Дәріс. Аналогтық өлшеуіш аспаптардың жалпы сипаттамалары

Дәрістің мазмұны:

1 Электрөлшеуіш аспаптардың шкалаларының түрлері және оларды баптау.

2 Өлшеуіш аспаптардың дәлдік кластары және оларды табу.

Дәрістің мақсаты:электрөлшеуіш аспаптардың шкалаларын бір-бірінен ажырата алу және дәлдік кластарды таба білу.

Электрөлшеу аспаптарына (ЭӨА) электр шамаларын өлшейтін қүралғылар жатады. 3.1 суретте ЭӨА жұмыс әрекетінің сұлбасысы келтірілген.

өлшенетін ток айналу бұрышы α

шама

3.1 Сурет – ЭӨА-ның функционалдық сұлбасы

Өлшеуіш сұлба жалпы айтқанда масштабтық түрлендіргіш болып саналады. Оның құрамына шунттар,қосымша кедергілер, кернеуді күшейткіштер не физикалық шаманы тұрақты токқа түрленгіштер кіреді.

Өлшеуіш механизм тұрақты токты ЭӨАның жылжымалы тетігінің (тілі) айналу бұрышына түрлендіру міндетін атқарады.

Әр ЭӨАтың төменде келтірілген метрологиялық сипаттамалары болады:

1 Өлшеу ауқымы, α ө (физикалық шаманың (ФШ) өлшем бірлігі).

2 Көрсету ауқымы, α к (ФШ өлшем бірлігі).

3 Бөліс саны; α (бөліс).

4 Бөлістің шамасы, С (ФШ өлшем бірлігі / бөліс) не сезімталдығы

5 S=1/С (бөліс / ФШ өлшем бірлігі).

6 Кіріс кедергісі, Rк (Ом).

7 Дәлдік класы, γ (%).

Физикалық және техникалық шамаларды өлшеу үшін халықаралық өлшеу жүйесімен сәйкестендірілген пропорционалдық шкалалар қолданылады. Өлшеу құрылғысының бір тетігі болып шкала саналады, оның арқасында өлшейтін шаманың мәні табылады. Өлшеу кезінде өлшейтін шаманың мәні шкаладағы индикаторлық белгілер арқылы саналады. Шкалада өлшем белгілері де болу керек. Өлшеу аспабын өлшемдеу (градуировка) кезінде шкалаға штрихтер, нүктелер не болмаса басқа таңбалар қойылады. Шкаланың бөлісінің шамасы (таңбалардың бір-бірінен алшақтығы) өлшемдеу кезінде анықталады. Шкаладағы басты өлшем белгілері тағы да майда бөлімдерге бөлінуі мүмкін. Өлшем белгілерін қою әдісіне қарай аспаптың шкаласы аналогтық, цифрлық және құрамалық болып бөлінеді. Шкалалар аспапта көруге оңтайлы жерде орналасу керек. Оларды алыстан қарап анықтауға не жақыннан дәл санауға оңтайлы болу керек. Шкалада өлшем бөлістерінен басқа қандай аспап екендігі және оның не үшін қолданылатындығы туралы таңбалар болу керек.

Аналогтық шкала – мұндай шкалада өлшем белгілері штрихпен не нүктемен көрсетіледі. Бұл шкала аналогтық мәндерді бірдей көрсетеді. Өлшемдік белгілер шкаланың бетінде басты сызықтың үстіне орналасады. Өлшем белгілері шкаланың басқы және соңғы мәнін, нольдік таңбаны, не өлшеудің басқы және аяққы ауқымын көрсетеді. Шкалалардың басты түрлері стандартталған. Аспаптың шкаласының өлшемдік белгілері біркелкі орналасуы мүмкін, не олар біркелкі орналаспайды. Кей кезде аналогтық шкалада тек қана өлшемдік белгі беріледі, не нақтылық мән, не шеткі мән, не нольдік мәндер көрсетіледі.

Ең көп тараған шкалалар осы түрлі болады.

Шкаланың бір бөлінісі деп аналогтық шкаладағы екі өлшемдік белгілердің арасын айтады. Сонда, шкаланың бір бөлісі өлшейтін шаманың бір бірлігі болып саналады. Өлшенген шама бірден табылады, не шкаланың бір бөлісін көрсетілген бөліс санына көбейту керек.

Мысалы. Өлшенген шама

А = α с (3.1)

мұнда α – шкаланың бөліс саны;

с – шкаланың тұрақты коэффициенті;

ол С = Ан / α н тең;

мұнда Ан – аспаптың нақты мәні;

α н – шкаланың нақты бөліс саны.

Шкалалардың мынандай түрлері бар:

1. Өлшемсіз шкала – бұл аналогтық шкалада бөлістердің мәні қатар сандар ретінде беріледі, не тіпті берілмейді. Бұл жағдайда біз тек бөлістің санын білеміз, не оған сәйкес қатар сандардың мәнін білеміз.Өлшенетін шама әр бөлістің мәні арқылы, не шкаланың тұрақты коэффициентін білу арқылы табылады. Мұндай шкалалар әдетте құрамалық аспаптарда (тестер) қолда-нылады. Өлшемсіз шкалада қатар сандық мәндер болмаса өлшенетін шаманы табу қиын. Бұл шкалалар номиналды не шеткі мәні көрсетілген сынаушы аспаптарда, не индикаторда қолданылады.

2. Жанама мәндер шкаласы. Мұндай өлшеуіш аспаптардың шкалалары

жанама әдіспен өлшенген мәндердің шамасына сәйкес өлшемдік белгілермен көрсетілген. Бұл жағдайда өлшеуіш аспаптың кірісіне өлшейтін шама белгілі тәуелділікпен түрлендірген соң сигнал ретінде беріледі. Бірақ оның шкаласы өлшейтін шаманың мәндерімен белгіленген.

3. Құрамалық шкала – бұл шкалалар аналогтық және сандық көрсеткіштерімен жабдықталған. Құрамалық шкалаларда, сандық шкалада жоғарғы разрядтық сандар сатылы өзгерсе, ал кіші разрядты сандар аналогтық шкаладағыдан жай біркелкі өзгереді. 3.4 суретте көрсетілгендей, үйде қолданатын индукциялық электр санағыштары осылай жұмыс істейді.

3.4 Сурет – Құрамалық шкала

4. Біркелкі емес шкалалар. Бұл аналогтық шкалаларда бөлістердің ара қашықтықтары және оларға берілген мәндері біркелкі емес әртүрлі болады.

3.5 суретте өлшеу аумағы көрсетілген біркелкі емес шкалалар көрсетілген.

a)

б)

3.5 Сурет – Біркелкі емес шкалалар

Мұнда өлшемдік белгілердің орналасуы шкаланың сызықтық емес теңдеуіне сәйкес болады, және шкалада оның атын жазады, мысалы, квадраттық не логарифмдік шкала деп. Шкаланың басқы бөлістері белгілі математикалық функциямен не эмпирикалық заңмен белгіленеді және олардың сандық мәндері біргелкі не біргелкі емес сандық қатардан алынады. Көбінесе шкаланың бөлінісі және олардың сандық мәндері біркелкі сызық шкалаға жақындатуға тырысады. Біргелкі емес шкалалардың өлшеу ауқымы өлшеу көрсеткішінің ауқымынан көбіне өзгеше болады, сондықтан шкалада нүкте көрсетіледі. Егер шкаланың үлкен біркелкі еместігі болса, оны 1,2 және 5 еселік өлшемдіктермен белгілейді. Әр шкаланың өзіндік өлшемдік қасиеттері бар:

Өлшемдік қасиеттер – аналогтық шкалаға өлшемдік белгілерін бір заңды түрде қою. Шкаланың бөліс бірлігінінің шамасына қарай өлшемдік белгілер 1,2 және 5 еселік болуы мүмкін. Егер негізіне 1 алса өлшемдік кезінде шкаланың бір бөліс шамасы 1 не 1·10 ⁿ -ге тең, n = 0, әр 5 не 10, не 20 сандық белгілер шкалада сандық мәнмен көрсетіледі.

Әр электрөлшегіш аспаптың басқы метрологиялық сипаттамасы болып оның дәлдік класы болып саналады, оны келтірілген қателік арқылы табуға болады

γ_х= Δ_х / Х_N*100% (3.2)

мұнда Δ_х – абсолюттік қателіктің максималдық өзгеріс ауқымы Х_N – шкаланың түріне байланысты мөлшерлеу мәні (нормир) γ_х – келтірілген қателік.

Егер нөлдік белгі шкаланың сол жағында болса (3,3 а сурет) мөлшерлеу мән аспаптың номиналдық қатесінің мәніне тең

Х_N=Δ_H. (3.3)

Егер нөлдік белгі шкаланың ортасында болса

Х_N=2Δ_H. (3.4)

Барлық мемлекеттер үшін аспаптардың дәлдік класы бір мәнде бекітілген және олар аспаптың шкаласында, құжаттарда көрсетілген.

3.1 кесте – Дәлдік класының халықаралық мәндері

Өлшеуіш аспаптар	Дәлдік класы
өлшеуіш аспап	қосымша құрылғылар
дәл және үлгілі	0,05	0,02
	0,1	0,05
	0,2	0,1
	(0,3)	0,1
	0,5	0,2
жұмыстық		0,5
	1,5	0,5
	2,5
	(4)

Егер аспап бағдылы жағдайда (23°С) қолданылатын болса дәлдік класы өлшеу қателігі (процентпен) кепілді шекарадан шықпайтындығын көрсетеді. Мысалы, аспаптың дәлдік класы 1 болса, онда оның қателігі 1% болады. Егер аспаптың өлшеу ауқымының ең соңғы мәні 100В болса, онда өлшеу қателігі 1В болады. Температура 10°С мен 30°С арасында өзгерген кезде де аспаптың өлшеу қателігі 1% аспауы керек. Аспаптың дәлдік класы оның рұқсат етілген басқы қателігімен сәйкестендіріп ГОСТ 8.401-80 пен қалыптасады. Аспап қолданылатын бағдылы жағдай өзгергенде пайда болатын қосымша қателік рұқсат етілген басқы қателіктің бөлісі не еселеу мәндерінде нормаланады. Мысалы, аспаптың дәлдік класы G болса, қосымша қателік басқы қателіктің жартысынан аспауы керек, сонда жалпы қателік болып G+0,5G саналады. Сөйтіп аспаптың жалпы қателігі оның дәлдік класының мәнінен көп болуы мүмкін.

Электрөлшеуіш аспаптарды не өлшеуіш құралғыларды қолданғанда олардың уақыты өтпеген таңбалары болу керек.

Таңбалау.Әр өлшеуіш құралғыға арнайы таңба салынады. Ол өлшеуіш аспаптың тексеруден өткендігінің және оны қолдануға болатындығының әйгегі.

Арнайы таңба салу мемлекеттік тексеру зертханасының жұмысы, аспапты тексергеннен кейін таңба салынады не арнайы құжат беріледі. Бұл таңбалы аспаптың өлшеу қателігі бекіткен шекарадан аспайды, оның құрылыс тетіктерінің ақауы жоқ және оны қолдана беруге болады деген сөз. Арнайы таңбаның күші тек бекітілген уақытқа ғана жарайды, одан кейін аспапты тағыда тексеруден өткізу керек.