15
1.2 Өлшеуіш аспаптар
Элекрлік аспаптар көп жағдайда мезеттік мәндерді немесе электрлік
шамалар, болмаса бейэлектрлік, электрлікке түрленген шамаларды өлшеуші
аспап. Барлық аспаптар аналогты болып және сандық болып бөлінеді.
Біріншісі көптеп бөлінген шкала бойынша қозғалатын нұсқардың арқасында
өлшенетін шаманың мәнін көрсете алады. Кейінгісі өлшенген мәнді сан
түрінде көрсете алатын сандық дисплеймен қамтамасызданған. Сандық
аспаптар көп өлшеулерде мықтырақ болып келеді, себебі бұл нақты,
көрсеткіштерді есептегенде ыңғайлы сонымен қатар әмбебап болып келеді.
Сандық әмбебап өлшеуіш аспаптар ("мультиметрлер") және сандық
вольтметрлер тұрақты тоққа орташа және жоғары нақтылы кедергіні,
айнымалы тоқтың кернеуі мен күшін өлшеу үшін пайдалана аламыз.
Аналогты аспаптарды сандық аспаптар ақырындап қолданыстан шығаруда,
дегенмен де бұлар бағасы төмен және шешімі нақтылықты аса керек етпейтін
кезде пайдалана аламыз. Кедергінің мәні өте дұрыс,нақтылы өлшей алатын
және толық кедергі үшін (импеданс) өлшеуіш көпірлер және басқа
өлшеуіштер бар. Уақыт аралығында өлшенетін шаманың өзгеру шамасын
жазып алу үшін тіркеуші құрылғылар - таспалы өздігінен жазатын құралдар
және электронды осциллографтар, аналогты және сандық аспаптар
пайдаланылады.
Барлығына дерлік сандық өлшеуіш аспаптарда (қарапайымынан бөлек)
күшейткіштер және кейіннен аналогты-сандық түрлендіргіштің (АСТ)
көмегімен сандық формаға өзгеретін, кіріс сигналын кернеуге түрлендіру
үшін өзгеде электронды блоктар пайдалан аламыз. Өлшенген мәнді көрсете
алатын сан жарық диодты (ЖИД), вакуумдық люминесцентті немесе сұйық
кристалды (СК) индикаторға (дисплей) шығара алады. Аспап көбінесе
кіріктірме микропроцессорды басқаруы бойынша жұмыс атқарады, ал
қарапайым аспаптарда микропроцессор (АСТ) мен бірдей интегральді схемада
біріктіре аламыз. Сандық аспаптар сырттай компьютерге қосу жұмысы
ыңғайлы болады. Өлшеулердің кейбір түрлерінде бұндай компьютер
аспаптың өлшеу функцияларын біріктіреді сонымен қатар аталғандарды өңдеу
үшін ақпараттарды жіберу командасын көрсетеді.
Аналогты-сандық түрлендіргіштер. АСТ-дің үш негізгі бөлігі бар:
интеграциялаушы, жүйелі жақындау және параллелді. Интеграциялаушы АСТ
уақытқа байланысты кіріс сигналын нормаландыра алады. Бұл үш түрдің ең
нақтылысы, десекте ең "баяу" жұмыс атқаратыны. Интеграциялаушы АСТ
өзгеру уақыты 0,001-50 секунд аралығында және бұдан жоғары диапазонда
болады, қателігі 0,1-0,0003% аралығында болады. Жүйелі жақындау АСТ
қателік шамасы біршама жоғарылау (0,4-0,002%), дегенменде түрлендіру
уақыты ~10мкстен ~1 мсқа шейін болады. Параллелді АСТ - өте шапшан
әрекет жасаушы, бірақ туралығы төмен: бұлардың түрлену уақыты 0,25 нс,
қателік - 0,4-2% құрайды.
16
Дискреттеу тәсілдері. Сигнал сандық формаға түрлендіру уақыт
аралығында өлшенген мәндерді сақтау және уақыттың жеке кезеңдерінде оны
шапшаң есептеу жолымен уақытқа байланысты дискреттеледі. Есептелген
дискретті мәндердің кезектілігі сигналдың форматы бар түзу емес кескінімен
дисплейде көрсетілуі әбден мүмкін жағдай; бұл мәндерді квадратта жасап
және бір-біріне қосып, сигналдың ортақ квадраттық мәнін шеше аламыз;
бұларды өсу уақытын, максимальді мәнін уақытқа байланысты нормалы
жиілік спектрін және т.б. есептеу үшін пайдалана аламыз. Уақытқа
байланысты дискреттеу сигналдың бір бөлігінде ("шынайы уақыт") яки
(тізбекті немесе туынды таңдау) қайталанатын бөліктер қатарымен жасалуы
мүмкін.
Сандық вольтметрлер мен мультиметрлерді шаманың квазисті
статистикалық мәндерді өлшей алады және соны сандық формамен көрсете
алады. Вольтметрлер көбінесе тұрақты тоқтың кернеуін өлшейді, ал
мультиметрлер тұрақты және айнымалы тоқ кернеуін, тоқ күшін, тұрақты
тоққа кедергіне және кейде температураны өлшеуіде мүмкін. Мұнда 0,2-
0,001% қателікте жалпы берілгендегі көптеп таралған бақылау-өлшеу
аспаптары 3,5- яки 4,5- мәнді сандық дисплейі бар. "Жартылай бүтін" белгі-
осы дисплей белгілеулердің номиналды саны шек арқылы шығатын сандарды
көрсете алатындығына шарттылық көрсеткіш. Мысалы, 1-2 В диапазонда 3,5-
мәнді (3,5-разрядты) дисплейде 1,999 В дейін кернеу нәтижесін көрсетіп
береді. Толық кедергі өлшеуіштері. Аталған конденсатордың сыйымдылығын,
резистордың кедергісін, индуктивтілік катушкасының индуктивтілігін
сонымен қатар конденсатордың толық кедергісін немесе резистор мен
индуктивтілік катушкасын есептейтін және көрсететін арнайы құралдар.
0,00001 пФ - 99,999 мкФ сыйымдылықпен, 0,00001 Ом - 99,999 кОм кедергі,
0,00001 мГ - 99,999 Г индуктивтілікті өлшеуге мұндай типтегі аспаптар
кездеседі. Өлшеуі 5 Гц - 100 МГц жиіліктерде орындалуы мүмкін, дегенмен де
ешкандай аспап жиіліктің түгел диапазонын жасай алмайды. 1 кГц жуық
жиілікте қателігі 0,02% болуы мүмкін, дегенменде нақты жиілік диапазондары
мен өлшейтін мәндердің шекарасы қасында төмендей алады екен. Біршама
аспаптарда катушканың мықтылығы немесе өлшеніп алынған мәндер
есептелген конденсатор шығынының коэффициенті сияқты туынды мәндерін
де көрсетуі мүмкін.
Кернеу, тоқ күші және тұрақты тоқтағы кедергіні өлшеуге алналған
тұрақты магнитпен және көптеген ораммен қозғалыстағы бөлікпен аналогты
магнитті электрлік аспаптар пайдаланылады. Типті осындай аспаптар 0,5-5%
қателікте бола алады. Бұлар қарапайым түрде сонымен қатар қымбатта емес
(мысалы - тоқ пен температураны көрсететін көлік аспаптары), дегенмен де
қандай бір санды нақты қажет санайтын кезде пайдалана алмаймыз.
Өлшеу көпірлері. Өлшеу көпірі – көп жағдайда резистор, конденсатор
және индуктивтілік катушкаларынан құралған 4 иіндісі бар элекрлік тізбек,
аталған құрамдардың параметрлерінің бөлінділерін табуға жасалған. Тізбектің
