Toshkent aloqa tehnologiyalari universiteti u. N. Karimova metrologiya va telekommunikatsiya tizimlarida o

Zanjirlar va komponentlarning parametrlarini o‘lchashning raqamli usullari. Raqamli asboblarga turli o‘lchash prinsiplari asos qilib olingan. Qarshilikni dastlab unga proporsional kuchla­nishga vaqtli-impulsli o‘zgartirish bilan o‘zgartirib olinadigan ko‘p­rik turidagi razryadli kodlashli asboblar eng ko‘p tarqalgan.
9.7-rasmda aktiv qarshiliklarni o‘lchash uchun raqamli ko‘prik sxemasi keltirilgan.

9.7-rasm.
Ko‘prikning CD diagonaliga o‘zgarmas kuchlanish manbayi ulangan. Muvozanatlangan ko‘prik uchun R_xR₂ = R₁R₃ munosabat o‘rinli, bu yerdan o‘lchanayotgan qarshilik R_x = R₃R₁/R₂ bo‘ladi.
Ko‘prikning AB diagonaliga nol-organ ulangan bo‘lib, u R₁ va R₂ namuna qarshiliklarni avtomatik tanlash uchun signallar ishlab chiqaradi. Ulardan birinchisi (R₁) o‘lchanayotgan qarshilik R_x ni o‘lchash chegaralarining avtomatik tanlanishini ta’minlaydi, ikkinchisi (R₂) esa o‘lchanayotgan qarshilik R_x ni aniqlaydi. Na­muna qarshiliklarni ulashning tanlangan ketma-ketligi kod bilan bog‘liq. Raqamli ko‘priklarda ko‘pincha 2421 koddan foydalaniladi, ya’ni dastlab 2 «vaznli», keyin 4 «vaznli», keyin 2 «vaznli» va nihoyat 1 «vaznli» namuna qarshilikni ulanadi. Yuqori dekadadan pastki dekadaga o‘tishda namuna rezistorlarning qarshiliklari 10 marta kamayadi (0,2–0,4–0,2–0,1 va keyin 0,02–0,04–0,02–0,01). R_x qarshilikni o‘lchash bosqichida R₂ yelkaga vaqt davomida ketma-ket to‘rt guruh qarshiliklar ulanadi, bu bilan R_x qarshilikning 4 xonali sanog‘i olinishi ta’minlanadi.
Ko‘prik balansi nol-organ bilan fiksirlanadi (qayd qilinadi).
Raqamli ko‘prikning ish shakllari ketma-ketligi boshqarish bloki tomonidan ta’minlanadi. Bu blok yordamida avval zaruriy o‘lchash chegarasi (qarshilik R₁) tanlanadi, keyin namuna qarshilik R₂ ni tanlanadi va oxirgi taktda boshqarish blokidan deshifratorga signallar beriladi, deshifrator (R₂ qarshiliklar bilan aniqlanadigan) o‘lchash axborotini o‘nli to‘rt razryadli kodga o‘zgartiradi. Bu bilan o‘lchanayotgan qarshilikning raqamli sanog‘ining olinishi ta’minlanadi.
Bayon qilingan o‘lchash prinsipi R, C va L ni o‘lchash uchun universal raqamli asboblarni yaratish imkonini beradi. Bunda asboblarning xatoliklari quyidagi asosiy tashkil etuvchilar bilan aniqlanadi: diskretlik xatoligi bilan va apparatura xatoligi (ko‘prik yelkalari rezistorlarining tayyorlanish aniqligi, ularning stabilligi, kommutatsiyalovchi bo‘g‘inlar sifati, nol-organ sezgirligi bo‘sag‘asining oxirgi qiymati hisobiga xatolik) bilan.
Sanoat o‘lchash apparaturasida aktiv qarshiliklarni raqamli o‘lchagichlar keng tarqalgan bo‘lib, ularda o‘lchanadigan kattalik unga proporsional kuchlanishga o‘zgartiriladi va bu kuchlanish keyin raqamli asbob bilan ulanadi. Bosh­qacha aytganda, bunday o‘lchagich qarshilik – kuchlanish o‘zgartirgichi va raqamli voltmetrlardan iborat bo‘ladi.

9.8-rasm.

O‘lchash prinsipi 9.8-a rasmda tushuntirilgan, bu yerda U_nam – sxemaning stabil ta’minot manbasi, R_nam – namuna qarshilik. O‘lchanayotgan qarshilik R_x da ta’sir qilinayotgan kuchlanish bu qarshilikning qiymati haqidagi axborotni tashiydi. Biroq bu eng sodda hamda qarshilikni kuchlanishga chiziqli o‘zgartirish sodir bo‘lmaydi, chunki R_x ning o‘zgarishi bilan faqat undagi kuchlanish emas, balki R_nam, R_x bo‘lgich orqali oqayotgan umumiy tok I_nam ham o‘zgaradi. Shu sababli o‘zgartirish funksiyasi
u_x = (R_x/R_nam)U_nam(1 + d)
nochiziqli bo‘ladi. Bu formulada d = –R_x/(R_nam + R_x) koeffitsiyent o‘zgartirish funksiyasining chiziqli qonundan og‘ish darajasini ko‘rsatadi. Qaralayotgan sxema o‘zgar­tirishning ancha katta nochiziqliligi uni raqamli asboblarda R_x ni amaliyotda qoniqarli aniqlik bilan o‘lchash uchun qo‘llanishga imkon bermaydi.
Voltmetr-ampermetr usuli bo‘yicha tuzilgan operatsion o‘zgart­gichlar sxemalariga operatsion kuchaytirgichlardan foydalanib, bu kamchilikni R_x o‘zgarishda I_x tokning o‘zgarmasligini ta’minlash hisobiga amalda bartaraf etish mumkin. Keng tarqalgan bunday sxemalardan biri 9.8-b rasmda ko‘rsatilgan. O‘lchanayotgan qarshilik R_x operatsion kuchaytirgichning manfiy teskari aloqa zanjiriga ulanadi. Operatsion kuchaytirgichning kirish qarshiligi katta bo‘lish shartida bunday sxemaning uzatish koeffitsiyenti quyidagicha bo‘ladi:
(9.19)
Operatsion kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsiyenti K→∞ bo‘lganda (amalda K = 500...1000 bo‘lishi yetarlidir). 9.19) ushbu ko‘rinishda bo‘ladi:
(9.20)
Demak, R_nam va U_nam o‘zgarmas bo‘lganida sxemaning chiqish kuchlanishi o‘lchanayotgan qarshilik R_x ga chiziqli bog‘liq bo‘ladi.
Ko‘rib chiqilgan bu usul asosida yaratilgan asboblarning xatoligi R_nam ning xatoligi va U_nam ning nostabilligiga bog‘liq bo‘lib, 1...2% chegaralarda yotadi.

9.9-rasm.
Vaqt-impulsli o‘zgartirishga asoslangan raqamli asboblarda o‘lchanayotgan parametr vaqt oralig‘iga o‘zgartiriladi va keyin diskret sanoq usuli bilan o‘lchanadi. Sig‘imni o‘lchash uchun bunday asbobning soddalashtirilgan sxemasi 9.9-rasmda tasvirlangan. Dastlab boshqaruvchi sxema kalit K ni ulaydi va R_nam, C_x zanjiriga U_nam kuchlanish qo‘yiladi (R_nam – namuna qarshilik, U_nam – stabil qarshilik). Bu bilan bir vaqtda boshqaruvchi sxema vaqt selektoirin ulaydi va sanagichka kvarsli generatordan impulslar kela boshlaydi. U_nam kuchlanish ta’siri ostida kondensator C_x ning potensiali U_Cx = U_nam[1 – exp(–t^t/t)] qonun bo‘yicha o‘sadi, bu yerda t=R_namS_x·t =t vaqtdan so‘ng, kondensator C_x dan nol-organga keladigan U’_x=U_nam[1 – exp(–1)=0,632U_nam kuchlanish nol organning ikkinchi kirishiga R₁, R₂ bo‘lgichdan keladigan kuchlanish bilan tenglashadi (U₁=0,632U_nam). Nol organ bosh­qaruvchi sxemaga impuls beradi va u kalitni ochadi. Sanagich impulslar berilishi to‘xtaydi. Natijada sanagichka t = t vaqt ichida n = f_gt = f_gt = f_gR_namC_x ta sanoq impuslari keladi. Demak,
C_x = n/f_gR_nam.
Shunday qilib, R_nam va kvarsli generatorli tebranishlar chastotasi f_g lar o‘zgarmas (doimiy) bo‘lganda C_x sig‘im impulslar soni n bilan aniqlanadi. O‘lchash sikli tugashi bilan sanagichdagi axborot raqamli sanoq qurilmasiga keladi. R_nam va f_g chastotaning turli qiy­matlarini tanlab olib, S_x ni o‘lchash chegaralarini o‘zgartirish mumkin.
O‘lchash xatoliklari manbalari quyidagilardan iborat: f_g chasto­taning nostabilligi, diskretlik xatoligi, asbob xatoligi (u namuna elementlarning stabilligi va aniqligi bilan belgilanadi), ta’minot manbasi U_nam ning nostabilligi.
Shu asbobning o‘zidan qarshilikni o‘lchash uchun foydalanish ham mumkinligi (9.20) kelib chiqadi. Buning uchun S_x o‘rniga namunali kondensator, R_nam o‘rniga esa o‘lchanadigan rezistor R_x ni ulash yetarlidir. Bu holda rezistorning qarshiligi R_x = n/f_gC_nam formuladan aniqlanadi.
Induktivlik L_x ni o‘lchash uchun g‘altakni R_nam o‘rniga (9.9-rasm) ulash, R_nam ni esa kondensator C_x o‘rniga ulash lozim. Bu holda K kalit yopilganidan keyin R_nam dagi kuchlanish vaqt doimiysi t = L_x/R_nam bo‘lgan eksponenta bo‘yicha o‘sadi. t = t momentda sanagich qayd qilgan sanoqlar soni n = f_g/t = f_gL_x/R_nam ga teng bo‘ladi, bu yerdan L_x = nR_nam /f_g. R_nam va f_g lar o‘zgarmas bo‘lganida induktivlik impulslar soni n bilan aniqlanadi.