Tezliyin ölçülməsi. Tezliyin ölçülməsi üçün ölçmə
diapazonundan və ölçmənin tələb olunan dəqiqliyindən asılı
olaraq müxtəlif vasitə və üsullardan istifadə olunur.
Məhdud və yuxarı həddi 2 500 hersə qədər olan
diapazonlara (45....55 Hz, 450 – 550 Hz və s.) aid tezliklərin
ölçülməsində
elektrodinamik
və
elektromaqnit
tezlikölçənlərdən
istifadə
olunur.
Elektrodinamik
tezlikölçənlərin dəqiqlik sinifləri 1 ..... 1.5, elektromaqnit
tezlikölçənlərin dəqiqlik sinifləri isə 1.5 ..... 2.5 qəbul
edilmişdir.
Məhdud diapazona aid olan aşağı tezliklərin (48 ...
52, 45 .... 55 Hz və s.) ölçülməsi üçün rezonans
tezlikölçənlərindən istifadə olunur. Belə tezlikölçənlərin
dəqiqlik sinifləri 1 .... 2.5 olur.
Yüksək və çox yüksək tezliklər diapazonuna daxil
olan tezliklər elektromexaniki rezonans tezlikölçənlərindən
fərqli olaraq induktivlik makarası və kondensatorun rəqs
konturundan istifadə edilən çox tezlikli rezonans
tezlikölçənləri vasitəsi ilə ölçülür. Bu cihazlar ± (0.05... 0.1)
% ölçmə xətası verir.
Geniş diapazonlu tezliklər (10 hersdən bir neçə
meqahersə qədər) elektron və analoq tezlikölçənlərlə ölçülə
bilər.
Elektrik
siqnallarının
ölçülməsində
digər
metodlardan özünün sadəliyi, nisbətən yüksək dəqiqliyi və
geniş tezlik diapazonları üçün daha əlverişli olması ilə
fərqlənən müqayisə metodundan geniş istifadə olunur. Bu
üsulda ölçülən tezlik nümunə olaraq verilən tezliklə
312
müqayisə edilir (bərabər olması, həmin tezlikdən neçə dəfə
çox və ya az olması). Ölçülən tezliyin nümunə tezliyə belə
bərabərliyini və ya həmin tezlikdən neçə dəfə az və ya çox
olmağını göstərmək üçün osilloqrafdan istifadə oluna bilər.
Müqayisə metodu elektron – şüa borusunun buraxdığı
tezliklər diapazonuna aid tezliklərin ölçülməsi üçün də
ə
lverişlidir. Bu üsulla xətti, sinusoidal və dairəvi açılmalara
aid tezliklər ölçülə bilər.
Xətti açılmada ölçülən f
x
tezliyinin siqnalının dövrü
açılma müddəti və ya müddət kalibrləyicisinin qeydə aldığı
dövrlərlə (T
m
) müqayisə olunur. Açılma müddəti ilə
müqayisə zamanı açılma əmsalı m
t
nəzərə alınır və f
x
tezliyinin ölçülən qiyməti f
x
=
1 / (m
t
l)
düsturuna əsasən
hesablanır. Burada l, f
x
tezliyinin siqnalının osilloqrafın
ekranının şkala bölgüləri ilə ifadə olunan dövrüdür. Müddət
kalibrləyicisinin qeydə aldığı dövrlərlə müqayisə əsasında
tezlik ölçülərkən osilloqrafın ekranına ölçüləsi tezliyin bir
neçə dövrü verilir və müddət kalibrləyicisinin qeydə aldığı
T
m
dövrü elə köklənir ki, həmin dövrlərin təsviri ölçüləsi
tezliyin ekrana verilən dövrlərlə üst – üstə düşsün. Belə
olarsa, f
x
tezliyinin ölçülən qiyməti f
x
=
1 / (n T
m
)
düsturuna
ə
sasən hesablanır. Burada n müddət kalibrləyicisinin ölçülən
gərginliyin bir dövrünə daxil olan qeydlərinin sayıdır.
Yuxarıda sadalanan üsulların müsbət cəhətləri istənilən
formalı rəqsləri araşdırmağa imkan verməsi, mənfi cəhəti isə
dəqiqliyinin yüksək olmamasıdır: ölçmənin xətası bəzən ±
(5...10) % - ə çatır.
Sinusoid formalı iki rəqsin Lissaju əyriləri vasitəsi
ilə müqayisəsi ölçmələrdə daha dəqiq nəticələr əldə etməyə
imkan verir. Osilloqrafın istiqamət dəyişdirici lövhə
cütlüklərinin birinə məlum tezlikdə sinusoid əyrili gərginlik,
digərinə isə ölçülən gərginlik verilir. Həmin məlum tezliyi
dəyişdirməklə ekranda hərəkətsiz ya da yavaş hərəkət edən
Lissaju əyriləri alınır. Həmin Lissaju əyrisinin formasına
313
baxaraq
ölçülən
gərginlikdəki
faza
sürüşməsi
müəyyənləşdirilir.
Şə
kil 9.4 – də tezliklə faza sürüşməsinin əlaqəsini
göstərən bir neçə Lissaju əyrisi verilmişdir. Əyrilərin
hərəkətsiz təsvirlərinin istənilən formasında müqayisə
olunan tezliklər arasındakı fərq (böyük tezliyin kiçik tezliyə
olan nisbəti) təsvirlə üfüqi və şaquli xətlərin kəsişmə
nöqtələrinin (müvafiq olaraq n
ü
və n
ş
) sayı əsasında
müəyyən olunur:
;
nş
ü
n
ş
f
ü
f
=
burada f
ü
və f
ş
müvafiq olaraq üfüqi və şaquli istiqamət
dəyişdirici lövhələrə verilən gərginlikdir. Əgər f
x
tezliyi
ölçülən gərginlik şaquli istiqamət dəyişdirmə lövhəsinə,
məlum f
0
tezliyi ilə xarakterizə olunan gərginlik isə üfüqi
istiqamət dəyişdirmə lövhəsinə verilərsə, f
x
= f
0
n
ü
/ n
ş
olar.
Faza sürüşməsi
T
ez
li
k
ni
sb
ət
i
Şə
k. 9.4. Lissaju əyriləri
Bu metod müqayisə olunan tezliklər arasındakı
fərqin, yəni böyük tezliyin kiçik tezlikdən 10 dəfədən çox
olmadığı hallarda tətbiq edilir, çünki, əks halda Lissaju
ə
yrilərinin forması çox mürəkkəb olur və onların yozulması
xeyli çətinləşir.
314
Müqayisə olunan tezliklər arasındakı fərqin çox
böyük olduğu hallarda dairəvi açılma metodundan istifadə
olunur. Bu üsulda osilloqrafın hər iki girişinə aşağı f
x
tezlikli, aralarındakı faza sürüşməsi 90
0
olan və qiymətləri
bərabər olan u
x
və u
y
gərginlikləri verilir (Şək. 9.5). Bu
gərginliklərin təsiri nəticəsində ekranda u
x
və u
y
gərginliklərinin tezliklərinə uyğun dairə çəkilir. Ölçülən f
x
tezliyinə malik gərginlik elektron şüasını nizamlayan
elektroda (Z kanalı) verilir. Müqayisə olunan tezliklər
arasındakı nisbət tam rəqəmlərlə ifadə edilərsə, ekranda
ş
trixlərdən ibarət dairə çəkilir. Tünd və açıq rəngli ştrixlərin
sayı ( n) tezliklər arasındakı nisbətə bərabərdir və buradan f
x
= n f
0
bərabərliyi meydana gəlir.
Şə
k.9.5.Şüanın dairəvi açılmasını almaq üçün istifadə olunan
elektron-şüa borusunun sxemi
Dairəvi açılmada aralarındakı nisbət 50-yə çatan
(yəni böyük tezliyin kiçik tezlikdən 50 dəfəyə qədər çox
olduğu), osilloqramların fotoşəklinin çəkilməsi üsulu ilə
həmin nisbətin bir neçə yüzə bərabər olduğu tezlikləri
müqayisə etmək olar.
Osilloqrafdan istifadə etməklə aparılan tezlik
ölçmələrinin
xətası
məlum
f
0
tezliyinin
necə
315
müəyyənləşdirilməsindən asılıdır və 10
-4
..... 10
-6
– ya qədər
azaldıla bilər.
Son vaxtlar yuxarıda sadalanan tezlik ölçmə
üsullarının əvəzinə rəqəmsal tezlikölçənlərlə aparılan
ölçmələrə üstünlük verilməyə başlanmışdır. Sənayedə
istehsal olunan rəqəmsal tezlikölçənlər 0.01 hersdən 17
qiqahersə
qədər
tezlikləri
ölçə
bilir.
Rəqəmsal
tezlikölçənlərin ölçmə xətası əsasən nümunəvi kvars
generatorunun stabilliyindən asılıdır və 10
-8
...5-10
-5
arasında dəyişir.
Vaxt intervallarının ölçülmə si. Vaxt intervallarının
ölçülməsi üçün elektron – şüa osilloqraflarından və xüsusi
olaraq vaxt intervallarını ölçmək üçün istehsal olunmuş
rəqəmsal ölçmə cihazlarından istifadə olunur.
Elektron – şüa osilloqrafları ilə vaxt intervallarını
ölçərkən müddət kalibrləyicisinin qeydə aldığı dövrlərdən
(T
m
) və ya açılma əmsalından (m
i
) istifadə edilir. Birinci
üsulla aparılan ölçmənin nəticəsi t
x
= n T
m
düsturu ilə
hesablanır (n - müddət kalibrləyicisinin qeydə aldığı,
ölçülən vaxt intervalına daxil olan dövrlərin sayı). İkinci
üsulda vaxt intervalı osilloqrafın ekranındakı l şkalasının
bölgüləri əsasında müəyyən olunur. t
x
= m
i
l.
Bu üsulda
ölçmə xətası 5 ... 10% - ə çatır.
Bir dəfə gerçəkləşən impuls proseslərinin vaxt
intervallarının müəyyənləşdirilməsi üçün təsvirin ekranda
kifayət qədər qaldığı osilloqraflardan istifadə olunmalıdır.
Çox az müddət davam edən (10
-9
..... 10
-10
san)
impulsların vaxt intervalları stroboskoplu osilloqraflarla
ölçülür. Bu osillooqrafların iş prinsipi təkrarlanan
siqnalların ani qiymətlərinin qısa, “stroblayıcı” gərginlik
impulslarının köməyi ilə ölçülməsindən ibarətdir.
Rəqəmsal
cihazlar
nisbətən
böyük
vaxt
intervallarının (millisaniyə və saniyələr) ölçülməsində ən
dəqiq nəticəni verir. Daha kiçik vaxt intervallarının
ölçülməsində aparıcı tezliyin yekun qiymətindən asılı olan
316
diskretlik xətası çox böyük ola bilər. Bu xətanın azaldılması
üçün ölçülən vaxt intervalı müəyyən nisbətdə uzadılır.
Rəqslərin dövrünün ölçülməsi zamanı həmin xətanı
azaltmaq üçün orta qiymət metodundan istifadə edilir.
İ
ntervalın uzadılması metodunda müxtəlif polyarlığa
malik, stabilləşdirilmiş sabit U
1
və U
2
gərginlikləri ardıcıl
olaraq inteqrallanır. U
1
gərginliyi ölçülən t
x
vaxt intervalı
boyunca, U
2
gərginliyi isə t
x
intervalının başa çatdığı andan
inteqratorun çıxışında gərginliyin sıfıra bərabər olduğu ana
qədər davam edən t
x
´
vaxt intervalı boyunca inteqrallanır. t
x
və t
x
´
vaxt intervalları arasındakı əlaqə t
x
´
= t
x
U
1
/ U
2
nisbəti
ilə xarakterizə olunur.
Orta qiymət metodunda ölçüləsi vaxt intervalından
bir neçə dəfə çox olan başqa bir vaxt intervalı ölçülür. Vaxt
intervalının neçə dəfə uzadılacağı tezlik böləninin köməyi
ilə müəyyənləşdirilir. Bu üsulla aparılan ölçmənin
nəticəsində tədqiq edilən rəqsin dövrünün orta qiyməti
tapılır.
Qısamüddətli (onlarla nanosaniyə), bir dəfə verilən
impulsların müddətini müəyyənləşdirmək üçün lazımi
ölçmə noniusun köməyi ilə aparılır.
Faza sürüş mə sinin ölçülmə si. Sənayedə istehlak
edilən elektrik enerjisinə xas olan tezliklərdə gərginlik ilə
cərəyan arasındakı faza sürüşməsinin ölçülməsi üçün 0.2 və
0.5 dəqiqlik sinfinə malik elektrodinamik fazaölçənlərdən
(fazometrlərdən) istifadə edilir.
Simmetrik üçfazalı dövrələrdə güc əmsalı xüsusi
üçfazalı, 1.5 və 2.5 dəqiqlik sinfinə malik fazometrlərlə
ölçülür.
Asimmetrik üçfazalı dövrələrdə gərginlik ilə cərəyan
arasındakı faza sürüşməsi hər fazada ayrıca ölçülür. Bu
zaman fazometrin cərəyan sıxacları üçfazalı dövrənin
ölçülən fazasına ardıcıl, gərginlik sıxacları isə ölçü aparılan
faza ilə sıfır nöqtəsinə qoşulur. Sıfır nöqtəsi mövcud deyilsə,
süni olaraq yaradılır.
317
Son vaxtlar giriş gərginliyinin tezlik diapazonunun
150 MHz - ə çatdığı rəqəmsal fazometrlərdən daha çox
istifadə edilir. Bu fazometrlərin gətirilmiş xətası ± (0.1 ...
0.5) % olur.
Faza sürüşməsini ölçmək üçün elektron – şüa lüləli
osilloqraflardan istifadə edilir. Faza sürüşmələri ən asan
ikişüalı və ya ikikanallı osilloqraflarla ölçülür. Bu zaman
osilloqrafın ekranında iki gərginliyin təsviri alınır ki, bu da
həmin gərginliklər arasında vaxt sürüşməsini (t
x
), T
x
dövrünü və φ
x
= 360 t
x
/T
x
düsturu əsasında faza
sürüşməsini ölçməyə imkan verir. Ölçmənin xətası (φ
x
) t
x
və
T
x
parametrlərinin ölçü xətasından asılıdır və ± (5 ... 10) % -
ə
çata bilər.
Faza sürüşməsi Lissaju əyrilərinin köməyi ilə də
ölçülə bilər. Şəkil 9.6 – da osilloqrafın X və Y girişlərinə
eyni tezlikli, sinusoid əyri ilə xarakterizə olunan müxtəlif
faza sürüşmələrində U
x
və U
y
gərginlikləri verildikdə
ekranda meydana gələn əyrilər göstərilmişdir.
B
B=0
B
B
Şə
k. 9.6 Faza sürüşmələrinin ölçülməsində istifadə edilən
Lissaju əyriləri.
Faza sürüşməsinin qiyməti φ = arcsin (B / A) düsturu
ilə hesablanır. Burada A və B koordinat oxlarının üzərində
yerləşən, ekrandakı təsvir əsasında müəyyənləşdirilən
parçalardır. Bu üsulla faza sürüşməsinin ölçülməsində xəta
± (5....10) %-ə bərabər olur.
Ölçmələrdə daha dəqiq nəticə əldə etmək üçün
elektron – şüa lüləli osilloqrafdan sıfır indikatoru kimi
istifadə etmək olar. Bunun üçün bir gərginliklə (fərz edək ki,
318
U
x
gərginliyi) osilloqrafın müvafiq girişi arasında faza
dəyişdirici cihaz qoşulur. Osilloqrafın ekranındakı Lissaju
ə
yrisi düz xəttə çevrilənə qədər faza sürüşməsinin qiymətləri
faza dəyişdiricisi ilə nizamlanır. Bu zaman ölçülən faza
sürüşməsi
faza
dəyişdiricisinin
bölgüləri
ə
sasında
müəyyənləşdirilir.
Faza sürüşməsi (və ya faza sürüşməsi bucağının
kosinusu) və güc əmsalı dolayı üsulla, növbəti üç cihazın
köməyi ilə də ölçülə bilər: ampermetr, voltmetr və vattmetr.
Bu metodun mənfi cəhətləri həmin üç cihazın xətalarının üst
– üstə toplanması ilə yanaşı, hər üç cihazın göstəricilərinin
eyni anda oxunması və ölçülən kəmiyyətin qiymətinin
hesablanması zərurətidir.
Elektrik siqnallarının spektral analizi. Elektrik
siqnallarının spektral analizindən impulslarda və dövri
siqnalların təhrif olunmasının, obrazların tanınması tələb
olunan məsələlərdə müxtəlif obyektlərin qeyri – xəttiliyinin
kəmiyyət göstəricilərinin qiymətləndirilməsi üçün istifadə
olunur və spektral analiz spektr analizatorları, eləcə də
selektiv
voltmetr
adlandırılan
ölçmə
vasitəsi
ilə
gerçəkləşdirilir.
Deterministik zaman funksiyası f(t) özünün tezliklə
ə
laqədar tərkib hissələrinin, yəni, spektral funksiyanın
amplitud və fazaları ilə ya da sadəcə olaraq spektrlə tam
xarakterizə edilə bilər:
.
)
(
)
(
dt
e
t
f
S
t
j
∫
+∞
∞
−
−
=
ω
ω
Ölçmələr sonlu T vaxt intervalı ərzində aparıldığı
üçün, spektral funksiya aşağıdakı şəkli alır:
,
)
(
)
(
0
dt
e
t
f
S
T
t
j
T
∫
−
=
ω
ω
burada
)
(
ω
T
S
- siqnalın cari spektridir.
319
Tezliyin və ölçmə vaxtının funksiyası olan cari
spektr ölçmə vaxtı uzadıldıqca həqiqi spektrə yaxınlaşır.
Dövri qeyri – sinusoidal siqnalın spektrinin
müəyyənləşdirilməsi məqsədi ilə onun harmonik tərkib
hissələrinin amplitudları və tezlikləri ölçülür. Bu zaman iki
spektral analiz metodundan istifadə edilir: ardıcıl və paralel.
Ardıcıl analiz spektrin tərkib hissələrinin ardıcıl olaraq,
paralel analiz isə spektrin bütün tərkib hissələrinin eyni anda
müəyyənləşdirilməsini nəzərdə tutur. Daha sadə olduğu
üçün ardıcıl spektral analiz metodundan daha çox istifadə
olunur.
Yüksək tezlikli rəqslər və birdəfəlik impulsların
spektri paralel spektral analiz prinsipi ilə işləyən spektr
analizatorları ilə təhlil edilir.
Sənayedə 10 hers ... 40 qiqahers diapazonunda
ölçmə apara bilən, filtrlərinin buraxma zolağı bir neçə
hersdən (aşağı tezlik analizatorları) 300 kilohers və daha
yüksək tezliklərə qədər dəyişən spektr analizatorları istehsal
olunur. Bu cihazlarla analiz 0.01 .... 20 saniyə vaxt aparır.
Tezliyin ölçülməsində xəta 1 ... 2%, amplitudun
ölçülməsində isə 5 ... 15% təşkil edir.
Elektrik siqnallarının spektral analizi selektiv
voltmetrlərlə də aparıla bilər. Spektri bütövlüklə təhlil edən
spektr analizatorlarından fərqli olaraq selektiv voltmetrlər
ancaq siqnalın ayrı – ayrı harmonik tərkib hissələrinin
müəyyən tezlikdəki gərginliyini ölçür. Bu cihazların ölçmə
apardığı tezlik diapazonu 20 Hz ... 30 MHz, ölçmə xətası 5
... 15% təşkil edir.
Bəzən siqnalların ayrı – ayrı harmonik tərkib
hissələri deyil, harmonikalar əmsalı
k
h
=
1
2
2
3
2
2
/
.....
U
U
U
U
n
+
+
+
və ya qeyri – xətti
təhriflər əmsalı
320
=
k
2
2
3
2
2
......
n
U
U
U
+
+
/
2
2
3
2
......
n
U
U
U
+
+
ölçülür:
burada U
1
, U
2
..... U
n
müvafiq olaraq 1-ci, 2-ci ..... n-ci
harmonikalara aid gərginliklərin effektiv qiymətlərini, k
h
ilə
k arasındakı əlaqə k
h
= k /
2
1 k
−
düsturu ilə ifadə olunur.
Kiçik təhriflərdə (k < 0.1) k
h
= k olur.
Qeyri – xətti təhrifləri ölçmək üçün istehsal olunan
cihazlar ölçülən siqnalların 20 Hz .... 200 kHz diapazonuna
daxil olan tezliklərində istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Cihazın girişində gərginliyin 0.1 voltdan 100 volta qədər
olan qiymətlərində qeyri – xətti təhrif əmsallarının ölçülən
qiymətləri 0.03 %-dən 100% - ə qədər dəyişir. Bu zaman
ölçmələrin xətası 4 .... 10% təşkil edir.
Dostları ilə paylaş: |