Ц4352 аралас аспабы

Электрлік жү ктемеден автоматты қ орғ ау аспабы синусоидалы ү лгілі тұ рақ ты жә не айнымалы тізбектердегі тоқ ты жә не кернеуді ө лшеу ү шін арналғ ан. Принципиалды электрлік сұ лба 12 суретте келтірілген.

4 Жұ мыстың орындалу тә ртібі

1 Ә дістемелік нұ сқ ауды жә не ұ сынылатын ә дебиетті пайдаланып аралас ө лшеуіш аспаптардың қ ұ рылымын жә не принципін зерделеу қ ажет.

2 Аспаппен ә ртү рлі шектердегі тұ рақ ты кернеуді ө лшеу қ ажет.

3 Ү лгілік аспап ретінде сандық мультиметрді пайдаланып, ә р шектер шін абсолютті, салыстырмалы жә не келтірілген қ ателіктерді есептеу. Ө лшеудің ә рбір шегіне ү шін қ ателіктерді салыстыру қ ажет.

4 Айнымалы кернеу жә не кедергі ү шін ө лшеу жү ргізу жә не қ ателіктерді есептеу

5. Жұ мыс бойынша есеп беру

Жұ мыс бойынша есеп беру келесі бө ліктерден тұ рады:

- қ ателіктер тү рлері;

- аспаптарды тексеру ү рдістері;

- аралас аспаптардың қ ондырғ ысы жә не қ ұ рылымы, жұ мыс принципі;

- 4 б. бойынша аралас аспаптармен ө лшеу нә тижелері.

Бақ ылау сұ рақ тары

1. «Ө лшеу дә лдігі» тү сінігімен қ ателіктің қ андай тү рлері байланысты?

2. Аралас аспаптарды қ андай ө лшеулер кезінде қ олданады?

3. Ішкірамалы магнитті магнитоэлектрлік механизмнің қ ұ рылғ ысы.

4. Созудағ ы магнитоэлектрлік ө лшеуіш қ ұ рылғ ысы.

5. Тү зеткіштер сұ лбаларындағ ы айнымалы тоқ жә не айнымалы тоқ кернеуі қ андай бес параметрлермен сипатталады?

6. Тізбектелген жә не параллель магнитоэлектрлік омметрлер, микрофарадометрлер не ү шін қ ажет?

7. Тұ рақ ты кернеуді ө лшеу ерекшеліктері.

8. Тұ рақ ты тоқ ты ө лшеу ерекшеліктері.

9. Кедергіні ө лшеу ерекшеліктері.

10. Сыйымдылық ты ө лшеу ерекшеліктері.

12 сурет - Ц4352 аралас аспабының электрлік принципиалды сұ лбасы

Ұ сынылатын ә дебиет

1 Кузин В.М., Кузин А.В. Ремонт комбинированных приборов: Справочник. – М.: Радио и связь. Горячая линия – Телеком, 1999. – 264 с.: ил.

2 Аналоговые электроизмерительные приборы: Учебное пособие для вузов по специальности " Информационно-измерительная техника" /Бишард Е.Г. и др. –2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991. – 415 с.

3 Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил.

СӨ Ж ү шін арналғ ан бақ ылау сұ рақ тары

1. Аралас аспаптарды қ ұ ру принциптері

2. Электрлік принципиалды сұ лбасы бойынша Ц4352 аспабының жұ мысын тү сіндіру

Зертханалық жұ мыс №3

" Айнымалы тоқ тың ү шфазалы тізбектеріндегі активті жә не реактивті қ уатты ө лшеу".

Жұ мыстың мақ саты: - активті жә не реактивті қ уатты ө лшеу жә не айнымалы тоқ тың ә ртү рлі тізбектеріндегі cos j мә нін зерттеу.

Жабдық тар: 1) электродинамикалық ваттметр; 2) амперметр, 3) вольтметр, 4) конденсаторлар батареясы, 5) жү ктеме реостаты.

1. Жұ мыстың қ ысқ аша теориясы жә не сипаттамасы

Айнымалы ток теориясынан белгілі болғ андай кернеудің тө мендеуі -ге тең болатын тізбек бө лігіндегі ток кү шімен жетілетін орташа қ уат келесі формуламен ө рнектеледі:

P = Iэ∙ Uэ∙ cosj (1)

мұ ндағ ы жә не - ток кү шінің жә не кернеудің эффективті мә ні, олар келесі қ атынасқ а тең

и ,

синусоидалы айнымалы тоқ тың кернеуі жә не ток кү шінің лездік мә нінің квадратын ү лестіру кезінде пайда болады. j бұ рышы тізбектің R кедергісінен, L ө здікиндукциясынан, C сиымдылығ ынан жә не тоқ жиілігінен тә уелді тоқ жә не кернеу арасындағ ы фаза ығ ысу бұ рышы.

Негізгі есеп айнымалы тоқ тың ә ртү рлі тізбегінде cosj мә нін зерттеуден тұ рады. Егерде P, жә не тә жірибе жү зінде анық талғ ан болса, онда cosj (1) қ атынастан есептелінуі мү мкін. Белгілі болғ андай , , P шамаларын ө лшеу, негізгі жә не қ арапайым электротехникалық ө лшеу болып табылады.

1 суретте кө рсетілген айнымалы ток тізбегін сұ лба бойынша жинап, Iэ, Uэ, P ө лшенген мә ндерді қ олданып, cosj мә нін есептеуге болады. Осы шамаларды ө лшеу басқ а тізбек параметрлерін табуғ а мү мкіндік береді. Дә л айтқ анда: айнымалы ток тізбегінің участкесінің толық кедергісі келесі ө рнекке тең:

;

бұ л тең деуден

,

бұ дан айнымалы тоқ пен джоль жылуы бө лінетін омдық кедергіні анық тауғ а болады. Z жә не R мә ндерін, айнымалы ток ү шін Ом заң ын пайдаланып, тө менгі ө рнекті қ ұ руғ а болады:

немесе:

,

жә не де:

,

тізбектің индуктивті жә не сыйымдылық кедергілерін жә не ондағ ы тербелмелі ваттсыз қ уатты табуғ а мү мкіндік береді.

1 сурет

2.Cтенттің сипаттамасы

Стенд келесі жабдық тардан тұ рады: W1 жә не W2 екі элетрлідинамикалық ваттметрлардан, А1 амперметрден, V1 вольтметрден, екі активті жә не реактивті ү шфазалы индукционды санауыштардан.

№4 зертханалық жұ мысты орындау ү шін келесі жабдық тар қ олданылады: PА1 амперметр, PV1 вольтметр, W1 жә не W2 электрлідинамикалық ваттметр.

Q1 автоматтан стендке ү шфазалы кернеу беріледі. S2 жә не S3 тумблерлер W1 жә не W2 ваттмертлерінің тоқ тық орамында тоқ ты тең естіру ү шін арналғ ан. S5 ажыратып қ осқ ышы активті қ уатты ө лшеу ү шін жоғ арғ ы кү йде W1 жә не W2 ваттметрлерін, ал тө менгі кү йде -реактивті қ уатты қ осады.

S6…S17 ажыратып қ осқ ыштары –жү ктеменің ә ртү рлі тү рлерін қ осу ү шін қ олданылады. S6, S7, S10, S11, S14, S15 ажыратып қ осқ ыштарына активті кедергілі элементтермен қ оыады. S8, S12, S16 ажыратып қ осқ ыштарына «жұ лдызшағ а» жалғ анғ ан конденсаторларды қ осады. S9, S13, S18 ажыратып қ осқ ыштарына «жұ лдызшағ а» жалғ анғ ан индуктивтіліктер қ осылады.

3. Зертханалық жұ мыстың орындалу барысы

Ө лшеуді жү ргізу ү шін ү шфазалы тізбектегі қ уатты ө лшеу ү шін стенд сұ лбасын қ олдану қ ажет. (2 сурет).

Ол ү шін S1 автоматын қ осу, S3 тумблерін НОРМ кү йіне келтіру, S5 ажыратып қ осқ ышын АКТИВНАЯ кү йіне келтіру қ ажет. Жү ктеме ә рекеттерін біртіндеп S6…S17 ажыратып қ осқ ыштарымен қ осып жә не ө лшеуді жү ргізу қ ажет. Ө лшеу нә тижелерін 1 кестеге жазу, ақ ырғ ы графаларды оларда кө рсетілген тақ ырыпшаларғ а сә йкес есептеу қ ажет.

Кесте

	Ө лшеу	Есептеу
I Э	U Э	P=W1+W2	S=3I Э U Э			Z	R	L	C
	A	B	Вт	Вт	ВАр		Ом	Ом	мГн	мкФ

Бұ л жерде S, P кө бейтінділері мә ндерінің арасындағ ы қ айшылық қ а кө ң іл аудару қ ажет жә не бұ л қ айшылық тардың мағ ынасын тү сіндіру керек. L жә не C мә ндерін кейбір кедергі параметрлері 0 тең болғ анда анық тауғ а болады.

4 Есептің мазмұ ны

Жұ мыс бойынша есеп келесі сипаттамалардан тұ ру қ ажет:

- атауы, зертханалық жұ мыс мақ саты жә не сипаттамасы.

- алынғ ан жә не есептелген мә ліметтерден тұ ратын кестелер.

- қ орытынды

Бақ ылау сұ рақ тары

1. Толық қ уат деген не?

2. Активті қ уат деген не?

3. Реактивті қ уат деген не?

4. cos j деген не?

5. Тізбектің толық кедергісі деген не?

2 сурет - Зертханалық жұ мыстың сұ лбасы

Ұ сынылатын ә дебиет

1. Аналоговые электроизмерительные приборы: Учебное пособие для вузов по специальности " Информационно-измерительная техника" /Бишард Е.Г. и др. –2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991. – 415 с.

2. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов / Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, и др. под ред. Е.М. Душина. – Л.: Энергоиздат, 1987. – 480 с.

3. Аналоговые электроизмерительные приборы: Учебное пособие/Под ред. А.А. Преображенского. – М.: Высшая школа, 1979.

4. Раннев, Г. Г. Методы и средства измерений: Учебник для вузов / Г. Г. Раннев, А.П. Тарасенко. – 2-е изд., стереотип. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 336 с.

5. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил.

СӨ Ж ү шін арналғ ан бақ ылау сұ рақ тары

1. Ү шфазалы желілердегі қ уатты ө лшеу ерекшеліктері.

2. Желідегі қ уаттың коэффициентін арттыру тә сілдері.

3. Зертханалық қ ондырғ ының принципиалды сұ лбасын тү сіндіру.

Зертханалық жұ мыс №4

«Ү шфазалы тоқ тың активті жә не реактивті энергиясын ө лшеу»

Жұ мыстың мақ саты – активті жә не реактивті энергия санауыштарын тексеру жә не іске қ осу сұ лбасымен, қ ұ рылысымен, жұ мыс істеу принціпімен танысу

1. Санауыштар туралы жалпы мә ліметтер.

Электрлі санауыштар айнымалы жә не тұ рақ ты тоқ тізбегінде электр энергиясын жә не электр санын ө лшеу ү шін қ олданылады.

Бірінші жағ дайда олар энергия санауыштары (ватт-сағ ат немесе киловатт-сағ ат); екінші жағ дайда электр санының санауыштары (ампер-сағ ат) деп аталады.

Санауыштар интегралдаушы аспап болып табылады, ол кейбір уақ ыт ішінде ү здіксіз ү демелі кө рсеткішімен бірге W энергияны немесе Q электр санын ө лшейді. Энергия санауышының қ озғ алмалы бө лігінің орын ауыстыруы ү шін электромагниттік ө ріс энергиясы қ олданылады. Айнымалы тоқ санауыштарында индукциялы ө лшеу механизмі, ал тұ рақ ты тоқ санауыштарында электродинамикалық механизм қ олданылады.

Электромеханикалық санауыштардың жылжымалы бө лігі шектеусіз бұ рылу бұ рышына ие, ә рбір айналым ө лшенген шаманың анық талғ ан мә ніне (W немесе Q) пропорционал. Энергияны немесе электр санын ескеру ү шін санауыштар роликті жә не тілді санау механизімімен жабдық талғ ан.

Санауыш механизммен тіркелген ө лшеу шамасының бірлігі санауыштың жылжымалы бө лігінің бір айналым санына сә йкес келеді. Бұ л сан А беріліс саны деп аталады жә не ол жайма санауышта кө рсетіледі.

Беріліс санына кері шама, яғ ни санауыштың қ озғ аушы бө лігінде бір айналым кезінде санау механизміне тіркелген ө лшеуші шаманың бірлік саны санауыштың қ озғ аушы бө лігіндегі С_н нақ ты тұ рақ ты деп аталады. Бұ л энергия санауышына арналғ ан сан, ә детте бір айналым кезінде ватт-секундпен кө рсетіледі. Яғ ни

.

А жә не С_Н шамалары санаушы механизмнің қ ұ рылымына байланысты болады жә не берілген санауыш ү шін ө згеріссіз қ алады. Энергия санауышының наминалды тұ рақ ты шамасынан басқ а санауыштың қ озғ аушы бө лігінің бір айналымында тізбекте нақ ты жұ мсалғ ан, энергия саны ретінде тү сіндірілетін нақ ты С тұ рақ тысы бар. Бұ л энергия ү лгілі аспаптармен мысалы ваттметр жә не секундомермен ө лшенеді.

Нақ ты тұ рақ тының номиналды тұ рақ тыдан айырмашылығ ы санауыштың жұ мыс тә ртібіне жә не сыртқ ы шарттарына, мысалы температурағ а байланысты болады. Санауыштың ы С_Н жә не С тұ рақ тылрын біле отырып, мысалы, оның қ ателігін анық тауғ а болады. Егер санауышқ а W = C_Н∙ N энергиясы, W = CN нақ тысы тіркелсе (N – санауыштың жылжымалы бө лігінің айналым саны), онда санауыштың салыстырмалы қ ателігі мынағ ан тең:

.

2. Индукциялық ө лшеу механизмінің теориясы

Индукциялық ө лшеу механизмі бір немесе бірнеше қ озғ алмайтын электромагниттерден жә не алюминий диск тү рінде орындайтын қ озғ алмалы бө ліктен тұ рады.

Диск жазық тығ ына перпендикуляр бағ ытталғ ан айнымалы магнит ағ ындары қ ұ йынды тоқ ты индукциялайды, дискідегі ағ ындар тоқ пен ә рекеттескен кезде жылжымалы бө лік орын ауыстырады.

Санауыштың қ озғ алмалы бө лігіне ө кшедегі жә не цапфадағ ы ө сьтің ү йкеліс кү ші ә сер етеді.

Аз жү ктеме (шамамен 10 % номинал) кезінде ү йкеліс моменті ү лкен қ ателік ә келуі мү мкін, оғ ан айрық ша шек қ олдану керек. Ү йкеліс моменті мен айналу арасындағ ы тең бе-тең дік санауыш сезімділік шегімен анық талады. Санауыштың S сезімталдығ ы деп диск тоқ таусыз айналғ ан кездегі Р_MIN минималды қ уаттың Р_НОМ номинал қ уатқ а қ атынасын айтады.

.

Санауыш энергияны дұ рыс есептеу ү шін, компенсация моменті ү йкеліс моментімен тең жә не тоқ пен ағ ын арасында пропорционалдық болуы керек. Бірақ бұ л шарттардың барлығ ы санауыштың жұ мыс кестесінде орындалуы мү мкін емес. Нә тижесінде санауышта қ ателік пайда болуы мү мкін. Жү ктемеден тә уелді осы қ ателіктің ө згерісі жү ктемелі қ исық деп аталады.

3. Ү шфазалық санауыштар

Ү шфазалық тоқ тізбегінде энергияны ө лшеу ү шін ү ш фазалық индукциялы санауыштар қ олданылады. Қ уатты ө лшеу ә дісінің мү мкіншілігіне сә йкес санауыштардың энергиясы сә йкестелген ә діске байланысты бірэлементті, екіэлементті, ү шэлементті болады.

Бір элементті санауыштар электр энергиясын тек толық симметрия жә не нө л нү ктесіне ену кезінде есепке алу ү шін қ олданылады. Онда ү шфазалық энергияны есепке алатын сә йкес механизм орнатылады, сондық тан кө бейтуді шығ ару керек емес. Ең кө п таралғ аны екі- элементті санауыштар. Олар ү шө ткізгіш жү йе кезінде асимметриялық тізбектегі электроэнергиясын есепке алу ү шін арналғ ан.

Екіэлементті ү шфазалық санауыш айналу элементтері ортақ жылжымалы бө лікке ә сер ететін бір корпуста орналасқ ан екі бірфазалы санауштардан тұ рады. Екі элементті санауыштардың ішкі байланыс сұ лбасы екі ваттметрлер ә дісіне негізделген.

Ү шфазалы тоқ тың тө ртө ткізгіштік тізбегіндегі энергияны есепке алу ү шін ү шэлементті санауыштар қ олданылады. Олардың ішкі байланыс сұ лбасы ү ш аспап ә дісіне негізделген. Бұ л санауыштарда ө здерінің магнитті ағ ымдарымен бір жалпы бө лікке ә сер ететін ү ш айналу дискісі жә не магнит жү йесі бар.

Реактивті энергияны ө лшеу ү шін реактивті санауыштар қ олданылады. Олардың сыртқ ы кө рінісіне, қ ұ рылымдық тү йініне жә не жеке бө лшектеріне қ араса активті энергия санауыштарынанн еш айырмашылығ ы жоқ. Кө бінесе олар ішкі қ осылыстар жә не жіктеу сипаттамасына тә уелді болатын тізбекке қ осу сұ лбасында ерекшеленеді..

4. Активті қ уатты ө лшеу

Берілген жұ мыста симметрия жү йесі дә режесінен жә не жү ктеме сипаттмасынан тә уелсіз ү шфазалы тоқ тың ү шө ткізгіштік тізбегінде қ уатты ө лшеу кезінде ү лкен тарау алғ ан екі ваттметр ә дісі қ арастырылады (1 суретте).

1 сурет - Екі ваттметр кө мегімен активті қ уатты ө лшеу

Ү шфазалық жү йенің Р қ уаты екі ваттметр қ осындысымен анық талады:

Р = Р' + P" (1)

Осы ә дістің теориясымен келісе отырып, тізбекке екі ваттметрді ә ртү рлі сұ лбада қ осу кезінде жү к жұ лдызшасының жә не ү шбұ рыштарды қ осу жұ лбасынан тә уелсіз толық активті қ уат келесі кө рсетілген тең деулердің бірімен анық талады:

(2)

(3)

(4)

мұ ндағ ы U_AC, U_BC, U_CA - сызық тық кернеу;

I_A, I_B, I_C - сызық тық токтар;

-осы тоқ тар мен кернеулердің арасындағ ы фаза ығ ысу бұ рыштары.

Осы кезде екі ваттметрдің тоқ орамдары ү ш фазаның екіуіне қ осылады. Генераторлық қ ысушылардың дұ рыс қ осылуына кө ң іл аудару қ ажет.

5. Реактивті қ уатты ө лшеу

2 сурет - Екі ваттметр кө мегімен реактивті қ уатты ө лшеу

Ө лшеу кернеу орамдары активті қ уат ваттметрлерімен жү ргізіледі, 1 суреттегі сұ лбадан айырмашылығ ы “басқ а фазағ а” жалғ анғ ан Ваттметр кө рсеткіштерінің қ осындысы:

(5)

Осыдан, бү кіл жү йенің G реактивті қ уаттын алу ү шін, ваттметр кө рсеткішінің қ осындысын кө бейту керек. яғ ни:

(6)

6. Жұ мысты орындау тә ртібі

S1 автоматы ү шфазалы кернеуді қ ондырғ ығ а береді. S2 тумблері W1 ваттметрінің тоқ тық орамындағ ы тоқ ты реттеу ү шін арналғ ан. S3 тумблері W2 ваттметрінің тоқ тық орамындағ ы тоқ ты реттеу ү шін арналғ ан.

S5 ажыратып қ осқ ышы жоғ арғ ы жағ дайда активті кедергіні ө лшеу ү шін W1 жә не W2 ваттметрлерін, тө менгі кү йде реактивті қ уатты қ осады.

S6…S17 ажыратып қ осқ ыштарын – жү ктемелердің ә ртү рлі тү рлерін қ осу ү шін қ олданады.

3 сурет - Зертханалық жұ мыстың сұ лбасы

6.1 Активті энергия санауышын тексеру

6.1.1 Активті энергия санауыш қ ұ рылғ ысымен танысу.

6.1.2 Жұ мысқ а керекті аспаптармен, сұ лбалармен жә не жұ мысты орындау ү шін қ ажетті жабдық тармен танысу.танысу (3 сурет).

6.1.3. S5 ажыратып қ осқ ыш кү йіне – активті қ уатты ө лшеу кү йіне, S6, S7, S10, S11, S14, S15 ажыратып қ осқ ыштарын – ВКЛ кү йіне келтіру қ ажет (жоғ арғ ы кү й).

6.1.4. Кө рсеткіштерді 1 кестеге жазу қ ажет. Екі ваттметр ә дісі бойынша Р_∑ есептеу қ ажет. Қ андай уақ ыт мезетінде активті энергия санауышындағ ы диск айналымының санын анық тайды. 1 кестеге айналымдар санын жә не Т (сек) уапқ ытты жазу қ ажет.

6.1.5. S6, S7, S10, S11, S14, S15 ажыратып қ осқ ыштарының кү йін ө згерте отырып, 6.1.4 бө лімдерін 6 рет қ айталау қ ажет.

6.1.6. Ә рбір санауыш ү шін номиналды тұ рақ тыны формула бойынша есептеу:

мұ ндағ ы С_H - санауыштың номиналды тұ рақ тысы;

A - беруші сан (аспаптың оң панелінде кө рсетіледі).

6.1.7. Нақ ты тұ рақ тыны формула бойынша есептеу:

,

мұ ндағ ы Р – ваттметр сандық кө рсеткіші W1 жә не W2, Вт;

С – нақ ты тұ рақ ты;

Т – дискінің айналу уақ ыты, с;

N – дискінің айналу саны.

6.1.8. Активті санауыштың салыстырмалы қ ателігін келесі формула бойынша есептеу:

, %

Ортаарифметикалық мә нді есептеу жә не аспаптың шкаласы бойынша алынғ ан мә нмен салыстыру.

6.1.9. Жү ктемеден қ ателіктің тә уелділік графигін қ ұ ру қ ажет

.

6.2 Реактивті энергия санауышын тексеру

6.2.1. S5 қ осқ ышын реактивті энергияны ө лшеу жағ дайына ә келу

6.2.2. 6.1 б. бойынша жұ мыстың орындалу тә ртібін қ айталау, 2 кесте бойынша ө лшеу жү ргізу жә не жү ктемеден қ ателіктің тә уелділік графигін қ ұ ру қ ажет g(W)=f(W).

Кесте

№ п/п	Санауыштың беріліс саны,	Айналма саны	Ө лшеу уақ ыты	Қ уат қ осындысы	Тұ тыну энергиясы			gw
А	N	Т
		айналым	сек	Ватт·	Ватт сек			%	%

Кесте

№ п/п	Санауыш-тың беріліс саны,	Айна-лым саны	Ө лшеу уақ ыты	Қ уат қ осын-дысы	Тұ тыну энергиясы			gw
А	N	Т
		Айна-лым	сек	Ватт·	Вар сек			%	%

7 Есептің мазмұ ны

Жұ мыс бойынша есеп келесі сипаттамалардан тұ ру қ ажет:

- атауы, зертханалық жұ мыс мақ саты жә не сипаттамасы.

- алынғ ан жә не есептелген мә ліметтерден тұ ратын кестелер.

- қ орытынды

Бақ ылау сұ рақ тары

1. Электрлік санауыш дегеніміз не?

2. Санауыштың номиналды тұ рақ тысы дегенімзі не?

3. Ү шфазалы санауыштардың жұ мыс принципі.

4. Активті жә не реактивті энергияларды ө лшеу кезіндегі екі ваттметр ә дісі.

Ұ сынылатын ә дебиеттер

1. Аналоговые электроизмерительные приборы: Учебное пособие для вузов по специальности " Информационно-измерительная техника" /Бишард Е.Г. и др. –2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991. – 415 с.

2. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов / Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, и др. под ред. Е.М. Душина. – Л.: Энергоиздат, 1987. – 480 с.

3. Аналоговые электроизмерительные приборы: Учебное пособие/Под ред. А.А. Преображенского. – М.: Высшая школа, 1979.

4. Электрорадиоизмерения: Учебник. /В.И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. /Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.: ил.

СӨ Ж ү шін арналғ ан бақ ылау сұ рақ тары

1. Жү ктеме ө згерісінен қ ателіктің тә уелділік графигін тү сіндіру қ ажет.

2. Зертханалық қ ондырғ ының принципиалды сұ лбасын тү сіндіру қ ажет.

Зертханалық жұ мыс №5

" Осциллографтың жұ мыс істеу принциптері мен конструкцияларын оқ у".

Жұ мыс мақ саты: Аналогтық жә не сандық осциллографтың жұ мыс істеу теориясымен танысу, олардың сұ лбаларының қ ұ рылысын жә не метрологиялық мінездемелерін зерттеу.

1. Осциллографтар: жіктемелері мен қ олданылуы

Электронды осциллограф – бұ л қ ұ рал визуалды кө руге, ө лшеуге, электрлі процесстердегі ә р тү рлі тү рдегі фото суреттеуге арналғ ан. Бұ л процесстер электронды-сә улелі трубкалардың экранында кө рсетіледі, ол электронды осциллографтың негізгі мү шесі болып табылады.

Осциллографтың экранындағ ы суретті анық тау осциллографтау деп аталады. Экрандағ ы сурет немесе оның фотосуреті осциллограмма деп аталады.

Осциллографтық ө лшеу зерттелінетін қ ұ былыстарды кө руде ерекше кө рнектілікке ие. Қ азіргі осциллографтар ә р тү рлі электрлі процесстерді қ арастыруғ а мү мкіндік береді, тіпті егер сигнал кездейсоқ жағ дайдағ ы уақ ыт пен ұ зақ тығ ында пайда болғ анда, мысалығ а секундтың миллиартды бө лігінде.Регистрациялық процесстерде орташа кө здің қ абілеттілігінің ұ зақ тылығ ы 0, 1с уақ ытында шектелінген.

Осциллографтың экранындағ ы бейненің кө мегімен токты жә не ә р тү рлі формадағ ы кернеуді ө лшеп жә не салыстыруғ а болады, олардың амплитудалы мә ндерін, уақ ыттағ ы сигнал ұ зақ тығ ын бағ алау да ө те маң ызды (қ андай да бө лігінде). Сонымен қ атар осциллограф жиілікті, фазаны, зерттелетін сигналдың модуляция коэффицентін ө лшеуге мү мкіндік береді. Оның кө мегімен ә р тү рлі радио қ ұ ралдардың амплитудалық, фазалық мінездемелерін алады, электронды лампалардың вольт-амперлік мінездемелері жә не жартылай ө ткізгішті аспаптар сигналдардың формаларын зерттейді жә не басқ а комплексті ө лшеулерді шығ арады.

Осциллографялық ө лшеулер зерттелетін жиіліктің ү лкен диапазонымен (тұ рақ ты токтан СВЧ диапзонының жиілігіне дейін), сигналдардың сақ тау мү мкіндігі мен келесі орындалумен, жоғ ары сезімдалдылық пен жә не кедергілерден сигналдарды бө лу мү мкіндігімен ерекшеленеді.

Осциллографялық электрлі емес кө лемдер электронды осциллографтын қ атынасындағ ы датчиктардың кө мегімен жү зеге асырылады. Датчиктарды ә р тү рлі процесстерді зерттеуге қ олдануғ а болады, бірақ олар табиғ атынан электрлі болып келмейді (қ ысымның ө згеруі, жарық ты ағ ын, механикалық тербелістер жә не деформациялар жә не т.б.). Параметрлі, электрлі емес кө лемдегі кедергілерді қ ұ растыру, генераторлық жә не электрлі емес кө лемдегі электрлі қ озғ алушы кү шті қ ұ растыру датчиктері кең таралғ ан.

Осциллографтар белгілеуі жә не іс-ә рекеті бойынша ә мбебеп, сақ талатын, стробоскопиялық, жылдам жә не арнайы аспаптарғ а, сигналдардың бір уақ ытта бақ ылау саны бойынша – бір, екі жә не кө п каналды болып бө лінеді.

Ә мбебеп осциллографтар – жалпы белгілеуге арналғ ан аспап, гармоникалық жә не импульсті сигналдарды бақ ылауғ а арналғ ан. Бұ л осциллографтар екі топқ а бө лінеді: бір сарынды блокты конструкциялық аспаптар жә не ауыстырмалы блокты аспаптар.

Жылдам жә не стробоскопиялық осциллографтар жылдам ә рекет ететін жартылай ө ткізгіштерде ө ткізгіш процесстарды зерттеуге, интегральды микросұ лбады жә не ауыстырып қ осқ ыш элементтер кезінде ядролық физикада жә не басқ а да жұ мыс аудандарында қ олданылады.

Стробоскопиялық тү рлендіргіш сигналының негізі, ө те қ ысқ ы строб-импульсты арнайы сұ лбадан тұ рады. Сигнал жә не строб-импульстар арнайы қ ұ рал-араластырғ ышқ а келтіріледі. Строб-импульстар амплитудасы, араластырғ ыштан ө ткен соң, строб-импульстын ө ту мезетінде зеттелетін сигналдың амплитудалары сол кездегі мә ніне пропорционалды. Одан кейін импульстар бө лшектері кү шейеді жә не кө бейеді (10 - рет). Нә тижесінде жалпы белгілеу осциллографпен салыстырғ анда одан да кө п жоғ ары жиілікті сигналды зерттеуге мү мкіндік тудырады. Жылдам жә не стробоскопиялық осциллографтардың ө тізу жолағ ы тұ рақ ты тоқ тан оншақ ты гигагерцка дейін (1 ГГц= Гц) сигнал дең гейі кезінде бір милливольттан бір вольтқ а дейін ө згереді.

Сақ тау осциллогрфтарының іс-ә рекеті (ЭСТ) жад тү тіктеріне қ олдануғ а негізделген. Жазылғ ан сигнал ЭСТ экранында жү ргізілгенге дейін біршама уақ ыт сақ талады (минуттан бірнеше кү нге дейін).

Арнайы белгілеу осциллогрфтары есептеу қ ұ рылғ ыларының қ ұ рамына кіруі мү мкін, медицинада ө зінен кө п каналды индикаторларды жә не т.б кө рсетеді.

2. Осциллогрфтың қ ұ рылымдық сұ лбасы

1 суретте осциллогрфтың қ ұ рылымдық сұ лбасы кө рсетілген. Қ азіргі уақ ытта осциллогрфтардың қ ұ рылымы жә не белгілеуі бойынша кө п тү рлері бар. Олардың бет панельдері ә ртү рлі (басқ ару панелі), белгілеу басқ ару қ аламы жә не қ осқ ыш біршама ө згеше. Бірақ ә рбір осциллографта минималды керек буындар жинағ ы болады, оларсыз жұ мыс жасай алмайды. Негізгі буындар белгіленулерін қ арастырайық.

2.1 Қ оректендіру блогі

Қ оректендіру блогі электрондық осциллографтың барлық бө лшектерінің жұ мысына қ ажетті энергияны береді. Қ оректендіру блогінің кірісіне 220В-қ а тең қ алалық электр жү йесінен айнымалы кернеу келеді. Онда кернеу ә р тү рлі шамағ а тү рленеді: 6, 3В электронды-сә улелік таяқ шаның жандыру инесін қ оректендіруге, тұ рақ ты 12-14В кернеу кү шейткіш пен генераторды қ оректендіру ү шін, егер олар жартылай ө ткізгіштер болса (250В шамдық), 150В шеткі кө лденең жә не тік сә улелі ауытқ у кү шейткішін қ оректендіруге кетеді жә не бірнеше жү здік Вольт электронды сә улені реттеу ү шін жә не бірнеше мың дық Вольт электрон шоғ ырын жылдамдату ү шін кетеді.

Сурет 1 - Осциллографтың қ ұ рылымдық сұ лбасы

Қ оректендіру блогінің қ оректі сө ндіруінен (5) басқ а, осциллограф реттеушілері алдың ғ ы панельге шығ арылғ ан: “ФОКУСИРОВКА” (6) жә не “ЯРКОСТЬ” (7). Бұ л тетіктерді айналдырғ ан кезде бірінші анод пен модуляторғ а берілетін кернеу ө згереді. Бірінші анодтық кернеуі ө згерген кезде электростатикалық ө ріс конфигурациясы ө згереді, яғ ни электрондық сә уленің енінің ө згеруіне алып келеді. Электронды сә улелік таяқ шадағ ы(трубка) модулятор лампалық трилдта басқ арушы тордың қ ызметін атқ арады. Модулятордағ ы кернеу ө згерген кезде электрондық сә уле тогы да ө згереді (электрондардың кинетикалық энергиясы ө згереді), яғ ни экранның люминофор жарқ ырауының жарық тығ ының ө згеруіне аып келеді.

Ол аратектес кернеу береді. Оның жиілігін қ атаң (сатылық) ауыстырғ ышпен (9) (переключатель) жә не бірқ алыпты-рееттеуішпен (8) ауыстыруғ а болады. Олар осциллографтың беттік панелінде “ЧАСТОТА ГРУБО” (немесе “ДЛИТЕЛЬНОСТЬ РАЗВЕРТКИ”) жә не “ЧАСТОТА ПЛАВНО”. Генератордың жиілік диапазоны ө те кең – бірлік Гц-тен бірлік МГц-ке дейін. Шынында диапазон ауыстырғ ышының жанында аратектес ауытқ улардың жиіліктері емес, олардың ұ зақ тығ ының мә ні қ ойылғ ан (кейбір осциллографтарда жиіліктері қ ойылғ ан). Ұ зақ тығ ына байланысты жиілікті жә не жиілігіне байланысты ұ зақ тығ ын таба білу керек. Оны мына формулалар арқ ылы табады: f=1/T и T=1/f, мұ нда f – ауытқ у жиілігі, ал T – бір ауытқ удың ұ зақ тығ ы (немесе период). Егер жиілігі Гц берілсе, онда ұ зақ тығ ы секундпен ө лшенеді, егер кГц берілсе (1 кГц=1000 Гц), ұ зақ тығ ы мск ө лшенеді(1 мс=0, 001 c); Жиілік Мгц берілсе (1 МГц=10⁶ Гц), ұ зақ тығ ы микросекундтармен ө лшенеді (1 мкс=10^-6с).

Мысалы, 50мс ұ зақ тық 1/0, 05=20 Гц сә йкес келеді, ұ зақ тық 1мкс - 1/10⁷=10⁷ Гц=10 МГц жиілікке сә йкес келеді. Бұ л мә ндер масштабты тордың бір бө лімінің қ атынасына келтірілген, ол осциллографтың экранына қ ыстырылғ ан. Бұ л есептеу синусоидалды ауытқ уларғ а тура келеді жә не бірдей ұ зақ тық ты импульстық сигналдар мен ұ зілістер тура келеді. Олар 2 суретте кө рсетілген. Егер импульстар ұ зақ тығ ы мен ү зілістері ә р тү рлі болса, импульстердің жү ру пероиодының шамасын формулағ а алып барып қ ою керек (периодты ұ зақ тық ты ө лшейтін шамалармен ө лшейді).

Сурет 2 – Сигнал периодын ө лшеу

2.2 Кө лденең ауытқ удың кү шейткіш каналы

Генератордан кө лденең ауытқ удың кү шейткіш каналына сигнал беріледі (канал Х). Бұ л кү шейткіш аратектес кернеудің электронды сә уле ауытқ уы экранғ а тү гелдей ауытқ итын амплитуда алу ү шін қ ажет. Кү шейткіште орау сызығ ының ұ зындық реттеуіші орналасқ ан (басқ аша айтқ анда шығ ушы аратектес кернеудін амплитуда реттегіші) (12) (Осциллографтың алдың ғ ы панеліне “УСИЛЕНИЕ X“ немесе “ АМПЛИТУДА X” деп атайды) жә не кө лденненінен орау сызығ ының ауытқ у реттегіші (13).

2.3 Тігінен орау каналы

Кіріс аттенюаторынан (кіріс сигналының бө лгіші) бастапқ ы жә не қ орытынды кү шейткіштерден тұ рады. Аттенюатор кө ріп отқ ан суреттің қ ажет болғ ан биіктігін зерттелінетін ауытқ у амплитудасына тә уелді қ ылып таң дап алу ү шін қ ажет. Кіріс аттенюатордың ауыстырғ ышы кө мегімен (4) сигнал амплитудасын 10 жә не 100 есе тө мендетуге болады (ауыстырғ ыштың жанында келесі жазулар бар: 1: 1 – бұ л жағ дайда кіріс сигналы ө згермейді; 1: 10 жә не 1: 100 – бұ л жағ дайда 10 жә не 100 есе ә лсірейді). Бірқ алыпты сигнал дең гейінің ө згеруі, яғ ни экрандағ ы бейнелеу ө лшемінің де ө згеруін қ орытқ ы кү шейткіш каналының Y (10) сезгіштік реттегіші кө мегімен жү ргізіледі. Бұ л каналдың қ орытқ ы кү шейткішінде кө лденең ауытқ у каналында сияқ ты сә уленің ауытқ уын реттеуші (11) бар, яғ ни тігінен алғ андағ ы бейне де бар деген сө з.

Сонымен қ оса тік ауытқ у канал кірісінде ауыстырғ ыш орналасқ ын. Оның кө мегімен кү шейткішке (аттенюатор арқ ылы) зерттелініп жатқ ан сигналдық тү ұ рақ ты қ ұ раушылары беріледі немесе бө лгіш конденсаторды қ осу арқ ылы олардан арылады. Бұ л ө з кезегінде осциллографті вольтметр сияқ ты қ олдануғ а мү мкіндік береді, яғ ни тұ рақ ты кернеуді ө лшеу ү шін де мү мкіндік береді. Кіріс кедергісі ө те ү лкен – 1МОм-нан кө п.

2.4 Басқ а да реттеулер

Орау ұ зақ тығ ының ауыстырғ ышынан басқ а (9) жә не реттегішінен (8) басқ а орау генераторында тағ ы бір ауыстырғ ыш бар. Ол орау жұ мыс тә ртібін ауыстырғ ыш. Бұ л тетік те осциллографтың алдың ғ ы панеліне шығ арылғ ан (бұ л қ ұ рылымдық сызбада кө рсетілмеген). Орау генераторы екі тә ртіпте жұ мыс істейді: автоматты – берілген аратектес кернеулерді қ ажетті ұ зақ тық қ а тү рлендіреді, жә не кү ту тә ртібі – кіріс сигналының келуін кү теді жә не оның келуімен іске қ осылады. Бұ л тә ртіп кездейсоқ пайда болатын сигналдарды зерттеу барысында, немесе импульстің алдың ғ ы беті орау барысында болу керек жағ дайын зерттеу кезінде қ олданылады. Автоматтық тә ртіп бойынша кездейсоқ сигнал жұ мыс барысында кез келген орамада пайда болуы мү мкін, яғ ни оның зерттелінуі қ иындай тү седі. Кү ту тә ртібінің ың ғ айлы тұ старының біріне импульстық ө лшемдерді бағ алауғ а мү мкіндік беруінде.

Ауыстырғ ыш (9) панельге жабыстырылып орналасқ ан (сурет 1). Ү стің гі секция бойынша ауыстырғ ыштың барлық жағ дайы (сызба бойынша), сол жақ шеткіден басқ а, генератор аратектес кернеуді ә р тү рлі ұ зақ тық бойынша ө ң діреді. Шеткі сол жақ жағ дайында орау генераторы сө ндіріледі, ал ауыстырғ ыштың тө менгі секциясы шеткі кү шейткіш каналдарының кө лденең ауытқ уы бойынша “Вход X” ұ яшығ ына қ осылады. Енді ораудың кө лденең сызығ ы сигналдарды белгілі бір ұ яшық қ а берген кезде ғ ана орындалатын болады. Ондағ ы сезгіштік тік ауытқ у каналына қ арағ анда тө мен. Орау сызығ ының ұ зындығ ын регулятор (12) кө мегімен орнатуғ а болады. Бұ л тә ртіп осциллографтың Лиссажу фигурасы ә дісімен гармоникалық ауытқ улардың жиілік жә не фазалық қ атынастарын зерттеу жұ мысы барысында керек. Яғ ни, бір ауытқ у осциллографтың У кірісіне беріледі, ал қ алғ аны Х кірісіне беріледі.