Məmmədov N. R.,Aslanov Z. Y.,Seydəliyev İ. M.,Hacızalov M. N.,Dadaşova K. S
Yüklə 7,93 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
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
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
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: ;
ü n ş
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
ş olar. Faza sürüşməsi T ez
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
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 ölçülməsi. 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
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
gərginliyi ölçülən t x vaxt intervalı boyunca, U
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 sürüşməsinin ölçülməsi. 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
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
və U y gərginlikləri verildikdə ekranda meydana gələn əyrilər göstərilmişdir.
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
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: . )
) (
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.
Yüklə 7,93 Mb. Dostları ilə paylaş:
|