2.3 Өлшеу құралдарының динамикалық қасиеттері

Уақыт бойынша айнымалы шамаларды (қысым, үдеу және т.б.) өлшеу түрлендіргіштерін таңдағанда түрлендіргіш жұмысының динамикалық режимімен байланысты және олардың инерциялық қасиеттерімен шартталған қателіктерді ұмытпау қажет. өлшеу түрлендіргішінің жалпы үлгісі 2.8-суретте көрсетілген.

2.8-сурет. Өлшеу түрлендіргішінің физикалық үогісі:

F(t)— сыртқы айнымалы күш; Р – демпфер (тыныштандырушы)

Сыртқы айнымалы күш F(t) серпімді элементпен (мысалы, W серіппен) қозғалмайтын денемен А байланысқан массаға m әсер етеді. Мұндай түрлендіргіште екі түрлі қателік болады: амплитудалық және фазалық.

Амплитудалық қателік. Егер m массасына F(t) айнымалы күш берілсе, онда ол әсер еткенде m массасының тербелісінің амплитудасы күштің бір рет әсер еткендегі амплитудасынан үлкен болады.

F(t) күш өзгеруінің синусоидалық заңы кезінде динамикалық режимде түрлендіргіштердің қозғалмалы бөлігінің қозғалыс теңдеуін зерттеу нәтижесінде Δ=f(λ) тәуелсіздігінің қисықтары алынды (2.9-сурет).

Мәжбүр тербелістердің амплитудалық қателігі – динамикалық режимде ең үлкен тербеліс амплитудасының (мәжбүр тербелістер) бірреттік күш әсерінен қозғалмалы бөліктің амплитудасына ауытқуы:

Қозғалмалы бөліктің синусоидалық тербелісі кезінде амплитуд­алық қателік

мұнда λ=ω/ω₀ — мәжбүр тербелістің бұрыштық жиілігінің қозғалмалы бөліктің өз тербелістері жиілігіне ω₀ қатынасы; β = Р/Р_кр— қозғалмалы бөліктің тынышталу дәрежесі; Р_кр- масса қозғалысының критикалық режимінде тынышталу ко­эффициенті, яғни ең кіші тынышталу уақытында.

2.9-суреттегі қисықтардан көрініп тұрғандай, β-ның аз мәндерінде λ= 1 кезінде максимал амплитудалық қателік орын алады, яғни (ω=ω₀) резонансы кезінде. Сондықтан динамикалық режимде жұмыс істейтін орын ауыстырулар мен күштер түрлендіргіші λ= ω/ω₀ көп кіші бірлікке ие болуы керек, яғни өлшенетін процесс жиілігінен ω үлкен өз жиілігі ω₀ болуы керек.

2.9-сурет. Түрлендіргіштердің амплитудалық қателігі

Егер түрлендіргіштің өз жиілігі ω₀ өлшенетін процесс жиілігнен ω кіші болса, онда бөлшек (m массасы) F күшімен жанасуынан шығады және өлшеулер дұрыс болмайды. 2.9-суреттегі қисықтардан көрініп тұрғандай Δ амплитудалық қателігі қозғалмалы бөліктің тынышталлу дәрежесіне де тәуелді және β= 0,6...0,7 кезінде ең кіші мәнге ие.

Фаалық қателік. Түрлендіргіштердің фазалық қателігі қозғалмалы бөліктің мәжбүр тербелістерінің өлшенетін шама тербелістерінен кешігуімен өрнектеледі (2.10-сурет). Суреттен көрініп тұрғандай, β = 0,7 кезінде фазалық қателік өзгерісі λ-ден сызықты тәуелділікке, ал λ-ның кіші мәнінде кіші тәуелділікке ψ ие. Фазалық қателік төмендегідей анықталады

Сонымен, уақыт бойынша айнымалы механикалық шамаларды өлшеу кезінде үлкен амплитудалық және фазалық қателіктерді болдырмау үшін тербелістің өз жиіліктері мен өлшенетін процесс жиілігі қатынасын қамтамасыз ететін түрлендіргіш параметрлерін таңдап алу қажет, сондай-ақ қозғалмлы бөліктің тынышталуы β = 0,6...0,7 болу керек.

2.10-сурет. Түрлендіргіштердің фазалық қателігі

Түрлену жүйесінің қателіктері. өлшеу түрлендіргіштерінің тізбегінен тұратын құралдың негізгі қателігі екі құраушыдан құралады:

 • әр түйінге кіретін (мысалы, кедергі қиыстыру кедергісі, механизмнің қозғалмалы бөлігіндегі үйкеліс, түйін бөлшегін дайындауда мұқияттылықтың жетіспеушілігі) элементтер қателігімен шартталған аспаптық қателіктер;

• күшейткіш пен индикаторлардың жеткіліксіз сезімталдығынан болатын қателіктер.

Тізбек түйіндерінің әрбірі құралдың қорытынды негізгі қателігіне өз үлестерін қосады, тура түрлендіру кезінде барлық түйіндер жалпы қателікке тигізетін әсерінің дәрежесі бойынша бірдей болады. Сондықтан түрлендіру тізбегінде түйіндер санын азайтуға тырысады.

Электрлік емес шамаларлы өлшеу дәлдігі ескеруге міндетті қосымша факторларға да байланысты. Оларға кернеу, жиілік және кернеу көзі қисығы пішінінің өзгеруі, қоршаған орта температурасы, ылғалдылығы және вибрация жатады.

Қосымша факторлардың әсері әр түйіннің сол факторларға сезімталдығымен анықталады, яғни берілген түйіннің шығыс шамасының өзгеруінің қосымша фактор өзгеруіне қатынасымен анықталады.

Қосымша факторлар қосымша нөл қателігі құраушысы мен құрал сезімталдығы қателігін тудырады. Кернеу көзі өзгергенде барлық тізбек көпірлерінде сезімталдық қателігі пайда болады, күшейткіштерде сезімталдық өзгереді. Температура өзгергенде серпімді элементтердің қаттылығы, тұрақты магнит индукциясы, ферромагниттік материалдардың магниттік қасиеттері өзгереді. Сонымен қатар, құралдың сезімталдық және нөлдік қателігі схеманың жеке элементтерінің уақыт бойынша өзгеруі, схема элементтеріндегі шу, өнеркәсiптiк жиiлiктiң сiлтеулерi және т.б. салдарынан болуы мүмкін.

Қосымша қателіктерді азайту үшін кернеу мен қорек көзі жиілігін тұрақтандырады, осы қателіктерді түзетудің түрлі әдістерін қолданады, құрал элементтері параметрлері мен физикалық қасиеттерінің уақыт бойынша тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Сонымен қатар, бірнеше өзара түйіндерден тұратын күрделі өлшеу құралдарының қателігін саралау кезінде қателіктерді жүйелік және кездейсоқ деп шектеу әр кезде бола бермейді.

Мысалы, қорек көзі кернеуі тербелісінен болатын қателік жүйелік болып табылады, себебі әр ± 10 % кернеу көзінде құрал + 1 % сезімталдық өзгерісіне ие болуы мүмкін. Алайда корек көзінің тез өзгеруі хаотикалық түрде болады және осының әсерінен болатын қателік осы кернеудің бірмәндік функциясы болып табылғанымен болашақта кездейсоқ шама функциясына айналады. Бұл өлшеу құралдарының қателіктерін қосуды қиындатады. Сондықтан күрделі өлшеу құралдарының қателіктерін өлшеу және қосу әдісін таңдау кезінде қателіктерді жүйелік және кездейсоқ деп емес, олардың күшті немесе әлсіз өзара корреляциялық байланыстары бойынша бөлу қажет. Бір немес бірнеше түрлендіргіштер қателігі нәтижесінде өзара жақсы байланынсатындай бір себептен туса, онда бұл қателіктер бір заңмен таралады. Сондықтан осы топтардың әрбірінің ішінде қателіктер олардың таңбасы ескерілетіндей алгебралық түрде құралады.

Әр топтың әрбірінің қосындысынан алынған қорытынды қателіктер өзара күшті корреляциялық байланыспайды және тәуелсіз болып қарастырылуы және геометриялық түрде құрылуы қажет.