Электрондық және цифрлық вольтметрлер

5.6-сурет. Тұрақты тоқтың электрондық вольметрінің құрылмалы сызбасы.
өткізгіштік болуы мүмкін. Өлшеу механизмі әдетте магнитэлектрлік болып 
алынады.Электрондық ұқсас вольтметрлер кернеу мен жиілікті кең 
диапазонда өлшеуге септігін тигізеді. Тұрақты тоқтың электрондық 
вольметрлері 5.6-суретте ұсынылған сызбада орындалады. Өлшенетін 
кернеу U
x
резисторда көп шекті жоғары омды бөлгіш болып есептелетін 
енуші құрылғыға беріледі.
Кернеу бөлгіштен тұрақты тоқ күшейткішіне және әрі қарай өлшеу 
механизміне түседі. Тұрақты тоқтың бөлгіші мен күшейткіші әлсізденеді 
немесе өлшеу механизмінің қалыпты жұмысына қажетті мағынаға дейін 
күшейеді. 
Бір уақытта күшейткіш құралдың енуші тізбегінің жоғары кедергісі 
мен өлшеу механизмі катушкасының төменгі кедергісінің келістірілуін 
қамтамасыз етеді. Электрондық вольтметрдің енуші кедергісі әдетте 
бірнеше ондық мега-омды құрайды. Бұл өлшеу нысанынан елеусіз қуат 
тұтынатын жоғары омды өлшеуге септігін тигізеді.
Тұрақты тоқтың өлшеу кедергісінің диапазоны – ондық милливольттан 
бірнеше киловольтқа дейін. Аз кернеуді өлшеу үшін тұрақты тоқтан 
ауыспалыға түрленетін микровольтметрлерді пайдаланады. Бұндай 
құралдарда өлшеу дабылының күшеюі ауыспалы тоқта жүргізіледі, ол 
күшейту коэффициентінің үлкен мағынасына және сезімталдық шегін 
бірнеше микровольтқа дейін төмендетуге қол жеткізуге септігін тигізеді. 
Тұрақты тоқ электрондық микровольтметрінің жұмыс диапазоны 10
-8
бастап 1 В дейін. 
Тұрақты тоқ электрондық микровольтметрі 5.7-суретте ұсынылған екі 
құрылымдық сызба бойынша орындалады. 5.7, а суретте сызбада 
өлшенетін ауыспалы кернеу детектор көмегімен тұрақтыға түрленеді, 
сосын тұрақты тоқ күшейткішпен күшейеді және өлшеу механизміне әсер 
етеді. 5.7, б суреттегі сызбада ауыспалы тоқта күшейту жүргізіледі (бұл 
үшін ауыспалы тоқтың күшейткіші қызметін атқарады), және тек содан 
кейін ғана алдын ала детектормен күшейтілген дабыл түзетіледі және 
өлшеу механизмінің нұсқары ауытқиды. 5.7-суреттегі сызбалар бірін-бірі 
толықтырады.олардың 
әрқайсысының 
өз 
артықшылықтары 
мен 
кемшіліктері бар. 5.7, а суреттегі сызба бойынша кең жилікті диапазоны 
бар вольметрлер құрылуы мүмкін (10 Гц-1 000 МГц), бірақ әдетте бірнеше 
ондық үлесті вольттан аз кернеуді өлшеуге қабілетсіз детектор тек едәуір 
үлкен кернеулерді түзетеді. 
93 

5.7-сурет. Тұрақты тоқтың электрондық вольтметрінің құрылымдық сызбасы:
а  —жиілік диапазоны бар вольтметрге арналған сызба; б  — сезімталдығы жоғары 
вольтметрлерге арналған сызба.
5.7, б суреттегі сызба сезімтал вольметрлерді құруға септігін тигізеді, 
олардың төменгі өлшеу шегі тек микровольт бірліктерін құрайды. Бірақ 
бұл құралдардың диапазоны аз, өйткені ауыспалы тоғы күшейткішінің 
жиілік диапазонын едәуір үлкендету қиын. 
5.7-суретте келтірілген 
құрылымдық сызбада әр электрондық 
вольтметр құрамына тұрақты немесе ауыспалы тоқтың күшейткіші енеді. 
Мүмкін болатын тұрақты тоқ күшейткішінің сызбасының бірі 5.8-суретте
ұсынылған (қарапайым түрде). Өлшенетін кернеу U
x
триод VL1 торына 
резистор Л
ф
арқылы беріледі, ол конденсатормен С
ф
бірге шам торында 
пульсацияны азайтатын сүзгіш жасайды. Қысқа тұйықталу кірісі кезінде, 
яғни, кернеудің U
x
болмауы кезінде екі VL1 және VL2 шамдары 
торларының шамасы тең және өлшеу механизмінің вольметрін V нөлге 
орнату ауыспалы резистор R4 көмегімен орындалуы мүмкін. Кернеудің U
x
пайда болуы шамның VL1 ішкі кедергісінің өзгеруіне әкеледі. Осының 
нәтижесінде сызба теңгерімі өзгереді, анодтар шамасы тең болмайды және 
өлшеу механизмінің тізбегі арқылы тоқ жүреді.
>- 
94 
-о 
5.8-сурет. Электрондық 
вольтметрге арналған тұрақты тоқ 
күшейткішінің сызбасы.

Бұл тоқтың бағыты мен мағынасы өлшенетін кернеудің U
x
белгісі мен 
мағынасына байланысты. Осылайша, өлшеу механизмінің шкаласы 
тұрақты тоқ вольтында бөліктендіріледі.
Электрондық вольтметрлердің бірқатар құнды сапалары бар. Олардың 
үлкен ену кедергісі бар, сондықтан өлшеу жүргізілетін тізбектен аз қуат 
тұтынады. Олардың жұмыс жиілігінің диапазоны нөлден 100 мегагерцке 
дейін созылуы мүмкін. Өлшенетін кернеу мағыналары бірнеше вольттан 
киловольтқа дейін интервалда жатады. Электрондық вольметрлердің 
жағымсыз 
сипаттамасына 
қуат 
көздің 
қажеттігі, 
электрондық 
элементтердің 
(резисторлардың, 
шамдардың, 
жартылай 
өткізгіш 
диодтардың 
және 
триодтардың 
және 
т.б.) 
тұрақтылығының 
жетіспеушілігімен шартталған жоғары емес дәлдік жатады. 
Цифрлық өлшеу құралдары. Өлшеу үдерісінде үздіксіз өлшенетін 
көлемнің дискреттікке автоматты түрде түрленуін кейін цифрлық есептік 
құрылғыға өлшеу нәтижесін индикациялау немесе цифр басып шығарушы 
құрылғының көмегімен оның тіркелуін жүзеге асыратын құралдар 
цифрлық өлшеу құралдары деп аталады.
ЦӨҚ функционалды сызбасы 5.9-суретте ұсынылған. Ұқсас көлем 
алдымен ұқсас кіріс түрлендіру (ҰКТ) арқылы кейінгі түрленуге ыңғайлы 
түрге түрленеді, сосын ұқсас цифрлық түрлендірушінің (ҰЦТ) көмегімен 
оның дискреттеуі мен кодтауы жүргізіледі. 
Соңында цифрлық есептік құрылғы (ЦЕҚ) өлшенетін көлем туралы 
кодталған ақпаратты оператордың санауына ыңғайлы цифрлық есепке 
айналдырады. 
Кейінгі 
жылдары 
цифрлық 
құралдар, 
әсіресе 
зертханалық 
вольтметрлер, амперметрлер, омметрлер, жиілікметрлер және фазометрлер 
ретінде кең таралды. 
Ұқсас құралдармен салыстыру бойынша цифрлық құралдардың 
мынадай артықшылықтары бар: жоғары дәлдік, кең жұмыс диапазоны, 
жоғары тезәрекеттік, өлшем нәтижелерін оператордың санауына ыңғайлы 
формада алу, цифрлық түрлендіру және өлшеу ақпаратын ЭЕМ енгізу 
мүмкіндігі, жүйелік қателіктерді азайту үшін автоматты түрде түзетулер, 
автоматтық калибрлеуді, өлшеу үдерісін автоматтандыруды енгізу.
КҰТ ҰЦТ ЦЕҚ 
5.9-сурет. ЦӨҚ функционалды сызбасы
111 
95 

Цифрлық құралдардың кемшіліктері күрделілік, салыстырмалы 
жоғары құндылық және ұқсас құралдарға қарағанда дәйектілік болып 
табылады. Бірақ интегралдық сызбалар техникасының дамуы маңызды 
түрде көрсетілген кемшіліктерді жоюға септігін тигізеді. Кез келген 
цифрлық құралдың негізі ретінде ҰЦТ болады, ол ақпаратты 
дискреттеуді, кванттауды және кодтауды жүзеге асырады. 
Дискреттеу дегеніміз уақыттың анықталған дискреттік кезеңінде 
өлшенетін көлемнің есебін алу үдерісі. Үздіксіз көлем X(t) уақыттың t
k
кейбір кезеңдерінен алынған есептеу реті X (t
k
).Әдетте уақыт аралығы екі 
ретті есептеу At = t
k
 + 
1
- t
k 
арасында бірдей таңдалынады.бұндай жағдайда 
дискеттеу қадамы At тұрақты деп айтады. 
Кванттау көлемнің үздік мағыналарының X(t) оның дискреттік 
мағынасының X
n
соңғы жинағымен ауысуы болып табылады. Осы 
мағыналардың әрбіреуі бір-бірінен кванттау интервалынан (қадам) қалып 
қойған, орнатылған кванттау деңгейінің біріне сәйкес келеді. Кейбір 
ережелерге сәйкес, көлемнің үздіксіз мағыналары, кванттау деңгейінің 
мағыналарымен ауысады. Мысалы, көлемнің үздіксіз мағыналарының 
орнына жақын деңгейлердің мағыналары қоса жазылады.
Кодтау дегеніміз көлемнің сандық мағынасын цифр немесе дабылдың 
белгілі ретімен, яғни кодпен ұсыну үдерісі. 
Цифрлық кодты цифрлық есептеу құрылғысына әсер ететін және ЦӨҚ 
көрсеткіштерін қалыптастырушы кернеуге түрлендіру үшін дешифратор 
деп аталатын құрылғы қолданылады. Дискреттеу және кванттау үдерістері 
ЦӨҚ қателіктерінің негізді көздері болып табылады.Үздіксіз көлемді 
уақыттың анықталған дискреттік кезеңдерінде саналған мағыналар 
қатарымен ауыстыру есептеу аралығындағы осы көлемнің беталысы 
туралы ақпаратты жоғалтуға әкеледі. Бірақ кванттау деңгейінің саны ЦӨҚ 
қателіктерінің себебі болып табылады. 
Ұқсас-цифрлық түрлендіргіштер өлшеу түрлендіргіштері болып 
табылады, олардың мақсаты – өлшенетін ұқсас көлемнің цифрлық код түрі 
бар дискреттік көлемге автоматты түрде түрлену. Құрастыру әдісіне 
сәйкес, барлық ҰЦТ үш топқа бөлінеді: 
1) 
уақыт-импульстік түрлендіргішпен; 
2) 
жиілік-импульстік үрлендіргішпен; 
3) 
дәреже бойынша теңдестірумен. 
96 

жүктеу/скачать 6.25 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: