Электронды-сәулелі түтікше

г) кернеуді және уақыт аралығының ұзақтығын өлшеу қателігі (10-3)%-тен артпайды.

Электронды осциллографтардың көмегімен бірнеше процестерді бір мезгілде бақылауға болады. Бұл үшін көп сәулелі түтікшелер деп айырмашылығы – құрамында бір емес, бірнеше фокусқа келтіруші және ауытқытушы электродар жүйелері болуы. Мысалы, соңғы уақытта екі сәулелі осциллографтар (екі сәулелі түтікше негізінде) кең тарауда, олардың екі бірдей және тәуелсіз Ү каналдары және ортақ Х каналы бар.

Бірнеше кернеуді зерттеу бір сәулелі осциллографтардың көмегімен де жүргізіле алады. Ол үшін зерттелетін кернеулер арнайы электронды ауыстырып қосқыштардың көмегімен осциллографтың кіре берісіне кезекпен беріледі. Егер сигналдарды ауыстыру жиілігі зерттелуші кернеулердің жиілігінен артық болса, экранда бірнеше процестедің бейнелері бір мезгілде көрінеді.

 

 

 

3 Электронды – сәулелі  осциллографтардың қолданылуы

 

 

Электронды осциллограф әмбебап өлшеу аспабы болып табылады, сондықтан, оның қолданылу аясын түгел атап өту мүмкін емес.

Электронды осциллограф төмен және жоғары жиілігі бар тізбектердегі кернеулер мен токтардың формасын бақылау және суретке түсіру үшін қолданылады. Тез өтетін және импульсті құбылыстарды (мысалы жылдам цифрлы есептеу машиналарында, өлшеу-есептеу кешендерінде, радиотехникалық байланыс жүйелерінде және т.б. болатын) зерттеуде бұл аспаптың маңызы зор. Осциллографтың көмегімен электронды шамдар мен жартылай өткізгішті аспаптардың сипаттамаларын, магнитті материалдардың гистерезис тұзағын бақылауға, аудио-видеоқұрылғылардың параметрлерін анықтауға және көптеген басқа зерттеулер жасауға болады.

Осы тарауда электронды осциллографты электрлік өлшеулер үшін қолдану мысалдары қарастырылады.

 

 

3.1 Кернеудің лездік мәнін  және уақыттық параметрлерін  өлшеу

 

 

Кернеудің лездік мәнін және уақыттық параметрлерін өлшеу үшін қазіргі заманғы осциллографтарда экранның бетіндегі масштабты сетка бойынша оларға сәйкес келетін кесінділер тікелей өлшенеді. Бұл әдіспен өлшеуден бұрын осциллографтың шкаласын осфиллографтың ішіне орналастырған калибатордың көмегімен сезгіштік және жазбалау ұзақтығы бойынша калибрлейді. Сондықтан, кейде бұл әдіс калибрленген сезгіштік әдісі деп аталады.

Кернеудің лездік мәні:

 

U(t) = Kү ·у.

 

Мұнда у – өлшенетін лездік мәнге сәйкес келетін вертикаль бағыттағы кесінді; Кү - ауытқу коэффициенті, яғни ЭСО – ның вертикаль шкаласының бір бөлігіне сәйкес келетін кернеу (В/бөлік) немесе вертикаль бағыттағы масштаб.

Уақыт аралығы (мысалы, айнымалы кернеудің периоды)

 

∆t = T = Kp·∆x.

 

мұнда Kp - жазбалау коэффициенті, яғни ЭСО – ның горизонталь шкаласының бір бөлігіне сәйкес келетін уақыт (с, мс, мкс/бөлік) немесе горизонталь бағыттағы масштаб; ∆x – горизонталь бағыттағы өлшенетін уақытқа сәйкес келетін кесінді.

 

3.2 Жиілікті өлшеу

 

 

Жиілікті өлшеу үшін сигналдың периодын өлшеу жеткілікті. Мұндай әдіспен кез келген формалы кернеудің жиілігі өлшенеді.

Синусоидалық кернеудің жиілігін өлшеу Лиссажу фигуралары әдісімен жүргізіледі. Бұл жағдайда «ү» кірісіне белгісіз f жиілігі бар кернеу. «х» кірісіне белгілі, үздіксіз өзгертуге келетін f0 жиілігі бар кернеу беріледі, яғни айналма жазба пайдаланылады. Жиілікті баяу өзгерте отырып, Лиссажу фигурасын тоқтату керек. Сонда жиілік f мынау  қатынас бойынша анықталады:

 

(1)

 

мұнда, Nr – Лиссажу фигурасының горизонталь қиюшымен қиылыс нүктелерінің саны;  Nв – Лиссажу фигурасының вертикаль қиюшымен қиылыс нүктелерінің саны.

Егер белгісіз f жиілігі бар кернеу «х» кірісіне, ал f0 – «ү» кірісіне берілсе, фигура 900 – қа бұрылады. f жиілігін есептеу үшін (1) – теңдеуде Nr мен Nв – ның орындарын ауыстыру керек.

 

 

3.3 Фаза ығысуын өлшеу

 

 

Синусоидалық кернеулер арасындағы фаза ығысуын өлшеу үшін:

а) Эллипс әдісі деп аталатын әдіс қолданылады. Өлшеу жазбалау генераторы ГР тоқтатылған жағдайда жасалады.

Әуелі жарық дақ экранның ортасына орналастырып, «х» және «ү» кірістеріне арасындағы фаза ығысуын өлшегелі отырған екі кернеу Ux(t), Uү(t) беріледі. Сонда жарық дақтың экрандағы қозғалысы келесі теңдеулер жүйесімен сипатталады:

 

y = Sү·Uүm·sin··t

x = Sx·Uxm·sin()

 

мұнда - ізделіп отырған бұрыш.

Осы теңдеулер жүйесінен t параметрін жойып, осциллографтың экранында пайда болатын қсықтың эллипс екеніне көз жеткізуге болады.(3.3, а - сурет). болса, эллипс 450 бұрышпен орналасқан түзу кесіндісіне айналады.

 

 

3.3, а – сурет

 

t = n (n – бүтін сан) болатын уақыт мезгілдерін қарастырайық. Теңдеулер жүйесінен осы уақыт мезгілдері үшін:

 

У0= 0

Х0 = Sx·Uxm·sin

 

яғни бұл уақыт мезгілдерінде жарық дақ абсциссалар осінің а не b нүктелерінде болады.

Енді sin(t+) = 1 болатын уақыт мезгілдерін қарастырайық.

 

Х1 = Sx·Uxm

 

жарық дақ с не d нүктелерінде болады, себебі бұл уақыт мезгілдеріне х координатының ең үлкен мәні сәйкес келеді.

х0- ді х1 – ге бөлсек:

 

= sin = - =

 

мұнда , , , - тиісті кесінділердің ұзындықтары.

Осылайша, х = 0 және у = уmax болатын уақыт мезгілдерін қарастыра отырып, мынаны көрсетуге болады:

 

Sin = =

 

Айта кететін жәйт: өлшей нәтижелері Sx және Sү сезгіштіктерінің және Uxm, Uүm кернеулерінің мәніне тәуелді емес, тек олар өлшеу кезінде өзгермеуә керек;

ә) сызықты жазба әдісі. Бұл әдіспен өлшеу үшін осциллограф екі сәулелі, немесе бір сәулелі осфиллографтың электронды коммутаторы болуы шарт. Бұл жағдайда экранда арасындағы фаза ығысу бұрышы өлшенетін екі кернеудің бейнесі шығады (3.3. б - сурет).

 

= 3600

 

мұнда, - тіркеу кернеуінің периодына сәйкес келетін кесінді, – u1 және u2 кернеулерінің арасындағы фаза ығысуына сәйкес келетін кесінді.

 

 

3.3, б – сурет

 

 

3.4 Комплексті кедергінің  құрастырушыларын өлшеу

 

 

Комплексті кедергінің құрастырушыларын өлшеу 3.4. а – суреттегі схема бойынша жасалады. Өлшеу алдында жазбалаушы блокты жұмыстан шығарып, жарық дақты экранның ортасына орналастыру керек. Ауыстырып қосқышты «1» қалпына қойғанда, осциллографтың екі кірісіне де бірдей кедергісіндегі кернеу түсуі беріледі.

Жарық дақтың экрандағы қозғалысының параметрлік теңдеуі

 

у = Sү Im sint;

х = Sx Im sint.

 

мұнда Im sint – тізбектеліп қосылған және Z кедергілерінен өтетін ток. Бірінші теңдеуді екіншісіне бөлсек  

у = х – түзу теңдеуі екеніне көз жетеді (3.4, б - сурет).

 

 

3.4 – сурет

 

Бұл түзу кесіндінің вертикаль проекциясы:

 

I0 0 = 2ym = 2Sү R0 Im   (2)

 

Одан кейін ауыстырып қосқышты «2» қалпына қою керек. Бұл жағдайда «Х» кірісіндегі кернеу өзгермейді, ал «Ү» кірісінде өлшенетін кедергі Z – тегі кернеу беріледі. Жарық дақтың траекториясы төмендегі теңдеулермен сипатталады:

 

У = Sү Z Im sin();

Х = Sx R0 Im sint.

 

мұнда - өлшенетін кедергідегі кернеу мен токтың арасындағы бұрыш. Бұл жағдайда экранда эллипс (3.4, в - сурет) пайда болатынын көрсетуге болады.

t = n болатын (n – бүтін сан) уақыт мезгілінде х = 0, ал

у = Sү Z Im sint, яғни жарық дақ бұл мезгілдерде а және б нүктелерінде болады. Сондықтан

 

Iаб =2 SүImZsint    (3)

 

(2) және (3) теңдеулерінен  Z кедергісінің ізделіп отырған реактивті құрастырушысын анықтауға болады

 

Х = Zsin = R0

 

Енді t = n болатын уақыт мезгілдерін қарастырайық:

 

у1 = SүImZ cos;

х1 = Sx Im R0= хmax

яғни қарастырылып отырған уақыт мезгілдерінде жарық дақ в не в' нүктелерінде (3.4, в - сурет) болады, себебі осы нүктелерге х координатының ең үлкен мәні сәйкес келеді.

у1 = Iаr екенін ескере отырып және (2) теңдеуді пайдалана отырып, Z комплексті кедергісінің активті құрастырушысын табамыз:

 

R = Zcos = R0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

 

Метрология мен стандарттау өзара өте тығыз байланысты: бір жағынан өлшеулер бегілі бір стандарттарға сәйкес жүргізілуі керек (мысалы өлшеу құралына, өлшеу әдісіне), екінші жағынан сол стандарттардың орындалуын бай-қау үшін қажет әдістер мен құралдарды метрология береді.

Сондықтан, бұрынғы Кеңес Одағында метрология  мен стандарттау біртұтас мемлекеттік құрылымға – Госстандартқа біріккен болатын. Қазіргі уақытта бұл жұмысты Қазақстан Республикасының стандарттау, метрология және сертификат-тау жөніндегі комитеті (ҚР Мемстандарты) атқарады.

     Физикалық шаманың бірлігін көрсетуге және (немесе) оның мөлшерін басқа өлшеу құралдарына беру мақсатымен сақтауға арналған өлшеу құралы (немесе өлшеу құралдарының кешені) эталон деп атаалады.

Жиілігі әр түрлі сигналдарды зерттеу мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін жазбалау генераторының ГР жиілігі кең шектерде өзгертілуі тиіс. Әмбебап осциллографтардың көбінде Х осі бойынша масштаб 100мс/см-ден 0,02 мкс/см-ге дейін өзгертіле алады.

Бұрын айтылғандай, жазбалау генераторына енгізілетін синхрондаушы сигнал жазбалау генераторы ГР жиілігінің синхрондаушы сигнал жиілігіне тең не еселі болуын қамтамасыз ету үшін қажет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

 

1. С. Шоқаева. Метрология және өлшеулер:оқу құралы, -  Алматы,  Республикалық баспа кабинеті, 1998ж.бет 3-22
2. Ж. Әміров, Э. Иванов, Ә. Жақозин, М. Рысбаев. Метрология стандарттау және сапамен меңгеру:Оқу құралы,- Алматы, Қ.Р. ІІМ-нің Академиясы ҒЗ және РББ, 2000 ж.бет 26-29.
3. М.Ш.Нұрманов, А.Т. Құрманов. Метролоия және стандарттау: оқу құралы, -  Алматы, ҚазҰТУ, 1997ж. бет 7-16
4. К.Сағдиев, А.Смағұлов, Б.Бароңбаев, Ә. Қалиев. Сертификаттау:оқулық, -Алматы, Ыбырай Алтынсарин атындағы Қазақтың білім академиясының Республикалық баспа кабинеті, 2000ж. бет 5-7
5. Ж.Ж. Махамбетова. Стандарттау мтрология және сертификаттау негіздері: оқу құралы, - Алматы, Экономика, 2008ж. бет 57-59