Жұмыстың қысқаша мазмұны

Өлшеу әрекеті адамның танымдық қабілетін жетілдіруге бағытталған процесс, себебі өлшеу нәтижесі материалдық құндылықтар түрінде емес, жаңа білім, жаңа ұғым – мағлұмат түрінде пайда болатын құбылыс. Өлшеу деп физикалық шаманы оның өлшеу бірлігіменсалыстыру нәтижесінде пайда болатын санды табуға бағытталған процесс:

(1)

мұндағы - өлшеу бірлігі жоқ сан;

- өлшеу бірлігі бірдей шамалар.

Өлшеу амалын орындау үшін қажет құралдар:

а) Өлшем – физикалық шаманы тікелей өндіруші техникалық жабдық (Вольт, Ампер, Генри, Ом, Фарада және т.б.);

б) Өлшеуіш приборлар - өлшеу процесін жүзеге асырушы техникалық құралдар (Вольтметр, Амперметр және т.б.);

в) Өлшеуші түрлендіргіштер - өлшеуіш приборлардың өлшеу мүмкіндіктерін кеңейтуге арналған техникалық жабдықтар (шунттар, қосымша кедергілер, кернеуді жіктегіштер және т.б.).

Атқаратын қызметіне байланысты электр өлшеуіш приборлар екі топқа ажыратылады:

а)өндірістер мен зертханаларда қолданылатын жұмысшы приборлар;

б) жұмысшы приборларды дер кезінде тексеруден өткізуге арналған үлгілі приборлар.

Үлгілі приборлар - ғылым мен техниканың сол кездегі деңгейіне сәйкес келетін мейлінше жоғары дәлдікпен жасалған құралдар. Олар физикалық шамалардың өлшеу бірлігін сақтауға және қайтадан өндіруге арналған эталон дәрежесіндегі құралдар қатарына жатады. Ғылым мен техникада өлшеуіш құралдардың сан-алуан түрлері қолданылады. Оларды қажетті орындарда тиімді пайдалануды жеңілдету мақсатымен бірнеше топтамаға жіктеу (классификация) келісілген. Әрбір прибордың қолдану аясы оның жұмыс істеу принципіне байланысты анықталады. Жұмыс істеу принципі прибордың қандай физикалық құбылысты негізге алып жасалғандығын білдіреді. Соған байланысты электр өлшеуші приборлар магнитэлектрлік, электрмагниттік, электрдинамикалық, ферродинамикалық, электрстатикалық және т.б. жүйелі болып жіктеледі. Өлшенетін шаманың тегіне байланысты приборлар ток күшін (амперметр), кернеуді (вольтметр), қуатты (ваттметр), кедергіні (омметр) және т.б. өлшейтін құралдарға топталады.

Өлшенген шаманы өндіру тәсіліне байланысты электрөлшеуіш приборлар аналогты және цифрлы болып ажыратылады. Аналогты прибордың көрсетуі оның кірісіндегі шамамен үздіксіз байланыста болып келеді. Цифрлық приборлардың көрсетуі сан түрінде беріледі.

Электрөлшеуіш приборлардың қолдану әдісіне байланысты өлшеудің өзі тікелей, жанама және салыстырмалы болып ажыратылады. Тікелей өлшеу барысында өлшенетін шама прибордың көрсетуі бойынша бірден анықталады (ток күшін амперметрмен өлшеу). Жанама өлшеу барысында өлшеу нәтижесі тікелей өлшеу барысында анықталған шамалармен арадағы функционалдық тәуелділікті пайдалану арқылы табылады (ток күші мен кернеуді өлшеу арқылы қуатты табу). Салыстыру арқылы өлшеу кезінде өлшенетін шама алдын-ала өлшемі белгілі шамамен салыстыру нәтижесінде табылады.

Өлшеуіш құралдардың аса маңызды көрсеткіші - олардың өлшеу дәлдігі. Өлшеу дәлдігі прибордың көрсетуінің қателігі арқылы бағаланады. Өлшеу қателігі абсолют, салыстырмалы және келтірілген болып бөлінеді. Прибордың абсолют қателігі деп оның көрсетуімен , өлшенетін шаманың нақты мәніарасындағы айырмашылықты айтады:

(2)

Өлшенетін шаманың нақты мәні ешқашанда белгілі болмайды. Оның орынына көптеген өлшеулер нәтижесінде табылатын өлшенетін шаманың арифметикалық орта мәні алынады:

(3)

Салыстырмалы қателік деп абсолют қателіктің өлшенген шамаға процент арқылы берілген қатынасын айтады:

(4)

Келтірілген қателік деп абсолют қателіктің прибордың номиналдық шегіне процентпен берілген қатынасын айтады:

(5)

Егер прибордың шкаласының барлық тұсында деп қабылдасақ, салыстырмалы қателік шексіздіктен келтірілген қателікке дейін өзгереді. Ал келтірілген қателік прибордың көрсетуіне тәуелді емес. Сондықтан келтірілген қателіктің шамасы бойынша прибордыңдәлдік класын тағайындайды. Бүгінгі күні өлшеу құралдарының 9 дәлдік класы белгілі: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 және 4,0.

Өлшеу приборларының арасында конструкциясы қарапайым және сенімді аналогты тікелей өлшейтін приборлар кең тараған. Кез-келген мұндай прибор өлшеу механизмінен (ӨМ-ИМ) және өлшеу тізбегінен (ӨТ) тұрады (1-сурет). Өлшеу механизмі электрлік шаманы (У) механикалық шамаға () түрлендіруге арналады. Бірақ өлшенетін шама (Х) өлшеу механизмінің тізбегіндегі шамадан (У) өзгеше болуы мүмкін. Өлшенетін шама (Х) өлшеу механизмінің тізбегіндегі шамаға (У) өлшеу тізбегі арқылы тасымалданады. Осы шама (У) өлшеу механизмін бұру арқылы қозғалысқа келтіретін бұрушы момент туғызады. Әрбір өлшеуіш механизм оны кері қайтарушы моменттуғызатын құрылғымен жабдықталады. Өлшеу механизмі осы екі момент өзара теңескен кезде қозғалуын тоқтатады:

(6)

Аналогты приборлардың арасында магнитэлектрлік жүйелі приборлар кең тараған.

1-сурет. Тікелей өлшеуіш прибордың құрылымы.

Сондай приборлар үшін (6) өрнек арқылы олардың шкаласының теңдеуін қорытып шығаруға болады:

(7)

мұндағы -прибордың сезімталдығы. Соңғы өрнек магнитэлектрлік приборлардың шкаласының түгелдей біркелкі болатындығын көрсетеді. Бұл приборлардың өлшеу механизмінің тізбегі 50 μкА ток күшін өткізуге арналып жасалады. Одан үлкен шамаларды өлшеу ісі өлшеу механизміне кедергісі болатын шунт жалғау арқылы орындалады (2а-сурет):

(8)

мұндағы өлшеу механизмінің ішкі кедергісі;- өлшеу шегін еселеу коэффициенті;

2-сурет. Магнитэлектрлік жүйедегі приборлардың

өлшеу шегін арттыру әдістері.

- өлшеу механизмі үшін номиналдық ток күші;

- тізбектегі өлшенетін ток күші.

Вольтметр ретінде жұмыс істейтін приборлардың өлшеуіш механизмі қосалқы кедергімен тізіле жалғанады (2б-сурет). Қосалқы кедергінің шамасы:

(9)

мұндағы - еселеу коэффициенті;- өлшеу механизмінің ішкі кедергісі;- өлшеу механизмі үшін номиналдық кернеу;- прибор үшін жаңа өлшеу шегі.

Өндіріс орындары өлшеу шегі өзгеріп отыратын көптеген приборларды жасап шығарады. Магнитэлектрлік жүйелі приборлар бір өлшеу механизмін пайдалану арқылы өлшеу шектері әртүрлі вольтметр, амперметр, омметр ретінде қолданылатын құрама приборларды жасауға мүмкіндік береді. Олардың кейбіреуі конденсаторлардың сыйымдылығын, транзисторлардың параметрлерін өлшейтін тізбектермен де жабдықталады. Магнитэлектрлік жүйедегі өлшеу механизмін омметр ретінде құру үшін 3-суреттегі тізбек жиналады. Тізбектің клеммалары қысқа тұйықталған жағдайда. Тізбектегі ток күші

(10)

Сол кезде айнымалы кедергіні пайдаланып, өлшеу механизмі арқылы өтетін ток күшін номиналдық токқа жеткізіледі:

Егер клеммаларын ажыратып, сол араға шамасы белгілікедергі қосылса, тізбектегі ток күші төмендейді:

(11)

3-сурет. Омметрдің тізіле қосылу схемасы.

Прибордың стрелкасының тоқтаған тұстағы шкаланың бөлігін енді R_Х деп белгілеуге болады. Клеммаларға қосылатын сыртқы кедергінің шамасын бірте-бірте ұлғайта отырып, прибордың шкаласын кедергінің өлшемі арқылы белгілеуге болады. Ескеретін жағдай - Омметрдің бұл схемасында шамасына стрелканың максималды ауытқуы,шамасына стрелканың сол жақта болуы сәйкес келеді, яғни амперметр мен омметрдің шкаласының бағамдары қарама-қарсы. Омметрдің тізіле қосылған схемасы шамасы үлкен кедергілерді өлшеу үшін қолданылады. Кіші кедергіні өлшеу үшін омметрдің өлшеу тізбегі параллель схемаға ауысады. Бұл кезде омметр мен амперметрдің шкалалары бірдей болады.