Ölçmə vasitələrinin xətalarının buraxılabilən
həddlərinin
göstərilməsi
qaydaları.
Xətanın
buraxılabilən həddi - verilmiş tip ölçmə vasitələri üçün
normativ sənədlə müəyyən edilən ÖV-nin xətasının ən
böyük qiymətidir. Bu xətalarda ÖV istifadə üçün hələ
96
yararlı hesab olunur. Əsas xətaların buraxılabilən hədlərini
mütləq, gətirilmiş və nisbi xətalar şəklində göstərirlər.
Ölçülən kəmiyyətin vahidləri ilə və ya şkalanın bölgüsü ilə
şə
rti ifadə olunan əsas mütləq xətanın buraxılabilən
həddlərini ədəd şəklində
a
x ±
=
∆
və ya additiv
a
x
∆
və
multipliaktiv
m
x
∆
tərkib hissələrinin cəmi şəklində təyin
edirlər:
(
)
(
)
bx
a
x
x
x
m
a
+
±
=
∆
+
∆
±
=
∆
, burada a,b-müsbət
ə
dədlər; x-ölçülən kəmiyyətin qiymətidir.
Ə
sas gətirilmiş xətanın buraxılabilən həddlərini, %,
p ədəd şəklində müəyyən edirlər. Bu ədəd aşağıdakı ifadəni
təmin edir:
p
x
x
N
±
=
∆
=
/
100
γ
, burada
γ
-gətirilmiş xəta;
x
∆
-əsas mütləq xətanın buraxılabilən həddi;
N
x
-cihazın
ölçmə diapazonunun normalaşdırıcı qiymətidir (bax
paraqraf 3.2).
Ə
sas nisbi xətanın buraxılabilən həddlərini, %, q
ə
dədi şəklində müəyyən edirlər. Bu ədəd aşağıdakı ifadəni
təmin edir:
q
x
x
±
=
∆
=
/
100
δ
, burada
δ
-nisbi xəta; x-
ölçmə diapazonunda ölçülən kəmiyyətin qiyməti və ya
aşağıdakı ifadəni təmin edən c/d ədədlərinin nisbətidir:
−
+
±
=
∆
=
)
1
(
100
x
x
d
c
x
x
N
δ
.
Bu ifadə əsas mütləq xətanın buraxılabilən həddinin
xətanın additiv və multiplikativ tərkib hissələrini nəzərə
almaqla verilməsinə əsaslanır:
−
+
=
−
+
+
=
+
=
1
100
100
x
x
d
c
x
a
x
a
b
xx
ax
x
bx
a
N
N
N
N
N
δ
,
burada c-ÖV-nin gətirilmiş (cəm) xətasının həddi,
c=100(b+d);d-gətirilmiş additiv xətanın həddi, d=100
α
/X
N
.
Ə
saslandırılmış hallarda xətanın buraxılabilən
həddinin həmçinin daha mürəkkəb düstur, qrafik və cədvəl
şə
klində verilməsi mümkündür.
97
Ş
kalasının aşağı və yuxarı qiymətləri müvafiq olaraq
0 və
∞
-a bərabər olan cihaz üçün hədd xətalarının təyin
olunması xüsusiyyətlərini qeyd etmək lazımdır. Bu cür
ş
kalalar çox hallarda ommetrlərdə olur. Normalaşdırıcı
qiymətin ölçülən kəmiyyət vahidləri ilə təyini (bu halda
∞
=
N
x
) heç bir əhəmiyyətə malik deyildir. Bu cür ölçmə
vasitələri üçün normalaşdırıcı qiymət kimi şkalanın bərabər
ölçülərə bölünmüş uzunluğu qəbul edilir. Bu halda
buraxılabilən gətirilmiş əsas xətanın p
*
ədədi şəklində
müəyyən edilən həddi aşağıdakı nisbətlə təyin edilir:
*
/
100
p
L
L
N
±
=
∆
=
γ
, (3.2)
burada
L
∆
, L
N
-uyğun olaraq buraxılabilən mütləq əsas
xətanın həddi və şkalanın normalaşdırıcı qiymətidir.
Ölçmə vasitələrinin əlavə xətaları da normalaşdırılır.
Ə
ksər hallarda hədli əlavə xətaları aşağıdakı şəkildə təqdim
edirlər:
•
gətirilmiş və ya nisbi xətanın, %, təsiredici
kəmiyyətin dəyişmə diapazonuna nisbəti, məsələn, ölçmə
vasitələrinin işçi şəraiti üçün 1%/10
o
C;
•
təsiredici kəmiyyətin bütün işçi sahəsi üçün əlavə
xətanı təyin edən sabit ədəd;
•
təsirin hədd funksiyası (bax paraqraf 3.2).
Də qiqlik
sinfi.
ÖV-nin
dəqiqlik
xarakteristikalarının ümumiləşmiş formada verilməsi üçün
tez-tez dəqiqlik sinfi anlayışından istifadə edirlər.
Dəqiqlik sinfi
- ÖV-nin verilmiş tipinin
ümumiləşmiş xarakteristikasıdır. Bu xarakteristika, bir
qayda olaraq, ölçmə vasitələrinin dəqiqlik səviyyəsini əks
etdirir. Bu səviyyə buraxılabilən əsas və əlavə xətaların
hədlərini göstərir. Bu xarakteristikaların qiymətləri ayrı-ayrı
ölçmə vasitələrinin standatrlarında müəyyən edilir.
Həddləri buraxılabilən əsas gətirilmiş və ya nisbi
xəta şəklində ifadə olunan ölçmə vasitələri üçün dəqiqlik
sinfini bu həddlərə faizlə bərabər rəqəmlərlə işarə edirlər.
98
Bu rəqəmlər müəyyən olunmuş sıradan seçilir: (1,0; 1,5;
2,5; 4,0; 5,0; 6,0)10
n
, burada n=1, 0, -1, -2...
Dəqiqlik sinfinin ümumiləşmiş xarakteri onda özünü
göstərir ki, əvvəlki rəqəmlə göstərilən əsas xətalardan başqa,
ölçmə vasitələrinin digər xətaları da təyin edilmişdir. Bu
məqsədlə müxtəlif dəqiqlik sinifləri üçün əsas, əlavə və
digər xətaların (çıxış siqnalının buraxılabilən variasiyasının
həddi, qeyri-stabilliyin buraxılabilən həddi) nisbətini təyin
edən tövsiyələr mövcuddur.
Dəqiqlik
sinifləri
normativ-texniki
sənəddə,
həmçinin
ölçmə
vasitələrinin
qabaq
panellərində
(şkalalarda) göstərilir. Dəqiqlik sinifləri üçün şərti işarələr
qəbul edilmişdir: buraxılabilən əsas xətanın həddlərini təyin
edən zaman gətirilimiş xəta üzrə müvafiq rəqəm (1,5;
0,5;...), nisbi xəta üzrə çevrəyə alınmış rəqəm, (3.2) ifadəsi
ilə təyin edilən gətirilmiş xəta üzrə xüsusi işarə ilə
işarələnmiş ədəd göstərilir
;....).
5
,
0
;
5
,
1
(
∨
∨
Ölçmələrin nəticələrinin xətasının aləti tərkib
hissəsini dəqiqlik sinifləri üzrə düzgün və tez
qiymətləndirmə qabiliyyətinin məqsədəuyğunluğu və
vacibliyi bir sıra rəqəmli misalların gətiriliməsini zəruri edir.
Misal 3.1. Gərginliyin ölçülməsi ölçmə diapazonu
0...10V və dəqiqlik sinfi 0,5 olan maqnitoelektrik voltmetrlə
aparılır. Gərginliyin müxtəlif qiymətlərinin üç ölçməsi
aparılıb. Ölçmələrin və onların emalının nəticələri cədvəl
3.2-də verilmişdir.
Cədvəl 3.2
U
c
,V
γ
, %
U
∆
, V
U
U
U
c
∆
±
=
, V
δ
, %
2
0,5
0,05
05
,
0
2 ±
2,5
5
0,5
0,05
05
,
0
5 ±
1,0
9
0,5
0,05
05
,
0
9 ±
0,5
99
Birinci qrafada voltmetrin mümkün olan göstərişi
(U
c
) qeyd olunmuşdur. Bu halda dəqiqlik sinfi xətanın
gətirilimiş hədd qiymətini
γ
=0,5% şkalanın istənilən
nöqtəsi üçün “yuxarıdan qiymətləndirmə” kimi təyin edir.
Deməli, bütün ölçmə diapazonunda mümkün olan maksimal
mütləq xəta
U
∆
=dəqiqlik sinfiU
N
/100 qiymətini aşmır,
burada U
N
-cihazın şkalasının normalaşdırıcı qiymətidir
(göstərilən misal üçün U
N
=10V). Onda ölçmənin nəticəsini
U
U
U
c
∆
±
=
şəklində yazırlar.
Burada yadda saxlamaq lazımdır ki, ölçmələrin
dəqiqliyi gətirilmiş xəta ilə deyil, nisbi xəta ilə
%
100
)
/(U
U
∆
=
δ
təyin edilir. Misal 3.1-dən görünür ki,
ölçmələr zamanı elə cihazları və (və ya) onların elə ölçmə
həddlərini seçmək lazımdır ki, bu zaman cihazların
göstəriciləri (göstəricinin vəziyyəti) şkalanın sonuna
mümkün qədər yaxın olsun.
Misal 3.2. Cərəyanın ölçülməsi ölçmə diapazonu
0...10V və dəqiqlik sinfi 0,5/0,2 olan ədədi voltmetrlə
aparılır. Üç ölçmə aparılıb. Ölçmələrin və onların emalının
nəticələri cədvəl 3.3-də verilmişdir. Burada dəqiqlik sinfi
maksimum buraxılabilən nisbi xətanı təyin edir
)
1
(
−
+
=
c
N
U
U
d
c
δ
,
Baxılan misal üçün c=0,5 , d=0,2. Mütləq xəta
c
U
U
)
100
/
(
δ
=
∆
istifadəsi ilə təyin edilir.
Cədvəl 3.3
U
c
, V
δ
, %
U
∆
, V
U
U
U
c
∆
±
=
, V
2
1,3
0,026
2,0
±
0,026
5
0,7
0,035
5,0
±
0,035
10
0,5
0,056
10,0
±
0,050
Bu misalların nəticələrini müqayisə edərək qeyd
edək ki, gətirilmiş xətalarda (0,5) hələ additiv (0,2) tərkib
100
hissəsi ilə normalaşdırma ölçmələrin nəticələrini daha dəqiq
qiymətləndirməyə imkan verir.
3.4.Ölçmə informasiya siqnalları
Ölçmə
vasitələrində
ölçülən
kəmiyyətlərin
qiymətləri haqqında informasiyanın ötürülməsi, saxlanması
və əks etdirilməsi siqnalların köməyi ilə həyata keçirilir ki,
onlara da ölçmə informasiya siqnalları deyilir. Siqnal maddi
informasiya daşıyıcısı kimi hər hansı fiziki prosesdir ki,
onun parametrlərindən biri ölçülən kəmiyyətlə funksional
ə
laqəlidir. Bu cür parametr informativ parametr adlanır.
Siqnalın qalan parametrlərini qeyri-informativ adlandırırlar.
Elektrik ölçmə vasitələrində ən çox elektrik siqnallarını
tətbiq edirlər. Bu siqnalların informativ parametrləri sabit
cərəyanın və gərginliyin ani qiymətləri, sinusoidal cərəyan
və gərginliyin amplitudu, düzəldilmiş və ya qüvvədə olan
qiymətləri, həmçinin onların tezliyi və ya fazası və s. ola
bilər.
Ölçmə vasitələrindən siqnalların keçməsi zamanı
ötürülmək, saxlanmaq, işlənmək və ya operator tərəfindən
daha asan qəbul edilmək üçün onlar bir növdən başqasına
çevrilə bilər. Bu cür çevrilməni əyani göstərmək üçün
şə
k.3.7-də temperaturu ölçmək üçün istifadə edilən cihazın
struktur sxemi verilmişdir. Termocütün TC çıxışında ölçmə
informasiya siqnalı özünü büruzə verir. Bu siqnal ölçülən
temperaturdan T,
o
C asılıdır. Bu siqnal modulyator M
vasitəsilə gərginliyi U
M
düzbucaqlı impulslara çevirir.
Siqnalın dəyişən tərkib hissəsi U
M dəyişən cərəyan
gücləndiricisi
Y ilə gücləndirilir və düzləndirici B ilə birqütblü impulslara
çevrilir. Onların amplitudu termo EDS-yə mütənasibdir.
Düzləndiricinin çıxış siqnalı millivoltmetrə mV verilir, onun
göstəricisini hər hansı bucaq qədər meylləndirir.
101
TC
Şə
k.3.7.Temperaturu ölçmək üçün istifadə edilən cihazda ölçmə
informasiya siqnalları
Verilmiş sxemdə e, U
M
, U
~,
V
B
siqnalları ölçmə
informasiyası siqnallarıdır. Ölçülən kəmiyəti-baxılan
temperatur misalında-tez-tez ilkin ölçmə çeviricisinin giriş
siqnalı adlandırırlar. Ölçmə vasitələrində siqnalların hər
hansı dəyişdirilməsinin zəruri şərti siqnalların informativ
parametrləri Y və ölçülən kəmiyyət x arasındakı müəyyən
(funksional)
asılılığın
realizə
olunmasıdır.
Ölçmə
vasitələrində bu şərt dəyişirilmə xətası və yayınmaların
təsiri ilə hər hansı dəqiqliklə yerinə yetirilir.
Bu və ya digər siqnal növünün tətbiqi bir çox
amillərdən asılıdır: ilkin ölçmə çeviriciləri üçün ölçülən
kəmiyyətin elektrik siqnalına çevirilməsinin istifadə
prinsiplərindən, ölçmə informasiyasının tələb olunan
dəqiqliklə və meyillənməyə dözümlülüklə ötürülməsindən,
ölçülən kəmiyyətin dəyişmə sürətindən və s. Müxtəlif növ
çoxlu siqnallar mövcuddur. Siqnalların ən vacib
sinifləşdirmə əlaməti onların vaxta görə və səviyyəyə görə
dəyişmə xarakteridir. Bu əlamətə görə kəsilməz (və ya
analoqlu) və diskret siqnalları bir-birindən fərqləndirirlər.
Diskret siqnalları səviyyəsinə görə həmçinin kvantlaşmış
siqnallar adlandırırlar.
Ölçmə vasitələrində istifadə olunan siqnalların əsas
növlərinə baxaq.
Informativ parametrə və vaxta görə kə silmə z
(analoqlu) cihazlar. Kəsilməz siqnallar siqnalın istənilən
102
vaxt anında təyin edilir və onun dəyişmə diapazonunda
istənilən qiyməti ala bilər. Bu cür siqnallar kimi sabit və
harmonik cərəyan və gərginlik tətbiq olunur. Sabit cərəyan i
və gərginlik u üçün informativ parametrlər onların ölçülən
kəmiyyətlə x funksional əlaqəli olan ani qiymətlərdir (bax
şə
k.3.8, a). Şək. 3.8, b-də ölçülən kəmiyyətlə xətti asılılıqla
y=kx
əlaqəli olan kəsilməz siqnal (cərəyan i və ya gərginlik
u
) göstərilmişdir, burada k-çevirmə əmsalıdır.
Harmonik siqnallarda informativ parametr kimi
amplitud Y
m
, bucaq tezliyi
ω
və ya faza
ϕ
ola bilər.
Harmonik siqnalın informativ parametrinin ölçülən
kəmiyyətin x dəyişməsinə uyğun dəyişməsini bu siqnalın
modullaşdırılması adlandırırlar. Əgər x-in dəyişməsi ilə
harmonik siqnalda parametrlərdən biri (Y
m
,
ω
və ya
ϕ
)
dəyişirsə, onda deyirlər ki, müvafiq olaraq amplitud-AM
(şək.3.8, v), tezlik-TM (şək.3.8, q) və ya faza-FM (şək.3.8,
d)
modullaşdırılması
həyata
keçirilir.
Faza
modullaşdırılması zamanı siqnalın fazası ikinci (dayaq)
harmonik siqnala Y
o
görə təyin edilir.
103
a
b
v
q
d
e
m
k
u
z
j
l
Şə
k.3.8.Ölçülən kəmiyyət x (a) və ölçmə
informasiya siqnalları y (b...m)
Informativ parametrə görə kəsilməz və vaxta
görə diskret siqnallar. Bu cür siqnallar vaxt t
i
anlarının
hesablama çoxluğunda siqnalın qiymətlərinin ardıcıllığıdır.
Belə siqnalların nəzəri modeli şək.3.8, e-də göstərilmişdir,
burada y(t
i
)
-kəsilməz siqnalın qiymətlərinin y(t)=kx(t)
ardıcıllığıdır (bax şək.3.8, b). Bu qiymətlər t
i
vaxt anlarında
təyin edilir.
Real ölçmə vasitələrində buna oxşar siqnal sabit
cərəyanın impulslarının dövrü ardıcıllığıdır (şək.3.8 j). Bu
qiymətlər t
i
vaxt anlarında təyin edilir.
Real ölçmə vasitələrində buna oxşar siqnal sabit
cərəyanın impulslarının dövrü ardıcıllığıdır (şək.3.8 j). Bu
impulsların informativ parametrləri ancaq amplitud Y
m
yox,
həm də bu amplitudların tezliyi f və ya uzunluğu
τ
ola bilər.
Bu parametrlərdən hansının x-lə funksional əlaqəli
104
olmasından asılı olaraq siqnalın müvafiq amplitud-impulslu-
AİM (bax şək.3.8, j), tezlik-impulslu-TİM (şək. 3.8, z) və ya
geniş-impulslu-GİM (şək.3.8, u) modulyasiyası ola bilər.
Vaxta görə kə silmə z və informativ parametrə
görə kvantlaş mış (diskret) siqnallar. Bu cür siqnallarda
(şək.3.8, k) informativ parametr ancaq bir neçə bir-birindən
hədd intervalları (kvantları)
y
∆
qədər duran səviyyələri Y
i
qəbul edə bilər. Buna misal kimi infroanaloqlu çeviricinin
çıxışındakı siqnalı göstərmək olar.
Vaxta görə diskret və informativ parametrə görə
kvantlaş mış siqnallar. Bu cür siqnalın nəzəri modeli
kəsilməz siqnalın y(t)=kx(t) qiymətlərinin Y
i
(t
i
)
diskret
ardıcıllığıdır. Bu, ancaq həll edilmiş səviyyələri Y
i
və diskret
vaxtın t
i
anında
təyin edilən qiymətləri qəbul edir.
Siqnalların bu cür növünə uyğun gəlir, məsələn, kod-impuls
modulyasiyası. Bu zaman t
i
vaxt anında hər bir həll edilən
səviyyəyə Y
i
müvafiq olaraq müəyyən kod-şərti siqnalların
kombinasiyası qoyulur, xüsusilə 1-lə işarə olunan yüksək
səviyyəli sabit cərəyan impulsları və 0-la işarə olunan aşağı
səviyyəli impulsları qoyurlar. Şək.3.8, m-də iki kod
kombinasiyası göstərilir: t
i
və t
m
vaxt anında Y
4
və Y
8
(bax
şə
k.3.8, l) səviyyələrinə uyğun gələn 0101 və 1010
kombinasiyalar.
Siqnallara gətirilimiş misallar elektrik ölçmə
vasitələrində geniş tətbiq olunur. Lakin yadda saxlamaq
lazımdır ki, burada digər siqnallar da öz tətbiqini tapır.
Real fiziki siqnalların təsviri üçün müxtəlif riyazi
modelləri tətbiq edirlər. Riyazi model dedikdə siqnalın
riyaziyyatın formal dilində təsvirini, yəni düsturların,
bərabərsizliklərin və ya məntiqi uyğunsuzluqların köməyi
ilə təsvirini başa düşürlər.
Siqnallar nəzəriyyəsi-biliyin ən geniş və kifayət
qədər işlənmiş sahəsidir. Bu nəzəriyyəyə həsr edilmiş çoxlu
tədris və elmi ədəbiyyat mövcuddur. Siqnalların diskret
təqdim olunmasının bir neçə xüsusiyyətləri üzərində
105
dayanaq. Bu xüsusiyyətlər müasir ölçmə vasitələrində geniş
istifadə olunur və kitabın materialının sonrakı şərhi üçün
çox vacibdir.
Siqnalların diskretləş mə si. Ölçmə informasiyası
siqnallarının çevrilməsi məsələlərində tez-tez kəsilməz
siqnalların diskret qiymətlərinə görə bərpası zərurəti ortaya
çıxır. Kəsilməz siqnalın y(t) diskret asılılığa y(t
1
)
, y(t
2
)
,...,
y(t
i
)
çevrilmə prosesi kəsilməz siqnalın diskretləşməsi
adlanır. Ən çox siqnalların bərabərölçülü diskretləşməsini
tətbiq edirlər. Burada iki qonşu hesab arasındakı vaxt
intervalı
i
i
t
t
t
−
=
∆
+1
sabit qalır.
Diskret hesablar üzrə siqnalın əyrisinin bərpası
müxtəlif bazis funksiyalarla həyata keçirilir. Belə funksiya
kimi müxtəlif polinomları, xüsusilə Laqranj polinomunu
tətbiq edirlər. Şək.3.9, a,b-də ilkin siqnal y(t) və diskret
hesablara görə bərpa olunmuş siqnal y
*
(t)
göstərilmişdir. Bu
siqnal sıfır və birinci dərəcəli Laqranj polinomlarının tətbiqi
ə
sasında alınmışdır. Siqnalların bu cür bərpasını həmçinin
sıfır ekstropolyasiya və xətti interpolyasiya adlandırırlar.
y(t)
və y
*
(t)
funksiyalarının yaxınlaşma keyfiyyəti
)
(
)
(
)
(
*
t
y
t
y
t
−
=
ε
xətası ilə təyin edilir. y
*
(t)
və y(t)
yaxınlığını qiymətləndirmək üçün xətadan
)
(t
ε
istifadə
olunması onun vaxtdan asılılığının mürəkkəbliyinə görə çox
çətindir. Ona görə y
*
(t)
və y(t)-nin yaxınlıq dərəcəsini
xarakterizə edən bir neçə yaxınlaşmanın ədədi göstəricilərini
tətbiq edirlər. Göstərici kimi bərabərölçülü yaxınlaşma
göstəricisi istifadə edilə bilər:
[
]
,
)
(
max
max
t
ε
ε
=
[
]
T
t
,
0
∈
,
və ya orta kvadratik yaxınlaşma göstəricisi
[ ]
∫
=
T
dt
t
T
0
2
)
(
1
ε
ε
σ
,
[
]
T
t
,
0
∈
,
106
burada
max
ε
-siqnalın 0...T intervalında bərpasının xətasının
modulunun maksimal qiyməti;
[ ]
ε
σ
-bərpanın orta kvadratik
xətasıdır.
a
b
Şə
k.3.9.Siqnalın ilkin əyrisi y(t) və sıfır (a) və birinci
(b) dərəcəli Loqranj polinomlarının tətbiqi əsasında
alınmış siqnalın bərpa olunmuş əyrisi y
*
(t)
Siqnalın əyrisinin bərpası zamanı
max
ε
və
[ ]
ε
σ
-nu
sıfır (n=0) və birinci (n=1) dərəcəli Loqranj polinomları ilə
təyin edək. Diskretləşmənin hər intervalında (t
i
, t
i+1
)
,
t
t
t
i
i
∆
+
=
+1
(burada
∆
t-diskretləşmə addımıdır) alırıq:
n=0 üçün-
)
(
)
(
)
(
*
*
i
i
t
y
t
Y
t
y
=
+
=
τ
;
τ
ξ
τ
ε
)
(
)
(
t
y ∆
′
=
;
n=1 üçün –
τ
τ
t
t
y
t
y
t
y
t
y
t
y
i
i
i
i
∆
−
+
=
+
=
+
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
1
*
*
;
)
(
2
)
(
)
(
t
t
y
∆
−
∆
′′
=
τ
τ
ξ
τ
ε
,
burada
)
( t
y ∆
′
ξ
,
)
( t
y
∆
′′
ξ
-uyğun
olaraq
[
]
t
∆
∈ ,
0
τ
diskretləşmə intervalının içərisində yerləşən
t
∆
ξ
,
[ ]
1
,
0
∈
ξ
laqranj nöqtəsində y(t)-nin birinci və ikinci dərəcəli
törəmələridir.
)
(
τ
ε
xətaları Loqranjın interpolyasiya düsturunun
qalıq üzvü ilə təyin edilir.
|