20-Маъруза Рўйхатга олиш

График ёзув

Сигналга таъсир этишнинг эслатиб ўтилган охирги турларидан бири “сигналга ишлов бериш” деб аталади. Маълумотлар йиғиш системаси қандай қисмлардан ташкил топиши кўрсатилган, шунингдек алоҳида қисмларнинг кириши ва чиқиишида турли хилдаги сигналлар кўрсатилган. Лекин бундай сигналларни олиш учун барибир маълумотлар йиғиш системасида компьютердан келаётган рақамли сигнални чиқувчи кучланиш ёки токка ўзгартиришни амалга ошириш керак. Бундай ўзгартириш рақамли-ўхшаш ўзгартирувчи томонидан бажарилади (3.3.6-бўлимга қаранг). У иккиталик Dj сўзини мутаносиб кучланишга ёки токка ўзгартиради. Натижада чиқишдаги кучланиш ёки токнинг катталиги фақат ti вақтнинг дискрет моментларида аниқланган бўлади. Янгитдан ўхшаш чиқувчи сигналга келиш учун интерполяция қўлланади. ti моментлари ўртасидаги чиқувчи сигнал катталикларининг интерполяцияси таомилини “тиклаш” деб аташади. Одатда бу қуйи частоталарни фильтрлаш ёрдамида амалга оширилади. Бу фильтр ушубу ҳолатда “қайта тикловчи фильтр” ролини ўйнайди.
Энг оддий пероли ўзиёзар бўлиб харакатли катушкали пероли ўзиёзар хисобланган. 3.77. расмда ушбу рўйхатга олувчи мосламанинг асоси ўқли мослма туридаги конструкция эканлиги кўрсатилган. Юкланган катушка мохияти бўйича қоғоз бўйича перони харакатлантирувчи электр юритма. Одатда катушкани харакатлантириш кўчайтиргичдан чиқувчи сигнал билан амалга оширилади. Ушбу натижасида катта юқори сезувчанлик, ва частоталар кенг чизиғи хамда кириш импедансига эришилади.
Кирувчи кучайтиргич, аттенюатор, қутбийлик инвертори ва рақамли вольтметр АРЎси одатда ўлчовчи кучайтиргичдаги каби (3.3.4 бўлимга қаранг) турли маромли, яъни ерга уланмаган киришга эга. Бу тармоқ фони ва шу каби қуйи частотали синфаз сигнални заифлаштириш коэффицентининг самараси каттароқ бўлиши учун қилинади. Ускунанинг турли маромли блоги экран билан ҳимояланган бўлиб, шовқинларнинг сиғимли ва индуктив тушишини камайтириш мақсадида унга кучланиш берилган. Рақамли бошқариш сигналлари ва ускунанинг рақамли чиқиш сигналлари кичкина импульсли трансформатор ёки оптопар ёрдамида ҳимоя экрани орқали узатилади.
Синфаз сигнални заифлаштиришдан ташқари, нормаль режимда (normal-mode rejection) асосий сигнал тебранишларини бартараф этиш чоралари ҳам кўрилади. Турли манбалар биз ўлчашни истаётган доимий кучланишга тушиб халақит берувчи ўзгарувчан сигналлар пайдо қилади. Бундай сигнал деярли ҳар доим 50 Гц ва юқорироқ қатламли фонга эга. Шовқин манбаи асосий сигнал манбаи билан изчил кирган деб ҳисоблаш мумкин.

Оғиш бурчакининг кичик катталикларида, θ оламиз:

Агар бу нисбатнинг ўнг томонидаги қўшилувчиларнинг алоҳида улушлари тенг бўлса, бундай ўлчаш оптимал деб аталади. Эътибор беринг: ўлчаш барча хатолар манбалари ажралган ҳолда нисбий таъсир қилиш нуқтаи-назаридан оптимал. Оптимал ўлчаш энг кам эҳтимолий тўлиқ хатони таъминлаши шарт эмас. Охирги нисбатни бошқача ёзиш мумкин ва шунда биз максимал нисбий хатони оламиз.


3.77. расм Пероли ўзиёзар xаракатланувчи катушка билан: (а) перо траектрориясининг кийшиқлиги, (b) траектория қийшиқлигини олдини олишга кўмаклашувчи ричагли механизм.

Идеал конденсаторлар ва индуктивлик ғалтаклари шовқин чиқармайди, чунки уларда йўқотишлар йўқ. Резистор пайдо қиладиган шовқинли сигнал қуввати (пропорционал V_RMS ва I_RMS) Δƒ частоталар полосасида доимий; резисторнинг иссиқлик шовқини оқ шовқин хисобланади. Агар биринчи бор Найквист таклиф этган фикрларга амал қилинса, резисторнинг иссиқлик шовқини V_RMS ўртача квадратик қиймати учун ифода хулосаси нисбатан оддий. 2.26-расмда “ҳаёлий эксперимент” схематик тасвирланган. Ўзатиш линияларининг ҳар бир учларига йўқотишсиз L узунликдаги R резисторлар уланади, бу резисторлар атроф муҳит билан иссиқлик мувозанатида. Z_c линияси характеристик импеданси R резисторлари қаршиликлари билан мувофиқлаштирилган, шу сабабли линияда акс этишлар йўқ. Чап резисторнингV_1,RMSўртача квадратик қийматли шовқин эквивалент манбасидан линия охирига 1/2 V_1,RMS ўртача квадратик қийматли қўшилган бўлади, у ўнгга линия бўйлаб vcтезлик билан “кучланиш тўлқини” кўринишида тарқалади; тегишлича “токнинг тўлқини” 1/2 V_1,RMS R га тенг.²
Худди шу тарзада ўнг резистор чапга тарқалувчи кучланиш тўлқинини ва ток тўлқинини пайдо қилади. Агар энди иккала Sкалит бир вақтда уланса, ҳар бир учларида қисқа туташтирилган кабел бўлагини оламиз. Бундай конструкция моҳиятан ƒn nvc / 2 l частотали резонатор ҳисобланади. Калитларни ва кабелни идеал деб фараз қилиб, иккала ҳолатда ҳам (S калитлар ажаритилганда ва қўшилганда) кабелдаги тўлқинларнинг ўртача энергияси тенг. Δƒ Полосасига тушувчи резонанс частоталар сонлари Δƒ (v_c / 2l) га тенг. Ҳар бир резонанс частоталар билан эркинликнинг икки даражаси боғлиқ: биттаси электрик энергияга тегишли, бошқаси эса магнит энергиясига тегишли (механик тизимлар ҳолатида эркинликнинг битта даражаси кинетик энергия билан боғлиқ, бошқаси эса потенцал энергия билан боғлиқ). Магнит лента ўзида эгилувчан синтетик пленкани акс эттириб ( полихлорвинил ёки лавсандан), қурилманинг қавариқ магнитли қалпоқчасига мустаҳкам ёпишиб туриши керак; айни вақтда лента чўзилмаслиги (кенгаймаслиги) учун анча мустаҳкам бўлиши керак, чунки бу вақт шкаласига қайд қилинган маълумотларнинг боғлиқлиги йўқолишига олиб келади. Лентанинг асоси бўлиб хизмат қилувчи мазкур пленка эмулсия билан қопланган бўлиб, кичик ферромагнит зарралар ва маҳкамловчи моддалардан таркиб топади. Мазкур қатламнинг қалинлиги қурилманинг магнитли қалпоқчасидаги ҳаво тирқиши кенглигидан анча катта бўлмаслиги керак. Шовқинни камайтириш учун магнитли қисмлар ўлчамлари қалпоқчанинг ҳаво тирқилиш кенглигидан анча кичик бўлиши керак. Бундан ташқари магнитли зарралар кучсиз таъсир натижасида ўзгармаслиги керак. Шунинг учун одатда темир оксиди ёки хром икки оксиди қўлланилади. Бундай материалдан тайёрланган кўп миқдордаги кичик ниналар боғловчи моддаларга жойлаштирилади ва шундай жойлаштирилиши керакки улар ҳаракат йўналишида мўлжалланган бўлиши шарт.
Сигналларни қайд қилиш мазкур оксидли қатламда магнитликни тарқалишини ўзгартириш йўли билан амалга оширилади. Мазкур тарқалиш қайд қилувчи қалпоқчани яратиб, унинг ҳаракатланиш тамойили кўрсатилган. Индуктив ёзиб олувчи қалпоқча ҳаво тирқишли ўзакка ўралган симлардан таркиб топади Ўзак юқори магнит ўтказувчанлик, кичик гистерезис ва уюрма ток натижасида кичик йўқотишларга эга материаллардан тайёрланади. Масалан сендаст, қатламли мю-металлдан тайёрланади. Магнит майдонининг кучланиши ғалтакдаги токка пропорционал бўлади. Магнит майдони кучланишини ошиши билан бир йўналишдаги доимий магнитланган магнит лентадаги зарралар сони ҳам ошади. Магнитланган майдон кучланиши ва магнитлаш натижаларининг алоқаси ночизиқ бўлади. Буни 3.82 расмда кўриш мумкин. 3.82 расмда лентанинг ферромагнит қопламидаги магнит гистерезис ҳалқаси тасвирланган. Частотани ўлчашнинг бошқа усули кучланишдаги частотани ўзгартиришга асосланган. Бунда кириш сигнали дастлаб тўғри бурчакли шакл сигналига ўзгаради.Тўғри бурчакли тебранишнинг ўсиб борувчи фронти кутувчи мултивибраторни ишга туширади, унда V қайд қилинган амплитуда ва Т узунликка эга тор импулсли кириш сигналлари билан синхронлаштириш амалга ошади. Кейинчалик бу импулслар пастли частота филтри орқали ўтади ва уларнинг ўртача миқдори индексация қилинади. Частота ўзгартиргчи диапазони бундай турдаги кучланишда иккита декадани ташкил қилади. Юқори частоталарда у тўғри бурчакли тебранишлар ўсиши, шунингдек ўсиш вақти ва кутувчи мултивибратор импулси пасайиши билан чекланган бўлади. Юқори частоталардаги чекловлар қуйи частота филтри билан асосланади. Бу филтрнинг кесим частотаси келувчи ташқи сигналларнининг пулсациясини минималлаштириш учун анча кичик бўлиши керак.
Кучланишдаги вақт оралиғини ўзгартиргич сўнгги камчиликка эга эмас. Бу ўзгартиргич икки кириш сигналини ўтказувчи пропорционал вақт, кучланишни ҳосил қилади. Ҳақиқатда ўлчанадиган даврларнинг частотани ўлчашдан фарқи мавжуд бўлиб, кўрсатилган тасвирга ўхшаш, К кучланиш қатъий маълум қияликка эга бўлади ва Уг ижобий олд импулсни намоён қилади. Импулс вақтида Vs бир даврда аниқ сақлаш схемасини акс эттирувчи миқдорга эга бўлади. Бундай шаклда олинган кучланиш V олдинги даврда белгиланган узунликка эга бўлади. Кўпроқ даврлар учун ўлчов диапазони максимал амплитуда билан чекланган бўлади. Кичик даврлар учун чекловлар кучланишнинг тескари юриш вақти билан асосланган бўлади, ўлчаш диапазони тахминан иккита декадани ташкил қилади


3.78.-расм. Кузатувчи тизимли рўйхатга олувчи мосламанинг харакат қилиш тамойили

Рақамли вольтметр ҳақиқатда доимий кучланишни ўлчайди, аммо бундай ўлчаш жуда аниқ ва тез (секундаги 100 ўлчовгача) бажарилади. Ўлчашнинг бу юқори тезлиги секин ўтувчи ўзгарувчан сигналларни рақамли форматга ўтказиш учун фойдаланилиши мумкин. Катта миқдордаги ўлчов нуқталарини кетма-кетликда кўриб чиқувчи (вақтинчалик мустаҳкамлашни амалга оширади, расм 2.10), мултиплексорни рақамли вольметр киришига жойлаштириш мумкин. Одатда рақамли волтметрлар компютер билан бевосита боғланган бўлади, масалан GPIB шина бўйлаб. Бундан ташқари рақамли волтметрлар дастурловчилар ҳам ҳисобланиб, ўлчашни қачон бошлаш, қандай диапазондан фойдаланишни кўрсатувчи йўриқномани юбориб, уни бошқариш имконини беради. Бу тўлиқ автоматлаштирилган ўлчов тизимини ишга тушириш имконини беради. Ташқи дастурлаштиришга қўшимча тарзда рақамли волтметр шунингдек ўлчашнинг зарур диапазонини автоматик аниқлаш ва кириш сигнали полярлигини белгилашга ҳам қодир бўлади. Бундай волтметрларда автоматик белгиланган диапазонда диапазон охиридаги айрим босим иккита диапазон кесишишини олдини олиш учун маълум гистерезис киритилади. Агар волтметрда 1 В диапазони белгиланган бўлса ва кириш кучланиши доимий ошиб борса у кириш кучланиши 1.2В миқдорга етмагунча ( унинг юқори чегарадан 20% ошишига йўл қўйилади) 10 В диапазонга уланмайди. ёки аксинча: агар 10 В диапазон ўрнатилган бўлса ва кириш кучланиши камайса волтметр кириш кучланиши 1 В миқдордан пасайганда 1В диапазонга уланади. Одатда рақамли волтметрлар компютер билан бевосита боғланган бўлади, масалан GPIB шина бўйлаб. Бундан ташқари рақамли волтметрлар дастурловчилар ҳам ҳисобланиб, ўлчашни қачон бошлаш, қандай диапазондан фойдаланишни кўрсатувчи йўриқномани юбориб, уни бошқариш имконини беради. Бу тўлиқ автоматлаштирилган ўлчов тизимини ишга тушириш имконини беради. Ташқи дастурлаштиришга қўшимча тарзда рақамли волтметр шунингдек ўлчашнинг зарур диапазонини автоматик аниқлаш ва кириш сигнали полярлигини белгилашга ҳам қодир бўлади. Бундай волтметрларда автоматик белгиланган диапазонда диапазон охиридаги айрим босим иккита диапазон кесишишини олдини олиш учун маълум гистерезис киритилади.³
Баъзан рақамли волтметрлар асосида кучланишдан ташқари бошқа миқдорларни ўлчаш мумкин бўлган асбоблар яратилади. Бундай асбоблар рақамли мултиметрлар деб номланади. Мазкур асбоблар кўриб чиқилган ўзгарувчан кучланишни доимийга ўзгартириш усулларидан биридан фойдаланиб ўзгарувчан кучланишни ўлчайди. Ўзгартиргичнинг хусусиятлари 10° тартибида тафовутни беради. Мултиметрларга хос бўлган бошқа функциялар қаршиликни ўлчашдир. Қаршилик аниқ токни резистори орқали ўтказиш ва ундаги кучланишнинг пасайишини ўлчаш орқали аниқланади.
Рақамли ўлчагичлар аниқ ва тезкор ўлчовлар учун жуда мос тушиб, улар ёрдамида катта миқдордаги ўлчов маълумотларини осон тўплаш мумкин. Буларни қўллаш учун аналог индикация жуда зерикарли бўлиб, катта вақт сарфини талаб қилади ва ҳисоблашдаги кўп миқдордаги хатоликларга олиб келади. Агар автоматик ўлчаш талаб қилинса рақамли асбоб дастурлаштирилган бўлиши ва шинага чиқа олиши керак.Рақамли волтметр ягона ўлчов диапазони билан АЦП асосида яратилади (одатда 10 В). Рақамли волтметр кўплаб диапазонлардан иборат бўлади.
Vx электр потенциаллари фарқини компенсациялаш учун таъминлаш манбаидан Yn кучланиш бериладиган тартибга солинадиган потенциометрдан αYn кучланиш олинади. Потенциометрни αYnVx га тенг бўладиган қилиб созлаш учун ноль-индикатор қшлланилган. αYn = Vx бўлганда тўлиқ компенсация юз беради ва Vx юкланмаган бўлиб қолади. Vn таъминот манбаи энергиянинг ёрдамчи манбаи ролини ўйнайди. V_х аниқ бўлиши учун V_n ни ва αa аниқ билиш керак:
[см/с]
Шунинг учун силжишнинг орттирмасини ўлчайди. Асосда интервал ўлчаниши ётади. Бу ерда ҳал қиладиган қобилият панжаранинг иккита ёндош линиялари ўртасидаги энг кичик масофа билан аниқланади. Ушбу масофа ёруғлик датчиги билан чекланади ва одатда фақат 1 мм ни ташкил қилади. Агар янада юқори рухсат керак бўлса, 3.10 (b)-расмда кўрсатилгандек муар тасвирдан фойдаланиш мумкин. Қўшимча панжара асосий ўлчов панжараси олдида жойлаштирилади ва бу ҳолат ўлчов панжараси горизонтал равишда бошқа жойга ўтаётганда вертикал равишда кўчаётган оч ва тўқ рангли чизиқлар манзарасини яратади (2.34 расмга қаранг).
Баъзан рақамли волтметрлар асосида кучланишдан ташқари бошқа миқдорларни ўлчаш мумкин бўлган асбоблар яратилади. Бундай асбоблар рақамли мултиметрлар деб номланади. Мазкур асбоблар кўриб чиқилган ўзгарувчан кучланишни доимийга ўзгартириш усулларидан биридан фойдаланиб ўзгарувчан кучланишни ўлчайди . Ўзгартиргичнинг хусусиятлари 10° тартибида тафовутни беради. Мултиметрларга хос бўлган бошқа функциялар қаршиликни ўлчашдир. Қаршилик аниқ токни резистори орқали ўтказиш ва ундаги кучланишнинг пасайишини ўлчаш орқали аниқланади.
Агар бу нисбатнинг ўнг томонидаги қўшилувчиларнинг алоҳида улушлари тенг бўлса, бундай ўлчаш оптимал деб аталади. Эътибор беринг: ўлчаш барча хатолар манбалари ажралган ҳолда нисбий таъсир қилиш нуқтаи-назаридан оптимал. Оптимал ўлчаш энг кам эҳтимолий тўлиқ хатони таъминлаши шарт эмас. Охирги нисбатни бошқача ёзиш мумкин ва шунда биз максимал нисбий хатони оламиз.


3.79. расм. Кузатувчи тизимли пероли рўйхатга олувчи мосламанинг b sin 2𝜋ft синусоидал сигналларни ёзишда динамик ночизиқлик сохаси.

Ўлчашларни энг яхши тарзда ўтказиш учун ўлчашларнинг янги усуллари, принциплари ва стратегиялари билан таниш бўлиш керак. Агар натижа ва кутилган аниқлик энг содда воситалар билан ва энг содда стратегияларга мувофиқ эришилган бўлса, ўлчаш оптимал бажарилади. Кўпинча ўлчашнинг бошқа қандайдир усули соддароқ ва шу сабабдан арзонроқ асбоб-ускунадан фойдаланишга имкон беради. Ўлчашларнинг кўп усуллари мавжуд, – биз бу параграфда кўриб чиқадиганимиздан кўпроқ; биз фақат одатда фойдаланиладиганлирини муҳокама қиламиз. Ҳар доим ҳам турли усуллар ўртасида аниқ чегара ўтказиб бўлмайди; кўпинча ўлчашда бир вақтда бир нечта усуллардан фойдаланилади.⁴
Бу ерда кўриб чиқиладиган усулларнинг дастлабки учтаси ўлчашлар натижаларига ўлчаш асбоби кўрсатмалари ёки асбобда қўлланилган акс эттириш воситаси таъсир қиладиган ҳол учун тегишли.