26. Өлшеуіш құралдар, аспаптар және түрленгіш датчиктер.

Өлшеу құралдары мына түрлерге бөлінеді:

1. Өлшемдік құралдар – бұл физикалық шаманы бірден табатын құралдар.

2. Өлшеу құралдар, аспаптар – олар аналогтік, цифрлық, өзі жазатын, интегралдық болады. Бұлар өлшеу нәтижесін бірден береді, оны, оператор бірден байқайды.

3. Өлшеуіш түрлендіргіштер – масштабтық, бір ФШ екіншіге айландырады. Бұл құралдар ФШ-лардың шығыс параметрін кіріс параметрлеріне пропорционал жасайды.

4. Өлшеуіш қондырғылар – алдынала белгіленген өлшеу әдістерімен өлшеу құралдарының жинағы.

Басқарылатын не өлшейтін объекті мен өлшеуіш жүйелердің шығыстық құрылғылары арасында әрқашан физикалық шама – электр сигналы тектес өлшеуіш түрлендіргіштер болады. Осындай түрленгіштерді түрлендіргіш датчиктер деп атайды.

Электрондық есептеу машинасын пайдаланатын автоматтық жүйелерде ақпаратты беру және өңдеу негізінен «1» және «0» электр сигналдарының комбинациясының дискретті жиынтығы түрінде өтеді. Бұл жағдайда алдымен физикалық шама электр кернеуіне, содан кейінгі кезеңде сигналдардың дискретті жыйынтығына түрленеді. Сонымен, түрлендіргіш датчиктер физикалық шаманы бір мәнді байланысқан электр (не басқа) сигналына түрлендіреді.Олардың мынандай түрлері болады: механикалық (күштік, сығу-созу); электрлік; магниттік; электромагниттік (сәулелену); гравитациялық; жылулық.

Барлық түрлендіргіш датчиктер қызмет принципы бойынша параметрлік не генераторлық деп екі топқа бөлуге болады. Бірінші топқа өлшенетін шаманың мәні электр тізбегінің параметрлеріне, яғни кедергіге, индуктивтікке, сыйымдылыққа түрленетін түрлендіргіш датчиктер жатады. Бұл жағдайда қосымша қоректендіру көзі қажет. Генераторлық түрлендіргіш датчиктерде әртүрлі энергия тікелей электр энергиясына түрленеді.

Түрлендіргіш датчиктердің статикалық сипаттамасы деп, өлшенетін (х) шамамен түрлендіргіш датчиктің шығысындағы сигналдың (у) арасындағы у=f(x) функционалдық тәуелділікті айтады. F(x) функциясын түрлендіру функциясы деп те атайды. Шығыстық у шамасының аз өсімшесінің кірістік х шамасының аз өсімшесіне қатынасын түрлендіргіш датчиктің сезімталдығы деп атайды: S=Δу/Δх. Түрлендіргіш датчиктің сезгіштік деңгейі деп, оның шығысында сигналдың өзгерісі (Δу) пайда болуына сәйкес келетін түрлендіргіш датчиктің, кірісіндегі шаманың (Δх) аздаған өзгерісін айтады. Сигналдың деңгейлік өзгерісі деп (Δу), шығыстық сигналдың керекті аспаптар арқылы тіркеуге жарайтын ең кіші мәнін айтады. Түрлендіргіш датчиктің деңгейлік сезімталдығы сигналды өңдейтін электр түрленгіштердің не тіркеуіш аппараттардың техникалық сипаттамаларына сәйкес болуы керек

27. Электрөлшеуіш аспаптардың шкалаларының түрлері және оларды баптау.

Физикалық және техникалық шамаларды өлшеу үшін халықаралық өлшеу жүйесімен сәйкестендірілген пропорционалдық шкалалар қолданылады.

Өлшеу құрылғысының бір тетігі болып шкала саналады, оның арқасында өлшейтін шаманың мәні табылады. Өлшеу кезінде өлшейтін шаманың мәні шкаладағы индикаторлық белгілер арқылы саналады.

Шкалада өлшем белгілері де болу керек. Өлшеу аспабын өлшемдеу (градуировка) кезінде шкалаға штрихтер, нүктелер не болмаса басқа таңбалар қойылады.

Шкаланың бөлісінің шамасы (таңбалардың бір-бірінен алшақтығы) өлшемдеу кезінде анықталады. Шкаладағы басты өлшем белгілері тағы да майда бөлімдерге бөлінуі мүмкін.

Өлшем белгілерін қою әдісіне қарай аспаптың шкаласы аналогтық, цифрлық және құрамалық болып бөлінеді. Шкалалар аспапта көруге оңтайлы жерде орналасу керек.

Оларды алыстан қарап анықтауға не жақыннан дәл санауға оңтайлы болу керек. Шкалада өлшем бөлістерінен басқа қандай аспап екендігі және оның не үшін қолданылатындығы туралы таңбалар болу керек.

Аналогтық шкала – мұндай шкалада өлшем белгілері штрихпен не нүктемен көрсетіледі. Бұл шкала аналогтық мәндерді бірдей көрсетеді. Өлшемдік белгілер шкаланың бетінде басты сызықтың үстіне орналасады.

Өлшем белгілері шкаланың басқы және соңғы мәнін, нольдік таңбаны, не өлшеудің басқы және аяққы ауқымын көрсетеді. Шкалалардың басты түрлері стандартталған.  Аналогтық шкалада коп жағдайда тек қана өлшемдік белгі беріледі, не нақтылық мән, не шеткі мән, не нольдік мәндер көрсетіледі.

Шкаланың бір бөлінісі деп аналогтық шкаладағы екі өлшемдік белгілердің арасын айтады. Сонда, шкаланың бір бөлісі өлшейтін шаманың бір бірлігі болып саналады. Өлшенген шама бірден табылады, немесе шкаланың бір бөлісін көрсетілген бөліс санына көбейту керек. Мысалы. Өлшенген шама А =αс      мұнда α – шкаланың бөліс саны; с – шкаланың тұрақты коэффициенті; ол С = Ан / α н тең; мұнда Ан – аспаптың нақты мәні; α н – шкаланың нақты бөліс саны.

Шкалалардың мынандай түрлері бар: 1.     Өлшемсіз шкала 2.     Жанама мәндер шкаласы. 3.     Құрамалық шкала 4. Біркелкі емес шкалалар

Өлшемсіз шкала – бұл аналогтық шкалада бөлістердің мәні қатар сандар ретінде беріледі, не тіпті берілмейді. Бұл жағдайда біз тек бөлістің санын білеміз, не оған сәйкес қатар сандардың мәнін білеміз.

Өлшенетін шама әр бөлістің мәні арқылы, не шкаланың тұрақты коэффициентін білу арқылы табылады. Мұндай шкалалар әдетте құрамалық аспаптарда (тестер) қолда-нылады.

Өлшемсіз шкалада қатар сандық мәндер болмаса өлшенетін шаманы табу қиын. Бұл шкалалар номиналды не шеткі мәні көрсетілген сынаушы аспаптарда, не индикаторда қолданылады.

Жанама мәндер шкаласы. Мұндай өлшеуіш аспаптардың шкалалары жанама әдіспен өлшенген мәндердің шамасына сәйкес өлшемдік белгілермен көрсетілген.

Бұл жағдайда өлшеуіш аспаптың кірісіне өлшейтін шама белгілі тәуелділікпен түрлендірген соң сигнал ретінде беріледі. Бірақ оның шкаласы өлшейтін шаманың мәндерімен белгіленген.

Құрамалық шкала – бұл шкалалар аналогтық және сандық көрсеткіштерімен жабдықталған. Құрамалық шкалаларда, сандық шкалада жоғарғы разрядтық сандар сатылы өзгерсе, ал кіші разрядты сандар аналогтық шкаладағыдан жай біркелкі өзгереді.

3.2 суретте көрсетілгендей, үйде қолданатын индукциялық электр санағыштары осылай жұмыс істейді.

3.2 Сурет – Құрамалық шкала

Біркелкі емес шкалалар. Бұл аналогтық шкалаларда бөлістердің ара қашықтықтары және оларға берілген мәндері біркелкі емес әртүрлі болады. 3.3 суретте өлшеу аумағы көрсетілген біркелкі емес шкалалар көрсетілген.

a)

 б) 3.3 Сурет – Біркелкі емес шкалалар

Мұнда өлшемдік белгілердің орналасуы шкаланың сызықтық емес теңдеуіне сәйкес болады, және шкалада оның атын жазады, мысалы, квадраттық не логарифмдік шкала деп.

Шкаланың басқы бөлістері белгілі математикалық функциямен не эмпирикалық заңмен белгіленеді және олардың сандық мәндері біркелкі не біркелкі емес сандық қатардан алынады.

Көбінесе шкаланың бөлінісі және олардың сандық мәндері біркелкі сызық шкалаға жақындатуға тырысады. Біргелкі емес шкалалардың өлшеу ауқымы өлшеу көрсеткішінің ауқымынан көбіне өзгеше болады, сондықтан шкалада нүкте көрсетіледі. Егер шкаланың үлкен біркелкі еместігі болса, оны 1,2 және 5 еселік өлшемдіктермен белгілейді. Әр шкаланың өзіндік өлшемдік қасиеттері бар: Өлшемдік қасиеттер – аналогтық шкалаға өлшемдік белгілерін бір заңды түрде қою.

Шкаланың бөліс бірлігінінің шамасына қарай өлшемдік белгілер 1,2 және 5 еселік болуы мүмкін. Егер негізіне 1 алса өлшемдік кезінде шкаланың бір бөліс шамасы 1 не 1·10 ⁿ  -ге тең, n = 0,  әр 5 не 10, не 20 сандық белгілер шкалада сандық мәнмен көрсетіледі.