Бақылау, өлшеу құралдарының сезгіштігі

1. Бақылау, өлшеу  құралдарының сезгіштігі

2. Өлшеу диапазоны

3. Тұтыну қуаты 

     Өлшеу  құралдары белгілі бір сипаттамалармен  анықталады, атап айтқанда , олар  сезгіштік, өлшеу диапазоны, тұтыну  қуаты. 

     Құралдың  сезгіштігі S  деп, өлшеу көрсеткішінің  орын ауыстыру өсімшесі ∆ а ның(мысалы, электротехникалық құралдың тілі) өлшенетін шаманың өсімшесіне қатынасын айтады( S =∆a/∆X). егер құралдың шкаласының бөліктері бірдей болса онда S= a/X. 

     Сезгіштіктің  кері шамасын құрал шкаласының  бөліну құны деп атайды(c=1/S). 

      Өлшеу диапазоны –  Х шамасының  өлшенетін мәнінің облысындағы  құралдың қателігі, дәлдік класына  жатқызылады  

      Тұтыну қуаты – құралдың қажетті  өлшеулерді жүргізі үшін  тұтынатын  қуаты. Тұтыну қуаты неғұрлым  аз болса, соғұрлым құралдың сапасы жоғары болады.  

  

№ 2 дәріс тақырыбы : .2ч 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Түрлі шамаларды  өлшеуге арналған құралдар 

2. Өндірістік  және лабораториялық құрылғылар 

3. Аналогтық  және цифрлық құрылғылар 

Теплотехникалық құралдар қызметі, құрылымы және басқа да белгілері бойынша бірнеше топқа бөлінеді.  

Көп таралған топтарға мыналар жатады: 

Температураны өлшеуге арналған құралдар - термометр  және пирометрлер 

Қысымды өлшеу  үшін - манометрлер, вакуумметрлер, мановакуумметрлер, тягомерлер,  напоромерлер  және барометрлер қолданылады. 

Шығын мен мөлшерді өлшеуге расходомер, есептеуіш және таразылар; 

Сұйық пен қиыршық  деңгейін есептеу үшін деңгей өлшегіш  және деңгей Көрсеткіш; 

Газ құрамын  өлшеуге газоанализатор; 

Су және бу сапасын  өлшеуге кондуктометрлер және кислородомерлер  жатады. 

Аталған құралдарды қосымша басқаша да топтауға болады: 

Қызметі бойынша - өндірістік (техникалық), лабораториялық, үлгілік және эталондық; 

Көрсету сипаты бойынша - көрсеткіш, тіркегіш (өздігінен  жазатын және басып шығаратын), интеграциялағыш; 

Қолданыланатын  сигналдарының формасы бойынша - аналогтық және цифрлық; 

әсер ету принципі бойынша - механикалық, электрлік, сұйықтық, химиялық, радиоизотопты және т.б.; 

қолданылу сипаттамасы  бойынша - шұғыл, есептік, есептеуіштік; 

орны бойынша - сол орындық және көрсетулерін дистанциялық беру құралдары; 

жұмыс жағдайы  бойынша - стационар (щиттегі) және тасымалданатын; 

көлемі бойынша - ірі, шағын және миниатюрлы. 

Әр құрылғы  жоғарыда аталған топтың бірнешеуіне  жатуы мүмкін. Мысалға термометр өндірістік, өздігінен жазатын, электрлік және т.б. топтарға жатады. 

Өндірістік құрылғылар өлшеу құралдарының кең таралған түріне жатады. Олар практикалық мақсаттарға  қолданылады, құрылымы қарапайым және мықты болып келеді, жаңылыссыз жұмыс  істейді. Қолайсыз ортада (шаң, ылғал, вибрация т.б.) бұл құрылғылардың жұмыс дәлдігі қолайлы жағдаймен салыстырғанда айтарлықтай төмендейді. 

Өндірістік құрылғылардың  көрсетуі қашықтықтан да көрініп  тұрады. 

Лабораториялық  құрылғылар негізінен дәл өлшеулер үшін қолданылады. Оларды зерттеу және реттеу жұмыстары кезінде қолданады. Өлшеу дәлдігі жоғары болу үшін лабораториялық құрылғылар орындаулары аса дәл, схемалары толық жетілдірілген көрсеткіштерін есептеуге мүмкіндік беретін арнайы тетіктері бар болып шығарылады. Бұл құрылғыларды қолдану кезінде олардың көрсетулеріне тәжірибе немесе есептеу жолымен алынған түзетулер енгізіледі.  

Эталондық және үлгілік құрылғылар негізінен өлшеу  құралдарын тексеру үшін қолданылады. Эталондық деп бірлік өлшемдерді сақтау және оларды аса дәлдікпен көрсету үшін қолданылады. Эталондар біріншілік және екіншілік деп бөлінеді. Біріншіліктері барынша дәлірек, олар мемлекеттік эталон қызметін атқарады. Екіншілік эталондардың мәндері біріншіліктер негізінде жүргізіледі. Екіншілік эталондар өлшемдер мәнін біріншілік өлшемдер мен құрылғыларға беру үшін қолданылады.  

Үлгілік құрылғылар, бірліктердің дұрыс мәнін өлшеу  және градуирлеу арқылы эталондардан басқа құрылғыларға беру үшін қолданылады. Үлгілік құрылғылар төрт разрядты болады. Ол разрядтар ол құрылғылардың және өлшеу әдісінің дәлдігіне байланысты тағайындалады. Бірінші разрядты құрылғылар жұмысшы эталон арқылы, екінші разрядты бірінші разрядты арқылы арқылы, т.с.с тексеріледі. Біріншілік (мемлекеттік) және негізгі екіншілік эталондар метрологиялық институттарда жасалады және сақталады. Екіншілік эталондар мемстандарт институттарында, мекемелерінде қолданылуы мүмкін.  

Өлшегіш құрылғылар өлшенетін шаманың мәнін шкалада  бірден көрсетеді. Тіркегіш құрылғылар ол мәннің өзгерісін уақыт барысында жазып отырады. Ол диаграмма түрінде болуы мүмкін. Көрсетулерін цифрлық түрде де (баспа құралдар) шығаратын құралдар болады. 

Өздігінен жазатын  құрылғылар бір (бір нүктелік немесе бір каналдық) немесе бірнеше (көпнүктелік  немесе көпканалдық) шамаларды жазуы мүмкін. 

Интегралдық құрылғылар (есептеуіш немесе интегратор) өлшенетін  шаманың уақыттың кез-келген аралығындағы мәнін суммалау үшін қолданылалады.  

Өлшегіш құрылғылар біріккен, мысалға көрсеткіш және өздігінен жазғыш, көрсеткіш және интегралдағыш т. б. болуы мүмкін. 

Аналогтық құрылғылар өлшенетін шаманың мәнін үздіксіз функция түрінде береді. Оған мысалға  стрелкалық, көрсеткіш және өздігінен  жазатын құрылғылардың көпшілігі  жатады. 

Цифрлық құрылғыларда өлшенетін шама дискреттік сигнал түрінде  көрсетіледі. Бұндай құрылғыларға цифрлық, есептеу, басып шығаратын және көптеген интегралдаушы құрылғылар жатады.  

Есеп жүргізуге  арналған, техникалық есептеу жұмыстарына  және өзара есептесуге арналған құрылғылар өздігінен жазатын және интегралдайтын болуы мүмкін.  

Жергілікті құрылғылар өлшенетін жердің өзінде орнатылады. Олар көбіне жауаптылығы аса жоғары емес бақылаулар жүргізуге, агрегаттарды қосу және тоқтату кезіндегі өлшеулерге арналады. 

Көрсетулерін  басқару орталығына дистанциялық түрде  беретін құрылғылар негізгі өндірістік құрылғыларға жатады. Олардың беру қашықтығы 300-500 метр де болуы мүмкін. 

Өндірістік өлшегіш  құрылғылар негізінен стационар, яғни щитокқа, қабырғаға, бағандарға т.б. орнатылады. Басқа құралдардың басым бөлігі (лабораториялық, үлігілік т.б.) тасымалданатын түрге ие, яғни өлшеу кезінде столға, қабырғаға т. б. орнатылады. 

  

№ 3 дәріс тақырыбы: .2ч 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Өлшегіш және  есептегіш құрылғылар 

2. Көрсеткіш  құрылғы 

3. Құрылғы сезімталдығы 

Өлшегіш құралдардың  негізгі тетігі болып өлшегіш және есептегіш құрылғылар табылады. Өлшегіш тетік физикалық шаманы өзінің сезгіш бөлігі арқылы өлшейді, қажет жағдайда оны күшейтеді. Өлшегіш құрылғының екінші бөлігі алынған мәнді көрсетеді, жазады, интегралдайды. 

Өлшегіш құралдар сан түрлі және өлшенетін шаманың тегіне (қысым, температура және т.б.) және құрылғының қызмет әдісіне (механикалық, электрлік және т.б.) байланысты болады. Көбіне құрылғы жылжымалы және жылжымайтын бөліктерден тұрады. Жылжымалы бөліктің қозғалысы өлшенетін шаманың сезімтал элементке әсерінен пайда болады.  

Есептегіш бөлік  құрылғының көрсету сипатына байланысты мынадай болып дайындалады: шкалалы  және нұсқағыш (көрсеткіш құрылғылар), жазғыш тетігі бар және диаграммалық қағазбен қамтамасыз етілген (өздігінен  жазатын құрылғылар), есептік құрылғылы (интегралдаушы құралдар). 

Көрсеткіш құрылғы  шкаласы көбіне жазық немесе цилиндрлік циферблатка таңбаланған тізбекті қатардан құралады. Циферблат деп  құрылғының бет жағы айтылады. Оған шкала, шартты таңбалар, анықтамалық жазбалар, өлшенетін шаманың сандық мәніне сәйкес келетін бөліктер салынады. 

Циферблатка сандар және таңбалар салу шкаланы градуирлеу деп аталады. Шкаланың шама бірлігін көрсететін көршілес екі таңбасының арасындағы айырма шкаланың бірлік бөліктері  деп аталады. 

Кез-келген құрылғының маңызды көрсеткішіне оның S сезімталдығы жатады. Ол - шығыстық сигнал өсімшесінің  кірістік сигнал өсімшесіне қатынасы болып табылады. Мысалға сырттан  түсірілетін кернеу ∆U-ға өзгерген кезде өлшегіш стрелкасы ∆L-ға жылжыса, онда сезімталдық  

S=∆L /∆U (5) түрінде  анықталады. 

  

№ 4дәріс тақырыбы: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Электрлік  шамалар 

2. Электрлік  өлшеу әдістері 

3. Датчиктер  түрлері 

Қазіргі кезде  электрлік өлшеу әдістері кеңінен  қолданылады. Электрлік әдіспен  өлшеу арқылы дәлдік, сезімталдық жоғарылайды, алыстан өлшеуе мүмкіндік артады. Осындай артықшылықтардан қазір электрлік емес шамаларды электрлік әдіспен жанама түрде өлшейді. Оның мағынасы мынадай: өлшенетін электрлік емес шама арнайы құрылғы («датчик» деп аталатын) арқылы өзіне прпорционал электрлік шамаға түрлендіріледі. Құрылғының өлшейтіні де осы электрлік  шама. Осы әдіспен түрлі механикалық (орын ауыстыру, жылдамдық, тербеліс жиілігі), физикалық (температура, ысым, ылғалдылық), химиялық (зат концентрациясы, заттың химиялық құрамы және т.б.) шамалармен қатар тірі ағзаларда өтіп жататын процестердің өзі де өлшеді.  

Қарыштап даму сатысындағы автоматтық басқару  және реттеу әдістері де электрлік  шамаларды электрлік емеске айналдырып өлшеуді қажет етеді. Осындай құрылғыларға датчиктер жатады.  

  

Реостаттық датчиктер. Реостаттық датчиктер айнымалы кедергі  болып табылады. Оның бір (ортаңғы) контактісі жылжымалы, бақыланатын объекті  соған жалғанады. Объекті қозғалғанда  контакті бірге қозғалады. Қозғалысқа сәйкес а және б нүктелері арасындағы кедергі де өзгереді. 

1-сурет 

Өрмелі датчиктер. Сымдық спираль (мысалға константан немесе нихромнан дайындалған) детальдың  үстіне жапсырылған. Ол  деталь жазылып  немесе жиырылып тұрады. Сыналатын  үлгі созылғанда (немесе жиырылғанда) сымдық спираль да созылады (немесе жиырылады), оның ұзындығының, көлденең қимасының және меншікті кедергісінің  өзгеруіне байланысты омдық кедергісі де өзгереді.  

2-сурет 

Контактілік кедергі  датчиктері. Контактілік кедергі  датчиктері екі бет арасындағы, біреуінің екіншісіне қысым түсіруі нәтижесінде кедергінің өзгеруіне негізделген. Қысым үлкен болған сайын контактілік кедергі де артады. 

3-сурет 

Электродтық көмірден жасалған екі пластинаны тақалтып, қысқанда а және б нүктелері арасындағы кедергі де өзгереді. 

Датчик сезімталдығын  арттыру үшін екі емес, бірнеше  пластинаны пайдаланады. 

  

Электролиттік датчиктер. Электролиттік датчиктердің жұмыс негізіне келесі құбылыс жатады: электролитке батырылған екі пластина арасындағы кедергі электролит концентрациясынан тәуелді.  

4-сурет 

Контактілік датчиктер. Контактілік датчиктер механикалық  қозғалып бара жатқан дененің орнын  тіркеп отыруға арналған. Мысалға  стержень белгілі күйге жеткенде а және б контакілер арасы қысқа  тұйықталады, осы мезетті арнайы электрлік құрылғы тіркеп алады. 

5-сурет 

Индуктивтік датчиктер. Индуктивтік датчиктер индуктивтік  катушканың қасиетіне негіделген, оның ортасына орнатылған ферромагниттік өзекшені қозғалтқанда, катушканың кедергісі  өзгереді.  
 

  

6-сурет