Məmmədov N. R.,Aslanov Z. Y.,Seydəliyev İ. M.,Hacızalov M. N.,Dadaşova K. S
Yüklə 7,93 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- 10.4. Maqnit selinin ölçülm əsi üsulları v ə vasit əl əri
|
MÖC KV CM ZG ZF FQ RP MP Rİİ İ
Şə
presessiya hadisəsinə əsaslanan kvant teslametrinin sxemi.
İ darəetmə qurğusu (İQ) cihazın işini idarə edən mikroprosessora (MP) bağlıdır. Rəqəmsal indikatora (Rİİ) induksiyanın ölçülən B
qiyməti verilir. İdarəetmə qurğusu tərəfindən idarə edilən K kommutatoru ölçü sarğısını (O) cərəyan mənbəyinə (CM) qoşur və bunun nəticəsində qütbüləşdirici B
sahəsi yaranır. Relaksasiya vaxtından asılı olaraq müəyyənləşdirilən vaxt intervalları proqram təminatı vasitəsi ilə mikroprosessor (MP) tərəfindən təyin olunur. Verilən müddət keçdikdən sonra kommutator ölçü sarğısını
366
(O) ölçü kanalına qoşur. Ölçmənin nəticəsi Bx = 2πf x /γ
tənliyi əsasında hesablanaraq ölçü kanalının çıxışında yerləşən indikatorda (Rİİ) göstərilir.
Ölçü sarğısının (ÖS) ölçü kanalına qoşulu olduğu müddət ərzində ondan gələn siqnal, məxsusi səs səviyyəsi zəif, gücləndirmə əmsalı isə böyük (≈ 10 6 ) olan geniş zolaqlı gücləndirici (ZG) vasitəsi ilə gücləndirilməlidir. Siqnal / səs nisbətini daha əlverişli hala gətirmək üçün sxemdə müəyyən tezlikli səsləri buraxan filtrlərdən (zolaq filtrləri, ZF) istifadə edilmişdir. Daha sonra siqnal, impuls yaradan qurğuya (bu qurğular fasiləsiz dəyişən gərginliyi sayğaca gedən müəyyən formalı impulslara çevirir) verilir. İ mpuls yaradan qurğunun funksiyası sxemdə ondan sonra gələn rəqəmsal dövrölçənin (giriş siqnalının tezliyini və dövrünü ölçən qurğu) lazımi şəkildə işləməsini təmin etməkdir. Ardıcıl oxuma metoduna əsaslanan dövrölçən (bax: 8-ci fəsil) uzunluğu tərkibinə daxil olan işçi maddənin nüvələrinin sərbəst presessiya siqnallarının f
tezliyinə uyğun dövrlərin sayından asılı olan ölçü intervalı yaradır və həmin interval ərzində etalon generator tərəfindən yaradılan və qeydə alınan tezlik impulslarını maqnit induksiyasının qiymətinə (nTl) çevirir.
İ
keçirici teslametrlər. Son
vaxtlar maqnitölçənlərin hazırlanmasında Meysner və Cozefson effektləri ilə birləşdirildiyində unikal həssaslığa malik, yüksək dəqiqliyə malik sürətli cihazlar yaratmağa imkan verən ifrat keçiricilik hadisəsindən istifadə edilir.
Belə cihazlardan birinin iş prinsipinə yaxından nəzər salaq. Cihazın maqnitölçən çeviricisi ifrat keçirici materialdan olan, üzərinə sarğı dolanmış bütöv silindrdən ibarətdir. Ölçülən maqnit sahəsinə yerləşdirilən silindrin üzərində onu dövri olaraq (1 MHz tezliklə) qızdıran qızdırıcı element olur. Həmin qızdırıcı, silindri onun hazırlandığı ifrat keçirici materiala aid böhran temperaturundan yuxarı temperatura qədər qızdırır və ya böhran temperaturundan
367
aşağı temperatura qədər soyudur. Belə dövri soyutma – isitmə nəticəsində ölçülən maqnit selinin silindrdən dövri olaraq sıxışdırılıb çıxarılmasına (Meysner effekti) və maqnit selinin onun sarğısına ilişmə tərzində dəyişiklik yaranmasına gətirib çıxarır. Nəticə etibarı ilə sarğıda qızdırıcı elementə verilən cərəyanın tezliyi, makaranın sarğısının dolaqlarının sayı, silindrin en kəsiyi və ölçülən maqnit sahəsinin intensivliyi ilə düz mütənasib olan e.h.q yaranır (induksiyanın silindrin oxunun istiqaməti ilə üst – üstə düşən tərkib hissəsi ölçülür).
Cihaz çeviricidən, kriostatdan və e.h.q – ni ayırmağa, ölçməyə imkan verən elektron ölçü qurğusundan ibarətdir. İ frat keçirici teslametrlərin köməyi ilə insanın ürəyindəki və beynindəki bioelektrik cərəyanlarının yaratdığı maqnit sahələrinin parametrlərini ölçmək mümkün olmuşdur (8·10 7
8 A/metr).
Maqnitölçənlərin inkişafının əsas istiqamətləri bunlardır: müxtəlif fiziki hadisələrdən istifadə etməklə, maqnitölçənlərin hazırlanmasında yeni materialların və texnologiyaların tətbiqi vasitəsi ilə, eləcə də hesablama texnikasından və digər vasitələrdən istifadə etməklə ölçmə dəqiqliyinin, həssaslığın artırılması, funksional xarakteristikaların yaxşılaşdırılması.
vasitələri Maqnit selinin ölçülməsində adətən elektromaqnit induksiyası hadisəsindən istifadə edilir. Maqnit selini ölçən cihazlar vebermetr və ya flyuksmetr adlandırılır. Bu cihazlar girişə maqnit induksiyası çeviricisi kimi istifadə olunan və verilən w k sayda dolağı olan ölçü makarasının qoşulmasını tələb edən inteqrallayıcı cihazlardır.
Düstur (10.1)-də belə məlum olur ki, ölçü makarasının sarğısına sarğıda yaranan e.h.q – yə uyğun 368
maqnit seli ilişməsini hesablamaq üçün aşağıdakı e.h.q – nin inteqrallamasını aparmaq lazımdır:
∆ ∫ ∫ ∞ ∞ − = − = ∆Φ = Ψ 0 0 ,
R edt w k (10.8) burada R – ölçü makarasının dövrəsinin müqaviməti, i- isə ölçü makarasının dövrəsindəki cərəyan şiddətidir.
Beləliklə, vebermetr e.h.q impulsunu və ya cərəyan impulsunu inteqrallamaq üçün xüsusi qurğuya malik olmalı, və ya bu inteqrallamanı özü apara bilməlidir. Hazırda tətbiq edilən vebermetrlər üç qrupa bölünür: elektromexaniki (ballistik qalvanometrlər və maqnitoelektrik vebermetrlər) qurğular; fotoqalvanometrik vebermetrlər; elektron - analoq və rəqəmsal vebermetrlər.
Maqnitoelektrik ölçü mexanizmi vasitəsi ilə inteqrallama aparan ilk cihazlar ballistik qalvanometrlər (cərəyan inteqratorları) və maqnitoelektrik vebermetrlərdir (e.h.q inteqratorları). \
Ballistik qalvanometr böyük ətalət momentinə malik, sərbəst rəqs dövrü T 0 = 10 saniyə olan maqnitoelektrik cihazlardır. Ətalət momentinin böyük olması və belə uzun rəqs dövrü sayəsində onun göstəricisinin birinci maksimal yayınması l
elektrik yükünün miqdarı ilə düz mütənasibdir, yəni ballistik qalvanometr qısamüddətli cərəyan impulslarını inteqrallaya bilir (cərəyan impulsunun müddəti τ 0.1 T 0 – dan çox olmamalıdır). Maqnit selinin ∆Φ x
qədər dəyişməsi zamanı ilişmə selinin dəyişməsi ∆ max
max l C l RC F w Q x k Φ = = ∆ = Ψ təşkil edər (burada R- qalvanometrin və ölçü makarasının müqavimətini, C Q - qalvanometrin ballistika ə msalını, C Φ -ballistik qalvanometrin maqnit seli əmsalıdır (C F = R C Q ).
Ballistik qalvanometr maqnit
kəmiyyətlərin ölçülməsində yüksək həssaslığı və dəqiqliyi təmin etsə də, onun şkalası bölmələndirilməmişdir və R müqavimətinin hər
369
qiyməti üçün C F
əmsalının ayrıca hesablanmasını tələb edir. C F maqnit selinin qiyməti məlum olan nümunəvi qarşılıqlı induktivlik makarasından istifadə etməklə tapıla bilər. Müasir stasionar qalvanometrlərdə C F ə msalı 10
-6 ..... (5·10 - 5
5·10 -6 .... 5·10
-3 Vb/bölmə diapazonunda dəyişir.
Maqnit selinin vahidi olan veberlə bölmələndirilmiş ş kalası olan maqnitölçənlərə vebermetr deyilir. Hazırda ölçmələrdə istifadə edilən vebermetr növləri bunlardır: maqnitoelektrik, fotoqalvanometrik, elektron - analoq və rəqəmsal vebermetrlər.
Maqnitoelektrik vebermetrdə əks – təsir momenti olmayan, lakin maqnit induksiyasını söndürmə əmsalı böyük olan maqnitoelektrik ölçü mexanizmindən istifadə olunur. Vebermetrin sıxaclarına onun dolaqlarına ilişən w
ölçü makarası yaxınlaşdırıldığında vebermetrin mütəhərrik hissəsinin ∆α dönmə bucağı maqnit selinin ∆F
dəyişməsi ilə düz mütənasib olur: ∆l = ∆αL = w
(burada ∆l - ə qrəbin vebermetrin şkalası boyunca yerdəyişməsi, L- ş kalanın uzunluğu, C F - vebermetrin məxsusi əmsalıdır). Vebermetrin şkalası maqnit seli vahidi ilə bölmələndirilə bilər.
Vebermetri ballistik qalvanometrdən üstün edən faydalı cəhətlərdən biri də onun göstərdiyi qiymətlərin ölçülən maqnit selinin sürətindən asılı olmamasıdır. Vebermetrdən maqnit selinin zaman ərzində dəyişmələrini qeydə almaq üçün istifadə etmək olar. Vebermetr sadə, işlədilməsi asan, çox geniş diapazonda göstəriciləri qoşulduğu dövrənin müqavimətindən və maqnit seli ilişməsinin dəyişmə vaxtından asılı olmayan bir cihazdır. Onunla aparılan ölçmələrin diapazonunun yuxarı həddi 500 .... 10 4
Cihazın əsas zəif cəhətləri nisbətən zəif həssaslığa malik olması, o qədər də dəqiq olçməməsi, əqrəbin sıfır
370
səviyyəsinə ə llə
(elektrik korrektor vasitəsi ilə)
gətirilməsidir.
Bu çatışmamazlıqlar fotoqalvanometrik və elektron vebermetrlərdə demək
olar ki,
tamamilə aradan
qaldırılmışdır. FE SCG MS Q DQ F x
Şə k. 10.10. Fotoqalvanometrik vebermetr
Şə kil 10.10-da kompensasiya çevrilməsi prinsipi ilə işləyən, statik
xarakteristikalı fotoqalvanometrik vebermetrin sadələşdirilmiş quruluş sxemi verilmişdir. Fotoqalvanometrik vebermetr RC dövrəsi vasitəsi ilə gerçəkləşən mənfi əks - əlaqəli fotoqalvanometrik gücləndiricidir. Ölçü makarasına (ÖM) ilişən maqnit selində dəyişiklik baş verdikdə onun sıxaclarında e.h.q. yaranır : dt dFx w e k − = .
Elektrik hərəkət qüvvəsinin təsiri altında
maqnitoelektrik qalvanometrin dövrəsindən (Q) cərəyan axır və bu zaman qalvanometrin mütəhərrik hissəsi dönür. Bu dönmə FE fotoelementinin üzərinə düşən işıq selini və nəticə etibarı ilə işığın yaratdığı elektrik cərəyanını 371
dəyişdirir. İşığın yaratdığı elektrik cərəyanı sabit cərəyan gücləndiricisi (SCG) tərəfindən gücləndirilir.
Gücləndiricinin çıxışındakı I çıxış cərəyanını diferensiallaşdırıcı qovşağın (DQ) köməyi ilə əks əlaqə gərginliyinə çevirir: U ə
dl . Bu gərginlik ölçü makarasının dövrəsinə keçir. Qalvanometrin mütəhərrik hissəsi U ə
elektrik hərəkət qüvvəsini tarazlaşdırana qədər, yəni k dt dl =
dt dFx w k olana qədər dönməyə davam edir. Ölçü əsnasında e elektrik hərəkət qüvvəsi zaman ə rzində inteqrallanır ki,
bu da
milliampermetrin dövrəsindəki cərəyan şiddətinin növbəti asılılığa uyğun olaraq dəyişməsinə səbəb olur: ∆I =
/k (burada k w - ölçü makarasındakı dolaqların sayını, x dΦ - ölçülən maqnit selindəki dəyişməni göstərən əmsal; k -əks əlaqə dövrəsinə xas olan əmsaldır göstərir). Beləliklə, cərəyan şiddətinin qiymətinə əsasən x F seli haqqında fikir yürütmək olar. Milliampermetrin şkalası maqnit selinin vahidi ilə bölmələndirilir. Fotoqalvanometrik vebermetr yüksək həssaslığa malik olduğu üçün onunla çox zəif maqnit sellərini (2 .... 500 mkVb) ölçmək mümkündür. Mənfi əks əlaqənin təsiri nəticəsində cihazın girişində elektrik müqaviməti güclənir ki, bu da yüksək müqavimətli (100 Om və daha çox) ölçü makaralarının tətbiqinə imkan verir. Hazırda elektron - analoq
və rəqəmsal vebermetrlərdən də istifadə edilir. Elektron – analoq vebermetrlərdə inteqrallayıcı qovşaq
inteqrallayıcı gücləndirici şəklində hazırlanır. Bu tip vebermetrlərin hazırlanmasında rast gəlinən çətinlik onların inteqrallayıcı gücləndiricilərinin normal işləməsi üçün çox kiçik e.h.q – lərin (təxminən 10 .... 100 mkV) gücləndirilməsi tələb
372
olunur. Bu məqsədlə çox vaxt xüsusi maqnit modulyasiyası gücləndiricilərindən istifadə edilir. Elektron vebermetrlər kifayət qədər yüksək həssaslığa malik (ölçmə diapazonu: 25 .... 2 500 mkVb) ölçmələrdə yuxarıda sadalanan cihazlara nisbətən daha kiçik xəta verir (təxminən 1%). Maqnit selinin ölçülməsində daha dəqiq nəticə (ölçmə xətası: 0.05 %) əldə etmək üçün ölçü makarasının çıxış siqnalının analoq – rəqəmsal çevirici vasitəsi ilə impuls tezliyinə çevirən və ölçmə nəticələrini rəqəmsal cədvəldə göstərən rəqəmsal vebermetrlərdən istifadə edilə bilər. Bəzən rəqəmsal vebermetrlərdə maqnit seli ölçü makarasından gələn
cərəyanla dolan
inteqrallayıcı kondensatorun boşalma vaxtını ölçməklə müəyyənləşdirilir. Hazırda istehsalat prosesinə nəzarət etmək üçün rəqəmsal sayğacı olan və ballistik qalvanometrləri tamamilə əvəz edə biləcək kompleks portativ Fk – 4 flyuksmetrləri tətbiq edilir. Sıfır səviyyəsinin avtomatik təyin olunduğu və 10 -8 Vb
həssaslığa malik F5050 mikrovebermetrləri daha dəqiq ölçmə xarakteristikalarına malikdir.
373
QEYRİ-ELEKTRİK KƏMİYYƏTLƏRİN ÖLÇÜLMƏSİ 11.1. Ümumi məlumatlar
Ölçmə obyekti anlayışı bir və ya bir neçə ölçüləbilən fiziki kəmiyyətlə xarakterizə olunan fiziki sistemləri, prosesləri və hadisələri əhatə edir. Bir qayda olaraq, belə kəmiyyətlər mahiyyət etibarı ilə qeyri – elektrik kəmiyyətlər olur. Qeyri - elektrik kəmiyyətlərin bu qədər geniş yayılması, çeşidlərinin çox olması bu kəmiyyətləri ölçmək üçün çox sayda ilkin ölçmə çeviricilərinin və vericilərin yaranmasına səbəb olmuşdur. Elmi – texniki tərəqqi davam etdikcə daha mükəmməl metroloji xarakteristikalara malik yeni çeviricilərin işlənib hazırlanmasına olan tələbat da artır.
Qeyri – elektrik kəmiyyətlərin ölçülməsində elektrik ölçü alətlərinin tətbiqi praktikası həmin alətlərin bu sahədə effektivliyini sübut etmişdir. Elektrik ölçü alətləri aşağıdakıları təmin edir: •
Tədqiq edilən kəmiyyətlərin uzaqdan ölçülməsi. Vericilər (məsələn, nüvə reaktorunun soyuducu konturunda yerləşdirilən temperatur verici) onun siqnallarını qəbul edən ölçmə vasitəsindən uzaqda yerləşdirilir. •
Elektron gücləndiricilərin köməyi ilə çox zəif siqnalların ölçülməsi. •
informasiyası verən
siqnalın müxtəlif alqoritmlərlə emalı sayəsində (məsələn, parazit siqnalların istisna edilməsi, ə lavə
xətaların kompensasiyası məqsədi ilə düzəlişlərin edilməsi) ölçmə nəticələrinin metroloji baxımdan etibarlılığının artırılması. 374
• Çox geniş tezlik diapazonu daxilində dəyişən fiziki kəmiyyətlərin ölçülməsi (məsələn, qapalı məkanda yavaş dəyişən temperaturun ölçülməsi və ya titrəmə stendi üzərinə qoyulmuş obyektin təcilinin ölçülməsi) . •
Daha effektiv avtomatik idarəetmə.Ölçmə sistemləri və avtomatik idarəetmə sistemlərinin vahid standartlar ə sasında
hazırlanmış ölçmə
vasitələri ilə
komplektləşdirilməsi.
Qeyri – elektrik kəmiyyətlərini ölçən çevirici öz girişindəki ölçülən qeyri – elektrik kəmiyyət ilə çıxışdakı elektrik kəmiyyəti arasındakı asılılığın xarakterini müəyyən edir. Bu asılılıq çevirmə funksiyası və ya çevirmənin statik
adlandırılır. Burada söhbət çıxış siqnalının informativ parametri ilə giriş siqnalının sabit informativ parametri arasındakı əlaqənin xarakterindən gedir. Çeviricilərin dinamik xassələrini təsvir etmək üçün statik
xarakteristikalarla yanaşı,
onun dinamik
xarakteristikalarından istifadə edilir. Məsələn, çevirmənin sürəti – vahid zaman ərzində normativ dəqiqliklə aparılan ölçmələrin sayı; çevirmə vaxtı – çevirmənin başlanğıcından normativ dəqiqliklə nəticənin alınmasına qədər keçən vaxt. Ölçmə çeviricilərinin digər vacib
metroloji xarakteristikaları həssaslıq, əsas və əlavə xəta (təsir funksiyası), çıxışdakı tam müqavimət və s. cəhətlərdir. Çeviricilərin qeyri – metroloji xarakteristikalarına onların qabarit ölçüləri, çəkisi, montajının və texniki xidmətin asanlığı, partlayış təhlükəsizliyi, eləcə də mexaniki, istilik, elektrik və digər xarakterli yüklənmələrə qarşı dayanıqlılığı və s. daxildir. Şə kil
11.1-də ölçmə
çeviricisi olaraq
ÖÇ termocütündən istifadə edilən elektrik ölçü cihazı göstərilmişdir. Termocütün ölçülən temperaturla funksional ə laqəsi olan elektrik hərəkət qüvvəsi millivoltmetrin (mV) 375
köməyi ilə ölçülür. Millivoltmetrin şkalası dərəcələrə bölmələndirilmişdir. Adətən birinci ölçmə çeviricisinin çıxışında verilən ölçü informasiyası siqnalı istifadəçiyə siqnalın səviyyəsini, spektrini və növünü dəyişdirən bir neçə ara ölçmə çeviricilərindən keçməklə çatdırılır. Bilavasitə çevirmə aparılan cihazlarda ümumi xəta xeyli artır, çünki çeviricilərin ardıcıl qoşulması zamanı ümumi xəta çeviricilərin xətalarının cəminə bərabər olur. Xətanın azaldılması üçün diferensial çeviricilərdən və ya çeviricilərin diferensial qoşulmasını nəzərdə tutan
sxemlərdən istifadə edilir ki, bu da additiv xətanı, çevirmə funksiyasının qeyri-xəttiliyini azaltmaqla yanaşı, həssaslığı artırmağa, parazit siqnallardan daha yaxşı müdafiəyə imkan verir.
ÖÇ
mV
Şə k. 11.1. Temperaturun ölçülməsində istifadə olunan elektron ölçü cihazı.
x
=x 10 +k∆x X 2 =x 10 -k∆x
Q dif
Ç1 Ç2
EÖC x=x
0 +∆x
OQ y=y
1 -y 2 y 1 =x 1 k 1
y 2 =x 2 k 2
Şə k. 11.2. Tərkibində diferensial ölçmə çeviricisi olan elektron ölçü cihazının quruluş sxemi
Şə kil 11.2-də tərkibində diferensial ölçmə çeviricisi (DÖÇ) olan elektron ölçü cihazının (EÖC) quruluş sxemi verilmişdir. Sxemdə iki çevirmə kanalı (Ç1 və Ç2), eləcə də bir girişi, iki çıxışı olan diferensial qovşaq Q dif göstərilir. Girişdəki x kəmiyyətinin qiymətindəki dəyişmə diferensial qovşağın çıxışlarında müəyyən ilkin qiymət olan x 10 - a
nəzərən həm müsbət, həm də mənfi işarəsilə xarakterizə olunan artıma məruz qalmış siqnallar peyda olur. 376
Kanallardakı çıxış siqnallarının qiyməti oxuyucu qurğu (OQ) tərəfindən oxunduqdan sonra y çıxış siqnalına çevrilir:
y=y 1 -y 2 = k1x1 – k 2 x 2 = k (x 10 + k∆x) – k 2 (x 10 - k∆x) = (k 1 – k 2 ) x 10 + k (k 1 + k 2 )∆x Kanallar eyni olarsa, yəni k 1 = k 2 = k
dif olarsa, y = 2k k dif ∆
təşkil edir. Diferensial ölçmə çeviricisinin kanalları eyni olduğundan additiv ∆x
xətası ölçünün nəticəsinə təsir etmir, çünki: y = y 1 – y 2 = k dif (x 10 + k∆x +∆x a ) - k dif (x 10 - k∆x +∆x a )= 2k k dif ∆
Bir – birinin eynisi olan kanalların çevirmə funksiyalarının qeyri – xətti olduğu üçün bəzi hallarda diferensial ölçmə çeviricisinin çevirməsi xətti xarakter daşıya bilər. Məsələn, y
və y 2 = k dif (x 10 - k∆x) 2 olarsa y = y 1 – y 2 = 4kk
dif x 10 ∆
Təəssüf ki, çevirmə kanallarının arasında bəzi fərqlər nəticəsində additiv xətaların və kanalların çevirmə funksiyasındakı qeyri – xəttiliyin tam kompensasiyasına nail olmaq mümkün olmur. Qeyri - elektrik kəmiyyətlərini ölçən elektrik ölçü cihazlarının metroloji xarakteristikalarının yaxşılaşdırılmasının bir başqa üsulu da mənfi əks əlaqəyə əsaslanan kompensasiya çevirməsi metodudur. Bu metod additiv və multiplikativ xətaları azaltmağa, statik və dinamik xarakteristikaları yaxşılaşdırmağa və çıxış siqnalını gücləndirməyə imkan verir.
Yüklə 7,93 Mb. Dostları ilə paylaş:
|