1билет
1)Метрология ғылымы.Өлешу және өлшеудің халықаралық бірліктер жүйесі СИ
2)Өлшеу жабдықтарының қателіктері. Мультпликативтік және аддитивтік қателіктер
3)Температура датчигі
1) Метрология деп өлшеу саласына қатысты ғылымды айтамыз.
Өлшеу деп, арнайы өлшеу құралдарының жәрдемімен физикалық шамалардың мәндерін тәжірибе жүзінде анықтауды атайды. Өлшеудің негізгі теңдеуі
Q = n [u] (1.1)
мұнда Q – өлшенетін физикалық шама (тоқ, кернеу т.с.с.), n – физикалық шаманың сандық мәні, u - өлшем бірлігі (А, В, Вт т.с.с.)
1954 жылы халықаралық бірлік жүйесі қабылданды. Бұл жүйені СИ жүйесі (SI - System International) деп атайды да, универсалды бірлік жүйе болып табылады, яғни барлық техника және ғылым салаларын қамтиды.
Қазіргі уақытта дүние жүзінің көптеген мемлекеттері халықаралық бірліктер жүйесі – SI жүйесіне біріккен. Бұл жүйенің негізгі өлшем бірліктері 1.1 - кестеде көрсетілген.
1.1-кесте СИ- жүйесінің негізгі өлшем бірліктері
Физикалық шама |
Өлшем бірлігі |
Қысқаша өрнектелуі |
|
Ұзындық |
Метр |
Орысша |
халықаралық |
м |
m |
||
Масса |
Килограмм |
кг |
kg |
Уақыт |
Секунда |
с |
s |
Электр тогының күші |
Ампер |
А |
A |
Термодинамикалық температура |
Кельвин |
К |
K |
Жарық күші |
Кандела |
кд |
cd |
Зат мөлшері |
Моль |
моль |
mol |
2) Өлшеу құралдарының қателіктері – ол ӨЖ көрсеткіштері мен өлшенетін ФШ-ның айғақты (немесе нақты) мәндері арасындағы аралықты көрсетеді. Ол берілген құралдар арқылы жүргізілген өлшеу нәтижелерінің дәлділігін сипаттайды.
Бұл екі түсініктемелер бір-біріне едәуір жақын және бірдей белгілермен жіктеледі.
Өлшеу процесстері әдетте нормаланған метрологиялық сипаттамалары бар (өлшеу қателіктері, дәлдік класы, сезімталдығы т.с.с) техникалық құрылғылардың көмегімен жүзеге асады. Өлшеу әдістерін жүзеге асыратын мұндай техникалық құрылғыларды – өлшеу жабдықтары деп атаймыз. Өлшеу жабдықтарының құрылымы 2.1 суретте келтірілген.
2.1 сурет Өлшеу жабдығы
Аддитивтік
қателік а – аспап
сезімталдығына тәуелсіз және кірістік
шамалардың барлық мәндерінде өзгеріссіз
қалады (2.4 сурет, 1 қисық)
2.4 сурет Аддитивтік, мультипликативтік және қорытқы қателіктердің графигі
1 - аддитивтік қателік, 2- мультипликативтік қателік, 3- қорытқы қателік
Аддитивтік қателік аспап элементтерінің араларындағы орын алатын үйкелістердің, түрлі бөгеуілдердің, шумдардың, кванттау қателіктерінің (цифрлік аспаптарда) әсерлерінен туындайды.
Мультипликативтік
қателік
аспап
сезімталдығына тәуелді және кірістік
шамалардың өзгерісіне қарай пропорционалды
түрде өзгеріп отырады (2.4 сурет, 2 қисық).
Өлшенетін шаманың мәні артқан сайын
мультипликативтік қателік те артады.
Мультипликативтік қателік вольтметрлердегі қосымша резисторларды даярлауда кететін қателіктен, ал амперметрде – шунтты даярлауда кететін қателік салдарынан туындайды.
3) Әрекет принципі бойынша температура датчиктері – сынапты, биметалдық, сильфондық, термопара және термокедергі датчиктері болып бөлінеді.
Сынапты термометр
Сынапты термометр құрылымы (8.4а сурет) колбадан 1, жалпы контактіден 2 және деңгей контактілерінен 3 тұрады.
.
а б
8.4 сурет. а) - сынапты термометр б) - биметалдық температура датчигі
Сыртқы ортаның температурасы өзгергенде, сынаптың көлемі де өзгереді. Көлем өзгерісі сынап деңгейінің өзгерісіне әкеп соғады да, сәйкесінше деңгей датчикетрі қосылады немесе ажыратылады. Нәтижесінде шығыстық сигнал дискретті өзгереді де, датчик дискретті әрекетті датчик деп аталады.
Биметалдық температура датчигі
Биметалдық температура датчигінің негізгі құрамы (8.4б сурет) сызықты ұлғаю температурасы әртүрлі болып келетін, өзара желім арқылы беттестірілген биметалдық пластина 1 болып табылады. Биметалдық пластинаның бір ұшы қатаң бекітілген де, екінші ұшы потенциометрдің 3 жылжымалы контактісімен 2 жалғанған. Темеатура өзгерген жағдайда, биметалдық пластина иіледі де (иілу бағыты - температуралық ұзаруы аз болып келетін металл жақ), потенциометр контактісін жылжытады. Нәтижесінде температура өзгерісі электр сигналының өзгерісіне түрленеді.
2билет
1)Өлшеу тәсілдері
2)Өлешу жабдықтарының қателіктері. Абсолюттік және салыстырмалы қателіктер
3)Тахогенераторлар
1) Өлшеу әдістері деп – өлшеу принциптері мен өлшеу жабдықтарын қолдануды түсінеміз.
Өлшеу принциптері деп – өлшеу кезінде түрлі физикалық құбылыстарды (эффектілерді) қолдануды түсінеміз.
1.2 сурет Өлшеу әдістемелері
Тікелей бағалауда өлшеу нәтижесі өлшеу аспаптарының тікелей көрсетулерімен анықталады. Бұл тәсілдің дәлдігі төмен.
Өлшеммен салыстыру әдісінде, өлшем (мера) ретінде түрлі өлшеу құралдары алынады (линейка, гир т.с.с). Ал салыстрыушы құралы ретінде компараторлар, компенсациялаушы аспаптар қолданылады.
Дифференциалдық тәсілде өлшеу құралының кірісіне өлшенетін сигналмен мен өлшемнің арасындағы айырым беріледі (1.3 сурет). Бұл тәсіл дәл тәсілдер қатарына жатады да тексеруші (поверка) құрылғыларында қолданыс тапқан.
1.3
сурет Дифференциалдық
тәсіл
Нөльдік әдіс - дифференциалды әдістің бір түрі болып саналады. Бұл әдісте (1.3 сурет)– өлшенетін физикалық шамамен өлшемнің араларындағы айырым (қателік сигналы) арнайы құрылғылардың көмегімен нольге дейін теңгеріледі. Өлшенетін физикалық шаманың мәні өлшем арқылы алынған мәнге тең. Арнайы құрылғы ретінде рычаг, көпірлік схемалар т.с.с. қолданылады. Мысалы – кедергіні теңестірілген көпір арқылы өлшеу.
1.4
сурет Нольдік
әдісте
Орын басу әдісінде өлшенетін шама мен өлшем аспап көмегімен кезекпенен өлшенеді. Осы өлшеулердің нәтижесінен өлшенетін шаманың сандық мәні табылады. Орын басу әдісінің мысалы –активті кедергіні бақыланатын (өлшенетін) және үлгілі резистор арқылы ағып өтетін ток күшін бір аспаппен кезектеп өлшеу.
«Нониус» әдісі өлшенетін шаманың мәні өлшемнің ең кіші бағалық бөліктерінен (цены деления) кем болып жатқанда қолданылады. Әдістің негізінде өлшем шкалаларының бөліктері әртүрлі болып келетін екі өлшемді қолдану жатыр. Бұл әдіс электрлі емес өлшеу практикасында кеңінен қолданылады. Мысал ретінде ұзындықты нониусты штангенциркульдің көмегімен өлшеу жатады. Берілген әдісті электрлі өлшеулерде қолданудың мысалы болып стробоскоппен дененің айналу жиілігін өлшеу жатады.
2) Өлшеу құралдарының қателіктері – ол ӨЖ көрсеткіштері мен өлшенетін ФШ-ның айғақты (немесе нақты) мәндері арасындағы аралықты көрсетеді. Ол берілген құралдар арқылы жүргізілген өлшеу нәтижелерінің дәлділігін сипаттайды.
Бұл екі түсініктемелер бір-біріне едәуір жақын және бірдей белгілермен жіктеледі.
Өлшеу процесстері әдетте нормаланған метрологиялық сипаттамалары бар (өлшеу қателіктері, дәлдік класы, сезімталдығы т.с.с) техникалық құрылғылардың көмегімен жүзеге асады. Өлшеу әдістерін жүзеге асыратын мұндай техникалық құрылғыларды – өлшеу жабдықтары деп атаймыз. Өлшеу жабдықтарының құрылымы 2.1 суретте келтірілген.
2.1 сурет Өлшеу жабдығы
Өлшеу қателіктері деп, өлшеу барысында жіберілетін қателіктерді айтамыз. Өлшеу қателіктері келесі түрлерге бөлінеді:
Абсолюттік қателік
Салыстырмалы қателік
Систематикалық қателік
Инструменталдық қателік
Методикалық қателік
Кездейсоқ қателік
Абсолюттік қателік деп, өлшенген физикалық шаманың мәні мен оның шын мәнінің араларындағы айырымды айтамыз
(1.3)
мұнда
өлшенген
мән,
өлшенетін
шаманың шынайы мәні
Абсолюттік қателік оң немесе теріс мәндер алулары мүмкін.
Абсолюттік қателіктің кері таңбамен алынған мәнін түзету деп атайды
(1.4)
Өлшеу сапалығын бағалауда салыстырмалы қателік қолданылады.
Салыстырмалы
қателік
сан
жағынан былайша анықталады
(1.5)
3)Тахогенератор Айналу жылдамдығын өлшеуде тахогенераторлар кеңінен қолданылады. Тахогенераторлар деп, механикалық айналмалы қозғалыстарды электрлік қозғалыстарға түрлендіруші электромеханикалық құрылғыны айтады. Олар тұрақты тоқ және айнымалық тоқ тахогенераторлары болып бөлінеді.
Тұрақты тоқ тахогенераторы
Тұрақты
тоқ тахогенераторының айналмалы роторы
1 айналу жылдамдығы
тең
обьектімен жалғасқан (8.1 сурет).
Генераторды қоздыру статор орамы 2 ОВ
арқылы немесе тұрақты магнит арқылы
жүзеге асады.
Ротор магнит өрісінде айналғанда ротор орамында айналу жылдамдығына пропорционал ЭҚК пайда болады.
(В)
(8.1)
мұндағы
(об/мин)
– валдың айналу жиілігі,
-
магнит индукциясы,
-
ротор орамындағы өткізгіш ұзындығы
және
-
орамдар саны.
Тахогенератор сипаттамасы бейсызықты болып келеді. Бейсызықтық жоғарғы жиілікте магниттік жүйенің қанығуымен түсіндіріледі.
Uвых
8.1 сурет. Тұрақты тоқ тахогенераторы және оның сипаттамасы. 1 - ротор,
2 - қозу орамы (статор орамы), 3 - тахогенератор
Айнымалы тоқ тахогенераторы
Айнымалы тоқ тахогенераторлары синхронды және асинхронды болып бөлінеді (8.2а және 8.2б суреттер).
Синхронды тахогенератор
Синхронды тахогенератор магниттік өткізгіштен 1, обьектімен байланысып жатқан ротордан (тұрақты магнит) 2 және жұмыс орамынан 3 тұрады. Жұмыс орамы түзету құрылғысымен 4 жалғанған.
Ротор 2 айналған жағдайда тұрақты мағнит полюстары магниттік өткізгіште 1 айнымалы магнит өрісін тударады. Бұл өріс өз кезегінде жұмыс орамында айнымалы ЭҚК қоздырады. Айнымалы ЭҚК түзету құрылғысы арқылы өтіп, тұрақты тоқ сигналына түрленеді. Статорлық (жұмыс) орамдағы туындаған кернеудің амплитудалық мәні айналу жиілігіне тәуелді өзгереді.
8.2 сурет. а) - синхронды тахогенератор. 1-магниттік өткізгіш, 2-ротор,
3-жұмыс орамы, 4- түзету құрылғысы
б) - асинхронды тахогенератор. 1-ротор, 2-қоздыру және 3-басқару орамдары
Асинхронды тахогенератор
Асинхронды тахогенератор обьектімен байланысып жатқан қуыс цилиндр тәріздес ротордан 1 және өзара перпендикуляр орналасқын екі статорлық орамдардан тұрады. Бұл орамның бірі ОВ айнымалы кернеу көзіне 2 қосылған, ал екіншісі ОУ – түзету құрылғысына 4 жалғанған. Асинхронды тахогенератор орамында пайда болған ЭҚК мына тәуелділікке бағынады
(В)
(8.2)
мұндағы
-
пропорционалдық
коэффициент,
-
қозу
орамына
берілетін
кернеу,
- ротордың айналу жылдамдығы
Тахогенераторлар айналу жиілігін өлшеумен қатар, айналу үдеуін өлшеуде және де интегралдау операциясын орындауда (тұрақты тоқ тахогенераторы) қолданылады.
3билет