Вольтметр құралының түсінігі

Электронды вольтметр

Электронды вольтметр (ор.электронный вольтметр)-электр кернеуді өлшеуге арналған электрондық аспап.Э.в. электрондық жиынтықтан (түзеткіштен,күшейткіштен) және тұрақты токты өлшеу механизмнен тұрады.Э.в.әсерлейтін және орта кернеуді өлшейтін түрі,сонымен Э.в. өлшенетін синусоналды кернеудің амплитудасына немесе қисығының ауытқу түрінің ең биік мәні сәйкес келетін кернеудің амплитудалық мәнін өлшейтін түрі болады.Э.в. импульсті түрі де бар.Онымен аз уақыттағы (0,1 ... 300 мс) амплитуданы өлшеуге болады.Өлшеу шегін кеңейту кернеу бөліктерін қолдану арқылы жүргізіледі.Э.в. негізгі артықшылықтары:іс жүзінде өзі қуат пайдаланбайды және жиіліктерінің аумағы кең.Жоғарғы ішкі қарсылыққа ие(параллель қосылған элементтің қарсылығымен салыстырғанда)болады.

Қазіргі уақытта цифрлы вольтметр қолданылады.

  Квадратты вольт-амперлік түрлендіргіш сипаттамасымен орындалатын құрал-әсерлік мәнді вольтметр.Өлшеу ауқымдары: жиiлiк бойымен - 20 Гцтен 50 МГцке дейiн, кернеу бойымен - 1мВ 1000 В дейін.

Электронды вольтметр (ЭВ) электронды құралдардың ішіндегі ең көлемді болып табылады.

Негiзгi олардың тағайындауы - шынжырлардағы кернеудiң өлшеуi тұрақты және айнымалы ток кең диапазонда жүреді.Электрондық вольтметр тұрақты токтың кiрiстiк кернеудiң бөлгiшi, тұрақты токтiң күшейткiшi, магнит электр микроамперметрінен тұрады.

Өлшеу ауқымы 100 м ... 1000 В. 

ЭВ құрылымдық сұлбасында айнымалы токтың 2 түрі болуы мүмкін:

· Түзеткi, тұрақты токтiң күшейткiшi, оларға электрлімагнит ИМ;

· айнымалы токтiң күшейткiшi, түзеткi, электрлімагнит ИМ.

Бiрiншi сұлба бойымен атқарылған электрондық вольтметрлер кiшi сезгiштiгi болады, кiшi дәлдiктi,өйткенi түзеткi төмен кернеулерде жаман жұмыс iстейдi ,бiрақ кеңнен асатын жиiлiк ауқымы бар - 10 Гцтен  (100... 700 ) МГц дейін. Әдетте мұндай сұлба бойымен әмбебап вольтметр айнымалы және тұрақты ток арқылы орындайды.Мұндай вольтметрлердің төменгі шек  өлшеуі түзеткі сезгіштігімен шектеледі және әдетте 0,1...0,2 құрайды.

Екiншi сұлба бойымен атқарылған электрондық вольтметр сезгiшiрек, бiрақ (50 МГцке дейiн) тардан асатын жиiлiк ауқымы бар, айнымалы токтiң күшейткiшiмен шектелген.

           Орташа мән электрондық вольтметр жоғарғы құат өлшеуге қатысты қызмет етедi. Мұндай вольтметр түзеткi ретiнде жартылай өткiзгiш диодтық көпiрдi пайдаланумен атқарылуы мүмкін. Өлшеу ауқымы: жиiлiк бойымен - 10 Гцтен 10 МГцке дейiн; кернеу бойымен - 300 Вден 1 МВ дейiн.Амплитудалық ЭВ немесе диодтық - конденсаторлық шыңдық мән бiрiншi сұлба бойымен түрлендiргiштi қолданып орындайды.Мұндай ЭВтың көрсеткіші өлшеніп жатқан кернеудің амплитудалық мағынасына прапорционалды. Өлшеу ауқымдары: жиiлiк бойымен - 20 Гцтен 1000 МГцке дейiн; кернеу бойымен - 100 мВ тен 1000 В дейiн. Бастапқы қарсылық- 100 кОм нан вольтметр 5 МОм дейiн.

          Квадратты вольт-амперлік түрлендіргіш сипаттамасымен орындалатын құрал-әсерлік мәнді вольтметр.Өлшеу ауқымдары: жиiлiк бойымен - 20 Гцтен 50 МГцке дейiн, кернеу бойымен - 1мВ 1000 В дейін.

         Әмбебап вольтметр В7 - 26 үстелге қоятын тасымалды құрал түрінде орындалады. Аспаптың ортақ көрінісі тарапынан алдыңғы панелі 2 суретте көрсетілген. Құралдың қаңқасы алдыңғы және жиыстырма бiрлескен артқы рамалардан тұрады.Артқы рамада лақтырып тастайтын баспа төлемі тәсім елементтерімен бекітілген. 
Алдыңғы аспаптар панелiнде жайғастырылған: 
- өлшеу көрсетушi аспабы; 
- жұмыстың руының ауыстыр- қаламы; 
- өлшеудiң төменгi диапазондарын ауыстырып қосу; 
-кіріс ұясыU, , rx ; 
-электр нөлдi қондырудың потенциометрi тұрақты кернеудiң өлшеуiнде қолдаған және ауыз тұрақты токке қарсылық УСТ.ОU; 
- электр нөлдi қондырудың потенциометрi айнымалы ток УСТты О1VU өлшеуде қолдаған; 
- сынама үшiн ұя; 
- желi желi кернеуiн қосудың тумблерi; 
- ауыз шексiздiктiң қондыруын потенциометр тұрақты токке қарсылықтың өлшеуiнде қолдаған. ;  
- құралдың қосуын көрсеткiш;  
-сынаманың бауы алып шыққан. 
Артқы қабырғаға қоректiң бауы, шығудың құралдың бақылауын автоматтандыру үшiн оның шығару ескерiлген ұялары алып шыққан, және жерге тұйықтаудың клеммасы.

 

 

 

 

 

 

 

4. Тікелей өлшеу кезіндегі эксперимент мәліметтерін өңдеу

             4.1  Тікелей өлшеу нәтижелерін өңдеу кезіндегі есептеу тізбегі

 

         Кейбір өзгермейтін шамалар, бірдей жағдайда және бірдей мұқияттылықпен орындалатын, жекелеген бақылаулар қатарының көмегімен өлшенсін делік (бұндай қатар бірдей дәлдікті деп аталады). Қорытындысында бір- бірінен сандық мәндерімен ерекшелінетін n нәтижелер алынсын  x,x,.....x.

     Өлшеу нақты  объектінің белгілі параметріне  жүргізілетін, бірақ жеклеген бақылаулар  қателіктерінің себебінен анықталуы  мүмкін емес, сол параметрдің  кейбір мәні болады.

  Мәндердің аналогты  жиынтығы xi кейбір көптеген объектілердің қандай да бір  параметрлерін  өлшеу нәтижесінде алынуы мүмкін, алынған нәтижелер абсолютті бірдей болуы тиіс, бірақ дайындау және өлшеу кезіндегі қателіктеріне қарай нәтижелер бір-бірінен ерекшнлінеді. Бұндай қатер стохастикалы деп аталады.

   Оның алдыңғыдан айырмашылығы мынада, өлшенетін шаманың шын мәні болмайды, өйткені ол математикалық абстракция болып табылады, ал әрбір объектіде бұл параметрдің өз мәні болады.

   Сараптаудың статистикалық  өңдеуі мынадай тізбекпен орындалады:

● бақылау нәтижелерінен қателіктердің жүйелік құрлымдарын кетіру (немесе төмендету);

● бөлудің эксперименталдық затының теориялық және нормальды заңдарға сәйкестігін тексеру (аналитикалық немесе графоаналитикалық тәсілдермен). Мынадай жағдайда, егер берілген сараптама, нормальды заң бойынша бөлінген, генеральды жиынтықтың бөлігі болып табылса, онда өңдеу жалғастырылады;

● ізделіп отырған шаманың x ең жоғары ықтимал мәнін есептеу;

● бақылау нәтижесінің орташа квадраттық ауытқу S  мәнін есептеу;

● тексеру кезінде басқалардан  ерекшелінетін, кейбір бақылау  нәтижелерінің xk бейнормальдығы кезінде бейнормальдық көрсеткішін Vk есептеу. Егер күдік айқындалса, онда xk нәтижесі тексеруден алынып тасталынады және X және S мәндері қайтара есептелінеді;

● әрбір тексеру үшін вариацин коэффицентін V есептеу;

● өлшеу нәтижесінің Sx орташа квадраттық ауытқуын есептеу;

● өлшеу нәтижесінің қателіктерінің жүйелік құрамының келтірілмеген (жойылмаған) қалдықтарының сенімділік шекараларын есептеу;

● өлшеу нәтижесінің жалпы қателіктерінің сенімділік шекараларын есептеу (кездейсоқ және    жүйелік құрамдарын ескере отырып);

● тікелей өлшеу нәтижелерін жазу.

   Егер біртекті  физикалық шамаларды көпқайтара  өлшеу нәтижелерінің екі жиынтығы  өңделетін болса және бұл  нәтижелерді  өзара бір-бірімен салыстыру көзделсе, онда бұл текскрулер арасындағы айырмашылықтың қаншалықты статистикалық нақты екендігін бекіту қажет.

 

 

2. Нормальдыққа сәйкестікті тексерудің аналитикалық тәсілі

 

   Сонымен бақылау  нәтижелерінің қарастырылған статистикалық  өңдеуі кездейсоқ шамаларды бөлудің нормальды заңын пайдалануға негізделгендігі, ең алдымен, осы тексерудегі нәтижелердің бөлінуінің нормальды заңға қарсы келмейтіндігін білу үшін қажет. (Бұл статистикалық өңдеуді бастауға дейін, яғни жүйелік қателіктерді кетіруден кейін орындалуы тиіс). Бақылаудың салыстырмалы аз саны кезінде бұндай тексеру “W критерийі” көмегімен-аналитикалық тәсіл арқылы орындалуы мүмкін.

     “W критерийі”  көмегімен жүргізілетін есептеу  бақылаудың 3 тен 50 ге дейінгі көлемдегі  тексерулері үшін орындалады. Осы кезде, ең алдымен, барлық бақылауларды x1 кемімейтін ретпен орналастырып, тексеруді (сараптауды) реттеу қажет (вариациялық қатар түрінде): X1<X2 <…<Xn .                   

Бастапқы мәліметтер төмендегі есептеу кестесіне жазылуы тиіс.

i	xi	j	an-j+1	Xn-j+1-x	*
1	16,52
2	16,54
3	16,55
4	16,52
5	16,56
6	16,58
7	16,57
8	16,54
9	16,59
10	17,0	8	0,0359	0,41	0,014719
11	16,59	7	0,0725	0,05	0,003625
12	16,55	6	0,1109	0,02	0,002218
13	17,0	5	0,1524	0,42	0,064008
14	16,57	4	0,1988	0,01	0,001988
15	16,52	3	0,2540	0	0
16	17,0	2	0,3273	0,45	0,147285
17	16,58	1	0,4968	0,04	0,019872

 

        Кестенің  үщінші графикасының төменгі  жартысына төменнен жоғары қарай 1-ден L-ге дейінгі J мәні жазылады, және де, егер n тақ болса, онда  L(n-1)/2 болады.

    1-ші қосымшадан n және L сәйкес мәндері кезінде 1-ден 1-ге дейін j мәні үшін  an    j+1 коэффицентінің мәні табылады және кестенің 4-ші графасына төменнен жоғары қарай жазылады, ал сосын xn-j+1-x1 айырмашылықтары есептелінеді де кестенің 5-ші графасына көбейтіліп, нәтижелері кестенің 6-шы графасына жазылады.

                Сипаттамалар есептелінеді,

2=∑x21-1/ ( x1)2                                                                    (1)

(в) h2= [∑ an-j+1(xn-j+1+x1)]2                                                                                   (2)

Осыдан критерий шығады,

W= 2/в2                                                                                    (3)

    Маңыздылықтың α белгілі деңгейі беріліп, осы тексерудің нормальді генералды жиынтыққа жататындығы туралы гипотеза қателігінің ең жоғарғы ықтималдығын бейнелейтін W мәні 2-ші қосымшаның кестесі бойынша табылады.

     W> W* кезінде былайша жорамалдауға болады, гипотеза тура және тәжірибелік бөліну нормальды заңға қарсы келмейді. Ал W<W тәжірибелік бөліну нормальды заңға сәйкес келмейді.

 

               4.3  Өлшеу нәтижесінің ең жоғарғы ықтимал мәнін есептеу

      Ізделіп  отырған нәтиженің ең жоғарғы  ықтимал мәні болып, тексерудің  орташа арифметикалық мәні табылады, ол мына формуламен анықталады:

          М(x) x=1/п ∑x1 (4)

          М(x) x=c+1/п ∑(x1-c) (5)

 

4.   Бақылау нәтижесінің орташа квадрвттық ауытқуын (ОҚА) есептеу

        Өлшеу  нәтижесінің тексерілген орташа  квадраттық ауытқуы Бессель формуласымен  есептеледі,

                   (X) S= ( -1)-1∑( x1-x)3                             (6)

        Бұл  формула машинаны есептеу үшін  оның ыңғайлы емес, бірақ, күрделі  емес алгебралық түрлендіру арқылы  оны қолайлы түрге әкелуге  болады,

S= [ X13-(∑X)2/                                            (7)

           Бақылау нәтижесінің тексерілген  орташа квадраттық ауытқуын Петерс  формуласы бойынша да есептеуге  болады:

S= ( ) x1-x 1.253/  ∣x1-x ∣                         (8)

          Варияция коэффициенті бақылау нәтиже0сінің тексерілген орташа квадраттық ауытқуының салыстырмалы шамасын береді, яғни

                                          V=100S/x                                     (9)

    

          4.5  Бақылаудың жекелеген нәтижелерін бейнормальдығын бағалау

   Егер қарастырылып  отырған тексеру бүтіндей нормальды  бөлінуге жататын болса, бірақ  кейбір жекелеген  бақылаулар xв нәтижелерін алғандарынан ерекшелігінің, бейнормальдығы туралы күдік тудырса, онда бақылау нәтижесінің бейнормальдық критерийін қолдану қарастырылады.

     Бейнормальдық  көрсеткіші есептелінеді,

                                          V= ∣(xk-x)/S∣        (10)

        Сосын  берілген тексеру көлемі n үшін, ықтималдық  беру арқылы 3 ші қосымшадан β параметрі табылады. Егер нәтиже х берілген нормальды жиынтыққа жататын болса, онда бейнормальдық критерийі болып Vk > β жағдайы табылады. Егер осы жағдай сақталынатын болса, берілген бақылаудың Xk  ықтималдығы 1-ᵧ кіші болады. Демек, ол бейнормальды және берілген тексерілістен  (сараптау) шығарылып тасталуы тиіс.

 

 

 

i	X1	j	aп-1+1	Хп- j+1-Х	α x      х
1	2	3	4	5	6
1	100.3
2	100.1
3	100.1
4	100.1
5	100.2
6	100.3
7	100.0
8	100.1
9	100.1	8	0.0196	0	0
10	100.0	7	0.0593	0	0
11	100.4	6	0.1005	0.1	0.01005
12	100.3	5	0.1447	0.1	0.01447
13	100.3	4	0.1939	0.2	0.03878
14	100.2	3	0.2521	0.1	0.02521
15	100.1	2	0.3290	0	0
16	100.1	1	0.5056	0.2	0.10112