақты мәнін көрсете алмайды. Өлшеуге
әр түрлі факторлар әсер ететіндіктен міндетті түрде өлшеу қателігі болады.
Олар өлшеу әдісі өлшеу жүргізілетін құралдар және бақылаушының қабылдауына
тәуелді. Өлшеу нәтижесінің дәлдігі – өлшеу нәтижесінің қателігінің 0-ге
жақындығын білдіретін өлшеу сапасының мінездесмесінің бірі. Өлшеу қателігі
қаншалықты төмен болса дәлдігі соншалықты жоғары болады. Өлшеу қателігі -
∆х өлшенетін шаманың х өлшем нәтижесінің хі нақты (шын) мәнінен ауытқуы:
∆х=х-х_(і(d))
Дөрекі қателік немесе ауытқулар берілген өлшем жағдайларындағы күткен
жүйелік немесе кездейсоқ қателіктерде өте жоғары болатын қателіктер. Пайда
болу себебіне байланысты өлшеу қателіктері былай жіктеледі: Тәсілдің
қателігі – бұл өлшеу әдісінің жетілмегендігінің, есептеу формаларының
дөрекілігінің нәтижесін жұмырлаудың салдарынан пайда болатын қателік.
Инструменталды қателіктер – себептері қолданатын өлшем құралдарының
қасиеттерінде болып табылатын қателіктер. Субъективті жүйелік қателіктер –
адам ағзасының ерекшеліктеріне негізделетін адамның жеке қасиеттері
келтіретін қателіктер

ДС6 . Өлшеу құралдарының түрлері. Электрлік өлшеудің құралдары. Өлшеу
құралдарының көрсеткіштері
Өлшеу негізінде осы немесе басқа физикалық құбылыстар жатыр. Өлшеулер
техникалық құралдар көмегімен жүзеге асады.
Өлшеу құралдары – бұл өлшеулерде қолданылатын және нормаланған
метрологиялық сипаттамалары бар техникалық құралдар.
Өлшеу процессінде қатысу сипаты бойынша барлық өлшеу құралдарын бес
негізгі топқа бөлуге болады: өлшем, өлшегіш түрлендіргіштер, өлшегіш
жүйелер [2].
ӨҚ әр тобы өзіне не қосатының қарастырайық.
Өлшем – берілген көлемнің физикалық шамасын еске түсіруге арналған
өлшеу құрылғысы ( электрлік кедергі катушкалары, тұрақты сыйымдылық
конденсаторлары, гирлер және т.б)
Өлшегіш түрлендіргіш (ӨТ) - өлшегіш ақпараттың сигналын жіберуге,
түрлендіруге, өндеуге және сақтауға ыңғайлы формада өңдіруге арналған өлшеу
құрылғысы.
ӨТ элементтерінің бірі болып кірісті шаманы қабылдайтын, өлшегіш
тізбектегі өлшегіш түрлендіргіштің бөлігі ретінде анықталатын сезгіш
элемент болып табылады [3].
Датчик - өлшегіш ақпараттың сигналдары түсетін конструктивті
жекешеленген бір текті өлшегіш түрлендіргіш.
Әдебиетте ӨТ белгілеу үшін, кірісті шаманың қабылдау функциясын
атқаратын және өлшегіш сигналды қалыптастыру, "датчик" терминімен бірге
"сенсор" термині де қолданылады.
Өлшегіш қоңдырғы - өлшегіш ақпараттың сигналын бақылаушының тікелей
қабылдауына түсінікті формада өңдеуге арналған өлшеу құралы(вольтметр,
омметр).
Өлшеуіш қоңдырғы - бақылаушының тікелей қабылдауына ыңғайлы формада
өңдеуге арналған және бір орында жинақталған функционалды біріккен өлшеу
құралдарының жиынтығы.Өлшегіш қоңдырғы құрамы:өлшем, өлшегіш қоңдырғылар
және көмекші құрылғылар.
Өлшеуіш жүйе - автоматты өңдеуге ыңғайлы формада өлшегіш ақпараттың
сигналын өңдеуге арналған, бір-бірімен байланыс каналдары арқылы
байланыскан өлшеуіш құралдар жиынтығы
Өлшеу құралдарының сипаттамаларын жалпы жағдайда статистикалық және
динамикалық деп бөлуге болады.
Статистикалық сипаттамалар ӨТ мінез-қылығын түрлендіру процессінде
кірісті шама өзгеріске шалдықпаған жағдайда аңықтайды. Оларға түрлендіру,
сезгіштік, статикалық қателік функциялары жатады.
Өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамасы - өлшу нәтижесі мен оның
қателігіне әсер ететін, өлшеу құралдарының қасиетінің сипаттамасы. өлшеу
құралдарын жасау кезінде сипатамалар нақтылығынан, қанау процессіндегі
тұрақтылығынан өлшеу нәтижелері байланысты
Градуиренген сипаттама -өлшеу құралдарының X кіріс және У шығыс
шамалары арасындағы тәуелділік, тәжірибелі жолмен алынған:

Градуирленген сипаттама формула, график, кесте түрінде берілуі мүмкін.
Ол қоңдырғының конструктрлі параметрлерін X және Y шамаларымен
байланыстырады.
Нақтылы градуирленген сипаттама – ішкі ортаның қалыпты жағдайындағы
сипаттама және кірісті сигналды өзгермеген немесе ақырындап өзгеретін мәні.
Абсолютті сезгіштік

Мұнда ∆У және ∆Х —шығыстағы сәйкес сигналдың және өлшенетін шаманың
өзгеруі.
Салыстырмалы сезгіштік

мұнда ∆ХХ — өлшенетін шаманың біршама өзгеруі.
Сезгіштік босағасы — шаманың өзгеруінің ең аз мәні түріндегі қоңдырғы
сипаттамасы.
Қоңдырғы шкаласы — өзімен бірге реттелген белгілер қатарын және
олармен байланысқан номірлеуді көрстететін қоңдырғы құрылғысының көрсететін
бөлігі.
Шкаланың сандық белгісі – физикалық шаманың кейбір мәніне сәйкес
келетін сан:

Шкаланың бөлу құңы – қоңдырғы шакаласының екі көрші белгісіне сәйкес
келетін щама мәнінің әр түрлілігі.
Бөлу құңы және сезгіштік – аталған шамалар. Қоңдырғының өлшенетін
шамаға сезгіштігін айтады (кернеу, ток, кедергіге және т.б). Мысалға S = 5
дел.В; С = 0,2 Вдел.
Тура әрекеттегі қоңдырғы сезгіштігі мына түрде көрсетілуі мүмкін

Мұңдағы S1, S2, ..., Sn — бөлек түрлендіргіштердің сезгіштігі.
Қоңдырғының көрсетуі – қоңдырғының көрсететін құрылғысындағы сан
немесе щама мәні.
Қоңдырғы өлшеу диапазоны – қоңдырғының жіберілетін қателігінің шегі
нормаланған шама мәнінің аумағы.Бұл область өлшеу шектерінің жоғарғы және
төменгі жақтарымен шектелген.Өлшеу диапазоны әртүрлі қателікті
поддиапазондардан тұруы мүмкін.
ӨТ-нің кірісті және шығысты сигналдары сәйкес ӨТ зерттеу объектісіне
әсерін анықтайды. Өлшеу құралдарын өлшеу объектісіне қосқан кезде
қателіктер болуы мүмкін. Кірісті сигнал көзінен қуаттың аз тұтынуы,
электронды қоңдырғылар ие болатын өлшеу құралдарының қасиеті. Шығысты
сигналдар жүктемеге қосылу кезінде шығысты сигналдың реакциясын аңықтайды.
Шығысты код түрі – нәтижелерді сандық түрде беруге арналған разрядтар
кодының саны.
Жұмыс жиілігі ауағы – жиіліктің өзгеруінен шақырылған қоңдырғы
қателігі шегі жіберілетін шектен аспайтын жиіліктер жолы.
Шапшан әрекеттік – бір өлшеуге жіберілетін уақыт.Ұқсас қоңдырғылар
үшін шапшаңәрекеттік көрсету құрылғысының уақытымен аңықталады, демек
өлшенетін шаманың өзгеру моментінен қоңдырғы құрылғысының көрсеті моментіне
дейінгі аралық.Сандық қоңдырғылар үшін шапшан әрекеттік кейбір уақыт
аралығының осы уақыт аралығына санның қатынасы ретінде аңықталады: В=n∆t.
Сандық қоңдырғылардың шапшандығы секіндына бірден оң мыңға дейінгі
өлшемдерді құрайды.
Эксплуатация кезіндегі метрологиялық сипаттамалардан басқа ескеру
қажет:өлшеу құралдарының беріктігі, демек берліген уақыт аралығындағы
орнатылған шектердегі қоңдырғылардың эксплуатационды параметрлерін сақтап
қалу қасиеті. Қоңдырғы беріктігі оны жасап шығару процессінде бағаланады.
Өлшеу құралдарының үнемділігі – пайдалану кезіндегі конструкцияның
қарапайымдылығы және ақталған экономикалық құны.

ДС7. Ток пен кернеуді өлшеу. Ток өлшеу әдістері. Кернеу өлшеу әдістері
Токтар мен кернеулер мәннің кен диапазонында өлшеуге қажетті, кең түрде
тараған электрлік шамалар.
Өлшенетін токтар мен кернеулердің барлық диапазонын үш қосалық
диапазонға бөлуге болады: аз шамалы токтар (бірлік миллиамперге дейін) және
кернеу (бірлік миливолтьке дейін); орташа токтар (бірлік миллиамперден
ондық амперге дейін) және кернеулер (бірлік миливольттен жүз волтьке
дейін); үлкен токтар ( ондық амперден көп) және кернеу ( жүз волтьтен көп).
Өлшеуге қажетті токтар мен кернеулер модульі, лездік шамалардың
қисықтық формасы және жиілік бойынша әр түрлі болып келеді.Өлшенетін
шартты жағдайы да өзгеше болып келеді.Сондықтан ток мен кернеулерді
өлшеулердің қоңдырғылары мен әдістері әр түрлі болып келеді.
1 мкА-ден 6 к А дейін токтарды және 1 мВ-ден 1,5 кВ дейін кернеулерді
қосалқы кедергілі немесе шунтты жүйелі өлшегіш механизмдерді көрсететін
магнитоэлектрлік жүйенің қоңдырғыларымен өлшейді. Көрсетілген жүйенің
амперметлері мен волтьметрлері 0,1 —2,5 нақтылық классымен мжасалынып
шығарылады.
1 мкА-ден немесе 1 мВ аз тұрақты ток мен кернеу магнитоэлектрлі
гальванометрлермен немесе гальванометрлік күшейткіштермен, ал 6 к А немесе
1,5 кВ — g көп болса онда тұрақты ток трансформаторларын қолданады.
Кило-ампер тәрізді тұрақты токтар мен кернеулер Холл датчигі бар өлшегі
құрылғылармен өлшейді. Тұрақты токтың жоғарғы волтьті тізбектерінде
кереуді өлшеу үшін 100 кВ дейін номиналды режимдегі электростатикалық
жүйенің вольметрлері қолданылады.
Егер кернеуді өлшеу кезінде волтьметрдің қоректену энергиясы аз болған
жағдайда, электростаикалық немесе түзеткіш волтьметрлер қолданылады.
Орташа және үлкен айнымалы токтар токтын өлшегіш трансформаторлары
арқылы қосылатын амперметрлермен өлшейді, ал аз шамалы айнымалы токтарды –
термоэлектрлік, түзеткіш, электронды және вибрациялы волтьметрлермен.Осы
қоңдырғылар нолдік индикаторлар ретінде қолданылады. Аталған
гальванометрлер орнына компораторларды қолдануға болады.
Компоратор - өлшегіш түрлендіргішті қодануға негізделген салыстыру
қоңдырғысы, оған айнымалы және тұрақты электрлік шамалар бірдей әсер етеді.
Ток пен кернеудің жазылуын магнитоэлектрлік жүйенің тұрақыт ток
тізбегіндегі өздікжазушы өоңдырғылармен жүзеге асады, ал айнымалы ток
тізбектерінде – ферродинамикалық жүйемен.
Көп жағдайда үш фазалы тізбектерде бір сызықты токтын және бір сызықты
кенеуді өлшеумен шектеледі, өлшеу бірфазалы тізбектердегі сияқты өтеді.
Төменгі кернеу тізбектерінде ұш сызықты кернеуді өлшеу үшін, қосып
ажыратқышы бар волтьметр қоданылады (сур. 5-36).
Егер кернеуді өлшеу кезінде волтьметрдің қоректену энергиясы аз болған
жағдайда, электростаикалық немесе түзеткіш волтьметрлер қолданылады.
Үшфазалы үшсымды тізбекте трансформаторлар тогын қолдану арқылы үш сызықты
токты өлшеу үшін екі трансформатордын бар болуы жеткілікті (сур. 5-37). Бұл
тікелей сызықты токтың суммуалар қасиетінен туындайды:

Сондықтан, екі сызықты ток сомалары теріс белгімен алынған үшінші сызықты
токка тең. Мысалы iA+i B= —ic (рис. 5-37).
Үшфазалы үшсымды тізбекте трансформаторлар тогын қолдану арқылы үш сызықты
кернеуді өлшеу үшін, екі трансформатор жеткілікті, сызықты кернеулер
суммалар қасиетінен тікелей шығатын; U ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.