3 – amaliy mashg‘ulot Elektromexanik о‘lchash asboblarining metrologik tavsiflari va ish tamoyillari Ishdan maksad

3 – amaliy mashg‘ulot
Elektromexanik о‘lchash asboblarining
metrologik tavsiflari va ish tamoyillari

Ishdan maksad:
Elektr ulchash asboblarining metrologik tavsiflari, Ulchash xatoliklarining klassifikatsiyasini urganish hamda mavzuga doir masalalar yechish kо‘nikmasiga ega bо‘lish
Ishning rejasi:

1. 
   Elektr ulchash asboblarining metrologik tavsiflarini urganish.
   
2. 
   О‘lchash xatoliklarining klassifikatsiyasini urganish.
   

Dastlab, о‘lchov asboblariga doir umumiy bо‘lgan tushunchalarni qarab chiqamiz. Xususan, kо‘p sonli va turli о‘zgaruvchilarning о‘lchanishi о‘lchov tajribalarini о‘z ichiga oladi. Bu о‘zgaruvchilar vaqt о‘tishi bilan о‘zgarmas bо‘lishi mumkin. Obyektning og‘irlik о‘lchovi bunga misol bо‘la oladi. Ichki bosim о‘lchami esa о‘zgaruvchan vaqt о‘lchoviga misol bо‘la oladi. Vaqt о‘tishi bilan о‘zgaruvchi natijani tarozi va kо‘rsatkichlar yoki raqamli displey qurilmalarda о‘lchab bо‘lmaydi. Shuning uchun foydalaniladigan asbob turlari kо‘p. Shuningdek, ular kо‘p turli tamoyillar asosida ishlaydi.

Bu asboblarning keng klassifikatsiyasi operatsiya usuliga, energiya aylanish usuliga va quyidan berilgan signal natijasiga[1] asoslanadi. Ular quyidagilar:
1. Og‘uvchi strelkali va nol kо‘rsatkichli asbob
2. Analog va raqamli asbob
3. Faol va nofaol asbob
4. Avtomatik va qо‘l bilan boshqariladigan asbob
5. Aniq va ikkinchi darjali asbob
6. Bog‘langan va bog‘lanmagan asbob
7. Kо‘p funksiyali asbob[1,17].
Texnik tizimlarning ekspluatatsiyasida asosan elektr о‘lchash asboblari qо‘llaniladi.
Elektr о‘lchash asboblar quyidagicha[1,17] tavsiflanadi: о‘lchash diapazoni, xatoligi, sezgirligi, о‘lchanayotgan kattalik manbaidan oladigan quvvati, kо‘rsatkichlarning ta’sir etuvchi kattaliklarga bog‘liqligi (о‘rab turgan muhit harorati, egrining shakli va о‘lchanayotgan tok yoki kuchlanish chastotasi va boshqalar).
Asboblarning absolyut xatoligi bu, asbob kо‘rsatkichi va о‘lchanayotgan kattaliklarning haqiqiy qiymati orasidagi farqdir:
∆ = x_a- x_haq .

О‘lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymati sifatida uning tajriba asosida topilgan qiymati qabul qilinadi va bu qiymat asl qiymatiga shunday yaqinlashadiki, kо‘zlangan maqsad uchun bu qiymatdan uning о‘rniga foydalanish mumkin.

Asbobning nisbiy xatoligi bu – absolyut xatolikni о‘lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymatiga nisbatidir:

δ= ∆/ x_haq . (1)

Shunga kо‘ra, xatoliklarning son qiymatlari ikkitadan ortiq bо‘lmagan ahamiyatli raqamlar bilan ifodalanadi va kо‘pchilik hollarda absolyut xatolikni о‘lchash asbobining kо‘rsatishi deb qarash mumkin:

δ= ∆/ x_a . (2)

Asbobning keltirilgan xatoligi bu absolyut xatolikni meyorlangan qiymatiga nisbatidir

γ= ∆/ x_n . (3)

Tekis yoki kvadratli shkalaga ega bо‘lgan asbob uchun meyorlangan qiymat odatda shkalaning ishchi qismining oxirgi qiymatida teng deb olinadi (о‘lchashning yuqori chegarasiga), agar 0 belgisi shkalaga tashqarisida yoki uning chetida bо‘lsa.
Asbobning aniqlik sinfi – asbobning umumlashtirilgan tavsifi bо‘lib, yо‘l qо‘yilgan asosiy xatolik chegaralari bilan aniqlanadigan va ta’sir etuvchi kattaliklar ta’siri ostida asbob kо‘rsatkichi о‘zgarishi va asbobning boshqa xossalari bilan aniqlanadi.
Asbobning aniqlik sinfini bilgan holda yо‘l qо‘yilgan asosiy xatoliklar chegarasini topish mumkin. Ushbu qismda qarab chiqilayotgan ampermetr, voltmetr va vattmetrlar uchun aniqlik sinfi asbob keltirilgan xatoligining asosiy yо‘l qо‘yiladigan chegarasiga son jihatdan teng.
Sezgirlik о‘lchash asboblarining asosiy tavsiflaridan biridir. Asbob kо‘rsatkichi chiziqli va burchak siljishning shu siljishni hosil qilgan kattalik о‘zgarishiga nisbati asbobning sezgirligi deb ataladi:

, (4)
bu yerda: S - asbobning sezgirligi;
∆L - kо‘rsatkich siljishining о‘zgarishi;
∆X - о‘lchanayotgan kattalik о‘zgarishi.
О‘lchash mexanizmi va о‘lchash zanjirining xarakteriga kо‘ra asbobning sezgirligi, о‘lchash diapazoni barcha qismida о‘zgarmas yoki о‘zgaruvchan bо‘lishi mumkin. Masalan, magnitoelektrik asboblarda kо‘rsatkichning shkala bо‘ylab siljishi о‘lchanayotgan tokka chiziqli bog‘langandir, asbobning sezgirligi esa doimiydir.
Elektromagnit asboblarida bu bog‘lanish kvadratlidir, shunga kо‘ra sezgirlik о‘lchash diapazonida bir xil emas.
Bundan tashqari, bu asbobning turli kattaliklarga sezgirligi turlicha bо‘lishi ham mumkin. Masalan, elektrodinamik asbob bilan quvvat о‘lchanganida sezgirligi doimiydir, ya’ni о‘zgarmasdir, tok yoki kuchlanishni о‘lchashda esa о‘zgaruvchandir.
Shuning uchun о‘lchash asbobining sezgirligi deganda uning tok yoki kuchlanish bо‘yicha sezgirligi tushuniladi.
Ayrim hollarda nisbiy sezgirlik tushunchasidan foydalanish qulaydir:

. (5)

Sezgirlikka teskari bо‘lgan kattalik asbob doimiysi yoki shkala bо‘linmasi qiymati deyiladi. Sezgirligi yuqori bо‘lgan asboblar asosan aniq о‘lchashlar uchun ishlatiladi. О‘lchanayotgan kattalik qiymatini asbob kо‘rsatkichiga ta’sir qila oladigan eng kichik о‘zgarishi sezgirlik chegarasi deyiladi.

Elektrо‘lchash asbobni manbaga ulaganda signal manbaasidan qanchadir quvvat sarflanadi. Bu hol signal manbaasining ishlash tartibining chetlanishiga olib keladi. Bu og‘ish uslubiy xatolikni keltirib chiqaradi. Tok va kuchlanishni о‘lchashda yuzaga keluvchi uslubiy xatolikni hisoblash uchun ampermetrning ichki qarshiligi R_a va voltmetrning qarshiliklari R_b ekanligini bilish kerak.
Masalan, tokni о‘lchash uchun biror zanjirga ampermetr ulansa va bunda ampermetr qisqichlarga nisbatan chiqish qarshiligi R, shu qisqichdagi kuchlanish U bо‘lsa, u holda zanjirdagi tokning haqiqiy qiymati (R₀=0) J_haq = U / R ga teng bо‘lganda, о‘lchangan qiymati esa J/(R +R₀) bо‘ladi.

Nisbiy uslubiy xatolik:

. (6)

Qisqichlardagi kuchlanishni о‘lchash uchun aktiv ikki qutblikning chiqish qarshiligi R va ichki qarshiligi R_ich bо‘lgan, U-kuchlanish bо‘lsa, kuchlanishni о‘lchashda nisbiy uslubiy xatolik:

, (7)

bu yerda U_ich - voltmetr qisqichlaridagi kuchlanish.

Oddiy holda ramka bilan ketma-ket R₁ qarshilikli rezistor ulanadi. Zanjirdagi ramka qarshiligining harorat koeffitsiyenti kamayadi va о‘lchagichning nisbiy harorat xatoligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

, (8)

bu yerda, β₀ - zanjirdagi ramka qarshiligining harorat koeffitsiyenti R₀ - ramkalar, prujinalar va ulagichlarning chulg‘am qarshiligi;

R - shunt qarshiligi;
R₁ - qо‘shimcha rezistor qarshiligi.
Muhitning harorati ortganda magnitoelektrik voltmetrning harorat xatoligi

, (9)
bu yerda, R_haq - qо‘shimcha rezistor qarshiligi.
Elektromagnit va elektrodinamik voltmetrlarning harorat xatoligi prujina momentining harorat koeffitsiyenti va g‘altak qarshiligining harorat koeffitsiyentiga bog‘liq bо‘ladi va quyidagi formula bilan aniqlanadi:

, (10)

bu yerda, β_ώ - prujina momentining harorat koeffitsiyenti (u manfiydir va 10° S da 0,2 - 0,3% ni tashkil etadi).

(10) - formulaning ikkinchi hadi asbobning о‘lchash chegarasiga bog‘liq. Vol’tmetr kichik о‘lchash chegarasida katta xatolikka ega bо‘ladi. G‘altakni ketma-ket ulash sxemasidagi elektrodinamik ampermetrlarda va elektromagnit amper-metrlarda harorat prujinaning egiluvchan xossalariga ta’sir etadi. Shuning uchun ularning harorat xatoligi 10° S da +0,2% dan oshmaydi va maxsus kompensatsiya usullarini talab qilmaydi. Elektrodinamik va elektormagnit voltmetrlarning kо‘rsatkichlari о‘lchanayotgan kuchlanish chastotasiga bog‘liq bо‘ladi. О‘zgarmas va о‘zgaruvchan toklarda ularning kо‘rsatkichlarning chetlanishiga sabab, induktiv qarshilik ω burchakka bog‘liq.
Sω xatolik о‘zgarmas tokdan о‘zgaruvchan tokka о‘tayotganda quyidagiga teng bо‘ladi:
, (11)

bu yerda, U₌ - о‘zgarmas tokdagi asbob kо‘rsatishi; U_~ - asbobning kо‘rsatishi yuzaga keltirayotgan о‘zgaruvchan kuchlanish; R₌ - о‘zgarmas tokda voltmetr qarshiligi; R_~- о‘zgaruvchan tokda zanjirdagi aktiv qarshilik.

2000 Gs chastotalarda ishlaydigan bunday asboblarni, R_~ ni R₌ dan farqini ma’lum hollarda kichik deb hisoblash mumkin. Agar R_~= R₌ bо‘lsa:
.
Yoki
.

Bu xatolikni kompensatsiyalash uchun voltmetrning qо‘shimcha rezistorlari S kondensator bilan shunday shuntlanadiki, ma’lum chastotada voltmetrning zanjirdagi induktiv qarshiligi kichik bо‘lishi kerak.

Elektromagnit voltmetrlarning chastota xatoligi kо‘rilayotganda shuni e’tiborga olish kerakki, burchak og‘ishi bilan induktivlik о‘zgaradi va har xil kо‘rsatkichlarda xatoliklar ham turlicha bо‘ladi. Shuning uchun chastotali kompensatsiya faqat birgina kо‘rsatkich uchun о‘rinli, ya’ni kam samaralidir.
Elektrostatik voltmetrlarning kо‘rsatkichi о‘lchanayotgan kuchlanishning chastotasi va shakl egrisiga bog‘liq emas; bundan tashqari bu asboblar juda katta kirish qarshiligiga ega va quyidagi formula bilan ifodalanadi:
X_kir = J/W×C_a , (14)

bu yerda, S_a – asbobning kirish sig‘imi.

Agar о‘lchanayotgan kuchlanishning shakl egriligi sinussimon shakldan farq qilsa, uslubiy xatolik kelib chiqadi.
Elektromagnit, elektrodinamik, termoelektrik tizimga mansub voltmetr va ampermetrlar, shuningdek tо‘g‘rilagichlari ta’sir etuvchi qiymatga ega bо‘lgan elektron voltmetrlar va elektrostatik voltmetrlar bilan ishlaganda shuni e’tiborga olish kerakki, bu asboblarning kо‘rsatishlari shakl egrisiga bog‘liq bо‘lmagan holda о‘lchanayotgan kuchlanishning ta’sir etuvchi qiymatiga proporsionaldir.
Magnitoelektrik tizimli asboblar kо‘rsatishi о‘lchanayotgan kuchlanishning yoki tokning doimiy tashkil etuvchisiga bog‘liq (agar о‘zgaruvchan tashkil etuvchining chastotasi yuqori chastotalar sohasida yotsa).