Тоңазытқышты тұтыну кезіндегі қуат

Ферродинамикалық ваттметрлердің дәлдігі төмен. Оларды гистерезис әсеріне байланысты тұрақты ток тізбегінде қолдануға болмайды.

Айнымалы ток электр энергиясының шығымын өлшеу үшін индукциялық жүйедегі санағышы қолданылады. Санағыштың бір орауышы жүктемеге тізбектеле қосылса, екіншісі -  оған параллель қосылады. Ваттметрдің өзгешелігі – ораманың параллель тізбегінде ешқандай қосымша резистор болмайды, өйткені айнымалы магнит өрісін тудыру үшін екі орауыштағы токтар фаза бойынша бір – бірінен 90 º шамасында ығысқан болу керек. Санағыш кестесінде есептеуге арналған кернеу, ток, жиілік энергия қандай бірлікпен өлшенетіндігі, айналу табағының қандай айналым санына 1 квт сағат энергия шығымы сай келетіндігі көрсетіледі.

Төменгі жиілікті ваттметр

                                         

            

Төменгі жиілікті ваттметрлер – ток көзі жүйесінің қоректендіру желісіндегі  өндірістік жиіліктегі тұтынушы қуатты өлшеуге арналған, олар бір фазалы және үш фазалы болуы мүмкін.      Жеке шағын тобы варметрлердi құрайды, олар -  реактивтiк қуаттың өлшеуiштерi болып табылады. Цифрлық аспап әдетте белсендi және реактивтi қуатты өлшеудiң мүмкiндiгiн қоса атқарады.

Электродинамикалық және ферродинамикалық жүйедегі аналогті төменгі жиілікті ваттметрлердің өлшеу механизмдері екі катушкадан тұрады, біреуі жүктемеге тізбектей қосылады, ал екінші катушкаға  параллель қосылады. Катушканың магнит өрістерінің өзара әсерлесуі айналдырушы момент тудырады, ол құралдың бағдарын ауытқытады және ток көзіне пропорционал болады.  Кернеу және косинус немесе синус әр түрлі фазада болады (сәйкесiнше белсендi немесе реактивтiк қуатты өлшеу үшiн).

Мысалы: Ц301, Д8002, Д5071

Сандық ваттметрлердің кіріс тізбектерінің орнына екі құрылғысы болады, олар ток және кернеу бойынша және олар сәйкесінше жүктемеге тізбектей және параллель қосылады. Құрылғылар өлшец трансформаторларының, термисторлардың, термопарлардың негізінде болуы мүмкін.

Мысалы: MI 2010А, СР3010, ЩВ02

 Радиодиапазонның  жұтатын  қуатының ваттметрлері                   фотоснимок пикового СВЧ-ваттметра М3-5С

Радиодиапазонның  жұтатын қуатының ваттметрлері кең қолданыстағы және үлкен көлемдегі радиодиапазондық ваттметрлердің шағын тобын құрайды. Бұл шағын топтың түрге бөлінуі әр түрлі алғашқы түрлендіргіштердің  негізгі қолданылуына байланысты.

Сериялы шығарылатын ваттметрлерге термистор, термопор және детектор базасындағы түрлендіргіштер қолданылады. Тәжірибелік жұмыстарда басқа ережелерге сүйенетін пандеромоторлық және гальваномагниттік құрылғылар қолданылады. Жұтылатын қуаттың ваттмерлерімен жұмыс істеуде сақ болу қажет, себебі кіріс кедергісінің қабылдағыш бастары сызықтық толқындық кедергімен сәйкес келмесе,  энергия бөлігі көрініс табады және ваттметр берілетін қуатты емес жұтылатын қуатты өлшейді, ал ол берілетін қуаттан KP×Pпад, ( мұндағы  KP —қуаттың көрініс табу коэфициенті) осынша шамаға айрықшаланады.

 

Термисторлық ваттметр (болометрикалық):

Термисторлық ваттметр (болометрикалық) - термистор базасында қабылданған түрлендіргіштен және айнымалы ток көзі бар өлщегіш өтімінен тұрады. Термисторлық түрлендіргіштің әрекет ету қағидасы термистордың кедергісініңионың қыздыру температурасына тәуелділігінен және өз кезегінде оған берілетін қуат сигналының таралуына тәуелді. Өлшеу әдісі термисторда таралатын және оны қыздыратын өлшенетін сигналдың қуатын  төменгі жиілікті токтың қуатымен салыстыру арқылы жүзеге асырылады. Термисторлық ваттмерлерді теңестірудің ең алғашқы үлгілері қолмен жүзеге асырылды ал қазіргі ваттмерлерді теңестіру автоматты түрде жүзеге асырылады және сандық түрде шығарылады. Термисторлық ваттметрлерiнiң кемшiлiктерiне оның аз динамикалық диапазоны жатады - ыдыраудың ең жоғары қуаты - бiрнеше милливатт.

мысалы: М3-22А, М3-28

Калориметрикалық ваттметр

Калориметрикалық ваттметрдің термисторлық ваттметрден айырмашылығы өлшенетін қуаттың жұтылуы үшін жеке жүктеме қолданылады одан жылу термисторлық түрлендіргішке дистилденген су немесе сұйықтық арқылы жіберіледі.  Сұйықтықты орта кіріс жүктемесін, түрлендіргішті және салқындатқыш жылу алмастырғышты қоршай отырып, ағынның берілген жылдамдығымен айналады.       

• Мысалы : М3-13, МК3-68, МК3-70

Термоэлектрондық  ваттметрер

Термоэлектрондық  ваттметрлер бірінші түрлендіргіштер ретінде жылытқыштың тік немесе жанама термопарларын қолданады. Ыстық дәнекерленген жерді өлшеу кезінде термопарлар тұжырымдалған қуаттың өлшеуші сигналы негізінде жүргізіледі. Өлшеу ақпараты тұрақты ток сигналы ретінде электрондық блокқа келіп түседі, ол осы жерде түрленеді және көрсеткіш құрылғыға келіп түседі.

• Мысалы: М3-51, М3-56, М3-93

Шыңдық детекторлы ваттметрлер

Шыңдық детекторлы ваттметрлер басқа ваттметрлерге қарағанда үздіксіз сигнал қуатын өлшеу үшін ғана емес радиоимпульстың шыңдық қуатын өлшеуге арналған, бірақ қазіргі таңда мұндай ваттметрлердің түрлері көп қолданысқа ие емес.   Мысалы: М3-3А, М3-5А

Өлшеу әдістемесін жасау

«Өлшеуді жүргізу жұмыс әдістемесін жасау» бөлімі ГОСТ 8.010-72 және ГОСТ 8.467-82, ҚР СТ 1.5-93 талаптарына сәйкес орындалады.

Өлшеу әдістемесін жасау - өлшеу нәтижелерін дәлдікпен алуды қамтамасыз ететін операциялар мен ережелер жиынтығы. Өлшеуді жүргізгенде қателікпен қамтамасыз етілетіндіктен өлшеу әдістемесін жасау өңделеді және қолданылады.

 

ӨӘЖ өңдеу реті

 

Өлшеу әдістемесін жасау Мемлекеттік метрологиялық қызметпен, уәкілетті мемлекеттік органдармен, жеке және заңды тұлғалармен өңделеді.

Өлшеу әдістемесін өңдеген кезде келесі этаптар қарастырылады:

• өлшеу әдістемесін жасау үшін алғашқы мәліметтер
• қосымша құрылғының өлшеу әдісі мен өлшеу құралын таңдау
• өлшеу қателігінің жазылған сипаттамаларын орнату
• өлшеу әдістемесін жасауды регламенттейтін құжат өңдеу
• ӨӘЖ метрологиялық атттестация
• ӨӘЖ тіркеу

ӨӘЖ өңделуі алғашқы мәліметтер негізінде орындалады. Ол өзіне қосады: ӨӘЖ тағайындалуын, диапазонға талаптар және өлшеу қателігі, өлшеу шарты, сонымен қоса бақыланатын объектінің параметрлеріне талаптар. Бұлардың мәндері өлшеу негізінде бақыланып отырады.

Алғашқы мәліметтер техникалық тапсырмада немесе ӨӘЖ өңдеу келісім шартының қосымшасында болады.

Өлшеу құралдары мен әдісін таңдау берілген түрдегі таңдалған өлшеу құралдары мен әдісі жөніндегі қолданылатын құжатқа сәйкес орындалады.

Өлшеу әдістемесін жасауды қолданысқа енгізбес бұрын ол аттестатталған немесе стандартталған болуы керек. Аттестация құрамына аттестация программасының өңделуі мен тіркелуі, программамен сәйкес келетін зерттеуді жүргізу, аттестация отчетының жасалуы мен көркемделуі, ӨӘЖ аттестатын көркемдеу жатады. Аттестация кезінде өлшеу дәлдігіне әсер ететін барлық факторлардың дұрыстылығы тексерілуі керек. ӨӘЖ аттестациясын мемлекеттік және ведомстволық метрологиялық қызметтер жүргізеді.

Өлшеу әдісін салыстырып тексеру – Мемлекеттік метрологиялық органдар қызметкерлерімен орындалатын қалыптасқан міндетті талаптардың өлшеу әдісінің жарамдылығы мен сәйкестігін растау кезіндегі операциялар жиынтығы.

Өлшеу әдісін салыстырып тексеру оны шығару кезінде немесе жөндеуден кейін бір елге әкелгенде және эксплуатациялау кезінде жүргізеді. Әр жыл сайынғы салыстырып тексеру нәтижесін техникалық құжаттамаға салыстырып тексеру клеймасын салады.

 

Ваттметр қателіктері.

 

Негізгі ваттметр қателігін келесі формула бойынша пайыздық өлшеммен есептейді:                           

                                       

Аөзг – өлшеу ені, құралдың салыстырып тексеру нәтижесі бойынша;

Ад – нақты өлшеу ені,  өлшеудің үлгідегі шамасы бойынша;

Ан – нормаланған өлшеу.

 

Құралдың салыстырып тексерілуі кезіндегі қателігі ГОСТ 8476 және ГОСТ 8711 – де көрсетілген негізгі қателіктен аспауы керек.

Токтың екі бағыты бойынша салыстырылып тексерілетін құралдар, шкаланың әрбір нүктесі бойынша алынған өлшемнің ең үлкен мәні алынады. Негізгі қателікті табудағы өлшем нәтижесі бойынша өлшем вариациясы табылады. Жұмыс құралдарының варияциясы ГОСТ 8711 және  ГОСТ 8476 – да көрсетілгеннен аспауы керек. Салыстырып тексеру кезінде, керек болған жағдайда, құралдың  негізгі қателіктерін әрбір тексеру шкаласында төрт мәннің  орташа арифметикалық мәнімен табылады.

 

 

Ваттметрды тұрақты токта салыстырып тексеру.

Дәлдік классы 0,1-0,5 ваттметрлер жанама өлшеулер әдісімен потенциометриялық құрал көмегімен салыстырып тексеріледі. Дәлдік классы 1,0 – 5,0 ваттметрлер схема бойнынша салыстырып тексеріледі.

 

Ваттметрді айнымалы токта салыстырып тексеру.

Дәлдік классы 0,1- 0,2 ваттметрлерді  компаратор, ваттметр және варметр көмегімен салыстырып тексеріледі, дәлдік классы 0,5 – 5,0 ваттметрлерді компаратор схемасымен, өлшеудің үлгідегі қолданылатын құралдары арқылы салыстырып тексеріледі.

Дәлдік классы 1,0-5,0 ваттметрлердің айнымалы токта салыстырып тексеру нәтижесі өздігінен жасалған протокол формасымен әзірленеді.

 

Өлшеу нәтижелерін өңдеу

Күрделі немесе көп еселік өлшемдер әдетте кездейсоқ қателіктердің әсерін азайту үшін жүргізіледі. Әрбір өлшемнің нәтижесі өлшенетін шамаға баға береді.

Бақылау нәтижесі шын мәнінен құрамында кездейсоқ және жүйелік қателіктерімен ерекшеленеді.

Егер өлшем нәтижесінің жүйелік қателігі белгілі болса, онда түзетулер енгізіледі

Егер өлшем нәтижелері қалыпты таралу заңына бағынса, онда Х бағасы өлшем нәтижелерінің орташа арифметикалы болып табылады.

Өлшем нәтижелерін өңдеу жолы келесідей:

1. Өлшем нәтижелерінен белгілі жүйелік қателіктерді алып тастайды.
2. Өзгертілген байқау нәтижелерінің орташа арифметикасын табады .
3. Өлшем нәтижесінің орташа квадраттық ауытқу бағанасын анықтайды.

 

4.  Егер дөрекі қателігінің  болу мүмкіндігі болса, оны критерийді  қолданып алып тастайды.

 

Дөрекі қателіктердің болуын бағалау математикалық статистика әдісімен ― гипотезалардың статистикалық тексеруімен бағаланады. Есептің реті осындай: екі таңдауды салыстырады (немесе басты жиынтықпен салыстырады). Нөлді гипотезасы : екі таңдаудың арасында айырмашылық жоқ, екеуіде басты жиынтыққа жатады, ал болмаған айырмашылықтары кездейсоқ қателіктерге байланысты. Осы жағдайда осы екі таңдаудың кез-келген бағалары, бір басты жиынтықтың мәндері болады. Альтернативті гипотеза : өзгешеліктер кездейсоқтықтан емес, таңдаулар әртүрлі жиынтыққа тән. Гипотезаларды тексеру реті келесідей: таңдалы мәліметтер бойынша тексеру критерий есептеледі. Табылған критерий мәні таблицадағы критикалық мәндерімен салыстырады. Әрбір критерийдің сыни мәні мәндік деңгейімен және бостандық дәреже санымен анықталады. Жиі кездесетіні, бір шаманың өлшемдер қатарындағы бір нәтиже басқаларынан аса ерекшеленеді, ол не тым үлкен, не тым кіші болады. Оның ерекшеленуін аса ірі қате жіберіп алғанын деуге болады. Бұдан біз осы нәтижені басқа басты жиынтыққа жататынын көреміз.

 

Айқындалған статистикалық критерийлерді қолдана отырып, нөлдік гипотезаны терістейді, бұл дегеніміз практикалық мүмкін еместігін дәлелдейді. Егер орындалса, онда нәтижені алып тастайды, ал орындалмаса, өлшеу нәтижесін қалдырады.

-тексеру  критерийі

-өзгешеленген нәтиже

 

5.  Мәңдік деңгейі мен өлшеу  санына байланысты таблица бойынша  сыни мәні анықталады. ( А қосымшасы). Егер r> болса, нәтиже дөрекі қателікке жатады.

 

6. Егер r> болса, мәнін кестеден (Б қосымшасы) қарап, қателіктің сенімді шегін анықтаймыз

 

7. Егер  және шамалар өлшеу жүйесінің қателіктерінің абсолютті мәнімен салыстырмалы болса, онда шамасын жойылмаған жүйелік бөлігі ретінде деп санайды және қателіктің қосындысын есептейді.

 

 

8.  Өлшеу нәтижесін былай жазамыз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 нұсқа.

 

Өлшеу объектісі, өлшеу жағдайлары	Өлшеу шамаларының шектік мәндері,мм	Өлшеудің салыстырмалы қателігі	Мүмкіндік, мкм
Тоңазытқышты тұтыну кезіндегі  қуат	140 В	5%	-

 

 

Тоңазытқышты тұтыну кезіндегі алынған келесі мәндер:

 

 

№		№
1.	140,445	11.	140,762
2.	145,832	12.	140,139
3.	140,522	13.	140,078
4.	144,811	14.	140,885
5.	140,111	15.	180,003
6.	140,229	16.	140,007
7.	120,193	17.	140,121
8.	140,663	18.	140,160
9.	140,712	19.	140,000
10.	140,335	20.	140,542