5.4 Қарапайым өлшеу құралдары

Қарапайым өлшеу құралдары тура өлшеудің жеке операцияларын тарату үшін арналған. Оларға өлшеулер, салыстыру құрылғылары және өлшеу түрлендіргіштері жатады. Олардың әрқайсысы, жеке алғанда, өлшеу операциясын жүзеге асыра алмайды.

Өлшем – бұл мәндері орнатылған бірлікте және қажетті дәлдікте белгілі бір (біртекті өлшем) немесе бірнеше (көп мәнді өлшем) өлшемді физикалық шамаларды көрсету мен (немесе) сақтау үшін арналған өлшеу құралы.

Өлшемді келесі түрлерге бөледі:

 бір өлшемді физикалық шаманы көрсететін бірмәнді, мысалы: таразы тасы 1 кг, жазық параллельді шекті өлшемі 100 мм, тұрақты сиымдылықтың конденсаторы, нормалды элемент;

 әртүрлі өлшемді ФШ-ды көрсететін көп мәнді, мысалы: айнымалы сиымдылықтың конденсаторы, ұзындықтың штрихті өлшемі.

Одан өзгеше, өлшем жинақтары, өлшем дүкені, орнықты, қатарланған және әкелінген өлшемдер болып бөлінеді.

Өлшемдерді жетілдіру дәрежесі [Q] кваннталудың әрбір саты өлшемі мен көпмәнділік дәрежесінің тұрақтылығымен анықталады, яғни оның белгілі шығыс шамаларын N санымен көрсету. Өлшемге тікелей ең жоғары дәлдіпен негізгі физикалық шамалар көрсетіледі: ұзындық, масса, жиілік, кернеу және ток.

Салыстыру құрылғысы (компаратор) – бұл біртекті шамалардың немесе өлшеу аспаптарының бір-бірімен салыстыру мүмкіндігін беретін өлшеу құралы. Оларға мысал ретінде: бір чашкасына үлгілі, ал басқасына – салыстырып тексерілген таразы тасы орнатылатын рычагты таразы; үлгілі және жұмыс ареометрлерінің көрсеткіштерін салыстырудың градустелген сұйық; термометрлер көрсеткіштерін салыстыруға арналып құрылған термостат болады. Көптеген қарапайым ӨЖ-ге байланысты компаратордың ролін басты адамның сезім мүшелері, оның ішінде көру сезімі орындайды, мысалы аспап көрсеткіштері мен оның шкаласына түскен бөлу сандарының ауытқуын салыстыру кезінде.

Компараторлар кернеу мен токты салыстыру үшін қолданылатын қазіргі кездегі электр техникасында ерекше түрде кеңінен тараған. Бұл үшін арнайы түрдегі интегралды микросхема өңделіп шықты. Компаратомен орындалған салыстыру бір- және әртүрлі уақытта болады. Олардың алғашқысы (Х₁ – Х₂) кіріс сигналдарының айырымын қалыптастыратын есептеу құрылғысы (ЕҚ) мен айнымалы кернеуді аралық таңбасының үлкен коэффициентті функциясымен күшейтудің тізбекті қосылу жолымен (сур. 5.1) қолданылады. УО-ның шығыс сигналы егер (Х₁ – Х₂) > 0 болғанда оның қорек көзінің оң таңбалы кернеуіне (логикалық бірлікте алғанда), ал егер (Х₁ – Х₂) < 0 болғанда қорек көзінің теріс таңбалы кернеуіне тең болады.

Өлшеу түрлендіргіші (ӨТ) - бір өлшеп түрлендіру үшін арналған. Оның жұмысы өлшенетін шамаға байланысқан негізгі Х сигналынан басқа оған берілген жағдайда бөгеу ретінде қарастырылатын көптеген басқа Zi сигналдарының әсер ету шартында жүреді (сур. 5.2).

.

Сурет 5.1 Компаратодың құрылымдық схемасы

Өлшеу тізбегіндегі орналасу орнына байланысты түрлендіргіштер алғашқы және аралық болып бөлінеді. Алғашқы түрлендіргіш – бұл өлшенетін физикалық шама тікелей әсер ететін ӨТ болып табылады, яғни ол өлшеу тізбегіндегі бірінші өлшеу құралы. Аралық түрлендіргіштер өлшеу тізбегінде алғашқы түрлендіргіштен кейін орналасады. Көбінесе конструктивті түрде жекеленген алғашқы түрлендіргіштерді бергіштер деп атайды.

Сур. 5.2 Өлшеу түрлендіргішінің құрылымдық схемасы

Кіріс шаманы түрлендіру сипатына байланысты ӨТ сызықты және сызықты емес болып бөлінеді. Сызықты түрлендіргіш – бұл кірісіндегі және шығысындағы шамалары арасында сызықты байланыс болатын ӨТ. Олардың ең маңызды түрі болып шаманың өлшемін немесе өлшенетін сигналдың өлшемін берілген сан бірге өзгертуге арналған масштабты ӨТ болып табылады. Оның түрлендіру теңдеуі Y = kX түрінде болады, мұндағы Х, Y – біртекті кіріс және шығыс шамалары; k – тұрақты беріліс коэффициенті. Масштабты түрлендіргіштерге мысал болып күшейткіштер, кернеудің бөлгіштері, кернеудің өлшеу трансформаторлары бола алады. Сызықты емес ӨТ-де кірісіндегі және шығысындағы шамалардың арасындғы байланыс бейсызықты болады.

Кіріс және шығыс шамаларының түріне байланысты ӨТ мыналарға бөлінеді:

 аналогты, ол бір аналогты шаманы басқа аналогты шамаға түрлендіруге арналған;

 аналогты-санды (АСТ), ол аналогты өлшеу сигналын сандық кодқа түрлендіру үшін арналған;

 санды-аналогты (САТ), ол сандық кодын аналогты шамаға түрлендіру үшін арналған.

Әдебиеті: 1 нег.[254, 255, 259-262, 270-274]; 2 нег.[44-47]; 3 нег.[32, 33]; 1 қос.[78-80].

Бақылау сұрақтары:

1. Өлшеу құралдарына анықтама беріңіз.

2. Өлшеу құралдары қандай функцияларды таратады?

3. Өлшеу түрлендіргіші дегеніміз не?

4. Салыстыру құрылғысы дегеніміз не?

5. Өлшеу құралдарының статикалық сипаттамасына анықтама беріңіз.

6. Өлшеу құралдарының динамикалық сипаттамасы нені анықтайды?

7. Қарапайым өлшеу құралдары не үшін арналған?

8. Өлшемге анықтама беріңіз.

9. Өлшеу түрлендіргіштерінің өлшеу тізбектерінде орналасуы бойынша түрлерін атаңыз.

10. Өлшеу түрлендіргіштерінің түрлерін атаңыз.

11. Өлшеу түрлендіргіштерінің кіріс және шығыс шамалары бойынша түрлерін атаңыз.

6-дәрістің тақырбы: Кешенді өлшеу құралдары. Өлшеп-есептеу кешендері

6.1 Өлшеу аспаптары мен қондырғылары

Кешенді өлшеу құралдары барлық өлшеу процедураларын тарату үшін арналған. Өлшеу процесіндегі ролі мен орындайтын функциялары бойынша жіктелуіне сәйкес, оларға өлшеу аспаптары мен қондырғылары, өлшеу жүйелері мен өлшеп-есептеу кешендері жатады.

Бұл дәрісте өлшеу аспаптары мен қондырғыларын қарастырамыз.

Өлшеу аспаптары - өлшенетін физикалық шаманың мәнін оның өзгеру аралығы мен бақылаушыға тікелей қабылданатын өлшеу ақпараттарының сигналын өңдеу кезінде алу үшін арналған өлшеу құралы.

Өлшеу аспабының жалпы құрылымдық схемасы. Өлшеу құралының берілген тобы көптеген аспаптардан тұрады, олар өлшенетін шамаларымен, пайдалану аймақтарымен, техникалық сипаттамаларымен, әрекет принциптерімен, қолданылатын элементті негізімен және басқа ерекшеліктерімен ажыратылады. Сонда да бұл аспаптардың кейбір ортақ қасиеттері бар. Өлшеу аспаптарының жалпы құрылымдық схемасы 6.1- суретте көрсетілген.