O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI

OLIY VA O’RTA MAHSUS TA’LIM VAZIRLIGI

TOSHKENT ALOQA TEHNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

 U.N. KARIMOVA

METROLOGIYA VA TELEKOMMUNIKATSIYA TIZIMLARIDA O’LCHASH

O’quv qo’llanma

(I-qism)

Barcha ta’lim yonalishlari uchun

TOSHKENT 2013

MUALLIFLAR HAQIDA MA’LUMOT

TATU, OTLvaOT kafedrasi katta o’qituvchisi                           U.N. Karimova

Tel.: 238-64-48

Uy: 235-45-16

TATU, TI  kafedrasi,

t.f.n. dotsent                                                                N.X. Gulto’raev

ANNOTATSIYA

O’quv qo’llanma quyidagi boblarni o’z ichiga olgan: Aloqa va axborotlashtirish sohasida metrologik ta’minot, o’lchash xatoliklari, o’lchash vositalari, impulsli va raqamli o’lchash texnikasi, kuchlanish va quvvatli o’lchash metodlari, elektr signallarining shaklini kuzatish va tahlil qilish, signal va chastota vaqt parametrlarini o’lchash va spektr tahlili, o’lchash signallari generatorlari, zanjirlar komponentalarining parametrlarini o’lchash usullari va vositalari, axborot o’lchash asboblari va tizimlari.

O’quv qo’llanma Toshkent Axborot Texnologiyalari Universiteti, Oliy o’quv yurti talabalari, professor-o’qituvchilari va injener-texnik xodimlar foydalanishi mumkin.

АННОТАЦИЯ

Данное учебное пособие включает в себя следующие главы: метрологическое обеспечение в сфере связи и информатизации, погрешности измерений нормирование погрешностей измерений, измерительные сигналы, импульсная и цифровая техника, методы измерения напряжения и мощности, наблюдение и анализ формы электрических сигналов, анализ спектра и частотно-временных параметров сигналов, методы и средства измерения параметров и компонентов целей, информационно-измерительные системы и приборы.

Данное учебное пособие предназначено для студентов ТУИТ, студентов, профессорско-преподавательского состава и инженерно-технических работников высших учебных заведений.

SUMMARY

Given textbook consists of next parts:

metrological providing in the communication spheres and in informatization, measuring error, norming measuring error, measuring signals, impulsing and digital technic, measuring methods of voltage and power, monitoring and analysis of electrical signals forms, the analysis of spectrum and time-frequency parameters of signals, methods and means measuring parameters and circuit components, information measuring  systems and devices.

         This given textbook is, students and teacher’s staff, technic engineering  personnel of high education establishments.

O’lchashlar – bugungi kunda ishlab chiqarish jarayonlarining samaradorligini oshirishda hamda mahsulot va xizmatlar sifatining kafolatlanishida muhim rol o’ynamoqda. O’lchashlarning tadqiq qilinayotgan obyektlar holati va xususiyatlarini tavsiflaydigan kattaliklar haqidagi obyektiv axborot manbai sifatida ahamiyati ortib bormoqda. Shunga ko’ra o’lchash usullariga va o’lchash vositalarining o’lchash aniqligiga, o’lchash asboblarining tezkorligiga, ularning avtomatik holatda ishlashiga nisbatan jiddiy talablar qo’yilmoqda. Bu esa tayyorlanayotgan mutaxassislarning o’lchashlarga hozirgi vaqtda qo’yilayotgan me’yor va talablarni bilishlarini zaruriy hol qilib qo’ymoqda. Chunki, o’lchov axborotlari mahsulotlarni sinashda, telekommunikatsiya xizmatlarini baholashda texnikaviy va boshqarish bo’yicha yechimlar qabul qilishda asos bo’lib hisoblanadi.

Asosiy qisqartmalar ro’yxati

AMX – asosiy metrologiya xizmati

ART – avtomatik rostlash tizimi

ARO’ – analog-raqamli o’zgartgich

ArI – arrasimon impuls

AST – asosiy standartlashtirish tashkilotlari

AChX – amlituda-chastota xarakteristika

AChXO’ – amplituda-chastota xarakteristikasini o’lchagich

DAI – Davlat aloqa inspektsiyasi

DK – daraja ko’rsatkichlar

DST – Davlat standartlashtirish tizimi

DO’ – daraja o’lchagichlar

ITH – ilmiy-texnik hujjat

KAR – kuchaytirishni avtomatik rostlash

KKM – kompensatsiyalovchi kuchlanish manbasi

LK – logarifmik kuchaytirgich

MX – metrologik xizmat

MH – me’yoriy hujjatlar

OChK – oraliq chastota kuchaytirgichi

PCh – past chastota

PChG – past chastota generatori

PChF – past chastotalar filtri

PChK – past chastota kuchaytirgichi

RSQ – raqamli sanoq qurilmasi

RO’A – raqamli o’lchash asbobi

SAK – sekin arrasimon kuchlanish

SO – sertifikatlash organlari

TAK – tez arrasimon kuchlanish

TBI – to’g’ri burchakli impuls

TTK – turg’un to’lqin koeffitsienti

TTXKQ – Telefoniya va telegrafiya bo’yicha xalqaro konsultativ qo’mita

TCh – tonal chastota

TChG – tonal chastota generatori

TChK – tovush chastotasi kuchaytirgichi

TSh – texnik shartlar

TO’ – termoo’zgartgich

UI – uchburchak impuls

FDO’ – Furye diskret o’zgartirish algoritmi

FTMTM – Fan-texnika va marketing tadqiqotlari markazi

FTO’ – Furye tez o’zgartirishlari

XS – xalqaro standartlar

XQ – xotirlovchi qurilma

ChO’ – chastota o’zgartirishlari

ShG – shovqin generatorlari

EYuK – elektr yurituvchi kuch

EHM – elektr hisoblash mashinasi

YuCh – yuqori chastota

O’V – o’lchash vositasi

O’zAAA – O’zbekiston aloqa va axborotlashtirish agentligi

O’TK – o’zgarmas tok kuchaytirgichi

O’X – o’tish xarakteristikasi

O’YuCH – o’ta yuqori chastotalar

QI – qo’ng’iroqsimon impuls

QE – qizdirish elementi

MUNDARIJA

	SO’Z BOSHI……………………………………………………...	16
1-bob.	aloQA va Axborotlashtirish soHasida metrologik ta’minot……………………………………..	18
1.1	Metrologiyada qo’llaniladigan asosiy atamalar……………...........	18
1.2	O’lchashlar tasnifi…………………………………………………	20
1.3	O’lchashlarning asosiy tavsiflari………………………………….	21
1.4	Fizik kattaliklar va birliklar……………………………………….	22
1.5	Etalonlar va namunali o’lchash vositalari…………………………	23
1.6	O’zbekiston Respublikasi aloqa va axborotlashtirish sohasida metrologik ta’minotning me’yoriy-huquqiy asoslari……………...	26
	Nazorat savollari…………………………………………………..	27
2-BOB.	O’LCHASH XATOLIKLARI…………………………………….	29
2.1	Muntazam xatoliklar………………………………………………	30
2.1.1	Uslubiy xatoliklar…………..…………..…………..……………..	30
2.1.2	Asbobiy xatoliklar…………..…………..…………..…………….	32
2.1.3	Sub’ektiv muntazam xatoliklar…………..…………..……............	32
2.1.4	Muntazam xatoliklarni chiqarib tashlash va hisobga olish usullari…………..…………..…………..…………..…………….	33
2.2	Tasodifiy xatoliklar…………..…………..…………..……………	35
2.2.1	Tasodifiy xatoliklarning ta’riflanishi…………..………………….	35
2.2.2	Tasodifiy xatoliklarning matematik modellari……………………	35
	Nazorat savollari…………………………………………………..	48
3-BOB.	O’lchash vositalariNING xatoliklarini me’yorlash…………..…………..…………..……………….	49
3.1	O’lchash vositalarining aniqlik sinflari…………..……………….	50
	Nazorat savollari…………………………………………………..	57
4-bob.	O’lchash signallari…………..…………..…………..…..	58
4.1	O’lchash signallari haqida umumiy ma’lumotlar……………........	58
4.2	O’lchash signallarining matematik tavsifi…………………...........	61
4.3	Impulsli va impulsli-kodli modulyatsiyalangan signallar............................................................................................	69
4.4	Impulsli va raqamli o‘lchash texnikasi haqida umumiy ma’lumotlar......................................................................................	71
4.5	Mantiqiy va raqamli elementlar…………………………………...	73
4.6	Raqamli o‘lchash asboblari va o‘zgartirgichlari…………………..	82
4.7	Analog-raqamli va raqamli-analog o‘zgartirgichlar........................	84
	Nazorat savollari…………………………………………………..	91
5-BOB.	KUCHLANISH VA QUVVATNI O’LCHASH USULLARI……	93
5.1	Umumiy qoidalar…………..…………..…………..……………...	93
5.2	Elektron voltmetrlarning umumiy tavsifi va tasnifi…………..…...	96
5.3	Elektron voltmetrlarning tuzilish sxemalari va ishlash printsiplari…………………………………………………………	97
5.4	O’zgaruvchan kuchlanishni o’zgarmas kuchlanishga o’zgartgichlar...................................................................................	98
5.5	Voltmetrlar ko’rsatishlarining o’lchanayotgan signal shakliga bog’liqligi…………..…………..…………..……………	106
5.6	Kuchlanish darajalarini o’lchash…………..……...........................	110
5.6.1	Quvvat, kuchlanish va tok bo’yicha absolyut darajalar…………...	111
5.6.2	Nisbiy va o’lchash darajalar………………………………………	113
5.6.3	Uzatish birliklari…………………………………………………..	114
5.6.4	Daraja o’lchagichlarining tuzilish sxemalari…………..………….	115
5.6.5	Voltmetrlar va daraja o’lchagichlarining kirish zanjirlari...........................................................................................	121
5.6.6	Daraja o’lchagich xatoligiga ulash shnurlarining ta’siri…..............	125
5.7	Quvvatni o’lchash…………..…………..…………..……………..	129
5.7.1	Umumiy qoidalar…………..…………..…………..………….......	129
5.7.2	Quvvat o’lchagichlar tasnifi…………..…………..………………	131
5.7.3	Sanoat chastotali o’zgaruvchan tok va o’zgarmas tok zanjirlarida quvvatni o’lchash…………..…………..……………..	132
5.7.4	Raqamli vattmetrlar…………..…………..…………..……….......	137
	Nazorat savollari…………………………………………………..	138
6-BOB.	ELEKTR SIGNALLARINING SHAKLINI KUZATISH VA TAHLIL QILISH…………..…………..…………..………….......	139
6.1	Elektron ostsillograflar…………..…………..…………..………..	139
6.2	Elektron-nurli ostsillografik trubkalar…………..………………...	139
6.3	Ostsillografning tuzilish sxemasi…………..…………..………….	142
6.4	Elektron ostsillograf yoyishlarining turlari…………..…................	147
6.5	Ostsillograf yoyishlarini sinxronlash…………..………………….	151
6.6	Ostsillograf kalibratorlari…………..…………..………………….	157
6.7	Ko’p nurli ostsillograflar…………..…………..………………….	164
6.8	Stroboskopik ostsillograflar…………..…………..……………….	165
6.9	Raqamli ostsillograflar…………..…………..…………………….	170
	Nazorat savollari…………………………………………………..	172
7-BOB.	SIGNAL VA CHASTOTA-VAQT PARAMETRLARINI       O’LCHASH VA SPEKTR TAHLILI…………..………………..	173
7.1	Chastotani o’lchashning analog usullari…………..………………	173
7.2	Raqamli chastota o’lchagichlar va vaqt oraliqlarini    o’lchagichlar…………..…………..…………..…………..………	180
7.3	Faza siljishini o’lchash…………..…………..…………..………..	191
7.4	Amplituda-chastota tavsiflarni o’lchash…………………………..	198
7.4.1	Amplituda-chastota tavsiflarini nuqtalar bo’yicha o’lchash…………..…………..…………..…………..……………	198
7.4.2	Amplituda-chastota tavsiflarini avtomatlashtirilgan o’lchagichlarning tuzilish prinsiplari...............................................	199
7.5	Signallar spektrining tahlili………………………………………..	203
7.5.1	Umimiy ma’lumotlar……………………………………………...	203
7.5.2	Spektrning parallel tahlili…………………………………………	205
7.5.3	Spektrning ketma-ket tahlili………………………………………	207
7.5.4	Spektrning raqamli tahlili………………………………………....	212
7.5.5	Raqamli filtrli spektr tahlillagichlari……………………………...	215
7.5.6	Nochiziqli buzilishlarni o’lchash………………………………….	215
	Nazorat savollari…………………………………………………..	224
8-BOB.	O’LCHASH SIGNALLARI GENERATORLARI…………..…....	225
8.1	Generatorlarning tasnifi. Asosiy parametrlari………….................	225
8.2	Sinusoidal signallar generatorlarining xususiyatlari………………	225
8.3	Past chastota generatorlar…………..…………..…………………	227
8.4	Chastota standartlari va sintezatorlari…………..…………………	230
	Nazorat savollari…………………………………………………..	233
9-bob.	ZANJIRLAR KOMPONENТLARINING PARAMEТRLARINI O‘LChASh USULLARI VA VOSIТALARI…………………….	234
9.1	Doimiylari jamlangan (mujassamlangan) zanjirlar komponentlarining parametrlarini o‘lchash uchun usullar va         asboblarning tasnifi………………………………………………..	234
9.2	Zanjirlar komponentlari parametrlarini bevosita o‘lchash………..	234
9.3	Zanjirlar komponentlari parametrlarini bilvosita o‘lchashlar……..	245
9.4	O‘YuCh-qurilmalarning chiziqli parametrlarini o‘lchash………...	256
	Nazorat savollari…………………………………………………..	265
10-bob.	Axborot-o’lchash asboblari va tizimlari.............	267
10.1	Asosiy ma’lumotlar…………..…………..…………..……….......	267
10.2	O’lchash tizimlari…………..…………..…………..……………..	267
10.3	Virtual axborot-o’lchash tizimlari…………..…………..………...	268
10.4	Intellektual o’lchash tizimlari…………..…………..………..........	269
10.5	Interfeyslar…………..…………..…………..……………….........	270
	Nazorat savollari…………………………………………………..	277
	ADABIYOTLAR…………..…………..…………………………	279

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Введение...……………………………………………………......	16
1.	Метрологическое обеспечение в сфере связи и информатизации……………………….………………………...	18
1.1	Основные термины используемые в метрологии………...........	18
1.2	Классификация измерений………...……………………………	20
1.3	Основные характеристики измерений..………………………...	21
1.4	Физические величины и единицы измерений...………………..	22
1.5	Эталоны и образцовые средства измерений...…………………	23
1.6	Нормативно-правовая основа метрологического обеспечения в сфере связи и информатизации………………………….........	26
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	27
2.	Погрешности измерений. Основные понятия…………………	29
2.1	Систематические погрешности…………………………………	30
2.1.1	Методические погрешности...………..…………..……………..	30
2.1.2	Инструментальные погрешности……..…………..…………….	32
2.1.3	Субъективные  систематические погрешности…..……............	32
2.1.4	Исключения систематические погрешностей и методы оценки....………..…………..…………..…………..…………….	33
2.2	Случайные погрешности…...…………..…………..……………	35
2.2.1	Определение случайных погрешностей...…..………………….	35
2.2.2	Математическая модель случайных погрешностей...…………	35
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	48
3.	Нормирование погрешностей средств измерений.…………….	49
3.1	Классы точности средств измерений……....…..……………….	50
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	57
4.	Измерительные сигналы.…………………………………....…..	58
4.1	Основные сведения и измерительных сигналах.…………........	58
4.2	Математическое определение измерительных сигналов...........	61
4.3	Импульсный и импульсно – кодовый модулированный сигнал…………………………………………..............................	69
4.4	Основные сведения об импульсной и цифровой измерительной технике………………………………….............	71
4.5	Логические и цифровые элементы……………………………...	73
4.6	Цифровые измерительные приборы и преобразователи.……..	82
4.7	Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.......	84
	Контрольные вопросы….………………………………………..	91
5.	Методы измерения напряжения и мощности…………….……	93
5.1	Основные правила………..…………..…………..……………...	93
5.2	Основные характеристики и классификация электронных вольтметров………………………………………………………	96
5.3	Принцип работы и структурные схемы электронных вольтметров……………………………………………………....	97
5.4	Преобразование переменного напряжения в постоянное..........	98
5.5	Зависимость показаний вольтметров от формы измеряемого напряжения……...…………..…………..…………..……………	106
5.6	Измерение уровней напряжения….……..……...........................	110
5.6.1	Абсолютные уровни по току, напряжению и мощности……...	111
5.6.2	Относительные уровни…..………………………………………	113
5.6.3	Единицы передачи...……………………………………………..	114
5.6.4	Структурная схема измерителя уровня………………......…….	115
5.6.5	Входные цепи вольтметров и измерителей уровня....................	121
5.6.6	Воздействие на погрешность измерителя уровня соединительных шнуров….……………………………..............	125
5.7	Измерение мощности……..…………..…………..……………..	129
5.7.1	Основные правила………..…………..…………..………….......	129
5.7.2	Классификация измерителей мощности………......……………	131
5.7.3	Измерение мощности в цепях переменного и постоянного тока промышленной частоты.………..…………..……………..	132
5.7.4	Цифровой ваттметр…..……..…………..…………..……….......	137
	Контрольные вопросы…..……………………………………….	138
6.	Наблюдение и анализ формы электрических сигналов..….......	139
6.1	Электронный осциллограф….....…………..…………..………..	139
6.2	Электронно-лучевая осциллографическая трубка...…………...	139
6.3	Структурная схема осциллографа…...…..…………..………….	142
6.4	Виды разверток электронного осциллографа….....…................	147
6.5	Синхронизация разверток осциллографа………...…………….	151
6.6	Калибраторы осциллографа….…..…………..………………….	157
6.7	Многолучевые осциллографы.…..…………..………………….	164
6.8	Стробоскопические осциллографа....…………..……………….	165
6.9	Цифровые осциллографы ……..…………..…………………….	170
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	172
7.	Измерение частотно-временных параметров сигнала и анализ спектра……………...…………..………………………………...	173
7.1	Аналоговые методы измерения частоты…….....………………	173
7.2	Цифровые измерители частоты временного интервала.………	180
7.3	Измерение фазового сдвига…....…………..…………..………..	191
7.4	Измерение амплитудно-частотных характеристик…...……….	198
7.4.1	Измерение амплитудно-частотной характеристики по точкам………………………………………………………….…	198
7.4.2	Принцип построения автоматического измерителя амплитудно-частотных характеристик........................................	199
7.5	Анализ спектра сигнала…………...……...……………………..	203
7.5.1	Основные сведения.……………………………………………...	203
7.5.2	Параллельный анализ спектра сигнала…………………………	205
7.5.3	Последовательный анализ спектра сигнала...….………………	207
7.5.4	Цифровой анализ спектра……..…...…………………………....	212
7.5.5	Анализатор спектра с цифровым фильром…………….............	215
7.5.6	Измерении нелинейных искажений…………………………….	215
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	224
8.	Генераторы измерительных сигналов…...………………..…....	225
8.1	Классификация генераторов. Основные параметры..................	225
8.2	Особенности генераторов синусоидального сигнала.…………	225
8.3	Низкочастотные генераторы…....…………..…………………...	227
8.4	Стандарты частоты и синтезаторы....………..…………………	230
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	233
9.	Методы и средства измерений параметров компонентов цепей……………….……………………………………………..	234
9.1	Классификация приборов и методов измерения параметров компонентов сосредоточенных цепей……………...…………..	234
9.2	Непосредственное измерение параметров и компонентов цепей……………………………………………………………...	234
9.3	Косвенные измерения параметров и компонентов цепей….....	245
9.4	Измерение линейных параметров СВУ устройств…..………...	256
	Контрольные вопросы.…………………………………………..	265
10.	Информационно-измерительные приборы и системы...............	267
10.1	Основные сведения...………..…………..…………..……….......	267
10.2	Измерительные системы.....…………..…………..……………..	267
10.3	Виртуальные информационно-измерительные системы……...	268
10.4	Интеллектуальные измерительные системы...…..………..........	269
10.5	Интерфейсы.………..…………..…………..……………….........	270
	Контрольные вопросы….………………………………………..	277
	Литература………………..…………..…………………………..	279

TABLE OF CONTENTS

	Introduction……………………………………………………......	16
1.	Metrologicalmaintenance in communication and information sphere……………………….……………………………………..	18
1.1	The basic terms used in metrology…………...……………...........	18
1.2	Classification of measurements……...……………………………	20
1.3	The basic characteristics of measurement..……………………….	21
1.4	Phisical sizes and units of measurements...……………………….	22
1.5	Standards and exemplary measuring apparatures…………………	23
1.6	Standard – a legal basis of metrological maintenance in communicaton and information sphere…………………………...	26
	Control questions...………………………………………………..	27
2.	Errors of measurements. the basic concepts………………………	29
2.1	Regular errors……..………………………………………………	30
2.1.1	Methodical errors.…………..…………..…………..……………..	30
2.1.2	Tool errors…………………..…………..…………..…………….	32
2.1.3	Subjective regular errors……..…………..…………..……............	32
2.1.4	Exception of regular errors and estimation methods...………..…………..…………..…………..…………….	33
2.2	Casual errors……..…………..…………..…………..……………	35
2.2.1	Definition of casual errors……………………..………………….	35
2.2.2	Mathematical model of casual errors………...……………………	35
	Control questions...………………………………………………..	48
3.	Rationing of errors of mesuring apparatures……..……………….	49
3.1	Classes of accuracy of measuring apparatures.…..……………….	50
	Control questions...………………………………………………..	57
4.	Measuring signals. The pulse and digital measuring technics...…..	58
4.1	The basic data on measuring signals…………...……………........	58
4.2	Mathematical definition of measuring signals…..…………...........	61
4.3	Pulse and impulse – the code modulated signal..............................	69
4.4	The basic data on the pulse and digital measuring technics............	71
4.5	Logic and digital elements………………………………………...	73
4.6	Digital measuring devices and converts…………………………..	82
4.7	Analog-digital and digital-to-analogue converters..........................	84
	Control questions...………………………………………………..	91
5.	Methods of measurement of pressure and capacity………….……	93
5.1	Key rules……….…………..…………..…………..……………...	93
5.2	The basic characteristics and classification of electronic voltmeters…………………………………………………………	96
5.3	Principle of work and block diagrammes of electronic voltmeters………………………………………………………....	97
5.4	Transformation of an alternating voltage to the constant................	98
5.5	Dependence of indications of voltmeters on the form of   measured pressure..…………..…………..…………..……………	106
5.6	Measurement of levels of pressure….……..……...........................	110
5.6.1	Absolute levels on a current, pressure and capacity….…………...	111
5.6.2	Relative levels……………..………………………………………	113
5.6.3	Transfer units….…………………………………………………..	114
5.6.4	The block diagramme of a measureing instrument of level...…….	115
5.6.5	Entrance chains of voltmeters and level measuring instruments.......................................................................................	121
5.6.6	Influence on an error of a measuring instrument of level of connecting cords…………………………………………..............	125
5.7	Capacity measurement.……..…………..…………..……………..	129
5.7.1	Key rules……….…………..…………..…………..………….......	129
5.7.2	Classification of measuring instruments of capacity...……………	131
5.7.3	Capacity measurement in chains variable and a direct current of industrial frequency………...…………..…………..……………..	132
5.7.4	Digital wattmeter……………..…………..…………..……….......	137
	Control questions………………………………………………….	138
6.	Supervision and the analysis of the form of electric signals….......	139
6.1	Electronic oscillograph…………..…………..…………..………..	139
6.2	Electron beam oscillographic tube…..…………..………………...	139
6.3	The oscillograph block diagramme………..…………..………….	142
6.4	Kinds of development of an electronic oscillograph...…................	147
6.5	Synchronization of development of an oscillograph..…………….	151
6.6	Oscillograph calibrators..…………..…………..………………….	157
6.7	Multibeam oscillographs…………..…………..………………….	164
6.8	Stroboscopic oscillograph...…………..…………..……………….	165
6.9	Digital oscillograph……………..…………..…………………….	170
	Control questions...………………………………………………..	172
7.	Measurement of time and frequency parameters of a signal and the spectrum analysis………………...…………..………………..	173
7.1	Analogue methods of measurement of frequency...………………	173
7.2	Digital measuring instruments of frequency of a time interval…….…………..…………..…………..…………..………	180
7.3	Measurement of phase shift.……..…………..…………..………..	191
7.4	Measurement of peak-frequency characteristics………………….	198
7.4.1	Measurement of the peak-frequency characteristic on points….…	198
7.4.2	Principle of construction of an automatic measuring instrument    of peak-frequency characteristics…................................................	199
7.5	The analysis of a spectrum of a signal……...……………………..	203
7.5.1	The basic data……...……………………………………………...	203
7.5.2	The parallel analysis of a spectrum of a signal……………………	205
7.5.3	The consecutive analysis of a spectrum a signal….………………	207
7.5.4	The digital analysis of a spectrum…...…………………………....	212
7.5.5	The analyzer of a spectrum with the digital filter….……………...	215
7.5.6	Measurement of nonlinear distortions…………………………….	215
	Control questions...………………………………………………..	224
8.	Generators of measuring signals……………………………..…....	225
8.1	Classification of generators. Key parameters.………….................	225
8.2	Features of generators of a sinusoidal signal……...………………	225
8.3	Low frequency generators………..…………..…………………...	227
8.4	Standars of frequency and synthesizers.………..…………………	230
	Control questions...………………………………………………..	233
9.	Methods and measuring apparatures of parameters of     components of chains……………………………………………..	234
9.1	Classification of devices and methods of measurement of parameters of components of the concentrated chains..…………..	234
9.2	Direct measurement of parameters and components of chains…...	234
9.3	Indirect measurements of parameters and components of chains...	245
9.4	Measurement of linear parameters CVU of devices…….………...	256
	Control questions...………………………………………………..	265
10.	Information-measuring devices and systems……………...............	267
10.1	The basic data…….…………..…………..…………..……….......	267
10.2	Measuring systes..…………..…………..…………..……………..	267
10.3	Virtual information-measuring systems...…..…………..………...	268
10.4	Intellectual measuring systems……..…..…………..………..........	269
10.5	Interfaces...…………..…………..…………..……………….........	270
	Control questions...………………………………………………..	277
	The literature………………..…………..…………………………	279

SO’Z BOSHI

“Innovatsion texnologiyalarni keng joriy etish – O’zbekiston uchun inqirozni bartaraf etish va jahon bozorida yangi marralarga chiqishning ishonchli yo’lidir”, “Bu o’rinda ishlab chiqarishni modernizatsiya qilish, texnik va texnologik qayta jihozlash, xalqaro sifat standartlariga o’tish bo’yicha qabul qilingan tarmoq dasturlarini amalga oshirishni tezlashtirish vazifasi qo’yilmoqda. O’z navbatida, bu mamlakatimizning ham tashqi, ham ichki bozorda barqaror mavqega ega bo’lishini ta’minlash imkonini beradi” deb ta’kidlanadi O’zbekiston Prezidenti Islom Abdug’anievich Karimovning “Jahon moliyaviy inqirozi, O’zbekiston sharoitida uni bartaraf etishning yo’llari va choralari” deb nomlangan asarida [1]. 

O’zbekiston taraqqiyotida axborot-kommunikatsiya sohasining tutgan o’rni va ahamiyati ulkandir. Aloqa vositalari orqali uzatiladigan axborot jamiyat rivojining eng muhim shartlaridan biri bo’lib qoldi. U ishlab chiqarish resursi, insonlar orasidagi aloqaning ta’minlovchi qudratli vosita bo’lib hisoblanadi. Shu sababli xalq xo’jaligi va jamiyatning axborot uzatish tezligi hamda sifatiga bo’lgan talablari ham o’sib bormoqda.

Bugungi kunda O’zbekiston Respublikasining axborot-kommunikatsiya tarmoqlari va vositalari – bu mamlakat iqtisodiyotida alohida muhim ahamiyatga molik, takomillashib borayotgan kompleksdir. Bu o’rinda metrologiya, standartlashtirish va sertifikatlashtirish masalalari ham muhim o’rin egallaydi.

Aloqa sohasining keyingi rivoji borgan sari yangi, yuqori chastotalar diapazonini o’zlashtirish yo’lidan bormoqda. O’ta qisqa to’lqin diapazonidan foydalanib radiokanalni tashkil etish uchun keng chastotalar polosasini talab etadigan modulyatsiyaning yangi turlari, xususan, chastotaviy modulyatsiyalashning tarqalishiga olib keldi. Modulyatsiya yangi turlarining va tegishli o’lchash vositalarining parametrlarini o’lchash zarurati yuzaga keldi. Bu bilan yonma-yon ravishda chastotaviy zichlanishli ko’p kanalli optik aloqa tizimlari rivojlandi. Bu tizimlarning o’ziga xos xususiyatlariga asosan ularni qurish va ishlatish jarayonida sozlash uchun maxsus o’lchash vositalarigina emas, balki yangi atamashunoslik ham paydo bo’ldi.

Elektr kabellar va tolali optik kabellar bo’yicha tashkil etiladigan hozirgi zamon raqamli uzatish tizimlarining, shuningdek, mobil aloqa tizimining paydo bo’lishi o’lchash vositalarini rivojlanishida muammolarni, ya’ni «metrologiya ta’minoti» muammosini yuzaga keltirdi. Yangi tipdagi parametrlar, xususan, «djitter» yoki «vander» kabi atamalar kirib keldiki, endi bularni ona tilimizda shu holda qabul qilib ishlashga to’g’ri keldi.  Ularni o’lchash uchun tegishli asboblar ham yaratildi.

Raqamli aloqa tizimlari paydo bo’lishi bilan, yangi, umuman aytganda fizik kattaliklarga taalluqli bo’lmagan o’lchash masalalari paydo bo’ldi. Jumladan, masalan, xatoliklar koeffitsienti o’lchagichi ma’lum vaqt intervalida xato qabul qilingan simvollar sonini qabul qilingan simvollar soniga nisbatini o’lchash uchun mo’ljallangan bo’lib, fizik kattalik emas (bunday etalon yo’q), biroq mazkur parametr raqamli uzatish tizimi ishlash sifatini belgilovchi asosiy parametrlardan biri. Shunday o’lchash vositalari jumlasiga axborotni, signallarni paketli uzatishda apparaturaning to’g’ri ishlashini nazorat qilish uchun mo’ljallangan ko’p sonli «protokollar tahlillagichlari»ni ham kiritish mumkin.

An’anaviy o’lchash vositalari ro’yxati ham kengaydi, masalan, o’lchov signallari generatorlari oilasi psevdotasodifiy ketma-ketliklar generatori bilan, turli tahlillagichlar oilasi logik holatlar tahlillagichi bilan boyidi.

1-bob. aloQA va Axborotlashtirish soHasida metrologik ta’minot

1.1. Metrologiyada qo’llaniladigan asosiy atamalar

Metrologiya grekcha so’zlar metro – o’lchov va logos – ta’limot so’zlaridan kelib chiqqan. Hozirgi zamon tushunchasida – o’lchash, usul va vositalarning birligini va talab qilingan aniqlikka erishish yo’llarini ta’minlaydigan fan. Metrologiyaning asosiy yo’nalishlariga o’lchashlarning umumiy nazariyasi, fizik kattaliklar birliklari va ularning tizimlari, o’lchash usullari va vositalari;  o’lchov aniqligini baholash usullari, o’lchovlar birligini ta’minlash asoslari; etalonlar va namunali o’lchov vositalari; etalonlardan ishchi o’lchov vositalariga o’lchash birliklarini uzatish usullari kiradi. Metrologiya hal qiladigan masalalarning bir qismi ilmiy xarakterga ega. Metrologiyaning fundamental asoslarini ishlab chiqadigan fan yo’nalishi nazariy metrologiya deb nomlanadi. Ayrim hollarda fundamental metrologiya atamasi ham ishlatiladi.

Jamiyat manfaatlari yo’lida o’lchash birliligiga va talab qilingan o’lchash aniqligiga erishish yo’llari, fizik kattaliklar birliklari, etalonlar, o’lchash vositalari va usullarini ishlatish bo’yicha majburiy texnik va yuridik talablarni belgilaydigan metrologiya bo’limi qonunlashtirilgan metrologiya deb nomlanadi.

Qonunlashtirilgan metrologiya qoidalari va nazariy metrologiyaning ishlab chiqqan masalalarini amaliy qo’llash bo’limi amaliy metrologiya deb nomlanadi.

Korxona va tashkilotlarda mahsulotni talab qilingan aniqlik bilan o’lchash vositalarini ishlab chiqish, o’lchash vositalarini davlat tekshiruvidan o’tkazish, o’lchov vositalarini idoraviy qiyoslash, o’lchashlar holatini tasnif qilish amaliy metrologiya oldida turgan vazifalarga kiradi.

Ushbu fanni tushunish uchun metrologiyaga oid asosiy atama va qoidalarni bilish zarur. Ayrim atamalarning ta’riflari o’z o’rnida beriladi, ammo bir qator atamalarni metrologiyani o’rganishning birinchi bosqichidan boshlash kerak.

O’lchash – fizik kattalikning qiymatini maxsus texnik vositalar yordamida tajriba yo’li bilan topish.

O’lchashlar birliligi – o’lchash natijalari qonunlashtirilgan kattalik birliklarida ifodalangan, o’lchov xatoliklari esa berilgan ehtimollik bilan belgilangan chegaralardan chiqmaydigan o’lchashlar xatoligi.

O’lchash xatoligi – o’lchash natijasining o’lchanayotgan kattalikning asl qiymatidan og’ishi.

O’lchash aniqligi – o’lchash natijasining o’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymatiga yaqinligini aks ettiruvchi o’lchash sifati.

O’lchash vositasi – o’lchashlarda foydalaniladigan va me’yorlangan metrologik xossalarga ega bo’lgan texnik vosita. Texnik qo’llanishi bo’yicha o’lchash vositalariga, o’lchash asboblariga, o’lchash o’zgartgichlariga, yordamchi o’lchash vositalariga, o’lchash qurilmalariga va o’lchash tizimlariga bo’linadi.

O’lchov – berilgan o’lchamdagi kattalikni qayta tiklash va yoki saqlash uchun mo’ljallangan o’lchash vositasi. O’lchovlar quyidagi turlarga ega: 

bir qiymatli o’lchov – bitta birlikdagi fizik kattalikni qayta tiklash uchun mo’ljallangan o’lchov (masalan, 1 kg li taroz toshi);

ko’p qiymatli o’lchov – fizik kattalikning turli xil o’lchamdagi qatorini ifodalovchi o’lchov (masalan, millimetrli lineyka jismni uzunligini santimetr va millimetrlarda aniqlashi mumkin);

o’lchovlar to’plami – bitta yoki bir nechta fizik kattalikning har xil o’lchamdagi o’lchovlari komplekti bo’lib, amaliyotda alohida ham, birgalikda ham qo’llash uchun mo’ljallangan (masalan, laboratoriya tarozi toshlari);

o’lchovlar magazini – o’lchovlar to’plami bo’lib, bitta qurilmaga konstruktiv jihatdan yig’ilgan va ularni har xil kombinatsiyada yig’ilishi uchun moslamaga ega (masalan, qarshiliklar magazini).

O’lchash asbobi – kuzatuvchining bevosita ishtirok etishi uchun qulay shakldagi o’lchov axboroti signalini hosil qilish uchun mo’ljallangan o’lchash vositasi. O’lchash asboblari har xil alomati bo’yicha tasniflanadi.

Qator asboblar sanash qurilmasi bo’yicha qayd qilingan kattalikning qiymatini aniqlashga imkon beradi. Bu asboblar ko’rsatkichli asbob deb nomlanadi. Ko’rsatkichlarni qayd qilish ko’zda tutilgan o’lchash asbobi qayd qiluvchi asbob deb nomlanadi.

O’lchash qurilmasi – kuzatuvchi tomonidan bevosita qabul qilish uchun qulay shakldagi o’lchash axborot signallarini hosil qilishga mo’ljallangan hamda bir joyda joylashgan o’lchash vositalari (o’lchovlar, o’lchash asboblari, o’lchash o’zgartgichlari) va yordamchi qurilmalarning funksional jihatdan birlashtirilgan majmuyi.

O’lchash tizimi – avtomatik ishlov berish, uzatish va yoki avtomatik boshqarish tizimlarida foydalanish uchun qulay shakldagi o’lchash axboroti signallarini hosil qilish uchun mo’ljallangan, nazorat qilinuvchi ob’ektning turli nuqtalarida joylashgan va aloqa kanallari bilan o’zaro tutashtirilgan o’lchash vositalari (o’lchovlar, o’lchash asboblari, o’lchash o’zgartgichlari) va yordamchi qurilmalar majmuyi.

O’lchash-hisoblash majmui – EHM va qo’shimcha qurilmalar, o’lchash tizimi tarkibida aniq o’lchash masalasini yechish uchun mo’ljallangan o’lchash vositalarining birgalikdagi funksional yig’indisi.

O’lchash o’zgartgich – kattalikni o’zgartirish, ishlov berish va yoki saqlash va chop etish uchun qulay o’lchov axboroti shaklidagi signalni hosil qilish uchun mo’ljallangan texnik vosita.

O’zgartgich xarakteri bo’yicha quyidagilarga ajratiladi: analog, analog-raqamli, raqamli-analog o’zgartgichlar. O’lchash zanjiridagi ishlatiladigan joyi bo’yicha birlamchi va oraliqdagi o’zgartgichlarga ajratiladi. Birlamchi o’zgartgich – o’lchanadigan kattalikka bevosita ta’sir etadigan o’lchash o’zgartgichi, ya’ni o’lchash asbobi o’lchash zanjiridagi birinchi o’zgartgich.

Yordamchi o’lchash vositasi – o’lchov natijasini talab qilingan aniqligini olish uchun asosiy o’lchash vositasi yoki o’lchash ob’ektiga ta’sirini ko’rsatuvchi fizik kattalik vositasi.

1.2. O’lchashlar tasnifi

O’lchashlarni bir nechta turlarga ajratish qabul qilingan. O’lchashlarni tasniflash vaqt, sharoit, o’lchash natijalari xatoligini belgilovchi va natijani ifodalash usullariga bog’lanish xarakteriga asoslanib amalga oshiriladi.

O’lchash kattaligini o’lchash vaqtiga bog’liqligi xarakteri bo’yicha statik va dinamik o’lchashlarga bo’linadi.

O’lchash kattaligi o’zgarmas bo’lganda, statik kattalik va o’lchash kattaligi o’zgaruvchan bo’lganda dinamik kattalikka mos keladi. O’lchash natijasini olish bo’yicha o’lchashlar bevosita, bilvosita, majmuiy va birgalikdagi o’lchashlarga ajratiladi.

Bevosita o’lchash – o’lchanayotgan kattalikning qiymatini tajriba ma’lumotlaridan bevosita topishdir. Misol qilib, kuchlanishni voltmetr yordamida o’lchashni keltirish mumkin.

Bilvosita o’lchash – bevosita o’lchangan kattaliklar bilan o’lchanayotgan kattalik orasida bo’lgan ma’lum bog’lanish asosida kattalikning qiymatini topish. Qidirilayotgan kattalikni bevosita o’lchash murakkab yoki mumkin bo’lmay qoladigan hollarda bilvosita o’lchashlardan foydalaniladi. Masalan, to’rtqutblik kiritayotgan so’nish, kirish va chiqish kuchlanishlari bo’yicha hisoblanadi.

Majmuiy o’lchashlar – bir nechta bir xil nomli kattaliklarni bir vaqtning o’zida amalga oshiriladigan o’lchashlar bo’lib, bunda kattaliklarning izlanayotgan qiymatlari shu kattaliklarning turli birikmalarini bevosita o’lchashda olinadigan tenglamalar tizimini yechib topiladi. Masalan, har xil tarozi toshlarining massasini solishtirib, bir toshning ma’lum massasidan boshqalarining massasini topish uchun o’tkaziladigan o’lchashlar.

Birgalikdagi o’lchash – turli nomli ikki va undan ortiq kattaliklar orasidagi funksional bog’lanishni topish uchun bir vaqtda o’tkaziladigan o’lchashlar. Misol uchun, rezistorning 20°C dagi qiymatini va harorat koeffitsientini turli haroratlarda o’lchab topish.

O’lchash natijalarini ifodalash bo’yicha o’lchashlar absolyut va nisbiy o’lchashlarga ajratiladi. Absolyut o’lchash bir yoki bir necha asosiy kattaliklarni bevosita o’lchash va yoki fizikaviy doimiylikning qiymatlarini qo’llash asosida o’tkaziladigan o’lchash. Misol uchun, tok kuchini amperda o’lchash.

Nisbiy o’lchash – kattalik bilan birlik o’rnida olingan nomdosh kattalikning nisbatini yoki asos qilib olingan kattalikka nisbatan nomdosh kattalikning o’zgarishini o’lchash. Misol, liniyada qaytarish koeffitsientini o’lchash.

O’lchash uchun turli metodlardan foydalaniladi. O’lchash metodi deganda o’lchash qonun-qoidalari va o’lchash vositalaridan foydalanib, kattalikni uning birligi bilan solishtirish usullarini tushunamiz.

Bevosita baholash metodi – o’lchash asbobining sanash qurilmasi yordamida o’lchanayotgan kattalikning qiymatini bevosita topishdir.

O’lchov bilan taqqoslash (solishtirish) metodi – o’lchanayotgan kattalikni o’lchov orqali yaratilgan kattalik bilan taqqoslash (solishtirish)dir.

Bu metod quyidagi modifikatsiyalarga ega: nolga keltirish metodi, o’rindoshlik metodi, to’ldirish metodi, differentsial metod.

Nolga keltirish metodi – o’lchov bilan qiyoslash usuli bo’lib, unda kattaliklarning qiyoslash asbobiga natijaviy ta’sir chegarasi nolgacha olib boriladi.

To’ldirish metodi – o’lchov bilan solishtirish usuli bo’lib, unda o’lchanayotgan kattalik qiymati oldindan berilgan qiymatga teng solishtirish asbobiga ularning jamini ta’sir etishini hisobga olgan holda shu kattalik o’lchovi bilan to’ldiriladi.

Differentsial metod – o’lchov asbobiga o’lchanayotgan kattalik va ma’lum kattalikning ayirmasi ta’sir etadigan o’lchov bilan taqqoslash usuli.

1.3. O’lchashlarning asosiy tavsiflari

O’lchashlarni asosiy xarakteristikalari o’lchash prinsipi, o’lchash usuli, xatolik, aniqlik, to’g’rilik va o’lchash ishonchliligi hisoblanadi.

O’lchash prinsipi – fizik hodisa yoki effekt, o’lchashlarga asoslangan hodisalar majmuyi. Masalan, termoelektrik effektni ishlatib quvvatni o’lchash.

O’lchash xatoligi – o’lchash natijasining o’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymatidan og’ishi.

Fizik kattalikning haqiqiy qiymati – ideal ravishda sifat va son jihatidan ob’ekt xususiyatini aks ettiradi.

Haqiqiy qiymat noma’lum, shu bois metrologiyada ta’sir etuvchi qiymat ishlatiladi. Amaliy maqsadlar uchun yetarli darajada haqiqiy qiymatga yaqinlashadi.

O’rindoshlik uslubi – o’lchov bilan taqqoslanadigan uslub bo’lib, unda o’lchanayotgan kattalik o’lchov tomonidan tiklanayotgan ma’lum kattalik bilan almashtiriladi.

O’lchash aniqligi – o’lchash kattaligining haqiqiy qiymatlariga o’lchash natijalarining yaqinligini aks ettiruvchi ishonch darajasi. O’lchash xatoligi qanchalik kichik bo’lsa, o’lchash aniqligi shunchalik yuqori deb hisoblanadi.

O’lchash to’g’riligi – sistematik xatolikning nolga yaqinligini aks ettiruvchi o’lchash sifati (ya’ni biror kattalikni qaytadan o’lchashda o’zgarmas yoki qonuniyat bo’yicha o’zgaradigan xatoliklar).

O’lchash to’g’riligi o’lchash eksperimentini olib borishda o’lchash vositasining texnik holatiga bog’liq.

O’lchash ishonchliligi – o’lchash natijalariga ishonch darajasi. O’lchash natijalarining haqiqiy qiymatdan og’ishining ehtimolli xarakteristikalari ma’lum bo’lgan o’lchashlar ishonchli o’lchashlar kategoriyasiga mansubdir.

O’lchashlar o’xshashligi – bitta o’lchash vositasi, bitta o’lchash usuli bilan, bir xil sharoitda takror bajarilgan, o’lchash natijalarining bir-biriga yaqinligini aks ettiruvchi o’lchash sifati.

O’lchash natijalarining yaqinlashuvi – bir xil sharoitda bajariladigan o’lchash natijalarining bir-biriga yaqinligini aks ettiruvchi o’lchash sifati.

O’lchash natijalarining qaytariluvchanligi – turli sharoitlarda (turli vaqtda, turli joylarda, turli uslub va vositalar bilan) bajariladigan o’lchash natijalarining bir-biriga yaqinligini aks ettiruvchi o’lchash sifati.

1.4. Fizik kattaliklar va birliklar

Texnika va tabiatda hamda atrofimizda sodir bo’layotgan hodisalar va ob’ektlarning holati miqdor jihatdan fizik kattaliklar bilan xarakterlanadi.

Fizik kattaliklar deb, fizik hodisalarni, materiyaning harakat shakllari va xususiyatlarini miqdoriy xarakterlovchi kattaliklarga aytiladi.

Fan va texnikaning rivojlanishi, xalqaro miqyosda ilmiy-texnikaviy va iqtisodiy aloqalarning o’sishi, o’lchashlar birliklarini bir xillashtirish zarurligiga olib keldi. O’lchashlarning turli sohalarini qamrab olgan va amaliy jihatdan qulay fizik kattaliklar birliklari umumiy tizimi talab qilinardi. O’lchov va tarozilar xalqaro qo’mitasi tarkibidan umumiy Xalqaro birliklar sistemasini ishlab chiqadigan komissiya ajralib chiqdi. Bu komissiya tomonidan Xalqaro birliklar sistemasi loyihasi ishlab chiqilgan hamda o’lchovlar va tarozilar XI Bosh konferentsiyasida tasdiqlangan. Qabul qilingan sistema Xalqaro birliklar sistemasi deb nomlangan, qisqacha SI (SI) (ya’ni, SI – Systeme International frantsuzcha nomlanishining bosh harflari).

Xalqaro birliklar sistemasi fan va texnikaning barcha sohalari uchun fizik kattaliklarning universal sistemasi bo’lib, u 1960 yilning oktyabr oyida o’lchov va tarozilar XI Bosh konferentsiyasida qabul qilingan. Bu konferentsiyaning qaroriga binoan Xalqaro birliklar sistemasida ettita asosiy, ikkita qo’shimcha birlik hamda juda ko’p hosilaviy kattaliklar va ularga mos birliklar qabul qilingan.

Olimlar nomi bilan ataladigan birliklarning qisqartirilgan nomlarini bosh harflar bilan yozish qabul qilingan.

Hozirda elektr radio o’lchovlarda ko’p ishlatiladigan birliklar 1.1-jadvalda keltirilgan.

SI sistemasida asosiy birliklar sifatida quyidagilar qabul qilingan: metr – uzunlik birligi, kilogramm – massa birligi, kelvin – xarorat birligi, kandela – yorug’lik kuchi birligi, amper – tok kuchi birligi, sekund – vaqt birligi, mol – modda miqdori. Qolgan birliklar hosilaviy birliklar hisoblanadi.

Qonunlashtirilgan birliklar kattaligining natijasi ifodalanishi uchun ularning kattaligini yoki saqlanishini, yoki joyida tiklanishi, yoki saqlanish joyidan, yoki tiklanish joyidan qandaydir uzatilishi zarur. Shunga bog’liq holda, fizik kattaliklar birliklarini markazlashgan va markazlashmagan tiklash amalga oshiriladi.

Birinchi holda u etalon deb nomlangan texnik vositalar yordamida amalga oshiriladi va o’lchash birligini uzatish uchun namunali o’lchash vositalari ishlatiladi. Ikkinchi holda hosilaviy fizik kattalik birligi (masalan, maydon) asosiy fizik kattaliklari birliklari orqali joyida tiklanadi. Oxirgilari markazlashgan holda ta’rifiga mos ravishda saqlanadi va tiklanadi.

1.1-jadval

Kattalik		Birlik
Nomi	O’lchami	Nomi	Belgilanishi
			xalqaro	o’zbekcha
Energiya, ish, issiqlik miqdori	L^2MT^–2	joul	J	J
Quvvat, energiya oqimi	L^2MT^–3	vatt	W	Vt
Elektr miqdori (elektr zaryadi)	TI	kulon	C	Kl
Elektr kuchlanish, elektr potentsiali, elektr potentsial-lari ayirmasi, elektr       yurituvchi kuch	L^2MT^–3l^–1	volt	V	V
Elektr sig’imi	L^–2M^–1T^4I^2	farad	F	F
Elektr qarshiligi	L^–2M^–^3T^4I^-2	Om	Ω	Om
Elektr o’tkazuvchanlik	L^–2M^–1T^3I^2	simens	S	Sm
Induktivlik, o’zinduktsiya	L^2MT^–2I^–2	genri	N	Gn
Magnit oqimi zichligi, magnit induktsiya	MT^–2I^–1	tesla	T	Tl
Magnit induktsiya oqimi, magnit oqimi	L^2MT^–2I^–1	veber	Wb	Vb
Chastota	T^–1	gerts	Hz	Gs
Elektr toki kuchi	I	amper	A	A

Hozirgi zamon metrologiyasining bosh vazifasi bo’lib, o’zaro bog’langan tabiiy etalonlar to’liq tizimini fundamental fizik konstantalar va yuqori barqaror kvant hodisalar asosida yaratish hisoblanadi. Tarozilar va o’lchovlar XVII Bosh konferentsiyasida bu masalani echishda muhim qadam tashlangan. 1983 yilda metrning yangi ta’rifi qabul qilingan – 1/2997924558 s vaqt oralig’i ichida yorug’lik vakuumda o’tadigan yo’l masofasi uzunligidir. Bunday yondashishda uzunlik birligi markazlashmagan holda tiklanishi mumkin: fundamental fizik konstanta – yorug’lik tezligi yordamida va radiodan uzatiladigan etalon chastotasi davri orqali aniqlanadigan vaqt birligi – sekund yordamida tiklanishi mumkin. Hozirgi vaqtda chastota va vaqt birligi eng kichik xatolik bilan qayta tiklanadi.

1.5. Etalonlar va namunali o’lchash vositalari

O’lchashlar birligini ta’minlash uchun bitta fizik kattalikni hamma o’lchash vositalari darajalangan birliklari aynan bo’lishi zarur. Buning uchun fizik kattaliklar belgilangan birliklarini saqlovchi va tiklovchi, ularni mos o’lchash vositalariga uzatuvchi o’lchash vositalari ishlatiladi. Metrologik zanjirning eng yuqori qismi bo’lib etalonlar hisoblanadi.

Birlik etaloni – birlikni uning o’lchamini qiyoslash sxemasi bo’yicha quyi turgan o’lchash vositalariga uzatish maqsadida ifodalash va/yoki saqlashni ta’minlovchi maxsus spetsifikatsiya bo’yicha bajarilgan va belgilangan tartibda etalon sifatida rasmiy tasdiqlangan o’lchashlar vositasi (yoki o’lchash vositalari majmui). Tasnifi, vazifasi va etalonlarga umumiy talablar GOST 8.057-80 da belgilab beriladi.

Mamlakatda eng yuqori aniqlik bilan birlikni tiklanishini ta’minlovchi etalon (shu birlikni boshqa etalonlari bilan solishtirganda) birlamchi deb nomlanadi. Birlamchi etalon davlat o’lchashlar tizimining asosini tashkil etadi.

Davlat birlamchi etaloni – davlat hududida bu birlamchi etalon bo’lib,  vakil qilingan davlat organi tomonidan boshlang’ich sifatida qabul qilgan qarori bilan aniqlanadi. Davlat etalonlari tiklanadi, saqlanadi va davlat markaziy metrologiya ilmiy-tadqiqot institutlari tomonidan ishlatiladi. Davlat etaloni boshqa davlatlar etalonlari bilan vaqti-vaqtida solishtirilishi kerak. «Milliy etalon» atamasi etalonni xalqaro etalonlar bilan yoki bir xil davlatlar etalonlari bilan solishtirishni amalga oshirish kerak bo’lganda ishlatiladi.

Davlat etaloniga misol qilib, elektr yurituvchi kuch birligi Davlat etaloni (GOST 8.027-89) xizmat qilishi mumkin. Davlat etalonlari O’zbekiston davlat metrologiya, standartlashtirish va sertifikatlashtirish organi tomonidan tasdiqlanadi.

Ikkilamchi etalon – shu birlik birlamchi etalondan bevosita birlik kattaligini oladigan etalon. Ikkilamchi etalonlar birliklarini saqlash vositalari va kattaliklarini uzatishga bo’ysunuvchi qismi bo’lib qoladi, qiyoslash ishlarini tashkil etish kerak bo’lgan holda ularni yaratadilar, shuningdek, davlat etalonini saqlash va eskirishining oldini olishni ta’minlash uchun ishlatiladi.

Ikkilamchi yoki ishchi etalon bir xil hollarda idoraviy etalon deb nomlanadi, chunki u vazirliklar (idoralar) uchun chiqish etaloni hisoblanadi.

Solishtirish etaloni – u yoki bu sabablarga ko’ra bir-birlari bilan bevosita solishtirilmaydigan etalonlarni asl nusxasi bilan solishtiriladigan etalon. Misol qilib, O’zbekiston Respublikasi volt Davlat etalonini normal elementi Xalqaro o’lchov va tarozilar volt etaloni bilan solishtirish uchun ishlatiladi.

Ishchi etalon – ishchi o’lchash vositalariga birlik kattaligini uzatish uchun qo’llaniladi. Bu eng keng tarqalgan etalon. Fizik kattaliklar o’lchashlar aniqligini oshirish maqsadida ishchi etalonlar vazirliklar va idoralar laboratoriyalari va ko’pchilik hududiy metrologik organlarda ishlatiladi. Ishchi etalonlar zarur bo’lganda bo’ysunish tartibida 1, 2 va hokazo razryadlarga bo’linadi va tartibini belgilaydi. O’lchashlarni har xil turlari uchun amaliyot talablaridan kelib chiqib, ishchi etalonlarning har xil razryadlar soni belgilanadi.

Xalqaro etalon – xalqaro kelishuv orqali xalqaro asos sifatida qabul qilingan, u milliy etalon saqlovchi va tiklovchi o’lchash birliklarini moslash uchun xizmat qiladi.

Boshlang’ich etaloni – eng yuqori metrologik xususiyatga ega etalon (laboratoriya, tashkilotlar, korxonalarda), ulardan bo’ysunuvchi etalonlarga, bor o’lchash vositalariga birliklar kattaligi uzatiladi. Davlatda boshlang’ich etalon bo’lib, birlamchi etalon ishlatiladi, respublika uchun, hudud, vazirlik (idora) yoki korxona uchun ikkilamchi yoki ishchi etalon ishlatiladi.

Ishchi o’lchash vositasi – o’lchash uchun mo’ljallangan, boshqa o’lchash vositalariga o’lchash birligini uzatish bilan bog’liq bo’lmagan o’lchash vositasi.

O’lchash vositalarini qiyoslash – o’lchash vositalarining belgilangan texnik talablarga muvofiqligini aniqlash va tasdiqlash maqsadida davlat metrologik xizmati yoki shunga vakolatlangan aloqa va axborotlashtirish sohasining metrologik xizmatlari tomonidan bajariladigan amallarning majmui. Xatolik o’lchash vositasini qiyoslashda aniqlanadigan asosiy metrologik xarakteristika. U ishchi etalon va qiyoslangan o’lchash vositasining ko’rsatishlarini solishtirish orqali topiladi.

Qiyoslash birlamchi, davriy, navbatdan tashqari, inspektsion, kompleksli, elementli va tanlash bo’yicha ajratiladi [1]. Qiyoslashni olib borish va tashkil etishning asosiy talablari metrologiya qoidalarida va tavsiyalarida ko’rsatilgan. Qiyoslash, uni olib borish huquqiga ega bo’lgan metrologik xizmatlar tomonidan bajariladi. Yaroqli deb topilgan o’lchash vositasiga qiyoslash guvohnomasi beriladi va qiyoslash tamg’asi qo’yiladi.

Darajalash – shkalaga ishchi etalon ko’rsatishlariga mos ravishda, belgilarni qo’yish yoki uni ko’rsatishi bo’yicha kattalikni aniqlangan qiymatini ishchi o’lchash vositasi shkalasidagi belgilarga mos ko’rsatkichi bo’yicha aniqlanadi.

O’lchash vositalarini kalibrlash – o’lchash vositalarini haqiqiy metrologik xarakteristikalarini aniqlashda ushbu o’lchash vositasi ko’rsatgan miqdorni etalon orqali olingan mos keluvchi miqdor bilan o’zaro nisbatini aniqlashdagi operatsiyalar majmui. Agar o’lchash vositalari majburiy metrologik nazorat va tekshiruvdan o’tmasa, unda ular kalibrlashdan o’tadi.

Kalibrlash natijalari bo’yicha o’lchash vositasining haqiqiy qiymati aniqlanadi yoki uning ko’rsatishiga tuzatmalar kiritiladi. Kalibrlash o’lchash vositasining xatoligini va qator metrologik xarakteristikalarni baholash imkonini beradi. Birliklar kattaligini birlamchi etalonlardan ishchi etalonlarga uzatish metrologik zanjiri 1.1-rasmda   ko’rsatilgan. Birlik kattaligini uzatish o’lchash orqali amalga oshiriladi.

Qiyoslash sxemasi – birlik o’lchamini etalondan yoki dastlabki namunali o’lchash vositasidan ishchi o’lchash vositalariga uzatish vositalari, uslublari va aniqligini ko’rsatuvchi belgilangan tartibda tasdiqlangan hujjat. Qiyoslash sxemalari to’g’risidagi asosiy ma’lumot GOST 8.061-80 da keltirilgan.

Qiyoslash  sxemalari davlat sxemalari va lokal sxemalarga bo’linadi. Davlat qiyoslash sxemalari konkret fizik kattalikni mamlakatda bor o’lchash vositalariga tarqatadi. Davlat qiyoslash sxemalari davlat standartlari sifatida tasdiqlanadi.

1.6. O’zbekiston Respublikasi aloqa va axborotlashtirish sohasida metrologik ta’minotning me’yoriy-huquqiy asoslari

Aloqa va axborotlashtirish sohasida metrologik ta’minotni (MT) shakllantirishning qonunchilik asoslari O’zbekiston Respublikasining «Metrologiya to’g’risidagi» qonuni orqali aniqlangan.

O’zbekiston Respublikasida o’lchashlarning birligini ta’minlash davlat tizimi o’lchashlar aniqligini baholash va ta’minlash bo’yicha ishlarni tashkil qilish hamda o’tkazish metodikasini belgilaydigan standartlar bilan o’rnatilgan qoidalar, talablar va me’yorlar majmuidir.

Davlat standartlari o’lchash vositalarini ishlab chiqarish va metrologik ta’minot sohasiga taalluqli tarmoqlararo qo’llashlar hamda talablarni o’rnatadi. O’lchashlar birliligini ta’minlash tizimini standartlashtirishning asosiy ob’ektlari quyidagilardan iborat:

– fizik kattaliklar birliklari;

– atamalar va ta’riflar;

– o’lchash vositalarini qiyoslash va kalibrlash;

– o’lchash vositalari tiplarini sinash va tasdiqlash;

– fizik kattaliklar etalonlari;

– o’lchashlarni bajarish metodikalari va boshqa normativ hujjatlar.

Standartlar aloqa va axborotlashtirish sohasining metrologik ta’minoti doirasida ko’rsatiladigan xizmatlarga qo’yiladigan talablarni, shuningdek, qoidalar, me’yorlar (normalar), talablarni o’rnatadi.

Metrologik xizmatlarning faoliyatini reglamentlovchi (tartibga soluvchi) tarmoq standartlariga quyidagilar taalluqlidir:

– loyihaviy konstruktsiyalik va texnologik hujjatlarning metrologik ekspertizasi;

– o’lchashlarni bajarish metodikalari;

– xo’jalik yurituvchi sub’ektlarning metrologik ta’minotini takomillashtirish bo’yicha ishlarning iqtisodiy samaradorligini aniqlash metodlari;

– xo’jalik yurituvchi sub’ektlarda metrologik ta’minotning holati va metrologik xizmatlarning faoliyati ustidagi idoraviy nazorat hamda kuzatib borish;

– o’lchashlar turlari bo’yicha lokal qiyoslash sxemalari;

– aloqa va axborotlash sohasida o’lchash vositalarini hisobga olish tizimi;

– o’lchash vositalarini metrologik attestatsiyalash, qiyoslash va ta’mirlashga doir vaqt me’yorlari va boshqalar.

Tarmoq standartlari O’zbekiston Respublikasi va davlatlararo standartlarning majburiy talablarini o’z ichiga oladi. Bu talablarning tarmoq standartlaridagi qiymati (ahamiyati) davlat standartlarida o’rnatilgan qiymatlaridan past bo’lmasligi lozim.

Davlat va tarmoq standartlarini xalqaro standartlar bilan uyg’unlashtirish texnik vositalar, xizmatlar ko’rsatish jarayonlarining o’zaro almashinuvchanligini ta’minlash hamda o’lchashlar natijalarini o’zaro tan olish talablari asosida qurilishi lozim.

Aloqa va axborotlashtirish sohasining o’lchash vositalaridan foydalanadigan xo’jalik yurituvchi sub’ektlari uchun axborot olishning mufassal manbai texnik shartlardir.

Korxonalarning standartlari faqat shu standart ishlab chiqilayotgan xo’jalik yurituvchi sub’ektda qo’llaniladi.

Korxonalarning mahsulot, o’lchashlar, xizmatga oid standartlari va texnik shartlari talablari xalqaro standartlar, davlatlararo va O’zbekiston davlat standartlari talablariga zid bo’lmasligi lozim.

Nazorat savollari

1. Aloqa va axborotlashtirish sohasining metrologik ta’minotini shakllantirilishining asoslari nimadan iborat?

2. O’lchash vositalarini tashkil etish va qiyoslash bo’yicha umumiy qoidalarni qaysi normativ hujjat belgilaydi?

3. O’zbekiston Respublikasida o’lchashlar birliligini ta’minlashning eng muhim vositasi nimadan iborat?

4. O’lchash metodlarini qanday guruhlarga ajratish mumkin?

5. O’lchashlarning «Bevosita baholash» metodi nimani aniqlash imkonini beradi?

6. «O’lchov bilan taqqoslash» metodi nimani baholash imkonini beradi?

7. «Bevosita baholash» va «o’lchov bilan taqqoslash» metodlarining farqi nimadan iborat?

8. «Bevosita baholash» metodiga nima asos qilib olingan?

9. «O’lchov bilan taqqoslash» metodiga nima asos qilib olingan?

10. «Bevosita baholash» metodi qaysi usullar bilan amalga oshirilishi mumkin?

2-bob. O’LCHASH XATOLIKLARI

Asosiy tushunchalar

Har xil sabablarga ko’ra o’lchashlarda o’lchash natijasining haqiqiy qiymatdan og’ishi muqarrar. O’lchash ob’ektining baholanishi o’lchash natijasi orqali topilgan haqiqiy qiymat bilan belgilanadi. Ular o’lchash usuliga, o’lchash vositasiga, operatoriga bog’liq.

O’lchash xatoligi – o’lchash natijasining o’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymatdan og’ishidir. Xatoliklar absolyut va nisbiy xatoliklarga ajratiladi. O’lchashning absolyut xatoligi – o’lchanayotgan kattalikning birliklarida ifodalangan xatoligidir, ya’ni

                                              (2.1)

bu yerda ∆ – o’lchashning absolyut xatoligi; A – o’lchash natijasi; X – o’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymati.

O’lchashning nisbiy xatoligi – o’lchash absolyut xatoligining o’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymatiga nisbatidir (foizda), ya’ni

                                            (2.2)

Xatolikni bu ifodalar bo’yicha aniqlash uchun o’lchanayotgan kattalik X ning haqiqiy qiymatini bilish kerak. O’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymati noma’lum bo’lganligi uchun yuqorida ko’rsatilgan ifodalarga xatolik to’g’risida taqribiy ma’lumotlarni ifodaga ta’sir etuvchi qiymati qo’yiladi. Kattalikning haqiqiy qiymati, kattalikning tajriba yo’li bilan topilgan qiymati; u asl kattalikning qiymatiga shunchalik yaqinki, mazkur maqsad uchun uning o’rniga foydalanish mumkin.

O’lchashning absolyut xatoligi o’lchanayotgan kattalikning o’lchov birliklarida ifodalanadi, nisbiy xatolik o’lchamsiz kattalik. Xatoliklarni kelib chiqish sabablariga o’lchash metodikasini mukammal bo’lmasligi va operatorning sezgi organlarining mukammal bo’lmasligini keltirish mumkin.

Alohida guruhga tashqi muhit sharoitlariga bog’liq xatoliklar kiritiladi. Atrof-muhit xarorati, namlik va boshqa tashqi omillar o’lchash kattaligiga va o’lchash asboblarining ishiga ta’sir etadi. O’lchash xatoliklari tasodifiy va sistematik tashkil etuvchilardan iborat. O’lchash vositasining tasodifiy xatoligi – o’lchash vositasi xatoligining tasodifiy tarzda o’zgaruvchi tashkil etuvchisidir. Tasodifiy xatolik o’zgaruvchan intensivlik bilan nomuntazam kelib chiqadigan omillar bilan belgilanadi. Tasodifiy tashkil etuvchining qiymatini oldindan ko’rib bo’lmaydi, shuning uchun uni chiqarib tashlash mumkin emas.

Ko’p marotaba olib boriladigan o’lchovlarni qo’llab, tasodifiy xatoliklar ta’siri kamaytiriladi. Ayrim o’lchash natijalari kutilayotganlaridan ancha farq qiladi, bu esa biror omilning qisqa vaqtda va kuchli ta’siri ostida yuzaga keladi (misol, tarmoq ta’minot kuchlanishining sakrashi). Bunda kelib chiqadigan xatolik kutilayotgan xatolikdan ancha katta va u qo’pol o’lchash xatoligi deb nomlanadi. Tasodifiy xatolikdan tashqari muntazam xatoliklar mavjud, ular takroriy o’lchashlarda o’zgarmas yoki biror qonuniyat bo’yicha o’zgaradi. Bunday xatoliklar muntazam xatolik deb nomlanadi. Muntazam xatoliklarni ayrim hollarda hisoblash va o’lchash natijasidan chiqarib tashlash mumkin. Muntazam xatoliklar kelib chiqish sababiga ko’ra va o’lchash jarayonida o’zgarish xarakteri bo’yicha tasniflanadi.

Metodik xatolik – o’lchash xatoligining o’lchash usulini mukammal emasligidan kelib chiqadigan tashkil etuvchisi.

Asbobiy (apparatura) o’lchash xatoligi – o’lchash xatoligining qo’llaniladigan o’lchash vositalari xatoligiga bog’liq tashkil etuvchisi.

Tashqi xatoliklar – asbobga taalluqli tashqi ta’sirlar bilan belgilanadigan, ya’ni o’lchashlar bajariladigan sharoitlar bilan bog’liq bo’lgan xatoliklar.

Sub’ektiv xatoliklar – o’lchash xatoligining operatorning individual xususiyatlariga bog’liq tashkil etuvchisi.

O’lchash xatoligi tushunchasidan tashqari, o’lchash aniqligi tushunchasi keng ishlatiladi. O’lchashlarni sifat ko’rsatkichlari va o’lchash natijasining o’lchash kattaligining haqiqiy qiymatiga yaqinligini aks ettiradi.

Aniqlik miqdor jihatdan nisbiy xatolik modulining teskari  kattaligi bilan ifodalanishi mumkin.

2.1. Muntazam xatoliklar

Muntazam xatolik deb umumiy xatolikning takroriy o’lchashlar mobaynida muayyan qonuniyat asosida hosil bo’ladigan, saqlanadigan yoki o’zgaradigan tashkil etuvchisiga aytiladi. Muntazam xatoliklarning kelib chiqish sabablari turli-tuman bo’lib, tahlil va tekshiruv asosida ularni aniqlash va qisman yoki butkul bartaraf etish mumkin bo’ladi. Muntazam xatoliklar tasodifiy bo’lmagan faktorlar bilan yuzaga chiqadi, o’lchash vositasining konstruktiv holatiga bog’liq holda, qo’llanish sharoiti va kuzatuvchining individual sifatlariga bog’liq. Ayrim hollarda muntazam xatoliklar murakkab determinirlangan qonuniyatlarga bo’ysunadi, o’lchash vositasini ishlab chiqishda va o’lchash apparaturasining komplektatsiyasida yoki o’lchash eksperimentini tayyorlash va olib borishda aniqlanadi. O’lchash vositalarini, o’lchash usullarini mukammallashtirish, takomillashgan materiallarini qo’llash kerakli darajada sistematik xatolikni kamaytirish imkonini beradi va ayrim hollarda minimumga olib keladi, bunda o’lchash natijalariga ishlov berganda ularni hisobga olmaslik mumkin.

Muntazam xatoliklar yuzaga kelish sabablariga ko’ra va o’lchashda namoyon bo’lish xarakteri bo’yicha tasniflash qabul qilingan.

2.1.1. Uslubiy xatoliklar

Metodik xatoliklar (ayrim hollarda ular nazariy xatoliklar deb ataladi) o’lchash usulining etarlicha ishlab chiqilmasligi va xatoligi tufayli kelib chiqadi. Qabul qilingan o’lchash usulini nazariy asoslashda doimo ma’lum soddalashtirish va ehtimolliklarga asoslaniladi. Masalan, butun ob’ektga uning chegaralangan qismini o’lchash xususiyatlari ekstrapolyatsiya qilinadi. Agar bu xususiyatlar bir jinsli bo’lmasa, unda metodik xatolik paydo bo’ladi. Aloqa sohasida bunday muammolar uzoq masofaga cho’zilgan ob’ektlarni, masalan, kabellarning parametrlarini o’lchashda paydo bo’ladi.

O’lchash apparaturasining o’lchash ob’ekti xususiyatlariga ta’sirini ham metodik xatoliklarga kiritish kerak bo’ladi. Bunda olingan natijalar, o’lchash vositasi o’lchash ob’ektidan uzilishi bilanoq, juda taqribiy va hatto noto’g’ri bo’lib qoladi. O’lchash vositasining o’lchanayotgan ob’ekt bilan o’zaro ta’siri natijasida kelib chiqadigan metodik xatolikni quyidagi sodda misolda ko’rish mumkin.

Faraz qilaylik, 2.1-rasmda ko’rsatilgan ketma-ket zanjirda tok kuchini o’lchash kerak.

Bu rasmda R_A rezistor punktir chiziq bilan ko’rsatilgan bo’lib, sxemada ampermetrning ekvivalent qarshiligini ko’rsatadi. Agar bu qarshilikni inobatga olmasak, unda ketma-ket zanjirdan o’tuvchi tok quyidagi ifoda bo’yicha hisoblanishi mumkin:

Bu ifoda ampermetrni zanjirga ulanishidan oldin tok qiymatini aniqlab beradi. Ampermetr ulanganida uning R_A ichki qarshiligini inobatga olish kerak, unda ifoda quyidagi ko’rinishda bo’ladi: 

i₁ < i, ammo tengsizlik kattaligi R_A va R_i+R_yuk yig’indi orasidagi munosabatga bog’liq. Zanjirdagi o’lchash tokining nisbiy xatoligini aniqlaymiz:

Bu ifodadan ko’rinib turibdiki, R_A qarshilik ketma-ket zanjirning jami qarshiligi qiymatining kichik qismini tashkil etadi, yuklama va manba kuchlanishi qarshiligini kiritib, uni inobatga olmaslik va maxrajdan chiqarib tashlash mumkin. Bu holda nisbiy xatolik nolga teng bo’ladi. Agar ampermetr qarshiligini zanjir qarshiligi bilan tenglashtirib bo’lmaydigan bo’lsa, ish boshqacha tus oladi. Masalan, agar zanjirning umumiy qarshiligi manba qarshiligi va yuklama qarshiligini qo’shgan holda 1 Om ga teng bo’lsa, unda xatolik 9,1% ni tashkil etadi, ya’ni bu juda muhim xatolikdir.

Berilgan misoldan kelib chiqadiki, o’lchash ob’ekti parametrlari va o’lchash vositalarining ma’lum birikmasida etarli darajadagi katta muntazam xatolik vujudga keladi. Shuni ta’kidlamoq kerakki, ushbu misolda tokni ampermetr yordamida o’lchashning tipik sxemasi keltirilgan. Misoldan kelib chiqadiki, hatto o’lchash asboblarini o’z vazifasi bo’yicha ishlatganda va tipik sxemalardan foydalanilganda ham mumkin bo’lgan metodik xatoliklarni e’tibor bilan baholash kerak bo’ladi.

Agar Om qonunidan foydalanib, ampermetr shkalasidan olingan natijani biror kattalikka oshirilsa, mazkur xatolikni o’lchash natijalaridan bartaraf etish mumkin. Metrologiyada bu jarayon  tuzatmani kiritish deb ataladi. O’lchash natijasini va tuzatmani qo’shish yoki ayirish, shuningdek, o’lchash natijasini tuzatma koeffitsientiga ko’paytirish o’lchash natijasini «to’g’rilash» imkonini beradi. Ammo buni bajarish har doim ham oson emas. Hattoki, biz ko’rib chiqqan holatda, garchi tuzatma elementar ifoda asosida hisoblansa ham, uni olish muammo bo’lishi mumkin, chunki uning tarkibiga kiradigan hamma qarshiliklar qiymatlarini aniq bilish zarur bo’ladi. Albatta, qarshilikni o’lchash mumkin, biroq bunda ham xatoliklar bo’ladi. Boshqacha qilib aytganda, echiladigan masala boshqa o’lchash masalasi bilan almashtiriladi, lekin uning echilishi yana ham murakkab bo’lishi mumkin.

2.1.2. Asbobiy xatoliklar

Bu xatolik turi qo’llaniladigan O’V (o’lchash vositalari) xususiyatlari bilan belgilanadi. O’V ni ishlab chiqarishda axboriy o’lchash signalini o’zgartirishlar ma’lum algoritm asosida olib boriladi. Masalan, bilvosita o’lchash usulida o’zgartirishning aniq funksiyasi asbobda har mahal ham amalga oshirilavermaydi va texnik qiyinchiliklar tufayli approksimatsiya usuli ishlatiladi, bu esa xatolikka olib keladi.

Undan tashqari, asbobni ishlab chiqish jarayonida texnologik xatoliklar mahsulotni komplektatsiya parametrlarining tarqoqligi tufayli approksimatsiya funksiyasi aniq amalga oshirilmaydi.

2.1.3. Sub’ektiv muntazam xatoliklar

Bu xatoliklar odamning individual xususiyatlarining natijasi bo’lib, organizm xususiyatlariga, noto’g’ri shakllangan malakalarga bog’liqdir. Amaliyot ko’rsatishicha, tajribali eksperimentatorda uning odatlari bilan bog’liq jiddiy sub’ektiv muntazam xatolik bo’lishi mumkin. Bu muntazam xatolik qayta o’lchashlarda natijalarning kichik tarqoqligida barqaror qaytariladi. Aksincha, kam malakali eksperimentatorda muntazam xatolik bo’lmasligi mumkin, ammo natijalar tarqoqligida tajribadan tajribaga o’tishda u jiddiy bo’lishi mumkin.

Sub’ektiv xatolik paydo bo’lishida olingan signalga reaktsiya tezligi katta rol o’ynaydi. Har qanday shaxsda u har xil, ammo uzoq vaqt davomida etarli darajada mustahkam bo’lib qoladi.

2.1.4. Muntazam xatoliklarni chiqarib tashlash va hisobga olish usullari

Muntazam xatoliklarni hisobga olish va chiqarib tashlash usullarini to’rtta guruhga bo’lish mumkin:

- o’lchash boshlanishidan oldin xatoliklarni bartaraf etish;

- o’lchash jarayonida o’rinni bosish, xatoliklarni ishorasi bo’yicha kompensatsiya qilish, qarama-qarshi, simmetrik kuzatish usullari yordamida xatoliklarni chiqarib tashlash;

- o’lchash natijasiga tuzatmalar kiritish;

- chiqarib tashlanmagan muntazam xatoliklarning chegarasini baholash.

O’lchash boshlanmasidan xatolik manbasini chiqarib tashlash – muntazam xatoliklarni chiqarib tashlashning eng ratsional usulidir. U tajriba olib boruvchini (eksperimentatorni) natijani hisoblaganda tuzatmani hisobga olishdan o’lchash jarayonida xatoliklarni bartaraf etishdan xalos etadi. Xatoliklar manbasini yo’qotish deganda, uni bevosita chiqarib tashlash (masalan, issiqlik manbasini chiqarib tashlash), O’V ni va o’lchash ob’ektini bu manbalar ta’siridan himoyalash tushuniladi. Asbobiy xatoliklar manbalari, O’V ning aniq nusxasiga xos bo’lib, u kalibrlash yoki ta’mirlash orqali chiqarib tashlanishi mumkin. O’V larning o’zaro noto’g’ri joylashishi bilan bog’liq bo’lgan xatoliklar manbasi, o’lchash olib borishdan oldin bartaraf etilishi mumkin. Xaroratning tebranishlarini va uning natijasida xarorat xatoliklarini bartaraf etishga xonalarni butunligicha va ayrim O’V ni yoki uning qismlarini termostatlash bilan erishish mumkin. Hozirgi vaqtda termostatlashni ko’p hollarda havoni konditsionirlash bilan almashtiriladi. Havoni konditsionirlashda nafaqat xarorat, balki namlik ham talab qilingan darajada ushlab turiladi. Ammo bu tadbirlar natijasi issiqlikni birtekis taqsimlanganda samarali natijani beradi, chunki O’V hajmi bo’yicha issiqlikning taqsimlanishi bir tekis bo’lmaganda xatoliklar yuzaga keladi. Korpusi ichida kuchli issiqlik manbasiga ega O’V ga e’tiborni qaratish kerak. Bunday qurilmalarni o’lchashdan oldin, odatda, ular ma’lum vaqt ichida qizdiriladi.

Magnit maydonlarining ta’sirini bartaraf etish ekranlashtirish usuli orqali amalga oshiriladi. Xatoliklarning manbalaridan biri – Yerning magnit maydonidir. Yer magnit maydonining kuchlanganligi katta emas, shuning uchun ta’sir etish xavfi faqat yuqori sezgirlikka ega asboblarni ishlatganda paydo bo’ladi. Asboblarning yagona muhofaza vositasi bo’lib magnit-yumshoq materialli yopiq ekranli qurilma hisoblanadi. Magnit kuch chiziqlari ekranlanayotgan fazoni aylanib o’tishi lozim. Hattoki permalondan yasalgan magnit ekranining ishlatilishi kutilmagan hodisalarni yuzaga keltirishi mumkin, chunki ekran ichidagi magnit maydon konfiguratsiyasining o’zgarishiga va O’V ning ko’rsatishiga ta’sir etishiga olib keladi.

Yuqori chastotali tashqi elektromagnit maydonlarni ekranlashtirish bir muncha oson amalga oshiriladi. Bu holatda katta elektr o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan materiallarni qo’llash maqsadga muvofiq. Samaraga uyurmali toklar hisobiga va ular bilan yaratiladigan qarama-qarshi elektromagnit maydonlar hisobiga erishiladi.

Tebranish va silkinishlar ta’sirini bartaraf etish O’V ni amortizatsiya yo’li bilan amalga oshiriladi, buning uchun ko’p turli tebranishlar yutkichlari ishlatiladi. Yutkichlar turlari, prujinalar, elastik osmalar tebranishlar chastotasiga konkret O’V ga ta’siri sezgirligiga bog’lanib tanlanadi.

O’lchash jarayonida xatoliklarni chiqarib tashlash odatda qandaydir moslamalarni qo’llashga bog’liq emas. Odatda, muntazam xatoliklarni bartaraf qilish bu holatda u yoki bu o’lchash va usullarni qo’llashga bog’liq. Asbobiy xatoliklar ta’siri, o’zaro o’rnatish xatoliklari va tashqi ta’sir xatoliklarini shu yo’l bilan chiqarib tashlanadi.

Muntazam xatolikni chiqarib tashlashning keng tarqalgan usullaridan biri – almashtirish usulidir. U quyidagidan iborat: o’lchash ob’ekti u joylashgan sharoitda joylashgan ma’lum o’lchov bilan almashtiriladi.

Elektrik parametrlari – qarshiliklar, induktivliklar, sig’imlarni o’lchashda almashtirish usuli quyidagilardan iborat bo’ladi: elektr qarshiligi, induktivligi yoki sig’imini o’lchash zarur bo’lgan ob’ekt o’lchash zanjiriga ulanadi. Ko’p holatlarda o’lchashning nol usullari (ko’prik, kompensatsiyalash va boshqalar) qo’llaniladi. Bunda zanjir elektr muvozanatga keltiriladi. Muvozanatga keltirilgandan keyin o’lchash ob’ekti o’rniga sxemani o’zgartirmasdan ko’p qiymatli o’lchovni: qarshiliklar magazini, sig’im, induktivlik ulanadi. Ularning qiymatini o’zgartirib turib zanjir muvozanati tiklanadi. Almashtirish usullari ko’prikli zanjirlarning qoldiqli nomuvozanatliligini, zanjirga elektr va magnit maydonlarining ta’sirini, zanjirning alohida elementlarining o’zaro ta’sirini yo’qotish va boshqa halaqitli hodisalarni chiqarib tashlash imkonini beradi.

Xatolikni ishorasi bo’yicha kompensatsiya qilish quyidagilarni o’z ichiga oladi: o’lchashlar ikki marta olib boriladi, bunda tabiati ma’lum kattalik bo’yicha noma’lum xatolik o’lchash natijasiga teskari ishorasi bilan kiritilishiga harakat qilinadi. O’rtacha qiymatni hisoblaganda xatolik chiqarib tashlanadi. Algebraik shaklda buni quyidagicha ifodalash mumkin. Aytaylik, x₁, x₂ – ikkita o’lchash natijasi, ∆ – muntazam xatolik, uning tabiati ma’lum, ammo kattaligi noma’lum; x_∆ – o’lchanayotgan kattalikning mazkur tashkil etuvchisiz qiymati. U holda  O’rta qiymat quyidagi teng:    

O’lchash natijasining aniqligini oshirish maqsadida ikkitadan ortiq o’lchashlar o’tkazish mumkin, ammo ularning soni juft bo’lishi shart. Bu holatda musbat ishorali hamma xatoliklar manfiy ishorali xatoliklar bilan kompensatsiyalangan. Mazkur usul yo’naltirilgan ta’sirga ega bo’lgan xatoliklarni chiqarib tashlashda keng ishlatiladi. Berilgan usul Yer magnit maydonining ta’siri bilan bog’liq xatoliklarni chiqarib tashlash uchun keng ishlatiladi. Birinchi o’lchashni O’V ixtiyoriy holatda joylashganda olib borish mumkin. Ikkinchi o’lchashni olib borishdan oldin O’V gorizontal tekislikda 180° ga buriladi. Agar birinchi holatda yerning magnit maydoni asbobning magnit maydoni bilan qo’shilib, musbat ishorali xatolikni yuzaga keltirsa, u holda 180° burilishda Yerning magnit maydoni teskari ta’sir ko’rsatadi va kattaligi bo’yicha teng, ammo ishorasi bo’yicha teskari xatolikni yuzaga keltiradi. Bunday  usulning kelib chiqishi sun’iy magnit maydon ta’sirini kompensatsiya qilish uchun qo’llash chegaralangan, chunki bunday tipdagi magnit maydonlar odatda fazoda bir tekis emas.

Muntazam xatolikni ishorasi bo’yicha kompensatsiya usulidan foydalanib, magnit maydonlarda gisterezis vujudga keltirgan xatoliklarni chiqarib tashlash mumkin. Ma’lum tuzatmalarni kiritish hisoblash yo’li bilan natijani to’g’rilash imkonini beradi. Raqamli qiymat tuzatmasi muntazam xatolikka teng va belgisi bo’yicha teskari.

Boshqa holatlarda o’lchash natijasini tuzatma ko’paytuvchisiga ko’paytirish yo’li bilan xatolik chiqarib tashlanadi, bu ko’paytuvchi 1 dan bir qancha ko’p yoki kam bo’lishi mumkin.

Agar tuzatma o’lchash kattaligi bilan solishtirganda kichik bo’lsa yoki tuzatma ko’paytuvchisi birga yaqin bo’lganda,  to’g’rilangan natijaning yuqori aniqligini mo’ljallash mumkin. Tuzatma ko’paytuvchilarini ishlatishda hisobotning bir qancha nozik jihatlari bor. Ta’kidlab o’tilganidek, tuzatma ko’paytuvchisi birga yaqin. 1,1 kattalik, shunga qaramay juda katta, chunki bir o’nlik belgisida 10% ni tashkil etadi va bunday xatoliklar juda katta hisoblanadi. Shuning uchun, odatda, gap 1,01; 1,02; 1,03 va h.k. tuzatma ko’paytuvchilar to’g’risida boradi.

2.2. Tasodifiy xatoliklar

2.2.1. Tasodifiy xatoliklarning ta’riflanishi

Bitta o’zgarmas kattalikning hatto bir xil sharoitlarda takroriy o’lchashlarda ko’pincha bir-biridan farq qiladigan natijalar hosil bo’ladi. Ayrim o’lchashlar natijalarining farq qilishi tasodifiy xatolik mavjudligidan darak beradi. Tasodifiy xatolik bir necha omillarni bir vaqtda ta’siri natijasida yuzaga keladi. Agar ta’sir etuvchi omillar o’zaro qonuniyatli bog’lanishga ega bo’lmasa, ularning o’lchash natijasiga ta’siri tasodifiy xarakterda bo’ladi. O’lchash natijasiga bunday ta’sir xarakteri, ayrim o’lchashlar natijalari orasidagi sezilarli farq oldingi va keyingi natijalar bilan qonuniyatsiz bog’lanishda namoyon bo’lishiga olib keladi. Bu tasodifiy xatoliklar haqida so’z yuritish uchun asos bo’ladi. Shuni qayd etish kerakki, tasodifiy xatoliklar etarlicha aniq asboblardan foydalanishda namoyon bo’ladi va gap ayrim o’lchash natijalarining juda kichik og’ishlari haqida boradi.

Tasodifiy xatoliklarni o’rganish ehtimollik nazariyasi va matematik statistika asosida amalga oshiriladi. Metrologiyaning rivoji shuni ko’rsatadiki, ehtimollik nazariyasi va matematik statistikaning matematik apparati tasodifiy xatoliklarni o’rganish masalasiga muvofiqdir va uni to’g’ri qo’llanilganda nazariy natijalar tajriba ma’lumotlariga yaxshi mos keladi.

2.2.2. Tasodifiy xatoliklarning matematik modellari

Tasodifiy xatoliklar mavjud bo’lganida ayrim o’lchash natijasi haqiqiy qiymat X dan farq qilishi mumkin: X_i – X = ∆X. Bu ayirma ayrim o’lchashning tasodifiy xatoligi deb ataladi. X ning asl qiymati bizga noma’lum, biroq matematik statistika ko’p karra o’lchash natijalari asosida ∆X xatolikni aniqlashda amaliyot uchun etarlicha aniqlik darajasida asl qiymatining o’rnini bosishi mumkin bo’lgan «haqiqiy» qiymat deb ataladigan qiymatni hisoblashga imkon beradi.

Tasodifiy xatoliklar o’zgarishini tavsiflashning universal usuli taqsimot funksiyasi F(x) bo’lib, u X tasodifiy miqdor o’lchashlar natijasida X dan kichik qiymat qabul qilishini aniqlaydi, ya’ni F(x) = P(X < x). Buni geometrik nuqtai nazardan bunday talqin qilish mumkin: F(x) – tasodifiy miqdor son o’qida x nuqtadan chaproqda yotadigan nuqta bilan tavsiflanadigan qiymat qabul qilishi ehtimoli mavjudligidir.

Uzluksiz tasodifiy miqdorni boshqacha funksiya bilan ham berish mumkin bo’lib, u taqsimot zichligi yoki taqsimot funksiyasi deb ataladi. Uzluksiz tasodifiy miqdorning taqsimot funksiyasi yoki taqsimot zichligi deb, F(x) taqsimot funksiyasidan olingan f (x) ni birinchi hosila aytiladi. Ehtimollik zichligi o’z ma’nosiga ko’ra tasodifiy miqdorning ∆X interval ichiga tushish ehtimolligining bu interval uzunligiga nisbatiga, u nolga intiladi degan farazda, teng:

                                                          (2.3)

Taqsimotning zichlik funksiyasi qaralayotgan masalaga nisbatan ayrim o’lchashlar natijalariga ham, ularning xatoliklariga ham aloqadordir. Gap shundaki, tasodifiy xatolik mavjud bo’lganda ham o’lchash natijasining, ham xatolikning intervalli bahosi deb ataladigan baho qabul qilingan. Bu holda o’lchanayotgan kattalikning eng ehtimolli qiymati va ayrim o’lchash natijasi ma’lum ehtimollik bilan tushadigan biror interval (plyus-minus bilan) aniqlanadi. Bu ehtimollikni aniqlash ushbu ma’lum teorema asosida amalga oshirilishi mumkin: «X uzluksiz tasodifiy miqdorning (a, b) intervalga tegishli qiymatni qabul qilish ehtimolligi taqsimot zichligidan a dan b gacha chegaralarda olingan aniq integralga teng:

                                     (2.4)

Ehtimollik zichlik funksiyasining konkret (aniq) ko’rinishi foydalanilayotgan o’lchash vositasi xossalariga bog’liq. O’lchash xatoligini baholash uchun ko’pincha normal taqsimot qonunidan

                    (2.5)

(Gauss qonuni) foydalaniladi.

Ushbu (2.5) ifodadan ko’rinib turibdiki, normal taqsimot ikkita parametr: a va s bilan aniqlanadi. Bu kattaliklarning ehtimollik ma’nosi quyidagicha: a – normal taqsimotning matematik kutilish miqdori, σ – o’rtacha kvadratik og’ishi.

Matematik kutilish ushbu integral orqali aniqlanadi:

                                                   (2.6)

O’rtacha kvadratik og’ish uzluksiz tasodifiy miqdorning dispersiyasi orqali aniqlanadi. Uzluksiz tasodifiy miqdorning dispersiyasi deb, uning og’ishi kvadratining matematik kutilishiga aytiladi. Agar X ning mumkin bo’lgan qiymatlari [c, d] kesmaga tegishli bo’lsa, u holda

                                              (2.7)

(2.5) formulaga kirgan o’rtacha kvadratik og’ishi

                                      (2.8)

tenglik bilan aniqlanadi.

(2.5) formulani o’lchashlar xatoligi ehtimollik zichligining tavsifiga tatbiq etib,

                                              (2.9)

ni hosil qilamiz, bu yerda p(∆X) – tasodifiy xatolik ∆X = X_i – X ning ehtimollik zichligi, σ – o’rtacha kvadratik og’ish – ayrim kuzatishlar natijalarining X ning asl qiymatiga nisbatan tasodifiy sochilish (tarqoqlik) darajasini tavsiflaydigan ko’rsatkich.

O’lchash xatoligining o’rtacha kvadratik og’ishi miqdori ushbu munosabatdan aniqlanadi:

                                    (2.10)

bunda X_i – ayrim o’lchash natijasi, n – o’lchashlar soni, X – o’lchanayotgan kattalikning asl qiymati.

(2.9) ifoda bilan tavsiflanadigan funksiyaning grafiklari 2.2-a rasmda s ning uchta qiymati uchun ko’rsatilgan. Gorizontal o’q bo’ylab ∆X/σ me’yorlangan kattalik, ya’ni xatolikning o’rtacha kvadratik og’ishga bo’lingan (tarqalgan) miqdori qo’yilgan. (2.9) funksiya grafigi ordinatalar o’qiga nisbatan simmetrik, abstsissalar o’qiga asimptotik yaqinlashuvchi qo’ng’iroqsimon egri chiziq bilan tasvirlanadi. Bu egri chiziqning maksimumi ∆X = 0 nuqtada bo’ladi, bu maksimumning kattaligi esa 2.2-a rasmdan ko’rinib turibdiki, σ qancha kichik bo’lsa, egri chiziq shuncha torroq bo’ladi, demak, katta og’ishlar kamroq uchraydi, ya’ni o’lchashlar aniqroq bajariladi. Xatolikning ∆X₁ va ∆X₂ orasidagi chegaralarda paydo bo’lish ehtimolligi 2.2-b rasmdagi shtrixlangan yuza bilan aniqlanadi, ya’ni p(∆X) funksiyadan olingan ushbu aniq intervalga teng:

      (2.11)

Bu integralning qiymati turli chegaralar uchun hisoblangan va jadvallarda kiritilgan. ∆X₁ = –X va ∆X₂ = +X chegaralar uchun hisoblangan integral birga teng bo’ladi, ya’ni tasodifiy xatolikning –X dan +X  gacha bo’lgan intervalda ro’y berish ehtimolligi birga teng.

Hisoblashlarni o’tkazishda ∆X₁ va ∆X₂ kattaliklarni ko’pincha miqdori bo’yicha teng va ishorasi bo’yicha qarama-qarshi deb qabul qilinadi, bu esa ularning o’rniga qulayroq e simvolni kiritish va ehtimollik baholanadigan intervalni e bilan belgilash imkonini beradi. Mazkur interval 2.2-a rasmda vertikal o’qqa nisbatan simmetrik joylashgan.

e kattalikni o’lchamsiz koeffitsient k yordamida o’rtacha kvadratik og’ish bilan bog’lash, ya’ni e = ks deb qabul qilish qulay bo’ladi. e kattalikni ishonchlilik intervali, xatolik bu intervalga joylashadigan P ehtimollikni esa ishonchlilik ehtimoli deb atash qabul qilingan. O’lchash natijasini  ko’rinishda ifodalash mumkin.

Zaruriy hisoblashlarni Laplas funksiyasidan foydalanib bajarish mumkin. Bu funksiyaning qiymatlari jadvallashtirilgan va matematik ma’lumotnomalarda mavjud. Buning uchun (2.11) formulani yangi o’zgaruvchi k=e/s ni kiritib, o’zgartirish lozim:

                        (2.12)

Ehtimolliklar integrali qiymatlari                                   2.1-jadval

X	2F(x)	x	2F(x)	X	2F(x)	x	2F(x)
0,00	0,00000	0,70	0,51607	1,40	0,83849	2,25	0,97555
0,10	0,07966	0,80	0,57629	1,50	0,86639	2,50	0,98758
0,20	0,15852	0,90	0,63188	1,60	0,89040	2,75	0,99404
0,30	0,23585	1,00	0,68269	1,70	0,91087	3,00	0,99730
0,40	0,31084	1,10	0,72867	1,80	0,92814	3,30	0,99903
0,50	0,38292	1,20	0,76986	1,90	0,94257	3,50	0,99953
0,60	0,45149	1,30	0,80640	2,00	0,95450	4,00	0,99994

(2.12) formulani keltirib chiqarishda normal taqsimot funksiyasining vertikal o’qqa nisbatan simmetrikligi hisobga olingan, bu esa integrallashning quyi chegarasini nol qilib olish va integral oldida 2 koeffitsientni kiritish imkonini bergan.

2.1-jadvaldan kelib chiqadiki, (2.12) dagi integralning qiymatlari:

.    (2.13)

Shunday qilib, o’lchashning tasodifiy xatoliklari 0,68269 ehtimollik bilan ±σ chegaralardan tashqariga chiqmaydi. Tasodifiy xatolik ±3σ chegaralarda 0,99730 ehtimollik bilan joylashadi. Bu munosabat uch sigma qonuni deb ataladi. 0,99730 ni 0,997 gacha yaxlitlab aytish mumkinki, 1000 ta o’lchashdan ehtimol faqat 3 tasi ±3σ dan ortiq xatolik berishi mumkin.

Ayrim kuzatishlar natijalari xos bo’lgan tasodifiy miqdorlar va ularning ehtimolliklarini statistik usul bilan o’rganish mumkin, buning uchun ko’p sonli o’lchashlar o’tkaziladi. Tasodifiy kattaliklarning taqsimot qonunlarini bunday aniqlash etarlicha sermehnat jarayondir. Shu sababli, odatda, nazariy mulohazalar asosida tasodifiy miqdorlar taqsimot funksiyalarining ko’rinishi bashorat qilinadi, keyin esa nisbatan katta bo’lmagan o’lchashlar qatori asosida u miqdordan aniqlanadi. Garchi o’lchashning tasodifiy xatoligiga ta’sir etuvchi ayrim faktorlar turli ehtimollik taqsimot funksiyalariga ega bo’lishi mumkin bo’lsada, lekin natijalovchi funksiya «me’yorlashtirish» hodisasi natijasida Gauss qonuni bilan aniqlanadi. Amaliyotda uchraydigan ko’p sonli o’lchashlar uchun tasodifiy xatolik ko’p sonli ta’sir  etuvchi faktorlar yig’indisi bilan aniqlanadi, shu sababli xatoliklarning normal taqsimot qonuni mavjud deb katta ehtimollik bilan qarash mumkin.

Ilgari qayd etilganidek, tasodifiy xatoliklar mavjud bo’lganida ayrim o’lchash natijasi X_i o’lchanayotgan kattalikning asl qiymati X dan farq qilishi mumkin. Bu ayirmani ayrim o’lchashning tasodifiy xatoligi deb ataladi. X ning asl qiymati bizga noma’lum. Biroq tadqiq qilinayotgan X kattalik ustida ko’p sonli kuzatishlar o’tkazib, normal taqsimot uchun xos bo’lgan quyidagi statistik qonuniyatlarni aniqlash mumkin.

Agar tadqiq qilinayotgan kattalikning o’lchashlar seriyasi o’tkazilsa va o’rtacha qiymat aniqlansa, u holda ayrim kuzatishlar natijalarining o’rtacha qiymatdan musbat va manfiy og’ishlari taqriban teng ehtimollikka ega bo’ladi. Buning sababi, kuzatish natijalarining asl qiymatdan kamayish va ortish tomonlarga og’ishi muntazam xatolik nolga teng bo’lgan holda teng ehtimollikka (chastotaga) egaligi. Qator o’lchashlar asosida hisoblangan o’rtacha arifmetik qiymat o’lchanayotgan kattalikka berish mumkin bo’lgan eng muqarrar qiymatdir. Katta sondagi o’lchashlarning turli ishoralarga ega bo’lgan xatoliklari o’zaro yo’qotiladi. Boshqa bir qonuniyat shundan iboratki, olingan natijadan katta og’ishlar ehtimolligi (chastotasi) kichik og’ishlar ro’y berish ehtimolligidan ancha kichikdir.

Bu statistik qonuniyatlar o’lchashlar ko’p karra takrorlanganidagina o’rinlidir. O’lchashlar natijalari ishlab chiqilganidan so’ng mutlaq muqarrar natija emas, balki eng ehtimolli natija hosil bo’ladi va bu natija o’lchashlar qatorining ushbu o’rta arifmetik qiymati bo’ladi:

                                     (2.14)

bu yerda n – o’lchashlar soni. 

Tasodifiy xatolik ni aniqlash uchun o’lchanayotgan kattalikning asl qiymatini bilish kerak, ammo u noma’lumdir. Ammo o’rtacha arifmetik qiymat o’lchanayotgan kattalikka berilishi mumkin bo’lgan eng muqarrar qiymatdir. Shu sababli uning bahosi sifatida o’rtacha arifmetik qiymatdan foydalanish mumkin. Bu holda ayrim o’lchash natijalarining o’rtacha arifmetik qiymatdan og’ishlari ga teng.

Xatoliklar nazariyasida o’rtacha arifmetik qiymat  ushbu shartlarni qanoatlantirishi ko’rsatiladi:

– o’lchashlar soni etarlicha katta bo’lganda ayrim o’lchashlarning o’rtacha arifmetik qiymatdan tasodifiy og’ishlarining algebraik yig’indisi nolga teng:

;

– o’rtacha arifmetik qiymatdan og’ishlar kvadratlari yig’indisi

eng kichik qiymatga ega bo’ladi.

Yuqorida keltirilgan formulalar kuzatishlarda n→∞ degan shartda keltirib chiqarilgan. Amaliyotda o’lchashlar soni chekli va bu tuzatmalar kiritish zaruratiga olib keladi; o’lchashlar soni ortib borishi bilan tuzatmalarning ahamiyati kamayib boradi, chunki  va X borgan sari bir-biriga yaqinlashadi va limitda teng bo’ladi. Bu esa tasodifiy xatoliklar ∆X ga oid barcha xulosalarni (xususan, Gauss qonuni) o’rtacha arifmetik qiymatdan og’ishlariga ham qo’llanish mumkinligini ko’rsatadi. Agar X o’rniga o’rtacha ni va ∆X_i o’rniga U_i ni kiritilsa, u holda (2.10) formula ushbu ko’rinishni olishi matematik statistikada isbotlanadi:

                                        (2.15)

Taqribiy hisoblashlarda, ∆X o’rniga U, X o’rniga esa olinganida o’rtacha kvadratik og’ishni odatda S ning o’rniga δ bilan belgilanadi.

Yuqoridagi munosabatdan n≥10 bo’lganda foydalanish mumkin. (2.15) ifodalardan ko’rinib turganidek, o’lchashlarni 100 marta ko’p o’tkazilganda natijani o’sha ehtimollik bilan bitta qo’shimcha o’nlik ishoragacha aniqroq hosil qilish mumkin. Biroq shuni unutmaslik kerakki, mazkur natija o’lchash sharoitlarining doimiyligi va bir xilligini ta’minlanganligida hosil qilinishi mumkin. O’lchashlar soni qancha ko’p bo’lsa, ularni o’tkazish uchun shunchalik ko’p vaqt zarur va bu shartni qanoatlantirish qiyinroqdir.

Shuni nazarda tutish kerakki, n→∞ da  = X bo’lishi o’lchash natijalaridan barcha muntazam xatoliklar chiqarib tashlangan va o’lchash asbobining sezgirligi etarlicha katta bo’lganidagina o’rinlidir. Agar amaliy o’lchash sharoitlarida o’lchashlar sonini yuz karra oshirish har doim ham maqsadga muvofiq bo’lavermasa-da, biroq kuzatishlar sonini ikki yoki to’rt marta oshirish o’lchashlar natijasi aniqligi va ishonchliligini sezilarli oshiradi. Jumladan, nazariy jihatdan kuzatishlar soni to’rt marta ortganida o’lchash xatoligining tasodifiy tashkil etuvchisi o’sha ishonchlilik intervalida ikki marta, o’n marta ortganida esa taxminan uch marta kamayadi.

Amaliyotda maksimal xatolik tushunchasidan keng foydalaniladi, bunda uch sigma qonuni tushuniladi. Amaliyotda o’lchashlar soni bir necha o’ntadan oshmasligi sababli ±3σ  ga teng xatolik paydo bo’lishi kam ehtimollikdir. Shu sababli ±3σ xatolik mumkin bo’lgan maksimal xatolik deb hisoblanadi. ±3σ dan ortiq xatoliklar yanglishuv (kamchilik) hisoblanadi va o’lchash natijalarini ishlab chiqishda hisobga olinmaydi.

Yuqorida qayd etilganidek, o’lchashlar qatorining o’rtacha arifmetik qiymati  o’lchanayotgan kattalikning faqat eng muqarrar qiymatiginadir. O’rtacha arifmetik qiymatning o’zini aniqlash xatoligini baholash qiziqish uyg’otadi. Agar o’lchashlar seriyalari o’tkazilsa va har bir seriya uchun o’rtacha arifmetik qiymat hisoblansa, u holda 1,2,3,...,n qiymatlar hosil qilinadi. Bu kattaliklar bir-biridan farq qiladi, demak, ular uchun o’rtacha arifmetik qiymatdan o’rtacha kvadratik og’ishni aniqlash mumkin. Ayrim kuzatishlar natijalarining tasodifiy xatoliklari normal taqsimotga bo’ysunsa, u holda ularning takroriy qatorlari o’rtacha qiymatlarining xatoliklari ham shu qonunga, biroq endi boshqa tarqoqlik bilan bo’ysunadi. O’rtacha qiymatlarning tarqoqligi ayrim kuzatishlar natijalarining tarqoqligidan kichikdir. Ehtimollik nazariyasida ushbu teorema isbotlangan: n ta bir xil taqsimlangan o’zaro erkli tasodifiy kattaliklar o’rtacha arifmetik qiymatining o’rtacha kvadratik og’ishi bu kattaliklardan har birining o’rtacha kvadratik og’ishidan ∆ marta kichik. Bu teorema asosida o’rtacha arifmetik qiymat uchun o’rtacha kvadratik og’ishning ushbu ifodasini hosil qilamiz:

                                            (2.16)

bu yerda  – o’lchashlar qatori o’rtacha arifmetik qiymatining o’rtacha kvadratik xatoligi; s – ayrim o’lchashning o’rtacha kvadratik xatoligi, n – seriyadagi o’lchashlar soni. Bu ifodadan ko’rinib turibdiki, takroriy o’lchashlar soni n ni oshirish o’lchashlar natijasi xatoligini  marta kamayishiga olib keladi.

Amaliyotda (ayniqsa, n ning kichik qiymatida) olingan natijalarning ishonchliligini va aniqligini baholash zarur. Bu maqsadda ishonchlilik intervali va ishonchlilik ehtimolligidan foydalaniladi. Ishonchlilik ehtimolligi deb, biror qabul qilingan chegaralardan chiqmaydigan xatolikning paydo bo’lish ehtimolligi tushuniladi. Bu interval ishonchlilik intervali, uni xarakterlaydigan ehtimollik p esa ishonchlilik ehtimolligi deb ataladi.

Gauss taqsimot qonunida ehtimollik integrali jadvali bo’yicha ishonchlilik intervallari chegaralarini aniqlash mumkin. Ishonchlilik intervallari ortganida (kengayganida) ishonchlilik ehtimolligi qiymati o’sadi va o’zining 1 ga teng limitiga intiladi. Yuqorida qayd etilganidek, ±3δ  interval uchun ehtimollik qiymati 0,9973 ni tashkil etadi. Kiritilgan yangi tushunchalar orqali buni quyidagicha talqin etish mumkin: -3δ dan +3δ gacha bo’lgan ishonchlilik intervali uchun ishonchlilik ehtimolligi 0,9973 ga teng. Ayrim o’lchashning xatoligini baholash uchun, shuningdek, ehtimoliy xatolik p dan foydalaniladi, bunda bu kattalikning xususiyati shundaki, u mazkur n ta o’lchash qatorining barcha tasodifiy xatoliklarini ikkita teng qismga ajratadi; birida n/2 ta p dan ortiq tasodifiy xatoliklar, ikkinchisida esa n/2  ta p dan kichik tasodifiy xatoliklar yotadi. Boshqacha aytganda, biror tasodifiy xatolikning -p dan +p gacha chegaralarda yotish ehtimolligi 0,5 ga teng bo’lishi lozim. Gauss qonuni uchun ehtimoliy xatolik quyidagiga teng:

                                            (2.17)

Ishonchlilik intervallarini (2.11) munosabatdan foydalanib aniqlash o’lchashlar soni n=17 bo’lgandagina o’rinlidir. Amaliyotda xatoliklarni nisbatan katta bo’lmagan sondagi o’lchashlar natijalari bo’yicha aniqlashga  to’g’ri keladi. Mazkur holda (2.11) formulaning qo’llanilishi ishonchlilik intervalining pasaygan qiymatini beradi, ya’ni o’lchash aniqligining bahosi haqsiz ravishda oshirilgan bo’lib chiqadi. Bu holda ishonchlilik intervalini beriladigan ishonchlilik ehtimolligi p va o’lchashlar soni n ga bog’liq bo’lgan Styudent koeffitsientlari t_n lar orqali aniqlashtirish mumkin.

Ishonchlilik intervalini aniqlash uchun o’rtacha kvadratik xatolikni Styudent koeffitsientiga ko’paytirish lozim. Pirovard natijani bunday yozish mumkin:

.

t_n kattalik Styudent taqsimoti bilan aniqlanadi. Istalgan n≥2 sondagi o’lchashlar uchun Styudent taqsimoti deb ehtimollik zichligi p(t,n) bo’lgan ushbu taqsimotga aytiladi:

            (2.18)

bu yerda n – o’lchashlar soni, G – gamma funksiya;

                                                  (2.19)

X – tasodifiy kattalikning me’yorlangan qiymati.

Styudent bo’yicha ehtimollik taqsimoti grafik shaklda 2.3-rasmda ko’rsatilgan. Bu rasmda qiyoslash uchun ehtimollar normal taqsimoti grafigi n≥17 uchun berilgan. O’lchashlar soni n = 5 va n = 3 uchun Styudent taqsimoti grafiklari (II) va (III) egri chiziqlar bilan berilgan. 2.3-rasmdan ko’rinib turganidek, Styudent grafiklari normal taqsimot  grafigini eslatadi. Asosiy farq shundaki, ular o’lchashlar natijalari xatoliklarning ko’proq tarqoqligini tavsiflaydi. Masalan, (I) grafik uchun t = 0 dagi ehtimollik amalda birga teng, bu «uch sigma qonuni»ga mosdir, shu bilan bir vaqtda bu n=5 uchun t = 4 bo’lganda, n = 3 uchun esa     t = 6 bo’lganda o’rinli. O’lchashlar soni n≥17 gacha oshganida Styudent taqsimoti egri chizig’i normal taqsimot egri chizig’iga o’tadi.

O’lchash natijasini  formula bo’yicha ifodalashda zarur bo’ladigan Styudent koeffitsientlari t_n larning qiymatlari, odatda, jadvallarda keltiriladi.

Uni matematikadan ma’lumotnomalardan topish mumkin. Bu jadvallar Styudent koeffitsientlarini ikkita o’zgaruvchan parametrlar: o’lchashlar soni n va ehtimollik p ni o’z ichiga oladi. Styudent koeffitsientlarining qiymatlari qisqartirilgan shaklda 2.2-jadvalda keltirilgan.

2.2-jadval

N	p ishonchlilik ehtimolligida				N	p ishonchlilik ehtimolligida
	0,90	0,95	0,98	0,99		0,90	0,95	0,98	0,99
2	6,31	12,71	31,82	63,68	11	1,81	2,23	2,76	3,17
3	2,92	4,30	6,97	9,93	12	1,80	2,20	2,72	3,11
4	2,35	3,18	4,54	5,84	13	1,78	2,18	2,68	3,06
5	2,13	2,78	3,75	4,60	14	1,77	2,16	2,65	3,01
6	2,02	2,57	3,37	4,06	15	1,76	2,15	2,62	2,98
7	1,94	2,45	3,14	3,71	16	1,75	2,13	2,60	2,95
8	1,9	2,45	3,14	3,71	17	1,75	2,12	2,58	2,92
9	1,86	2,31	2,90	3,36	18	1,74	2,11	2,57	2,90
10	1,83	2,26	2,82	3,25	19	1,73	2,10	2,55	2,88

Masalan, 0,98 ishonchlilik ehtimolligida va n = 10 da Styudent koeffitsienti t_n = 2,82, n = 12 uchun esa t_n = 2,72. Keltirilgan raqamlardan ko’rinib turibdiki, o’lchashlar sonining orttirilishi Styudent koeffitsientining kamayishiga olib keladi.

Metrologiya amaliyotida tasodifiy xatoliklarning normal taqsimot qonunidan tashqari boshqa taqsimot qonunlaridan ham foydalanish maqsadga muvofiq bo’lar ekan. Shulardan biri tekis taqsimot qonunidir.

Tekis taqsimot qonuni

Tekis taqsimot qonuniga o’lchash signalini kvantlash va diskretlashda yuzaga keladigan xatoliklar, strelkali o’lchash asboblari tayanchlaridagi ishqalanish bilan bog’liq va gisterezis hodisasi deb ataladigan xatoliklar bo’ysunadi.

Aloqa sohasida signallarni o’zgartirishning kvantlash bilan bog’liq xatoliklari odatda kvantlash shovqinlari deb ataladi. Bunday atama tovush signalini kvantlash bilan bog’liq buzilishlar tovush apparati tomonidan shovqin sifatida qabul qilinishi sababli «singib» ketgan. Raqamli O’V lari o’lchash texnikasida kvantlashdan foydalaniladi. Buzilish mohiyati o’zgarmaydi, shu sababli aloqa texnikasidan foydalanamiz, biroq kvantlash shovqini atamasi o’rnida tasodifiy xatolik atamasidan foydalanamiz. Bu masalani ko’rib chiqish qulay bo’lishi uchun 2.4-rasmda kvantlash qurilmasining amplituda xarakteristikasi (2.4-a rasm) va kvantlash xatoligining o’lchash signali kattaligiga bog’liqligi tasvirlangan (2.4-b rasm).

2.4-a rasmda o’zgarmas h qadamli va mos kvantlash xatoligi bilan kvantlashning (raqamli o’lchash asboblari uchun xos bo’lgan) chiziqli xarakteristikasi berilgan bo’lib, uning grafigi 2.4-b rasmda tasvirlangan.

∆ kvantlash xatoligi U_kir signalning kvantlash pog’onaviy xarakteristikasi va ideal chiziqli xarakteristikaning kesishish nuqtalariga mos qiymatlarida nolga teng (2.4-a rasm). Bunday nuqtalardan biri 2.4-rasmda shtrix punktir chiziq c-d bilan ko’rsatilgan. Kiruvchi o’lchash signali (U_kir) kvantlash darajalari soni etarlicha katta bo’lganda istalgan darajani teng ehtimollik bilan qabul qilishi mumkin bo’lganligi sababli kvantlash xatoligi h uzunlikka va ehtimollik zichligining tekis taqsimotini quyidagicha hisoblash mumkin:

U holda tasodifiy xatolik dispersiyasi quyidagiga teng:

Mos ravishda o’rtacha kvadratik og’ish:

bu ifodada ∆_ch – chegaraviy xatolik bo’lib, h/2 ga teng.

Xatoliklarning tekis taqsimot qonuni uchun ehtimollik zichligini bunday yozish mumkin:

bu yerda

Bu bog’lanish grafigi 2.5- rasmda tasvirlangan.

Xatoliklar taqsimotining uchburchakli qonuni. Bu taqsimot qonuni raqamli asboblarda uchraydi. Uchburchakli taqsimot qonuni bir xil dispersiyali ikkita tekis taqsimot qonunining kompozitsiyasidan iboratligini ko’rsatish mumkin.

Tasodifiy xatoliklar ehtimolliklari uchburchakli taqsimot qonunining zichligi grafigi 2.6-rasmda ko’rsatilgan.

Ehtimollik zichligi ushbu analitik formula bilan ifodalanadi:

Xatoliklar ehtimollari taqsimoti zichligining uchburchakli qonuni diskret sanoq metodi qo’llaniladigan raqamli asboblar uchun xosdir. 2.7-rasmda misol sifatida vaqt intervalini raqamli o’lchash metodi printsipi shu metod orqali ko’rsatilgan. O’lchanayotgan interval to’g’ri burchak shaklli impuls bilan tasvirlanib, uning davomiyligi T_x ni o’lchash zarur vaqt intervalini o’lchash uchun T_san davr bilan keladigan qisqa sanoq impulslari shakllantiriladi. Impulslarning kelish davri kalibrlangan (asboblarda ular kvartsli generatorning sinusoidal signalidan shakllanadi), demak, ular o’lchov bo’ladi. O’lchash T_x ni T_san o’lchov bilan qiyoslash metodi orqali amalga oshiriladi. Bu metodning diskret sanoq metodi deb atalishiga sabab shuki, o’lchanayotgan vaqt intervaliga (u ba’zan «vaqt darvozasi» deb ataladi) to’g’ri keladigan impulslar miqdorini sanash amalga oshiriladi. Bu maqsadda elektron kalit printsipi bo’yicha ishlaydigan sxemadan foydalaniladi: uning kirishiga boshqaruvchi signal (T_o’lch uzunlikli to’g’ri burchakli impuls) berilganida sanoq impulslari uning chiqishiga va keyin elektron hisoblagichga keladi.

2.7-rasmdan ko’rinib turibdiki, hisoblagich qayd etadigan impulslar soni 6 ga teng va o’lchash natijasi T_o’lch=NT_san= 6T_san. Natija bitta sanoq birligiga oshirilgan, chunki vaqt darvozasiga to’g’ri keladigan to’la impulslar soni 5 ga teng. Bu quyidagicha ro’y beradi: asbob impulslar sonini sanaydi, lekin shu vaqtda T_san davrlar soni sanalishi va «tushib qolgan» uchastkalar, ya’ni ∆t₁ va ∆t₂ ni hisobga olish kerak edi. Shunday qilib, vaqt intervalining asl qiymati  T_x=(N–1)T_san+∆t₁+∆t₂, o’lchangan qiymati esa T_o’lch= NT_san. O’lchash xatoligi        ∆T_o’lch=T_o’lch–T_x=∆t₁+∆t₂.

Bu misoldan ko’rinib turibdiki, xatolikning ∆t₁ va ∆t₂ tashkil etuvchilari bir-biri bilan bog’lanmagan. Ularning xatoliklari tasodifiydir, chunki frontning holati va uzunligi sanoq impulslarni nisbatan o’lchanadigan impulsning tushuvi ham tasodifiydir. Ravshanki, ∆t₁ va ∆t₂ ni kattaliklarning har birining ehtimollik zichligi tekisdir.

Ehtimollik nazariyasida, ikkita erkli miqdor yig’indisining taqsimot zichligi kompozitsiya deb atalib, o’rama formulasi yordamida topilishi mumkinligi isbot qilinadi. Hisoblashlarning ko’rsatishicha, kompozitsiya mazkur holda 2.6-rasmda ko’rsatilgan uchburchakli taqsimotdan iborat.

Uchburchakli taqsimotda o’rtacha kvadratik og’ishni  formula bo’yicha hisoblash mumkin, bu yerda ∆_x – xatolikning maksimal qiymati. Qaralgan holda , chunki ∆t₁ va ∆t₂ xatoliklarning maksimal qiymatlari bir xil va T_san ga teng.

Arksinus qonuni. O’zgarmas kuchlanishni voltmetr bilan o’lchashda asbob kirishiga o’lchanayotgan kuchlanish U_x dan tashqari ta’minot tarmog’idan keladigan kuchlanish tufayli yaratiladigan xalaqit kuchlanishi U_x = U_xcosωt ham kelishi mumkin (2.8-rasm).

Agar voltmetrning o’lchash vaqti halaqit tebranishlari davridan ko’p darajada kichik bo’lsa, u holda voltmetr kuchlanishining oniy qiymatini, ya’ni   U_x + u_x ni o’lchaydi deb hisoblash mumkin. Voltmetrning ulanish vaqti t_o’lch xalaqitga nisbatan tasodifiydir, shu sababli xalaqitni tasodifiy jarayonning, ya’ni yon chegaralarga tekis taqsimlangan tasodifiy fazali garmonik kuchlanishning amalga oshirilishi deb hisoblash mumkin. Bu shartlarda xalaqit oniy qiymatining ehtimollik zichligi ushbu arksinus qonuni bilan tavsiflanishi ehtimollik nazariyasida isbotlangan:

bu formulada –u_x < X < u_x.

Uning grafigi 2.9-rasmda ko’rsatilgan.

O’rtacha kvadratik og’ish , ya’ni garmonik xalaqitning o’rtacha kvadratik og’ishiga teng.

Nazorat savollari

1. O’lchash natijalari xatoliklarining paydo bo’lish sabablarini sanab bering.

2. O’lchash xatoliklari qaysi tamoyillar bilan tasniflanadi?

3. Nima absolyut, nisbiy, keltirilgan xatolik deb nomlanadi?

4. Qo’pol xatolik deb nima nomlanadi?

5. O’lchash vositalari muntazam, tasodifiy xatoliklarining tashkil etuvchilarini aytib bering.

6. Metodik xatolikka misollar keltiring.

7. Xatoliklarni baholash printsipi nimadan iborat?

8. Muntazam xatoliklarni kamaytirish usullarini aytib bering.

9. Tasodifiy xatoliklarni baholash uchun qanday matematik apparat ishlatiladi?

10. Tasodifiy xatoliklar taqsimlanishi asosiy qonunlarini ayting.

11. Ishonch oralig’i va ishonch ehtimoli nima?

3-bob. O’lchash vositalariNING xatoliklarini me’yorlash

O’lchash vositalarini (O’V) tekshirishda ularning xatoliklari (shuningdek, boshqa ba’zi ko’rsatkichlari) belgilangan chegaralardan chetga chiqish-chiqmasligi, ular ruxsat etilgan qiymatlardan ortiqmasligi aniqlanadi. Savol tug’iladi: «Xo’sh, bu qiymatlar qanday o’rnatiladi?».

Bu printsipial masalani hal etishda ikkita turli yondoshuv mavjud. Birinchi yondoshuv aniq (konkret) o’lchash vositalari uchun aniqlik klassini belgilashdan iborat. Ko’rsatishlarning ruxsat etiladigan xatoliklarini aniqlik klasslari bo’yicha belgilash GOST 8.401-80 GSI bilan tartiblanadi [57]. O’V ning aniqlik klassi deyilganda ularning asosiy va qo’shimcha xatoliklar bilan aniqlanadigan umumlashma xatoliklari tushuniladi. Aniqlik klassi o’lchashlar aniqligini bir qiymatli aniqlamaydi. Aniqlik klassi aslida mazkur tipdagi o’lchash vositalari uchun xatolikning eng yuqori, kafolatlangan qiymatini beradi. Bunda muntazam va tasodifiy xatoliklar ajratilmaydi. Ikkala turdagi xatolik asosiy va qo’shimcha xatolikning chegarasi ko’rinishida me’yorlanadi. GOST 8.401-80 GSI da xatoliklarning sistematik va tasodifiy tashkil etuvchilari uchun me’yorlarni alohida ko’rsatish ko’zda tutilgan va shuningdek, ularning dinamik xarakteristikalarini hisobga olish zarur bo’lgan O’V uchun aniqlik klasslarini belgilamaydi. O’V ning xatoligi son bilan yoki nisbatan sodda formula bilan ifodalanishi mumkin bo’lgan hollardagina aniqlik klasslari belgilanadi (tayinlanadi).

O’V xatoliklarini aniqlik klasslari yordamida me’yorlash muhim kamchiliklarga ega bo’lib, ular O’V ning turlicha kelib chiqishga ega bo’lgan xatoliklari jamlanib, bitta son ko’rinishida ifodalanishidan iborat. Bunda O’V xatoligi muntazam tashkil etuvchisining kattaligi (miqdori) qancha va tasodifiy tashkil etuvchisining kattaligi qancha ekanligini aniqlash mumkin bo’lmaydi.

Agar, bunda O’V boshqa O’V lari bilan birgalikda, masalan, o’lchash kompleksi tarkibida foydalanilsa, umumiy xatolikni aniqlash qiyinlashadi. Yana bir kamchiligi shuki, xatolik ko’pchilik hollarda oshirib yuborilgan bo’ladi. O’V ning ruxsat etiladigan xatoligi haqida emas, balki ruxsat etilgan xatolikning yuqori chegarasi haqida gapirilishi tasodifiy emas. Agar o’lchash vositalari partiyasi ishlab chiqarilgan bo’lsa, u holda ularning hammasi ham xatolikning chegaraviy qiymatiga ega bo’lavermaydi, biroq hisob-kitoblarda xatolikning uning aniqlik klassiga mos chegaraviy qiymatidan foydalanishga to’g’ri keladi.

O’V xatoliklarini aniqlashga oid yangicha yondoshuv GOST 8.009-84 GSI «O’lchash vositalarining metrologik xarakteristikalarini me’yorlash va foydalanish»da o’z aksini topgan [58]. Mazkur standart O’V ni ishlab chiqarishda ma’lum bo’lishi shart bo’lgan metrologik xarakteristikalarni o’z ichiga oladi. Me’yorlanadigan xarakteristikalar to’la bo’lishi va O’V xatoliklarini faqat me’yoriy sharoitlardagina emas, balki aniq ishlatish sharoitlarida ham hisoblarni bajarishga imkon berishi lozim. Bu usulning afzalliklariga qaramasdan, O’V xatoliklarini aniqlik klassi asosida baholash elektr o’lchov O’V larida nisbatan ancha keng tarqalgan va uni batafsil ko’rib chiqishimiz maqsadga muvofiqdir.

3.1. O’lchash vositalarining aniqlik sinflari

Aniqlik klasslarini standart absolyut va nisbiy xatolik kattaliklariga asosan belgilaydi. Ruxsat etiladigan asosiy absolyut xatolik chegarasi quyidagi uchta usulning biri orqali ifodalanishi mumkin: o’lchanayotgan “x” kattalikning istalgan qiymatlari uchun doimiy bo’lgan va additiv xatolikni tavsiflaydigan

                                          (3.1)

son bilan; additiv xatolikni ham, multiplikativ xatolikni ham hisobga oluvchi ikki hadli

                                                    (3.2)

formula ko’rinishida.

Hamda ushbu

                                         (3.3)

formula ko’rinishida.

(3.1) formulani qo’llashda absolyut xatoliklarning chegaralari o’zgarmas deb faraz qilinadi. Grafik nuqtai-nazardan bu 3.1-a rasmda ko’rsatilgan.

Bunday ko’rinishdagi xatolik additiv xatolik nomi bilan ataladi. U strelkali asbobda, o’lchashlar oldidan, nol ko’rsatish o’rnatilmagan holda sodir bo’ladi. 3.1-b rasmda o’lchash vositalarining o’zgartirish xarakteristikasi ko’rsatilgan bo’lib, u o’lchash vositasi ko’rsatishining kirish signaliga bog’liqligini ifodalaydi. Bu holda o’zgartirish xarakteristikasining mumkin bo’lgan og’ishlari sohasi 3.1-b rasmda shtrixlab ko’rsatilgan. Bu sohaning chegaralari o’zgartirishning 3.1-b rasmda belgilangan ideal xarakteristikasiga paralleldir. 3.1-v rasmda asbob xatoligi formulaga asosan me’yorlanadigan hol uchun ruxsat etiladigan maydon ko’rinishi tasvirlangan. O’lchash vositasining tegishli o’zgartirish funksiyasi va ruxsat etish maydoni 3.1-g rasmda tasvirlangan.

3.1-v va 3.1-g rasmlardan ko’rinib turibdiki, O’V ko’rsatishi oshib borishi bilan ruxsat etish maydoni kengayib boradi. Xatolikni formulaga muvofiq ravishda me’yorlashda O’V faqat additiv xatolikdan tashqari boshqa tashkil etuvchiga ham egaligi nazarda tutiladi. Xatolikning o’lchanayotgan kattalikka bog’liq bo’lgan ikkinchi tashkil etuvchisi multiplikativ xatolik deyiladi. (3.2) formulada “a” koeffitsient xatolikning additiv tashkil etuvchisini, “b” esa multiplikativ tashkil etuvchisini aks ettiradi. Agar multiplikativ tashkil etuvchisini aks ettiradigan “b” koeffitsient nolga teng bo’lsa, u holda (3.2) formula (3.1) formulaga aylanadi. Faqat multiplikativ tashkil etuvchi ishtirok etadigan, ya’ni a = 0 va ∆_x = bx bo’ladigan hol bo’lishi mumkin. Bu holda ruxsat etish maydoni 3.2-a rasmda ko’rsatilgan ko’rinishni oladi.

O’zgartirish funksiyasiga nisbatan mos ruxsat etish maydoni 3.2-b rasmda ko’rsatilgan.

Aniqlik klasslarini belgilashda ruxsat etiladigan nisbiy xatoliklar chegaralaridan ham foydalaniladi. (3.2) hol uchun ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegaralari

           (3.4)

formula bilan ifodalanadi.

Absolyut xatolik diapazonining boshidan oxiriga tomon monoton ortgan holda (3.1-b rasm va (3.1) formula) ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasi ushbu formula bilan aniqlanadi:

                              (3.5)

bu yerda s va d – o’zgarmas sonlar, X_k – o’lchash chegarasi, x – o’lchanayotgan kattalik.

(3.4) va (3.5) formulalar uchun ruxsat etish maydonlari, mos ravishda, 3.3-a va 3.3-b rasmlarda ko’rsatilgan.

3.1–3.3- rasmlardagi grafiklardan (3.1-a rasmdagi grafiklar bundan mustasno) ko’rinib turibdiki, absolyut va nisbiy xatoliklarning kattaliklari o’lchanayotgan kattalikka bog’liq. Boshqacha aytganda, o’lchash vositalarining xatoliklari shkalaning turli nuqtalarida turlicha bo’ladi. Bu holat o’lchash vositalari xatoliklarini aniqlik klassi bo’yicha me’yorlashda hisobga olinadi. Me’yorlash qoidalari shunday belgilanadiki, bunda aniqlik klassi bo’yicha, birinchidan, o’lchash vositalarining bir-biri bilan qiyoslash mumkin bo’lsin, ikkinchidan, aniq kattalikni o’lchashda zarurat tug’ilganda xatolikni hisoblash mumkin bo’lsin.

O’lchash vositalarini aniqlik klassi asosida qiyoslash me’yorlash nisbiy xatolik asosida bajarilgandagina amalga oshirilishi mumkin. Haqiqatan, ikkita chastotani absolyut xatolik bo’yicha qiyoslashda 1 MGs xatolik o’lchash diapazoni 10 MGs bo’lgan chastotalar uchun yo’l qo’yib bo’lmaydigan darajada katta va diapazoni 10 GGs bo’lgan chastotalar uchun juda kichik bo’ladi. Aslida esa nisbiy xatolik bo’yicha baholash birinchi holda xatolik 10%, ikkinchi holda esa 0,01% ekanligini ko’rsatadi. Ikkinchi chastotalar aniqroq ekanligi ravshan.

s koeffitsientning ma’nosini aniqlashtirish uchun ruxsat etilgan xatolik chegarasi (3.5) formula bilan me’yorlangan asbob o’lchash diapazoni chegarasining yuqori qiymatiga teng qiymatni: x = X_k ni ko’rsatdi, deylik. Bu holda kichik qavslar ichidagi ifoda nolga teng bo’ladi va ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasi δ_x = c bo’lishini hosil qilamiz. Shunday qilib, s – asbobning maksimal ko’rsatishida nisbiy xatolikning ruxsat etiladigan chegarasi. d koeffitsientning ma’nosini oydinlashtirish uchun (3.5) formulani bunday almashtiramiz:

                                              (3.6)

Agar asbob ko’rsatishi nolga teng (ya’ni x=0) bo’lsa, u holda . Bundan ko’rinib turibdiki, d – asbob nolni ko’rsatganida ruxsat etilgan xatolikning o’lchashlar yuqori chegarasi bo’yicha foizlarda ifodalangan chegarasi. s va d koeffitsientlar ayirmasi asbob ko’rsatishi kamayganida nisbiy xatolikning ortishini, xuddi (3.5) formuladagi ifoda asbob ko’rsatishlari kamayganida nisbiy xatolikning ortishini tavsiflaganidek, tavsiflaydi. (3.5) formula nisbatan yuqori aniqlikdagi o’lchash vositalari xatoliklarini, qarshiliklarning ko’p xonali o’lchovlarini me’yorlashda keng qo’llaniladi.

O’lchash vositalari aniqligi bo’yicha qiyoslash qulay bo’lishi uchun keltirilgan xatolik tushunchasi kiritilgan. Keltirilgan xatolik ushbu formula asosida aniqlanishi mumkin:

                                             (3.7)

bu formulada γ – asbob shkalasi oxirgi qiymatiga teng bo’lgan me’yorlovchi kattalik. 

Shunday qilib, xatolikni me’yorlashda o’lchashlar diapazonidan qat’iy nazar, u konkret asbob shkalasining oxirgi qiymatida keltiriladi. Shu sababli u keltirilgan xatolik deb ataladi. Absolyut xatolik bo’yicha me’yorlashdagi kabi nisbiy xatolik bo’yicha me’yorlashda ham, konkret tipdagi asbob uchun ruxsat etiladigan xatolikning yuqori chegarasi ko’rsatiladi.

(3.1–3.3) formulalarga qaytaylik. Bu yerda ∆_x – ruxsat etilgan asosiy absolyut xatolikning kirishdagi (chiqishdagi) o’lchanayotgan kattalik birliklarida ifodalangan yoki shkala bo’limlarida shartli ifodalangan chegaralari, x – o’lchanayotgan kattalikning o’lchash vositasining kirishidagi (chiqishidagi) qiymati yoki shkala bo’yicha sanaladigan bo’limlar soni; a va b – asbob ko’rsatishlariga bog’liq bo’lmagan musbat sonlar.

(3.4) va (3.5) formulalarda ∆_x – ruxsat etiladigan nisbiy asosiy xatolik chegaralari. Odatda, nisbiy xatolik foizlarda ifodalanadi. (3.4) formulada q – mavhum (ismsiz son). (3.5) formuladagi c va d – asbob ko’rsatishlariga bog’liq bo’lmagan musbat sonlar, X_k – o’lchash chegaralarining moduli bo’yicha kattasi (shkalaning oxirgi qiymati). q, c va d kattaliklarning aniq qiymatlari ushbu qatordan tanlanadi: 1·10ⁿ; 1,5·10ⁿ; (1,6·10ⁿ); 2·10ⁿ; 2,5·10ⁿ; (3·10ⁿ); 4·10ⁿ; 5·10ⁿ; 6·10ⁿ; (n = 1; 0; –1; –2 va h.k.).

c va d kattaliklar a va b koeffitsientlar orqali ushbu formulalar bo’yicha aniqlanishi mumkin:

(3.8)

.                                               (3.9)

O’lchash vositalari xatoliklarini me’yorlash uchun  yoki formulalarni qo’llashda har bir ayrim o’lchash vositasining xatoligi faqat musbat yoki faqat manfiy bo’lgani holda shu ko’rsatilgan me’yordan ortmasligi lozimligini hisobga olish kerak. Aniq o’lchash vositasi uchun xatoliklarni ifodalash usulini xatolikning o’lchash diapazoni bo’yicha o’zgarish xarakteriga bog’liq ravishda tanlanadi. O’lchash vositasi faqat additiv xatolikka ega yoki additiv xatolik shunday kattaki, bunda multiplikativ xatolikni hisobga olmasa ham bo’ladigan holda ruxsat etiladigan absolyut xatolik ∆_x ning chegarasi diapazon bo’yicha o’zgarmas bo’ladi, shu bilan bir vaqtda ruxsat etiladigan nisbiy xatolikning chegarasi giperbola bo’yicha o’zgaradi (3.3-a rasm). Bu holda absolyut xatolikni ko’rsatilgan formula bo’yicha me’yorlash qulayroqdir.

Multiplikativ xatolik ko’proq bo’lgan o’lchash vositalarida, aksincha, ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasini me’yorlash qulayroq bo’ladi. Haqiqatan, (3.2) formulada a nolga teng deylik. U holda ∆_x = ± bx va demak, absolyut xatolik chegarasi, 3.4-a rasmda ko’rsatilganidek, chiziqli qonun bo’yicha o’zgaradi.

Ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasi   o’lchanayotgan kattalikka bog’liq emas (3.4-b rasm) va demak, o’lchash vositasining xarakteristikasi bitta son bilan ifodalanishi mumkin. Jumladan, o’zgarmas va o’zgaruvchan tok ko’priklari xatoliklari shunday me’yorlanadi. 

Additiv va multiplikativ xatoliklarga ega bo’lgan o’lchash vositalari xatoliklarini me’yorlash uchun (3.2) yoki (3.5) formulalar qo’llaniladi, shu bilan birga a va b, yoki c va d koeffitsientlar qiymatlarini berish etarlidir. Bu formula raqamli asboblar, ko’p xonali o’lchovlar kabi yuqori aniqlikli o’lchash vositalari xatoliklarini me’yorlash uchun keng qo’llaniladi.

Masalan, R307 potentsiometrining asosiy xatoligi ushbu formula bilan aniqlanadi:

bunda a = 0,5·10^–6, b = 150·10^–6.

Faqat absolyut xatolikni bilish o’lchash diapazonlari turlicha bo’lgan asboblarni o’zaro qiyoslashga imkon bermaydi. Xatoliklarni (3.4) formula yordamida baholash esa buni bajarishga imkon beradi.

GOST 22281-82 xatoliklarni me’yorlashning yuqorida sanab o’tilgan usullaridan tashqari ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegaralarini quyidagicha ifodalash usulini belgilab beradi:

                                     (3.10)

bu yerda ∆_x – absolyut xatolik; X_μ – o’lchanayotgan kattalikning haqiqiy qiymatlari; A = 10 – quvvat, energiya, energiya zichligi va boshqa energetik qiymatlarni o’lchashdagi; A = 20 – kuchlanish, tok kuchi, maydon kuchlanganligi va boshqa kuch kattaliklarini o’lchashdagi qiymat.

Ruxsat etiladigan xatoliklar chegaralari absolyut va nisbiy xatoliklar shaklida ushbu ko’rinishlarda ham aniqlanadi:

– o’lchanayotgan kattalik yoki ta’sir etayotgan kattalik qiymatlarining chiziqli funksiyasi sifatida:

                                           (3.11)

Polinom sifatida:

                                                (3.12)

∆_x va δ_x ni, shuningdek, jadval yoki grafik ko’rinishida ifodalashga ham ruxsat etiladi. Turli o’lchash vositalari aniqlik klasslari belgilanishlari va xatoliklarni hisoblash uchun formulalar 3.1-jadvalda keltirilgan.

3.1-jadval

Aniqlik klassining belgilanishi		Xatolikni ifodalash formulasi	Asosiy xatolikni ruxsat etiladigan chegaralari
Hujjatda	O’lchash vositasida		Absolyut xatolik, ∆x	Nisbiy xatolik, δ %	Keltirilgan xatolik, γ %
1. Aniqlik klassi    r (masalan, 0, 5)	R - agar o’lchanayotgan kattalik birliklarida ifodalangan bo’lsa,  -agar  Xm shkala uзunligi bilan aniqlansa.	Keltirilgan Xm-me’yorlovchi kattalik
2. Aniqlik klassi q (masalan, 0, 1)		Nisbiy
3. Aniqlik klassi s/d	s/d	Nisbiy	, bu yerda a = bXx, b= c – d
4. Aniqlik klassi M	M		standartlarda ko’rsatilgan
5. Aniqlik klassi S	S		standartlarda ko’rsatilgan

Nazorat savollari

1. O’lchash vositalarini me’yorlangan metrologik xarakteristikalarini tanlash asosida yotgan asosiy printsiplarni sanab o’ting.

2. Klass aniqligi bo’yicha qanday asboblar me’yorlanadi?

3. O’lchash vositalari xatoliklarini qanday metrologik xarakteristikalar me’yorlashni amalga oshiradi?

4. Ko’p marta bevosita bajarilgan o’lchash natijalarining algoritmini sanab o’ting.

5. Ko’p marta bajarilgan bevosita o’lchashlar natijalari bo’yicha muntazam xatoliklarni chiqarib tashlash uchun qanday usullar qo’llaniladi?

6. Normal taqsimot qonunini baholash kriteriysini tushuntirib bering.

7. Uch «sigma» kriteriysini tushuntirib bering.

8. O’lchash xatoliklari chegarasi qanday aniqlanadi?

9. Kichik kvadratlar usulining ma’nosi nimadan iborat?

10. O’lchash natijalarining noaniqligini baholashda xalqaro tavsiyalar nimadan iborat?

4-bob. O’lchash signallari

Ilmiy tadqiqotlarning rivojlanishi, zamonaviy radiotexnologiyalar hamda mikroelektronika buyumlaridan foydalanib yangi qurilmalar va tizimlarning yaratilishi, ularni ishlab chiqarishning murakkablashuvi, shuningdek, o’lchashlarning aniqligi va ularning tezkorligiga qo’yiladigan talablarning oshishi bir necha yuzdan boshlab bir necha minglab fizik kattaliklarni bir vaqtda nazorat qilish va o’lchash zaruratiga olib keldi. Katta hajmli o’lchash axborotini idrok qilish va qayta ishlab chiqishda odam imkoniyatlarining tabiiy fiziologik cheklanganligi virtual axborot-o’lchash asboblari (virtual asboblar) va tizimlarning paydo bo’lishida asosiy sabablardan biri bo’ldi.

Shuning uchun quyida hozirgi zamon o’lchash signallari usullari, vositalari va texnikasi bo’yicha asosiy ma’lumotlar keltirilgan.

4.1. O’lchash signallari haqida umumiy ma’lumotlar

Signal (lotincha signum – belgi) kuzatish ob’ektining holati haqida axborot eltuvchi fizik jarayon (yoki hodisa)dir. Metrologiya nuqtai nazaridan o’lchash signali deb biror fizik kattalikni ifodalaydigan parametrlaridan biri o’lchanayotgan fizik kattalik bilan funksional bog’langan axborotni moddiy eltuvchisidir.

Metrologiyada o’lchash signallari asosan elektr signallar bo’ladi va turli matematik modellar bilan tavsiflanadi. Elektr signallarni vaqt bo’yicha va spektral (chastotaviy) ifodalash va tavsiflash eng keng tarqalgan.

Vaqt sohasida signalning o’zgarishini eng aniq tavsiflaydigan (masalan, kuchlanish ko’rinishida aks ettirilgan signalning) hamda U, ω, φ va h.k. parametrlaridan biri o’lchanayotgan kattalikka bog’liq bo’lgan ma’lum vaqt funksiyalari U(t)=f(t, U, ω, φ, ...) qo’llaniladi.

Elektr signallarini spektral tasvirlash ularni generatsiyalash, uzatish, qabul qilish va ishlov berish jarayonlarida alohida ahamiyat kasb etadi, u aslida foydalanilayotgan apparaturaning parametrlari va tavsiflarini aniqlaydi.

O’lchash signallarining turli belgilari bo’yicha umumlashgan tasnifi 4.1-rasmda keltirilgan.

O’lchash signallari axborot vaqt parametrlarining o’zgarish xarakteri bo’yicha analog, diskret va raqamli signallarga bo’linadi.

Agar fizik jarayonni vujudga keltiradigan signalni vaqtning uzluksiz funksiya u(t) ko’rinishida (4.2-a rasm) ifodalash mumkin bo’lsa, u holda u analog (uzluksiz) signal deb ataladi.

Diskret signal U_d(t) ning matematik modeli vaqt o’qidagi nuqtalar ketma-ketligidan iborat bo’lib (4.2-b rasm), ularning har birida tegishli uzluksiz signalning amplituda qiymatlari berilgan bo’ladi. Bu qiymatlar tanlanmalar yoki sanoqlar deb ataladi. Bunday signallar panjarasimon funksiyalar bilan tavsiflanadi.

Chekli sondagi diskret darajalarga ega bo’lgan signal raqamli signal deb ataladi, chunki darajalarni chekli sondagi xonali (razryadli) sonlar bilan raqamlash mumkin.

Raqamli signalda uning diskret qiymatlari U_d(t) lar U_p(t) sonlar bilan almashtiriladi. Ko’pincha, bu sonlar ikkilik kodda amalga oshirilgan bo’lib, bu kodni kuchlanishlar potentsiallarining yuqori (bir) va past (nol) darajalari bilan ifodalanadi (4.2-v rasm).

Vaqt ichida o’zgarish xarakteri bo’yicha o’lchash signallarining amplitudasi vaqt davomida o’zgarmaydigan o’zgarmas va oniy qiymatlari vaqt ichida o’zgaradigan o’zgaruvchan signallarga bo’linadi.

O’zgaruvchan signallar vaqt ichida uzluksiz va impulsli bo’ladi. Uzluksiz signallarga parametrlari vaqt ichida uzluksiz o’zgaradigan signallar kiradi.

Impulsli signal – bu chegaralangan vaqt oralig’ida noldan muhim farqli chekli energiyali signaldir.

Barcha o’lchash signallar matematik ifodalanishi bo’yicha (aprior axborotning mavjudlik darajasi bo’yicha) ikkita asosiy guruhga – aniqlangan (determinirlangan, regulyar) va tasodifiy signallarga bo’linadi.

Aniqlangan signallar deb, vaqtning istalgan vaqtdagi oniy qiymatlari aniq ma’lum, ya’ni birga teng ehtimol bilan oldindan aytish mumkin bo’lgan radiotexnik signallarga aytiladi. O’lchash o’lchovlarining signallari aniqlangan signallar bo’ladi. Masalan, garmonik signal generatori-ning chiqish signali (4.3-a rasm) amplituda, chastota va boshlang’ich fazaning qiymatlari bilan tavsiflanadi, bular esa uning boshqaruv organlarida o’rnatilgan. Aniqlangan signallar davriy va impulsli bo’ladi.

Tasodifiy signallar – bu oniy qiymatlari vaqtning istalgan momentlarida noma’lum va birga teng ehtimollik bilan oldindan aytilishi mumkin bo’lmagan kattalikdir (4.3-b rasm).

Tasodifiy signallar statsionar va nostatsionar signallarga bo’linadi. Statistik tavsiflari vaqt ichida o’zgarmaydigan signallar statsionar signallar deyiladi. Qolgan tasodifiy signallar nostatsionar signallardir. Statsionar tasodifiy signallar ergodik va noergodik signallar bo’ladi.

Xalaqitlarning tasnifi

Odatda, o’lchash signallari o’lchash vositalarida kamdan-kam sof ko’rinishda ta’sir qiladi – ularga xalaqitlar qo’shiladi. Xalaqit deb o’lchash signali bilan bir jinsli va u bilan bir vaqtda ta’sir qiladigan elektr tebranish tushuniladi. Uning mavjudligi o’lchash xatoligining paydo bo’lishiga olib keladi. Xalaqitlar bir qator belgilar xatoligining paydo bo’lishiga olib keladi. Xalaqitlar bir qator belgilar bo’yicha tasniflanadi.

O’lchash sxemasida paydo bo’lish joyi bo’yicha xalaqitlar tashqi va ichki xalaqitlarga bo’linadi.

Tashqi xalaqitlarning paydo bo’lish sababi tabiat jarayonlari va turli texnik tizimlarning ishlashidan iborat bo’ladi. Turli texnik tizimlar turli elektrotexnik qurilmalarning elektr zanjirlarida tokning keskin o’zgarishlari tufayli yuzaga keladigan va sanoat xalaqitlari deb ataladigan xalaqitlarni yaratadi. Bularga elektr transporti, elektr dvigatellar, tibbiyot qurilmalari, ichki yonuv dvigatellarining o’t oldirish tizimi va shu kabilardan keladigan xalaqitlar taalluqlidir.

Ichki xalaqitlar o’lchash qurilmasining o’zi ishlayotganida ro’y beradigan jarayonlar bilan bog’liqdir. Amalda istalgan chastotalar diapazonida radiotexnik qurilmalarning apparaturadagi kuchaytirish asboblari, rezistorlar va boshqa elementlarda zaryad eltuvchilarning xaotik harakati bilan bog’liq ichki shovqinlari bo’ladi.

O’lchash signali va shovqinning ikki birikmasi bo’lishi mumkin. Agar o’lchash signali shovqin bilan qo’shilsa, u holda additiv xalaqit bo’ladi. O’lchash signali va shovqin o’zaro kuchaytirilganda multiplikativ xalaqit paydo bo’ladi.

Additiv xalaqitlarni asosiy xossalari bo’yicha uch sinfga ajratish mumkin: spektr bo’yicha g’ujlangan (tor polosali xalaqitlar), impulsli xalaqitlar (vaqt bo’yicha g’ujlangan) va vaqt bo’yicha ham, spektr bo’yicha ham chegaralanmagan fluktuatsion xalaqitlar.

Chastotalar spektrining turi bo’yicha xalaqitlar, shuningdek, oq va nostatsionar shovqinlarga bo’linadi. Oq shovqinning spektral tashkil etuvchilari butun chastotalar diapazoni bo’yicha tekis taqsimlangan bo’ladi. Nostatsionar shovqin notekis taqsimotga ega.

Spektri bo’yicha g’ujlangan xalaqitlar deb, quvvatining asosiy qismi chastotalar diapazonining radiotexnik tizim o’tkazish polosasidan kichik bo’lgan ayrim uchastkalarida joylashgan xalaqitlarga aytiladi.

Impulsli xalaqitlar deb foydali signal bilan bir jinsli bo’lgan impulsli signallarning regulyar yoki xaotik ketma-ketligiga aytiladi. Bunday xalaqitlarning manbalari radiotexnik zanjirlarning yoki u bilan yonma-yon ishlayotgan qurilmaning raqamli va kommutatsiyalovchi (ulab-uzuvchi) elementlari bo’ladi. Impulsli va g’ujlangan xalaqitlar radiotexnikada ko’pincha ta’sir ko’rsatuvchi (navodkalar) deb ataladi.

Fluktuatsion xalaqit (shovqin) normal taqsimotli tasodifiy jarayondan iborat. Bu xalaqit turi barcha real o’lchash kanallarida bo’ladi va ular ko’pincha shovqinlar deb ataladi.

Elektr xalaqitlarning katta qismini ekranlash, asboblarni yerga ulash, maxsus filtrlash usullarini qo’llash bilan bartaraf etish mumkin.

4.2. O’lchash signallarining matematik tavsifi

Impulsli va raqamli o’lchash tizimlarida bo’ladigan yordamchi signallar ma’lum shakldagi impulslarning turli ketma-ketligidan iborat bo’ladi. Bunday shakllardan biri – to’g’ri  to’rtburchakli impulsdir. Impulsli davriy va yakka signallar ancha keng spektral tarkibga ega.

Davriy va impulsli o’lchash signallari

Davriy signallar. Davriy signal doimiy vaqt oraliqlarida takrorlanadigan (4.4-a rasm) va u(t) + u(t+nT) shartni qanoatlantiradigan har qanday o’lchash signaliga aytiladi, bu yerda T – impulslarning takrorlanish (kelish) davri; n = 0, 1, ... 

Impulslarning davriy ketma-ketligi

                                       (4.1)

qator bilan tavsiflanadi, bu yerda u₀(t) – yakka impulsning shakli bo’lib, quyidagi parametrlar bilan tavsiflanadi:

amplituda (balandlik) E, davomiylik (kenglik) T_i, kelish davri T=1/F (F=ω₁/2π – tsiklik kelish chastotasi); impulslarning vaqt ichida takt nuqtalariga nisbatan vaziyati.

Yakka to’g’ri to’rtburchakli impuls (4.4-a rasm)

(4.2)

tenglama bilan tavsiflanadi, ya’ni u vaqt ichida t_i ga surilgan funksiya s(t) ning (ulanish funksiyalari yoki Xevisayd funksiyalarining) ayirmasi sifatida shakllanadi.

To’g’ri to’rtburchakli impulslar yakka impulslarning quyidagi ma’lum yig’indisidan iborat:

.     (4.3)

To’g’ri to’rtburchakli impuls davrining uning uzunligiga nisbati q=T/t_i O’tkazishga moyilligi deb ataladi.

Davriy signalni Furye qatorining trigonometrik shakli bilan ifodalaymiz:

(4.4)

Bu munosabatda

– o’zgarmas tashkil etuvchi, (4.5)

– kosinusoidal tashkil etuvchilarning

amplitudalari; (4.6)

– sinusoidal tashkil etuvchilarning amplitudalaridir.                                                                                                                                         (4.7)

(4.4)ni  ko’pincha Furye qatorining ushbu ekvivalent shakli bilan ifodalash qulay bo’ladi:

,                      (4.8)

bu yerda A₀ = a₀/2, ; φ_n = arctg(b_n/a_n) – signalning n-garmonikasining amplitudasi va boshlang’ich fazasi.

Davriy signal chiziqli (diskret) spektrga ega. ω₁ = 2π/T chastotali spektral tashkil etuvchini radiotexnikada davriy signalning birinchi (asosiy) garmonikasi, nω₁ (n>1) chastotali tashkil etuvchilarni esa yuqori garmonikalari deb ataladi.

Signalning spektri haqida spektral diagrammasi bo’yicha juda yaqqol xulosa chiqarish mumkin, ya’ni amplituda-chastotaviy va faza-chastotaviy spektrlari bilan farq qilinadi. Garmonik tashkil etuvchilarning A_n amplitudalari to’plami amplitudalar spektri, φ_n fazalar to’plami esa fazalar spektri nomi bilan yuritiladi.

Spektral diagrammalarda abstsissalar o’qi bo’ylab joriy chastotani, ordinatalar o’qi bo’ylab tahlil qilinayotgan signalning tegishli tashkil etuvchi garmonikalarining haqiqiy (4.4-b rasm) yoki kompleks amplitudasi yoki fazasi qo’yiladi. Davriy signalning spektri balandliklari tegishli garmonikalarning amplitudalariga teng bo’lgan alohida chiziqlardan iborat bo’lsa, u holda u chiziqli yoki diskret signal deb ataladi.

Signal spektri birinchi garmonikasining chastotasi impulslarning kelish chastotasi f₁=ω₁(2π)=1/T ga, ikkinchi garmonikasining chastotasi impulslar kelish chastotasining ikkilangani 2f₁ ga teng va h.k. Garmonikalarning amplitudalari ularning tartib raqami ortishi bilan kamayadi, shuning uchun, agar sxemaning o’tkazish polosasi 1/t_i dan 3/t_i gacha chegaralarda yotsa, u uzatilayotgan impulsli signalga sezilarli buzilishlar kiritmaydi, deb hisoblanadi.

Nodavriy (impulsli) signallar. O’lchashlar amaliyotida fizik kattalikni unchalik katta bo’lmagan vaqt oralig’ida aks ettiradigan nodavriy signallar ham uchraydi (4.4-v rasm). Bu signallar yaxlit spektrga ega va quyidagi Furye integral almashtirishlari bilan tavsiflanadi:

             (4.9)

                                         (4.10)

(4.9) va (4.10) munosabatlarni mos ravishda Furyening to’g’ri va teskari almashtirishlari deb ataladi. Ular vaqtning haqiqiy funksiyasi (signal) u(t)ni va chastotaning kompleks funksiyasi S(ω)ni o’zaro bog’laydi.

4.1-misol. E amplitudali va t_i davomiyllikka ega bo’lgan to’g’ri to’rtburchakli kuchlanish impulsining spektral zichligi aniqlansin (4.4-v rasm).

Echilishi. Tahlil qilinayotgan signal -t_i/2, t_i/2 vaqt oralig’ida joylashgani uchun (7.9)ga muvofiq quyidagini hosil qilamiz:

.       (4.11)

To’g’ri to’rtburchakli impulsning spektral zichligi (4.4-g rasm) nolinchi garmonikadan (o’zgarmas tok) boshlab, barcha garmonikalarni o’z ichiga oladi. Spektral zichlik o’rama chizig’ining nol qiymatlariga mos kelgan chastotalarda garmonikalarning amplitudalari nolga teng.

Elementar (eng sodda) o’lchash signallarining matematik modellari.

Delta funksiya. Cheksiz katta amplitudali cheksiz kichik impulsning nazariy modelini ko’rib chiqaylik (4.5-a rasm), u ushbu ifoda bilan analitik holda aniqlanadi:

(4.12)

Bunday impulsning yuzasi doimo birga teng:

                                              (4.13)

d(t) funksiyani delta-funksiya, birlik impuls, Dirak funksiyasi deb ataladi va u tsiklik chastotaning fizik o’lchami C^–1 ga ega. Delta funksiya vaqt oralig’i bo’yicha t₀ oraliqqa siljiganida (4.5-a rasm) (4.11) va (4.12) ta’riflarni quyidagi umumiyroq shaklda yozish mumkin:

                                                     (4.14)

                                                (4.15)

Delta funksiya juda muhim xossaga ega bo’lib, shu tufayli u matematika, fizika, radiotexnika va o’lchash texnikasida keng qo’llani-ladigan bo’ldi. Biror uzluksiz vaqt funksiyasi f(t) berilgan bo’lsin. U holda (4.13) va (4.14) formulalarga asosan quyidagi munosabat o’rinli bo’ladi:

.         (4.16)

(4.15) ifoda delta funksiyaning filtrlovchi (ajratuvchi yoki stroblovchi – «strob» – qisqa to’g’ri to’rtburchakli impuls) xossasini tavsiflaydi va u vaqt ichida T=∆t diskretlash qadami bilan disrketlangan signallarni ifodalashda foydalaniladi.

Birlik funksiya. Mazkur signalning (4.5-b rasm) soddalashtirilgan analitik ifodasini quyidagicha yozish qabul qilingan:

                                (4.17)

s(t) funksiya birlik funksiya, ulanish funksiyasi yoki Xevisayd funksiyasi deb ataladi.

Garmonik signalning spektral zichligi. u(t)=cosω₀(t) signalning spektral zichligini aniqlaymiz. Furye to’g’ri almashtirish formulasi (4.9)ga bu signalni qo’yamiz va Eyler formulasi e^φx = cosx + φsinx dan foydalanib, quyidagini topamiz:

(4.18)

Bu munosabatni ushbu ko’rinishda yozish mumkin:

(4.19)

Shunday qilib, chekli amplitudali garmonik (mazkur holda kosinusoidal) signalga nolga nisbatan –ω_o va ω_o chastotalarda simmetrik joylashgan delta funksiyalar ko’rinishidagi cheksiz katta amplitudali ikkita chiziqdan iborat diskret spektr mos keladi (4.6-rasm).

Kosinusoidal signal bilan o’xshash ravishda spektral signal u(t)=sinω_ot ga

             (4.20)

spektral zichlik mos kelishini ko’rsatish qiyin emas. Bu yerda minus belgisi sinus funksiyaning toqligi natijasidir.

Eksponentsial impuls. «Yarim cheksiz» davomiylikdagi bu signal birlik amplituda bilan quyidagicha yoziladi:

                      (4.21)

bu yerda a – haqiqiy parametr.

Doimiy signal (kuchlanish, tok) elementar signallarning eng soddasidan (4.7-b rasm) biridir.

Murakkab o’lchash signallarining matematik modellari

Chiziqli ishora almashinuvchi signal (4.21-rasm) ushbu tenglama bilan tavsiflanadi:

             (4.22)

Modulyatsiyalangan signallar. Metrologiyada modulyatsiyalash deb o’lchash signali e(t) ning biror u_elt(t) statsionar signalning kelgusida o’zgartirish va uzatish qulay bo’ladigan fizik tabiati va vaqt ichida o’zgarish xarakteriga ega bo’lgan biror parametriga ta’sir ko’rsatadigan jarayon tushuniladi.

Eltuvchi signal deb ataladigan statsionar signal sifatida yo impulslar ketma-ketligini, yoki sinusoidal (garmonik) tebranish

                        (4.23)

ni qabul qilinadi, bu yerda U_n – modulyatsiyalash yo’qligidagi amplituda; ω₀ – burchak (doiraviy) chastota; φ₀ – boshlang’ich faza; y(t)=ω₀t+φ₀ – to’la faza.

Garmonik eltuvchi tebranishning parametrlaridan qaysinisiga ta’sir o’tkazilishiga bog’liq ravishda impulsli modulyatsiyaning amplitudaviy, chastotaviy, fazaviy va boshqa qator turlari ajratiladi.

Modulyatsiyalashga teskari jarayon demodulyatsiyalash yoki detektorlash deb ataladi va modulyatsiyalangan signal tebranishdan modulyatsiyalovchi signalga proportsional signal hosil qilishdan iborat bo’ladi.

Eng sodda modulyatsiyalangan signal amplitudaviy modulyatsiyalangan signal bo’lib, u axborotni eltuvchi tebranishning U_elt(t) amplitudasida joylashgan bo’ladi (4.9-rasm):

(4.24)

bu yerda k – o’lchamsiz proportsionallik koeffitsienti.

Modulyatsiyalovchi signal

                                             (4.25)

ko’rinishdagi garmonik tebranish bo’lsin, bu yerda E₀ – amplituda;

– doiraviy chastota; T₁ – davr. (4.26)

U holda soddalashtirish uchun φ₀=0 deb qabul qilib va (4.26) formulani (4.23)ga qo’yib, MA-signal uchun

     (4.27)

ifodani hosil qilamiz, bu yerda kE₀=∆U – MA-signal amplitudasining eltuvchi signal amplitudasi U_elt dan maksimal og’ishi: M=kE₀/U_elt=∆U/U_elt – amplitudaviy modulyatsiya koeffitsienti yoki chuqurligi.

φ₀=90° boshlang’ich fazali eltuvchi chastota, modulyatsiyalovchi signal va MA-signallarning grafiklari 4.9-a-v rasmlarda ko’rsatilgan.

Chastotaviy modulyatsiyalangan signallar. Chastotaviy modulyatsiyalashda eltuvchi chastota ω(t) modulyatsiyalovchi signal e(t) bilan quyidagicha bog’langan     

,                                          (4.28)

bu yerda k_ch – o’lchamsiz proportsionallik koeffitsienti.

Modulyatsiyalovchi signal garmonik tebranish e(t)=E₀CosΩt bo’ladigan bir tonalli chastotaviy modulyatsiyani ko’rib chiqamiz, φ₀ = 0 bo’lsin.

ChM-signalning t vaqtning istalgan momentdagi to’la fazasini (4.28) formula orqali ifodalangan chastotani integrallash yo’li bilan aniqlaymiz:

          (4.29)

bu yerda  – chastotaviy modulyatsiyalashda chastotaning ω₀ qiymatdan maksimal og’ishi yoki chastota deviatsiyasi.

Eltuvchi tebranish fazasining deviatsiyasidan iborat bo’lgan m_ch=ω_chd/Ω=k_chE₀/Ω ni chastotaviy modulyatsiya koeffitsienti deb ataladi.

Bu ifodani va (4.29)ni hisobga olinsa, ChM-signal quyidagicha yoziladi:

                  (4.30)

4.10-rasmda mos ravishda eltuvchi tebranishlar U_elt(t), modulyatsiyalovchi signal e(t) va chastotaviy modulyatsiyalash jarayonida hosil qilingan ChM-signal U_chm(t) grafiklari tasvirlangan.

Fazaviy modulyatsiyalash. Bir tonalli modulyatsiyalashda eltuvchi tebranish fazasi:

                       (4.31)

bu yerda k_f – proportsionallik koeffitsienti; m_f=k_fE₀ – fazaviy modulyatsiyalash indeksi.

(4.31) formulani (4.23) formulaga qo’yib FM-signalni quyidagicha yozamiz:

                      (4.32)

Bir tonalli modulyatsiyalashda ChM-signal va FM-signal juda o’xshashligini payqash qiyin emas.

4.3. Impulsli va impulsli-kodli modulyatsiyalangan signallar

O’lchash texnikasida keyingi yillarda asosan impulsli va impulsli-kodli modulyatsiyalangan signallar qo’llanilmoqda.

Impulsli modulatsiyalash

Impulsli modulatsiyalashda (4.11-rasm) eltuvchi (aniqrog‘i, quyi eltuvchi) tebranish sifatida turli davriy impulsli ketma-ketliklardan foydalaniladi va ularning parametrlaridan biriga o‘lchash axboroti kiritiladi. Diskret signallar uchun modulatsiyalash jarayonini impulslarning parametrlarini manipulatsiyalash deb atash qabul qilingan.

Quyi eltuvchi tebrainsh amplitudasi U_elt, davomiyligi va takrorlanish davri T bo‘lgan davriy to‘g‘ri to‘rtburchakli impulslar ketma-ketligi bo‘lsin (4.11-a rasm). Matematik hisoblashlarni ayoniy qilish va soddalashtirish uchun modulatsiyalovchi signal sifatida boshlang‘ich fazasi q₀=90° bo‘lgan e(t)=E₀cosωt garmonik tebranishni qabul qilamiz (4.11-b rasm).

Impulsli modulatsiyalashni modulatsiyalanadigan ketma-ketlikning o‘zgartiriladigan parametriga bog‘liq ravishda quyidagilarga ajratiladi:

– amplitudaviy-impulsli modulatsiya (AIM), bunda o‘lchash axboroti bo‘yicha boshlang‘ich impulslar ketma-ketligining amplitudasi o‘zgaradi (4.11-d rasm);

– kenglik-impulsli modulatsiya (KIM), bunda o‘lchash axboroti qonuni bo‘yicha boshlang‘ich impulslar ketma-ketligining kengligi (eni) o‘zgaradi (4.11-e rasm);

– fazaviy-impulsli modulatsiya (FIM) yoki vaqt-impulsli modulatsiya (VIM), bunda o‘lchash axboroti qonuni bo‘yicha impulslarning vaqt bo‘yicha vaziyati o‘zgaradi (4.11-f rasm);

– chastotaviy-impulsli modulatsiya (ChIM), bunda o‘lchash axboroti qonuni bo‘yicha eltuvchi tebranishlar impulslarining kelish chastotasi o‘zgaradi (4.11-g rasm);

– impulsli-kodli modulatsiya (IKM), bunda birlamchi signal raqamli kodga – bir xil davomiyllikka ega bo‘lgan impulslar (1 – «birlar») va pauzalar (0 – «nollar») ketma-ketligiga aylanadi. Bu modulatsiyalash turi (4.11-h rasm) hozirgi zamon o‘lchash texnikasida eng keng qo‘llanilmoqda.

4.11-rasm. Impulsli modulyatsiyalash :

a) boshlang’ich impulslar ketma-ketligi; b) modulyatsiyalovchi signal;

d) AIM ; e) KIM; f) FIM; g) ChIM; h) IKM.

Impulsli-kodli modulatsiyalash

Eltuvchi tebranishning impulsli kodli modulatsiyalashning yana uchta turini hosil qilish mumkin: amplituda bo‘yicha modulatsiya (IKM-MA yoki raqamli amplitudaviy modulatsiya – RAM), chastota bo‘yicha modulatsiyalash (IKM-ChM yoki raqamli chastotaviy modulyasiyalash (RChM)) va faza bo‘yicha modulatsiyalash (IKM-FM yoki raqamli fazaviy modulatsiyalash (RFM)). 4.12-rasmda diskret va raqamli modulatsiyalashning har xil turlari uchun signalning ikkilik koddagi shakllari keltirilgan.

IKM-MA da «1» simvoliga (4.12-a, d rasmlar) eltuvchi tebranishni t_i vaqt oralig‘i davomida uzatish, «0» simvoliga shunday vaqt oralig‘ida tebranishning yo‘qligi (pauza) mos keladi. IKM-ChM bo‘lgan holda (4.12-d rasm) f₀ chastotali eltuvchi tebranishning uzatilishi «1» simvoliga, f₁ chastotali tebranishning uzatilishi esa «0» ga mos keladi. Ikkilik IKM-FM da (4.12-e rasm) «1» dan «0» ga va «0» dan «1» ga har bir o‘tishda eltuvchi tebranish fazasi 180° ga o‘zgaradi.

Amaliyotda diskret nisbiy fazaviy modulatsiyalash (NFM) tizimidan foydalaniladi. IKM-FM dan farqli o‘laroq, NFM da (4.12-f rasm) kanal signali fazasini biror etalondan emas, balki signalning oldingi elementi fazasidan sanaladi. Masalan, «0» simvoli signal oldingi elementining boshlang‘ich fazasiga ega bo‘lgan sinusoida kesmasi bilan, «1» simvoli esa signal oldingi elementining boshlang‘ich fazasidan 180° ga farq qiladigan boshlang‘ich fazali shunday kesma bilan uzatiladi. NFM da uzatish axborot eltmaydigan bir elementni yuborishdan boshlanib, u keyingi elementning fazasini taqqoslash uchun tayanch signal bo‘lib xizmat qiladi.

4.12-rasm. Ikkilik kod bilan raqamli modulyatsiyalash turlari:

a) kod; b) IKM-MA; d) IKM-ChM; e) IKM-FM; f) NVM.

Odatda, o‘lchashlar texnikasida ikkilik koddan foydalaniladi (m=2) va shuning uchun D_t=t_elt bo‘ladi (4.12-a rasm).

4.4. Impulsli va raqamli o‘lchash texnikasi

haqida umumiy ma’lumotlar

Axborot signallarini impulsli va raqamli ifodalash (tasvirlash) o‘lchash texnikasida keng qo‘llaniladi. Bunda real fizik jarayonning parametrlarini aks ettiruvchi analog signal raqamli qurilmalarda ishlab chiqish uchun yaroqli impulsli signallar ketma-ketligiga o‘zgartiriladi.

Analog signalni impulsli (raqamli) ko‘rinishga o‘zgartiruvchi qurilmalar analog-raqamli o‘zgartirgichlar (ARO‘), teskari o‘zgartirish qurilmalari esa raqamli-analog o‘zgartirgichlari (RAO‘) deb atalishini eslatib o‘tamiz.

Raqamli o‘lchash asboblari, xususan, ARO‘ va RAO‘ larni qurish imkoniyatiga boshlang‘ich asos bo‘lib radiotexnikada mashhur Kotelnikov teoremasi (sanoqlar teoremasi) xizmat qiladi. Kotelnikov teoremasining eng mashhur bir talqiniga muvofiq, spektri biror yuqori chastota F_yu bilan chegaralangan ixtiyoriy u(t) signal

 (4.33)

vaqt oralig‘i bilan keladigan o‘zining sanoq qiymatlari ketma-ketligi bo‘yicha to‘liq tiklanishii mumkin.

Analog (uzluksiz) signaldan raqamli signalga o‘tishda uchta o‘ziga xos o‘zgartirish amalga oshiriladi (4.13-rasm): vaqt bo‘yicha diskretlash, amplitudalar darajasi bo‘yicha kvantlash va kodlash (raqamlashtirish).

Signallarni bunday tasvirlash analog-raqamli o‘zgartirish deb ataladi.

Diskretlash deyilganda analog signalni vaqt ichida berilgan D_t vaqt oralig‘i bilan keladigan va boshlang‘ich signalni berilgan aniqlik bilan yangidan qayta tiklash mumkin bo‘ladigan diskret sanoqlar ketma-ketligi (tanlanmalar) bilan tasvirlash (almashtirish) jarayonini tushuniladi.

Eng sodda holda analog signalni diskretlashda uning Kotelnikov teoremasining shartlarini qanoatlantiradigan vaqt oralig‘ini oralatib olingan tegishli amplitudali sanoq qiymatlari (cheksiz qisqa impulslar ko‘rinishidagi) to‘plami shakllanadi (4.13-a, b rasmlar).

4.13-rasm. Analog-raqamli o’zgartirishda signallarning shakllari:

a) analog signal; b) diskretlangan signal; d) kvantlangan signal;

e) raqamli signal.

Diskret sanoqlarni raqamli signallar bilan ifodalash (kodlash) uchun ularni dastlab kuchlanish darajasi bo‘yicha kvantlanadi. Kvantlash jarayonida analog signalning amplitudalarining o dan U_max gacha (yoki U_min dan U_max gacha turli qutbli signal bo‘lgan holda) bo‘lgan butun mumkin bo‘lgan o‘zgarishlari diapazoni ma’lum sondagi kvantlash qadami deb ataluvchi bir xil yoki turli tayinlangan kuchlanish darajalariga bo‘linadi (4.13-d rasm). Bunda signalning har bir tayinlangan darajasi u_k(t)ga raqamli kodning shartli soni shaklidagi ma’lum qiymat beriladi. Тexnik ishlab chiqish va amalga oshirish qulay bo‘lishi uchun odatda ikkilik raqamli kodlardan foydalaniladi, ular n ta (n – butun son) xonadan tuzilgan bo‘lib, ularning har biri «1» – impuls yoki «0» – pauza bilan ifodalanadi. Kvantlash darajalarining umumiy soni 2ⁿ ni tashkil etadi. Kvantlash qadamining darajasi ikkilik kod xonalari soni bilan ushbu formula orqali bog‘langan:

                                                  (4.34)

4.13-rasmda misol sifatida eng sodda bir qutbli analog signalni 2ⁿ=2³=8 (0, 1, 2, ..., 7) darajaga kvantlash ko‘rsatilgan, bu uch xonali kodga mos keladi. Vaqt o‘qida uch xonali raqamli kod uchta impulslar va pauzalarning turli kombinatsiyalari bilan ifodalanadi. Bu impulslarning har biri signalni diskretlashning bitta oralig‘ida 2², 2¹, 2⁰ xonaga javob beruvchi egallab turgan pozitsiyasiga muvofiq ravishda 1 yoki 0 ko‘paytuvchiga ega bo‘ladi. Mazkur diskretlash oralig‘ida u yoki bu ko‘paytuvchili impulslarning borligi signalning kvantlanish darajasini aniqlaydi. Masalan, kuchlanish amplitudasining qiymati u(0)=7 ni kodlashda har bir xona 1 ko‘paytuvchiga ega, bunga esa diskretlash oralig‘ida uchala impulsning borligi mos keladi – 111. Shunga o‘xshash, u(2D_t)=3 qiymat ikkilik kod 011 bilan, ya’ni pauza va ikkita impuls bilan ifodalangan. Raqamli shaklga aylantiriladigan analog signal manfiy qiymatga ega bo‘lishi ham mumkin. Bu holda siljishning manfiy potensiali qiymatiga nol ikkilik kod, ya’ni 000 mos bo‘ladi.

Raqamli texnikada o‘lchash axborotini aks ettirish uchun kod so‘zlardan foydalaniladi. Odatda, axborot (kod so‘zlar) ikkita fiksirlangan kuchlanish darajasi 1 va 0 ga ega bo‘lgan to‘g‘ri to‘rtburchak shaklli impulsli signallar bilan ifodalanadi. Shunday qilib, raqamli texnikada kod so‘z ma’lum uzunlikdagi 1 va 0 simvollari ketma-ketligi ko‘rinishiga ega bo‘ladi. Masalan, 10110110.

Axborotni raqamli ishlab chiqish tizimlarini yaratish uchun nazariy asos bo‘lib diskret matematika va Bulning mantiq (logika) algebrasi xizmat qiladi. Mantiq algebrasining asosida bir necha aksiomalar va qonunlar hamda uchta elementar operatsiya: YOKI (mantiqiy qo‘shish yoki diz’yunksiya), VA (mantiqiy ko‘paytirish yoki kon’yunksiya), EMAS (mantiqiy inkor yoki inversiya) yotadi.

4.5. Mantiqiy va raqamli elementlar

Mantiqiy o‘zgaruvchilar ustidagi barcha operatsiyalar mantiqiy elementlar bilan bajariladi.

Mantiqiy elementlar

YOKI mantiqiy elementi ikkita va undan ortiq kirishlar X₁, X₂, ... ga va bitta chiqish Y ga ega (4.14-a rasm).

Ikkita o‘zgaruvchi uchun dizyunksiya operatsiyasi quyidagi ko‘rinishga ega:

Y=X₁+X₂.                                                      (4.35)

Ikki kirishli element YOKI ning eng sodda diodli amalga oshirilishini ko‘rib chiqamiz (4.14-b rasm). Agar kuchlanishning bir darajasi (mantiqiy 1) yo birinchi kirish X₁ da, yoki ikkinchi kirish X₂ da, yoki ikkala kirishda bo‘lsa, u holda ochiq diodlar VD₁ yoki VD₂ orqali bu kuchlanish chiqishga uzatilib, chiqish kuchlanishining bir darjasini yaratadi. Nol kirish kuchlanishlarida (signal yo‘qligida) diodlar yopiq bo‘ladi va elementning chiqishida nol kuchlanish darajasi bo‘ladi.

4.14-rasm. YOKI mantiqiy elementi:

a) shartli belgilanishi; b) diodli ijrosi; d) rostlik jadvali.

Matematikada funksiyani berish uchun odatda ikki usul: analitik (formula ko‘rinishida) va jadval usullaridan foydalaniladi. Mantiqiy funksiyalarni ham shu usullar bilan berilishi mumkin. Mantiqiy funksiyalarni holatlar jadvallari yoki rostlik jadvallari deb ataladigan jadvallar ko‘rinishida taqdim etish eng ko‘p tarqaldi, bunda argumentlarning barcha mumkin bo‘lgan guruhlari va mantiqiy funksiyaning mos qiymatlari keltiriladi. Shunga muvofiq, mantiqiy elementga 4.14-d rasmda ko‘rsatilgan rostlik jadvali mos keladi.

VA mantiqiy elementi (ustma-ust tushish mantiqiy sxemasi) ikkita yoki undan ortiq kirishlar X₁, X₂, ... va bitta chiqish Y ga ega (4.15-a rasm). Elementning belgilanishida ko‘rsatilgan & simvoli (and – «end» deb o‘qiladi, ya’ni VA) ikki o‘zgaruvchi uchun kon’yunksiya operatsiyasini bildiradi va quyidagi ifoda bilan aks ettiriladi:

Y = X₁·X₂.                                                     (4.36)

VA elementining elementar, ikki kirishli diodli ijrosiga murojaat qilaylik (4.15-b rasm). Agar kirish kuchlanishlaridan istagan biri nolga teng bo‘lsa, u holda mos diodning katodi yopiq va chiqish kuchlanishi ham nolga teng. Agar diodlarni berkituvchi yuqori kuchlanish bir vaqtda ham birinchi kirishga, ham ikkinchi kirishga beriladigan bo‘lsa, chiqishda kuchlanish paydo bo‘ladi. Bu holda sxemadagi ikkala diod yopiq bo‘ladi va R₁, R₂ rezistorlar orqali tok oqib o‘tadi, R₂ rezistorda yuqori kirish kuchlanishini hosil qiladi (Y=1 signali). VA elementining rostlik jadvali 4.15-v rasmda keltirilgan.

4.15-rasm. VA mantiqiy elementi:

a) shartli belgilanishi; b) diodli ijrosi; d) rostlik jadvali

EMAS mantiqiy elementi (invertor) inversiya operatsiyasini bajaradi, ya’ni kirish mantiqiy kattalikni

                                              (4.37)

formulaga muvofiq invertorlaydi. Bu operatsiya so‘zlar bilan bunday ifodalanadi: «igrek teng iksga emas» yoki «igrek teng ichiziq ostidagi iksga».

EMAS elementining shartli belgilanishidagi (4.16-a rasm) inversiya operatsiyasi sxema chiqishidagi doiracha bilan belgilangan. EMAS elementining ishlashi 4.16-b rasmda namoyish etilgan. Inversiya operatsiyasini elektron kalitlar – tranzistorli kuchaytirgichlar bajaradi.

4.16-rasm. EMAS mantiqiy elementi:

a) shartli belgilanishi; b) rostlik jadvali.

Raqamli o‘lchash texnikasining amaliy sxemalarida mantiqiy elementlarning ikkita bazaviy sxemasi va ularning modifikatsiyalari qo‘llaniladi. Ularda YOKI va VA mantiqiy elementlarning EMAS invertori bilan birikmalaridan foydalaniladi.

YOKI-EMAS elementi (4.17-a rasm) ikkita (va undan ortiq) raqamli signalni qo‘shishni natijani inversiyalash bilan amalga oshiradi:

.                                           (4.38)

VA-EMAS elementi (4.17-b rasm) ikki (va undan ortiq) raqamli signalni ko‘paytirishni natijani inversiyalash bilan bajaradi:

                                                   (4.39)

YOKI-EMAS va VA-EMAS elementlarining rostlik jadvallari mos ravishda 4.17-v, g jadvallarda keltirilgan.

4.17-rasm. Bazaviy elementlar:

a) YOKI-EMAS; b) VA-EMAS; d, e) ularga mos rostlik jadvallari.

Bazaviy sxemalarda mantiqiy elementlarni tuzish uchun ham foydalanish mumkin. Masalan, VA-EMAS sxemasining kirishlarini birlashtirish uni invertorga aylantiradi.

VA-EMAS va YOKI-EMAS sxemalarida kuchaytirish elementining mavjudligi bu qurilmalarning ketma-ket ko‘p martali ulanishlarida signalni uzatish jarayonida uning yuqori kuchlanish potensialini (mantiqiy 1 ni) saqlab turish imkonini beradi.

Тriggerlar

Тrigger yoki bistabil (ikki stabil) yarimo‘tkazgichli yacheyka – ikkita turg‘un holatga ega bo‘lgan kirish signallarining ta’sirida bir holatidan boshqa holatiga sakrab o‘tadigan qurilmadir. Тrigger holatlarining almashinining nomi bir qator sinonimlarga ega: tashlash, qayta ulanish.

Тriggerning asosiy vazifasi – raqamli axborotni xotirlab qolish (saqlashdir). Bir holatni 1 uchun, ikkinchi holatni esa 0 uchun qabul qilib, trigger sonning xonasini ikkilik kodda saqlaydi deb hisoblanadi. Raqamli axborotning bunday sxemada saqlanishi, triggerga boshqaruv signallari kelmagunicha yoki undan ta’minot kuchlanishi uzilmagunicha, har qancha uzoq davom etishi mumkin.

Integral triggerlar tuzilishi jihatidan triggerning o‘zidan va uning kirishlarini boshqarish sxemalaridan (kirish mantig‘i) iborat. Kirish mantig‘ining tuzilish prinsipiga bog‘liq ravishda turli imkoniyatlarga ega bo‘lgan triggerlarni hosil qilinadi: RS, D, T, JK va boshqa triggerlar.

Boshqarish usuli bo‘yicha triggerlar asinxron va sinxron (taktlanadigan) triggerlarga bo‘linadi. Asinxron triggerlarning uzib-ulanishi kirish signalining axborotli kirishga kelishi bilan ro‘y beradi. Sixnron triggerlar qo‘shimcha takt kirish C ga ega (C – clock – vaqtni qayd qilish).

Bir taktli (belgilanishi T) va ikki taktli (belgilanishi TT) yoki ikki bosqichli triggerlarni farqlanadi. Bir taktli triggerlar takt impulsning oldfronti bo‘yicha, ikki taktli triggerlar esa uning orqa fronti bo‘yicha uzib-ulanadi. Тriggerlar ikkita uzib-ulanishga ega: to‘g‘ri Q va invers  («ku emas» yoki «ku chiziq ostida» deb o‘qiladi). Тrigger Q=1 bo‘lganda bir holatda, Q=0, =1 bo‘lganda nol holatda bo‘ladi.

RS-trigger. 4.18-rasmda YOKI-EMAS mantiqiy elementlarda bajarilgan RS-triggerning mantiqiy sxemasi, shartli belgilanishi va rostlik jadvali ko‘rsatilgan.

4.18-rasm. Trigger. To’g’ri kirishli RS-trigger:

a) shartli belgilanishi; b) diodli ijrosi; d) rostlik jadvali

Тrigger bir holatga o‘rnatiladigan kirish S deb ataladi (inglizcha set – o‘rnatish), nol holatga o‘rnatiladigan kirish esa kirish R deb ataladi (reset – tashlab yuborish). Agar S=1, R=0 bo‘lsa, trigger bir holatga, S=0, R=1 da esa nol holatga o‘tadi. Kirishlarda mantiqiy nollar o‘rnatilganda (S=0, R=0) trigger oldingi holatini saqlaydi. Bunday kirish signallari kombinatsiyasi neytral holat yoki xotira deb ataladi.

Agar kirishlarga bir vaqtda bir signallar kelsa (S=1, R=1), u holda ikkala chiqishda mantiqiy nollar Q=0, =0 paydo bo‘ladi va trigger o‘z xossalarini yo‘qotadi, chunki ichki faktorlar ta’siri ostida u teng ehtimollik bilan bir holatga ham, nol holatga ham o‘tishi mumkin. Bunday kirish signallari kombinatsiyasi trigger uchun ta’qiqlangan bo‘ladi.

YOKI-EMAS elementlardan tuzilgan va bir signallar bilan uzib-ulanadigan RS-trigger to‘g‘ri kirishli trigger deb ataladi.

VA-EMAS bazaviy elementlarda yig‘ilgan RS-trigger invers kirishli trigger deb ataladi. VA-EMAS mantiqiy elementlarida yig‘ilgan RS-trigger to‘g‘ri kirishli trigger ishlab chiqaradigan signallarni yaratish uchun uning kirishlariga invers signallar berilishi lozim.

D trigger ikkita kirishga ega: axborot kirish D (delay – ushlab turish) va taktli kirish C (4.19-rasm).

4.19-rasm. D-trigger.

Unda axborotning yozilishi kirish C ga faqat takt impulslar kelganidagina o‘tkaziladi (C=1). Bu holda chiqish signali Q kirish D ni takrorlaydi: agar D=T bo‘lsa, Q=1 va agar D=0 bo‘lsa, Q=0.

T-trigger yoki sanoq triggeri faqat bitta axborot kirishi Т ga ega (4.20-a rasm) va uning uzib-ulanishi navbatdagi kirish impulsi kelgan onda ro‘y beradi. Т-trigger chiqish impulslarining takrorlanish davri kirish impulslarining takrorlanish davridan ikki marta katta (4.20-b rasm). Chiqish impulslarining kelish chastotasi bu holda ikki marta kamayganligi uchun Т-triggerlar chastota bo‘lgichlarda keng ishlatiladi.

4.20-rasm. T-trigger:

a) belgilanishi; b) vaqt diagrammalari.

JK-trigger ikkita axborot kirishi J (jump – ko‘chirish), K (keep – saqlash) va takt kirishi C ga ega (4.21-a rasm). Agar signal C=1 bo‘lsa, u holda JK-trigger to‘g‘ri kirishli RS-trigger kabi ishlaydi, bunda kirish J triggerni 1 holatga, kirish K esa 0 holatga o‘rnatish uchun mo‘ljallangan. Signallar kombinatsiyasi J=K=1 endi JK-triggerlar uchun ta’qiqlangan emas, bu holda uning ag‘darilishi ro‘y beradi. Bu triggerning rostlik jadvali 4.21-b rasmda keltirilgan.

4.21-rasm. JK-trigger:

a) belgilanishi; b) rostlik jadvali.

JK-triggerda qo‘shimcha ikkita invers kirish  va  bo‘lib, uni 1 yoki 0 holatga majburiy o‘rnatish uchun foydalaniladi. Bunda J, K va C kirishlarning holatlari mutlaqo ixtio‘riy bo‘lishi mumkin. Agar majburiy kirishlar  va  ning ta’sirini chiqarish lozim bo‘lsa, u holda ularga mantiqiy 1 ni beriladi, ya’ni tokni chegaralovchi rezistorlarni mikrosxemaning ta’minot manbasiga ulanadi.

Integral sanagichlar

Integral sanagich – integral mikrosxemalarda turli tuzilishli boshqaruv sxemalari bilan yasalgan va o‘zining kirishiga keladigan impulslarni sanashni amalga oshiradigan raqamli qurilmadir. Sanagichda impulslarning sanog‘i triggerlarning ma’lum kombinatsiyalari bilan ifodalanadi. Sxemaning kirishiga navbatdagi mantiqiy 1 kelganida sanagichda triggerlarning oldingi sondan bittaga katta bo‘lgan songa mos hollatlari kombinatsiyasi o‘rnatiladi. Bunday sanagichlar jamlovchi sanagichlar deb ataladi. Raqamli o‘lchash texnikasida ham qo‘llaniladi, kirishdagi sonlar sanoq jarayonida bittagacha kamayadigan ayiruvchi sanagichlar va, shuningdek, jamlash rejimidan ayirish rejimiga va aksincha qayta ulanishga qodir reversiv sanagichlar ham qo‘llaniladi.

Sonlarni sanagichlarda ifodalash uchun asosan ikkilik, o‘nlik va ikkilik-o‘nlik sanoq tizimlari qo‘llaniladi. Ikkilik sanoq tizimini qo‘llanilganda triggerlarning to‘g‘ri chiqishlaridagi mantiqiy darajalar sonning ikkilik xonalari raqamlarini aniqlaydi. Bu holda sanagichdagi sonning har bir xonasi bitta triggerning ma’lum holati bilan ta’minlanadi. Yoziladigan impulslarning maksimal soni N=2ⁿ–1 ni tashkil etadi, bu yerda n – sanagichdagi  xonalar (triggerlar) soni.

Eng sodda ikkilik halqaviy sanagichni ko‘raylik. U halqa qilib yopilgan uchta JK-triggerdan iborat bo‘lib (4.22-a rasm), ular bo‘ylab kirish impulslarining ta’siri ostida (Kir. nuqtasi) bitta yoki bir necha kod birliklari aylanib turadi. Bu sxemada har bir oldingi triggerning to‘g‘ri chiqishi keyingi triggerning kirishi J bilan ulangan. Barcha triggerlarning takt kirishlari (Kir. bo‘linmasi) birlashtirilgan va ularga sanoq impulslari keladi.

4.22-rasm. Halqali sanagich:

a) sxemasi; b) rostlik jadvali.

Sanash boshlanishi oldidan birinchi trigger O‘rn. impulsli signal bilan 1 holatiga (0 chiqish), qolgan triggerlar esa (1 va 2 chiqishlar) 0 holatiga o‘rnatiladi. Sanagichning bu holatiga so‘nggi triggerning chiqshi Q₃ dagi  0 mos keladi. O‘rn. signali uzilganidan keyin sanoq boshlanadi va triggerlar odatdagi JK-triggerlar kabi ishlaydi.

Birinchi triggerning axborot kirishlarida J=0 va K=1 o‘rnatilganligi sababli birinchi kirish impulsining tugash momentida u mantiqiy holat 0 ga o‘tadi. Ikkinchi trigger 1 holatni oladi (chiqish 1), chunki uning kirishlarida J=K=1 edi. Uchinchi trigger o‘zining oldingi holatini o‘zgartirmaydi. Shunday qilib, kodli 1 birinchi triggerdan ikkinchisiga o‘tdi. Har bir navbatdagi kirish triggerining tugashi bilan kodli 1 oldingi triggerdan keyingicha ko‘chadi, ya’ni sxemada o‘ng tomonga o‘tadi (4.22-b rasmdagi rostlik jadvaliga q.).

Shifratorlar va deshifratorlar

Raqamli o‘lchash texnikasining o‘ziga xos qurilmalarini ko‘rib chiqishdan avval raqamli axborotni aks ettirish tizimlariga murojaat qilamiz.

Raqamli o‘lchash texnikasida qo‘llaniladigan sanoq tizimlari va kodlar. Har qanday sonlarni yozish uchun biror chekli sondagi belgilar va ularni yozish tartibi mavjuddir – ana shu sanoq tizimidir. Biz odatlangan o‘nlik sanoq tizimida bunday belgilar o‘nta: 0, 1, 2, ..., 9. Sonning o‘nlik sanoq tizimida yozilish shakli quyidagicha:

,        (4.40)

bu yerda 10ⁱ – o‘nli xona; a_i – tegishli xonadagi simvolning qiymati, u 0 dan 9 gacha bo‘lishi mumkin.

Masalan, 583 soni uchta o‘nli xona yordamida bunday yoziladi: N=583=5·10²+8·10¹+3·10⁰.

Butun son ikkilik sanoq tizimida ham shunga o‘xshash yoziladi:

       .         (4.41)

Bu ifodada b_i koeffitsiyentlar faqat ikkita qiymat: 0 va 1 ni qabul qiladi. Masalan, 583 soni ikkilik tizimida quyidagi ko‘rinishda yoziladi:

N=1·2⁹+0·2⁸+0·2⁷+1·2⁶+0·2⁵+0·2⁴+0·2³+1·2²+1·2¹+1·2⁰.

Demak, o‘nlik tizimdagi 583 soniga ikkilik tizimida 1001000111 mos keladi. Mana shu ifodani sonning ikkilik sanoq tizimidagi kodi deb atash qabul qilingan.

Sonni ikkilik kodda yozilishi arifmetik amallarni bul algebrasi qonunlari bo‘yicha bajarish uchun qulay bo‘lib, bu mikroprotsessor va kompyuter texnikasida qo‘llaniladi.

O‘nlik sanoq tizimidan foydalanilganda kodni hosil qilish uchun masalan, amplitudasi, davomiyligi va h.k.lar farqlanadigan o‘nta turli impuls talab qilinadi. Kodlarni bunday ifodalash qo‘llanilmaydi, chunki uni hosil o‘ilish va tanish uchun murakkab apparatura talab qilinadi, shu bilan bir vaqtda ikkilik kodni hosil qilish va qayta ishlash uchun faqat ikkita: 1 va 0 holatlarga ega bo‘lgan sodda, ikkilik elementlardan foydalanilishi mumkin. Ikkilik kod eng ixcham (tejamli) va hozirgi kompyuter texnikasida asosiy koddir.

Biroq ikkilik kod o‘lchash apparaturasining raqamli sanoq qurilmasini boshqarish uchun qulay emas. Shuning uchun raqamli o‘lchash apparaturasida ikkilik-o‘nlik va tetrada-o‘nlik kodlardan keng foydalaniladi, chunki kodga o‘tkazish operator uchun murakkab masala ekanligi sababli o‘lchanayotgan kattalikning indikatorda ifodalanishi operator odatlangan o‘nlik ko‘rinishda bajarilishi lozim.

Тetrada-o‘nlik tizimda har bir o‘nlik raqam (0...9) to‘rtta (tetrada-to‘rt) ikkilik son 0 va 1 bilan turli vazniy koeffitsiyentlarda kodlanadi.

Raqamli o‘lchash asboblarida 8421 kodi eng ko‘p tarqalgan bo‘lib, unda vazniy koeffitsiyentlar 8, 4, 2, 1 dir (4.1-jadval).

4.1-jadval

Agar 583 soniga qaytadigan bo‘lsak, u 8421 kodida bunday ifodalanadi:

583=10²·(8·0+4·1+2·0+1·1)+10¹·(8·1+4·0+2·0+1·0)+

+10⁰·(8·0+4·0+2·1+1·1).

Bunga mos ravishda tetrada-o‘nlik yozuvi ushbu ko‘rinishda bo‘ladi:

0101 1000 0011

Raqamli o‘lchash asboblarini qurilishida ikkilik-o‘nlik koddan tashqari boshqa vazniy koeffitsiyentlarga, masalan, 4221 va boshqalarga ega bo‘lgan kodlar ham qo‘llaniladi. Bu kodlar bir qiymatli emas (ya’ni sonlar turli kombinatsiyalar orqali hosil qilinishi mumkin), biroq kamroq simvollarni talab qiladi, bu esa ba’zan muhimdir. Bir qiymatlilikni bartaraf etish uchun maxsus choralar qabul qilinadi.

Raqamli o‘lchash texnikasida keng foydalaniladigan o‘nlik (dekadali) sanagichlarda o‘nlik sonning xona raqamlari to‘rt xonali ikkilik shaklda ifodalanadi, ya’ni ikkilik-o‘nlik sanoq tizimidan foydalaniladi. Bunda o‘nli sonning har bir xonasi uchun to‘rtta triggerdan foydalaniladi va, agar o‘nli xonalaro soni k ta bo‘lsa, sonlarni o‘nlik sanagichda qayd etish uchun 4k ta triggerni ishlatish lozim. Bu holda sanagichda yozilgan impulslarning maksimal soni N=10^k–1 ta bo‘ladi. O‘nlik sanagichlar kelayotgan impulslarni odam uchun odatlanilgan o‘nlik sanoq tizimida ifodalash zarur bo‘lgan hollarda keng ishlatiladi.

Shifrator

Shifrator (ko‘pincha dekoder deb ham ataladi) – o‘nlik sonlarni ikkilik sanoq tizimiga o‘zgartiradigan qurilmadir. Aytaylik, shifratorda o‘nlik sonlar (0, 1, 2, 3, ..., m–1) bilan raqamlangan m ta kirish va n ta chiqish bo‘lsin. Kirishlardan biriga signalning kelishi chiqishlarda tegishli uyg‘otilgan kirishning tartib raqamiga mos n xonali ikkilik sonning paydo bo‘lishiga olib keladi.

Ma’lumki, katta m sondagi kirishlarga ega bo‘lgan shifratorlarni yaratish texnik jihatdan qiyin, shuning uchun ular uncha kattamas o‘nlik sonlarni ikkilik sanoq tizimiga o‘tkazish uchun foydalaniladi. Katta o‘nlik sonlarni o‘zgartirish uchun maxsus usullardan foydalaniladi. Shifratorlar ko‘pincha klaviatura bilan ta’minlanib, uning har bir klavishi shifratorning ma’lum kirishi bilan bog‘langan va uning chiqishida klavishda yozilgan simvolga mos ikkilik son qayta tiklanadi.

4.23-rasmda o‘nlik sanoqning birinchi o‘nta raqami 0, 1, ..., 9 ni ikkilik ifodalashga o‘tkazuvchi shifratorning shartli tasviri ko‘rsatilgan. Shifratorning belgilanishidagi CD simvoli inglizcha CODER so‘ziga kirgan harflardan tuzilgan. Sxemaning chap tomonida tegishli o‘nlik sonlar bilan belgilangan o‘nta kirish ko‘rsatilgan. O‘ng tomonda shifratorning chiqishlari tasvirlangan: 1, 2, 4, 8 raqamlari bilan ayrim chiqishlarga mos ikkilik xonalarning vazniy koeffitsiyentlari ifodalangan.

4.23-rasm. Shifratorning shartli tasviri.

Deshifrator

Deshifrator (dekoder deb ham ataladi) ikkilik sonlarni qiymati bo‘yicha nisbatan katta bo‘lmagan o‘nlik sonlarga o‘zgartirish uchun mo‘ljallangan bo‘ladi. Deshifratorning kirishlari ikkilik sonlarni uzatish uchun xizmat qiladi, chiqishlari ketma-ket o‘nlik sonlar bilan raqamlanadi. Deshifratorlar raqamli o‘lchash texnikasida keng qo‘llaniladi. Xususan, ular raqamli sxemadan chiqariladigan matn yoki sonlarni qog‘ozga chop etuvchi qurilmalarda qo‘llaniladi. Bunday qurilmalarda ikkilik son deshifratorning tegishli kirishiga kelib, uning ma’lum chiqishida signalning paydo bo‘lishiga olib keladi.

4.24-rasmda misol sifatida deshifratorning eng sodda tuzilish sxemalaridan biri keltirilgan. DC simvoli inglizcha DECODER so‘zining hafrlaridan olingan.

4.24-rasm. Deshifratorning shartli tasviri.

Sxemaning chap tomonida deshifratorning kirishlari ifodalangan: 1, 2, 4, 8 raqamlari bilan ikkilik xonalarning vazniy koeffitsiyentlari belgilangan. O‘ng tomonda o‘nta chiqish ko‘rsatilgan va ular kiruvchi ikkilik sonning ayrim kombinatsiyalariga mos o‘nlik sonlar bilan raqamlangan.

4.6. Raqamli o‘lchash asboblari va o‘zgartirgichlari

Raqamli o‘lchash asboblari kiruvchi o‘lchash signalini raqamli shaklda ifodalangan diskret chiqish signaliga avtomatik o‘zgartiradi.

O‘lchanadigan kattaliklarning turi bo‘yicha RAO‘ lar quyidagilarga bo‘linadi:

– o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok ampermetrlari va voltmetrlari;

– o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok ommetrlari va ko‘priklari;

– kombinatsiyalangan (aralash) asboblar;

– chastota, vaqt oraliqlari va faza siljishini o‘lchagichlar;

– turli elementlarning ishga tushish vaqtini aniqlash uchun mo‘ljallangan ixtisoslashtirilgan asboblar va h.k.

Kattaliklarning RAO‘ vositasida o‘lchanadigan diapazoni odatda juda keng bo‘lib, bir qator quyi (kichik) diapazonlarga bo‘linadi. O‘lchash jarayonida quyi diapazonni tanlash qo‘lda yoki avtomatik o‘tkaziladi. Тanlangan quyi diapazonda o‘lchash doimo avtomatik bajariladi.

RAO‘ larning asosiy tasnifiy belgilari deb o‘lchanayotgan fizik kattalikning turi hamda aniqlik va tezkorlik kabi muhim tavsiflarni aniqlovchi o‘zgartirish usulini hisoblash qabul qilingan. Kiruvchi fizik kattaliklarning turi bo‘yicha RAO‘ larni o‘lchash asboblarning quyidagi asosiy guruhlariga birlashtiriladi:

– o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok (kuchlanish);

– elektr zanjirlarning R, L va C parametrlari;

– vaqt parametrlari (chastota, davr, vaqt oralig‘i, faza).

Yuqoridagi guruhlarga kiruvchi RAO‘ larning turli xillari mikroprotsessorli o‘lchash vositalari, raqamli ossillograflar hamda kompyuterlar va ma’lumotlar to‘plash asosidagi virtual asboblardir.

RAO‘ ning aniq o‘lchash vazifasi uchun foydalanish imkoniyatini belgilab beruvchi muhim texnik tavsiflari quyidagilardir: o‘lchash chegaralari, bo‘lim qiymati, kirish qarshiligi, tezkorlik, aniqlik, xalaqitga turg‘unlik va ishonchlilik.

RAO‘ ning umumlashma tuzilish sxemasi 4.25-rasmda ko‘rsatilgan. Raqamli asbobda o‘lchanadigan kattalik x uni xalaqitlardan ajratish va masshtabli o‘zgartirish uchun mo‘ljallangan kirish qurilmasiga (KQ) beriladi. Analog-raqamli o‘zgartirgich (ARO‘) KQ ning chiqish kattaligi xў ni kod N ga o‘zgartiradi va u raqamli sanoq qurilmasiga (RSQ) uzatiladi, u yerda o‘nlik raqamlar ko‘rinishida induksiyalanadi. RAO‘ ning ishini boshqarish  qurilmasi (BQ) asbobning barcha funksional uzellariga buyruq signallarining ma’lum ketma-ketligini ishlab chiqish va uzatish yo‘li bilan boshqaradi.

4.25-rasm. RAO’  ning umumlashma tuzilish sxemasi.

Kirish signalini o‘zgartirish bo‘yicha RAO‘ larni shartli ravishda to‘g‘ridan-to‘g‘ri va muvozanatlovchi o‘zgartirishli asboblariga bo‘linadi. Тo‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirishli RAO‘ da umumiy manfiy teskari aloqa zanjiri (ya’ni kirishning chiqish bilan manfiy aloqasi) bo‘lmaydi. Ular yuqori tezkorlikka ega, biroq pretsizion o‘lchashlar barcha o‘lchash o‘zgartirgichlari yuqori aniqlikka ega bo‘lgandagina amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun kam qo‘llaniladi. Muvozanatli o‘zgartirishli RAO‘ umumiy teskari aloqa zanjiri bilan qamrab olingan manfiy teskari aloqa zanjirining sxemasi aslida chiqish diskret signalini o‘lchanayotgan kattalik x(t) bilan bir xil fizik tabiatga ega bo‘lgan kompensatsiyalovchi kattalik x_k ga o‘zgartiruvchi raqamli-analog o‘zgartirgichdir (RAO‘).

Manfiy teskari aloqa zanjiri bilan qamrab olingan muvozanatli o‘zgartirishli RAO‘ ning xatoligi to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zgartirish zanjiri o‘zgartirgichlarining xatoliklariga amalda bog‘liq bo‘lmasdan, asosan RAO‘ ning asosiy parametrlari bilan aniqlanadi.

RAO‘ larni kompensatsiyalovchi kattalik x_k ning vaqt ichida o‘zgarish xarakteri bo‘yicha yoyuvchi va kuzatuvchi muvozanatli asboblariga bo‘linadi. Birinchi turdagi RAO‘ ga misol bo‘lib har bir o‘lchash siklida kompensatsiyalovchi kattalik x_k ning qiymati 0 dan kvantlash qadami D ga teng pog‘onalar bilan o‘sadigan asboblar xizmat qiladi (4.26-a rasm).

4.26-rasm. Muvozanatli turdagi RAO’ sxemalari uchun vaqt diagrammalari: a) yoyuvchi; b) kuzatuvchi.

x_k=x bo‘lganida muvozanatlashish jarayoni to‘xtaydi va kompensatsiyalovchi kattalikni kvantlash pog‘onalariga teng o‘lchash natijasi qayd etiladi. Ko‘rsatishlar sanog‘i x_k kattalikning o‘zgarish siklining oxirida o‘tkaziladi. Bunda muvozanatlashish va sanoq momentlari orasidagi vaqt oralig‘ida o‘lchanayotgan kattalik x(t) ning o‘zgarishi bilan bog‘liq dinamik xatolik D_d yuzaga keladi.

Kuzatishli muvozanatlashishli RAO‘ da (4.26-b rasm) kompensatsiyalovchi kattalikning darajasi o‘lchanayotgan kattalik bilan tenglikka erishilganidan keyin nolga qaytmaydi va navbatdagi sikl boshlanishiga o‘zgarmas bo‘lib qoladi. x kattalik o‘zgarganida x_k kattalik bu o‘zgarishni x–x_k ayirma kvantlash qadamidan oshmaydigan qilib kuzatib boriladi. Sanoq yoki muvozanatlash tekis amalga oshirilish jihatidan murakkabroq, biroq boshqa sharoitlar teng bo‘lganida kvantlash qadamidan ortiq bo‘lmagan dinamik xatolik beradi.

Chiqish diskret signalining turi bo‘yicha RAO‘ va ARO‘lar axborot ikkilik, o‘nlik va ikkilik-o‘nlik shakllarda ifodalanadigan asboblarga bo‘linadi. Ikkilik tizim eng tejamli va axborotni asosan tizimli ARO‘ larda tasvirlash uchun foydalaniladi.

4.7. Analog-raqamli va raqamli-analog o‘zgartirgichlar

ARO‘ va RAO‘ larning ishlash prinsiplarini tahlil qilishga o‘tishdan oldin integral texnikaning eng muhim elementi – operatsion kuchaytirgich va ular asosida yasalgan bir qator sxemalarni ko‘rib chiqamiz.

Operatsion kuchaytirgich

Operatsion kuchaytirgich (OK) deb, katta kuchaytirish koeffitsiyenti (10⁶...10⁷), yuqori kirish qarshiligi (yuzlab MOm) va kichik chiqish qarshiligiga (bir necha Om) ega bo‘lgan yuqori sifatli kuchlanishli integral chiziqli kuchaytirgichga aytiladi. 4.27-a rasmda OK ning shartli grafik tasviri ko‘rsatilgan.

OK ning kirishlaridan biri chiqishga nisbatan invertirlamaydigan kirish U_n, boshqasi esa inventirlovchi kirish U_i bo‘ladi. Bu invertirlovchi kirish inversiya belgisi (OK kirishidagi doiracha) bilan belgilanadi. OK ning ta’minoti ikkita bir xil turli qutbli manbalar +U_t va –U_t dan amalga oshiriladi. Bunday ta’minotda kirish va chiqish signallari ikki qutbli bo‘lishi mumkin, nol kirish signallariga esa nol chiqish signali mos keladi. OK ning chiqish signali differensial kirish signaliga – kirish signallari ayirmasi U₀ = U_i–U_n ga teng.

4.27-rasm. Operatsion kuchaytirgich:

a) shartli grafik belgilanishi; b) uzatish tavsiflari.

OK ning kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti K₀ chiqish kuchlanishining differensial kirish kuchlanishiga nisbatiga teng:

.                                            (4.42)

Uzatish tavsiflari – chiqish kuchlanishining kirish kuchlanishiga bog‘liqligi OK uchun muhim ahamiyatga ega. Agar kuchaytiriladigan signal invertirlamaydigan kirishga berilgan, invertirlovchi kirish esa yerga ulangan bo‘lsa, u holda chiqish kuchlanishining ishorasi kirish kuchlanishining ishorasi bilan ustma-ust tushadi (1 chiziq). Signalni invertirlovchi kirishga berilib, invertirlamaydigan kirish esa yerga ulanganida chiqish kuchlanishining ishorasi kirish kuchlanishining ishorasiga qarama-qarshi bo‘ladi (2 chiziq). Uzatish tavsiflari chiziqli uchastkalarining og‘ish burchagi kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti K₀ ga proporsional. Uzatish tavsiflarining gorizontal uchastkalari OK oxirgi tranzistorlarining to‘yinish rejimiga mos keladi, shuning uchun chiqish kuchlanishi: ±U_chiq=^±U _m»U_t.

Bu taxminlardan OK ning quyidagi ikkita asosiy xossasi (tahlil qilish qoidalari) kelib chiqadi.

1. Differensial kirish signali nolga teng:

.                                                (4.43)

2. OK ning kirishlari kirish signali manbasidan tok iste’mol qilmaydi:

.                                                 (4.44)

Ideal OK tushunchasi uning invertirlovchi va invertirlamaydigan kirishlarining «virtual» (tuyulma) tutashish deb ataluvchi prinsipga mos keladi. Virtual tutashishda, jismoniy tutashishdagi kabi, ulangan qismlar orasidagi kuchlanish nolga teng bo‘ladi. Biroq jismoniy tutashishdan farqli o‘laroq, virtual tutashgan qismlar orasida tok oqmaydi. Boshqacha aytganda, tok uchun qismlarning virtual tutashishi elektr zanjirining ulanishiga ekvivalentdir.

OK ning kirishlariga signalni berish va unga tashqi elementlarni ulash shartlariga bog‘liq ravishda ikkita fundamental ulanish sxemasi: invertirlovchi va invertirlamaydigan sxemalarni hosil qilish mumkin.

Invertirlovchi kuchaytirgich. Invertirlovchi kuchaytirgich sxemasida (4.28-a rasm) kirish kuchlanishi R₁ rezistor orqali invertirlovchi kirishga beriladi, bu kirish teskari aloqa rezistori R_ta orqali kuchlanish bo‘yicha parallel manfiy teskari aloqa (MТA) bilan qamrab olingan. Kuchaytirish kaskadining invertirlamaydigan kirishi yerga ulangan.

4.28-rasm. OK lardagi kuchaytirgichlar:

a) invertirlovchi; b) tokni kuchklanishga o’zgartirgich;

d) invertirlamaydigan.

Invertirlovchi kuchaytirgichning parametrlarini aniqlash maqsadida invertirlovchi kirish toklari uchun Kirxgofning birinchi qonunidan foydalanamiz: I_kir=I₀+I_ta. Ideal OK ning ikkinchi xossasiga ko‘ra I₀=0 bo‘lganligi uchun I_kir=I_ta. Тoklarni ularga mos kirish kuchlanishlari orqali ifodalab, quyidagini hosil qilamiz:

Ideal OK ning birinchi xossasi bo‘yicha U₀=0 va U_kir/R₁= = –U_chiq/R_ta. U holda invertirlovchi kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsiyenti:

.                                                (4.45)

Bu formulaga muvofiq, teskari aloqa qarshiligi R_ta ning qiymatini o‘zgartirish bilan invertirlovchi kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsiyentini rostlash mumkin.

Invertilovchi kuchaytirgichning kirish qarshiligi OK ning xususiy kirish qarshiligidan jiddiy kichikdir. Invertirlovchi kuchaytirgichning kirish va chiqish qarshiliklari quyidagicha ekanligini ko‘rsatish mumkin:

.                     (4.46)

R₁=R_ta, K_i=–1 da 4.28-a rasmdagi  sxema invertirlovchi takrorlagichga (invertorga) aylanishini qayd etamiz.

Invertirlovchi kuchaytirgichni tokni kulanishga o‘zgartirgichga aylantirish mumkin (4.28-b rasm). Bu R₁=0 da bo‘ladi. U holda I_kir=I_ta = –U_kir/R_ta va chiqish kuchlanishi U_chiq=–I_kirR_ta.

Invertirlamaydigan kuchaytirgich. Invertirlamaydigan kuchaytirgichda kirish signali invertirlamaydigan kirishga keladi, invertirlovchi kirish esa rezistiv bo‘lgich R₁, R_ta yordamida kuchlanish bo‘yicha ketma-ket MТA bilan qamrab olingan (4.28-d rasm). Bu sxemada kuchlanish U_kir=U₀+U_ta. U₀=0 bo‘lganligi uchun U_kir=U_ta=U_kirR₁/(R₁+R_ta). Bu yerda invertirlamaydigan kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsiyenti:

.                                             (4.47)

Ma’lumki, invertirlamaydigan kuchaytirgichning kirish qarshiligi ulkan va OK ning invertirlamaydigan kirish bo‘yicha qarshiligiga teng, chiqish qarshligi esa nolga yaqin.

Agar teskari aloqa qarshiligi R_ta=0 bo‘lsa, u holda U_chiq=U_kir va invertirlamaydigan kuchaytirgich kuchlanish takrorlagichiga aylanadi va undan turli sxemalarni galvanik ajratish uchun foydalaniladi.

Komparator – ikkita analog kuchlanishni taqqoslash uchun qurilmadir. Komparatorning eng sodda sxemasida kirish kuchlanishi biror tayanch kuchlanish bilan taqqoslanadi, bunday kuchlanish sifatida chiqish qarshiligining bir qismidan foydalaniladi (4.29-a rasm).

4.29-rasm. Komparator:

a) sxemasi; b) uzatish tasviri; d) sinusoidal komparatorning meandrini shakllantirish.

OK ning invertirlovchi kirishiga kirish kuchlanish, invertirlamaydigan kirishiga esa bo‘lgich R₁, R₂ dan olinadigan tayanch kuchlanish U_n=U_tayanch=βU_m beriladi, bu yerda β=R₁/(R₁+R₂) – musbat ТA rezistiv zanjiri R₁, R₂ ning uzatish koeffitsiyenti. Shunday qilib, OK invertirlamaydigan kirish bo‘yicha musbat teskari aloqa bilan qamrab olingan va chiqish kuchlanishi kirish va tayanch kuchlanishlarni taqqoslashda o‘z qutbini sakrab o‘zgartiradi.

Komparatorning ishlash prinsipini uzatish tasviri – chiqish kuchlanishining kirish kuchlanishiga bog‘liqligi yordamida ko‘rib chiqamiz (4.29-b rasm). Kirish kuchlanishi U_kir=0, chiqish kuchlanishi esa U_chiq=U_m⁺ (4.29-b rasmdagi 1 nuqta) bo‘lsin. Bunda invertirlamaydigan kirishdagi kuchlanish U_n=bU_m⁺ bo‘ladi.

Agar kirish kuchlanishi noldan katta va oshib borsa, u holda uning amplitudasini ishga tushish kuchlanishi U_i.t=bU_m⁺ ga tayanch kuchlanishi amplitudasi bilan taqqoslashda komparator uzilib-ulanadi. Bunda chiqish kuchlanishining U_m⁺ qiymatdan U_m^– qiymatgacha sakrashsimon o‘zgarishi (4.29-b rasmda 2 nuqtadan 3 nuqtagacha o‘tish) ro‘y beradi. Kirish kuchlanishining yana ham ortishi komparatorning holatini o‘zgartirmaydi va OK ning inventirlamaydigan kirishidagi kuchlanish ham doimiy bo‘ladi: U_n=bU_m^–. Kirish kuchlanishi bo‘shatish kuchlanishi U_bo‘sh=bU_m^– ga teng tayanch kuchlanishgacha kamayganida, ya’ni U_kir=U_bo‘sh=bU_m^– bo‘lganida komparatorning dastlabki holatga sakrashsimon o‘zgarishi sodir bo‘ladi. Chiqish kuchlanishi bunda U_m^– dan U_m⁺ gacha o‘zgaradi (4.29-b rasmda 4 nuqtadan 5 nuqtagacha o‘tish).

Shunday qilib, komparatorning uzatish tavsifi gisterezis sirtmog‘i ko‘rinishida bo‘ladi. Bunday komparator trigger (uzilib-ulanish) effektiga ega va uni Shmitt triggeri deb ataladi.

Ishga tushish va bo‘shatish kuchlanishlari yig‘indisi

                                         (4.48)

gisterezis kuchlanishi bo‘ladi. U xalaqitga turg‘unlikni oshirish uchun kiritiladi va triggerning «zirillashini», ya’ni kirish signali yo‘q bo‘lganda uning xalaqitlar kuchlanishi orqali tasodifiy uzilib-ulanishini bartaraf etadi. Komparatorda chiqish kuchlanishining amplitudasi amalda ta’minot kuchlanishiga teng: U_chiq = U_m = ±U_t.

Komparator turli uzluksiz signallardan to‘g‘ri to‘rtburchak shaklidagi signallarni shakllantirish uchun qo‘llaniladi. Xususan, komparatorga sinusoida berilganida (4.29-v rasm) uning chiqishida simmetrik to‘g‘ri to‘rtburchakli tebranish – meandr yaratiladi.

Aytaylik, vaqtning t=0 momentida komparatorning chiqishidagi kuchlanish U_chiq = ±U_m⁺ bo‘lsin. Komparator bunday holatda kirish kuchlanish amplitudasi U_kir<U_i.t. da bo‘ladi. t=t₁ vaqt momentida kirish kuchlanishi U_kir=U_i.t. bo‘ladi va komparator uzilib-ulanadi. Chiqish kuchlanish U_chiq bunda U_m⁺ qiymatdan U_m^– qiymatga sakrab o‘zgaradi. Vaqtning t=t₂ momentida kirish kuchlanishi U_bo‘sh ga teng bo‘ladi va komparatorning yangi uzilib-ulanishi sodir bo‘ladi.

Raqamli-analog o‘zgartirgichlar

Тo‘rt xonali RAO‘ ning ishlash prinsipi 4.30-rasmda berilgan OK dagi eng sodda sxemasi yordamida namoyish qilingan. Sxemaning asosini o‘zgarmas kuchlanish manbali rezistorlar matritsasi tashkil etgan bo‘lib, ular OK ning invertirlovchi kirishi bilan ikkilik kodda (masalan, sanagichning chiqish kodida) boshqariladigan kalitlar orqali ulangan.

4.30-rasm. Тo‘rt xonali RAO‘.

Sxemaga keladigan signalning raqamli kodiga bog‘liq ravishda kuchaytirgichga turli nominal qarshilikli rezistorlar ulanadi. Sxemada kalitlar ularga faqat mantiqiy birga mos buyruqlar kelganda yopiladi. Invertirlovchi kuchaytirgichning 2⁰, 2¹, 2² va 2³ kirishlar bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyentlari mos ravishda quyidagilarga teng:

                                     (4.49)

bu yerda Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ – ikkita qiymat qabul qiladigan kod sonlar: yo 1 (kalit yopiq), yoki 0 (kalit ochiq).

(4.49) formuladan to‘rt xonali ikkilik kod amplitudasi bo‘yicha 0 dan 15D gacha o‘zgaruvchi chiqish kuchlanishiga o‘zgarishi kelib chiqadi (bu yerda D – kvantlash qadami). Masalan, ikkilik son 1001 ga u_chiq1=D(8·1+4·0+...+2·0+1·1)=9D, 1100 soniga esa u_chiq2=12D kuchlanish mos keladi. Rezistiv matritsaning kirishiga doimiy kuchlanish E berilganligi sababli raqamli signal kodi qayta ulanganida RAO‘ ning chiqish kuchlanishi sakrab o‘zgaradi. Chiqish signalining silliqlanishi past chastota filtri (PChF) bilan amalga oshiriladi.

Analog-raqamli o‘zgartirgichlar

Analog-raqamli o‘zgartirgichlar (ARO‘) o‘z tuzilishi bo‘yicha RAO‘ lardan murakkabroqdir, shu bilan birga RAO‘ lar ko‘pincha ARO‘ larning asosiy uzeli bo‘ladi. Hozirgi vaqtda ARO‘ lar sxemalarini tuzishning uchta turli usuli mavjud: ketma-ketli, parallel va ketma-ket-parallel usullar.

ARO‘ larni ketma-ketli yasash usuli (ketma-ket sanash usuli) (4.31-rasm) kirish qarshiligiga teng kuchlanish hosil qilish uchun zarur bo‘ladigan kichik xonaning tayanch kuchlanishini jamlashlar sonini sanashga asoslangan. Bunda bitta sanoqning k xonali ikkilik kodi sxemada 2^k ta diskretlash oraliqlarida aniqlanadi.

4.31-rasm. Ketma-ket sanoqni ARO’ ning tuzilish sxemasi.

Kirish uzluksiz signalini o‘zgartirila boshlanishi ishga tushirish impulsining kelish vaqti bilan aniqlanadi, bu impuls RS-trigger T orqali sanagich Sn2 ni taktli (sanoq) impulslari generatori M ning chiqishiga ulaydi. Sanagichdan raqamli kod keladigan RAO‘ D/A chiqish kuchlanishi u_chiq ni shakllantiradi, u komparator K da kirish kuchlanishi u_kir bilan taqqoslanadi. Bu kuchlanishlani taqqoslanayotganda komparator mantiqiy element VA (&) orqali sanagich Sn2 ga taktli impulslarni berishni to‘xtatish signalini beradi. Natijada sanagichdan o‘zgartirish tugallangan momentda kirish kuchlanishining raqamli ekvivalentini ifodalaydigan chiqish to‘rt xonali raqamli kodni sanash amalga oshadi.

Тavsiflangan bu ARO‘ da chiqish raqamli kodining qiymatlari o‘zgartirish jarayonida ko‘p marta o‘zgaradi, shuning uchun u past tezkorlikka ega bo‘ladi.

Parallel (sanash usuli bo‘yicha) k-xonali ARO‘ larning ishlashi 2^k–1 ta komparatordan foydalanishga asoslanadi (4.32-rasm). Komparatorlar operatsion kuchaytirgichlarining inventirlamaydigan kirishlari birlashtirilgan va ularga uzluksiz signal beriladi, har bir invertirlovchi kirishiga esa rezistiv bo‘lgichdan olinadigan individual tayanch kuchlanish ulangan. Ikkita qo‘shni komparatorning tayanch kuchlanishlari orasidagi ayirma kvantlash qadami D=U_tayanch/2^k ga teng. Chiqish kuchlanishi tegishli tayanch kuchlanishlardan oshadigan komparatorlar mantiqiy 1 ni, qolganlari esa mantiqiy Q ni ishlab chiqaradi.

4.32-rasm. Parallel ARO’ ning tuzilish sxemasi.

Axborot komparatorlarning chiqishidan shifrator CD ga keladi va u bu axborotni ikkilik kodga aylantiradi.

Parallel sxemalar ARO‘ larning boshqa turlari orasida eng katta tezkorlikka ega. Biroq o‘lchashlar aniqligini oshirish va kvantlash shovqinlari quvvatini kamaytirish uchun parallel ARO‘ larda komparatorlar sonini oshirish talab qilinadi.

ARO‘ larning ketma-ket-parallel sxemalarida signallarni ketma-ket va parallel o‘zgartirishlarning birikmasidan foydalaniladi, bu esa ketma-ket o‘zgartirgichlarning tezkorligini jiddiy oshiradi va parallel ARO‘ larning hajmini kamaytiradi.

4.33-rasmda mazkur turdagi olti xonali analog-raqamli o‘zgartirgichning tuzilish sxemasi ko‘rsatilgan bo‘lib, unda ikkita uch xonali parallel ARO‘, bitta uch xonali RAO‘ va summator S dan foydalaniladi.

4.33-rasm. Ketma-ket-parallel ARO’ ning tuzilish sxemasi.

Analog-raqamli o‘zgartirgich kirish kuchlanishidan chiqish kodining 2³, 2⁴ va 2⁵ qiymatlarga mos uchta yuqori xonasini shakllantiradi. Bu xonalar uch xonali RAO‘ ning kirishiga keladi va unda ular yana kirish kuchlanishi u_kir dan ARO‘₁ sxemasi o‘zgartirish xatoligining kattaligiga farq qiladigan analog kuchlanishga o‘zgartiriladi. Analog kuchlanish RAO‘ sxemasining kirishidan summator S ga beriladi, u yerda u kirish kuchlanishi u_kir dan ayiriladi. Hosil qilingan ayirma kuchlanish ARO‘₂ ga beriladi, u yerda u o‘zgartirgich chiqish kodining uchta kichik raqamli xonasi 2⁰, 2¹ va 2² ga o‘zgartiriladi.

Keyingi yillarda analog-diskret o‘lchash asboblari (ADO‘A) qo‘llanilmoqda. RAO‘ lardan farqli o‘laroq, ularda kvazianalog sanash qurilmalaridan foydalaniladi va ularda ko‘rsatkich vazifasini shkalaga nisbatan o‘z uzunligini (polosa) yoki vaziyatini (nuqta) o‘zgartiradigan shu’lalanuvchi polosa yoki shu’lalanuvchi nuqta bajaradi. Kvazianalog sanoq qurilmalari kod orqali boshqariladi. Bunday asboblarda analog asboblarning va RAO‘ larning afzalliklari mujassamlangan.

Nazorat savollari

1. O‘lchash signallariga qanday signallar kiradi?

2. Metrologiyada o‘lchash signallarini qanday asosiy belgilar bo‘yicha tasniflash qabul qilingan?

3. Analog (uzluksiz) signal nimani aks ettiradi?

4. Analog signallarning diskret signallardan farqi nimada?

5. Impulsli va raqamli signallarning qanday turlarini bilasiz?

6. Impulsli va raqamli signallarning ma’lum misollarini keltiring.

7. Aniqlangan signallarning tasodifiy signallardan farqi nimada?

8. O‘lchashlar jarayonida qanday xalaqitlar yuzaga keladi?

9. Qanday elementar o‘lchash signallarini bilasiz?

10. d-funksiya nima va unda qanday xossalar mavjud?

5-BOB. KUCHLANISH VA QUVVATNI O’LCHASH USULLARI

5.1. Umumiy qoidalar

Kuchlanishlarni o’lchash elektr radioo’lchashlar amaliyotida eng ko’p tarqalgan. Aloqa texnikasi va elektronikada kuchlanishni o’lchash o’ziga xos xususiyatlarga ega:

1) keng chastotalar sohasi – o’zgarmas kuchlanishlar va infrapast chastotalardan tortib bir necha GGs gacha bo’lgan o’ta yuqori chastotalar;

2) o’lchanadigan kuchlanishlarning katta diapazoni – mikrovoltning ulushlaridan tortib yuzlab kilovoltlargacha;

3) signallar shakllarining ko’p xilligi.

O’lchashlar kuchlanishlar manbai ko’pincha kichik quvvatli bo’lishi sababli murakkablashadi. O’lchash asbobini zanjirga ulanishi zanjir ish rejimini murakkablashtirmasligi, ya’ni asbob zanjirdan quvvat iste’mol qilmasligi lozim. Amalda buning iloji yo’q, biroq asbobning kirish qarshiligini oshirish bilan o’lchanayotgan zanjirdan olinayotgan energiya iste’molini ruxsat etiladigan minimumga keltirish mumkin. Shuni eslatib o’tamizki, voltmetr asbobga parallel ulanadi, shu sababli unga qo’yiladigan asosiy talab shuki, kirish qarshiligi imkoni boricha, katta bo’lishi kerak.

Kuchlanish vaqt bo’yicha kechadigan jarayondir. O’zgarmas kuchlanishni o’lchash xususiy holdir. O’lchash amaliyotida eng keng tarqalgan masala kuchlanishning ushbu to’rtta parametrini baholashdan iborat: cho’qqi, o’rtacha, o’rtacha to’g’rilangan va o’rtacha kvadratik qiymatlar.

Cho’qqi qiymat – signalning o’lchash vaqtidagi eng katta yoki eng kichik qiymati. Garmonik signal uchun amplituda qiymati atamasi keng tarqalgan. Odatda, cho’qqi qiymatni U_m bilan belgilash qabul qilingan (5.1-a rasm). Turli qutbli nosimmetrik egri chiziqli kuchlanishlarda musbat U_m(+) va manfiy U_m(–) cho’qqi kuchlanishlari farq qilinadi (5.1-b rasm).

T o’lchash vaqtida signalning o’rtacha qiymati ushbu ifoda bilan aniqlanadi:

                                                   (5.1)

O’rtacha qiymat ma’nosi bo’yicha – bu T o’lchash vaqtida u(t) signalning doimiy tashkil etuvchisidir. Grafik nuqtai nazaridan, bu T vaqt ichidagi o’rtacha qiymat vaqt o’qi ustidagi va ostidagi yuzalar ayirmasiga tengdir. Garmonik signal uchun bu qiymat nolga teng.

O’lchash vaqti ichida o’rtacha to’g’rilangan o’rtacha qiymat

                                                        (5.2)

ifoda bilan aniqlanadi. Geometrik nuqtai nazardan bu T o’lchash vaqti ichida vaqt o’qi ustida va ostida egri chiziq bilan chegaralangan yuzalar yig’indisidir. Bunday ta’riflashda o’rtacha to’g’rilangan qiymatni topish operatsiyasi ikkita yarimdavrli o’zgartgich (to’g’rilagich va filtr) yordamida amalga oshiriladi. Biroq o’lchanayotgan kuchlanish bir qutbli bo’lganda U_o’rt va U_o’rt.t o’zaro teng bo’ladi. O’lchash amaliyotida bitta yarim davrli detektorlash (musbat va manfiy qiymatlarni)dan ham foydalanilishini aytib o’tamiz. Agar maxsus aytilmasa, bu to’g’rilash ikki yarimdavrli deb hisoblanadi.

O’rtacha kvadratik qiymat

                                        (5.3)

ifoda bilan aniqlanadi.

Kuchlanish o’rtacha kvadratik qiymatining kvadrati son jihatidan 1 Om qarshilikda sochilgan (tarqalgan) o’rtacha quvvatga teng.

Bu parametrlar orasidagi bog’lanish ushbu uchta koeffitsient bilan tavsiflanadi:

– amplituda (cho’qqi-faktor) koeffitsienti, u cho’qqi qiymatning o’rtacha kvadratik qiymatga nisbatiga teng:

                                                  (5.4)

– shakl koeffitsienti, o’rtacha kvadratik qiymatning o’rtacha to’g’rilangan qiymatga nisbatiga teng:

                                                   (5.5)

– o’rtalashtirish koeffitsienti, u cho’qqi qiymatning o’rtacha to’g’rilangan qiymatga nisbatiga teng:

                                         (5.6)

Bu koeffitsientlar uchun ushbu formal tenglik to’g’riligi ravshandir:

                                       (5.7)

Bundan tashqari, bu koeffitsientlar uchun ushbu tengsizlik o’rinli:

Tenglik o’zgarmas kuchlanish signallari va «meandr» tipidagi signallar uchun bajariladi.

Fizik jihatdan amalga oshirib bo’ladigan har qanday signal shakli uchun uchchala koeffitsient aniqlangan bo’ladi va ularning qiymati o’lchanayotgan signal parametrlariga bog’liq bo’lmaydi. Masalan, istalgan amplitudali, chastotali va boshlang’ich fazali sinusoidal shakldagi signal uchun

va

Demak,

.

5.2-a rasmdagi arrasimon shakldagi signal uchun

;   

bo’lib, quyidagilarga ega bo’lamiz:

.

U_o’rt.t = U_t/2 o’rtacha to’g’rilangan qiymat grafikdan (5.2-a rasm) uchburchak yuzini davrga bo’lish bilan topiladi. Uchburchak shaklidagi impulslar uchun:

To’g’ri burchakli impulslar o’tkazishga moyillik Q = T/t bilan tavsiflanadi, bu yerda T – davr, t – impulsning davomiyligi. Ular uchun

.

5.2-b rasmda xususiy hol tasvirlangan bo’lib, bunda davr teng ikkiga bo’lingan holda musbat va manfiy kuchlanish teng. Bunday to’g’ri burchakli simmetrik impulslar meandr deb ataladi. Analitik usulda meandr bunday yoziladi:

Meandr uchun U = U_t, o’rtacha to’g’rilangan qiymat U_o’rt.t=U_m. Meandr K_a = K_sh = 1 bo’lgan yagona signaldir.

Istalgan voltmetrning yoki ampermetrning ko’rsatishi parametrlardan birining o’lchamiga proportsionaldir. Voltmetr sezadigan parametrning turi uning nomini belgilaydi. Masalan, cho’qqi voltmetr signal cho’qqi qiymatining o’lchamini aniqlaydi, ya’ni uning ko’rsatishi o’lchanayotgan kuchlanishning cho’qqi qiymatiga proportsionaldir. O’rtacha kvadratik qiymatli voltmetr (kvadratik voltmetr)ning ko’rsatishi o’lchanayotgan signalning o’rtacha kvadratik qiymati o’lchamiga proportsionaldir.

Yuqorida ko’rib chiqilgan barcha parametrlar o’zgarmas kuchlanish uchun o’zaro teng va o’zgaruvchan tok asboblari uchun bunga o’xshash nomlar ma’noga ega emas. Bunday voltmetrlarni oddiy qilib o’zgarmas kuchlanish voltmetrlari deb ataladi.

5.2. Elektron voltmetrlarning umumiy tavsifi va tasnifi

Radioelektron texnikada kuchlanish asosan elektron voltmetrlar bilan o’lchanadi. Ular uchun quyidagilar xosdir:

1) ko’rsatishlarining keng chastotalar sohasida o’lchanayotgan kuchlanish chastotasiga kuchsiz bog’liqligi;

2) tadqiqot ob’ektidan arzimas (haddan tashqari kichik) quvvat iste’mol qilishi, ya’ni ob’ekt ish rejimiga juda kichik ta’siri, boshqacha aytganda, katta kirish aktiv qarshiligi (va kichik kirish sig’imi);

3) juda katta o’lchash diapazonida yuqori sezgirligi;

4) ko’rsatishlar o’rnatilish vaqtining kichikligi;

5) o’ta yuklanishga (asbob kirishidagi kuchlanish ruxsat etilganidan ortiq bo’lganida) chidamliligi;

6) tok ta’minot manbalarining zarurligi.

Elektron voltmetrlar turli belgilari bo’yicha tasniflanishi mumkin:

1) turlari, ya’ni vazifasi bo’yicha: kalibratorlar (V1), o’zgarmas tok (V2), o’zgaruvchan tok (V3), impulsli tok (V4), fazaga sezgir (V5), selektiv (V6), universal (V7) elektron voltmetrlar;

2) indikator tipi bo’yicha: raqamli (boshqa asboblar ichidagi kuchlanishni o’lchagichlar, ostsillografik indikator, neonli va boshqalar bo’lishi mumkin);

3) o’lchash metodi bo’yicha: bevosita o’lchash, o’lchov bilan qiyoslash; nolli (kompensatsion);

4) kuchlanishning o’lchanadigan parametri bo’yicha: cho’qqi (amplitudali), o’rtacha kvadratik va o’rtacha to’g’rilangan qiymatlar;

5) asosiy elektron asboblarning yasalish sxemasi tipi bo’yicha: yarimo’tkazgichli yoki integral sxemalardagi;

6) chastota diapazoni bo’yicha: past chastotali, yuqori chastotali, o’ta yuqori chastotali, keng diapazonli;

7) kirish sxemasi bo’yicha (tokning o’zgarmas tashkil etuvchisi bo’yicha): ochiq va yopiq (berk) kirishli.

5.3. Elektron voltmetrlarning tuzilish sxemalari

va ishlash printsiplari

Birinchi variant 5.3-rasmda keltirilgan. Bunday voltmetrning ish printsipi o’zgaruvchan kuchlanishni elektr o’lchash asbobi tomonidan o’lchanadigan o’zgarmas kuchlanishga o’zgartirishdan iboratdir. Bu sxema bo’yicha yasalgan asboblar katta darajali kuchlanishlarni o’lchash uchungina yaroqli. Ular past chastotali va yuqori chastotali o’lchash generatorlarida, uzatuvchi qurilmalarning quvvatli generatorlari modulyatorlarida kuchlanishlarni nazorat qilishda foydalaniladi.

Kichik kuchlanishlarni o’lchashda bu sxemaning sezgirligi etarli emas. Shu sababli bu kabi hollarda tarkibiga kuchaytirgich kirgan voltmetrlardan foydalaniladi. Bunday ikkita voltmetrning tuzilish sxemalari 5.5 va 5.6-rasmlarda keltirilgan. Bir qarashda ularning farqi muhim emasdek ko’rinadi. 5.5-rasmdagi sxemada kuchaytirgich o’zgartgichdan keyin, 5.6-rasmda esa oldin ulangan. Biroq bu voltmetrlarning texnik va metrologik xarakteristikalarida jiddiy farq qiladi.

5.4-rasmdagi sxema bo’yicha yig’ilgan voltmetr katta chastota diapazoni bilan, 5.5-rasmdagi voltmetr katta sezgirligi bilan ajralib turadi. Bu o’zgarmas va o’zgaruvchan toklar kuchaytirgichlarining yasalish imkoniyatlari bilan tushuntiriladi.

O’zgaruvchan tok kuchaytirgichi ancha katta kuchaytirish koeffitsienti bilan yasalishi mumkin, biroq, afsuski, uning keng polosaliligini, ayniqsa, chastotaviy xarakteristikaning tekisligiga yuqori talablar qo’yilganda, ta’minlash ancha qiyindir. So’nggi talab muhim, chunki chastotaviy xarakteristikasining notekisligi asbobning ko’rsatishlari turli chastotalarda o’zgarishiga olib keladi.

5.5- rasmdagi sxema bo’yicha yig’ilgan voltmetr esa, aksincha, keng polosali asbobdir. Kirish qurilmasi va o’zgartgich yuqori chastotali detallardan tayyorlanishi mumkin, o’zgartgichdan keyin esa hech qanday chastotani chegaralashlar mavjud bo’lmaydi, chunki faqat o’zgarmas tok kuchaytiriladi. Biroq kuchaytirish koeffitsienti katta bo’lgan o’zgarmas tok kuchaytirgichini yasash qiyin. Gap shundaki, o’zgarmas tok kuchaytirgichida kuchaytirish kaskadlari orasida ajratish kondensatorlari bo’lmaydi. Xarorat o’zgarganida kuchaytirish elementlari orqali oquvchi toklar o’zgaradi. Birinchi kaskad ishchi nuqtasining dreyfi navbatdagi kaskad kirishida kuchlanishning o’zgarishiga olib keladi, bu kaskad uni kuchaytiradi va hokazo. Bu hodisa asbob kuchaytirishlarining nostabil bo’lishiga olib keladi. Shuning uchun uncha katta bo’lmagan kuchaytirish koeffitsienti bilan cheklanishga to’g’ri keladi.

5.6- rasmda universal voltmetr sxemasi tasvirlangan. Almashlab ulagich (AU) yordamida voltmetr rejimini almashtirish va o’zgarmas kuchlanishni ham, o’zgaruvchan kuchlanishlarni ham o’lchash mumkin.

5.4. O’zgaruvchan kuchlanishni o’zgarmas kuchlanishga o’zgartgichlar

O’zgaruvchan kuchlanishni o’zgarmas kuchlanishga o’zgartgich voltmetrlarning asosiy qismidir. O’zgartgichlar kirish kuchlanishi parametri bo’yicha farqlanadi, bu parametrga uning chiqish zanjiridagi tok yoki kuchlanish: cho’qqi, o’rtacha kvadratik yoki o’rtacha to’g’rilangan qiymatlar mos keladi.

Kuchlanishning cho’qqi qiymatlari o’zgartgichi sxemasi 5.7-rasmda ko’rsatilgan. Kuchlanishning cho’qqi qiymatini «xotirlab qoladigan» element bu kondensatordir. Sinusoidal signalning musbat yarim to’lqini diod orqali tok uyg’otadi. So’ngra tok ikki yo’nalishga – kondensator orqali hamda rezistor R va magnitoelektrik tizimli strelkali asbob orqali tarmoqlanadi. Keyingi tok kichikdir, chunki R rezistor katta qarshilikli qilib tanlanadi (50 MOm tartibida). Kondensator orqali tok esa, aksincha, ulkandir, chunki kondensator zaryadlanmagan, kirish kuchlanishi to’liq diodga qo’yilgan va uning qarshiligi minimaldir, S kondensatorning sig’imi esa, odatda, bir necha o’n ming pikofaradani tashkil etadi. Musbat yarim to’lqin kondensatorda biror miqdordagi zaryadni qoldiradi va undagi kuchlanish rasmda ko’rsatilgan qutblikka ega bo’ladi. Manfiy yarimto’lqinda diod yopiladi va kondensator rezistor R va strelkali asbob orqali razryadlanadi. Zaryadlanish va razryadlanish eksponentsial qonun bo’yicha sodir bo’ladi. Bu jarayonning tezliklari zaryad va razryad vaqt doimiylari bilan aniqlanadi. Zaryadlanish doimiysi t_zar=CR_d, bu yerda R_d – diodning o’tkazish yo’nalishidagi qarshiligi. Razryadlanish doimiysi t_zar = CR. R_d n R bo’lganligi uchun t_zar n t_raz ga ega bo’lamiz. Shunday qilib, kondensatorning  zaryadlanish tez, razryadlanishi esa sekin ro’y beradi. Sinusoidaning birinchi davrida kondensatorda zaryad to’planadi. Bu zaryad oniy boradi va biror sondagi davrlardan keyin kondensator qoplamalarida amalda kirish kuchlanishining amplituda (cho’qqi) qiymatiga teng bo’lgan o’zgarmas kuchlanish qaror topadi. 5.7-rasmda punktir chiziq bilan ko’rsatilgan qarshilik signal manbasi qarshiligiga ekvivalent qarshilikdan iborat.

Kondensatorda kuchlanishning oshib borishi bilan diodning anodi va katodi orasidagi potentsiallar farqi kamayadi. 5.7-rasmdan ko’rinib turganidek, diodning anodi va katodi orasidagi kuchlanishning oniy qiymati o’zgaruvchan kirish kuchlanishi va kondensator orasidagi kuchlanish ayirmasiga teng. Kirish kuchlanishi amplitudasi ortganida bir necha davr davomida kondensatordagi kuchlanish ortadi, kuchlanish kamayganida diod yopiladi, chunki kondensatordagi kuchlanish diodga yopish yo’nalishida qo’yilgan bo’lib, kelayotgan signal amplitudasidan katta. Biror vaqtdan keyin diod orqali tok tiklanadi.

5.8-rasmda diodning volt-amper xarakteristikasi, ya’ni i=f (u) bog’lanish va sxema kirishiga kelayotgan sinusoidal kuchlanish ko’rsatilgan.

5.8-rasmdan ko’rinib turibdiki, tok diod orqali kondensator zaryadini to’ldiruvchi qisqa impulslar ko’rinishida o’tadi. Diod orqali tok davrning kesish burchagi q bilan tavsiflanadigan kichik qismi davomidagina o’tadi. Shunday qilib, qaralayotgan o’zgartgich avtomatik siljishli sxemadan iborat bo’lib, uning kattaligi amalda keluvchi signal amplitudasiga teng. O’zgartirish xatoligi kondensator razryadi bilan aniqlanadi, buning natijasida U_C kondensatordagi kuchlanish (5.9-rasmdagi punktir chiziq) signalning cho’qqi qiymatidan biroz kichik.

R qarshilik qancha katta bo’lsa, bu xatolik shuncha kichik bo’ladi, biroq R ning ortiqcha oshirilishi kattaroq sezgirlikli strelkali asbobdan foydalanish zaruratiga olib keladi (zanjir orqali tokning kamayishi hisobiga) va bundan tashqari, o’zgartgich kattaroq inertsiyali bo’ladi.

Kirish kuchlanishi kamaytirilganda, asbobning ko’rsatishlari sezilarli vaqt oralig’idan so’ng o’rnatiladi, chunki kondensatorning razryadlanishi sekin ro’y beradi. Jarayonni tezlashtirish uchun ba’zan voltmetrlarda tugma o’rnatiladi va uning yordamida kondensator qisqa vaqtga tutashtiriladi va zaryadi olinadi.

Shu vaqtga qadar sinusoidal shakldagi kuchlanishni o’lchash holi tadqiq etildi. Agar qaralayotgan sxemaning kirishiga garmonik kuchlanish emas, balki tarkibida o’zgarmas va o’zgaruvchan tashkil etuvchilar bor bo’lgan kuchlanish berilsa, u holda asbob o’lchaydigan kuchlanishning qiymati faqat U_m amplitudagagina emas, balki o’zgarmas tashkil etuvchining o’lchami U_o ga ham bog’liq bo’ladi, chunki detektorning kirishi ochiqdir. Quyidagi sababga ko’ra kirish ochiq deyiladi. Kirishga o’zgarmas kuchlanish berilganida tok diod orqali, R rezistor orqali va strelkali asbob orqali oqadi. O’zgarmas va o’zgaruvchan kuchlanishlarni birgalikda, ya’ni U_x =U_o+U_msinωt berilganida (agar, masalan, voltmetr tranzistorning kollektor zanjiriga ulanganida shunday bo’ladi, chunki u yerda signalning o’zgaruvchan kuchlanishi ham, ta’minot kuchlanishi ham ta’sir qiladi), ochiq kirishli o’zgartgichning kondensatori C kuchlanishning o’zgarmas va o’zgaruvchan tashkil etuvchilarining birgalikdagi (jami) ta’siri bilan aniqlanadigan kuchlanishgacha, ya’ni cho’qqi qiymat U_o + U_m gacha zaryadlanadi.

Faqat o’zgaruvchan tashkil etuvchini o’lchashni amalga oshirish zarur bo’lgan holda, 5.10-rasmda ko’rsatilganidek, yopiq kirishga ega bo’lgan o’zgartgichli voltmetr qo’llaniladi. Mazkur o’zgartgichning ishlash printsipi amalda ilgari qaralgan ochiq kirishli o’zgartgichnikidan farq qilmaydi. Biroq, agar 5.7-rasmdagi sxemada kuchlanish kondensatordan olingan va filtr vazifasini bajargan bo’lsa, 5.10-rasmdagi sxemada kuchlanish rezistordan olinadi va u pulslanuvchan bo’lganligi sababli, uni bevosita magnitoelektrik asbob bilan o’lchash qiyinroqdir (past chastotalarda strelka sezilarli tebranadi). Shu sababli R rezistor va strelkali voltmetr orasiga pulslanuvchi kuchlanishning faqat o’zgarmas tashkil etuvchisini o’tkazadigan past chastotalar filtri ulanadi.

O’zgarmas tashkil etuvchilarni o’z ichiga olmagan kuchlanishlarni o’lchagichda ochiq yoki yopiq kirishli o’zgartgichlar bir xil natija beradi. Ikkala holda ham kondensatorlardagi kuchlanishlar U_t ga juda yaqin va ikkala voltmetrning ko’rsatishlari o’lchanayotgan kuchlanish amplitudasiga proportsional.

Ochiq kirishli o’zgartgich kirishiga pulslanuvchi kuchlanish berilgan holda, u faqat o’zgaruvchan tashkil etuvchining (o’zgarmas tashkil etuvchidan ortiq kuchlanishning) amplitudasini sezadi va voltmetrning ko’rsatishlari unga proportsional bo’ladi. Bunga ishonch hosil qilish qiyin emas. Agar U_x kuchlanish U_o tashkil etuvchiga ega bo’lsa (U_x = U_o + U_tsinωt), u holda kondensator qo’shimcha zaryadlanadi va uning qoplamalaridagi kuchlanish U_o ga ortadi, ya’ni U_c = U_t + U_o bo’ladi. Biroq kondensatordagi kuchlanish qo’shimcha o’zgarmas tashkil etuvchisining qutbi (–U_o) detektor kirishida ta’sir qilayotgan U_o o’zgarmas tashkil etuvchining qutbiga qarama-qarshi. Bu ikki kuchlanishning algebraik yig’indisi yuklama rezistor R da nolga teng bo’ladi va voltmetr o’zgarmas tashkil etuvchini (U_o kirish kuchlanishini) payqamaydi. Shunday qilib, yopiq kirishli o’zgartgichga ega bo’lgan voltmetr kuchlanishning o’zgarmas tashkil etuvchisiz cho’qqi qiymatini, ya’ni o’zgarmas tashkil etuvchidan oshig’ining cho’qqi qiymatini o’lchaydi.

Ochiq va yopiq kirishli detektorlarning kirish qarshiliklari bir xil emas. Ochiq kirishli diodli o’zgartgichning kirishdagi aktiv qarshiligi R_kir.ochiq = R/2 formula bilan, yopiq kirishli o’zgartgichning kirish qarshiligi esa R_kir.yopiq =  R/3 munosabat bilan aniqlanadi. Sxema detektordan boshlanganida esa uning qarshiligi butun asbobning kirish qarshiligi R_kir ni aniqlaydi.

Detektor kirishidagi kuchlanish bir vaqtning bir necha o’ndan bir ulushlaridan ortiq bo’lganida, ya’ni ish diodning volt-amper xarakteristikasining chiziqli uchastkasida sodir bo’layotganida ko’rib chiqilgan diodli detektorlar cho’qqili bo’ladi, kichik darajali signallarda xarakteristikaning egriligi oqibatida detektor kvadratik detektor bo’lib keladi.

5.7 va 5.10-rasmlarda tasvirlangan sxemalar musbat qutbli kuchlanishning cho’qqi qiymatlarini o’zgartiradi. Manfiy qutbli kuchlanishlarni o’lchash uchun shularga o’xshash, ammo quyidagisi bilan farq qiladigan sxemalardan foydalaniladi: diodlar qarama-qarshi tarzda ulanadi, ya’ni anod va katodning o’rinlari almashtiriladi.

O’rtacha kvadratik qiymatni o’zgartgich – bu o’zgaruvchan kuchlanishni o’lchanayotgan kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatiga proportsional bo’lgan o’zgarmas tokka o’zgartiruvchi o’zgartgichdir. (5.3) formuladan ko’rinib turganidek, kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatini o’lchash ushbu uchta operatsiyani bajarish bilan bog’liqdir: kvadratlash (kuchlanishni kvadratga ko’tarish), o’rtachalash (o’rtacha qiymatni topish) va o’rtachalash natijasidan kvadrat ildiz chiqarish (oxirgi operatsiya esa voltmetr shkalasini darajalashda qo’llaniladi). Demak, o’rtacha kvadratik qiymatni o’zgartgich kvadratik volt-amper xarakteristikaga ega bo’lishi lozim. Bunday o’zgartgichlar kvadratik o’zgartgichlar deb ataladi.

Agar kvadratik detektorning chiqish zanjiriga magnitoelektrik strelkali o’lchash asbobi (mikroampermetr) va past chastotalar filtri ulanadigan bo’lsa, u holda asbob o’zgartgich tokining o’lchanayotgan kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatiga proportsional bo’ladigan o’zgarmas tashkil etuvchisini (o’rtacha qiymatini) o’lchaydi.

Kvadratlash uchun yarimo’tkazgichli diod volt-amper xarakteristikasining boshlang’ich uchastkasidan (qismini) foydalanish mumkin. Biroq hozirgi vaqtda bu echimdan deyarli foydalanilmaydi. Bu diod xarakteristikasi kvadratik uchastkasining qisqaligi va uni almashtirishda darajalash xarakteristikasining parametrlari jiddiy og’ishi natijasida buzilishi bilan tushuntiriladi.

Hozirgi zamon kvadratik voltmetrlarda diodli zanjircha sxemasi bo’yicha ishlangan o’zgartgichlar keng tarqalgan. Bunday zanjircha analogli hisoblash mashinalarining bir o’zgaruvchili nochiziqli funksiyasining diodli blokiga o’xshashdir. U parabolik egri chiziqni bo’lakli-silliq approksimatsiyalash natijasida kvadratik xarakteristikani olish imkonini beradi. Diodli zanjircha ko’p diodli elementlarni o’z ichiga oladi (5.11-a rasmning o’ng qismi). Har bir element diod va ikki rezistordagi kuchlanish bo’lgichdan iborat (5.11-b rasm). Diodning to’g’ri qarshiligi R_to’g’ = 0, teksari qarshiligi esa R_tes = ∞ deb faraz qilib, hisoblash mumkinki, diodga keltirilayotgan signal kuchlanishi siljish kuchlanishi E dan kichik bo’lganida diod orqali tok o’tmaydi (5.11-v rasm).

Diodli elementlar ketma-ket ulanadi. Bu yerda diodlarga ulanadigan kuchlanish bo’lgichlari rezistorlarining qarshiliklari shunday hisoblanganki, bunda har bir keyingi diodga oldingi diodga qaraganda kattaroq miqdordagi siljish uzatiladi. Kirish kuchlanish transformatorning birlamchi cho’lg’amiga berilganida (5.11-v rasm), signal oniy qiymatining qutbiga bog’liq ravishda tok yo D₁ orqali, yoki D₂ orqali o’tadi.

Qaralayotgan shu momentda diod D₁ ochiq deb faraz qilaylik. U holda tok transformator ikkilamchi cho’lg’amining yuqori qisqichidan D₁ diod orqali, keyin o’zgaruvchi rezistor, strelkali asbobdan iborat zanjir orqali transformator ikkilamchi cho’lg’amining o’rta nuqtasiga keladi. Strelkali asbob tokning o’zgaruvchan tashkil etuvchisini ushlab qoluvchi filtr hosil qiladigan rezistor R va kondensator S bilan shuntlangan.

Kirish kuchlanishi kichik bo’lganida diod D₃ yopiq bo’ladi, chunki uning katodida musbat siljish kuchlanish ishlaydi. 5.11-b rasmda ayrim diodli yacheykaning ishlash printsipi tushuntirilgan. Kirish signali berilganida, diod tokni faqat signal diod katodida ishlayotgan musbat siljish kuchlanishi E dan ortiq bo’lganidagina o’tkazadi.

Agar kirishga (diod anodiga) sekin-asta ortib boruvchi musbat qutbli kuchlanish berilsa, u holda diod orqali tokning kuchlanishga 5.11-v rasmda ko’rsatilgan bog’liqligini olish mumkin. Rasmdan ko’rinib turganidek, kirishdagi kuchlanish siljish kuchlanish E dan ortganida diod toki boshlanadi.

Siljish kuchlanishini bo’lgich qarshiliklarini tanlash bilan o’zgartirib, kesish nuqtasining holatini (vaziyatini) siljitish mumkin. To’rtta diodli zanjirdan iborat o’zgartgichning parabolik shakldagi volt-amper xarakteristikasining shakllanishi 5.12-rasmda ko’rsatilgan.

Siljish kuchlanishlari E₁...E₄ ni tanlash bilan to’rtta diod kesish nuqtalarining zaruriy vaziyatlari tanlanadi. Agar kvadrator kirishidagi kuchlanish E₁ dan ortiq bo’lsa, diod D₃ (5.11-a rasm) ochiladi, tok diod, bo’lgichning pastki rezistori orqali, keyin korpusga boradi va o’lchash asbobi orqali transformatorning o’rta nuqtasiga oqadi. Kuchlanishning keyingi ortishida diod D₄ ochiladi va navbatdagi diodli zanjir o’tkazuvchi bo’ladi va h.k. Barcha diodli zanjirlarning toklari qo’shiladi va o’lchash asbobi orqali o’tadi.

Diodli zanjirlarning ketma-ket ulanishi yig’indi (jami) tokning kirish kuchlanishiga bog’liqligini shakllantirish imkonini beradi, bu 5.12-rasmda ko’rsatilgan.

Kirishdagi kuchlanishning manfiy qutbga ega bo’lgan navbatdagi yarim to’lqini diod D₂ ni ochadi (5.11-a rasm). Bunda hosil bo’ladigan toklar yuqorida qaralgani kabi oqib o’tadi.

Kuchlanishning o’rtacha to’g’rilangan qiymatini o’zgartgich. O’rtacha to’g’rilangan qiymatni o’zgartgich – bu o’zgarmas kuchlanishni o’lchanayotgan kuchlanishning o’rtacha to’g’rilangan qiymatiga proportsional tokka o’zgartgichdir. Ko’pincha, bunday o’zgartgich magnitoelektrik asbob bilan biriktirilgan ikki yarim davrli to’g’rilagich bo’lib, u bir vaqtda ikki vazifani bajaradi – o’lchanayotgan kattalikni ko’rsatishlarga o’zgartiradi va o’rtacha to’g’rilangan kuchlanish ta’rifi

ga muvofiq ravishda o’rtachalash operatsiyasini bajaradi. Ko’prikli sxema eng ko’p tarqalgan (5.13-rasm). Kirishdagi o’zgaruvchan kuchlanishning musbat yarim davrida tok D₁ diod orqali, ko’prikning rezistor va magnitoelektrik tizimli strelkali asbobni o’z ichiga olgan diagonali orqali, keyin D₃ diod orqali oqadi. Manfiy yarimto’lqinda D₁ va D₂ diodlar yopiladi va tok pastki kirish qisqichidan diod D₄, ko’prik diagonali (o’sha yo’nalishda), diod D₂, yuqori kirish qisqichi orqali oqadi. Shunday qilib, o’zgaruvchan kuchlanishni o’zgarmas pulslanuvchi kuchlanishga o’zgartirish amalga oshiriladi. O’rtalashtirish operatsiyasi magnitoelektrik tizimli asbobning inertsion xossalari hisobiga amalga oshiriladi.

5.14-rasmda kirishga garmonik signal berilganida to’g’rilangan kuchlanish va uning o’rtacha to’g’rilangan qiymati ko’rsatilgan.

Shuni qayd etish kerakki, mikroampermetr shkalasining og’ishi o’zgartgichga keladigan kuchlanishning o’rtacha to’g’rilangan qiymatiga, faqat diodlar xarakteristikasining chiziqli uchastkalaridan foydalanil-gandagina proportsionaldir. 5.11 va 5.12-rasmlarda tasvirlangan grafiklar ideallashtirilgandir. Aslida esa diod volt-amper xarakteristikasining boshlang’ich uchastkasi chiziqli emas va birinchi yaqinlashishda parabola bilan aproksimatsiyalanishi mumkin. Biroq kirish kuchlanishi etarlicha katta bo’lganida (ayniqsa, agar kremniyli dioddan foydalanilayotgan bo’lsa), boshlang’ich uchastka egriligini hisobga olmaslik va volt-amper xarakteristikani siniq to’g’ri chiziq bilan approksimatsiyalash mumkin. Bu aytilgan fikrlardan kelib chiqadigan xulosa shuki, agar voltmetr kichik signallarni o’lchash uchun loyihalanayotgan bo’lsa, u holda o’zgartgich oldida albatta kuchaytirgich turishi shart. Bu shart bajarilganida kirish kuchlanishi va o’rtacha to’g’rilangan qiymat orasidagi chiziqli bog’lanish o’zgarmas kuchlanish har qanday shaklda bo’lganida ham o’rinli bo’ladi.

5.5. Voltmetrlar ko’rsatishlarining o’lchanayotgan signal

shakliga bog’liqligi

Voltmetrning juda muhim metrologik xarakteristikasi uning o’zgartirish funksiyasi (vazifasi), ya’ni chiqish signali axboriy parametrining uning kirish signalining axboriy parametriga bog’liqligidir.

Bu funksiyani analitik, grafik yoki jadval ko’rinishida tasvirlash mumkin. Shkalasi o’lchanayotgan kattalik birliklarida darajalangan har qanday asbobdagi kabi, voltmetr uchun o’zgartirish xarakteristikasi grafik nuqtai nazardan 45° burchak ostida o’lchanayotgan to’g’ri chiziqdan iborat bo’ladi. Shu bilan bir vaqtda asbob strelkasining og’ish burchagi kirish signalining nochiziqli funksiyasi bo’lishi mumkin. Faqat magnitoelektrik tizimli asboblar strelkaning og’ishi va aylantiruvchi moment yaratadigan tok orasida chiziqli bog’lanishga ega. Raqamli asboblar kvantlash protsedurasi munosabati tufayli pog’onali o’zgartirish funksiyasiga ega.

Ishlab chiqarish jarayonida strelkali voltmetrlar darajalash protsedurasidan o’tadi. Darajalash kattaligi namunali o’lchash asbobi (ishchi etalon) bo’yicha aniqlanadigan o’lchash signalini darajalanayotgan asbob kirishiga berish va tegishli belgilar hamda sonlarni shkalaga belgilashdan iboratdir. Darajalash jarayoni 5.15-rasmda tushuntiriladi. Bu sxemada bunday belgilangan: G – amplituda qiymati rostlanadigan signal generatori, o’rtacha kvadratik qiymatlar namunali voltmetri, darajalanadigan 1, 2 va 3 voltmetrlar. Pastki qatorda joylashgan voltmetr, namunali voltmetr kabi, o’rtacha kvadratik qiymatlar o’zgartgichiga ega bo’lganligi uchun ularning ko’rsatishlari ustma-ust tushadi. Masalan, agar namunali voltmetr 100 V ni ko’rsatayotgan bo’lsa, u holda 100 V ni darajalanayotgan voltmetr shkalasining strelka to’xtagan belgisi ustiga yozish lozim. Umuman namunali va darajalanayotgan asboblar shkalalari turli o’lchamli va bo’limlari soni turlicha bo’lishi mumkin, biroq mazkur holda ko’rsatishlar bir xil bo’lishi lozim.

Cho’qqi qiymat o’zgartgichi mavjud bo’lgan yuqoridagi asbobni darajalashda ish boshqacha bo’ladi. (5.4)dan kelib chiqadiki, sinusoidal signal uchun U_m = K_aU bo’lib, bu yerda K_a – amplituda koeffitsienti, u sinusoidal kuchlanish uchun 1,41 ga teng. Asbobni cho’qqi qiymatlarda darajalayotganimizda, namunali voltmetr ko’rsatishlarini 1,41 ga ko’paytirishimiz va namunali voltmetr 100 V ni ko’rsatganida strelka to’xtagan bo’lim oldiga 141 V ni yozishimiz lozim. Shunday qilib, cho’qqili qiymat voltmetrining darajalash koeffitsienti S₁ bo’lib, 1,41 ga teng amplituda koeffitsienti xizmat qiladi.

O’rtacha to’g’rilangan qiymat voltmetri uchun darajalash koeffitsienti S₂ ni (5.5) formuladan aniqlash mumkin. Formuladan U_{o’rt.to’g’.}=U/K_sh kelib chiqadi. Sinusoidal signal uchun shakl koeffitsienti 1,11 ga teng bo’lganligi sababli darajalash koeffitsienti S₂ = l/1,11 = 0,9 bo’ladi. SHkalaning mos belgisi oldida     90 V ni yozish kerak. Uchchala asbob shkalalarining qolgan nuqtalari ham shu kabi darajalanadi.

Garchi asboblar sinusoidal signalda darajalangan bo’lsa ham, ular nosinusoidal signallar kuchlanishlarini o’lchash uchun ham yaroqlidir. SHuni qayd etish kerakki, cho’qqili voltmetrda o’zgarmas tashkil etuvchilari bor signallarni o’lchashning ba’zi xususiyatlari mavjud bo’lib, buni quyida ko’rib chiqamiz.

5.15-rasmdan va berilgan tushuntirishdan kelib chiqadiki, amaliyotda uchchala voltmetrga albatta ega bo’lish shart emas. Kuchlanishni ulardan istalgan biri bilan o’lchash etarlidir, qolgan ikkita qiymatni esa mos ravishda 1,41 va 1,11 ga teng bo’lgan amplituda va shakl koeffitsientlari yordamida hisoblash mumkin. Biroq nosinusoidal kuchlanish o’lchanayotganda hisoblashlar murakkablashadi. Bu holda o’lchanayotgan signalning amplituda va shakl koeffitsientlarini bilish zarur bo’ladi. Agar bu biror standart shakldagi (masalan, uchburchakli shakldagi) signal bo’lsa, u holda amplituda va shakl koeffitsientlari (5.2) va (5.3) formulalar yordamida hisoblanishi mumkin. Agar signal shakli etarlicha murakkab bo’lib, integrallarni hisoblash sermehnat bo’lsa, yaxshisi talab etilayotgan voltmetrni topish va bevosita o’lchashni o’tkazish kerak.

O’lchanayotgan nosinusoidal signalning amplituda va shakl koeffitsientlari ma’lum bo’lgan holda hisoblash algoritmini ko’rib chiqamiz.

1. Amplituda koeffitsienti  va shakl koeffitsienti  bo’lgan nosinusoidal signalning cho’qqi qiymati o’lchangan deylik. Bu yerda shtrix belgisi nosinusoidal signal haqida gap borayotganligini anglatadi. Sinusoidal signalning amplituda va shakl koeffitsientlarini ilgarigidek shtrix belgisisiz belgilaymiz.

Agar cho’qqili voltmetrning ko’rsatishi A_m bo’lsa, u holda (5.4) va (5.5) formulalarga muvofiq,

ga ega bo’lamiz. O’rtacha to’g’rilangan qiymatni aniqlashda (5.5) ifodaga asosan  ga ega bo’lamiz, endi aniqlangan o’rta kvadratik qiymatni qo’yib, quyidagini hosil qilamiz:

2. O’sha signal kuchlanishining o’rtacha kvadratik qiymati o’lchandi, deb faraz qilaylik. O’rtacha kvadratik qiymatli voltmetr shkalasidagi ko’rsatish A. (9.4) va (5.5) formulalarga muvofiq ravishda

va

ga ega bo’lamiz.

3. Aytaylik, o’sha signalning o’rtacha to’g’rilangan qiymati o’lchangan bo’lsin. O’rtacha to’g’rilangan qiymatni voltmetr shkalasidagi ko’rsatish A_{o’rt.to’g’.} (5.4) va (5.5) formulaga asosan:

va .

Keltirilgan misollardan ravshanki, uchchala tipdagi voltmetrlardan kuchlanishning shaklidan qat’iy nazar, uning cho’qqi, o’rtacha kvadratik va o’rtacha to’g’rilangan qiymatlarini o’lchash uchun foydalanish mumkin. Agar o’lchashlar bilvosita, ya’ni bir tipdagi voltmetr mavjud bo’lib, lekin kuchlanishning qolgan ikkita parametrini aniqlash zarur bo’lsa, u holda asbob ko’rsatishlarini sinusoidal va nosinusoidal signallar uchun amplituda hamda shakl koeffitsientlari asosida qayta hisoblash amalga oshiriladi.

Bilvosita o’lchashlarni o’tkazishda amplituda va shakl koeffitsientlari yordamida hisob-kitob o’tkazish metodikasi bayonining yakunida yana bir hisoblash variantini ko’rib chiqamiz. Bu voltmetrda o’zgartgich tipi va shkala tipi bir-biridan farq qiladigan holdir. Bu hollar ko’p uchraydi. O’zgaruvchan kuchlanishni bir parametri bo’yicha o’zgarmas kuchlanishga o’zgartgichlardan foydalanishga, shkalani esa boshqacha darajalashga majbur qiluvchi sabablar quyidagilardan iborat:

1. Sodda asboblarda (masalan, testorlarda) shkalani kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatlarida darajalash maqsadga muvofiqdir, chunki bu parametr energetikada keng qo’llaniladi. Tarmoqdagi kuchlanishni o’lchayotganimizda biz 220 V natijani olishni kutamiz, chunki 220 V o’rtacha kvadratik qiymatga, energetiklar aytishlaricha, effektiv qiymatga mos keladi. Eng sodda asbobga katta sondagi detallardan iborat o’rtacha kvadratik qiymatlar o’zgartgichini joylashtirish (5.11rasm) maqsadga muvofiq emas. 5.13-rasmda ko’rsatilgan to’g’rilagich ko’prikni qo’yish ancha qulayroqdir.

2. Universal strelkali voltmetrlarda odatda, bitta magnitoelektrik asbob bo’lib, etarlicha uzun strelkasi esa bir necha shkalalarni kesib o’tadi. Masalan, bir shkala asbob kirishiga beriladigan o’zgarmas kuchlanish kattaligini indikatsiya qilish uchun, boshqasi esa o’zgaruvchan kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatini yoki o’rtacha to’g’rilangan qiymatini indikatsiyalash uchun xizmat qiladi. Bitta asbobda bir nechta o’zgartgichlarni joylashtirish maqsadga muvofiq emas.

Sanab o’tilgan hollarda shkalani sinusoidal signal yordamida darajalashda amplituda va shakl koeffitsientlaridan foydalaniladi. Agar, masalan, cho’qqi qiymatli o’zgartgich qo’llanilgan bo’lib, shkala esa o’rtacha kvadratik qiymatlarda darajalanadigan bo’lsa, u holda darajalash koeffitsienti quyidagicha aniqlanadi. Tarmoq kuchlanishi 220 V ni o’zgartirishda cho’qqi qiymatli o’zgartgich chiqishida o’zgarmas kuchlanish  V ni tashkil etgan, chunki sinusoidal kuchlanishning cho’qqi (amplitudaviy) qiymati uning o’rtacha kvadratik qiymatidan marta ortiq. Darajalashda bu kattalik darajalash koeffitsienti S = 1/ ga ko’paytiriladi va 220 V shkalaning tegishli belgisi oldiga yoziladi. «Osonroq bajarishning iloji yo’qmi? O’zgartgich kirishiga signalni berish, uni o’rtacha kvadratik qiymatli namunali voltmetr bilan o’lchash va olingan raqamni darajalanayotgan asbob shkalasiga yozib qo’yilsa-chi, bunda darajalash koeffitsientining qiymati haqida o’ylashning mutlaqo keragi bo’lmasmidi?» degan savol tug’ilishi mumkin Lekin ahvol bunday emas. Agar nosinusoidal signalni o’lchash o’tkazilayotgan bo’lsa, darajalash koeffitsientini bilish zarur.

Nosinusoidal shakldagi parametrlarning haqiqiy qiymatlarini hisoblash bu holda quyidagicha bajariladi. Dastlab voltmetrning pasportidagi ma’lumotlar bo’yicha o’zgartgich tipi va shkala tipi aniqlanadi. Ular mos bo’lmasa, u holda darajalash koeffitsienti hisoblanadi. Buning uchun sinusoidal signalning amplituda va shakl koeffitsientlaridan foydalaniladi, chunki asboblarning darajalanishi sinusoidal signallarda bajariladi. Bu holda darajalash koeffitsienti        S=1/. Darajalash koeffitsienti yordamida magnitoelektrik asbob ko’rsatishlari uning kirishiga yoki shuning o’zi, o’zgartgich chiqishiga keltiriladi. Agar biz darajalashda o’zgartgich chiqishidagi o’zgarmas kuchlanish qiymatini C ga ko’paytirgan bo’lsak, endi teskari o’zgartirishda bo’lish operatsiyasini bajarishimiz lozim. O’zgartgich chiqishidagi topilgan qiymat voltmetr kirishidagi signalning o’zgartirishni amalga oshirilayotgan parametri qiymatiga, shu bilan birga, signal shakliga bog’liq bo’lmagan holda mos keladi. Bu yuqorida keltirilgan fikrlarning bosh natijasidir. O’zgartgich signallarni o’z algoritmi bo’yicha, signal shakliga bog’liqmas ravishda, o’zgartiradi.

Endi kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatlariga darajalangan va cho’qqi qiymat o’zgartgichiga ega bo’lgan voltmetr bilan kuchlanishni o’lchashning yuqorida qaralgan masalasiga qaytamiz. Aytaylik, asbobning ko’rsatishi A bo’lsin. O’zgartgich chiqishidagi U_o kuchlanish bo’ladi.  bo’lganligi uchun   U_o = K_a·A ni yozish mumkin. Topilgan kattalik voltmetr kirishidagi istalgan shakldagi signalning cho’qqi qiymatiga mos keladi, ya’ni U_o = U_m. SHunday qilib, nosinusoidal signalning parametrlaridan biri aniqlanadi. Qolgan parametrlarni o’lchanayotgan signalning amplituda va shakl koeffitsientlaridan (agar ular ma’lum bo’lsa, albatta) oson aniqlash mumkin. CHunonchi kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymati uchun quyidagiga ega bo’lamiz:

.

O’rtacha to’g’rilangan qiymatni shakl koeffitsienti orqali aniqlaymiz:

Endi bo’lganligi uchun:

Keltirilgan misollardan ko’rinadiki, nosinusoidal signallar kuchlanishlarini o’lchash bilan bog’liq bilvosita o’lchashlar to’liq amalga oshirilishi mumkin, biroq hisoblashlar, ayniqsa, amplituda va shakl koeffitsientlari ma’lum bo’lmasa, ancha sermehnat bo’lishi mumkin. Shuning uchun ularni yaxshisi chetlab o’tish kerak. Biroq nosinusoidal signallar kuchlanishini o’lchashdan oldin, xatoliklarga yo’l qo’ymaslik maqsadida, tanlangan asbobda qo’llanilgan o’zgartgich tipini va u shkala tipiga mos kelish-kelmasligini aniqlab olish zarur.

5.6. Kuchlanish darajalarini o’lchash

Aloqa texnikasidagi o’lchashlarning muhim xususiyati shundaki, ko’pchilik hollarda kuchlanishlar va toklarning absolyut kattaliklari emas, balki bu kattaliklarning absolyut darajalari deb ataladigan hamda kuchlanishlar va toklarning qabul qilingan absolyut nol darajalariga nisbatan uzatish birliklarida (detsibellarda) aniqlanadigan kattaliklar o’lchanadi. Xalqaro telekommunikatsiya ittifoqi (XTI) (avvalgi “Telefoniya va telegrafiya bo’yicha xalqaro konsultativ komitet”) tomonidan kuchlanishlar, quvvatlar yoki toklar nisbatlarining logarifmlari bilan aniqlanadigan o’lchov birliklarini tatbiq qilish tavsiya etilgan. Bunday birliklardan foydalanish hisoblashlarni jiddiy soddalashtiradi, chunki bo’lish va ko’paytirishni, ayirish hamda qo’shish bilan almashtirishga imkon beradi.

Hozirgi vaqtda jahonning barcha mamlakatlarida xalqaro va ichki aloqa liniyalari bo’yicha signallarning uzatilish sifatini aniqlaydigan ko’pchilik me’yorlar bunday birliklarda ifodalanadi. Simli aloqa texnikasida qo’llaniladigan ko’p sonli o’lchash asboblari ham shu birliklarda darajalanadi. Logarifmik birliklardan foydalanishning o’ziga xos xususiyati shundaki, ularda sanoq natijalarini taqqoslashda bir natija boshqasidan necha marta katta (kichik) deb aytish to’g’ri bo’lmaydi, u qanchaga ortiq (kam) deb aytish kerak.

Agar masalan, so’nish biror logarifmik birliklarda ikki marta ortdi deyilsa, bu fikrning fizik ma’nosini tushunib bo’lmaydi. So’nishning logarifmik birliklarda ifodalangan turli raqamli qiymatlari uchun uning kattaligining ikki marta ortishi shu so’ngan quvvat, kuchlanish yoki tokning turlicha o’zgarishlarini beradi. Agar aytaylik, kuchlanish kattaligining ikki marta so’nishi nazarda tutilgan bo’lsa, u holda logarifmik birliklarda ifodalangan so’nish o’z qiymatini ikki marta emas, balki ikkining logarifmiga o’zgartiradi, shu sababli so’nish shungacha o’zgaradi (qo’llanilayotgan birliklar sistemasiga bog’liq ravishda deb aytish lozim bo’lar edi).

5.6.1. Quvvat, kuchlanish va tok bo’yicha absolyut

darajalar

Хalqaro konsultatsiya komiteti (mis simlardan iborat havo zanjirlari keng tarqalgan vaqtlardayoq) quvvatlarni, kuchlanishlarni va toklarni logarifmik birliklarda o’lchash bo’yicha barcha mamlakatlar uchun bir хil sanoq boshini belgilab berdi, u absolyut nol daraja deb ataladi (geografik balandliklar sanog’i uchun dengiz sathi kabi). Boshlang’ich birlik sifatida quvvat bo’yicha nol daraja belgilangan. Logarifmik birliklarda nol sanoqqa mos quvvat deb tuyulma (soхta) quvvatlar uchun bir millivoltamper va aktiv quvvatlar uchun bir millivatt qabul qilingan. Bu birlikning tanlanishi, bir tomondan, aloqa zanjirlari bo’ylab uzatiladigan signallar quvvatlarining qiymatlari kichik bo’lishi bilan, va, ikkinchi tomondan, uni elektroteхnikada umumqabul qilingan birliklar bilan matematik jihatdan bog’lash qulay bo’lishi zarurligi bilan bog’liqdir.

Quvvat bo’yicha darajaning hosilalari sifatida quvvat bo’yicha absolyut daraja 0,775 va tok bo’yicha absolyut nol daraja 1,29 mA belgilangan. Kuchlanish va tokning bu qiymatlari (etarlicha kichik хatolik bilan) 1mV·A quvvat 600 Om qarshilikda ajralishidan ushbu ma’lum formula bo’yicha hisoblash bilan olingan:

                                                           (5.8)

Quvvat, kuchlanish va tok bo’yicha absolyut darajalarning qolgan barcha qiymatlari detsibellar deb ataladigan birliklarda o’nli logarifmlar yordamida ushbu formulalarga asosan ifodalanadi:

– quvvat bo’yicha darajalar uchun:

, , .                  (5.9)

bu yerda P – tuyulma quvvat,

1971 yildan boshlab хalqaro tashkilotlar qaroriga ko’ra barcha aloqa turlari uchun asosiy logarifmik birlik sifatida detsibel qabul qilingan.

Quvvat bo’yicha darajalar va kuchlanishlar bo’yicha darajalar eng ko’p tarqalgan. Ular logarifmik birliklarda darajalangan va daraja ko’rsatkichlar (DK) yoki daraja o’lchagichlar (DO’) deb ataladigan voltmetrlar bilan o’lchanadi. Tok bo’yicha darajalar kam ishlatiladi.

P > 1 mV·A, U > 0,775 V, I > 1,29 mA bo’lgan hollarda ularga mos darajalar musbat, agar P < 1 mV·A, U < 0,775 V, I < 1,29 mA bo’lganda esa ularga mos darajalar manfiydir. Shu sababli absolyut darajalar haqida gapirilganda ishorasini ham eslatish lozim. Biror Z qarshilikka oid (хos) bo’lgan quvvat bo’yicha, kuchlanish bo’yicha, tok bo’yicha darajalar orasidagi munosabatni (5.8) formulaga asoslanib topish qiyin emas. Chunki

dB (5.10)

Shunday qilib, quvvat bo’yicha, kuchlanish bo’yicha va tok bo’yicha absolyut darajalar kattaligi bo’yicha faqat 600 Omli qarshilikda ustma-ust tushadi. Agar qarshilik 600 Omdan yuqori bo’lsa, u holda quvvat bo’yicha daraja kuchlanish bo’yicha darajadan 10lg(Z/600) ga kichik va tok bo’yicha daraja kuchlanish bo’yicha darajadan shunchaga ortiq; agarda kuchlanish 600 Om dan kichik bo’lsa, u holda undagi quvvat bo’yicha daraja kuchlanish bo’yicha darajadan 10lg(600/Z) ga ortiq va tok bo’yicha darajadan shunchaga kichik.

Zanjirning biror qarshiligidagi kuchlanish bo’yicha va tok bo’yicha absolyut darajalar yig’indisi shu qarshilikda ajraladigan quvvat bo’yicha absolyut darajaning ikkilanganiga teng. Ravshanki, birorta qarshilikda o’lchangan, masalan, kuchlanish bo’yicha daraja, aytaylik, quvvat bo’yicha darajaga, faqat bu qarshilikning kattaligi ma’lum bo’lgandagina, o’tkazilishi mumkin. Absolyut darajalarning ta’rifidan hisoblashlar uchun ancha muhim ushbu natija kelib chiqadi: kuchlanish va tok bo’yicha darajalar ayirmasi bu kuchlanishlar va toklar nisbatining logarifmi bilan aniqlanadi:

dB                                           (5.11)

                                               (5.12)

Bu natijani, ayniqsa, kuchlanishlar nisbati qarshiliklar nisbatiga teng bo’lganda qo’llash qulaydir. Agar boshlang’ich qarshilik sifatida 1 mV·A quvvat ajraladigan 600 Om qarshilik emas, balki, masalan 135 Om yoki 75 Om (koaksial kabellar to’lqin qarshiligining o’rtacha qiymati)ni olinsa, u holda quvvat bo’yicha nolincha darajaga (u barcha aloqa zanjirlari uchun qat’iy bir хil) mos kuchlanishlar va toklar qiymatlari 0,775 V va 1,29 mA dan farqli bo’lar edi.

TTO’KK tavsiyalariga asosan, kuchlanishlar va toklarning absolyut darajalariga mos kattaliklar sifatida hozirgi vaqtda 0,7750 V qiymatni sinusoidal kuchlanish va 1,290 mA o’rtacha kvadratik qiymatli sinusoidal tok qabul qilingan. Bu qiymatlar zanjirlarning nominal aktiv quvvati 1 mVt va nominal aktiv qarshiligi 600 Om ga asoslanib o’rnatilgan. Hozirgi vaqtda bu kattaliklar zanjirlarda rejimlarni o’rnatishda, o’lchash asboblarini darajalash va qiyoslashda va boshqa shunga o’хshash hollarda umumtan olingan va amalda standart bo’lib qolgan.

Хalqaro tavsiyalarga muvofiq, bu qiymatlar turli хarakteristikali va turli oхirgi qarshilikli zanjirlarda rejimlarni belgilashda universal va o’z ma’nosini saqlab qoladi deb hisoblanadi. Biroq amaliyotda kuchlanishlar va toklarning nol darajalarini 1 mVt quvvatdan, biroq zanjirlar nominal aktiv qarshiligining boshqa qiymatlarida, хususan 50, 75, 135, 150, 600 Om qiymatlarida qabul qilish zarurati yuzaga keladi.

Bu absolyut kattaligi bo’yicha turlicha kuchlanishlarga nisbatan uzatish birliklarida darajalangan kuchlanish o’lchagichlarning amaliyotda mavjudligiga asoslangan. Chalkashtirishga yo’l qo’yilmasligi maqsadida darajalarni o’lchash (DO’) uchun mo’ljallangan asboblarning shkalalarida darajalash qaysi kuchlanishga nisbatan uzatish birliklarida amalga oshirilganligi yozib qo’yiladi.

Kuchlanish daraja o’lchagichlarining nostandart shkalalaridan kuchlanish absolyut darajalarining standart qiymatlariga o’tish uchun 5.2-jadvalda keltirilgan D_U tuzatmalarni kiritish lozim.

5.1-jadval

Zanjirning nominal qarshiligi, Om	Kuchlanish, V	Tok, mA
50	0,2236	4,472
75	0,2739	3,652
135	0,3664	2,722
150	0,3873	2,582
600	0,7746	1,2916

5.2 –jadval

Zanjirning nominal qarshiligi, Om		dB
50	0,0833	-10,8
75	0,125	-9,00
100	0,161	-7,75
135	0,225	-6,46
150	0,250	-6,00
170	0,284	-5,46

Kuchlanish bo’yicha absolyut darajaning o’lchangan qiymati L, dB dan kuchlanish kattaligiga o’tish U = 0,775e^0,05L formula bo’yicha amalga oshiriladi. Berilgan nuqtada kuchlanish bo’yicha absolyut darajaning qiymati quvvat bo’yicha absolyut darajaning qiymati bilan to’la qarshiligi Z_x aktiv qarshilik 600 Om ga teng bo’lganida ustma-ust tushadi. Boshqa to’la qarshilik Z_x larda quvvat bo’yicha darajaning qiymati kuchlanish bo’yicha darajaning qiymatiga berilgan nuqtada  tuzatmani qo’shish bilan topilishi mumkin.

5.6.2. Nisbiy va o’lchash darajalar

Aloqa teхnikasida ko’pincha absolyut darajalar bilan emas, balki boshlang’ich daraja sifatida qabul qilingan (biror me’yorga mos yoki zanjirning boshlang’ich sifatida qabul qilingan biror nuqtasida mavjud bo’lgan) biror (P₀) darajaga nisbatan sanaladigan darajalar (P_nis) bilan ish ko’rish qulayroq bo’lar ekan. Bunday darajalar nisbiy darajalar deb ataladi. Ularning kattaligi zanjirning berilgan nuqtasidagi absolyut daraja (P₁) bilan sanoq boshiga mos absolyut daraja (P₀) orasidagi ayirma sifatida aniqlanadi:

.                                                 (5.13)

Shuni nazarda tutish kerakki, nisbiy darajalarni hisoblashda quvvat, kuchlanish va tok bo’yicha darajalar munosabatlarini aniqlangan bo’limdagi formulalar o’z kuchini saqlab qoladi.

Aloqa teхnikasida daraja haqidagi yana bir tushuncha keng qo’llaniladi, u zanjir kirishidagi, o’lchash darajasi deb ataladigan rejim bilan aniqlanadi. Aloqa zanjirining biror nuqtasidagi o’lchash darajasi (P_o’lch) deb, zanjir kirishiga 2Ѕ0,775 V EYuK ga ega va ichki qarshiligi 600 Om bo’lgan generatordan 800 Gts chastotali tok berilganda bu nuqtada yuzaga keladigan absolyut darajaga aytiladi. Shuni qayd qilamizki, bunday generator 600 Om li yuklamada 0,775 V kuchlanish, ya’ni kuchlanish bo’yicha absolyut nol darajani ajratadi.

O’lchash darajalarining aloqa trakti bo’yicha taqsimot grafiklaridan ko’p kanalli aloqada keng foydalaniladi.

5.6.3. Uzatish birliklari

Darajalar tushunchasi bilan signallarning so’nishi va kuchayishini aniqlaydigan va darajalar kabi detsibellarda ifodalanadigan uzatish birliklari haqidagi tushunchalar uzviy bog’liq.

Daraja zanjirning berilgan, bir nuqtasida ajraladigan quvvat (kuchlanish yoki tok) bilan sanoq boshi sifatida qabul qilingan quvvat (kuchlanish yoki tok) orasidagi munosabatni хarakterlaydi; uzatish birliklari esa ikkita turli nuqtada olingan quvvatlar (kuchlanishlar yoki toklar) orasidagi munosabatni aniqlaydi. Bu munosabat, logarifmik birliklar haqida gap borayotganligi uchun yuqorida tilga olingan nuqtalarda mavjud bo’lgan darajalar ayirmasi orqali ifodalanadi. Masalan, agar quvvat bo’yicha absolyut daraja P_q = 10lg(P(MVA)/1) bo’lsa, u holda quvvat bo’yicha so’nish

, dB

ga teng, bu yerda P₁ – zanjirning biror birinchi nuqtasida mavjud Z₁ qarshilikda ajraladigan tuyulma quvvat, P₂ – biror ikkinchi nuqtada biror Z₁ qarshilikda ajraladigan tuyulma quvvat. Boshqacha aytganda a_q = 10(lgP₁ – lgP₂) =              = P_q1 – P_q2, dB.

Mos ravishda kuchlanish bo’yicha so’nish

ni va tok bo’yicha so’nish

ni hisoblash mumkin.

Biroq, agar maхsus aytilmagan bo’lsa, odatda so’nish quvvat bo’yicha hisoblanadi. Oddiygina qilib a va uning P₁ va P₂ tuyulma quvvatlar qaysi nuqtalarda va qaysi shartlarda olinishini belgilaydigan indeksi bilan belgilanadi. U holda

 dB,

 dB.

5.6.4. Daraja o’lchagichlarining tuzilish sxemalari

Kuchlanish daraja o’lchagichlari (DO’) voltmetr sifatida darajalanishidan tashqari, kirish qurilmasiga qo’yiladigan talablar bo’yicha ham farq qiladi. Bu talablar DO’ ulanishining ikki usuliga bog’liq: 1) zanjirda mavjud qarshilikka parallel ulanish; 2) kuchlanish o’lchanayotgan yuklamaga yuklama sifatida. Birinchi holda DO’ zanjirning ish rejimini o’zgartirmasligi va yuklamada o’zi ulanishidan oldin mavjud bo’lgan darajani aniqlashda katta xatolik bermasligi uchun imkon boricha, katta qarshilikka ega bo’lishi kerak. Ikkinchi holda DO’ ning kirish qarshiligi simli aloqa zanjirlari uchun standart qarshiliklar: 600, 135 va 75 Om ga mos qilinadi.

Odatda, past Om li kirish qarshiligi DO’ kirishidagi tegishli qarshilikli rezistorga parallel tumblyor yordamida hosil qilinadi.

Katta kirish qarshiligi odatda 50 kOm bo’ladi.

DO’ ko’pincha ikki shkalaga ega bo’ladi: biri 600 Om li zanjir uchun kuchlanishning absolyut darajalarida (nolga 0,775 V mos keladi) darajalangan, boshqasi 135 Om li zanjir uchun (nolga 0,367 V mos keladi) yoki biri 135 Om li, ikkinchisi esa 75 Om li (nolga 0,274 V mos keladi) zanjir uchun darajalangan.

Havo va simmetrik kabelli zanjirlarda ishlatiladigan DO’ ning kirish qurilmasi, odatda, yerga nisbatan simmetrik transformatorni o’z ichiga oladi.

O’zgaruvchan kuchlanishni o’zgarmas kuchlanishga o’zgartgichlar sifatida DO’ da kuchlanishning cho’qqi qiymatini o’zgartgichlar yoki kuchlanishning o’rtacha to’g’rilangan qiymatining olinishini ta’minlaydigan ikki davrli ko’prikli to’g’rilagichlar qo’llaniladi. Agar DO’ da birdaniga kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatini hosil qiluvchi o’zgartgichdan foydalanilgan bo’lsa, bu qulayroqdir, ammo yarimo’tkazgichli diodlarda yasalgan kvadratlarga ega bo’lgan bunday o’zgartgichlar anchagina xatoliklarga ega bo’ladi.

Hozirgi vaqtda bunday o’zgartgichlar sifatida termoelektrik tipdagi o’zgartgichlardan muvaffaqiyatli foydalanilmoqda. Bunday asboblarning afzalligi shuki, ular sinusoidal shakldagi kuchlanishdan boshqa shaklli kuchlanishlarni ham o’lchashga imkon beradi, ya’ni ularning ko’rsatishlari o’lchanayotgan signaldagi garmonikalarga bog’liq emas.

Daraja o’lchagichlar ikki tipga bo’linadi: keng polosali va tanlovchi o’lchagichlar. Keng polosali DO’ lar chastotalar polosalarining chegaralanishini ta’minlaydigan elementlarga ega emas. Ular biror ko’p chastotali signalning darajasini baholashda yoki signal amalda garmonikalar va xalaqitlar bilan buzilmagan bo’lgan hollarda foydalaniladi. Tanlovchi DO’ lar ko’p chastotali signalning ayrim tashkil etuvchilarini o’lchashga, zichlash tizimlarida telefon kanallari polosalarida hamda TCh kanallari orasidagi chastotaviy intervallarda aloqani uzmasdan o’lchashlarga, katta so’nishlarni o’lchashlarga mo’ljallangan va hokazo.

Keng polosali daraja o’lchagichlar aniqlik klassi, ishchi chastotalar diapazoni, o’lchash chegaralari, kirish qurilmalari (erga nisbatan simmetrik va nosimmetrik), sezgirligi, qo’llaniladigan detektorlar tiplari bo’yicha tasniflanadi.

Tipaviy daraja o’lchagichning tuzilish sxemasi 5.16-rasmda ko’rsatilgan. Bu asbob kuchlanish darajalarini keng polosali rejimda 0,5...25 MGs chastotalar diapazonida o’lchash imkonini beradi va koaksial kabellar bo’ylab tashkil etilgan uzatish tizimlarida o’lchashlar o’tkazish uchun mo’ljallangan. Signal kirishga bevosita attenyuator yoki chiqariluvchi qurilma orqali keladi. Chiqariluvchi qurilma katta kirish qarshiligi hosil qilinishini ta’minlaydi. U qo’llanilganda kirish qarshiligining aktiv tashkil etuvchisi 50 kOm, kirish sig’imi 10 pF. Agar chiqariluvchi qurilma ishlatilmasa, kirish qarshiligi 75 Om. Attenyuator va u bilan ketma-ket ulangan keng polosali kuchaytirgichdan foydalanish kuchlanish bo’yicha darajalarni past Omli kirishda –60...+10 dB da va yuqori Omli kirishda –50...+25 dB da o’lchash imkonini beradi.

O’zgartgich alohida blokka ajratilgan. O’zgaruvchan kuchlanishni o’zgarmas kuchlanishga o’zgartirish vakuumli termoo’zgartgich To’₁ yordamida amalga oshiriladi. Termoo’zgartgichdan foydalanilishi keng chastotalar diapazonida o’lchanayotgan kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatiga proportsional bo’lgan signalni hosil qilish imkonini beradi. Detektorlovchi qurilmada uning xaroratini turg’unligini ta’minlovchi quyidagi choralardan foydalanilgan. To’₁ chiqishida olingan signalni kuchaytirish, uni modulyator va generator yordamida o’zgaruvchan kuchlanishga o’zgartirish bilan amalga oshiriladi.

O’zgaruvchan kuchlanish yuqori xaroratli barqarorlikka ega bo’lgan tovush chastotasi kuchaytirgichi (TChK) bilan kuchaytiriladi. Boshlang’ich signalni ajratish sinxron detektor printsipida ishlaydigan detektor bilan amalga oshiriladi. Bu kuchlanishning – 60 dB ga yaqin darajalarini o’lchashda asbobning halaqitga turg’unligini ta’minlaydi. Chiqishda signalni kuchaytiruvchi va manfiy teskari aloqani ta’minlovchi o’zgarmas tok kuchaytirgichi (O’TK) mavjud, teskari aloqa termoo’zgartgich To’₂ yordamida amalga oshiriladi. Bu o’zgartgichning termoEYuK To’₁ ning termo-EYuK siga qarshi yo’nalgan. Manfiy teskari aloqaning qo’llanilishi butun o’zgartgich uzatish koeffitsientining stabilligini oshirishni ta’minlaydi.

Bunday tipdagi o’zgartgichlar faqat DO’ larda emas, balki o’rtacha kvadratik qiymatlarda darajalangan odatdagi shkalali voltmetrlarda ham qo’llaniladi. Shu munosabat bilan o’zgartgichning ishlash sxemasini batafsilroq ko’rib chiqamiz.

5.17-rasmda o’zgartgich sxemasi soddalashtirilgan ko’rinishda tasvirlangan.

Kirish kuchlanish U_x natijasida To’₁ termopara kattaligi

                                                 (5.14)

bo’lgan o’zgarmas kuchlanish ishlab chiqaradi, bu yerda k_t – termoparaning o’zgartirish koeffitsienti; U_x – o’lchanayotgan signalning o’rtacha kvadratik qiymati.

To’₂ termoparaning kirishiga kuchaytirgich chiqishidan olinadigan U₃ kuchlanish keladi. Uning chiqishidagi kuchlanish quyidagiga teng:

(5.15)

Termoparalar shunday ulanganki, ular yaratadigan EYuK lar uchrashma yo’nalgan, demak, kirishga ayirma kuchlanish U₁ – U₂ keladi. Ayirma signalni kuchaytirgich K marta o’zgartirganidan so’ng chiqish signali

                                        (5.16)

bo’ladi. Bunga (5.15) va (5.16) ni qo’llab,

                                         (5.17)                                     

ni hosil qilamiz. Agar kuchaytirish koeffitsienti juda katta bo’lsa, u holda ,  shu sababli

                                                     (5.18)

Shunday qilib, agar mazkur o’zgartgichni magnitoelektrik tizimli asbob bilan juftlikda qo’llab, uning shkalasini o’rtacha kvadratik qiymatlarda darajalansa, u holda voltmetr shkalasi chiziqli bo’ladi. Mazkur holat DO’ da logarifmik shkalani yaratishda ham qulaylik tug’diradi.

Termoo’zgartgichlarning asosiy kamchiligi shundan iboratki, EYuK qiymati atrof-muhit xaroratiga bog’liq ravishda, ayniqsa, o’lchanayotgan signal qiymatlari kichik bo’lganda, o’zgaradi. Qo’llanilgan sxemada termoparalarning EYuK lari uchrashma qilib ulanganligi sababli bu hodisa ko’p darajada bartaraf etilgan.

Qaralayotgan asbobda yuqori ajratish qobiliyatli rejim ko’zda tutilgan. Bu rejim «elektron lupa»ni qo’llash bilan ta’minlanadi. Bu rejimda O’TK chiqish kaskadining kuchaytirish koeffitsienti ortadi. Strelkali asbobga asosiy signal bilan bir vaqtda, kompensatsiyalovchi kuchlanish manbasi KKM dan kuchlanish beriladi, bu kuchlanish kattaligi 0 dB belgili shkala o’rtasiga to’g’ri keladigan qilib o’rnatiladi. Kuchlanish bo’lgichi 10x1 dB asosiy shkalaning istalgan me’yorlangan uchastkasini ±1 dB chegaralarda cho’zish imkonini beradi, bunda sanoq bo’lim qiymati 0,05 dB bo’lgan qo’shimcha (pastki) shkaladan olib boriladi.

Tanlovchi tipdagi daraja o’lchagichlar tor o’tkazish polosasini hosil qilish va uni chastotaviy diapazon bo’yicha ko’chirish imkonini beradi. Tanlovchi DO’ lar ko’pincha keng polosali DO’ lar bilan konstruktiv birlashtiriladi. Bu holda DO’ lar ham tor polosali, ham keng polosali rejimlarda ishlaydi, deb qayd qilinadi.

Tanlovchi DO’ lar vazifasi bo’yicha farq qilinadi. Masalan, asosiy tashkil etuvchini xalaqitlar va garmonikalarning nisbatan kichik qiymatlarida o’lchash uchun mo’ljallangan DO’ lar, asosiy tashkil etuvchini xalaqitlarning katta kuchlanishlarida (ba’zan signal-xalaqit nisbati birdan kichik bo’lganida) o’lchash uchun DO’ lar, faqat asosiy tashkil etuvchini emas, balki boshqa istalgan tashkil etuvchini (spektrning asosiy tashkil etuvchidan amplituda bo’yicha 1000...2000 marta katta tashkil etuvchisini) o’lchash uchun DO’ lar, spektrning asosiy signallar bo’lganda kichik va ma’lum tashkil etuvchilarini o’lchash uchun DO’ lar mavjud.

Birinchi tipdagi daraja o’lchagichlar eng soddadir. Ular ba’zan chastotani bir marta o’zgartirishli qilib yasaladi. Ikkinchi tipdagi asboblar ancha murakkabroq, chastotalarni bir necha marta o’zgartirish sxemasi bo’yicha yasaladi, xalaqitlarni so’ndirish bloklariga ega bo’ladi. Uchinchi tipdagi daraja o’lchagichlar garmonikalar yoki chastotani o’zgartirish mahsulotlari bo’yicha juda kichik nochiziqli buzilishlarni spektrning asosiy tashkil etuvchilari maxsus filtrlar yordamida bartaraf etiladigan sharoitlarda o’lchash uchun qo’llaniladi.

Tanlovchi DO’ lar qo’llaniladigan chastotalarni o’zgartirish soni va oraliq chastota (OCh) tebranishlari sifatida qo’llaniladigan o’zgartirish mahsulotlari turi bilan tavsiflanadi. Hozirgi zamon yuqori sifatli asboblari uchun chastotani o’zgartirishlar soni to’rttagacha etadi. OCh tebranishlari sifatida chastota o’zgartgich chiqishida hosil qilinadigan f_o’zg=f_g + f_s yig’indi chastotadan ham, f_o’zg=f_g – f_s ayirma chastotadan ham foydalaniladi, bu yerda f_g – geterodin chastotasi, f_s – signal chastotasi. f_g < f_s.min chastotadan foydalanish bilan past chastotali o’zgartirish ko’zguli tashkil etuvchilarning jiddiy ta’siri tufayli faqat indikatorlarda qo’llaniladi. f_g > f_s.max bilan yuqori chastotali o’zgartirish ko’proq qo’llaniladi. Birinchi holda OCh f_o’zg = f_c ± f_g ga, ikkinchi holda esa f_o’zg = f_g ± f_s ga teng bo’lishi mumkin.

5.19 va 5.20-rasmlarda tanlovchi DO’ larning soddalashtirilgan strukturaviy sxemalari keltirilgan.

5.18-rasmda bitta o’zgartirish bosqichiga ega bo’lgan DO’ sxemasi, 5.19-rasmda esa ikkita bosqichli DO’ sxemasi tasvirlangan. O’zgartirishning birinchi bosqichida, odatda, geterodinning signal chastotasi va  f_o’zg = f_g - f_s dan ortiq chastotasidan foydalaniladi. Bu qator parazit tashkil etuvchilardan xalos bo’lishga imkon beradi. Chastotalarni ko’p karrali o’zgartirish tanlovchanlikni oshirish, shuningdek, o’lchashlarni keng chastotalar polosasida amalga oshirish uchun o’tkazilgan.

Chastotalarni katta sonda o’zgartirishli DO’ larda sozlanuvchi konturlarning va ko’p sonli filtrlarning mavjudligi ishchi diapazonning pastki chegarasini 1–2 kGs dan kam qilib ta’minlashga imkon bermaydi. O’ndan bir ulushlaridan boshlanadigan ishchi diapazonlar o’zgartirishsiz bajariladi.

Chastotani o’zgartirishdan foydalanish radioqabul texnikasida tanlovchanlikni oshirish uchun keng qo’llaniladigan usuldir. Chastota bo’yicha tanlovchanlik rezonans zanjirlar yordamidagina yaratilishi mumkin. Agar qurilmada chastotani o’zgartirish imkoniyati ko’zda tutilgan bo’lsa, yuqori tanlovchanlikni amalga oshirish texnik jihatdan murakkablashadi. Gap shundaki, tanlovchanlik, ya’ni qurilmaning kerakli chastota komponentlarini ajratish va qo’shni komponentlarni so’ndirish qobiliyati filtrlovchi elementning murakkablashuvi bilan hosil qilinishi mumkin. Masalan, kerakli effekt bog’langan konturlar tizimini qo’llash bilan olinishi mumkin, biroq bunda bu tizimni chastota bo’yicha qayta qurishni amalga oshirish amalda mumkin emas. Bu maqsad uchun tor o’tkazish polosasiga ega bo’lgan, biroq qayta qurishga imkon bermaydigan kvarts filtrlardan foydalanish ham mumkin emas.

Bu muammoni hal etishda chastotalarni geterodin yordamida o’zgartirish yordam beradi. Mazkur usul supergeterodinli radiopriyomniklar sxemalarida keng ishlatiladi. Radiopriyomnikni ma’lum stantsiyaga sozlanishida rezonans kuchaytirgichning tebranish konturi emas, balki geterodin chastotasi sozlanadi. Nochiziqli qurilma sifatidagi chastota o’zgartgichda kombinatsion chastotalar yuzaga keladi.

Ulardan biri oraliq chastota sifatida tanlanadi, ya’ni f_or = f_g – f_c. Radioeshittirishda oraliq chastota standartlashgan, u 465 kGs ni tashkil etadi. Bu chastotaga oraliq chastota kuchaytirgichi (OChK) sozlanadi. Agar, masalan, 1 MGs chastotada ishlaydigan stantsiyani qabul qilish lozim bo’lsa, geterodin chastotasi 1,465 MGs ga teng qilib olinishi lozim. Bu holda stantsiya qabul qilinadi, chunki ayirmaviy chastota 465 kGs ni tashkil etadi. Agar 2MGs chastotada ishlaydigan stantsiya qabul qilinadigan bo’lsa, geterodin chastotasi 2,465 MGs ga teng bo’lishi lozim, oraliq chastota esa 465 kGs bo’ladi.

Chastotani o’zgartirish metodi bitta kamchilikka – ko’zguli chastotalarga ham ega. O’zgartgichda ayirmaviy chastota f_or = f_g – f_s dan tashqari ayirmaviy chastota f_or = f_c – f_g hosil bo’lishi tufayli ko’zguli chastotalar yuzaga keladi. Masalan, yuqorida qaralgan misolga qaytadigan bo’lsak, 465 kGs oraliq chastota quyidagicha olinishi mumkin: f_or = f_g – f_s = 1,465 – 1 = 0,465 MGs yoki f_or = f_c – f_g = 1,930 – 1,465 = 0,465 MGs.

Shunday qilib, geterodin chastotasi f_g = 1,465 kGs ga nisbatan ikkita ko’zguli joylashgan chastotalar 1 MGs va 1,930 MGs bor. Ulardan biri, masalan, 1 MGs asosiy chastota sifatida tanlanishi mumkin, u holda ikkinchi chastota 1,930 MGs xalaqit bo’ladi. Radiopriyomniklarda ko’zguli joylashgan stantsiya muammosi oddiy tarzda hal qilinadi. Axir «ko’zguli» stantsiya asosiy stantsiyadan ikkilangan oraliq chastota    930 kGs narida turadi va odatdagi sozlanadigan bir konturli rezonansli kuchaytirgich yordamida so’ndirilishi mumkin, chunki bu yerda yuqori tanlovchanlik talab etilmaydi. Bunday kuchaytirgich antenna va chastota o’zgartgich orasida o’rnatiladi.

Chastotani ko’p karra o’zgartirish qo’llaniladigan tanlovchi DO’ larda o’zgartirishning turli bosqichlarida tegishli oraliq chastotalarni tanlash hisobiga yuzaga kelishi mumkin bo’lgan xalaqitlarni yo’qotishning maxsus choralari ko’riladi. Biroq bunday asboblar bilan ishlash jarayonida yolg’on ko’rsatishlar yuzaga kelishi mumkin, ularga qarshi kurashish usullari, odatda, ishlatish bo’yicha yo’riqnomalarda ko’rsatiladi.

5.6.5. Voltmetrlar va daraja o’lchagichlarining kirish zanjirlari

Voltmetrlar va daraja o’lchagichlarni o’lchanayotgan zanjirlarga ulanganda ular apparaturaning ish rejimiga minimal o’zgarishlar kiritishi lozim. Bunga ularning kirish qurilmalarini tegishlicha yasash bilan erishiladi. Simmetrik va nosimmetrik kirish qurilmalarining farqini ko’rib chiqish lozim. Nosimmetrik tipdagi asbob sxemasi 5.20-a rasmda tasvirlangan. Bu yerda S – ajratish kondensatori, etarlicha katta sig’imli hamda o’zgarmas va o’zgaruvchan toklar zanjirlarining ajralishini ta’minlaydi; R₁ – aktiv qarshilik bo’lib, imkoni boricha katta sig’imga ega va katta kirish qarshiligini ta’minlaydi; R₂ – aktiv qarshilik bo’lib, DO’ kirishini o’lchash zanjiri bilan muvofiqlashtirilishini ta’minlaydi. Nosimmetrik (erga ulangan) kirish qurilmali asboblarni simmetrik zanjirlarda, masalan, ikki simli liniyalarda o’lchashlar o’tkazishda qo’llash mumkin emas. Bu 5.20-b rasmda namoyish etilgan bo’lib, unda nosimmetrik kirishli DO’ ning simmetrik liniya chiqishidagi kuchlanish darajasini o’lchash uchun ulanishi ko’rsatilgan. Bunday ulanishda liniyaning simlaridan biri yerga ulanib qoladi va DO’ simlar orasida amal qilayotgan kuchlanish darajasi U₁₂ ni emas, balki sim 1 bilan yer orasidagi kuchlanishni, ya’ni U₂₃ ni o’lchaydi.

Shunga o’xshash hodisalar nosimmetrik kirish qurilmali DO’ ni, uni yerga ulamasdan qo’llanilganida ham yuzaga keladi. Bu holda o’rab turgan metall narsalar, yer, shuningdek sinovchi odam qo’llariga nisbatan sig’imlar ta’siri namoyon bo’ladi. Tabiiyki, tasvirlangan bu hodisalar past chastotalarda o’lchashda yuz bermaydi, chunki bunda parazit sig’imlarning qarshiligi etarlicha katta bo’ladi.

Simli aloqa texnikasida simmetrik kirishni hosil qilishning asosiy usuli kirish transformatorini qo’llashdan iborat. Bunda bu transformator tegishlicha ekranlanganda va simmetriklanganda ikkilamchi chulg’am chiqishlarida liniyaning yerga nisbatan simmetrik simlari orasidagi kuchlanishga proportsional kuchlanishning paydo bo’lishini ta’minlaydi (9.22-rasm). Transformator ikkilamchi zanjirning tegishli yuklamasida DO’ ni o’lchanayotgan zanjirga ulash uchun zaruriy bo’lgan etarlicha yuqori kirish qarshiligini ta’minlaydi. DO’ dan uning kirish qarshiligi liniyaning yuklamasi bo’ladigan rejimda foydalanish uchun qarshiliklarning muvofiqligini ta’minlash zarur. Bu holda transformatorning birinchi chulg’amiga parallel qilib K tumblyor yordamida tegishli rezistor R ulanadi. Transformatorning ikkilamchi chulg’ami asbob sxemasini soddalashtirish uchun odatda yerga ulanadi. Kirish transformatorlaridan foydalanish kirish qarshiligining pasayishi tufayli DO’ ishlashining chastotaviy diapazonini jiddiy cheklaydi.

Asbobning kirish qarshiligiga ancha jiddiy talablar qo’yiladi. DO’ ni o’lchash zanjiri yuklamasiga parallel ulanganida uning kirish qarshiligi imkoni boricha katta bo’lishi lozim. Qarshilikning aniq qiymati bu yerda hal qiluvchi ahamiyatga ega emas.

Shu sababli ma’lumotnomalarda DO’ ning yuqori Om li kirish qarshiligining aniq qiymati ko’rsatilmaydi. Kirish qarshiligi sof aktiv bo’lishi kerak. Amaliyotda yuqori kirish qarshiligining biror ruxsat etiladigan minimal qiymati bilan cheklanish va past kirish qarshiligi uchun modul va burchak bo’yicha oqilona qo’yim (dopusk)lar kiritishga to’g’ri keladi.

Past kirish qarshiligining qiymatiga qo’yimlar belgilash zarurligi quyidagidan kelib chiqadi. Aytaylik, asbobning kirish qarshiligi berilgan R kattalikka teng bo’lsin. U holda asbobni EYuK E va ichki qarshiligi R ga teng bo’lgan zanjirga ulanganda asbob U_kir kuchlanishni ko’rsatadi (9.23-rasm). Agar asbobning kirish qarshiligi ga teng bo’lsa, ya’ni sof aktiv bo’lgan holda berilgan nominal qiymatdan m foizga og’sa, u holda asbob chiqishidagi kuchlanish  bo’ladi, shu bilan birga u U_kir ga ushbu nisbatda bo’ladi:

                                         (5.19)

demak, asbob kirish qarshiligining kirish qarshiligi nominal qiymatidan og’ishi tufayli xatolik (δ_R, %) taqriban  dir. Shunday qilib, kirish qarshiligi bo’yicha qo’yimni kuchlanish bo’yicha ruxsat etiladigan xatolikning ikkilanganiga teng deb olish mumkin. Biroq bu tavsiya kirish qarshiligining reaktiv tashkil etuvchisining mavjudligini hisobga olmaydi, buning oqibatida esa o’lchash xatoligining δ_r ga teng bo’lgan tashkil etuvchisi paydo bo’ladi. Bu holda δ_R kirish qarshiligining nominal qiymatdan og’ishi hisobiga yuzaga keladigan umumiy ruxsat etiladigan xatolik δ_U ning bir qismini (masalan, 0,5...0,7 ni) tashkil etishi lozim. Shunday qilib, ushbu shartga rioya qilinishi kerak:

yoki .

Agar kirish qarshiligining reaktiv tashkil etuvchisi tufayli xatolikni umumiy xatolikning 0,5 qismiga teng deb qabul qilinsa, u holda

,                                       (5.20)

bu yerda  – kirish qarshiligining reaktiv tashkil etuvchisi mavjud bo’lganida asbob kirishidagi kuchlanish. Bunga mos ravishda ruxsat etiladigan fazalar siljish burchagi uchun ushbu shart bajarilishi kerak:

,                                            (5.21)

bu xatolik  δ_U = 1% bo’lganida kirish qarshiligi burchagi 5% ga mos keladi.

Biroq bu ruxsat etiladigan burchak qiymati DO’ ichki qarshiligi ham sof aktiv bo’lmagan zanjirga ulanadigan holda ortiqcha yuqorilangan bo’lib qolishi mumkin. Amaliyotda zanjirning ichki qarshiligi burchagi ±45° gacha etadigan hollar uchraydi.

Agar zanjirning qarshiligiga va DO’ ning kirish qarshiligiga mos burchaklar turli ishoralarga ega bo’ladigan eng murakkab hol yuz beradi deb aytilsa, u holda qo’yimlarni kamaytirish lozim.

 Kirish qarshiliklarining quyidagi qiymatlari ruxsat etiladigan hisoblanadi: aniqlik klassi 2,5 li asboblar uchun φ_n = ±2°30'; aniqlik klassi 1,5  li asboblar uchun φ_n = ±1°30' va 1 aniqlik klassi uchun φ_n = ±1°. Shunday qilib, past kirish qarshiligining ham modul bo’yicha, ham burchak bo’yicha qo’yimi absolyut miqdor bo’yicha asbobning aniqlik klassidan oshmasligi shart deb hisoblash mumkin.

Yuqori kirish qarshiliklarida asbobning kirish sig’imi bilan kelib chiqadigan reaktiv tashkil etuvchi ham xatolikka olib keladi. Yuqori kirish qarshiligining past kirish qarshiligiga nisbati n≥(Z_yu/Z_p) ni tanlash bo’yicha tavsiyalar turli aniqlik klasslaridagi asboblar uchun turlichadir: 4–n>17; 2,5–n>27; 1,5–n>45; 1–n>70.

Erga nisbatan simmetrik sxemalarda foydalaniladigan kirish transformatori mavjud bo’lganida yuqori kirish qarshiligi va tekis chastotaviy-amplitudaviy xarakteristika transformatorlarning parazit xossalari (sig’imlar, induktivliklarning tarqoqligi, o’zakdagi yo’qotishlar, asimmetriya va shu kabilar) tufayli ancha qiyinchilik bilan ta’minlanadi.

O’lchash asboblarining ulanishi zanjirning yerga nisbatan simmetrikligini buzmasligi kerak. Asboblarning yerga nisbatan simmetriyasi asboblarni liniyada yuzaga keladigan va bir necha yuzlab voltni tashkil etishi mumkin bo’lgan bo’ylama EYuK lardan himoyalanganligini belgilaydi. Liniyaning simmetriyasi ideal bo’lganida bo’ylama EYuK lar o’lchash asbobiga bir xil fazada keladi va kompensatsiyalanadi. Sinfazlik buzilganida DO’ EYuK ning ayirmaviy qiymatini o’lchaydi. Sinfaz bo’ylama EYuK larning o’lchash jarayoniga va ish jarayoniga ta’sirini, zanjirlarni simmetriklash bo’yicha maxsus choralar ko’rib, bartaraf etish mumkin.

Simlarning yerga nisbatan nosimmetriyasi (asimmetriyasi)ni birinchi sim va yer orasidagi to’la qarshilik Z₁₃ bilan ikkinchi sim va yer orasidagi to’la qarshilik Z₂₃ orasidagi ayirmaning ular yarim yig’indisiga nisbatining moduli kattaligi bilan aniqlash qabul qilingan:

                                            (5.22)

Nosimmetriyani me’yorlash o’zgaruvchan tokka nosimmetriyaning so’nishi (dB) deb ataladigan va a_a = 20lg100/A_a ifoda yordamida aniqlanadigan parametr yordamida amalga oshiriladi.

DO’ kirishida ulangan simmetriyalovchi transformatorning ekvivalent sxemasi 5.23-a rasmda ko’rsatilgan. O’ramlar orasidagi hamda o’ramlar va yer orasidagi izolyatsiyaning qarshiligi yuqori bo’lganida C₁ – C₅ ekvivalent sig’imlar asboblarga xos bo’lgan yerga nisbatan nosimmetriyani ham, bo’ylama EYuK lardan himoyalanganligini ham aniqlaydi. Asboblarning yerga nisbatan nosimmetriyasini transformatorning birlamchi chulg’ami simmetrik tuzilgan va chulg’amlar orasidagi  izolyatsiya qarshiligi yuqori bo’lganida, asosan, S₁ va S₂ xususiy sig’imlar orasidagi munosabat aniqlaydi. O’lchanayotgan ob’ektlar simmetriyasining buzilishi, shuningdek, bu xususiy sig’imlarning absolyut qiymatlariga ham bog’liq bo’lib, buning natijasida asbobni o’lchash ob’ektiga simmetrik o’lchash shnurlari yordamida ulanishi shnur bilan birgalikda ulangan asbobning umumiy simmetriyasiga ham ijobiy ta’sir etadi.

Bo’ylama EYuK lardan himoyalashda chulg’amlar orasidagi C₃ va C₄ ekvivalent xususiy sig’imlar va biror darajada ichki sig’im C₅ eng jiddiy ahamiyatga egadir. Himoyalanganlikni eksperimental baholashda birlamchi chulg’amning ikkala chiqishi ekvipotentsial deb qaraladi va shunga muvofiq ravishda qisqa tutashtirilgan. Sinashda kirish qurilmasining ekvivalent sxemasi 5.23-b rasmda ko’rsatilgan, bu yerda E_bo’yl – yerga nisbatan bo’ylama EYuK, Z – o’lchanayotgan zanjirning chiqishi qarshiligi. Rasmdan ko’rinib turibdiki, S₄ sig’im uyg’otilgan bo’ylama EYuK li zanjirni yerga shunt ulaydi; S₃ sig’im zanjir hosil qilib, E_bo’yl bilan yuzaga keltirilgan tok ikkinchi chulg’amdan o’tishi hamda U₂ kuchlanish tushuvi va DO’ ning xato ko’rsatishini yuzaga keltirishi mumkin. Kirish zanjiri himoyalanganligini baholash uchun o’lchash asboblarini sinashni, 5.23-b rasmda ko’rsatilganidek, qisqa tutashtirilgan birlamchi chulg’amda o’tkazish lozim.

5.6.6. Daraja o’lchagich xatoligiga ulash shnurlarining ta’siri  

Ba’zi hollarda past chastotalarda va 1,5 MGs dan ortiq chastotalarda doimo DO’ ning kirish qurilmasi yerga nisbatan nosimmetrik qilib yasaladi. Asbobning o’lchash ob’ekti bilan ulanishi shnurlar yordamida amalga oshiriladi. Ulash shnurlarining ta’siri chastota ortishi bilan ko’proq sezila boshlaydi, chunki ularga xos bo’lgan reaktiv qarshiliklar namoyon bo’la boshlaydi. Ulash shnurlarining ta’siri 300 kGs dan yuqori chastotalarda ayniqsa sezilarli bo’ladi, chunki bunda shnurlarning fazaviy doimiysi qo’shimcha namoyon bo’la boshlaydi. Shnurlar ta’siri ikki yoqlama namoyon bo’ladi: DO’ ning kirish qarshiligi o’zgaradi, uzatish koeffitsienti, ya’ni asbob kirishidagi kuchlanishning asbob chiqishidagi kuchlanishga nisbati o’zgaradi. Odatda, kirish qarshiligi o’zgarishining ta’siri ustunroq bo’ladi. Masalan, Z_s = 75 Om li 1 m uzunlikdagi sim R = 0,05 Om ga, S = 68 pf ga,     L=0,4 mkGn induktivlikka ega. Bunday shnur uchun α=R/2Z_c va  munosabatlardan aniqlangan so’nish va faza koeffitsientlari α=0,006 dB ni va β = 0,033 rad/MGs ni tashkil etadi. Keltirilgan ma’lumotlardan ko’rinib turibdiki, shnur kiritadigan so’nish ta’sirini amalda hisobga olmaslik mumkin. Agar o’lchashlarni o’tkazishda muvofiqlashtirishga erishilgan bo’lsa, u holda shnurlarda yuguruvchi to’lqin rejimi kuzatiladi. Bu holda shnurlarning kirishi va chiqishida kuchlanish amalda bir xil bo’ladi. Muvofiqlashtirilmagan ulashda ulash shnurining taqsimlangan doimiyliklar liniyasi sifatidagi xossalarini hisobga olish zarur. Shnurning yuqori chastotalardagi ta’sirining hisobini to’rtqutblik uchun ma’lum ushbu formulalar asosida amalga oshirish lozim:

                                         (5.23)

,                                        (5.24)

bu yerda U₁ va U₂ – shnur kirishi va chiqishidagi kuchlanishlar, Z₂ – yuklama qarshiligi; γ = α + iβ.

DO’ ning kirish qarshiligi shnurning xarakteristik qarshiligidan juda katta, ya’ni Z₂ ≈ Z_c bo’lganligi uchun (5.23) ifoda U₁/U₂ ≈ chgl ko’rinishga keltirilishi mumkin. Agar a ≈ 0 ekanligi hisobga olinsa, u holda:

                                       (5.25)

(5.25) munosabatdan ko’rinib turibdiki, βl = π/2 bo’lganda,  cosβl = 0 bo’ladi va shnurning chiqishida kuchlanish jamlanishi (dastalanishi) hosil bo’ladi, shu bilan birga U₂ kuchlanish U₁ dan ko’p marta ortiq bo’ladi. 5.24- rasmda (U₁–U₂/U₁)·100% nisbiy xatolikning chastotaga bog’liqlik grafiklari 1 m va 1,5 m uzunlikdagi shnurlar uchun keltirilgan.

Grafiklardan ko’rinib turibdiki, shnurlarning kirishi va chiqishidagi kuchlanishlar nisbatiga ularning ta’siri 1,5...2 MGs chastotalargacha kam. Bu xulosa nisbatan qisqa shnurlar uchun o’rinli. Agar ularning uzunliklari 3 m dan ortiq bo’lsa, fazaviy doimiyning ta’siri 1 MGs dan kichik chastotalarda paydo bo’ladi.

Kirish qarshiligining chastotaga bog’liq ravishda o’zgarishi (5.23) munosabat yordamida baholanishi mumkin. Z₂ ≈ Z_c bo’lganda u ushbu ko’rinishni oladi:

                                 (5.26)

DO’ ni yuklamaga parallel ulanganida DO’ ning qarshiligi zanjirning xarakteristik qarshiligidan 10–15 marta (va undan ortiq) bo’lishi lozim. 9.26-rasmda Z_kir/Z_c = ψ(f ) bog’lanish grafigi 1 m va 1,5 m uzunlikdagi va Z_c = 75 Om, uzunasiga sig’imi C [1 m] = 68 pF va L[1 m] = 0,4 mkGn bo’lgan kabellar uchun keltirilgan.

Grafiklardan ko’rinib turibdiki, yuqori kirish qarshilikli DO’ larni ulash shnurlari orqali amalda 2 MGs dan kichik chastotalarda ulash mumkin. Shnurning uzunligi ortganda, shuningdek, 600 Om li zanjirlarda o’lchashda signalning ruxsat etiladigan chastotasi 0,3...0,5 MGs gacha pasayadi.

DO’ ga qo’yiladigan texnik talablar. Daraja o’lchagichlar quyidagicha belgilanadi: keng polosali – IU-1, tanlovchi – IU-2 va  universal – IU-3.

DO’ ning hisoblab belgilangan chastotalar diapazoni shu DO’ ni ishlatish mo’ljallangan kanal va traktlarning chastotalar diapazonlariga muvofiq bo’lishi lozim. Agar tegishli kanal va traktlarni sozlashda talab etilsa, chastotalar diapazonini nominal diapazondan kengaytirishga ruxsat etiladi. Kanallar va traktlarning chastotalar diapazonlari chastotasiga bog’liq bo’lsa, u holda metrologik xarakteristikalar ularning har biri uchun me’yorlanadi.

DO’ ni kuchlanish bo’yicha absolyut darajalarda detsibellarda (0,7746 V kuchlanishga nisbatan) ham, quvvat bo’yicha ham (1 mVt ga nisbatan) darajalashga ruxsat etiladi. Daraja o’lchagichlar yagona o’zaro muvofiqlashtirilgan aloqa tarmog’i kanallari va traktlarining boshqa parametrlarini o’lchash uchun ham hisoblab belgilanishi mumkin: nomuvofiqlik so’nishlari, nosimmetriya so’nishlari va h.k. Bir necha parametrlarni o’lchash uchun mo’ljallangan DO’ lar tegishli birliklarda darajalangan bir necha shkalalarga ega bo’lishi yoki qayta hisoblash jadvallariga ega bo’lishi lozim. Metrologik xarakteristikalar bu asboblar bilan ishlash uchun mo’ljallangan ulash shnurlarining ta’sirini hisobga olib me’yorlanadi. O’lchash shnurlari elastik kabeldan kamida 1,5 uzunlikda tayyorlanadi. Elektr ulagichlar DO’ larni ishlatish mo’ljallangan YuCh uzatish tizimlari apparaturasida qo’llaniladigan uyalarga mos bo’lishi kerak.

O’lchanayotgan signal darajasining raqamli DO’ larning o’lchash diapazoni chegaralaridan chetga chiqishida tegishli signalizatsiya ta’minlanishi lozim. Analogli DO’ lar uchun chegaralar pereklyuchatelining pog’onasi qiymati ushbu qatordan tanlanishi lozim: –0,01; 0,1; 1,5; 10 dB. Raqamli daraja o’lchagichlar uchun o’lchash chegaralari tashqi pereklyuchatelining pog’onasi qiymati 10 dB ga teng yoki undan katta va odatda 10 dB ga karrali bo’lishi lozim. Analogli DO’ lar shkalasining oxirgi qiymati +1 dB ga teng bo’lishi kerak. Analogli DO’ lar shkalasining boshlang’ich qiymati ushbu qatordan tanlanadi: –5, –10, –15, –20 dB. Daraja o’lchagichlarda nol belgisi o’rtada bo’lgan va oxirgi qiymatlari: ±0,5; ±1; ±1,5; ±2 dB qatordan tanlanadigan ikki tomonlama shkala qo’llanilishi mumkin. Raqamli daraja o’lchagichlar uchun indikatsiyaning kichik razryadi sanoq birligi 0,1 dB dan ortiq bo’lmasligi lozim.

DO’ ning asosiy xatoligi yoki uning tashkil etuvchilari GOST 23854-79 ga asosan konkret tipdagi DO’ uchun texnik shartlarda (TSh) ko’rsatilgan chastotalarda detsibellarda ruxsat etiladigan qiymatlar chegarasi bilan me’yorlanishi lozim. DO’ asosiy xatoligining tashkil etuvchilariga quyidagilar kiradi: kalibrlash xatoligi, o’lchash chegaralarini pog’onali rostlash xatoligi, analogli DO’ lar shkalasining raqamli belgilariga xos xatolik yoki raqamli DO’ lar ko’rsatishlariga bog’liq xatolik. Asosiy xatolikning qiymati ±0,2 dB dan ortiq bo’lganida uni tashkil etuvchilar ko’rinishida me’yorlanadi.

DO’ ning qo’shimcha xatoliklari ta’minot kuchlanishi o’zgarganida ruxsat etiladigan xatolik chegarasida detsibellarda va xonaning ish sharoitlarida atrofdagi havo xaroratining o’zgarishida har 10°C ga ruxsat etiladigan xatolikning chegarasi bilan detsibellarda me’yorlanadi.

DO’ chastotaviy xarakteristikasining notekisligini kalibrlash chastotasi yoki standartlarda, yoki aniq tipdagi DO’ uchun TSh larga ko’rsatilgan chastotaga nisbatan DO’ ning nominal chastotalar diapazonida me’yorlash lozim. Agar DO’ me’yorlanayotgan diapazon chegaralarida bo’lgan ishchi chastotalar diapazonlariga ega bo’lgan turli kanallar va traktlar uchun mo’ljallangan bo’lsa, u holda me’yorlashni bu diapazonlarning har birida o’tkazish lozim.

Tanlovchi rejimda ishlaydigan asboblar kirishda o’lchanayotgan signallar halaqiti bilan bir vaqtda shu asbob bilan ishlashga mo’ljallangan kanal yoki trakt yuklamasiga ekvivalent bo’lgan shovqin darajasi mavjud bo’lganda va kanalda (traktda) mavjud hamda darajasi nazorat yoki o’lchash chastotasi darajasiga mos darajaga ega bo’lgan sinusoidal xalaqitni ham o’lchashga imkon berishi kerak.

Tanlovchi DO’ lar tanlash xossalarining xarakteristikalari me’yorlanadi. O’tkazish polosasi kengligi, Gs (kGs), 3 dB darajasida konkret tipdagi DO’ uchun standartlarda yoki TSh da ko’rsatilgan chegaralarda. Tanlovchanlik – o’rtacha sozlash chastotasiga nisbatan tegishli nosozliklarda so’nish qiymati ko’rinishida.

TCh kanali polosasida (3100 va 1740 Gts) vazniylanmagan shovqinni o’lchashga mos o’tkazish polosalari uchun tanlovchanlikni 1,7, 4,24 kGts va undan ortiq nosozliklarda me’yorlash lozim.

YuCh uzatish tizimlarining chastotalar spektrining bo’sh uchastkalarida aloqani uzmasdan o’lchashlar uchun foydalaniladigan o’tkazish polosalari uchun tanlovchanlikni xalaqit beradigan signallar: eltuvchi chastotalar qoldiqlarini, axborot signallarini, nazorat o’lchash signallarini va h.k. larni zaruriy so’ndirishini ta’minlaydigan nosozlanishlarda me’yorlash lozim.

O’tkazish polosasi chastotaviy xarakteristikasining notekisligini DO’ maksimal ko’rsatishiga nisbatan me’yorlanadi.

Nochiziqlilik so’nishini DO’ ning kirishiga me’yorlangan darajada beriladigan signal chastotasida va asosiy signal chastotasiga karrali chastotalarda ko’rsatishlari ayirmasining qiymati ko’rinishida me’yorlanadi. DO’ ning nochiziqli so’nishini DO’ kirishiga me’yorlangan darajali ikki yoki uch chastotali signal berilishi shartida kombinatsion tashkil etuvchilar bo’yicha me’yorlashga ruxsat etiladi.

Tanlovchi daraja o’lchagichlarda qo’shimcha spektral tashkil etuvchilarni (oraliq, ko’zguli, kombinatsion tashkil etuvchilarni) kirishga beriladigan signal chastotasidagi va oraliq, ko’zguli tashkil etuvchilar chastotasini yoki kombinatsion tashkil etuvchi chastotasiga mos chastotalardagi ko’rsatishlar ayirmasi ko’rinishida me’yorlanadi.

Xususiy shovqinlar darajasi ishchi chastotalar diapazonida, yoki kirishda signal bo’lmaganda DO’ ning ko’rsatishlari ko’rinishida, yoki strelkaning millimetrlar hisobida og’ishi  ko’rinishida me’yorlangan.

Tanlash rejimida chastotaga sozlashning asosiy xatoligi chastotaning absolyut va nisbiy qiymatlarida ruxsat etiladigan qiymatlarning chegarasi bilan me’yorlanadi. Chastotaga sozlanishning qo’shimcha xatoliklari chastotaning absolyut yoki nisbiy qiymatlarida ta’minot kuchlanishi o’zgarganida ruxsat etiladigan xatolik chegarasi bilan yoki foydalanilayotgan ish sharoitlarida atrofdagi havo xaroratining o’zgarishida har 10°C ga ruxsat etiladigan chegara bilan me’yorlanadi.

Tanlash rejimida ko’rsatishlarning nostabilligi (noturg’unligi) foydalanishning me’yoriy sharoitlarida  ushbu 5, 15, 30 minut, 1 soat qatordan tanlanadigan vaqt ichida ko’rsatishlar og’ishining chegarasi ko’rinishida me’yorlanadi.

DO’ ko’rsatishlarining o’rnatilish (barqarorlashuv) vaqti 10 s dan ortmasligi kerak. Tormoz o’zgartgichsiz DO’ lar uchun o’rnatilish vaqti 4 s   dan oshmasligi lozim.

DO’ kirish qarshiliklarining nominal qiymatlari shu DO’ lar mo’ljallangan kanallar va traktlarning kirish va chiqish qarshiliklari qiymatlariga mos bo’lishi kerak.

5.7. Quvvatni o’lchash

5.7.1. Umumiy qoidalar

O’zgarmas tok zanjirlarida R yuklama iste’mol qiladigan quvvat P tok I va kuchlanish U ning ko’paytma qiymatiga teng:

(5.27)

bu yerda P – vattlarda, U – voltlarda, I – amperlarda, R – Om larda o’lchanadi.

O’zgaruvchan tok zanjirlarida oniy quvvat p(t) va o’rtacha (aktiv) quvvat P bir-biridan farq qiladi. Oniy quvvat p(t) = u(t)i(t), bu yerda u(t) va i(t) – kuchlanish va tokning oniy qiymatlari. Aktiv (davr ichidagi o’rtacha) quvvat

                   (5.28)

Agar tok i = Isinωt, kuchlanish esa u = Usin(ωt + φ) bo’lsa, u holda

sinsincos .                     (5.29)

Aktiv quvvat vaqt birligida R qarshilikda issiqlik ko’rinishida ajraladigan va vattlarda o’lchanadigan energiyadir.

Reaktiv quvvat deb zanjir uchastkasidagi kuchlanish U ni bu uchastkadan oqib o’tadigan tok I va ular orasidagi φ burchak sinusiga ko’paytmasi tushuniladi:

                                                (5.30)

Reaktiv qarshilik volt-amperlarda o’lchash qabul qilingan, qisqacha var deyiladi. Reaktiv quvvatni generator va qabul qilgich (priyomnik) o’zaro almashadigan energiyani ifodalaydi.

Tuyulma quvvat

                                                     (5.31)

ko’paytmaga teng. U volt-amperlarda o’lchanadi, qisqacha VA bilan belgilanadi. P, Q va S orasida ushbu bog’lanish mavjud:

                                        (5.32)

O’rtacha kvadratik qiymati U va ichki qarshiligi Z_g = R_g + jx_g bo’lgan generator tomondan to’la qarshiligi Z = R_yu + jx_yu bo’lgan yuklamaga beriladigan quvvat

                                           (5.33)

Eng katta quvvat generator tomonidan to’la muvofiqlashtirish shartida, Z_yu shu Z_g ning kompleks-qo’shma kattaligi bo’lganda (Z_yu = Z_g ) beriladi, bunda

. (5.34)

P_o quvvat generatorning mo’ljallangan (imkonli) quvvati deb ataladi.

Past chastotali o’zgarmas va o’zgaruvchan toklarda quvvatni o’lchash, odatda, tok va kuchlanishni hamda ular orasidagi faza siljishini o’lchash natijalari bo’yicha bilvosita metodlar bilan amalga oshiriladi. O’ta yuqori chastotalarda (O’YuCh da) tokni va kuchlanishni o’lchashga asoslanadigan metodlarning qulayligi kamroq yoki qiyin amalga oshiriladi. Shu sababdan 30 MGs dan yuqori chastotalarda elektromagnit energiyasini boshqa, o’lchash uchun qulayroq bo’lgan ko’rinishlarga o’zgartirish keng tarqaldi. Biroq bunda o’lchashlar aniqligida yutqizishlarga to’g’ri keladi.

Aloqa va eshittirish texnikasida impulsli shakldan radio- va videoimpulslardan foydalaniladi. Bu holda faqat o’rtacha quvvatni emas, balki impuls quvvatni ham aniqlash kerak. Agar radioimpuls o’ramasi (o’rama chizig’i) to’g’ri burchakli shaklda bo’lsa, u holda impuls quvvati P_i va o’rtacha quvvat P quyidagicha bog’langan:

(5.35)

bu yerda τ – radioimpuls davomiyligi; T – impulslarning kelish davri. Amalda deyarli doimo o’rtacha quvvat P o’lchanadi va (5.35) formula bo’yicha impuls quvvati P_i  hisoblanadi.

Agar impulslar shakli to’g’ri burchakli shakldan farq qilsa (masalan, 5.26-rasmdagi kabi), u holda impuls quvvatini shunday yuzali va davomiyligi uning amplitudasi yarmining darajasidagi vaqt intervaliga teng bo’lgan ekvivalent to’g’ri burchakli impuls bo’yicha aniqlanadi. Bu holda cho’qqi quvvat P_cho’q = P_ik_ish tushunchasi kiritiladi, bu yerda k_ish – impuls shakli koeffitsienti bo’lib, aslidagi impuls quvvati maksimal darajasining ekvivalent to’g’ri burchakli impuls quvvati darajasiga nisbatiga teng.

Impulsli shakldagi signal beriladigan traktlar cho’qqi qiymatga hisob qilinadi.

5.26-rasm.

5.7.2. Quvvat o’lchagichlar tasnifi

Quvvat o’lchagichlar o’lchanayotgan kattalikning xarakteri bo’yicha uzluksiz yoki impulsli-modulyatsiyalangan signallarning o’rtacha quvvati o’lchagichlarga va impuls quvvati o’lchagichlarga bo’linadi. O’lchanayotgan quvvatning qiymatlari darajasi bo’yicha kichik quvvatni (10 mVt gacha), o’rtacha quvvatni (10 mVt dan yuqori) va katta quvvatni (10 Vt dan yuqori) o’lchagichlarga bo’linadi. Quvvati o’lchanadigan liniyalarda energiya uzatilishi tipi bo’yicha vattmetrlarning qabul qiluvchi o’zgartgichlari koaksial va volnovodli o’zgartgichlarga bo’linadi.

Quvvat o’lchagichlar ulanish xarakteri bo’yicha yutiladigan quvvat o’lchagichlarga va o’tuvchi quvvat o’lchagichlarga bo’linadi.

Quvvat o’lchagichlarni foydalaniladigan fizik effekt  bo’yicha uchta kategoriyaga bo’lish mumkin: issiqlik effektiga, mexanik effektga  va elektron effektga asoslangan o’lchagichlar, issiqlik effektiga asoslangan asboblar, o’z navbatida, foydalanilgan elementlar turi bo’yicha tasniflanishi mumkin, buni quyiroqda ko’rib chiqamiz.

Quvvat o’lchagichlar uchun ushbu aniqlik klasslari belgilangan: 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0; 15,0; 25,0. Keng polosali va ko’p chegarali quvvat o’lchagichlar uchun turli chastotalar diapazonlari va turli o’lchash chegaralarida turli aniqlik klasslari belgilanishi mumkin.

5.7.3. Sanoat chastotali o’zgaruvchan tok va o’zgarmas tok

zanjirlarida quvvatni o’lchash

Quvvatning qiymatini bevosita baholash asbobi – elektrodinamik vattmetr yordamida bevosita o’lchash bilan topiladi. Bunday vattmetrning ko’rsatishlari sanoat chastotali o’zgaruvchan va o’zgarmas toklarning ko’rsatishlariga proportsionaldir. Vattmetrning qo’zg’almas g’altagini ampermetrga o’xshash yuklamaga ketma-ket, qo’zg’aluvchan g’altagini esa voltmetrga o’xshash parallel ulanadi (5.28-a rasm). Bunda sistematik va tasodifiy xatoliklar mavjud bo’ladi.

Sistematik xatolik vattmetr g’altaklari chulg’amlarining iste’mol quvvati sababli yuzaga keladi va ularning qarshiliklari R_A va R_V ga hamda qo’zg’almas va qo’zg’aluvchan g’altaklarning ulanish sxemalariga bog’liqdir (5.28-rasm). 5.28-a rasmdagi sxema uchun qo’zg’almas g’altak orqali o’tadigan tok yuklama toki I_yu ga, qo’zg’almas g’altak chulg’ami qarshiligida tushuvchi kuchlanish esa kirish kuchlanishi  U = U_V = U_A + U_yu ga teng. Demak, o’lchanayotgan tok va kuchlanish ko’paytmasi, ya’ni o’lchanayotgan quvvat:

P = UI_yu = U_yuI_yu = P_yu + P_A,                                         (5.36)

bu yerda P_yu va P_A – yuklama va qo’zg’almas g’altak iste’mol qiladigan quvvatlar.

5.27-b rasmdagi sxema uchun qo’zg’almas g’altak chulg’ami orqali o’tadigan tok yuklama va qo’zg’aluvchan g’altak chulg’ami orqali o’tadigan toklar yig’indisiga teng:

I_A = I_yu + I_V.                                                    (5.37)

Qo’zg’aluvchan g’altakda tushuvchi kuchlanish yuklamadagi kuchlanishga teng. Bunda iste’mol qilinayotgan quvvat:

P = U_yuI_A = U_yuI_yu + U_yuI_V = P_yu + P_V,                                 (5.38)

bu yerda P_V – qo’zg’aluvchan g’altak chulg’amli iste’mol qiladigan quvvat.

5.27-a rasmdagi sxema uchun nisbiy muntazam (metodik) xatolik:

δ = 100P_A/P_yu = 100R_A/R_yu,                                                 (5.39)

bu yerda δ protsentlarda ifodalangan. 5.27-b rasmdagi sxema uchun:

δ = 100P_V/P_yu = 100R_V/R_yu.                                                 (5.40)

5.27-a rasmdagi sxemani R_A << R_yu shartida, 5.27-b rasmdagi sxemani esa R_V ≈R_yu shartida qo’llash lozim. Asbobiy xatolik vattmetrning aniqlik klassi bilan o’lchanadi. O’zgaruvchan tokning qiymatlari katta bo’lganida vattmetr tok o’lchash transformatori orqali ulanadi, kuchlanish ham yuqori bo’lganida esa kuchlanish o’lchash transformatoridan foydalaniladi. Quvvatni o’lchash chegaralarini bunday usul bilan kengaytirishda xatoliklar o’lchash transformatorlari fazaviy siljishlari va transformatsiyalash koeffitsientini aniqlashning noaniqligi hisobiga o’sadi.

O’zgaruvchan tokda asbob ko’rsatmalari aktiv qarshilikka proportsionaldir.

Sanoat chastotali o’zgaruvchan va o’zgarmas tok quvvatining qiymatini bilvosita metod bilan o’lchash mumkin. Buning uchun bevosita baholash asboblari – ampermetr va voltmetr yordamida tok va kuchlanish o’lchanadi hamda olingan qiymatlar ko’paytiriladi. Quvvatni bunday o’lchash metodining xatoliklari tok va kuchlanishni bevosita o’lchash xatoliklari bilan aniqlanadi. Quvvatni bevosita va bilvosita o’lchash sxemalari bir xildir, shu sababli sistematik xatoliklar uchun (5.39) va (5.40) ifodalar ikkala o’lchash turi uchun ham o’rinlidir.

Tovush va yuqori chastotali o’zgaruvchan tok zanjirlarida quvvatni o’lchash. Quvvatni tovush chastotalarida va yuqori chastotalarda o’lchashni chastotaviy imkoniyatlari o’lchanayotgan zanjirdagi tok chastotasiga mos keladigan elektron voltmetrlar va termoelektrik ampermetrlar yordamida bajariladi. Odatda, tovush chastotalarida 5.28-a rasmda tasvirlangan o’lchash sxemasi qo’llaniladi, chunki kirish qarshiligi yuklama qarshiligidan ko’plab marta katta bo’lgan elektron voltmetrni tanlash osondir. Bunda quvvat P = U²/R_yuk  formula bo’yicha hisoblanadi.

Yuqori chastotalarda energiyani o’zining manbasidan yuklamaga uzatish liniyasi parametrlari taqsimlangan uzatish liniyasi zanjiri bo’lganida uning kesimidagi tok va kuchlanishning qiymatlari yuklamagacha bo’lgan masofaga bog’liqdir. Shuning uchun voltmetr va ampermetrni zanjirning yuklama va ampermetr orqali o’tadigan toklar, shuningdek, yuklama va voltmetrdagi kuchlanishlar mos ravishda bir-biriga teng bo’ladigan nuqtalariga ulanishi kerak. Ampermetrni yuklamaga iloji boricha shunday yaqin ulanadiki, bunda l₁ masofa (5.29-b rasm) o’lchanayotgan tokning chastotasiga mos to’lqin uzunligi λ dan kamida yuz marta kichik bo’lsin. l₁/λ < 0,01 bo’lganda ulanish qarshiligi 1% dan oshmaydi. Voltmetrni yuklamadan l₂=nλ/2 masofada ulanadi (n=1,2,3,…). Agar yuklama qarshiligi R_yu ma’lum bo’lsa (5.29-a rasm) generator quvvatini bitta voltmetr bilan o’lchash mumkin.

5.29-v rasmda radiouzatkichning antenna zanjiridagi tokni o’lchash sxemasi ko’rsatilgan: ampermetr ko’rsatishi I va antennaning ma’lum nurlatish qarshiligi R bo’yicha quvvat hisoblanadi: P = I²R.

Quvvatni bevosita o’lchashlar yuqori chastotali voltmetrlar yordamida bajariladi. Bunday vattmetrning tuzilish sxemasi 5.30-rasmda ko’rsatilgan.

Analogli qabul qiluvchi o’zgartgichda o’lchanayotgan quvvat, o’lchash uchun qulayroq bo’lgan boshqa fizik kattalikka o’zgartiriladi. O’lchash qurilmasida u o’lchanadi va o’lchash natijasi sanoq qurilmasida analogli yoki raqamli shaklda qayd etiladi; uning shkalalari, odatda, quvvat birliklarida darajalanadi.

Kvadratorli elektron vattmetr. Bu tipdagi vattmetr ma’lum algebraik (a + b)² – (a – b)² = 4ab ayniyat asosida ishlaydi. Bu yerda ikkita kattalikning ko’paytmasi ularning yig’indisi, ayirmasi va kvadratga ko’tarish bilan almashtiriladi. Elektron sxemalarda qo’shish va kvadratga ko’tarish ko’paytirishga qaraganda osonroq bajariladi.

Ayniyatda a va b ning o’rniga kuchlanish va tokka mos ifodalarni, ya’ni a = Usinωt va b = RIsin(ωt – φ) ni qo’yamiz:

[Usinωt + RIsin(ωt – φ)]² – [Usinωt – RIsin(ωt – φ)]² =

= 2RUcosφ – 2RUIcos(2ωt – φ).

O’zgarmas  tashkil etuvchi 2RUI quvvatga proportsional va uni magnitoelektrik vattmetr yordamida o’lchash mumkin. O’zgarmas tashkil etuvchini filtrlash lozim, buning uchun milliampermetrni o’zgarmas sig’imli kondensator bilan shuntlash etarlidir. Qo’shish va ayirish operatsiyalarini operatsion kuchaytirgichlar, ikkinchi darajaga ko’tarishni esa kvadratik xarakteristikali elementlar – kvadratorlar bajaradi. Kvadratorli vattmetrning tuzilish sxemasi 5.31-rasmda, printsipial sxemasi esa 5.32- rasmda tasvirlangan bo’lib, bunda kvadratorlar sifatida termoelektrik o’zgartgichlardan foydalanilgan.

Vattmetrning kirish qisqichlari 1, 2 lar o’lchanayotgan quvvat manbasining chiqishi bilan, chiqish qisqichlari 3, 4 lar esa yuklama Z_yuk bilan ulangan. Yuklama toki bir xil qarshilikka ega bo’lgan va ketma-ket ulangan ikkita rezistor R orqali oqib o’tadi, bunda qarshilik yuklama qarshiligi moduli |Z_yuk| bilan qiyoslaganda hisobga olmasa ham bo’ladigan darajada kichikdir. Bu rezistorlarda yuklama tokiga proportsional kuchlanishlar U₁ = U₂ = iR tushadi.

Yuklamaga parallel qilib R_V rezistor ulangan, uning qarshiligi |Z_yuk| dan ko’p marta katta va R dan umuman katta. Shu sababli R_V dan olinadigan kuchlanish U_V = KU_yuk yuklamadagi kuchlanishga proportsional deb hisoblash mumkin. U₁ + U_V va U₁ – U_V kuchlanishlar mos ravishda termoo’zgartgichlar TO’₁ va TO’₂ larning qizdirgichlari zanjiriga beriladi. Qizdirgichlar toklari i₁ va i₂ ni kamaytirish uchun R₁ va R₂ rezistorlar ulangan bo’lib, ularning qarshiliklari R rezistorlar qarshiliklaridan juda katta.

Shunday qilib, termoo’zgartgichlarning qizdirgichlari orqali o’tadigan toklar mos ravishda quyidagiga teng:

i₁ = (U₁ + U₂)(R₁ + r_qizd) va  i₂ = (U₂ – U_V)(R₂ + r_qizd),

bu yerda r_qizd – qizdirgich qarshiligi.

Ma’lumki, E_T termo-EYuK qizdirgich tokining ta’sir qilayotgan qiymatiga proportsional,  bu yerda k – proportsionallik koeffitsientiga bog’liq bo’lib, u termoo’zgartgich tipiga bog’liq. Shu sababli TO’₁ va TO’₂ termoo’zgartgichlardan olinayotgan termo-EYuK uchun ifodani ushbu ko’rinishda ifodalash mumkin:

 . (9.41)

 . (9.42)

Termoparalar bir-biriga uchrashma qilib ulangan, demak, milliampermetr ko’rsatishi termo-EYuKlar ayirmasi E_T1 – E_T2 ga proportsionaldir. U₁ = U₂ = iR, U_V = kU_yuk va R₁ =  R₂ = R ekanligini hisobga olib, (5.41) va (5.42) formulalarga asosan quyidagini hosil qilamiz:

(5.43)

bu yerda α – proportsionallik koeffitsienti bo’lib, vatt/voltlarda o’lchanadi.

Ichki qarshiligi R_A bo’lgan magnitoelektrik milliampermetr orqali yuklama iste’mol qiladigan o’rtacha quvvatga proportsional I_A tok oqib o’tadi:

, (5.44)

bu yerda b – kvadratorli vattmetr sezgirligi bo’lib, milliampervattlarda o’lchanadi. Termopara qarshiligi milliampermetr qarshiligi bilan taqqoslanganda kichikdir va biz uni hisobga olmaymiz. Milliampermetr shkalasini quvvat birliklari – vattlar yoki millivattlarda darajalanadi.

Kvadratorli vattmetrlarni o’nlab gertslardan 1 MGs gacha chastotalar diapazonida qo’llaniladi. Ularning afzalliklari shuki, ko’rsatishlari kuchlanish va tok shakliga bog’liqmas holda chastota va fazaviy siljishga kam bog’liqdir. Xatoligi 1,5...2% ni tashkil etadi. Asosiy kamchiligi – termoo’zgartgichlar xarakteristikalarining to’la identik bo’lish talabidir.

5.7.4. Raqamli vattmetrlar

Oxirgi yillarda o’lchash texnikasida o’lchash jarayonlarini avtomatlashtirish quvvatni o’lchash vositalariga ham tatbiq etilmoqda. Quvvatni o’lchash vositalarini avtomatlashtirish zarurati quyidagi ikki sababga ko’ra: birinchidan, avtomatik nazorat tizimlarining rivojlanishi bilan, ikkinchidan, istalgan termorezistorli vattmetrning asosiy elementi bo’lgan ko’prikli sxemalarni balanslash bilan bog’liq ishlarni boshqarishning murakkabligi bilan yuzaga keladi.

Raqamli vattmetrlarda quvvat o’zgartirgichlarning turli xillari, shu jumladan, termorezistorli o’zgartirgichlar ham qo’llaniladi.

Vattmetr sxemasining asosiy elementi mikroprotsessordir. UPT qabul qiluvchi termoelektrik o’zgartirgichning chiqish kuchlanishini ARO’ blokining turg’un ishlashini ta’minlaydigan qiymatgacha o’zgartiradi.

O’lchanayotgan quvvatning qiymatiga proportsional bo’lgan kuchlanish vaqt-impulsli o’zgartirgich (sxemada ko’rsatilmagan) yordamida vaqt oralig’iga o’zgartiriladi va tayanch chastota impulslari bilan to’ldiriladi.

Vattmetrning mikroprotsessori ish rejimlarini avtomatik boshqarish va o’lchash chegaralarini avtomatik almashlab ulagich o’z ichiga oladi. O’zgaruvchan tok quvvati kalibratori vattmetrning o’zini o’zi kalibrlashi uchun foydalaniladi. O’zgarmas tok kalibratori quvvatning o’rta va katta darajalarini o’zgartirgichlar bilan ishlaydigan raqamli vattmetrni kalibrlash uchun qo’llaniladi. Vattmetrning barcha uzellari ichiga o’rnatilgan o’zgarmas tok ta’minot manbasidan ta’minlanadi.

Qabul qilish o’zgartirgichi standart yuqori chastotali raz’yomli koaksial liniya (yoki to’lqin o’tkazgich), yutuvchi element, teroelektrik modul, «taqqoslash namunasi»dan iborat. Yutuvchi element issiqlik o’tkazuvchi (berilliyli) keramikadagi yupqa plyonkali rezistordan iborat. Koaksial traktning markaziy o’tkazgichi zanglamas po’latdan yasalgan yupqa devorli trubkadan iborat bo’lib, tashqi muhitning yutuvchi elementga ta’sirini bartaraf etadi. O’YuCH da yo’qotishlarni kamaytirish uchun trubka mis va kumush bilan qoplanadi. Yutuvchi element zich o’tirganligi hisobiga markaziy o’tkazgich bilan elektr kontaktga ega bo’ladi. Uning boshqa oxiri kumush qoplamali moslovchi mis ekranga payvandlangan. Moslovchi ekranda diametrni pog’onali o’zgartirish ko’zda tutilgan, bu yutuvchi elementni butun chastotalar diapazonida trakt bilan moslanishini ta’minlaydi.

Termoelektrik modul teshikli diskdan iborat bo’lib, shunday joylashganki, uning issiq payvandi moslovchi ekranning tashqi sirti bilan yutuvchi element payvandlangan joyida issiqlik kontaktiga, sovuq payvandi esa «taqqoslash namunasi» bilan kontaktga ega. Termoelektrik modulning chiqishlariga ulash kabelining simlari payvandlanadi. Modulni tashqi tasodifiy issiqlik ta’sirlaridan himoyalash uchun ichki va tashqi ekranlarda foydalaniladi. Tashqi ekranda qovurg’alar mahkamlangan bo’lib, ular ekran bilan birgalikda radiatorni hosil qiladi. Radiatorning qo’llanilishi o’zgartirgichning sochish quvvatini oshirish imkonini beradi.

Raqamli vattmetrda mikroprotsessor qo’llanishi tufayli bir qator avtomatlashtirilgan operatsiyalar: o’lchash chegaralarini avtomatik tanlash; nolni avtomatik o’rnatish va o’zini o’zi kalibrlash amalga oshiriladi; bundan tashqari, vattmetr axborot-o’lchash tizimiga ulanganida axborotning umumiy foydalanish kanaliga chiqarilishi ko’zda tutilgan.

Nazorat savollari

1. Tok yoki kuchlanishning amplitudali, o’rta, o’rta kvadratik, to’g’rilangan o’rta qiymati deb nimaga aytiladi?

2. Kuchlanishni (tokni) qanday koeffitsientlari amplitudali va o’rta, o’rta kvadratik va to’g’rilangan o’rta qiymatlar orasida aloqani o’rnatadi?

3. Nosinusoidal signalni o’lchashda nima sababdan metodik xatolik paydo bo’lishi mumkin?

4. Analog elektron voltmetrlarning qurilish sxemalarini keltiring.

5. Amplituda o’zgartgich ishini tushuntiring.

6. Nima uchun amplitudali o’zgartgich eng yuqori chastotali?

7. O’rta kvadratik o’zgartgich qanday ishlaydi?

8. Har xil chastota diapazonida quvvatni o’lchashning asosiy usullarini sanab o’ting.

9. Elektrodinamik vattmetrning ishlash printsipini tushuntirib bering.

10. O’YuCh diapazonida elektromagnit to’lqinlar quvvatini o’lchash xususiyatini tushuntirib bering.

11. O’YuCh quvvatini termorezistor usuli bilan o’lchashni tushuntirib bering.

12. Quvvatni o’lchashning kalometrik usul nimaga asoslanadi?

6-BOB. ELEKTR SIGNALLARINING

SHAKLINI KUZATISH VA TAHLIL QILISH

6.1. Elektron ostsillograflar

Ostsillografning vazifasi. Ostsillograf – elektr signallarini kuzatish va qayd qilish, shuningdek, ularning parametrlarini o’lchash uchun mo’ljallangan asbobdir. «Ostsillograf» so’zi lotincha «ostsilum» – tebranish va grekcha «grafo» – yozaman so’zlaridan kelib chiqqan. Shunday qilib, ostsillograf – tebranishlarni yozish (qayd qilish) asbobidir. Adabiyotlarda ko’pincha, «ostsilloskop» atamasi uchraydi. Uning asosida «skopeo» – kuzatish so’zi yotadi.

Hozirgi vaqtda «ostsillograf» atamasi qo’llaniladi. Bu atama tebranishlarni ham vizual kuzatish, ham ularni yozish uchun mo’ljallangan asbobni ifodalaydi.

Ostsillografning asosiy vazifasi turli elektr tebranishlarni grafik ko’rinishda (ostsillogrammalar shaklida) qayta tiklashdan iboratdir. Ostsillograf yordamida ko’pincha kuchlanishning vaqtga bog’liqligi dekart koordinatalar sistemasida kuzatiladi. x o’qi vaqt o’qi bo’ladi, y o’qi bo’ylab esa signal kuchlanishi qo’yiladi. Ostsillograf yordamida signalning turli parametrlari: amplitudasi, davomiyligi, chastotasi, modulyatsiya chuqurligi va boshqalar o’lchanishi mumkin.

Ostsillograflar elektromexanik va elektron ostsillograflarga bo’linadi. Birinchi holda ostsillogramma elektromexanik usulda, masalan, siyohli peroning qog’oz lenta (tasma) sirtiga nisbatan og’ishi bilan hosil qilinadi. Bunday tipdagi ostsillograflarning asosiy afzalligi – ostsillogrammaning hujjatli qayd etilishidir, bu sekin kechadigan jarayonlarni kuzatishda juda muhimdir. Tezkor jarayonlarni aks ettiradigan ostsillogrammalarni olish uchun elektron-nurli ostsillograflardan foydalaniladi, ularda lyuminestsentlovchi ekranning yorug’lanishini vujudga keltiruvchi elektron dasta elektr signali ta’siri ostida amalda bir onda og’adi.

GOST 9810-69 ga muvofiq, ostsillograflar «S» harfi bilan belgilanadi. Undan keyingi raqam asbob tipini tasvirlaydi, masalan, S1 – universal ostsillografni, S7 – tezkor ostsillografni, S8 – xotirlovchi ostsillografni, S9 – maxsus ostsillografni bildiradi. Sanoatda har bir tipdagi ostsillograflarning katta assortimenti ishlab chiqarilayotganligi sababli yana bir raqam – asbobning bir tipli ostsillograflar oilasidagi tartib raqami qo’shiladi. Masalan, S1-40 – universal ostsillografning to’liq belgilanishi. Yangi asboblarga yanada yuqoriroq tartib raqamlari beriladi.

6.2. Elektron-nurli ostsillografik trubkalar

Elektron ostsillografning asosiy elementi elektron-nurli trubka (ENT) bo’lib, u elektronlar manbai, tor elektron dastani shakllantiruvchi qurilma, dastani ikkita tekislikda og’dirish qurilmasi va lyuminestsentlovchi ekrandan iborat (6.1-rasm). Qizdirilgan katod elektronlar manbai bo’ladi. Oksidlovchi katod 1 qizdirgich, modulyator 2 va tezlashtiruvchi elektrod 3 bilan birga, katod bo’limini tashkil etadi. Bunday triod konstruktsiya faqat elektron dastani olishnigina emas, balki uni dastlabki fokuslash va intensivligini modulyatsiyalash imkonini ham beradi. Katod nikel tsilindrdan iborat bo’lib, uning tubiga bariy, strontsiy va shu kabilar. oksididan iborat aktiv massa qatlami surtilgan. Silindr ichida izolyatsiyalovchi qatlam bilan qoplangan volfram simdan o’ralgan spiral – qizdirish  simi joylashgan. Qizdirish ipi bo’ylab o’tadigan tok uni qizdiradi. Tok nikelli tsilindrga uzatiladi va aktiv qatlamni qizdiradi, u erkin elektronlar manbai bo’lgan metallsimon bariyning atom qatlamini ajratadi. Katod berishi mumkin bo’lgan maksimal tok emissiyasi uning xaroratiga, aktiv qatlam va yuza xossalariga bog’liq. Katodning shisha kolba ichida joylashishi 6.1-rasmda ko’rsatilgan.

Elektron nurning intensivligini boshqarish uchun katod yonida kichik tirqishli diskdan iborat modulyator 2 joylashadi. Modulyator tarqalayotgan elektron nurni chegaralaydi. Katod va modulyator orasidagi potentsiallar ayirmasini rostlash bilan modulyator tirqishi orqali vaqt birligi ichida o’tadigan elektronlar miqdorini o’zgartirish mumkin. Modulyatorning etarlicha katta manfiy potentsialida (katodga nisbatan) elektron dastani to’liq berkitish mumkin.

Elektron nurning ko’ndalang kesimini modulyator amalga oshiradigan chegaralanish ostsillogrammani shakllantirish uchun hali etarli bo’lmaydi. Elektron dastani yana fokuslash ham kerak bo’ladi, uni yuqori musbat potentsiali elektronlarni tezlashtiradigan birinchi anod 3 va rostlanuvchi potentsiali maydonni elektron dasta ingichka nurga aylanadigan qilib konfiguratsiyalaydigan fokuslovchi elektrod 3 amalga oshiradi.

Shakllangan elektron nur trubka o’qi bo’ylab harakatlanib, ikki juft og’diruvchi plastinalar 5 va 6 yaratadigan og’diruvchi maydonga tushadi va lyuminestsentsiyalanuvchi ekran 8 ga etadi. Og’diruvchi plastinalarning eng sodda konstruktsiyasi yassi kondensatorga mos keladi, uning elektr maydoni kirishlariga berilgan tegishli kuchlanish bilan yaratiladi. Plastinalarning bir juftligi elektron nurni vertikal yo’nalishda, ikkinchi juftligi esa gorizontal yo’nalishda og’dirish uchun xizmat qiladi. Elektr maydonlarning kuchlanganlik vektorlari o’zaro perpendikulyar bo’lishi kerak, bunga esa og’diruvchi plastinalarni tegishlicha joylashtirish bilan erishiladi.

Elektron nurning elektr maydoni tomonidan og’dirilish jarayoni 6.2-rasmda ko’rsatilgan. Elektron dastaning og’ishini boshqaruvchi U_og’ish kuchlanish chizma tekisligiga perpendikulyar joylashgan ikkita tekis parallel plastinalarga qo’yilgan. Plastinalar bir-biridan d masofaga ajratilgan, demak, elektr maydon kuchlanganligi E = U_kuchl/d, shu bilan birga maydon kuchlanganligi vektori y o’qqa paralleldir. Dastlab elektronlar z o’qi bo’ylab harakatlanadi. Elektronlar elektron maydoni sohasiga tushib (a nuqta), o’qdan uzoqlasha boshlaydi. Elektronlarning elektr maydonidagi harakat tenglamalarining echimi a–b uchastkadagi traektoriya parabolik ekanligini ko’rsatadi. b nuqtadan o’ngroqda elektronlar yana to’g’ri chiziqli harakatlanadi va ekranga s nuqtada etib, uni yorishtiradi. Shunday qilib, U_og’ish ta’siri ostida elektron nur ekran tekisligida markazdan h masofaga og’adi. U_og’ish ni o’zgartirish bilan ekrandagi yorug’ dog’ning vaziyatini o’zgartirish mumkin. Qutb, demak, E_u vektor yo’nalishi o’zgarganida nur 0 nuqtada pastda joylashadi. Og’ish o’lchami h ni bunday aniqlash mumkin:

 ,                                                   (6.1)

bu yerda L – plastinalar markazidan ekrangacha bo’lgan masofa; I – plastinalar orasidagi masofa; U_a2 – anoddagi katodga nisbatan kuchlanish.

(6.1) dan kelib chiqadiki, nurning ekranda og’ish o’lchamli h va plastinalarga qo’yilgan U_og’ish orasida chiziqli bog’lanish mavjud. Bu muhimdir, chunki bu kattaliklar orasidagi chiziqli bog’liqlik ostsillogrammaning buzilmagan holda olish imkonini beradi. Shuni ham qayd etamizki, h va U_og’ish orasida qayd etilgan bu chiziqli bog’liqlik tekis ekranda o’rinli bo’ladi. Bu ekrandagi ostsillogramma o’lchamini o’lchashda, ostsillogrammani kuzatishda va uning fotosuratini olishda qulaylik yaratadi. Mazkur xossalar ostsillografik trubkalarda asosan elektr usulida og’dirishdan foydalanishga asos bo’ldi. Bundan tashqari, elektr usulida og’dirish ostsillogrammalarni signalning o’nlab megagerts bilan o’lchanadigan chastotalarda ham olish imkonini beradi. Afsuski, y nurning z o’qi bo’yicha katta og’ish burchagini hosil qilish imkonini bermaydi, bu esa kerakli h o’lchamga erishish uchun plastinalardan ekrangacha bo’lgan masofani oshirish zaruratiga olib keladi. Natijada, ekran diametri nisbatan kichik bo’lgani holda ostsillografik trubkalar katta uzunlikka ega bo’ladi.

(6.1) formula elektron-nurli trubkaning juda muhim parametri – og’ish bo’yicha sezgirligini aniqlashga imkon beradi:

.                                             (6.2)

Bu kattalikning o’lchami – millimetr/volt, ya’ni nurni 1 mm ga og’dirish uchun plastinalarga qanday U_og’ish kuchlanish qo’yish kerakligini ko’rsatadi.

Og’ish bo’yicha sezgirlik qancha yuqori bo’lsa, ENT ni boshqarish shuncha engil bo’ladi. Odatda, ostsillografik trubkalarda vertikal va gorizontal bo’yicha e_y va e_x sezgirliklar turlichadir, bu plastinalardan ekrangacha bo’lgan masofalar turlicha yuzaga keladi. Ekranning yorug’lanish yorqinligi ushbu munosabatdan aniqlanadi:

,                                                       (6.3)

bu yerda A – lyuminoforning kimyoviy tarkibiga bog’liq doimiylik; j – elektron nur tokining zichligi; U_a2 – tezlatuvchi kuchlanish; U₀ – lyuminofor yorug’lana boshlaydigan boshlang’ich kuchlanish; n – daraja ko’rsatkich, lyuminoforning turli tiplari uchun 1 dan 2,5 gacha o’zgaradi. (6.3) dan ko’rinib turibdiki, yorug’lanish yorqinligi o’zgarishini elektron dasta zichligini boshqarish modulyator potentsiali katodga nisbatan o’zgartirish bilan erishiladi.

ENT ni loyihalashda ekran lyuminoforiga katta e’tibor beriladi. Tezkor (yuqori chastotali) asboblarda lyuminofor katta tezlik bilan yorug’lanadigan ENT ga ega bo’lish zarur. Lyuminoforning yorug’lanish tezligi uning kimyoviy tarkibiga bog’liq, u kimyoviy sof moddalarda eng katta bo’lib, ifloslanganida kamayadi. Katta yorug’lanish tezligi nurning yuqori tezligida ekranning etarlicha yorqinligini ta’minlaydi. Past chastotali signallarni kuzatishda ekranning so’ng yorug’lanish vaqti – yorqinlik maksimal qiymatidan 1% gacha pasayadigan vaqt muhim ahamiyatga ega. Ekranning so’ng yorug’lanish vaqti uzunligi bo’yicha asboblar shartli ravishda besh guruhga bo’linadi: so’ng yorug’lanish vaqti juda qisqa (10^–5 s dan kam), qisqa (10^–6 s dan 10^–2 gacha); uzoq (10^–1 dan 16 s gacha); juda uzoq vaqtli (16 s dan ortiq).

6.3. Ostsillografning tuzilish sxemasi

Ostsillografning soddalashtirilgan tuzilish sxemasi 6.3-rasmda berilgan. Tadqiq qilinayotgan signal kuchaytirgich Y kirishiga attenyuator orqali beriladi. Signal kuchaytirgich chiqishidan ENT ning nurni vertikal og’dirish plastinalariga beriladi. Attenyuator katta amplitudalarga ega bo’lgan signallar bilan ishlashda zarurdir.

Nurning gorizontal yo’nalishida ko’chirish uchun yoyish generatori xizmat qiladi, undan kuchlanish kuchaytirgich X orqali gorizontal og’dirish plastinasiga keladi. Yoyish generatorini boshqarish uchun yoyishni ishga tushirish qurilmasi ko’zda tutilgan. Yoyish generatorini, zarurat bo’lganda, uzish va AU₂ almashlab ulagich pastki holatga o’tkazib, tashqi signalni X kirish orqali gorizontal og’dirish plastinalariga berish mumkin.

Tadqiq qilinayotgan signalning ostsillogrammasini hosil qilish uchun ENT ekranidagi yorug’ dog’ning gorizontal va vertikal yo’nalishlardagi harakatini boshqarish lozim. Yoyish generatori arrasimon shakldagi tebranishlar ishlab chiqaradi (6.4- rasm).

Grafikning a–s uchastkasida yoyish kuchlanishi u_yo chiziqli o’sadi. u_yo minimal qiymatidan maksimal qiymatigacha o’zgarishiga ketadigan vaqt T_to’g’ yoyishning to’g’ri yo’li vaqti deb ataladi. T_tes vaqt davom etadigan c–d uchastka yoyishning teskari yo’liga mos keladi. T_to’g’ va T_tes vaqtlar yoyish vaqti T_yo ni tashkil etadi. Agar u_yo ni, signalni vertikal og’dirish plastinalaridan uzib, gorizontal og’diruvchi plastinalarga berilsa, ENT ning elektron dastasi faqat gorizontal tekislikda og’adi. Bunda ekrandagi yorug’lanuvchi dog’ ushbu ketma-ketlikda ko’chadi. Maksimal manfiy kuchlanish  u_yo da (6.5-rasmdagi a nuqta) yorug’lanuvchi ekranda eng chetki chap vaziyatni (a nuqta) egallaydi. U_yo chiziqli oshib borganida dog’ sekin-asta b_o’ nuqtaga ko’chadi va U_yo ning qutbi o’zgarganidan so’ng c nuqtaga ko’chadi. a–s uchastkada dog’ning harakat tezligi o’zgarmas bo’ladi, chunki U_yo chiziqli qonun bo’yicha o’sadi va (6.1) ga asosan dog’ning ekranda ko’chishi va plastinalarga qo’yilgan kuchlanish orasida chiziqli bog’lanish mavjud. s nuqtaga etganidan so’ng, dog’ teskari yo’nalishda ko’cha boshlaydi.

Teskari yurish T_tes n T_to’g’ vaqtda amalga oshadi, shu sababli dog’ning teskari yo’nalishda harakat tezligi jiddiy kattadir. Dog’ning teskari yurish vaqtidagi harakat traektoriyasi 6.5-rasmda shartli ravishda biroz pastga ko’chirilgan shtrixli chiziq bilan ko’rsatilgan. Aslida nur teskari tomonga o’sha yo’nalishda harakatlanadi. Ostsillogrammani hosil qilish uchun u_r ning to’g’ri yurish uchastkasida (a–s) chiziqliligi muhim ahamiyatga ega, teskari yurish yo’li (c–d)da  u_r ning shakli printsipial ahamiyatga ega emas. Muhimi, teskari yurish yo’li vaqtini iloji boricha minimallashtirish kerak.

Shunday qilib, U_yo ni gorizontal plastinalarga berilishida x o’qi bir vaqtda vaqt o’qi t ham bo’ladi, shu bilan birga yorug’lanuvchi dog’ning harakat tezligi a–c uchastkada o’zgarmas bo’lganida t o’qi bo’yicha masshtab o’zgarmas bo’ladi. U_yo shaklining to’g’ri yurish intervalida buzilishi yoyilishining nochiziqligini yuzaga keltiradi, bu esa dog’ning ekran bo’ylab notekis harakat tezligida va ostsillogrammaning buzilishida namoyon bo’ladi. Harakatning notekisligi x o’qi bo’yicha masshtabning notekisligini yuzaga keltiradi, bu esa signal parametrlarini baholashni qiyinlashtiradi.

Ikkita yoyish kuchlanishi (U_yo) va signalning (U_s) mos ravishda x va y plastinalarda ta’siri ostida ENT ekranida tasvirning hosil bo’lishi 6.6-rasmda ko’rsatilgan. Ostsillogrammani yasashda arrasimon yoyish kuchlanishining davri signal davriga teng. Teskari yo’l davri esa nolga teng bo’ladi, deb qabul qilingan. Yoyish davri chegaralari 6.6-rasmda t₀, t₁, t₂, t₃ va t₄ bilan belgilangan to’rtta teng intervalga bo’lingan. t₀ momentda u_s = 0, u_yo maksimal manfiy qiymatga ega va yorug’ dog’ a nuqtada joylashgan, t₁ momentda u_c signal kuchlanishi maksimal musbat qiymatga ega. U esa arrasimon kuchlanish qulochining  to’rtdan bir qismiga teng va dog’ b nuqtada bo’ladi. ENT ekranida c, d va e nuqtalarning vaziyatlarini shunga o’xshash yo’l bilan topish mumkin.

Yoyish tugallanganidan so’ng,  yorug’lanuvchi dog’ e–a to’g’ri chiziq bo’yicha oniy ravishda boshlang’ich holatiga qaytadi (6.6-rasmda T_tes nolga teng deb qabul qilingan). Dog’ning to’g’ri va teskari yo’llari vaqtidagi harakati strelkalar bilan ko’rsatilgan. Yoyishning navbatdagi tsikllarida ostsillogrammaning hosil bo’lishi yana shunday bo’ladi, shu bilan birga ostsillogrammaning barcha nuqtalari 6.6-rasmdagi ostsillogrammaning mos nuqtalari bilan ustma-ust tushadi.

Ayrim ostsillogrammalarning ustma-ust qo’yilishi va qo’zg’almas tasvirning hosil bo’lishi 6.6-rasmni tuzishda qayd qilingan shartga, chunonchi T_s = T_yo bo’lishiga bog’liq. Bu holda istalgan davriy signal vaqt bo’yicha intervallarga bo’linadi va ularning chegaralarida signal «kesmalari» to’la bir xil (identikdir) va ostsillogrammalar bir-biriga yotqizilganida yagona qo’zg’almas tasvir hosil bo’ladi. T_yo = nT_c bo’lganda ham ostsillogrammaning tasviri shunga o’xshash hosil bo’ladi. Agar n – butun son bo’lsa, u holda yoyishning bitta davrida signalning n ta davri joylashadi. Ostsillogramma 6.6-rasmda tasvirlangan ostsillogrammadan signalning x o’qi bo’ylab qo’yilgan davrlari soni (2, 3 va undan ko’p) bilan farq qiladi. T_yo = nT_c  sharti yoyish davri T_yo ni signalning karrali davriga teng qilib tanlash zarurligini bildiradi.

Yoyish va signal chastotalarining karraligi buzilganida ostsillograf ekranida tasvirning shakllanishi 6.7-rasmda ko’rsatilgan. Sinusoidal shakldagi tebranishdan iborat signal davri (6.7-a rasm) T_c > T_yo. yoyishning birinchi tsiklida (6.7-b rasm) ekranda ostsillogramma sinusoidaning oa nuqtalar orasidagi kesmasi, ikkinchi tsiklida ab kesma bilan, uchinchisida bc kesma bilan va h.k. tasvirlanadi.

 1, 2, 3, 4 ostsillogrammalarning ketma-ket paydo bo’lishi 6.7-rasmda strelka bilan ko’rsatilgan yo’nalishda tasvirning harakatlanish tasavvurini beradi. O’yish davri signal davridan qancha katta bo’lsa, ostsillogrammaning harakat tezligi shuncha kattadir. T_c<T_yo bo’lganda ostsillogramma qarama-qarshi yo’nalishda, ya’ni o’ngdan chapga tomon harakatlanishini ko’rsatish mumkin.

Shunday qilib, qo’zg’almas ostsillogrammani hosil qilish uchun yoyish davrini (chastotasini) signal davriga (chastotasiga) karrali qilib olish zarur. Ostsillograf konstruktsiyasida bunday imkoniyat nazarda tutilgan. Biroq yoyish chastotasini oddiy tanlash etarli emas. Signal va yoyish kuchlanishlari turli manbalardan kelishi sababli va generatorlarning noturg’unligi tufayli biror vaqtdan so’ng o’rnatilgan davrlar tengligi buziladi. Bunday masala ostsillograf yoyish generatorini tadqiq qilinayotgan signal chastotasi bilan yoki chastotasi tadqiq qilinayotgan signal chastotasiga (karrali) teng bo’lgan maxsus signal bilan sinxronlashtirilganidagina hal etilishi mumkin. Tuzilish sxemasida sinxronlash signalining uzatilishi ko’rsatilgan, bunda sinxronlash signali yoyishni ishga tushirish qurilmasiga kuchaytirgich Y dan keladi, bu tashqi sinxronlash rejimidir. 6.3-rasmda yoyish generatorini ENT modulyatori bilan ulovchi zanjir ko’rsatilgan. Bu zanjir yoyilmaning teskari yo’li e-c-a da elektron dastani yopish (berkitish) uchun xizmat qiladi. Teskari yo’l chizig’i ekranda xalaqitni yuzaga keltiradi. T_tes = 0 bo’lgan ideal holatda nur e nuqtadan a nuqtaga bir onda ko’chadi va teskari yurish chizig’i yorqinligi nolga teng bo’lishi kerak. Amaliyotda teskari yo’l vaqti uzunligi nolga teng bo’lishi mumkin emas, elektron nur teskari yo’l vaqtida chekli tezlik bilan ko’chadi va aniq ko’rinadigan teskari yurish yo’lini yuzaga keltiradi. Shu sababli ostsillograflarda elektron nurni teskari yo’l vaqtida majburiy yopish (o’chirish) qo’llaniladi, buning uchun yopish generatoridan trubka modulyatoriga maxsus so’ndiruvchi impulslar beriladi. Turli tipdagi ostsillograflarning strukturaviy sxemalari bir-biridan ba’zi jihatlari bilan farqlanishi mumkin, biroq ular 6.8-rasmda tasvirlangan umumlashgan sxemaga asosan mos keladi. Ostsillograf uchta kanal X, Y va Z ga ega. Y kanal vertikal og’ishni boshqaradi va attenyuator, dastlabki va oxirgi kuchaytirgichlar, sekinlatish liniyasiga ega. Sekinlatish liniyasi signalni sekinlashtirish uchun xizmat qiladi, bu esa ba’zan impulsli signallarni kuzatishda zarurligi keyinroq ko’rsatiladi.

X kanal kirish ulab-uzgichiga (pereklyuchatelga), kuchaytirgich X, ishga tushirish qurilmasi, yoyish generatori va oxirgi kuchaytirgich X ga ega. Kirish pereklyuchateli yo sinxronlash signalini dastlabki kuchaytirgich Y dan ulanishini, yoki signalni chiqish qisqichi X dan berilishini ta’minlaydi. X ning kirishiga yo tashqi sinxronlash signali, yoki tadqiq qilinayotgan signal berilishi mumkin. Ostsillograf yoyish generatori bilan ishlayotganda P₁ va P₂ pereklyuchatellar pastki holatiga o’rnatiladi, sinxronlash signali yoyishni ishga tushirish qurilmasiga keladi. Oxirgi kuchaytirgichdan arrasimon kuchlanish ENT ning X plastinalariga keladi. P₁ va P₂ ni yuqori holatiga o’rnatilganida yoyish uziladi. Bu holda signal chiqish X dan kirish pereklyuchatellari va kuchaytirgichlar kaskadi orqali ENT ga keladi.

Kanal Z ENT nurining yorqinligini boshqarish uchun xizmat qiladi. U kuchaytirgich-cheklagich va nur yorqinligini boshqarish qurilmasini o’z ichiga oladi. Signal uning chiqishidan ENT modulyatoriga keladi. Signal parametrlarini o’lchashlar aniqligini oshirish uchun ostsillograf tarkibiga amplituda va davomiylik kalibratori kiritiladi. Kalibrator signali, odatda, ostsillografning old paneliga chiqarilgan bo’ladi va ulash kabeli yordamida kanal Y kirishiga berilishi mumkin.

6.4. Elektron ostsillograf yoyishlarining turlari

Yoyishning arrasimon kuchlanishning hosil qilinishini ta’minlaydigan eng sodda generatorning ishlashi kondensatorning zaryadlanishi va razryadlanishiga asoslangan qurilmadir. Ma’lumki, kondensatorning zaryadlanishida va razryadlanishida kuchlanish eksponentsial qonun bo’yicha o’zgaradi. ENT da nurning og’ishi bu holda notekis tezlik bilan amalga oshadi. Ostsillogramma buzilishlarini baholash uchun ushbu nochiziqlilik koeffitsienti aniqlanadi:

β = (tgα₁ – tgα₂)/tgα₁,                                          (6.4)

bu yerda tgα₁ va tgα₂ – yoyish kuchlanishi egri chizig’iga to’g’ri yo’l boshi va oxiriga mos a va b nuqtalarda o’tkazilgan urinmalarning og’ish burchaklari (6.9-rasm). Ideal holda, ya’ni yoyish kuchlanishi chiziqli o’sganida tgα₁ = tgα₂ va β = 0 bo’ladi. β ni hisoblashda urinmaning og’ish burchaklari tangenslarini funksiyani differentsiallash, mazkur holda ushbu ifodani differentsiallash yo’li bilan topish mumkin:

                            (6.5)

(6.5) formula o’zgarmas tok manbai E dan R qarshilikli rezistor orqali zaryadlanadigan S sig’imli kondensatorda kuchlanishning o’zgarish qonunini tavsiflaydi. (6.5) dan olingan

                                                  (6.6)

hosila tgα₁ va tgα₂ ni aniqlash imkonini beradi. t = 0 bo’lganda ,  yoki t = T_to’g’ bo’lganda, .

T_to’g’ – yoyilish to’g’ri yo’lining davomiyligi (10.9-rasm). tgα₁ va tgα₂ ning olingan qiymatlarini (10.4)ga qo’ysak, quyidagini hosil qilamiz:

β = [(1 – exp(–T_to’g’/RC)]·100%.                                             (6.7)

(6.7) va (6.5) dan nochiziqlilik koeffitsienti β va ta’minot manbai kuchlanishi E dan foydalanish koeffitsienti ζ = U_yo/E orasidagi bog’liqlikni aniqlash mumkin, bu yerda U_yo – yoyish kuchlanishining shakllangan qulochi. Agar U_yo ni zaryad kondensatoridagi U_s kuchlanishning T_to’g’ oxirida erishadigan maksimal qiymatiga teng deb, ya’ni U_yo ≈ U_smax deb qabul qilinsa, u holda (6.5) ga muvofiq

ζ = U_yo/E = 1 – exp(–T_to’g’/RC)                                     (6.8)

bo’ladi. Bu olingan ifodani (6.7) bilan taqqoslab, β ≈ ζ =  U_yo/E ni, taqriban bir xil β va ζ  ni hosil qilamiz. Bundan kelib chiqadiki, yoyilmaning nochiziqlilik koeffitsienti 5% tartibida bo’lishiga erishish uchun ta’minot manbaidan foydalanish koeffitsienti 5% dan ortiq bo’lmasligi zarur. Agar, masalan, E = 100 V, β = 5% bo’lsa, u holda yoyish kuchlanishi bor-yo’g’i u_yo = E_x = 100·0,05 = 5 V ni tashkil etadi. Shunday qilib, arrasimon kuchlanishni shakllantirish uchun eksponentadan foydalanilganda yuqori chiziqlilikni faqat boshlang’ich uchastkada, ya’ni kichik ζ larda hosil qilish mumkin. Agar U_yo kuchlanish zaruriy kuchlanishdan kichik bo’lsa, u holda ta’minot manbasi kuchlanishini oshirish kerak. Bu holat ostsillografni loyihalashda noqulaylik tug’diradi. Shu sababli amaliyotda og’diruvchi kuchlanish shaklini to’g’rilash (chiziqlashtirish)ning turli usullariga murojaat qilinadi.

Yoyish arrasimon tebranishlarini  chiziqlashtirishning bir necha usullari ma’lum. Ulardan eng ko’p tarqalgani kondensator zaryad tokini uning to’g’ri yurishida stabillash bilan ta’minlash mumkin. Zaryad tokini va, demak, yoyish arrasimon kuchlanishini chiziqlashtirish chiziqli tok stabillovchi ikki qutbliliklarni yoki manfiy teskari aloqani qo’llanishi bilan amalga oshiriladi. Bunday qurilmalarning ish printsiplari impuls texnikasiga oid darsliklarda batafsil yoritiladi.

Sinusoidal yoyishda ostsillografning X kirishiga keltiriladigan kuchlanish ushbu sinusoidal qonun bo’yicha o’zgaradi:

                     U_x = m_m1sinωt.                                                           (6.9)

Bunda ENT ekranidagi shu’lalanuvchi dog’ notekis tezlik bilan ko’chadi, bu esa ostsillogrammalar shaklining buzilishiga olib keladi. Y kirishiga ham U_x ga nisbatan faza bo’yicha φ burchakka surilgan ushbu

                 U_y = U_m2sin(ωt + φ)                                              (6.10)

sinusoidal signal berilgandagi sinusoidal yoyish katta qiziqish uyg’otadi.

Nurning U_x ta’sirida ko’chishi ushbu munosabat bilan aniqlanadi:

x = K_xε_xU_x = K_xε_xU_m1sinωt,                                                 (10.11)

bu yerda K_x – gorizontal og’dirish kanalining kuchaytirish koeffitsienti, ε_x – ENT ning gorizontal yo’nalishda og’dirish bo’yicha sezgirligini xarakterlovchi koeffitsienti bo’lib, millimetr/volt o’lchamiga ega.

Nurning vertikal yo’nalishda ko’chishi yuqoridagiga o’xshash formula bilan aniqlanadi:

      y = K_yε_yu_y = K_yε_yu_yU_m2sin(ωt + φ).                                            (10.12)

Bu ifodani ma’lum trigonometrik formula asosida quyidagi ko’rinishda yozish mumkin:

y = K_yε_yu_yU_m2[sinωt cos φ + sin φ cosωt)].                            (6.11)

(6.11) ga asosan

sinωt va cosωt ning qiymatlarini qo’yib, quyidagini hosil qilamiz:

         (6.12)

φ = 90° bo’lganda tenglama ancha soddalashadi:

(6.13)

(6.13) tenglama ellips tenglamasidan iborat. Agar K_x va K_y ni formuladagi maxrajlar bir xil, ya’ni K_xε_xU_m1= K_yε_yU_m2= R bo’ladigan qilib tanlansa, u holda aylana tenglamasini hosil qilamiz:

                       X² + Y ² = R.                                (6.14)

Shunday qilib, ekranda ellips yoki aylanani hosil qilish uchun ostsillograf kirishlariga bir xil chastotali sinusoidal shakldagi, biroq faza bo’yicha 90° ga siljigan signallar berish zarur. Odatda, doiraviy yoyishni amalga oshirish uchun generatordan olinayotgan sinusoidal kuchlanish fazalar siljishi φ = 90° ni ta’minlaydigan faza burgichdan o’tkaziladi. Fazaaylantirgich va uning ostsillografga ulanish sxemasi 6.10-rasmda ko’rsatilgan.

Doiraviy yoyishning o’lchashlar uchun muhim xususiyatlarini qayd etib o’tamiz. Shu’lalanuvchi dog’ aylanani T = 2π/ω vaqt ichida chizadi, ya’ni bir aylanish davri generatordan olinayotgan yordamchi kuchlanish davriga teng. Agar generator stabil chastotali signalni shakllantirayotgan bo’lsa, u holda shu’lalanuvchi dog’ning aylana bo’ylab aylanish davri ham stabildir. Shu’lalanayotgan dog’ning aylanish yo’nalishi fazalar siljishi burchagining ishorasiga teng. Agar Y kirishga berilayotgan sinusoidal signal fazasi X kirishga berilayotgan signal fazasidan 90° ilgari ketayotgan bo’lsa, u holda aylanish soat strelkasiga teskari bo’ladi. Agar signallarning o’rinlari almashtirilsa, aylanish yo’nalishi o’zgaradi. Bunga dog’ning ostsillograf ekranidagi harakat traektoriyasini 6.6-rasmdagi kabi yasash bilan, faqat endi arrasimon yoyish kuchlanishini sinusoidal yoyish kuchlanishi bilan almashtirib va φ = 90° ni kiritib ishonch hosil qilish mumkin.

Doiraviy yoyishni spiral yoyishga aylantirish mumkin. Spiral yoyishni hosil qilish printsipi (6.14) formuladan kelib chiqadi. Aylana  radiusi R=K_xε_xU_m1=K_yε_yU_m2. Agar U_m1 va U_m2 larni, masalan, ikki marta kamaytirilsa, tenglik buzilmaydi,  ammo aylana radiusi ikki marta kamayadi. Agar U_m1 va U_m2 amplitudalarni ravon kamaytirilsa, aylana radiusi sekin-asta kichrayadi va ostsillograf ekranida spiral tasviri hosil bo’ladi (6.11-a rasm). Spiral yoyilmani hosil qilish uchun zaruriy boshqaruvchi kuchlanish 6.11-b rasmda ko’rsatilgan. X kirishga beriladigan signal amplitudasi U_m1 dan U_m2 gacha chiziqli qonun bo’yicha o’zgaradi. Y kirishga beriladigan signalning amplitudasi ham shunga o’xshash o’zgarishi lozim. Bunday signallarni amplitudaviy modulyator yordamida hosil qilish mumkin. Mazkur holda eltuvchi signal sinusoidadan, modulyatsiyalovchi signal esa arrasimon shakldagi kuchlanishdan iboratdir. Spiralli yoyish davri T_c modulyatsiyalovchi arrasimon kuchlanish davri bilan aniqlanadi. Spiral o’ramlari soni m davr T_c = 2π/ω_c ning sinusoidal tebranish davri T = 2π/ω ga nisbatiga teng, ya’ni m = ω/ω_c.

Shuni qayd etish kerakki, aylana radiusining o’zgarishiga qaramasdan, shu’lalanuvchi nuqtaning har bir aylanishi bir xil vaqt ichida amalga oshadi, bu esa o’lchashlar uchun spiralli yoyishdan foydalanishda ma’lum qulayliklar yaratadi.

6.5. Ostsillograf yoyishlarini sinxronlash

Yuqorida (6.4-band) qayd etilganidek, qo’zg’almas ostsillogrammani hosil qilish uchun yoyishning bir davrida signalning butun sondagi davrlari aniq joylashishi lozim. Bu shartning bajarilishi yoyish generatorini tadqiq qilinayotgan signal bilan sinxronlash orqali ta’minlanadi. Bunda yoyish uzluksiz rejimda ishlaydi. Buning farqli xususiyati shundaki, yoyish generatori sinxronlash signali uzib qo’yilganidan keyin ham ishini davom ettiradi. Yoyishni sinxronizmga kiritilishi ikki bosqichda o’tkaziladi. Dastlab, yoyish generatorining xususiy tebranishlari davri (sinxronlash signalisiz), keyin esa sinxronlash signali toki ostsillogrammaning turg’un holati hosil bo’lguniga qadar, tanlanadi.

Odatda, razryadlovchi kaskad ishini boshqaruvchi qurilma sifatida avtotebranish rejimida ishlaydigan multivibratordan foydalaniladi. Bunday multivibrator sxemasi 6.12-a rasmda keltirilgan. Multivibrator T₁ va T₂ tranzistorlarda yig’ilgan. Teskari aloqa S₁ va S₂ kondensatorlar orqali amalga oshiriladi. Manfiy qutbli T_sinxr davrli sinxronlash impulslari T₂ ning bazasiga kondensator S₃ va diod D orqali keladi. Kuchlanish shakli 6.12-v rasmda ko’rsatilgan. t_n uchastkada U_b2 kuchlanish eksponentsial qonun bo’yicha o’zgaradi. Sinxronlovchi signallar bo’lmaganida U_b2 kuchlanish eksponenta bo’yicha nolgacha kamayadi va momentda relaksatsion jarayon yuzaga keladi (shtrixli chiziq). Agar t₂ momentda T₂ ning bazasiga tik frontli manfiy qutbli impuls kelsa, u holda nol potentsialga t₂ momentda erishiladi va multivibratorning tebranishlar davri qisqaradi va sinxronlovchi signallarning kelish davri T_sinxr ga teng bo’ladi. Shunday qilib, sinxronlanish hosil bo’lishi uchun multivibratorning xususiy tebranishlar davri sinxronlash impulslarining kelish davridan biroz ortiq bo’lishi zarur. T_sinxr va T_xus davrlar orasidagi zaruriy farq multivibrator davri T_xus ni eksperimental o’zgartirish yo’li bilan tanlanadi, shu bilan birga T_xus ni to’g’ri tanlanganlik kriteriysi bo’lib, ENT ekranidagi ostsillogrammaning turg’unligi xizmat qiladi.

T_sinxr va T_xus davrlar munosabatining sinxronlash turg’unligiga ta’siri 6.13-rasmda tushuntirilgan. Odatda, multivibrator sinxronlash impulslari ichki va tashqi sabablarga ko’ra kelib chiqadigan xalaqitlar bilan birga keladi. Bu xalaqitlar shovqin xarakterida ham, impuls xarakterida ham bo’lishi mumkin.

Agar multivibratorning xususiy tebranishlar davri T_xus sinxroimpulslar kelish davri T_sinxr dan sezilarli katta bo’lsa, u holda sinxronlash impulsli kelish momentida u_b2 hali etarlicha katta va relaksatsion jarayonni yuzaga kelishi uchun ∆U orttirma zarurdir. Bu holda xalaqit sinxronlashtirishni buzishga qodir emas. T_xus endi T_sinxr ga yaqin bo’lganida (6.13-b rasm) sinxronlash impulsining kelish vaqti juda kichik U_b2 kuchlanishga to’g’ri keladi va multivibratorni relaksatsiya jarayoniga o’tkazilishi uchun ∆U'  qulochli impuls etarlidir.

Agar T₂ ning sinxronlash signalining kelishidan oldin, ∆U'  dan ortiq miqdordagi manfiy qutbli xalaqit impulsli kelgan bo’lsa, multivibratorning vaqtidan oldin ishlab ketishi sodir bo’ladi. Xalaqit tasodifiy xarakterda bo’lganligi uchun relaksatsiya momentining boshlanishi tsikldan tsiklga fluktuatsiyalanadi va, demak, sinxronlash turg’un bo’lmaydi. Bu misol multivibratorning xususiy tebranishlari davrini to’g’ri tanlash qanchalik muhimligini ko’rsatib turibdi.

T_xus ni tanlashdan tashqari, sinxronlash impulslari kuchlanishini ham to’g’ri tanlash zarur. 6.13-a rasmdan ko’rinib turibdiki, sinxroimpuls kuchlanishining ikki marta kamayishi sinxronlashning kamayishiga olib keladi. Sinxroimpulslar kuchlanishining ortiqcha orttirilishiga ham yo’l qo’yib bo’lmaydi, chunki multivibrator to’g’ri yo’lning istalgan momentida ishlab ketishi mumkin. Amaliyotda yaxshi natijani asta-sekin yaqinlashish metodi bilan hosil qilinadi. Dastlab, sinxronlash kuchlanishining minimal qiymatida yoyish davrini taqriban signal davriga teng qilib tanlanadi. Ostsillogramma harakati sekinlashganida sinxronlash signalini oshiriladi. Sinxroimpulslar kuchlanishini va T_xus davrini navbatma-navbat tanlab, ostsillogramma tasvirining to’la qo’zg’almas bo’lishiga erishiladi.

Shuni qayd etish kerakki, sinxronlash jarayonini T_xus ning turli qiymatlarida (agar, albatta T_xus davr T_sinxr ga yaqin bo’lganida) o’rnatish mumkin, ya’ni T_xus qiymatlarning shunday diapazoni mavjudki, uning chegaralarida sinxronlashni o’rnatish mumkin, bu diapazon qamrash diapazoni deb ataladi. Agar sinxronlash o’rnatilgan bo’lsa, multivibratorning T_xus davrini sinxronlash jarayonining buzilishiga olib kelmaydigan va saqlab qolish diapazoni deb ataladigan biror diapazonda o’zgartirish mumkin.

 Odatda, saqlab qolish diapazoni qamrash diapazonidan katta bo’ladi. Sinxronlashga erishilganidan so’ng, multivibratorning T_xus davri o’rnatiladigan dastasi o’rta vaziyatda turganiga ishonch hosil qilish foydalidir. Bunda kelayotgan signalning chastotasi ortish tomoniga ham, kamayish tomoniga ham og’ganida sinxronlash ta’minlanadi. Shunday qilib, sinxronlash rejimida turgan multivibrator tadqiq qilinayotgan signalga moslanadi.

Multivibrator tebranishlari davri signal davriga teng qilib olinadigan mazkur sinxronlash rejimi ENT ekranida signalning bor-yo’g’i bitta davri ostsillogrammasini hosil qilish imkonini beradi. Amaliyotda n ta davrni kuzatish zarurati uchrab turadi. Bu holda multivibrator chastotani bo’lish rejimida ishlaydi. 6.14-rasmda ENT ekranida signalning to’rtta davrini akslantirishda multivibratorning ishlashi ko’rsatilgan. 6.14-rasmdan ko’rinib turganidek, multivibratorda relaksatsiya jarayonining boshlanishi impuls 1 bilan qo’zg’aladi. Impulslar 2, 3 va 4 nol darajaga erishmaydi (6.14-b rasm) va, demak, multivibrator ishiga ta’sir ko’rsatmaydi. Impuls 5 relaksatsiya jarayonini qo’zg’atadi. Shunday qilib, qaralayotgan rejimda sinxronlash mavjud, lekin unda impulslarning hammasi ham ishtirok etavermaydi. Multivibratorning bir tebranish davriga tekshirilayotgan signalning 4 ta davri joylashadi. Sinxronlash impulslari kuchlanishini to’g’ri tanlash qanchalik muhimligi 6.14-b rasmdan ko’rinib turibdi. Agar bu kuchlanishni 1,5...2 marta oshirilsa, multivibratordagi relaksatsion jarayon impuls 4 bilan qo’zg’atilishi mumkin. Shunday qilib, bo’lish rejimida sinxronlashning turg’unligi kamroqdir. Bo’lish koeffitsienti qancha katta bo’lsa, sinxronlash impulslari bir-biriga shuncha yaqin joylashadi, saqlash polosasi shuncha tor bo’ladi.

Generator yoyish sxemasining tuzilish sxemasi 6.15-a rasmda keltirilgan. Sinxronlash va ishga tushirish qurilmasi ishga tushiruvchi impulslarni shakllantiradi. Aniq sinxronlash uchun multivibratorga o’sish fronti tik o’tkir uchli impulslar kelishi lozim. Amaliyotda ko’pincha ostsillografda silliq (ravon) o’zgaradigan (masalan, garmonik) signallarni kuzatishga to’g’ri keladi, bu holda ulardan o’tkir uchli shakldagi impulslarni shakllantirishga to’g’ri keladi. Buning uchun shakllantirish va ishga tushirish qurilmasidan foydalaniladi, U odatda, kuchaytirgich-cheklagich va differentsiallovchi zanjirlarni o’z ichiga oladi.

Mazkur sxema bo’yicha yasalgan yoyish generatori muhim kamchilikka ega. O’yish chastotasi o’zgarganida ham multivibratorning, ham arrasimon kuchlanishlar shakllantirgichining parametrlarini o’zgartirish lozim. Faqat mana shu holdagina arrasimon yoyish impulslarining yuqori chiziqli va ularning qulochi (razmax) doimiy bo’lishini saqlab qolish mumkin. Arrasimon impulslar qulochining va, demak, ostsillogramma gorizontal o’lchamining chastotaga bog’liq bo’lmasligi ostsillograf bilan ishlashda qulaylik yaratadi. Yoyish chastotasi qayta o’zgartirilganidan keyin ostsillogrammaning gorizontal o’lchamini rostlashga hojat qolmaydi va signalning vaqtga oid parametrlarini o’lchash ancha soddalashadi.

Zamonaviy ostsillograflarda kalibrlangan yoyishdan foydalaniladi, bunda nurning ma’lum gorizontal ko’chishiga ma’lum vaqt intervali to’g’ri keladi. Yuqorida qaralgan tipdagi yoyish generatori bu talabga javob bermaydi, chunki xaroratning nostabilligi, ta’minot kuchlanishining o’zgarishi oqibatida sxema elementlari parametrlarining o’zgarishi yoyilma kuchlanishi o’sish tezligining va uning qulochi muqarrar o’zgarishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda bu tipdagi yoyish generatorlari sodda va arzon asboblardagina qo’llaniladi.

Kalibrlangan yoyish generatorining tuzilish sxemasi 6.15-b rasmda tasvirlangan. Boshqaruvchi qurilma bu yerda trigger bo’lib, u zaruriy davomiylikdagi to’g’ri burchakli boshqaruvchi signallar shakllanishini ta’minlaydi. Shunisi muhimki, shakllangan boshqaruvchi signalning davomiyligi trigger tarkibiga kiruvchi elementlarga bog’liq  emas. Sinxroimpuls kelganidan so’ng trigger ishga tushadi va uning chiqish kuchlanishi arrasimon impulslar shakllantirgichning ishga tushirilishini ta’minlaydi. Chiziqli o’sayotgan kuchlanish qiyoslash va muxosaralash (blokirovkalash) qurilmasiga keladi, uning signali arrasimon kuchlanish ma’lum darajaga etganida shakllanadi. Bu momentda qiyoslash qurilmasi buyrug’i bo’yicha trigger boshlang’ich holatiga qaytadi. Shunday qilib, mazkur sxemadagi yoyish kuchlanishining maksimal qiymati qat’iy o’zgarmas bo’ladi. O’zgarmas qiyoslash darajasida arrasimon kuchlanish qulochi arrasimon impulslar shakllantirgichda vaqtni beruvchi elementlar qayta ulanganida o’zgarmaydi.

Trigger qo’llanilgan yoyish generatori kutish rejimida ishlaydi. Boshqaruvchi qurilma sinxronlash va ishga tushirish qurilmasidan ishga tushiruvchi impulsni «kutadi», shundan so’ng to’g’ri yoyish yo’lining shakllanishi boshlanadi. Agar ishga tushiruvchi impulslar bo’lmasa, yoyish bo’lmaydi.

Bu ko’rib chiqilgan yoyish sxemasini uzluksiz arrasimon tebranishlarni generatsiyalash rejimiga o’tkazish mumkin.

Buning uchun bitta turg’un muvozanat holatli triggerdan foydalanish lozim. To’g’ri yo’l shakllanishida trigger turg’un holatida bo’ladi va kerakli ruxsat etuvchi kuchlanish arrasimon impulslar shakllantirgichiga beriladi. Arrasimon kuchlanish berilgan qiymatga erishganida qiyoslash va muxosaralash qurilmasi maxsus impuls bilan triggerni noturg’un holatga o’tkazadi va uni bu holatda biror vaqt davomida ushlab turadi. Impuls ta’siri tugashi bilan trigger muvozanat holatiga mustaqil qaytadi va yana to’g’ri yoyish yo’li shakllanadi. Hozirgi vaqtdagi ostsillograflarida, odatda, ikkita turg’un holatli triggerni turg’unlik rostlagichi yordamida bitta turg’un holatli ish rejimiga o’tkazish imkoniyati ko’zda tutilgan. Rostlagichning bir holati uzluksiz ish rejimini, ikkinchi holati esa kutish rejimini ta’minlaydi. Yanada murakkab ostsillograflarda ishga tushiruvchi signal yo’q bo’lganida generatorning avtotebranishlar rejimini yoki ishga tushiruvchi impulslar mavjud bo’lganida kutish rejimini avtomatik o’rnatadigan qurilmalar ishlatiladi.

6.15-b rasmdagi sxemada qiyoslash va muxosaralash qurilmasi bajaradigan yoyishni muxosaralash vazifasiga (funksiyasiga) to’xtalish lozim. Arrasimon impulslar shakllantirgichiga yangi yoyish tsikliga tayyorlanish uchun vaqt kerak. Teskari yo’l va o’tish jarayonlari tugamagunigacha boshqaruvchi impulslar arrasimon impulslar shakllantirgichiga kelmasligi lozim. Bu vaqt ichida triggerni muxosaralash zaruriy signalni ishlab chiqaruvchi qiyoslash va muxosaralash qurilmasi tomonidan bajariladi.

Pirovardda kutuvchi yoyishning amaliy qo’llanish xususiyatlarini ko’rib chiqamiz. Impulsli signallarni kuzatishda bir-biridan nisbatan katta vaqt intervallaridan keyin keladigan qisqa impulslar bilan ish ko’rishga to’g’ri keladi. τ davomiylik impulslar kelish davri T dan ancha kam bo’lar ekan. Impulslar o’tkazishga moyillik (skvajnost) Q = T/τ > 100 bo’lganida uzluksiz yoyish metodi bilan olinadigan ostsilogramma kam axborotli bo’lar ekan. Haqiqatan, 6.16-b rasmdan ko’rinib turganidek, to’g’ri burchakli shakldagi qisqa impulslar ENT ekranining kichik qismini egallaydi. Shuning uchun impulslar shaklining uchining sinishi, tushib qolishi kabi mumkin bo’lgan buzilishlarini payqash va baholash qiyin. 6.16-a rasmdagi impulslar o’tkazishga moyillik Q = 30 bilan tavsiflanadi. O’tkazishga moyillikni yanada oshirish masalani yanada murakkablashtiradi, chunki uzluksiz yoyishda ENT ekranida signalning kamida bitta davrini akslantirish mumkin, aslida esa faqat uning bir qismigina qiziqish tug’diradi. Kutuvchi yoyish bu qiyinchilikni bartaraf etishga yordam beradi.

6.17-rasmda kutuvchi yoyishning ishlash printsipi ko’rsatilgan. Signaldan (6.17-a rasm) ishga tushiruvchi signallar (6.17-b rasm) shakllantiriladi. Impuls kelguniga qadar yoyish generatorining triggeri tormozlangan holatda bo’ladi. t₁ momentda trigger ishga tushadi va to’g’ri yo’l boshlanadi. T_to’g’r vaqt ichida yoyish kuchlanishi 0 dan U_yomax gacha o’sadi (6.17-v rasm), keyin t₂ momentda teskari yo’l boshlanadi. T_kut intervalida yoyish generatori navbatdagi ishga tushirish impulsini «kutib» tormozlangan holatda bo’ladi.

Yoyuvchi nur ENT ekranida T_to’g’ vaqt ichida gorizontal bo’yicha to’la o’lchamga og’adi. Impuls ostsillogrammasi ekranning ancha qismini egallaydi va kuzatish uchun qulaydir.

6.17-a, b-rasmlardan ko’rinib turibdiki, kutuvchi yoyishda ishga tushiruvchi impuls t₁ momentda, ya’ni tadqiq qilinayotgan signalning kelishidan oldin paydo bo’lishi kerak. Amaliyotda ishga tushiruvchi impuls U_i.t. ning kerakli o’zishiga tadqiq qilinayotgan signalning sekinlashtirilishi bilan erishiladi, buning uchun vertikal og’dirish kanali tarkibiga sekinlashtirish liniyasi kiritiladi (6.8-rasm). 6.8-rasmdan ko’rinib turganidek, signal shakllantirgichga sekinlashtirish liniyasiga kirishidan oldin ajratib olinadi, demak, tadqiq qilinayotgan signaldan biror vaqtga o’zadi.

6.6. Ostsillograf kalibratorlari

Ostsillograflar faqat elektr signallarni kuzatish uchun emas, balki ularning parametrlarini o’lchash uchun ham keng foydalaniladi. Ostsillografik o’lchamlarning aniqligini oshirishning turli metodlari mavjud, biroq kalibrlangan og’ish metodi eng istiqbollidir. Chiziqli yoyish bo’lganida gorizontal o’q vaqt o’qi, vertikal o’q esa kuchlanishlar o’qi bo’ladi. Aytaylik, yoyish ideal chiziqli va nurning gorizontal harakatlanish tezligi ma’lum bo’lsin. U holda vaqt intervalini o’lchash (masalan, impuls davomiyligini) masalasi ostsillogrammaning bizni qiziqtirayotgan gorizontal qismining chiziqli o’lchamini o’lchash va hosil bo’lgan sonni yoyish tezligiga bo’lishga keltiriladi. Vaqt intervalini o’lchash nuqtai nazaridan, yoyish rostlagichining shkalasini nurning og’ish tezligini birliklarida darajalash qulaydir. Keyingi vaqtda, odatda, tezlikka teskari kattalik

                        K_g = T_to’g’/l_g                                                              (6.15)

dan foydalanilmoqda va uni yoyish koeffitsienti deb atalmoqda, bu yerda l_g – gorizontal o’qning to’g’ri yo’l davomiyligi - T_to’g’ ga mos keladigan kesmasi uzunligi. Yoyish koeffitsienti o’lchami turli diapazonlarda: mks/sm, ms/sm yoki s/sm. Vaqt intervali ostsillogramma kerakli qismining o’lchamini yoyish koeffitsientiga ko’paytirish bilan topiladi. Hozirgi zamon ostsillograflarida kalibrlangan koeffitsient K_g ni o’zgartirish uchun o’zgartirish karraligi 0,25; 0,5; 1; 2; 5 marta bo’lgan pog’onali ishga solgich (pereklyuchatel) yordamida amalga oshiriladi. Ravon rostlanish K_g ning qo’shni kalibrlangan pog’onalar orasidagi istalgan qiymatlarini o’rnatish imkonini beradi. Shunga o’xshash ostsillografning vertikal o’qining xarakteristikasi uchun og’ish koeffitsienti

                         K_v = U_kir/lv, (6.16)

bu yerda U_kir – ostsillografning Y kirishiga beriladigan signal amplitudasi,  l_v – nurning vertikal yo’nalishda U_kir qiymatga mos og’ishini anglatadi. Og’ish koeffitsienti kuchlanish birliklarining uzunlik birliklariga yoki ostsillograf ekranidagi shkalaning bo’limlariga taqsimlangani bilan ifodalanadi (V/sm; mV/sm; V/bol.; MV/bol.). Og’ish koeffitsientini 1,2 va 5 ga karrali pog’onalar bilan o’lchanadi. Ravon rostlanishi og’ish koeffitsientining ikkita kalibrlangan pog’ona orasidagi  istalgan kalibrlanmagan qiymatini o’rnatishga imkon beradi. Ba’zan ostsillograflarni og’ish koeffitsientiga teskari bo’lgan va kanal Y ning sezgirligi deb ataladigan kattalik bilan tavsiflanadi. Buning qulayligi kamroq, chunki o’lchanayotgan kuchlanishni aniqlash uchun bo’lish operatsiyasidan foydalanishga to’g’ri keladi.

Og’ish va yoyish koeffitsientlari biroz xatolik bilan o’rnatiladi. Ostsillografni ishlatish jarayonida kuchlanishlar va vaqt intervallarini o’lchash aniqligini ta’minlash uchun X va Y kanallarni sozlash zarur bo’ladi. Buning uchun ostsillograflar tarkibiga etalon signallar manbalari bo’lgan amplituda va davomiylik kalibratorlari kiritiladi. Uning kalibrlash signali – simmetrik to’g’ri burchakli impulslar (meandr) bo’lib, amplituda va davomiylikni kalibrlashni bitta signal bilan bajarish mumkin. Bu impulslarning etalon qulochidan kalibrlash kuchlanishi sifatida, takrorlanish davridan esa kalibrlash intervali sifatida foydalaniladi.

Kalibrlash kuchlanishini shakllantirish uchun boshlang’ich signal manbasi bo’lib, sinusoidal signallarning yuqori stabil generatori xizmat qiladi. Bu signallardan simmetrik to’g’ri burchakli impulslar shakllantiriladi. Amplitudalar kalibratorining maksimal xatoligi odatda 1...3% ni tashkil etadi. Og’ish koeffitsientini kalibrlash jarayoni kalibrlash signali ostsillogrammasining kuchlanishning minimal va maksimal darajalariga mos uchastkalarini masshtab to’ri chiziqlari bilan ustma-ust tushirishdan iborat (6.18-rasm). Bunda (6.18) ga asosan l_v = U_kir/K_v. U_kir (kalibrator kuchlanishi) va eksperimentator o’rnatgan K_v lar ma’lum bo’lganligi uchun hisoblab topilgan l_v his va o’lchangan l_v o’lch ni taqqoslash mumkin. Agar l_v his ≠ l_v o’lch bo’lsa, kalibrlashni bajarish lozim, bu kanalni kuchaytirish koeffitsientini maxsus sozlash organi orqali o’zgartirish bilan amalga oshiriladi.

Kuchlanish va vaqt intervallarini o’lchashda yuzaga keladigan xatoliklar. Ostsillogrammaning chiziqli o’lchamlarini o’zgartirish ostsillogramma uchastkalarini ustma-ust tushirish va ko’rsatishlarni olishni nazarda tutadi. Shu sababli kalibrlash uchun ustma-ust tushirish va sanoq xatoliklari xosdir. Odatda, ustma-ust tushirish xatoligi 0,15...0,2 mm dan kam emas, sanoq xatoligi esa 0,3 mm.

Ustma-ust tushirishning ko’rsatilgan qiymati parallakssiz shkala deb nomlanadigan shkalaga mos keladi. Odatda, ekran shkalasi lyuminestsent qatlamdan 4...5 mm uzoqlikda bo’ladi. Bu holda ostsillogrammani biror burchak ostida kuzatishda parallaks tufayli xatolik yuzaga keladi, u odatda, 1% ni tashkil etadi. Bu xatolikni yo’qotish uchun zamonaviy ENTlarda shkalani ekran oynasining ichki tomoniga chiziladi yoki parallakssiz shkalalar tayyorlanadi, ularning chiziqlari shaffof materialning ikki tomonida bir-biriga qarama-qarshi joylashgan. To’g’ri burchak ostida qaralganida shkalaning ikki tomondan chizilgan chiziqlari bir-biri bilan ustma-ust tushgan bo’ladi. Qarash burchagi noto’g’ri bo’lganida parallaks tufayli tasvirning ikkiga ajralishi yuzaga keladi, bu 10.19-rasmda ko’rsatilgan. Undagi tasvir kuzatish chizig’i ekran sirtiga perpendikulyardan o’ngga va yuqoriga og’gan holga mos keladi.

Gorizontal o’q kalibrlanganda  kalibrator signalining davri va o’rnatilgan yoyish koeffitsienti ma’lum. Yoyish generatorini sozlash uchun ostsillograflarda maxsus rostlash ko’zda tutilgan. Kuchlanishlarni va vaqt intervallarini o’lchash xatoligi aniqligi chiziqli o’lchamlarni ustma-ust tushirish hamda sanashdagi aniqmasliklar bilangina cheklanmaydi.

Unga kanal Y amplitudaviy xarakteristikasining va yoyuvchi kuchlanishning nochiziqliligi jiddiy ta’sir ko’rsatadi. Kanal Y nochiziqliligining kuchlanishni o’lchash aniqligiga ta’siri 6.20-rasmda tushuntirilgan. Kanalning amplitudaviy xarakteristikasi (6.20-a rasm) nurning Y o’q bo’ylab og’ishining kirish qisqichlaridagi kuchlanish U_kir ga bog’liqligini ifodalaydi. Real amplitudaviy xarakteristika OBA nochiziqlidir. Uning yonida ideallashtirilgan amplitudaviy xarakteristika OB'A joylashgan. Aytaylik, kirish Y ga kalibratordan etalon kuchlanishi (a' impuls) berilgan bo’lsin (6.20-v rasm). Ikki hol bo’lishi mumkin. Birinchi holda, og’dirish koeffitsienti rostlagich shkalasi bo’yicha o’rnatilgan koeffitsientga mos bo’lganda ekranda kalibrlangan og’ish h_kal ni hosil qilamiz (6.20-b rasmda a ostsillogramma). Ikkinchi holda hosil qilingan ostsillogrammaning balandligi h_kal ga mos bo’lmaydi (6.20-b rasmdagi b ostsillogramma) va kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsientini o’zgartirish bilan sozlash zarur. Oxirgi natijada kirish kuchlanishi U_kir va h_kal ikkala holda ham bir xilligi sababli A nuqta (uning koordinatalari U_kal, h_kal) bir vaqtda real va ideallashtirilgan amplitudaviy xarakteristikalarga tegishli bo’ladi.

Shunday qilib, amplitudaviy xarakteristika ancha katta nochiziqlilikka ega, biroq o’qning kalibrlanishi formal bajarilgan bo’ladi va og’dirish koeffitsienti nominal koeffitsientga mos bo’ladi. Endi agar ostsillogramma b ga mos kuchlanishni ostsillogramma o’lchamini og’dirish koeffitsientiga ko’paytirib, aniqlasak, U'_kir (ostsillogramma b')ni hosil qilamiz. Aslida, xarakteristikaning nochiziqliligi sababli ostsillogramma b (6.20-b rasm)  kuchlanish bilan yaratilgan bo’ladi. O’lchashning xarakteristikaning amplitudaviy nochiziqliligi bilan bog’liq absolyut xatoligi kuchlanishning o’lchangan va haqiqiy qiymatlari ayirmasi bilan, ya’ni ∆ = U'_kir– bilan, nisbiy xatolik esa d=(U'_kir–)/ nisbat bilan aniqlanadi. Bu sistematik xatolikdir, biroq uni hisobga olish qiyin bo’ladi, chunki asbobning turli nusxalari uchun u turlicha bo’ladi.

Ostsillograflarni yasash amaliyotining ko’rsatishicha, kanal Y ning amplitudaviy xarakteristikasining nochiziqliligi 5 foizga teng bo’lganida kuchlanishni o’lchashdagi nisbiy xatolik 2...3% ni tashkil etadi.

Kuchlanishni o’lchashning turli omillar yig’indisiga bog’liq bo’lgan umumiy xatoligini aniqlashni endi ko’rib chiqamiz.

Xatoliklarni kamaytirish usullari. Kuchlanishni o’lchash aniqligini oshirish uchun murakkabroq asboblarda tadqiq qilinayotgan signal kuchlanishini kalibrlangan signal kuchlanishi bilan taqqoslash usulidan foydalaniladi. Bu holda kalibrator kuchlanishi etarlicha yuqori aniqlikda o’rnatilishi mumkin bo’ladigan signal ishlab chiqarilishi kerak. Metodning mohiyati 6.21-rasmda ko’rsatilgan. Kalibrlovchi kuchlanish (meandr) o’rnatilgan kuchlanish sanog’ini olish mumkin bo’lgan shkala bilan ta’minlangan rostlagichga keladi. Kalibrlovchi kuchlanishga potentsiometr R ning jilgichidan olinadigan o’zgarmas kuchlanish qo’shiladi. E₁ va E₂ manbalarning mavjudligi tufayli R dan olinadigan o’zgarmas tashkil etuvchi musbat ham, manfiy ham bo’lishi mumkin. Kommutatsiyalovchi impulslar bilan boshqariladigan elektron kommutator kuchaytirgich Y ga navbati bilan bir gal o’lchanayotgan signalni, ikkinchi gal kalibrlovchi kuchlanishni ulaydi. Kommutatsiyalovchi va kalibrlovchi impulslarning davomiyliklari orasida ma’lum bir munosabat mavjud bo’lganida ekranda kalibrlovchi nishonlar hosil bo’ladi (6.21-b rasm). Potentsiometr R ularni yuqori yoki pastga ko’chirish, kalibrlovchi kuchlanish rostlagichi esa ular orasidagi masofani o’zgartirish imkonini beradi. SHkala rostlagichdan foydalanib, kalibrlovchi nishonlarni (chiziqlarni) ostsillogramma bilan ustma-ust tushirish mumkin. Ulash natijasi kalibrlovchi kuchlanish rostlagichining shkalasi bo’yicha aniqlanadi.

Nochiziqlilik ta’sirini bartaraf etish uchun kompensatsion metoddan ham foydalaniladi. Uning mohiyati 6.22-rasmda tushuntirilgan. Kuchaytirgich Y kirishiga tadqiq qilinayotgan signaldan tashqari potentsiometr R jilgichidan o’zgarmas kuchlanish keladi. Agar kuchaytirgich Y o’zgarmas tashkil etuvchini o’tkazsa, u holda R dan olinadigan kuchlanishning o’zgarishi ostsillogrammani vertikal yo’nalishda ko’chishiga olib keladi. Ostsillogrammani, masalan, uning yuqori qismi mn chiziq bilan ustma-ust tushadigan qilib pastga ko’chirib (6.22-b rasm), o’zgarmas kuchlanishning o’zgarishini o’zgarmas tok voltmetri yordamida qayd etamiz.

6.22-b rasmda ko’rinib turganidek, ostsillogrammaning vertikal o’lchami mn va m'n' chiziqlar orasidagi masofaga teng. Shunday qilib, voltmetr shkalasidan olingan kuchlanish signal qulochiga teng.

Taqqoslash metodi, shuningdek, vaqt intervallarini o’lchash aniqligini oshirish uchun ham foydalaniladi. Bu metodning mohiyati arrasimon yoyish kuchlanishining ostsillogramma o’lchanayotgan uchastkasining boshi va oxiriga mos keladigan oniy qiymatlari ayirmasini tayanch kuchlanish bilan qiyoslashdan iborat.

6.23-rasmdan ko’rinib turganidek, nurning gorizontal yo’nalishda to’la og’ishiga yoyish kuchlanishining U_{yo min} dan U_yo max gacha o’zgarishi mos keladi. Ostsillogrammaning ab uchastkasiga yoyish kuchlanishining ∆U = U₂ – U₁ o’zgarishi mos keladi. ∆U ning qiymati ma’lum bo’lganida impulsning o’lchanayotgan davomiyligi ∆t = t₂ – t₁ = ∆t/tgα sifatida aniqlanishi mumkin. tgα = S  – arrasimon tebranish tikligi bo’lganligi sababli ∆t = (U₂ – U₁)/S. S ning qiymati ma’lum bo’lganligi uchun vaqt intervalini o’lchash ∆U = U₂ – U₁ ayirmani aniqlashga keltiriladi.

6.24-rasmda vaqt intervalini yuqorida tavsiflangan o’lchash usuliga asoslangan asbobning tuzilish sxemasi keltirilgan. Elektron kommutatorga arrasimon yoyish kuchlanishi va kalibrlovchi signal keladi. Kalibrlovchi signal manbasi meandr ishlab chiqaradi.

Kuchlanish sanoq qurilmasi bor rostlagich bilan o’rnatiladi. Shunday qilib, ENT ning plastinalari X ga navbatma-navbat yoyish kuchlanishi va kalibrlovchi signal keladi. Kalibrlovchi signal ekranda ikkita yorqin belgi (nuqta) hosil qiladi. Bu kalibrlovchi impulslar frontining juda qisqaligi, nurning gorizontal yo’nalishda ko’chish tezligi juda kattaligi va yoyish chizig’i sezilarsizligi bilan tushuntiriladi. Impulslarning yassi uchlarini tiklashda nur o’z o’rnida qoladi va ekranda yorqin nuqta hosil bo’ladi. Nuqtalar orasidagi masofani kalibrlovchi kuchlanish qulochini o’zgartirish bilan o’zgartirish mumkin, gorizontal o’qdagi nuqtalarning holatini potentsiometr R jilgichidan olinadigan o’zgarmas tashkil etuvchini kiritish bilan o’zgartirish mumkin (6.24-a rasm).

Aniq o’lchashlar uchun davomiyligi o’lchanayotgan vaqt intervaliga ekvivalent bo’lgan to’g’ri burchakli shakldagi impulslarni ham shakllantiriladi. ENT ekranida tadqiq qilinayotgan signaldan tashqari o’lchash signalining tasvirini ham hosil qilinadi, uning fronti va qirqimini ostsillogrammaning o’lchanayotgan uchastkasi chegaralari bilan ustma-ust tushiriladi. O’lchash impulsining parametrlarini ostsillograf ichiga o’rnatilgan vaqt intervallarini elektron-sanoqli o’lchagich bilan aniqlanadi. Mazkur metodning xatoligi o’lchash impulsining fronti va qirqimini ostsillogrammaning o’lchanayotgan uchastkasi chegaralari bilan ustma-ust tushirish xatoliklaridan va vaqt intervallarini elektron sanoqli o’lchagich xatoligidan jamlanib hosil bo’ladi.

6.7. Ko’p nurli ostsillograflar

Ko’p nurli ostsillograflar bitta ekranda bir necha nurni bir vaqtda kuzatish uchun mo’ljallangan. Bir vaqtda ikkita signalni kuzatish imkonini beradigan asboblar eng ko’p tarqalgan (6.25-rasm). Bu yerda ostsillogramma I tadqiq qilinayotgan zanjirning kirishiga kelayotgan signalni, ostsillogramma II esa chiqishida olinayotgan signalni tasvirlaydi. Mazkur tasvirni hosil qilish uchun ikki nurli ENT dan foydalaniladi, u umumiy kolba ichida joylashgan ikkita elektron to’pga ega bo’lib, ular o’zlarining vertikal va gorizontal og’diruvchi plastinalarni fokuslash sistemalariga ega.

Odatda, ikkala nurni yoyish umumiy generator va kuchaytirgich X orqali amalga oshiriladi, bu esa ikkala signalni yagona vaqt masshtabida aks ettirish imkonini beradi. Yagona vaqt masshtabi kuchlanishlarning oniy qiymatlarini qiyoslash, vaqtga oid munosabatlarni aniqlash, fazaviy siljishni o’lchash imkonini beradi va h.k.

Ikki nurli ostsillografning soddalashtirilgan tuzilish sxemasidan ko’rinib turibdiki (6.26-rasm), ENT ning ikkita nurini boshqarish ikkita identik (bir xil) kanallar Y₁ va Y₂ yordamida bajariladi va ular odatdagi ostsillograflarning vertikal og’dirish kanallari ega bo’lgan o’sha elementlarga ega. Davriy yoyishni sinxronlash va kutuvchi yoyishni ishga tushirishni ikkala kanalning kuchaytirgichlaridan olingan signal orqali amalga oshirish ko’zda tutilgan.

Bu asbobda qo’llanilayotgan ENT ning o’ziga xos xususiyati yoyishning teskari yo’li vaqtida nurni maxsus blokirlovchi plastinalar yordamida o’chirishdan iborat. Muxosaralovchi plastinalarga tushayotgan nurning yorqinligini boshqarish qurilmasidan impulslar berilganida ikkala elektron to’pning nurlari chetga keskin og’adi va ekranga tushmaydi.

Bundan katta sondagi nurli ENT lar ham yaratilgan.

Signallarni ikkita identik kanalning kirishlari Y₁ va Y₂ ga beriladi. Kanallar chiqishidan signallar yoyish generatorida shakllangan impulslar bilan boshqariladigan elektron kommutatorga keladi. Kommutator ushbu rejimlardan birida ishlashi mumkin: I; II; I + II; Uzish; Navbati bilan.

I va II rejimlarda ENT ekranida faqat bitta signal, mos ravishda kanal Y₁ yoki kanal Y₂ dan qayta tiklanadi. I+II rejimida ikkita signalning yig’indisi yoki ayirmasini tadqiq qilish, shuningdek, bir kanalga o’zgarmas kuchlanishni berib, ikkinchi kanalning o’zgarmas tashkil etuvchisini kompensatsiyalash mumkin. Uzish rejimida signallar 100 kGs chastota bilan qayta ulanadi, Navbati bilan rejimida esa har bir yoyish tsiklidan keyin shunday qilinadi. Ikkita signalning vertikal yo’nalishda siljitilishi (6.25-rasmda ko’rsatilganidek) kommutatorga Y₁ va Y₂ kanallarning kuchaytirgichlaridan keladigan signallarning o’zgarmas tashkil etuvchilarini tanlash bilan amalga oshiriladi.

Ikki nurli ostsillograflardan farqli ravishda, signallar kommutatsiyalanadigan va odatdagi ENT ga ega bo’lgan bu asbob ikki kanalli ostsillograf deb ataladi.

6.8. Stroboskopik ostsillograflar

Nano va pikosekundli davomiylikdagi impulsli jarayonlar signallarini, shuningdek, O’YuCh garmonik tebranishlarini ostsillograflashda bir qator o’ziga xos xususiyatlar yuzaga chiqadi, bulardan eng asosiysi, favqulodda keng chastotalar polosasiga bog’liq ravishda, elektron kuchaytirgichlar konstruktsiyasining murakkabligidir. Hozirgi vaqtda o’tkazish polosasi 0 dan 350 MGs gacha bo’lgan Y kanal kuchaytirgichlariga ega asboblar yaratilgan.

Boshqa xususiyatlar quyidagilardan iborat:

– konstruktsiyasining keraksiz rezonanslarni va qisqa impulslar shaklining buzilishini yuzaga keltiradigan nazorat elementlarining (og’diruvchi plastinalar sig’imlarining, signallarni keltiradigan simlar induktivligining) muhim ta’siri;

– elektronlar uchib o’tish chekli vaqtining ta’siri: agar tadqiq qilinayotgan signal davri uchib o’tish vaqti bilan o’lchovdosh bo’lsa (bu 100 MGs dan yuqori chastotalarda o’rinli bo’ladi), og’ish bo’yicha sezgirlik kamayadi; agar uchib o’tish vaqti og’diruvchi kuchlanishning butun sonli davrlariga teng bo’lsa, nur umuman og’maydi;

– elektron nurning ENT ekraniga nisbatan harakatlanish tezligi ortishi bilan yorug’lanish yorqinligining kuchli kamayishi;

– tadqiq qilinayotgan signal chastotasining ortishi bilan yoyish tezligiga qo’yiladigan talablarning keskin ortishi. Masalan, 1 GGs chastotali sinusoidal signalning bitta davrining eni 7 sm bo’lgan ostsillogrammasini hosil qilish uchun 70000 km/s yoyish tezligi zarur bo’ladi.

Bularning hammasi tezkor ENTlarni yaratish xususiyatlarini belgilab berdi. Xususan, tezkor ENTlarning og’diruvchi plastinalari chiqishlarini plastinalar bilan bevosita yaqinlikda (shisha orqali) kavsharlanadi. Bu plastinalar chiqishlarining induktivliklari va sig’imlarini plastinalari chiqishlari umumiy tsokol orqali qilingan odatdagi ENT larga solishtirilganda ancha kamaytiradi. Ostsillografning oxirgi kuchaytirgichlari kaskadlarini plastinalar chiqishlari yaqinida joylashtiriladi.

Elektronlar chekli uchib o’tish vaqtining ENT sezgirligiga ta’siridan ancha katta darajada qutilishga imkon beruvchi muhim chora yuguruvchi to’lqinni og’dirish tizimini qo’llanishdan iborat bo’lib, u o’zaro uncha katta bo’lmagan induktivliklar orqali ulangan qisqa plastinalar to’plamidan tashkil topgan. Plastinalar orasidagi masofa z o’qi bo’ylab (ekranga yaqinlashgani sari) ortib boradi, bu og’gan elektron nurning plastinalarga tushishini bartaraf etadi. Bunday og’diruvchi tizim o’zgarmaslari g’ujlangan uzun liniyadir. Agar kuchaytirgichning chiqish kuchlanishini liniyaning to’lqin qarshiligiga muvofiqlashtirib, chiqishida muvofiqlangan yuklama ulansa, u holda signal liniya bo’ylab qaytarilmasdan tarqaladi.

Agar har bir sektsiyaning sekinlatish vaqti  (bu yerda L – plastinalar juftligi orasidagi sig’im) elektronlarning qo’shni sektsiyalar orasidan uchib o’tish vaqtiga teng bo’lsa, u holda umumiy chastotaviy buzilishlar bitta sektsiyaning uzunligi bilan aniqlanadi. Og’ish bo’yicha umumiy sezgirlik sektsiyalar soniga proportsionaldir.

Ekran yorug’lanishining etarli yorqin bo’lishini ta’minlash maqsadida tezlatuvchi kuchlanishni oshirish lozim. Biroq tezlatuvchi kuchlanishni oddiy oshirish (6.2)ga asosan og’ish bo’yicha sezgirlikning pasayishiga olib keladi. Tezkor ostsillograflarda signallarni oshirish ham murakkab masala bo’lganligi sababli bunday yo’l qoniqarsizdir. Shuning uchun nur og’diruvchi tizimdan o’tganidan so’ng elektronlarni tezlatishga asoslangan keyingi tezlatishli tizimiga ega bo’lgan ENT dan foydalaniladi. Buning uchun trubkada uchta anoddan foydalaniladi va ularning oxirgisiga 20 kV gacha bo’lgan yuqori kuchlanish beriladi. Yorug’lanish yorqinligi ko’payadi, chunki uning qiymati tezlatuvchi kuchlanish kvadratiga proportsionaldir.

Tezkor ostsillograflar kuchaytirgichlarida chegaraviy chastotasi 2,5 GGs gacha bo’lgan tranzistorlar qo’llanilib, ularning quvvatiga jiddiy talablar qo’yiladi. Bu fikrni tushuntirish kerak, chunki nurni ENT da og’dirish uchun zarur bo’lgan energiya amalda nolga tengdir. Kuchaytirgichning o’tkazish polosasi qanchalik keng bo’lsa, u ishlaydigan yuklamaning qarshiligi shunchalik kichik bo’lishi lozim. Agar kuchaytirgich to’lqin qarshiligi 150 Om li sektsiyalangan og’diruvchi tizimga ishlasa, u holda 30 V li kuchlanish olish uchun 0,5 A tok zarur. Bu tokni esa tranzistor ta’minlashi lozim bo’ladi.

Nurning harakat tezligini oshirish uchun to’g’ri yo’l tsikli ancha qisqa bo’lgan arrasimon kuchlanish shakllantirilishi lozim. (6.6) dan kelib chiqadiki, kondensator zaryadida kuchlanishning o’sish tezligi RC-zanjirning vaqt doimiysiga bog’liq. Kondensatorning sig’imi 40...50 pF dan kamayishi maqsadga muvofiq emas, chunki bu holda parazit sig’imlar muhim rol o’ynay boshlaydi va yoyish generatori signallarining parametrlari almashtiriladigan detallarga va turli tasodifiy omillarga bog’liq bo’ladi. Biroq S = 40...50 pF/s da kerakli o’sish tezligini etarlicha katta, 0,4...0,6 A tartibidagi zaryad tokidagina ta’minlash mumkin,  bu esa ta’minot qurilmasini murakkablashtiradi, quvvatli transformatorlar qo’llanilishini talab etadi va hokazo. Qisqa teskari yo’lni shakllantirishda va sinxronlashda jiddiy qiyinchilik yuzaga keladi.

Tez kechadigan jarayonlar signallarini ostsillograflash masalasi boshqacha texnik echimga ega bo’lib, u maxsus ENT larni va boshqa murakkab qurilmalarni qo’llanish zaruratidan xalos etadi. Bu echimning mohiyati tadqiq qilinayotgan signalni vaqt bo’yicha, masalan, stroboskopik metod bilan transformatsiyalashdan iborat bo’lib, u signalning shaklini o’zgartirmasdan, uni vaqt bo’yicha «cho’zish» va ostsillogrammasini olish uchun odatdagi (tezkormas) ostsillografda foydalanish imkonini beradi.

Signalni stroboskopik o’zgartirish printsipi 6.27-rasmda ko’rsatilgan. T davr bilan takrorlanuvchi boshlang’ich signal U_s bilan qisqa stroblovchi impulslar ketma-ketligi U_strob amplituda bo’yicha modulyatsiyalanadi (6.27-b rasm).

Signalning davri stroblovchi impulslarning kelish davridan ∆t vaqtga kichik. Agar birinchi stroblovchi impuls signalning birinchi davri boshlanishi bilan ustma-ust tushsa (6.27-a rasmdagi a₁ nuqta), u holda ikkinchi stroblovchi impuls davr boshlanishiga nisbatan ∆t vaqtga, uchinchisi 2∆t vaqtga surilgan bo’ladi va hokazo. Amplitudaviy modulyatsiyalash natijasida shunday impulslar ketma-ketligi U_yo ni hosil qilamizki (6.27-v rasm), unda har bir impuls signalning stroblanayotgan nuqtadagi kuchlanishga teng qulochga ega bo’ladi. Masalan, stroblovchi impuls 4 tadqiq qilinayotgan signal maksimal qiymatga ega bo’lganida paydo bo’ladi (6.27-a rasmdagi a₄ nuqta), bunga mos ravishda, to’rtinchi modulyatsiyalovchi signalning qulochi a₄ (6.27-b rasm) maksimal qiymatga ega bo’ladi. Modulyatsiyalangan impulslar uchlarining o’rama egri chizig’i shtrixli chiziq bilan ko’rsatilgan. 6.27-a va b rasmlarni qiyoslashdan ko’rinadiki, o’rama egri chiziq shakli boshlang’ich signal shaklini takrorlaydi, biroq uning davri boshlang’ich signal davridan n marta ortiqdir. Signalni vaqt ichida transformatsiyasi ana shunday sodir bo’ladi.

6.27-rasmdan ko’rinib turibdiki, stroblovchi signallar go’yoki boshlang’ich signalga nisbatan, har bir tsiklda ulardan ∆t vaqtga o’zib, ko’chadi. Ko’rib chiqilgan misolda ettita tsikldan so’ng so’rov signali U_c = 0 ga mos a₇ nuqta bilan ustma-ust tushadi va jarayon yana takrorlanadi. Shunday qilib, bu misolda n = 7. n ning qiymati ∆t ning tanlanishiga bog’liqligini aniqlash qiyin emas. ∆t qancha kichik bo’lsa, boshlang’ich signal egri chizig’ida sanoqlar shuncha ko’proq joylashadi va signalning bitta davrini o’zgartirish uchun ko’proq tsikllar zarur bo’ladi.

n sonni ushbu oshkor n = T/∆T munosabatdan aniqlash mumkin. Shunday qilib, signalning vaqt bo’yicha transformatsiyalanishi sanoqlar soni bilan bog’liq. Sanoqlar qancha ko’p bo’lsa, signal vaqt bo’yicha shuncha ko’proq cho’ziladi. Sanoqlar sonini oshirish boshlang’ich signalni puxtaroq tahlil qilish imkonini beradi. Yuqorida ko’rilgan misolda sodda bo’lishi uchun o’zgartirish jarayonini ettita sanoq yordamida ko’rsatish imkonini beruvchi ravon o’zgaradigan signal maxsus olingan. Amaliyotda sanoqlar soni, ayniqsa, boshlang’ich signal murakkab shaklga ega bo’lganida va unda kuchlanishning keskin o’zgarishlari mavjud bo’lganida, ancha ko’pdir. Biroq sanoqlar soni keragidan ortiqcha ko’p bo’ladigan hollar ham bo’lishi mumkin. Masalan, f_s = 4 GGs va kanal Y ning o’tkazish polosasi 1 MGs ga teng bo’lganida vaqt masshtabini zaruriy transformatsiyalash koeffitsienti n = f_c/f_v = 4·10⁹/1·10⁶ = 4000 ni tashkil etadi. Shunday qilib, tadqiq qilinayotgan signalning bitta davriga 4000 ta sanoq to’g’ri keladi, bu esa haddan ortiqchadir.

Sanoq nuqtalari sonini oshirmasdan, zaruriy vaqt bo’yicha o’zgartirish hosil qilishning sodda usuli mavjud. U boshlang’ich signalning biror miqdordagi davrlarini o’tkazib yuborishdan iborat. Stroblovchi impulslarning kelish intervalini sanashda stroblovchi impulslarning bitta kelish davrida signalning butun sondagi (k) davrlari joylashgan qilib tashlanadi. Masalan, birinchi sanoq a₁ uchun u_s signalning 1-davridan, a₂ uchun 11-davridan, uchinchisi a₃ uchun 21-davridan, to’rtinchi a₂ uchun 31-davridan foydalanish mumkin va hokazo. Vaqt bo’yicha umumiy transformatsiyalash kn kattalikni tashkil etadi. Ko’rib chiqilgan bu usul signalning davrini kerakli o’zgartirishni stroblovchi impulslar kelish chastotasini k marta kamaytirilgan holda hosil qilishga imkon beradi, bu esa stroboskopik ostsillograf konstruktsiyasini soddalashtiradi.

Stroboskopik asbobning tuzilish sxemasi 6.28-rasmda keltirilgan. Kerakli vaqt bo’yicha siljitish kattaligiga ega bo’lgan stroblovchi signallarni shakllantirish uchun ikkita arrasimon kuchlanish generatori va qiyoslash sxemasidan foydalaniladi. Bir generator «tez» arrasimon kuchlanish (TAK) va ikkinchisi «sekin» arrasimon kuchlanishni (SAK) shakllantiradi.

Tasvir katta aniqlikda bo’lishiga erishish uchun kengaytirilgan impulslarning yassi (tekis) uchastkalari maxsus qurilma tomonidan shakllantiriladigan maxsus impulslar bilan tagidan yoritiladi va ENT katodiga beriladi. ENT ekranidagi tasvir 6.29-e rasmda ko’rsatilgan. Stroblovchi impulslarning takrorlanish chastotasi etarlicha katta bo’lganida tasvir yaqin joylashgan yorqin nuqtalar to’plamidan iborat bo’ladi. Nurni yoyish SAK generatoridan amalga oshiriladi.

6.9. Raqamli ostsillograflar

Raqamli ostsillograf bir vaqtda signalni ekranda kuzatish va uning bir qator parametrlarining son qiymatlarini odatdagi ostsillograf ekranidan miqdoriy kattaliklarni sanash yo’li bilan topishdan ko’ra katatroq aniqlik bilan hosil qilish imkonini beradi. Bu signalning parametrlari bevosita raqamli ostsillografning kirishida o’lchanishi tufayli mumkin bo’ladi, chunki vertikal og’dirish kanali orqali o’tgan signal jiddiy xatoliklar bilan o’lchanishi mumkin. Bu xatolar 10% gacha etishi ham mumkin.

Hozirgi zamon raqamli ostsillograflari bilan o’lchanadigan parametrlar quyidagilardir: signal amplitudasi, uning chastotasi yoki davomiyligi. Ostsillograf ekranida, ostsillogrammalarning o’zlaridan tashqari boshqaruv organlarining holati ham aks ettiriladi (sezgirlik, yoyish davomiyligi va boshqalar). Ostsillografdan axborotni bosishga chiqarish va boshqa funksional imkoniyatlar ko’zda tutilgan. Biroq raqamli ostsillograflarning imkoniyatlari shu bilan cheklanib qolmaydi. Raqamli ostsillograflarni mikroprotsessorlar bilan biriktirish signal kuchlanishining amaldagi qiymatini aniqlash va hatto istalgan turdagi signal uchun Furye almashtirishlarini hisoblash hamda ekranda aks ettirish imkonini beradi.

Raqamli ostsillograflar qurilmalarida signalni to’la raqamli qayta ishlash amalga oshiriladi, shuning uchun odatda, ularda eng yangi indikatorli panellarda akslantirishdan foydalaniladi.

Raqamli ostsillograflarda o’lchash natijasini aks ettirish uch usul bilan o’tkaziladi:

– signalning dinamik tasvirini ekranda kuzatish bilan parallel ravishda, uning sonli parametrlari tabloda yoritiladi;

– operator signalning ekrandagi tasviriga o’lchanayotgan parametrni belgilash uchun yorug’lik nishonlarini shunday yaqin keltiriladiki, keyin tegishli rostlashdagi raqam bo’yicha parametrning qiymatini aniqlaydi;

– tekshirilayotgan signallarning tasvirini va raqamli axborotni shakllantirish uchun maxsus kineskoplar (masalan,  matritsaviy indikatorlar) hamda rastrli usullardan foydalaniladi.

Hozirgi zamon ostsillograflarida trubkaning ekranida tasvirning optimal o’lchamlari avtomatik o’rnatiladi. Quyida zamonaviy raqamli avtomatlashtirilgan ostsillografning parametrlari keltiriladi.

Raqamli ostsillografning tuzilish sxemasi quyidagilarni o’z ichiga oladi: kirish signali attenyuatori; vertikal va gorizontal og’dirish kuchaytirgichlari; amplitudalar va vaqt oraliqlarini o’lchagichlar; signal va o’lchashlarning interfeyslari; mikroprotsessorli kontrollyor; yoyish generatori; sinxronlash sxemasi va elektron-nurli trubka.

Zamonaviy-raqamli ostsillografning texnik tavsiflari:

o’tkazish polosasi 0...100 MGs;

og’dirish koeffitsientlari 0,02...10 V/bol.;

yoyish koeffitsientlari 20 ns/bol ... 20 ns/bol.;

og’dirish va yoyish koeffitsientlarining xatoligi 2...4%;

raqamli o’lchashlar xatoligi 2...3%;

ekranning o’lchami 80Ѕ100 mm.

Funksional imkoniyatlari:

tasvir o’lchamlarining avtomatik o’rnatilishi;

avtomatik sinxronlash;

ikkita nishon orasida ayirmali o’lchashlar;

signallar amplitudasining qulochi, maksimum va minimum, impulslar davri, davomiyligi, pauzasi, fronti hamda pasayishini avtomatik o’lchash;

umumiy foydalanish kanaliga kirish.

6.30-rasmdagi tuzilish sxemasidan ko’rinib turibdiki, tekshirilayotgan signalning amplitudaviy va vaqt parametrlari asbobga o’rnatilgan o’lchashlar yordamida aniqlanadi. Mazkur o’lchashlar asosida mikroprotsessorli kontrollyor talab qilinadigan og’dirish va yoyish koeffitsientlarini hisoblashni o’tkazadi hamda interfeys orqali bu koeffitsientlarni vertikal va gorizontal og’dirish kanallarining apparatli qismiga o’rnatadi. Bu tasvirning vertikal va gorizontal bo’yicha o’lchamlari o’zgarmas bo’lishini hamda signalning avtomatik sixnronlanishini ta’minlaydi.

Mikroprotsessorli kontrollyor, shuningdek, old paneldagi boshqaruv organlarining holati haqida va so’rov natijalari kodlashdan so’ng yana kontrollyorga keladi hamda u interfeys orqali tegishli avtomatik o’lchash rejimini ulaydi. O’lchash natijalari maxsus yorug’lik tablosida induktivlanadi (u trubka ekraniga o’rnatilishi ham mumkin), shu bilan birga, signalning amplitudaviy va vaqt parametrlari bir vaqtda aks etadi.

Nazorat savollari

1. Ostsillograflar qanday maqsadlar uchun ishlatiladi?

2. O’lchash masalalarini hal etishda qanday ostsillograf tiplari ishlatiladi?

3. Universal ostsillografning tuzilish sxemasiga qanday qismlar kiradi?

4. Elektron ostsillografda yoymani sinxronlash nima uchun ishlatiladi?

5. Sinxronlashning asosiy turlarini sanab o’ting.

6. Ostsillograflarda amplituda kalibratorlari nima uchun ishlatiladi?

7. Gorizontal plastinalarga beriladigan bir tekis o’zgaradigan kuchlanishning vazifasi nimadan iborat?

8. ENT qurilishi, ishlash printsipi, parametrlari va xarakteristikalari.

9. Arrasimon kuchlanish generatori qanday ishlaydi?

10. O’ymalar turlarini sanab o’ting.

11. Ostsillograf yordamida signal amplitudasi qanday o’lchanadi?

12. Stroboskopik ostsillografning ishlash printsipi nimadan iborat?

13. Ko’p nurli ostsillografning ishlash printsipi nimadan iborat?

14. Raqamli ostsillograflarni asosiy tavsiflari va imkoniyatlari.

7-BOB. SIGNAL VA CHASTOTA-VAQT PARAMETRLARINI O’LCHASH VA SPEKTR TAHLILI

7.1. Chastotani o’lchashning analog usullari

Aloqa sohasida keng chastotalar diapazonidan – bir necha yuz kilogertsdan o’nlab gigagertsgacha foydalaniladi. Chastotani o’lchash keng tarqalgan masaladir.

Chastota f va vaqt T teskari kattaliklardir: f = 1/T, bu yerda f – gertslarda, T – sekundlarda o’lchanadi. Bundan tashqari, chastota to’lqin uzunligi bilan ma’lum           f = c/l ifoda orqali bog’langan, bu yerda c = 3 · 10⁸ m/s – bo’shliq fazoda yorug’lik tezligi, l – to’lqin uzunligi, metr hisobida. Demak, chastota, vaqt yoki to’lqin uzunligini o’lchash nazariy jihatdan bir xil ahamiyatlidir, biroq amalda ko’pchilik hollarda chastotalar va vaqt intervallari o’lchanadi. To’lqin uzunligi zarurat bo’lganda oson hisoblanadi.

Chastota va vaqt intervallarini o’lchash xatoligi absolyut qiymatlari bilan, masalan, ±10^–2 Gs, 10 ns kabi ifodalanadi, biroq ko’pincha nisbiy qiymatlarda beriladi. Berilgan qurilma chastotasini o’lchashning ruxsat etiladigan xatoligi bu chastotani ruxsat etiladigan o’rnatish xatoligidan kamida 3 marta kichik bo’lishi kerak. Masalan, radiostantsiyaning eltuvchi chastotasi f_elt = 1,5 MGs  ± 3 Gs. Chastotani o’rnatish xatoligi ∆f /f_elt = δ_elt = 3/1,5·10⁶ = 2·10^–6. Bu holda chastotani o’lchash uchun asbobning xatoligi 10^–6 dan kichik bo’lishi kerak. Bunday asbob yana ham aniqroq qurilma bilan qiyoslanishi kerak. Bu qurilmaning xatoligi 2·10^–7 dan ortmasligi kerak. Chastotani 10^–9 xatolik bilan va hatto bundan ham yaxshiroq o’lchaydigan asboblar mavjud. Past chastotalarni o’lchash, odatda, ancha katta xatolik bilan bajariladi. Vaqt intervallarini o’lchash 10^–4...10^–5 xatolik bilan bajariladi.

Chastotani qiyoslash metodi, rezonans metodi va diskret sanoq metodi bilan o’lchash mumkin. Diskret sanoq metodi asosida raqamli indikatsiyalovchi elektron-sanoq chastotamerlari yaratilgan bo’lib, ular aloqa sohasida chastotani o’lchash uchun boshqa metodlarga asoslangan asboblarni amalda siqib chiqaradi. Shu bois, analogli metodlarni, bunday asboblarning bir qismi hozirda ham ishlayotganligi sababli umumiy tarzda ko’rib chiqamiz.

Qiyoslash metodi. Noma’lum chastotani qiyoslash metodi bilan o’lchash uchun namunali chastota signali generatori hamda o’lchanayotgan va namunali chastotalarning tengligi yoki ularning karraliligini aniqlashga yordam beradigan indikatorga ega bo’lish lozim. Agar indikator sifatida ostsillografdan foydalaniladigan bo’lsa, o’lchash usulini ostsillografik usul, chastotalarning ustma-ust tushishini qayd qiladigan telefon, magnitoelektrik mikroampermetr yoki elektron-optik indikatordan foydalaniladigan bo’lsa, nolinchi tepkilar usuli yoki geterodinli usul deb ataladi.

Qiyoslash usuli past va yuqori chastotalarni o’lchash uchun yaroqlidir. U sodda va ancha aniqdir.

Chastotani o’lchashning ostsillografik usulini chiziqli, sinusoidal va doiraviy yoyishlarda qo’llash mumkin. Chiziqli yoyishda namunali chastota sifatida mazkur ostsillograf yoyish generatori chastotasidan foydalaniladi. Noma’lum chastota kuchlanishi ostsillografning vertikal og’dirish kanali kirishiga beriladi, yoyish generatori chastotasini esa (sinxronlash kuchlanishining chiqarilgan dastasi yordamida), toki ekranda bitta davr tasviri hosil bo’lmagunigacha o’zgartiriladi. Bunda o’lchanayotgan chastota o’rnatilgan yoyish chastotasiga teng. Ko’pchilik ostsillograflarda yoyish chastotasi kalibrlangan va o’lchash xatoligi kalibrlash xatoligiga mos bo’ladi. Ostsillograf ekranida bir necha davrlarning tasvirini hosil qilish mumkin, bunda noma’lum chastota yoyish chastotasidan n marta katta bo’ladi, bu yerda n – davrlar soni. Amalda n 5...6 dan oshmasligi kerak.

Sinusoidal yoyishda noma’lum chastota vertikal og’dirish kirishiga, namunali chastota kuchlanishi esa gorizontal og’dirish kirishiga beriladi. Ostsillografning yoyish generatori uzib qo’yiladi. Namunali chastotani o’zgartira borib, qo’zg’almas yoki sekin harakatlanayotgan Lissaju shakllarini hosil qilamiz. Agar u to’g’ri chiziq, ellips yoki aylana shaklida bo’lsa, u holda chastotalar teng:   f_x = f_o. Agar qo’zg’almas ostsillogramma murakkabroq shaklli bo’lib chiqsa, bu noma’lum va namunali chastotalarning karrali ekanligi haqida guvohlik beradi, uni bunday usul bilan aniqlash lozim.

Hosil bo’lgan shaklni fikran vertikal va gorizontal chiziqlar bilan kesish (7.1-rasm) hamda ularning shakl tarmoqlarini vertikal bo’yicha kesib o’tishlari soni n_v ni va gorizontal bo’yicha kesib o’tishlari soni n_g ni sanash kerak. Bu sonlarning nisbati namunali va o’lchanayotgan chastotalar nisbatiga teng: n_v/n_g = f_n/f_x, bu yerdan

(7.1)

Chastotani o’lchashda o’lchanayotgan signalni X kanal kirishiga berish ham mumkin. U holda namunali chastotani Y kanal kirishiga berish lozim bo’ladi. Bunda o’lchash natijasini aniqlaydigan (7.1) formulada namunali chastotani teskari nisbat n_v/n_g ga ko’paytirish lozim bo’ladi.

Sinusoidal yoyishdan 10 dan kichik karrali chastotalarga qo’llaniladi, chunki ko’p sondagi kesishishlarni sanash qiyin bo’ladi. O’lchanayotgan chastotaning yuqori chegarasi ostsillograf kanallaridagi kuchaytirgichlarning o’tkazish polosasi bilan aniqlanadi. O’lchanayotgan chastotalarning kuchlanishlari 10V va undan yuqori bo’lganda, kuchaytirgichlarni chetlab o’tib, bevosita ENT plastinalariga uzatish mumkin. Bunda chastota o’lchashning yuqori chegarasi 100 MGs ga etadi.

O’lchash xatoligi namunali chastotani o’rnatish xatoligi va shkala chastotasining nostabilligi bilan aniqlanadi. Ulardan istalgan birining nostabilligi qancha katta bo’lsa, Lissaju shakli shunchalik tezroq aylanadi va chastotalar karraligini sanash qiyinlashadi.

Doiraviy yoyishda namunali chastotani faza maydalagich orqali, ostsillografning ikkala kirishiga beriladi. Ostsillograf ekranida yoyish liniyasi aylana shaklida paydo bo’ladi va u namunali chastotaga teng chastota bilan aylanadi, ya’ni bitta aylanish vaqti davr davomiyligiga teng. Noma’lum chastotali signal kuchlanishini ENT modulyatoriga beriladi va yoyish chizig’i yorqinligini o’lchanayotgan chastota davri davomida 1 marta o’zgartiradi.

Agar f_x = f_n bo’lsa, u holda aylananing yarmi yorqin (yorug’), yarmi esa qora bo’ladi. Agarda  f_x > f_n bo’lsa, u holda aylana shtrixlardan tashkil topib (7.2-rasm), ularning (yorqin va qora shtrixlar) soni n noma’lum va namunali chastotalar karraligiga teng:  n = f_x/f_n, bu yerdan  f_x = nf_n. Agar chastotalar karrali bo’lmasa, u holda ostsillogramma aylanadi va o’lchash qiyinlashadi. Doiraviy yoyish karraligi sinusoidal yoyishdagidan ancha katta bo’lgan chastotalarni o’lchashga imkon beradi, chunki shtrixlarni sanash kesishmalarni sanashdan qulayroqdir. Bunda namunali chastotadan past chastotani ham o’lchash mumkin, buning uchun o’lchanayotgan chastotani fazatilgich orqali ostsillografning ikkala kirishiga beriladi va yoyilma chizig’ini aylana ko’rinishida hosil qilinadi, namunali chastota kuchlanishini esa trubkaning modulyatoriga beriladi. Ostsillogramma qo’zg’almas bo’lganida f_x = f_n/n. O’lchash xatoligi va o’lchanadigan chastotalar chegaralari sinusoidal yoyishdagi kabi aniqlanadi.

Nolinchi tepkilar usulini yuqori chastotalarni o’lchash uchun qo’llaniladi. Ikkita kuchlanish: U₁ = U₁cosω₁t va U₂ = U₂cosω₂t ni nochiziqli element – aralashtirgichga beriladi. Aralashtirgich chiqishida ko’p chastotalar: nf₁, mf₂ – garmonik tashkil etuvchilar va nf₁±mf₂ – kombinatsion tashkil etuvchilar kuchlanishi paydo bo’ladi. Kombinatsion chastotalar jumlasida birinchi garmonikalar ayirmasi bo’ladi va u tepkilar chastotasi f_tep = |f₁ – f₂| deb ataladi. Agar f₁ va f₂ chastotalar bir-biriga teng bo’lsa, u holda tepkilar chastotasi nolga teng bo’ladi, shuning uchun ikkita chastotani tepkilar yordamida o’lchash nolinchi tepkilar usuli deb ataladi.

Chastotani nolinchi tepkilar usuli bilan o’lchash sxemasi 7.3-a rasmda tasvirlangan. Namunali chastota f_n va o’lchanayotgan chastota f_x kuchlanishlarini aralashtirgich kirishiga beriladi. Uning chiqishiga tepkilar chastotasi indikatori ulanadi, bunday indikator sifatida boshga taqiladigan telefondan foydalanish mumkin. Agar namunali chastotani tekis o’zgartirilsa, u holda tepkilar chastotasi 20 kGs dan past bo’lganida (f_tep = |f_x – f_n| < 20 kGs) telefonda ayirma chastotasining tovushi (toni) eshitiladi, bu tovush f_n chastota o’lchanayotgan f_x chastotaga yaqinlashgani sari pasayadi.

7.3-b rasmda tepkilar chastotasi f_tep ning o’lchanayotgan chastota f_x o’zgarmas bo’lganda namunali chastota f_n ning o’zgarishiga bog’liq ravishda, o’zgarishi ko’rsatilgan. a nuqtada tepkilar chastotasi nolga teng va o’lchanayotgan chastota qiymati namunali chastota qiymati bilan ustma-ust tushadi. Biroq f_x = f_n bo’ladigan momentni telefonda tovush yo’qligiga qarab aniqlash mumkin emas, chunki odam qulog’i 5–6 Gs dan past tovushlarni payqamaydi. 10–12 Gs gacha absolyut xatolikka olib keladigan «nolinchi tepkilar» zonasi paydo bo’ladi.

Bu xatolikni kamaytirish uchun bir necha yo’llardan foydalanish mumkin. Ayrili sanoq usulidan tez va oddiy foydalanish mumkin, u quyidagidan iborat. Tepishlar tovushini xotirlab qolish uchun qulay bo’lgan biror f₁₀ chastota, masalan, 1 nuqtada o’rnatiladi (7.3-b rasm). So’ngra nolinchi tepkilar zonasini o’tib, namunali chastotani oldingi tepkilar tovushi eshitiladigan f₂₀ qiymatga o’rnatiladi (2 nuqta). Ma’lumki,  namunali chastotaning nolinchi tepkilardan chap va o’ng tomondagi ikkita qiymatining o’rta arifmetigi o’lchanayotgan chastotaga teng:

f_x = (f₁₀ – f₂₀)/2.

Ayrili sanog’da tepkilar chastotasi tengligini aniqlashning noaniqligi hisobiga yuzaga keladigan qo’shimcha xatolik unchalik katta emas va o’lchashni bajarayotgan operatorning musiqiy eshitish qobiliyati qancha yuqori bo’lsa, shuncha kamdir.

Xatolikni kamaytirishning ikkinchi yo’li telefonni magnitoelektrik milliampermetrga, ya’ni tovush indikatorini vizual indikatorga almashtirishdan iborat. Tepkili tebranishlar chastotasi 10 Gs dan kam bo’lganida asbob strelkasi tepkili tebranishlar chastotasi bilan tebranadi va f_x = f_n bo’lganda nolda to’xtaydi. Nolinchi tepkili tebranishlarni vizual kuzatish uchun ostsillograf yoki elektron-optik indikatorni qo’llab, yaxshi natijalarni olish mumkin.

Shuni nazarda tutish kerakki, namunali va o’lchanayotgan chastotalarning kuchlanishlari garmonikalarga ega bo’lsa, u holda nolinchi tepkili tebranishlar nf_x = mf_n tenglik bajarilgan sharoitda ham hosil bo’lishini nazarda tutish kerak. Bu hodisa noaniqlikni yuzaga keltiradi, uni bartaraf etish uchun f_x ning taqribiy qiymatini bilish foydalidir. Ma’lumki, garmonikalarning jadalligi ularning nomerlari ortishi bilan kamayadi va yuqori garmonikalarda tez kamayadi.

Geterodinli chastota o’lchagichlar nolinchi tepkili tebranishlar printsipi bo’yicha ishlaydi. O’lchanayotgan chastota kalibrlangan generator chastotasi bilan taqqoslanadi, nolinchi tepkili tebranishlar esa telefon yoki boshqa indikator bilan qayd etiladi. O’lchanayotgan chastota generator shkalasi bo’yicha yoki tegishli jadvallar bo’yicha aniqlanadi.

7.4-rasmda eng sodda geterodinli chastota o’lchagichning tuzilish sxemasi keltirilgan.

Ravon (bir tekis) sozlanadigan generator yuqori sifatli generatorlardan tayyorlanadi, uning ta’minot toki stabillashgan va shu sababli har bir diapazon ost chegaralarida chastotasining nostabilligi kam. Generator o’zgaruvchan sig’imli kondensator S_n bilan sozlanadi, uning plastinalari shunday ishlanganki, chastota o’zgarishining kondensator rotori vaziyatining o’zgarishiga chiziqli bog’liqligi ta’minlanadi. Bu sozlash shkalasi bo’limlari orasidagi sanoqlarni interpolyatsiyalash imkonini beradi.

Geterodinli chastota o’lchagich yordamida chastotani o’lchashdagi xatoliklarning bosh manbasi C_n kondensator shkalasi darajalanishining buzilishidir. Geterodinli chastota o’lchagichda darajalanishni tiklash uchun tayanch (namunali) chastota manbasi – kvartsli stabillovchi generator mavjud. Bu chastota bo’yicha har bir o’lchash oldidan sozlash shkalasi sozlovchi kondensator S_k yordamida tekshiriladi va kalibrlanadi. Kalibrlash uchun kvartsli stabillovchi generator kuchlanishi kalit K orqali va ravon sozlash shkalasi tayanch chastota f_kv ga mos ma’lum qiymatga o’rnatiladi. Agar past chastota kuchaytirgich PChK chiqishida tepkili tebranishlar eshitilayotgan bo’lsa, ularni S_k kondensator yordamida nolga keltirish lozim.

O’lchanayotgan chastotalar diapazonini kengaytirish uchun ravon sozlanadigan generatorning yuqori garmonikalaridan, kalibrlash uchun esa ikkala generatorning yuqori  garmonikalaridan foydalaniladi, natijada ravon sozlanadigan generatorni sozlashda ko’plab nolinchi tepkilar paydo bo’ladi, bu esa o’lchangan chastota sanog’ini olishni qiyinlashtiradi. Bunday aniqmasliklarni bartaraf etish uchun geterodinli chastotao’lchagichlar darajalash jadvallari yoki grafiklari bilan ta’minlanadi. Chastota o’lchagichning sozlash shkalasi odatda, katta sekinlatish bilan ikki yoki uch bosqichli qilib tayyorlanadi, bu esa katta sondagi sanoq nuqtalarini olish imkonini beradi.

Chastotani o’lchash metodikasi ishlatilayotgan geterodinli chastota o’lchagichning tuzilish sxemasiga bog’liq bo’lib, uning tavsifnomasida beriladi. Chastotani o’lchash aniqligi yuqori. Xatolik manbalari: kvartsli stabillanuvchi generator chastotasi qiymatlarining xatoligi; bu tayanch chastotasining nostabilligi; ravon sozlanadigan generator chastotasining nostabilligi; uning shkalasi darajalanishining xatoligi.

Sanoatda ruxsat etiladigan xatoliklar chegaralari 5·10^–4, 5·10^–5 va 5·10^–6 bo’lgan uch aniqlik klassidagi geterodinli chastota o’lchagichlar ishlab chiqarilgan. Har bir chastota o’lchagichning tayanch chastotalari xatoligi bir tartibga kichikdir. Geterodinli chastota o’lchagichlar to’plami yordamida 125 kGs dan 80 GGs gacha diapazondagi chastotalarni o’lchashga erishish mumkin. CHastotani geterodinli chastota o’lchagichlar bilan o’lchash jarayoni ancha uzoq davom etadi; u operatorning malakali va e’tiborli bo’lishini talab etadi.

Rezonans metodi. Chastotani rezonans metodi bilan  o’lchash tebranish konturida yuzaga keladigan elektr rezonansi hodisasiga asoslanadi. Bu metod yuqori va o’tayuqori chastotalarda qo’llaniladi. Chastotani o’lchashning tuzilish sxemasi 7.5-rasmda keltirilgan.

O’lchanayotgan f_x chastota kuchlanish manbasi rezonansli chastota o’lchagich bilan bog’lanadi. Bu chastota o’lchagich yuqori sifatli o’lchash konturidan iborat bo’lib, rezonans indikatorini sozlash uchun aniq darajalash mexanizmiga ega. Chastotani o’lchash uchun konturni f_x chastota bilan rezonansga indikator ko’rsatkichining maksimal og’ishi bo’yicha sozlash kerak, ya’ni chastota sanog’ini sozlash mexanizmi shkalasi yoki jadval (grafik) bo’yicha olish kerak. O’lchash konturining konstruktsiyasi chastotalar diapazoniga bog’liq: 50 kGs...200 MGs chastotalar diapazonida induktivlik g’altaklari va o’zgaruvchan sig’imli kondensatorlardan iborat parametrlari to’plangan konturlar qo’llaniladi; bundan yuqori chastotalarda parametrlari taqsimlangan konturlardan, ya’ni koaksial liniyalar kesmalari yoki hajmiy rezanatorlardan foydalaniladi. Chastotani rezonans metodi bilan o’lchash radiotexnikaning paydo bo’lishidan boshlab, keng qo’llanilgan edi, biroq unda jiddiy kamchiliklar mavjudligi sababli diskret sanoq metodi tomonidan siqib chiqarilmoqda. Rezonans metodining kamchiliklari jumlasiga quyidagilar kiradi: o’lchanayotgan kattalik manbasi va chastota o’lchagich bog’lanishini tanlash zarurligi; sozlashni diqqat bilan bajarish zarurligi va 0,05...0,5 foizni tashkil etuvchi ancha katta xatolik borligi. Chastotani rezonans metodi bilan o’lchash xatoligi chastota o’lchagich o’lchash konturining yaxshiligiga, indikatorning sezgirligiga, o’lchash konturini sozlash mexanizmi shkalasining darajalanishi aniqligiga va undan sanoqni olish aniqligiga, atrofdagi havoning xaroratiga hamda namligiga, chastota o’lchagichning o’lchanayotgan chastota manbasiga bog’lanish darajasiga bog’liq.

Rezonansli chastota o’lchagichlarning asosiy xarakteristikalari quyidagilar: o’lchanadigan chastotalar diapazoni, o’lchash xatoligi va sezgirlikdan iborat.

Chastota o’lchagichning sezgirligi deb uning tomonidan rezonans momenti sanog’ini ishonch bilan olish zarur bo’ladigan minimal yutiladigan (sarflanadigan) quvvatga aytiladi.

Rezonansli chastota o’lchagichlar, asosan, o’ta yuqori chastotalarni o’lchash uchun O’YuCh o’lchash generatorlarining ichiga joylashtirilgan bo’g’inlar sifatida yoki ko’chma asboblar sifatida ishlatiladi.

Chastota o’lchagichning o’lchanayotgan chastota manbasi bilan bog’lanishi uncha katta bo’lmagan shtirli yoki ruporli attenyuator, yoki halqa, zond, tirqish, yoki teshik shaklidagi aloqa elementlari orqali amalga oshiriladi. Bog’lanishni kamaytirish uchun chastota o’lchagich oldidan ko’pincha, susaytirishi odatda, 10 dB bo’lgan attenyuator ulanadi.

Rezonans indikatori sifatida detektor (germaniyli yoki kremniyli nuqtaviy diod) va magnitoelektrik mikroampermetr qo’llaniladi. Sezgirlikni oshirish uchun o’zgarmas tok kuchaytirgichlari, O’YuCh signalini impulsli modulyatsiyalashda esa impulslarni kengaytiradigan integrallovchi kaskad, past chastota kuchaytirgichi va detektorli voltmetr yoki ostsillograf qo’llaniladi. O’YuCh ni rezonansli chastota o’lchagichlar o’lchanayotgan zanjirga ulanish usuli bo’yicha o’tishli va yutishli turlarga bo’linadi. O’tishli chastota o’lchagichning tebranish konturi ikkita aloqa elementi bilan ta’minlangan: energiyani uzatish liniyasidagi elektromagnit maydon bilan bog’lanish uchun kirish elementi va indikator bilan bog’lanish uchun chiqish elementi.

Rezonansga sozlanish momentini indikatorning maksimal ko’rsatishi bo’yicha aniqlanadi (7.6-a rasm); agar chastota o’lchagich rezonansga sozlanmagan bo’lsa, ko’rsatishlar bo’lmaydi.

Yutuvchi chastota o’lchagichdan foydalanilganda detektorni O’YuCh tebranishlari manbasi va chastota o’lchagich rezonatori orasiga ulanadi. Detektor tokini o’lchaydigan asbobning ko’rsatishlari traktdagi quvvatga proportsionaldir. Chastota o’lchagich konturi liniya orqali o’tayotgan elektromagnit maydon chastotasiga hali sozlanmagan vaqtda indikator ko’rsatishlari maksimal bo’ladi; sozlanganida maydon energiyasining bir qismi yutiladi va indikator ko’rsatishlari kamayadi (7.6-b rasm). Chastota o’lchagichning bunday ulanish varianti afzalroqdir, chunki uning ishini uzluksiz kuzatish imkonini beradi.

7.2. Raqamli chastota o’lchagichlar va vaqt

oraliqlarini o’lchagichlar

Davriy signalning chastotasi f_x ni o’lchash uchun uning ma’lum vaqt intervali ∆t_o dagi davrlari soni N ni sanash etarlidir. O’lchash natijasi f_x = N/∆t_o nisbat bilan aniqlanadi.

Ikkinchi tomondan, noma’lum vaqt intervali ∆t_x ni o’lchash uchun ma’lum f_o chastotali signalning o’lchanayotgan ∆t_x intervali ichidagi T_o davrlari soni N ni sanash etarlidir. O’lchash natijasi  ∆t_x = N/f₀ = NT_o bilan ifodalanadi. Ma’lum chastotali signalning T_o davri mazkur metodda, ishning mohiyatiga ko’ra, noma’lum vaqt intervalini o’lchashga yordam beruvchi «elektron chizg’ich»ning bo’lim qiymatini aniqlaydi. Bu aytilgan bevosita sanoq metodlari elektr signallarining chastota-vaqt xarakteristikalarini o’lchashning ko’pchilik raqamli metodlarining asosida yotadi. Signalning chastotasi va davri o’zaro bog’liqligi sababli, bu kattaliklarning har biri, ikkinchisini o’lchash natijasi bo’yicha bilvosita usul bilan aniqlanishi mumkinligi ma’lum.

Bevosita sanoq metodiga asoslangan raqamli chastota o’lchagichlari. Raqamli (elektron-sanoqli) chastota o’lchagichning chastotasini o’lchash rejimidagi tuzilish sxemasini ko’rib chiqamiz (7.7-rasm).

Tadqiq qilinadigan U_kir signal qurish qurilmasiga keladi, bu yerda zaruriy kuchaytirish (yoki aksincha, susaytirish) va filtrlash amalga oshiriladi. SHakllantiruvchi qurilma tadqiq qilinayotgan signalni chastotasi shu signal chastotasiga teng impulslar ketma-ketligi U_chiq ga o’zgartiradi.

Selektor boshqariladigan elektron kalitdan iborat bo’lib, u faqat boshqaruvchi kirishidan faqat stroblovchi impuls u_bq mavjud bo’lgandagina noma’lum chastotali shakllangan impulslarni elektron schyotchikka o’tkazadi, bu stroblovchi impulsning davomiyligini o’lchash vaqti ∆t_o aniqlaydi. Stroblovchi impulsni boshqarish qurilmasi tayanch yuqori stabil generator signalidan chastota bo’lgichlar yordamida ishlab chiqaradi va uning davomiyligi 10^k s ga karrali qilib tanlanadi, bu yerda k – butun son.

Elektron schyotchik tomonidan selektor chiqishida sanalgan va raqamli sanoq qurilmasi (RSQ) tomonidan qayd etilgan impulslar soni N_x kirish signali chastotasiga proportsional bo’ladi. ∆t_o = 10^k s bo’lganligi uchun chastota:                     f_x = N_x/∆t_o = N_x·10^–k Gs. 10^–k ko’paytuvchining qiymati RSQ dagi o’nlik vergulning o’rni bilan olinayotgan natijaning o’lchamini (Gs, kGs) ko’rsatib hisobga olinadi.

Odatda, sinusoidadan signal chastotasini o’lchashda undan shakllantiruvchi qurilmada qisqa impulslar yaratiladi. Qisqa impulslar raqamli sanoq qurilmalarining ishlashi uchun ko’proq qo’llaniladi.

Sinusoidadan qisqa o’tkir uchli impulslarning shakllanish 7.8-a, b, v, g-rasmlarda ketma-ket ko’rsatilgan.

Sinusoidal shakldagi U₁ signal zaruriy kattalikkacha kuchaytirilganidan so’ng ikki tomonlama chegaralanishga duchor bo’ladi va U₂ signalga – meandrga aylanadi. Keyin differentsiallovchi zanjir yordamida ikki qutbli o’tkir uchli impulslar ketma-ketligiga aylanadi. Musbat qutbli impulslarni ajratilganidan so’ng, chegaralagich yordamida chastotasi bo’yicha boshlang’ich signallar bilan ustma-ust tushadigan impulslar ketma-ketligini hosil qilamiz, ular shundan keyin schyotchik tomonidan sanaladi.

Selektorning ishlashi 7.8-d, e-rasmlarda tushuntirilgan. Shakllantiruvchi qurilma chiqishidagi impulslar 7.8-d rasmda ko’rsatilgan. O’sha rasmning o’zida stroblovchi impuls ham ko’rsatilgan bo’lib, uni ba’zan vaqt darvozalari deb ataladi. Stroblovchi qurilma chiqishidagi impulslar N_x impulslar paketi  ko’rinishida tasvirlanadi.

Chastotani bevosita sanoq metodi bilan o’lchashdagi xatolikning ikkita asosiy tashkil etuvchisini keltirilgan diagrammalar asosida (7.8-d rasm) ajratish va ularni baholash qiyin emas. Birinchidan, bu vaqt selektori impulslarni o’tkazadigan namunali vaqt intervali ∆t₀ ning shakllanish xatoligi δ_d dan iborat. Bu xatolik asosan tayanch kvartsli generator chastotasining boshlang’ich o’rnatilish noaniqligi va noturg’unligi bilan aniqlanadi. Odatda, raqamli chastota o’lchagichlarda                 f₀=0,1–1 MGs li termostatlangan kvartsli generatorlar o’rnatiladi, ular chastotalarining maksimal nisbiy xatoligi 10^–7...10^–4 ni tashkil etadi. Bu etarlicha kichik xatolik bo’lib, uni ko’pchilik amaliy holatlarda ikkinchi tashkil etuvchi – diskretlik xatoligi bilan taqqoslaganda, hisobga olmaslik ham mumkin bo’ladi. Haqiqatan ham, chastotaning o’zgarishini schyotchik tomonidan qayd etilishi hech bo’lmaganda, bitta impulsning paydo bo’lishi (yoki yo’qolishi) sodir bo’lgandagina amalga oshishi mumkin.

Agar tadqiq qilinayotgan signal va stroblovchi impuls vaqt bo’yicha o’zaro bog’lanmaganligi hisobga olinsa, impulslarni sanashdagi mumkin bo’lgan xatolik ±1 impulsni tashkil etadi. Natijada, chastotani o’lchashda diskretlikning maksimal nisbiy xatoligi uchun δ_d = ±1/N = ±1/f_x∆t_o ifodani hosil qilamiz. Agar o’lchashning boshlanish momentini, ya’ni stroblovchi impulsning paydo bo’lish momentini tadqiq qilinayotgan signal bilan sinxronlashtirilsa, diskretlik xatoligini kamaytirish mumkin. Bunda diskretlik xatoligi doimo musbatdir: δ_d = 1/ f_x∆t_o.

Keltirilgan bu formulalardan ko’rinib turibdiki, o’lchanayotgan chastota f_x va o’lchash vaqti ∆t_o ning oshishi bilan diskretlik xatoligi kamayadi. Bu kattaliklardan istalgan ikkitasi berilganida uchinchi kattalikni hisoblash mumkin. Chastota diapazonining yuqori chastotalar tomoniga kengayishi elementlar bazasining, xususan, vaqt selektori va schyotchik sxemalari elementlarining tezkorligi bilan chegaralanadi. Shuning uchun yuqori chastotalarni o’lchashda kirish signali chastotasini dastlab ma’lum son marta bo’lish va keyin nisbatan qimmat bo’lmagan o’rtacha tezkorlikdagi selektorlardan foydalanish hamda natijani dastlabki bo’lish koeffitsientiga ko’paytirish maqsadga muvofiq bo’ladi. Shuni yodda tutish muhimki, yuqori chastotalarni o’lchashda diskretlik nisbiy xatoligining qiymati kamayadi va tayanch generator xatoligi δ_o bilan taqqoslanadigan darajada yaqin bo’ladi. Shu sababli bu yerda favqulodda yuqori stabil kvartsli generatorlardan foydalanish zarur bo’ladi. Bundan ham yuqori chastotalarda (1 GGs va undan yuqori) ishlash uchun chastotani geterodinli o’zgartirishdan foydalaniladi hamda tadqiq qilinayotgan signal va yuqori chastotali qayta sozlanadigan geterodin chastotalarning ayirmasini raqamli metod bilan o’lchanadi.

Elektron-sanoqli chastota o’lchagich absolyut xatoligining ruxsat etiladigan chegarasi

(7.2)

ifoda bilan tavsiflanadi, bu yerda δ₀ – o’lchovning (namunali geterodinning) umumiy xatoligi.

Bunga mos ravishda, ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasi

ushbu ko’rinishda yoziladi:

(7.3)

Bu keltirilgan formulalardan, past chastotalar sohasida diskretlik xatoligi asosiy (belgilovchi) xatolik bo’lishi kelib chiqadi. Masalan, f_o’lch = 10 Gs da           (∆t_o = 1 s va δ_o = 10^–7) diskretlikning absolyut xatoligi 1 Gs ni tashkil etadi. Mazkur holda, kvartsli generator xatoligini hisobga olmaslik mumkin. Nisbiy xatolik 10 foizni tashkil etadi va bunga ruxsat etib bo’lmaydi.

Diskretlikni kamaytirishning oddiy usuli ∆t_o ni orttirishdan iborat bo’lib, buning ijobiy natija berishi (7.2)dan kelib chiqadi. Biroq 10 Gs ni 0,001% xatolik bilan o’lchash uchun vaqt darvozasi va demak, o’lchash vaqti 3 soat atrofida bo’lishi zarurligini hisoblab topish qiyin emas.

Yana shuni ham hisobga olish kerakki, vaqt darvozasi davomiyligini haddan ziyod oshirishda o’lchash jarayonida tadqiq qilinayotgan signal chastotasining mumkin bo’ladigan o’zgarishi bilan bog’liq metodik xatolik o’sishi mumkin, chunki bu ko’rib chiqilgan usul bilan signal chastotasining ∆t₀ vaqt ichidagi o’rtacha qiymati hisoblanadi. Chastota o’lchagichlarda, odatda, vaqt darvozasini 10 s dan ortiq oshirishning iloji yo’q.

Past chastotalarni o’lchashda xatolikni kamaytirishning yaxshi usuli o’lchash o’zgartgichlari – chastotalarni ko’paytirgichdan foydalanishdan iborat. O’lchanayotgan signal chastotasini oshirish xatolikni bir necha tartib chamasida pasaytirish imkonini beradi.

Bunga muqobil (alternativ) echim chastotani bilvosita o’lchash usulini qo’llashdan iborat. Bunda tadqiq qilinayotgan signalning bitta davri yoki ma’lum sohadagi davrlarining davomiyligi o’lchanadi, chastota esa bunga teskari kattalik sifatida aniqlanadi.

Bunday o’lchashlar kelgusida ko’rib chiqiladigan vaqt intervallarini o’lchash metodlarining xususiy hollaridir.

Elektron sanoqli chastota o’lchagichlar ikki signalning chastotalari nisbatini o’lchash rejimida ham ishlashi mumkin. Bu rejimda ishlaydigan chastota o’lchagichning tuzilish sxemasi 7.9-rasmda keltirilgan.

Kirish A ga signal f₁ chastota bilan, kirish B ga esa f₂ chastota bilan beriladi.    f₁ > f₂ shartiga rioya qilinishi lozim. f₂ chastotali signaldan vaqt darvozasi shakllanadi. f₁ chastotali signaldan sanoq impulslari shakllanadi va ularni schyotchik vaqt darvozasi beradigan interval davomida sanaydi. Schyotchik ko’rsatishi bevosita f₁:f₂ nisbatni beradi, chunki N = f₁∆t₀ va ∆t₀ = 1/f₂. Demak,           N = f₁/f₂.

 qiymatni o’lchash ham mumkin, bu yerda n = 10^k. Bunda vaqt darvozasi f₂ chastotali signal kanaliga ulangan dekadali bo’lgich yordamida kengaytiriladi. Chastotalar nisbatini o’lchashning nisbiy xatoligi taqqoslanayotgan chastotalardan pasti sinusoidal shaklda bo’lganida ga teng, bu yerda f₁ – taqqoslanayotgan chastotalarning yuqorisi, f₂ – pastki, δ_i.t. – chastotasi f₂ bo’lgan signalga ishlov berishda ishga tushirish nostabilligi.

Vaqt intervalini o’lchash. Elektron-sanoqli chastota o’lchagich yordamida davrni o’lchashni ko’rib chiqishdan oldin vaqt intervalini o’lchash masalasini ko’rib chiqamiz, u signal davrini o’lchash bilan ko’pgina umumiy jihatlarga ega. Ilgari vaqt intervallarni ostsillografik tipdagi o’lchagichlar keng qo’llanilar edi. Kalibrlangan yoyishli odatdagi ostsillografdan bu maqsadda foydalanilishi mumkin. Intervallarni ostsillografik o’lchagichlarda o’lchashda katta qulaylik yaratadigan va xatolikni kamaytirish imkonini beradigan maxsus choralar qo’llanilar edi. Xususan, ekrandagi chiziq uzunligini uzaytirish va vaqt intervaliga mos nishonlar (metkalar) orasidagi masofani cho’zish imkonini beruvchi spiral yoyishdan keng foydalanilar edi.

Bevosita sanoq usuliga asoslangan intervallarni raqamli o’lchagichlar sinusoidal tebranishlar davrini, impulslarning kelish davrini, boshlanish («start») va tugash («stop») impulslari bilan berilgan vaqt intervallarini o’lchash uchun mo’ljallangan.

Bevosita o’lchash usuliga asoslangan asbobning tuzilish sxemasi (7.10-a rasm) ilgari ko’rib chiqilgan raqamli chastota o’lchagich (7.7-rasm) sxemasiga ko’p jihatdan o’xshashdir. Odatda, raqamli chastota o’lchagichlar chastotani o’lchash rejimida ham, vaqt intervalini o’lchash rejimida ham ishlashi mumkin. Davri yoki davomiyligi o’lchanishi lozim bo’lgan signal U_kir shakllantiruvchi qurilmaga keladi. Shakllantiruvchi qurilma va boshqarish qurilmasining vazifasi – tadqiq qilinayotgan signaldan tik frontli impuls U_boshq ni shakllantirishdan iborat, uning davomiyligini vaqt selektorining ochiq holati vaqti belgilaydi. Bu vaqtda selektor orqali elektron schyotchikka davrlari yuqori stabilli tayanch generatorlar bilan beriladigan va ba’zan vaqt nishonlari (belgilari) deb ataladigan U_og impulslar o’tadi. Shunday qilib, raqamli chastota o’lchagich sxemasi (7.7-rasm) davrni o’lchash uchun foydalanilishi mumkin. Bu yerda faqat uning sanoq impulslari shakllantirgan qismini vaqt darvozasini shakllantirish, tayanch generatorni esa sanoq impulslarni shakllantirish uchun qo’llash lozim.

7.10-a rasmda davrlar va vaqt intervallarini o’lchagichlarning umumlashtirilgan sxemasi ko’rsatilgan. Qaralayotgan asbobda sinusoidal signalni o’tkir uchli impulslarga o’zgartirish chastota o’lchagichdagi (7.8-rasm) kabi amalga oshiriladi. To’g’ri burchakli impulsning davomiyligi o’lchanayotgan holda differentsiallash operatsiyasini qo’llash etarli bo’ladi. Frontdan yuzaga keladigan o’tkir uchli impuls tayanch impuls U_tayanch, o’lchanayotgan signalning pasayishidan yuzaga keladigan impuls intervali impuls U_int bo’ladi. Bu impulslar simmetrik triggerning ikkita kirishiga 7.10-a rasmda ko’rsatilganidek keladi.

Trigger vaqt darvozasini shakllantirgichga mumkin bo’lgan misol sifatida foydalaniladi. U_tayanch, U_int va vaqt darvozasi impulsining o’zaro joylashishi (vaziyati) 7.10-v, g rasmda keltirilgan.

O’lchanayotgan vaqt intervali T_x endi T_x = NT_n kabi aniqlanadi, bu yerda T_n – sanoq impulslari shakllantiradigan namunali signal davri (7.10-a rasm).

Tanyach generator chastotasining nisbiy nostabilligi δ_o vaqt intervalini o’lchash xatoligining tashkil etuvchilaridan birini bevosita aniqlaydi. Shu sababli tayanch generatorlar sifatida raqamli chastota o’lchagichlardagi kabi termostatlangan kvartsli generatorlardan foydalaniladi.

Vaqt nishonlari davrining mumkin bo’lgan minimal qiymati T_o bir karrali vaqt intervallarini o’lchashda asbob diskretligining absolyut xatoligini aniqlaydi. T_o davrni kamaytirish uchun tayanch generator chastotasini chastota ko’paytirgich yordamida bir necha marta ko’paytiriladi.

Diskretlikning tegishli maksimal nisbiy xatoligi ushbu ifoda bilan aniqlanadi:

δ_d = ±1/N = ±T₀/∆t_{x .}

Odatda, hozirda tarqalgan asboblar uchun f = 10 MGs va T_o = 100 ns. Chastotali o’lchashdagi kabi, vaqt nishonini o’lchanayotgan intervalning boshlanishi bilan sinxronlashtirib, diskretlik xatoligini kamaytirish mumkin, u holda δ_d = T_o/T_x, ya’ni formulaga ± o’rniga + kiradi va diskretlik xatoligi 2 marta kamayadi. Bu holda diskretlik xatoligi musbat bo’lganligi sababli, vaqt nishonini o’lchanayotgan interval boshlanishiga nisbatan T₀ davrning yarmiga surish yo’li bilan bu xatolikning maksimal qiymatini yana ikki marta qisqartirish mumkin, ya’ni   δ_d = T_o/2T_x.

Etarlicha katta vaqt intervallarini o’lchashda diskretlik xatoligi juda kichik va tayanch generator chastotasining nostabilligi orqali yuzaga keladigan xatolikka taqqoslanadigan bo’lishi mumkin. Mana shuning uchun ham past chastotali signallarning kelish chastotalarini o’lchashda chastotani emas, balki davrni o’lchash maqsadga muvofiq bo’ladi.

Nihoyat, qaralayotgan asbob xatoligining uchinchi va eng muhim tashkil etuvchisi o’lchanayotgan interval T_x ni aniqlaydigan impulsni shakllantirishda yuzaga keladi. Shakllantirgichlarda, odatda, Shmitt triggeri tipidagi bo’sag’a qurilmalaridan foydalaniladi, ular esa ishga tushish bo’sag’asining ma’lum stabilligiga ega. Bundan tashqari, o’lchanayotgan signalda fluktatsion shovqin va boshqa xarakterdagi xalaqitlar bo’lishi mumkin. Bularning hammasi shakllanayotgan signal davomiyligining tasodifiy o’zgarishiga va mos ravishda, o’lchash xatoligining ishga tushirish darajasi xatoligi deb ataladigan tashkil etuvchisi δ_it ning paydo bo’lishiga olib keladi. Bu xatolikning qiymati, tabiiyki, tahlil qilinayotgan signal u_kir(t) ning shakliga, birinchi navbatda, uning shakllantiruvchi qurilmaning ishga tushish zonasida o’zgarishi S – dU_kir(t)/dt ning tikligiga bog’liq bo’ladi. Kirish signalida U_m qulochli shovqinning mavjudligi tufayli shakllantiruvchi bo’sag’a qurilmasining ishga tushish vaqtining maksimal tarqoqligi ∆t ≈ U_m/s ifoda bilan aniqlanadi.

Ma’lumki, tik frontli impulslar davrini va davomiyligini o’lchashda ishga tushirish darajasining xatoligi muhim darajada namoyon bo’lmaydi. Shu sababli frontining davomiyligi vaqt nishonlari davrining yarmidan katta bo’lmagan impuls shaklidagi kirish signali uchun vaqt intervalini raqamli o’lchagich natijaviy (jami) xatoligini me’yorlashda faqat tayanch generator xatoligi va diskretlik xatoligini hisobga olinadi:  

.

Tadqiq etilayotgan signal frontlarining davomiyligi vaqt nishonlari davrining yarmidan ortiq bo’lganida ishga tushirish darajasining nostabilligi tufayli xatolik

δ_i.t. ≤ (∆t_f + ∆t_k )/∆t_x

bo’ladi, bu yerda ∆t_f va ∆t_k – sanoqning boshi hamda oxirini aniqlaydigan impulslar fronti, shuningdek, kesilishining davomiyligi U_c amplitudali signal bo’lganida ishga tushirish darajasining nisbiy xatoligi δ_i.t. = ±∆t/∆t_x = ±U_m/πU_s bo’ladi, davrni aniqlashdagi natijaviy xatolik esa

                                           (7.4)

bo’ladi.

Signalga qo’shilib ketgan shovqinlar mavjud bo’lganida ishga tushirish darajasining nisbiy xatoligi

bilan aniqlanadi, bu yerda U_sh – shovqinning cho’qqi qiymati, U_c – signalning maksimal qiymati. δ_i.t. ning U_c/U_sh nisbatga bog’liq ravishdagi qiymatlari 7.1-jadvalda detsibel hisobida berilgan:

7.1-javdal

Uc/Ush , dB	20	40	60
δi.t.	3·10^–2	3·10^–3	3·10^–4

Agar o’lchanayotgan vaqt intervali takrorlanuvchi signallar bilan bog’langan bo’lsa, u holda diskretlik va ishga tushirish xatoliklarini davrni o’rtalash metodi bilan o’lchashda ancha kamaytirish mumkin, bu metodda tadqiq qilinayotgan signal kirishdagi shakllantiruvchi qurilmadan keyin dekadali bo’lgichlar zanjiriga beriladi, bular esa chastotaning takrorlanishini n = 10^k marta pasaytiradi, bu yerda k – koeffitsient 1 dan 5 gacha chegaralarda tanlanadi. So’ngra bu signal selektorga beriladi va elektron schyotchik tadqiq qilinayotgan signalning n ta davriga to’g’ri keladigan etalon vaqt nishonlarini qayd etadi.

Raqamli indikatorning ko’rsatishlari o’lchanayotgan davrga mos bo’lishi uchun raqamli o’lchash asbobi vergulini chap tomonga k tartibga surishdan foydalaniladi – sanoq natijasini 10^k marta bo’lish shunday amalga oshiriladi. Xatolikni ko’p karra o’lchashlar va o’lchash natijalarining o’rtacha qiymatini topish yo’li bilan kamaytirish mumkin.

Sinusoidal signal davrini o’lchashning nisbiy xatoligi n ta o’lchash natijalarining o’rtacha qiymatini topilganida

(7.5)

ifoda bilan aniqlanadi.

O’rtachalashtirish metodi davomiyligi etalon vaqt nishonlari davri bilan qiyoslanadigan etarlicha kichik takrorlanuvchi (davriy bo’lishi shart emas) vaqt intervallarini o’lchash aniqligini oshirish uchun ham qo’llanilishi mumkin. Bunda selektor kirishiga, odatdagi bevosita sanoq metodidagi kabi, tadqiq qilinayotgan signal va etalon impulslar beriladi, biroq schyotchik biror, tegishli qayta hisoblash sxemasi yordamida berilgan sondagi etalon impulslarni sanash rejimida ishlaydi. Odatda n = 10^k, bunda k = 1...5 bo’ladi. Bunda shunga e’tibor berish kerakki, bu holatda o’lchash vaqti o’lchanayotgan signal davridan 10^k marta ortiq bo’ladi. Qisqa takrorlanuvchi impulslarni o’lchashning nisbiy xatoligi o’rtachalashtirish metodini qo’llanilganda

(7.6)

ifoda bilan aniqlanadi, bu yerda n – sanoq vaqtida o’rtachalanadigan vaqt intervallari soni.

Shuni yodda tutish muhimki, agar signallar takrorlansa va takrorlanish chastotasi tayanch generator chastotasi bilan sinxronlashtirilmagan bo’lsa, o’rtachalashtirish metodini qo’llash mumkin.

Shunday asboblar mavjudki, ularda o’rtalashtirish metodi diskretlik xatoligini bir karrali intervallarni o’lchashda 100 ns dan, davriy vaqt intervallarini o’lchashda 10 ns gacha pasaytirish imkonini beradi.

Vaqt intervallarini noniusli o’zgartiradigan raqamli  o’lchagichlar. Qisqa bir karrali vaqt intervallarini bevosita sanoq usuliga asoslangan asboblar bilan o’lchashda foydalanilayotgan elementlar bazasining tezkorligiga bog’liq bo’lgan diskretlik xatoligi hal qiluvchi ahamiyatga ega bo’ladi. Vaqt intervalini noniusli o’zgartiradigan raqamli o’lchagichlar (7.11-rasm) tezkorligi chegaralangan schyotchiklardan foydalanilganda katta aniqlikka erishish imkonini beradi.

Shakllantiruvchi qurilma davomiyligini o’lchash zarur bo’lgan kirish signali U_kir dan start impulsi U_start va to’xta impulsi U_to’xta  ni shakllantiradi (7.12-a, b, v rasm). Start impulsi takrorlanish davri T₁ bo’lgan tayanch generatorni ishga tushiradi va uning impulslari schyotchik 1 ga keladi. Vaqt intervallarini tayanch generator 1 davridan kichik diskretlik xatoligi bilan o’lchash usuli sxemasiga davri T₂ va ishga tushirish impulsi U_to’xta bo’lgan yana bir tayanch generator 2 kiritilgan. U_cheg impulslarning takrorlanish davri U_og  1 impulslarning takrorlanish davridan biroz kichik va ∆T = T₁ – T₂ ayirma, ishning mohiyatiga ko’ra, kvantlash qadamini hamda mos ravishda, noniusli o’zgartirishni diskretlash xatoligini aniqlaydi.

Generatorlar impulslari har bir davr bilan bir-biriga toki ustma-ust tushguniga qadar, vaqt bo’yicha yaqinlashadi (7.12-g, d rasm). Bu moment generatorlar ishini to’xtatadigan U_us signalni ishlab chiqaruvchi ustma-ust tushish sxemasi tomonidan qayd etiladi. Arifmetik qurilma schyotchik 1 ning ko’rsatishlari N₁ va schyotchik 2 ning ko’rsatishlari N₂ ni ushbu algoritm bo’yicha birlashtirishi kerak:

∆t_x = (N₁ –1)T₁ – (N₂ –1)T₂ + ∆T(N₂ –1).

Bu ifodadagi birinchi qo’shiluvchi o’lchanayotgan intervalning start generatori 1 davrlari sonini sanash bilan aniqlangan «butun qismi»ni ifodalaydi. Ikkinchi qo’shiluvchi generator 1 ning hali o’lchanayotgan vaqt intervali chegaralarida bo’lgan impulsi bilan stop impulsi orasidagi «hisobga olinmagan» vaqt intervalining davomiyligini aniqlaydi. Arifmetik qurilmadan natija kodi raqamli sanoqni olish qurilmasi RSQ ga keladi.

Qaralayotgan asbobda boshqariladigan start tayanch generatorining qo’llanilishi tayanch impulslarni o’lchanayotgan intervalning boshlanishi bilan sinxronlash va noniusli usul bilan faqat bitta «hisobga olinmagan» intervalni o’lchashga imkon beradi. Biroq noniusli o’zgartgichlarning tayanch generatorlari stabilligi bo’yicha uzluksiz ish rejimiga ega generatorlarga nisbatan pastroq bo’lib, ularni kvartsli rezanatorlar bilan stabillash mumkin. Shuning uchun noniusli o’zgartiradigan asbobda kvantlash darajalari soni T₁/∆T ni odatda, 100 dan ortiq qilib olinmaydi va bunday asboblardan nisbatan katta bo’lmagan intervallarni o’lchash uchun foydalaniladi. Noniusli o’zgartgichlarning kvantlash qadamini stabillash uchun start va to’xtash generatorlarining chastotalari ayirmasini avtosozlashdan yoki ularni yuqori stabil O’YuCh signal bilan majburiy sinxronlashdan foydalaniladi.

Katta vaqt intervallarini aniq o’lchash uchun ikkita noniusli o’zgartgichli raqamli asboblardan foydalaniladi, bunda asosiy tayanch generator uzluksiz rejimda ishlaydi. Bunday asboblarda o’lchanayotgan vaqt intervalining «butun qismini» uzluksiz ishlovchi stabil tayanch generatorining impulslarini bevosita sanash metodi bilan aniqlanadi. Bir noniusli o’zgartgich tayanch generatorining impulsini birinchi o’lchash boshlanishidan oldingi «hisobga olinmagan» vaqt intervalini, ikkinchisi esa ikkinchi «hisobga olinmagan» vaqt intervalini o’lchaydi. Arifmetik qurilma uchta hisoblagichning (schetchik) ko’rsatishlarini birlashtiradi va natija kodini RSQ ga beradi. Bunday asbob sxemasi etarlicha murakkab bo’ladi.

Vaqt intervallarini sekinlatish liniyasi bilan raqamli o’lchagichlar.

Vaqt intervallarini o’lchagichning yana bir tipi – bu kalibrlangan sekinlatish liniyasidan foydalanuvchi o’lchagichlar bo’lib (7.13-rasm), tezkorligi cheklangan schyotchiklardan foydalanilganda etarlicha yuqori vaqt echimiga erishish imkonini beradi, bunda shakllantiruvchi qurilma start U_start va to’xtash U_to’xtash impulslarini ishlab chiqaradi va ular teskari aloqa zanjiridagi sekinlatish liniyasiga ega boshqariladigan tayanch generatorga keladi.

Sekinlatish liniyasi generator impulslarining takrorlanish davrini, shakllantiruvchi qurilmadan keladigan boshqaruvchi signallar esa seriyadagi impulslar sonini aniqlaydi. Schyotchik o’lchanayotgan interval davomiyligini tayanch generator davriga teng diskretlik xatoligi bilan ikkilik kodda qayd etadi.

Seriyaning so’nggi impulsi (7.14-g rasm) va stop impulsi orasidagi vaqt intervali sekinlatish liniyasi chiqishlariga (otvod) ulanadigan ustma-ust tushish sxemalari yordamida endi kattaroq aniqlik bilan o’lchanadi. Chiqishlar va ustma-ust tushish sxemalari soni talab qilinadigan kvantlash darajalari soniga bog’liq bo’ladi. Masalan, kvantlash qadami 10 ns bo’lganida sakkiz darajani hosil qilish uchun 8 ta chiqishli va 8 ta ustma-ust tushish sxemali 80 ns ga mo’ljallangan sekinlatish liniyasidan foydalanish lozim bo’ladi. U_uts signallar bo’yicha mantiqiy qurilma ishga tushgan ustma-ust tushish sxemalaridan oxirgisining (odatda, impulslar enining chekliligi tufayli bir nechta ustma-ust tushish sxemalari ishlab ketadi) tartib raqami kodini ishlab chiqaradi. Arifmetik qurilma schyotchik va mantiqiy qurilma chiqishlaridagi kodlarni birlashtiradi hamda natijani RSQ ga beradi.

Vaqt intervallarini kechiktirish liniyasi bilan raqamli o’lchagichlarning afzallik jihatlariga kvantlash qadamining sekinlatish liniyasi parametrlarining stabilligi bilan belgilanadigan stabilligini va vaqtni yuqori ajratishni ta’minlash imkoniyatini kiritish mumkin. Bunday tipdagi asboblarning kvantlash qadami 5 ns bo’lgani ma’lum. Kamchiliklaridan kvantlash sonining kichikligini ko’rsatish mumkin (katta sondagi chiqishli kalibrlangan sekinlatish liniyasini konstruktiv mulohazalarga ko’ra amalga oshirish qiyin).

7.3. Faza siljishini o’lchash

Faza siljishi φ deb bir xil chastotali ikkita garmonik signal  U₁=U₁sin(ωt+φ₁) va  U₂=U₂sin(ωt+φ₂) ning argumentlari ayirmasining, ya’ni boshlang’ich fazalar ayirmasi φ₁ – φ₂ ning moduliga aytiladi (7.15-rasm).

Faza siljishi o’zgarmas kattalik bo’lib, sanoq momentiga bog’liq emas. Signallar bir xil fazalarda, bo’lgan momentlar, masalan, manfiy qiymatlardan musbat qiymatlarga nol orqali o’tishlarda bo’lgan momentlar orasidagi vaqt intervalini t orqali belgilaymiz. U holda faza siljishi, yoki

φ = 360∆T/T,                                                 (7.7)

bu yerda T – garmonik signallar davri.

Faza siljishi elektr signali zanjirdan o’tayotganida sekinlashishi tufayli paydo bo’ladi. Tebranish konturi, filtrlar, fazaaylantirgichlar va boshqa to’rtqutbliklar kirish va chiqish kuchlanishi orasida faza siljishi φ = ωt_sek ni kiritadi, bu yerda t_sek – sekinlashish davomiyligi, sekund o’lchamida. Odatdagi tipli kuchaytirish kaskadi π ga teng faza siljishini kiritadi.

Ko’pgina radiotexnika qurilmalari – barcha vazifali radiolokatsion, radionavigatsion, televizion, keng polosali kuchaytirgichlar boshqa parametrlari bilan bir qatorda, faza-chastota xarakteristikasi, ya’ni faza siljishining chastotaga bog’liqligi bilan ham tavsiflanadi.

Faza modulyatsiyasi va manipulyatsiyasi telemetriya va aloqa apparaturasida keng qo’llaniladi; bu qurilmalardagi faza siljishini o’lchash sozlashda ham, ishlatish vaqtida ham hal qiluvchi ahamiyatga ega.

Agar bir xil chastotali kuchlanishlar nosinusoidal shaklga ega bo’lsa, u holda faza siljishi ularning birinchi garmonikalari orasida qaraladi; o’lchashda yuqori garmonikalar kuchlanishi past chastotalar filtrlari yordamida filtrlab ajratiladi. Bunday kuchlanishlarni vaqt siljishini ∆T bilan tavsiflash mumkin.

Faza siljishini o’lchashda ostsillografik, kompensatsiya va diskret sanoq metodlari eng ko’p qo’llaniladi.

Ostsillografik metodni chiziqli, sinusoidal va doiraviy yoyish usullari bilan amalga oshirish mumkin. Birinchi ikki usul eng ko’p tarqalganligi sababli, ularni ko’rib chiqish bilan chegaralanamiz.

Chiziqli yoyish usuli ikki nurli yoki ikki kanalli ostsillograf tomonidan amalga oshirilib, uning vertikal og’dirish kanaliga U₁=  U₁sin(ωt + φ₁) kuchlanish, gorizontal og’dirish kanaliga esa U₂ = U₂sin(ωt + φ₂) kuchlanish beriladi. Ostsillografning yoyish generatori ulangan bo’ladi. Ikkala kuchlanish tenglashtirilganidan so’ng ostsillogramma 7.15-rasmda ko’rsatilgan ko’rinishga ega bo’ladi. Faza siljishini (7.7) formula bo’yicha T va ∆T  ga mos kesmalarning o’lchangan uzunliklari l va ∆l ni qo’yib hisoblanadi.

Sinusoidal yoyish usuli bir nurli ostsillograf bilan amalga oshiriladi. Vertikal og’dirish kanaliga  U_y =U_ysin(ωt+φ)  kuchlanish, gorizontal og’dirish kanaliga esa U_x = U_xsinωt kuchlanish beriladi; yoyish generatori uzib qo’yilgan. Ostsillograf ekranida ellips shaklidagi ostsillogramma (7.16-rasm) paydo bo’ladi, uning tenglamasi

                              (7.8)

ko’rinishga ega, bu yerda A va B – mos ravishda, vertikal va gorizontal bo’yicha maksimal og’ishlar, x = 0 deb olsak, vertikal kesma y₀ = Bsin φ ni, y = 0 deb olsak, gorizontal kesma x_o = Asinφ ni hosil qilamiz. Bu yerdan sinφ=±y_o/B=±x_o/A. O’lchashlar oldidan vertikal va gorizontal bo’yicha og’ishlarni tenglab olinsa, qulay bo’ladi: A = B, u holda y₀ = x₀. Faza siljishini hisoblash uchun ostsillogramma bo’yicha koordinata o’qlarida kesiladigan 2x₀ yoki 2y₀ kesmani ellipsga ichki chizilgan to’g’ri to’rtburchakning tomoni 2A yoki 2B ni o’lchab olinadi:

                     (7.9)

Sinusoidal yoyish usuli faza siljishini bir qiymatli aniqlash imkonini bermaydi. Ellips o’qlari koordinata o’qlari bilan ustma-ust tushganida φ fazaviy siljish 90° yoki 270° ga teng bo’ladi. Agar ellipsning katta o’qi birinchi va uchinchi kvadrantlarda joylashgan bo’lsa, u holda faza siljishi 0° < φ < 90° yoki 270° < φ  < 360°, agar ikkinchi va to’rtinchi kvadrantlarda joylashgan bo’lsa, 90° < φ < 180° yoki 180° < φ < 270° bo’ladi. Bir qiymatli emaslikni bartaraf etish uchun qo’shimcha 90° li siljishni kiritish lozim va ostsillogramma ko’rinishining o’zgarishi bo’yicha haqiqiy faza siljishini oson aniqlash mumkin. Masalan, 30 yoki 330° ga teng φ ni hosil qilgan bo’laylik. Qo’shimcha +90° ni kiritaylik. Agar ostsillogramma o’sha kvadrantlar ichida qolsa, φ = 330°, agar ikkinchi va to’rtinchi kvandrantlarga ko’chsa, u holda φ = 30°.

Ostsillografik metodda hech qanday qo’shimcha asboblar talab etilmaydi va g’oyasi ham sodda. Biroq u bilvosita metod bo’lib, chiziqli o’lchashlarni hamda hisoblashlarni talab etadi, bu esa ancha katta xatoliklarga olib keladi. Umumiy xatolik ushbu tasodifiy xatoliklar: kesmalarning uzunliklarini o’lchash; nur izini masshtab to’ri bilan va ostsillograf ekranidagi yorug’ dog’ diametrining oxirgi qiymatini ustma-ust tushirish hamda muntazam xatoliklar: asbobiy va metodik xatoliklardan qo’shilib hosil bo’ladi. Metodik xatolik tadqiq qilinayotgan kuchlanishlarda garmonikalarning mavjudligi bilan bog’liqdir.

Kesmalarni o’lchash xatoligini nurni kichik yorqinlikda puxta fokuslash va masshtab to’ri ekranining ichki sirtiga chizilgan ENT li ostsillografdan foydalanib kamaytirish mumkin. Bitta kuchlanishning o’zini ostsillografning ikkala kirishiga berib, ostsillograf kanallarida faza siljishini oson topish mumkin. Faza siljishi yo’q bo’lganida ekranda to’g’ri chiziq paydo bo’ladi. Agar ellips paydo bo’lsa, u holda faza siljishi qiymatini (7.9) formula bo’yicha o’lchash va o’lchash natijasiga tegishli tuzatmani kiritish lozim. Agar tuzatmani aniq topishning iloji bo’lmasa, u holda xatolikni kompensatsiyalash usuli bilan yo’qotish mumkin. Buning uchun quyidagi ikki o’lchashni o’tkazish lozim:

birinchi o’lchash odatdagicha bajariladi, ikkinchi o’lchashni esa o’lchanayotgan kuchlanishlarni ostsillograflarni qarama-qarshi kirishlariga berib o’tkaziladi. Birinchi o’lchash natijasida  φ₁ = φ  + ∆φ ni hosil qilamiz, bu yerda ∆φ – ostsillograf kanallaridagi noma’lum faza siljishi. Ikkinchi o’lchash natijasida            φ₂ = (360° – φ) + ∆φ ni olamiz. φ₂ – φ₁ = 360° – 2φ dan izlanayotgan faza siljishi

φ = 180° – [(φ₂ – φ₁)/2]

ni hosil qilamiz.

Ostsillografik indikatsiyalashli kompensatsion metod bir nurli ostsillograf, namunali φ_n va yordamchi φ_yo fazaaylantirgichlardan iborat o’lchash qurilmasi (7.17-rasm) orqali amalga oshiriladi.

Dastlab qurilmadagi xususiy faza siljishini bartaraf etiladi. Buning uchun kalit K ni yopiladi va U_t kuchlanishni ostsillog-rafning ikkala kirishiga beriladi. Namunali fazaaylantirgich shkalasining ko’rsatkichi nolga keltiriladi, yordamchi fazaaylantirgich esa ostsillograf ekranida to’g’ri chiziq hosil bo’lguniga qadar rostlanadi. Bunda yordamchi fazaaylantirgich tomonidan o’lchash qurilmasining xususiy faza siljishi kompensatsiyalanadi. Yaxshi kompensatsiyalash uchun ostsillograf ikkala kanalining kuchaytirilishi maksimum qilib o’rnatiladi. Bunda ostsillogramma ekran tashqarisiga chiqadi, biroq bu muhim emas. So’ngra kalit uziladi va U₁ kuchlanishni Y kanalga, U₂ kuchlanishni esa X kanalga beriladi, ekranda ellips yoki uning markaziy qismi ikki parallel chiziq ko’rinishida paydo bo’ladi. Fazaaylantirgichni rostlash bilan bu chiziqlarning bitta to’g’ri chiziq bo’lib qo’shilib ketishiga, ya’ni umumiy nol faza siljishiga erishiladi.

U₁ va U₂ kuchlanishlar orasidagi faza siljishining qiymati namunaviy fazaaylantirgich shkalasining ko’rsatishi bo’yicha quyidagicha aniqlanadi. Agar U₁ kuchlanish faza bo’yicha U₂ kuchlanishdan ilgari ketsa, u holda fazaaylantirgich shkalasi ko’rsatishi faza siljishiga teng: φ = φ_n. Agar U₁ kuchlanish orqada qoladigan bo’lsa, u holda φ = 360° – φ_n.

O’lchash xatoligi asosan namunali fazaaylantirgich shkalasining darajalanishi xatoligi bo’yicha aniqlanadi.

Analogli fazametrlar. Metodning mohiyati ikkala sinusoidal kuchlanishni davriy qisqa impulslar ketma-ketligiga o’zgartirishdan iborat. Bu kuchlanishlarning bir xil ishorali tashkil etuvchilari bilan nol orqali o’tish momentlariga mos. Eng yaqin impulslar orasidagi vaqt intervallari aniqlanayotgan fazalar ayirmasiga teng (7.18-rasm). O’zgartirishdan so’ng vaqt intervalining (davrga nisbatan) nisbiy qiymati aniqlanadi. Ma’lum φ = ωt va ω = 2π/T ifodalardan foydalanib, faza siljishi φ va nisbiy vaqt intervali orasidagi munosabatni aniqlaydigan ushbu formulani yozishimiz mumkin:

                    (7.10)

Shuni qayd etish kerakki, faza siljishini vaqt intervaliga o’zgartirishda shovqin xalaqitlarining ta’siri tufayli tasodifiy xatoliklar yuzaga kelishi mumkin.

Bu bayon qilingan metod keng tarqaldi. Bu metod bir-biridan asosan nisbiy vaqt intervalini o’lchash usuli bilan farqlanadigan turli fazametrlarda uchraydi.

Magnitoelektrik o’lchagichli fazametr. Har bir kanali kuchaytirgich-cheklagich, differentsiallovchi zanjir va bir tomonlama cheklagichdan iborat shakllantiruvchi qurilma (7.19-rasm) garmonik tebranishlarni, 7.18-rasmda ko’rsatilganidek, sinusoidaning bir xil ishorali tashkil etuvchilari bilan nol orqali o’tish momentiga mos tik frontni qisqa impulslar seriyasiga o’zgartiradi. Qo’shni impulslar juftliklaridan trigger yordamida ∆T davomiylikdagi to’g’ri burchakli impulslar shakllanadi. Nisbiy vaqt intervali ∆T/T triggerning tarmoqlaridan biriga ulangan magnitoelektrik asbob yordamida o’lchanadi.

O’lchash ketma-ketligi quyidagicha. O’lchanayotgan signallar berilishiga qadar trigger toki asbob orqali oqib o’tmaydigan holatda bo’ladi. Ikkala kirishga sinusoidal shakldagi signallar berilganidan keyin (signal U₁ signal U₂ dan ilgari ketadi), kanallarning chiqishlarida musbat impulslarning davriy ketma-ketligi paydo bo’ladi (7.20-a, b rasm).

1-kanalning birinchi impulsi triggerning elkasini o’zgartiradi, buning natijasida tok sxemaning magnitoelektrik asbob ulangan chap qismida paydo bo’ladi. O’lchanayotgan faza siljishiga proportsional bo’lgan ∆T intervaldan keyin ikkinchi kanaldan ikkinchi impuls kelib, triggerni dastlabki holatiga qaytaradi. Asbob orqali o’tayotgan tok to’xtaydi. T davrdan so’ng jarayon takrorlanadi va boshqalar. Trigger ∆T davomiylikdagi to’g’ri burchakli impulslarni shakllantiradi (7.20-v rasm). Magnito-elektrik asbob tokning bir davr ichidagi o’rtacha qiymatini ko’rsatadi:

(7.11)

(7.10) va (7.11) ifodalarni taqqoslash

                (7.12)

formulaga olib keladi, bundan ko’rinib turibdiki, φ° va I_o’rt kattaliklar orasidagi bog’lanish chiziqlidir. Indikatorli asbob shkalasini bevosita graduslarda darajalash mumkin, chunki I_m = const (tranzistorning to’yinish toki bilan aniqlanadi).

Asbobning ajratish qobiliyati

            (7.13)

Bayon qilingan bu usul faqat o’rtacha (o’lchash vaqtidagi) faza siljishini o’lchashga imkon beradi.

Xatoliklar haqida va ularni tashkil etuvchilari bo’yicha gap yuritayotib, quyidagini qayd etadilar. Tavsiflangan qurilma sxemasini ikkita qurilma to’plami sifatida qarash mumkin: o’lchanayotgan faza siljishini ∆T davomiylikdagi to’g’ri burchakli impulslarga o’zgartiradi-gan o’lchash o’zgartgichi va o’lchash asbobi – magnitoelektrik mikroampermetr. Demak, fazametrning elektron qismi o’zgartirish xatoligini belgilaydi (uning keltirilgan qiymati 1–2 foizni tashkil etadi). O’lchov va qiyoslash xatoligi qo’llanilayotgan o’lchash asbobining aniqlik klassiga bog’liq (agar taqqoslash xatoligining sub’ektiv tashkil etuvchisini hisobga olinmasa). Fazametrning umumiy keltirilgan xatoligi 1–3%.

Elektron-sanoqli fazometr, vaqt intervallarini diskret sanoq metodi bilan o’lchash mumkin. U, tabiiyki, ma’lum faza siljishiga mos nisbiy vaqt intervallarini o’lchash uchun ham qo’llanilishi mumkin. Bu metodni vaqt intervallarini raqamli o’lchagich yordamida amalga oshirish mumkin. Dastlab bir davr ichida faza siljishini o’lchash printsipini ko’rib chiqamiz. U quyidagi ishlarni bajarishga keltiriladi. Tadqiq qilinayotgan sinusoidal kuchlanishning davrini o’lchanmoqda. Bu holda undan vaqt darvozalari shakllantiriladi va ular F_san chastota bilan kelayotgan sanoq impulslari bilan to’ldiriladi (7.21-b va v-rasm). Schyotchik tomonidan bir davr ichida sanalgan impulslar soni

N = F_sanT (7.14)

ga teng.

Oralaridagi faza siljishlari o’lchanishi lozim bo’lgan U₁ va U₂ sinusoidal kuchlanishlar qisqa bir qutbli impulslar juftliklariga o’zgartiriladi. Impulslar juftliklaridan asbobda ∆T ga teng vaqt darvozalari shakllantiriladi (birinchi impuls frontni, ikkinchi impuls esa vaqt darvozalari qirqimini aniqlaydi). «Darvozalar» ochiq bo’lganda schyotchik o’sha F_san bilan kelayotgan impulslarni sanaydi (7.21-g rasm). Ularning soni

n = F_san∆T (7.15)

ga teng. (7.14) va (7.15) formulalarni (7.10) formula bilan taqqoslab,

                                             (7.16)

ni hosil qilamiz.

Bu metodika past va infrapast chastotalarda yuqori aniqlikka erishish imkonini beradi.

Kichik faza siljishlarini o’lchashda yoki tadqiq qilinayotgan sinusoidal kuchlanishlarning chastotasi yuqori bo’lganida kelish chastotasi tadqiq qilinayotgan kuchlanishlar chastotasida ancha ortiq bo’lgan sanoq chastotalari kvartsli generatori hamda katta sig’imli va sanoq tezligi juda yuqori schyotchik talab etiladi.

Diskretlik xatoligini faza siljishi φ ning graduslarida ifodalab bu aytilgan fikrlarga ishonch hosil qilish qiyin emas. ∆T ning qiymatini (7.15) ifodadan topib (7.7) formulaga qo’yamiz va unda izlanayotgan kuchlanishning T davrini f = 1/T chastotaga almashtiramiz. U holda

                   (7.17)

bu yerda .

(7.10) ifodadan ni hosil qilamiz.

Diskretlikning sanoq kichik razryadi plyus-minus birga teng xatoligiga, ya’ni ∆_n = ±1 ga faza siljishini o’lchash xatoligi

                                                  (7.18)

mos keladi.

f = 1 MGs chastotali ikkita sinusoidal kuchlanish orasidagi faza siljishini absolyut diskret xatolik ∆φ = ±0,1° bilan o’lchash uchun zarur bo’ladigan F_san chastota (7.17)dan aniqlanishi mumkin. Bunda  S° = 0,1° bo’lganligi uchun (7.17)ga asosan

MGs

bo’ladi.

Geterodinli o’zgartirish. Chastotani geterodinli o’zgartirish radiopriyomniklarda keng qo’llaniladi. Biroq mazkur holda ikkita signalning chastotasini ular orasida faza siljishi saqlanadigan qilib juda aniq o’zgartirish zarur. 7.22-rasmda bunday o’zgartgichning tuzilish sxemasi ko’rsatilgan.

Oralaridagi faza siljishi o’lchanishi lozim bo’lgan signallar ikkita bir xil aralashtirgichga beriladi. Bu bilan bir vaqtda, ikkala aralashtirgichga bitta geterodinning o’zidan f_g chastotali kuchlanish keltiriladi. Aralashtirgichlar chiqishlarida f_g – f ayirma chastota kuchlanishlari hosil bo’ladi. Agar ikkala kanal identik (aynan) bo’lsa, u holda kuchaytirgichlar chiqishlarida hosil bo’lgan kuchlanishlar orasidagi faza siljishi φ ga teng bo’ladi. Uni past chastotali fazametr bilan o’lchanadi.

Chastotani o’zgartirish zarurat tug’ilgan holda ikki bosqichli bo’lishi mumkin.

Xatoliklardan qutilish uchun sxemani shunday rostlanadiki, bunda bitta manbaning o’zidan fazametrning ikkala kirishiga kuchlanish berilganida u nol siljishni ko’rsatsin. Manba kuchlanishini qarama-qarshi kirishlarga qayta ulanganda ham ko’rsatishlar o’zgarmasligi kerak.

Fazametrning keng chastotalar diapazonida ishlashiga berilgan diapazonda sozlanadigan geterodin, keng polosali aralashtirgichlar; attenyuatorlar va sxemaning boshqa elementlaridan foydalanish bilan erishiladi.

7.4. Amplituda-chastota tavsiflarni o’lchash

7.4.1. Amplituda-chastota tavsiflarini nuqtalar bo’yicha o’lchash

Amplituda-chastota xarakteristikalarini (AChX) mazkur o’lchash metodi ixtisoslashgan asboblarni talab etmaydi va etarlicha aniqdir. Uning kamchiligi past ish unumdorligidir. U nisbatan kam qo’llaniladi, biroq o’lchash metodikasi nuqtai nazaridan ahamiyatlidir. Bu metodning printsipi 7.23-rasmda tushuntirilgan.

Tadqiq qilinayotgan ob’ektga (u, masalan, kuchaytirgich yoki filtr bo’lishi mumkin) generatordan sinusoidal signal beriladi. Generatorning parametrlari: chastotalar diapazoni, chiqish kuchlanishi, tadqiq qilinayotgan ob’ektning kutilayotgan xarakteristikalariga muvofiqlashtirilgan tarzda tanlanishi lozim. Ob’ektning kirishi va chiqishida o’lchanayotgan signalning amplitudasini o’lchaydigan voltmetr istalgan tipi bo’lishi mumkin, biroq tadqiq qilinayotgan ob’ekt aktiv elementlarga ega bo’lsa va signalning nochiziqli buzilishlari hamda uning oqibatida eng yuqori (oliy) garmonikalar paydo bo’lishini kutish mumkin bo’lsa, chiqishdagi signalni o’lchash uchun tanlovchi (saylanma) voltmetrni qo’llash maqsadga muvofiq bo’ladi.

O’lchash jarayoni tadqiq qilinayotgan ob’ekt kirishida sinusoidal signalning turli chastotalarini ketma-ket o’rnatish, kirish va chiqish signallarini o’rnatish hamda har bir chastota uchun uzatish koeffitsienti

k(f ) = U_chiq/U_kir                                      

ni hisoblashdan iborat.

Bu metodni amaliyotda bajarish ma’lum o’lchash malakalarini talab etadi. Masalan, agar AChX katta farqlanishlarga ega (rejektorli va rezonans chastotalarning mavjudligi) bo’lsa, kirish signalini tanlashda e’tiborli bo’lish lozim. Boshlang’ich kirish signali sifatida qabul qilingan signal rejektsiya chastotalarida juda ham kichik bo’lib qolishi mumkin va chiqish signali voltmetr 2 tomonidan o’lchanmasligi ham mumkin. Kirish signali juda ham katta va rezonans chastotasida tadqiq qilinayotgan ob’ektda nochiziqli buzilishlar yuzaga kelishi ham mumkin, bu esa AChX ning ko’tarilish joyida uning «yalpoqlanishiga» olib keladi. Chastotalar qadamini ham to’g’ri tanlash lozim. Tanlash diskretligi qancha katta bo’lsa, o’lchashni shuncha tezroq bajarish mumkin, biroq grafikda eksperimental AChX yasaladigan nuqtalar siyrak joylashgan bo’lsa, xarakteristikaning qandaydir detallarining yo’qolish ehtimolligi shuncha ko’p bo’ladi.

Shunday qilib, bu jarayon sermehnat, uchta asbob ko’rsatishlarining sanog’ini ko’p marta olish, hisoblash operatsiyalarini bajarish va AChX grafigini grafik interpolyatsiyalab qo’lda chizilishini talab etadi. O’lchash ishi ancha vaqt davom etishi tufayli ta’minot kuchlanishi va xaroratning o’zgarishi bilan bog’liq xatoliklar bo’lishi mumkin. Biror-bir elementini almashtirilganidan so’ng, apparaturani sozlashda o’lchash protsedurasini qaytarishga to’g’ri keladi, bu esa ta’mirlash va sozlash ishlari kam unumli bo’lishiga olib keladi. Shu sababli AChX ni o’lchash jarayonini avtomatlashtirish zarurati yuzaga keldi.

7.4.2. Amplituda-chastota tavsiflarini

avtomatlashtirilgan o’lchagichlarning tuzilish printsiplari

AChX ni o’lchash jarayonini chastotasi kerakli chastotalar polosasida ravon o’zgarishi mumkin bo’lgan generatordan va ostsillografik indikatordan foydalanish hisobiga avtomatlashtirishga erishish mumkin bo’ladi. Shunday qilib, eng sodda blok-sxemasi 7.24-rasmda tasvirlangan amplituda-chastota xarakteristikasini o’lchagich (AChXO’) yuzaga keladi.

O’lchash signali tebranuvchi chastota generatori (TChG) tomonidan ishlab chiqariladi, generatorning o’zi esa modulyatsiyalovchi kuchlanish generatoridan keladigan arrasimon kuchlanish bilan boshqariladi. Shu kuchlanishning o’zidan elektron-nurli trubkalar (ENT)da nurni og’dirish uchun foydalaniladi. TChG ning sinusoidal tebranish chastotasi 7.25-rasmda ko’rsatilganidek, f_maks dan f_min gacha chiziqli qonun bo’yicha o’zgaradi. O’rtacha chastota f_o’rt esa modulyatsiyalovchi kuchlanish berilmaganida TChG ning xususiy sozlanish rejimiga to’g’ri keladi. Modulyatsiyalovchi tebranishning bir davri tugaganidan so’ng TChG ning chastotasi f_min qiymatiga qaytadi va yana chiziqli qonun bo’yicha o’sadi.

Shuni qayd etamizki, TChG chastotaviy modulyatsiyalangan tebranishni parazit amplitudaviy modulyatsiyasiz ishlab chiqarilishi lozim, chunki AChX ni o’lchashda o’lchash signalining faqat chastotasi o’zgarishi kerak. Bu AChXO’ ni yasashda ma’lum qiyinchiliklar yaratadi.

Modulyatsiyalovchi signalning shakliga keladigan bo’lsak, u muhim emas va nafaqat arrasimon, balki uchburchak shakliga ham, sinusoidal shaklda ham bo’lishi mumkin. Muhimi faqat shuki, chastotaning o’zgarish qonuni ENT nurining gorizontal bo’yicha og’ish qonuni bilan ustma-ust tushsin, chunki faqat shu holdagina «X» o’qi bo’ylab chiziqli chastotaviy masshtab yaratiladi. Nochiziqli modulyatsiyalovchi kuchlanish bo’lganda AChX ning ayrim uchastkalarining yorqinligi bir xil bo’lmaydi, biroq sinusoidal kuchlanishda bu bir xilmaslik zo’rg’a seziladi.

Chastotasi bo’yicha modulyatsiyalangan signal TChG da kuchaytirgich va attenyuatorga keladi. Kuchaytirgich o’lchanadigan signalni kuchaytirish va attenyuatorning TChG ga ta’sirini bartaraf etish uchun xizmat qiladi. Attenyuator kuchaytirgich bilan birgalikda signal chastotasini keng chegaralarda o’zgartirish imkonini beradi, bu zarurdir, chunki har bir tadqiq qilinayotgan to’rtqutblik o’z uzatish koeffitsientiga ega bo’lishi mumkin. Masalan, to’suvchi filtrning AChX ni o’lchashda katta amplitudali o’lchanadigan signalni uzatishga to’g’ri kelishi mumkin.

Katta kuchaytirish koeffitsientiga ega bo’lgan kuchaytirgich AChX ni o’lchashda, aksincha, asbobning chiqish signali kichik bo’lishi kerak. Tadqiq qilinayotgan to’rtqutblikning kirishi o’lchash asbobining chiqishi bilan ulanadi. Signal uning chiqishidan yana o’lchash asbobiga qaytadi. Agar o’lchanadigan to’rtqutblik detektorga ega bo’lsa (masalan, detektor bilan kuchaytirgich), u holda signal attenyuator va pereklyuchatel orqali ENT ning vertikal og’dirish kuchaytirgichi hamda plastinalariga keladi. Agar tadqiq qilinayotgan to’rtqutblik detektorga ega bo’lmasa, u holda signal pereklyuchatel orqali dastlabki kuchaytirgichga keladi, unda signal detektorlanadi, keyin esa vertikal og’dirish kuchaytirgichiga uzatiladi.

Chastotaviy modulyatsiyalangan signal tadqiq qilinayotgan to’rtqutblik orqali o’tishida amplitudaviy modullanadi, shu bilan birga, o’rama egri chiziq tadqiq qilinayotgan ob’ektning AChX haqida axborotni saqlaydi. Detektorlangan signalning vertikal og’diruvchi plastinalarga ta’siri natijasida ENT ekranida AChX tasviri hosil bo’ladi. TChG uchun modullovchi kuchlanish va ENT ning yoyish kuchlanishi bitta generator tomonidan shakllantiriladi, shu sababli nurning ekranda og’ishi va tadqiq qilinayotgan to’rtqutblikka ta’sir qilayotgan tebranishlar chastotasining o’zgarishi sinxron ravishda amalga oshadi. Shunday qilib, ENT ekranidagi X o’q bir vaqtda ham chastotalar o’qi, ham vaqt o’qi bo’ladi.

To’rtqutblikning chastotaviy parametrlarini o’lchash uchun gorizontal o’qning ajratilgan nuqtalariga mos chastotalarni bilish zarur, buning uchun maxsus nishonlardan foydalaniladi. Ularni shakllantirish uchun AChXO’ da chastota nishonlari bloki ko’zda tutilgan (7.24-rasm). Nishonlar tayanch va tebranuvchi chastotalar signallarini aralashtirish yo’li bilan hosil qilinadi. Chastota nishonlari bloki kvarts bilan stabillangan tayanch chastotalar generatoriga ega. Rezanatorni uzib-ulash yo’li bilan tayanch generator bir necha tayanch chastotalariga, masalan, 1, 10 va 100 kGs ga sozlanadi. Tayanch generatoridan signal bo’lgichga keladi, unda asosiy chastota signali (masalan, 1 kGs) ham, uning garmonikalari (2, 3, 4 kGs va boshqalar) ham kuchayadi. Shunday qilib, chastotalar to’ri hosil bo’ladi. Asosiy chastotani qayta ulab-uzish bilan 10 va 100 kGs diskretli chastotalar to’ri hosil bo’lishiga erishish mumkin. Tayanch chastotalar va garmonikalarning tanlanishi asbob mo’ljallangan chastota diapazoniga bog’liq.

Chastota nishonlari blokida tayanch chastotalar signali aralashtirgichga keladi, unga TChG dan ham signal uzatiladi. TChG chastotasi tayanch chastotalar garmonikalari bilan ustma-ust tushganida aralashtirgich chiqishida signallar hosil bo’ladi va ulardan past chastotalar filtri yordamida chastota nishonlari shakllanadi. Nishonlar kuchaytirilganidan so’ng vertikal og’dirish kuchaytirgichiga keladi va ENT ekranida vertikal chayqalishlar ko’rinishida kuzatiladi (7.25-v rasm).

Tadqiq qilinayotgan to’rtqutblik chiqishidan kelayotgan o’lchash signalining dinamik diapazoni etarlicha katta bo’lishi mumkin, chunki to’rtqutblikning uzatish koeffitsienti tadqiq qilinayotgan chastotalar polosasida ming marta o’zgarishi mumkin. Bu holda AChX ni ENT ekranida logarifmik masshtabda tasvirlash maqsadga muvofiqdir. Vertikal o’q bo’yicha logarifmik masshtab logarifmik shakldagi amplitudaviy xarakteristikali kuchaytirgich bilan ta’minlanadi. Masshtab nochiziqli masshtabga aylanishi sababli uzatish koeffitsientini aniqlash uchun kalibratordan foydalaniladi, undan signal vertikal og’dirish kuchaytirgichiga berilishi mumkin.

AChX ni o’lchash jarayonida asbobda quyidagicha rostlashlar amalga oshiriladi:

– TChG o’rtacha chastotasini tadqiq qilinayotgan to’rtqutblik AChX o’rtacha chastotasi bilan muvofiqlashtirish uchun;

– AChX ning etarli ko’rinish enini hosil qilish uchun tebranish davrini;

– kirish va chiqish signallari darajalarini attenyuatorlar yordamida.

AChXO’larda maxsus bo’lgan bu rostlagichlardan tashqari, odatdagi ostsillograflardagi kabi tasvir yorqinligi, nurning fokuslanishi, tasvirning gorizontal va vertikal yo’nalishlarda ko’chishi rostlanadi.

Ko’rib chiqilgan bu sxema soddalashtirilgandir. Zamonaviy AChXO’ lar murakkabroqdir va shunga muvofiq ravishda eksperimetlar o’tkazishda katta imkoniyatga ega. Masalan, TChG odatda, ikkita generatordan iborat bo’lib, ulardan biri qayd etilgan (fiksirlangan) chastotada ishlaydi, ikkinchisi esa qayta sozlanadi. AChXO’ ning ishchi diapazoni kichik diapazonlarga bo’linadi. Bir kichik diapazondan boshqasiga o’tish fiksirlangan chastota generatori elementlarini qayta ulash bilan amalga oshiriladi.

Hozirgi zamon AChXO’larida chastota tebranishining turli rejimlari ko’zda tutilgan. Masalan, chastotaning terbanish davrlari 0,01 dan 40 s gacha o’zgarishi mumkin. Masalan, chastotani qo’lda tebrantirish va qayta sozlash, qo’lda ishga tushirish bilan chastotani bir marta tebrantirish ko’zda tutilishi mumkin.

Tebranish polosasining qiymati bo’yicha AChXO’ lar tor polosali, o’rta polosali, keng polosali, kombinatsiyalangan turlarga bo’linadi. Masalan, 20 dan 30·10⁶ Gs gacha bo’lgan chastota diapazonida ishlaydigan AChXO’ lar, agar tebranish polosasi diapazon maksimal chastotasining 0,01 qismidan ortiq bo’lmasa, tor polosali, agar tebranish polosasi 0,6f_max dan kichik bo’lsa, o’rtacha polosali, agar tebranish polosasi butun chastota diapazonini qamrasa, keng polosali hisoblanadi.

Chastotaviy parametrlarning ruxsat etiladigan xatoliklari bo’yicha AChXO’ lar besh klassga, amplitudaviy xatoliklarining ruxsat etiladigan qiymatlari bo’yicha uch klassga bo’linadi. Shuni qayd etish kerakki, chastotaviy va amplitudaviy xatoliklarining ruxsat etiladigan qiymatlari bo’yicha AChXO’ turli klasslarga mansub bo’lishi mumkin.

Chastotaviy xarakteristikalarni o’lchagichlarning me’yorlanadigan xarakteristikalariga quyidagilar kiradi: eltuvchi chastotalar diapazoni; eltuvchi chastotalar shkalasi xatoligi; tebranish chastotasi, chiqish kuchlanishi; tebranish polosasida xususiy AChX ning notekisligi (dinamik xarakteristika); tebranish davrlari va boshqalar.

O’lchagich ekranida buzilmagan AChX ni tiklash uchun bir qator shartlar bajarilishi lozim. Aktiv to’rtqutbliklarni (masalan, kuchaytirgichlarni) tadqiq qilishda ularning amplitudaviy xarakteristikalarining nochiziqliligi tufayli AChX shaklining buzilishi yuz berishi mumkin. Bunday tipdagi buzilishni, TChG dan olinayotgan kuchlanishni oshirib, aniqlash oson. Agar endi AChX shakli o’zgarsa, u holda nochiziqli buzilishlar mavjud. Bunda kirishdagi kuchlanish minimal bo’lishi lozim.

Katta so’nishli to’rtqutbliklarning AChX sini o’lchashda chiqish kuchlanishi kichik bo’ladi va AChX shaklining detektorning nochiziqliligi bilan bog’liq bo’lgan buzilishlari paydo bo’ladi. AChXO’ larda qo’llaniladigan ko’pchilik detektorlar uchun me’yoriy detektorlash rejimi kuchlanish 0,2 V dan kam bo’lmaganda ta’minlanadi.

Agar to’rtqutblikning chiqish kuchlanishi kichik bo’lsa, keng polosali kuchaytirgich qo’llanilishi zarur.

TChG ning me’yoriy ishlashi asbob muvofiqlashtirilgan yuklamaga ishlaganidagina bo’lishi mumkin. Past chastotalarga mo’ljallangan TChG ning chiqish qarshiligi odatda, 600 Om ni, yuqori chastotalarda esa 50 yoki 75 Om ni tashkil etadi. Agar tadqiq qilinayotgan to’rtqutblikning qarshiligi bu ko’rsatilgan qiymatlardan jiddiy (katta) farq qilsa, muvofiqlashtiruvchi qurilmalardan foydalaniladi.

AChXO’ larda chiqish signalining chastotasi vaqt bo’yicha o’zgaradi. Agar o’lchash signalining tadqiq qilinayotgan to’rtqutblikning o’tkazish polosasi ichida bo’lish vaqti uning vaqt doimiysi bilan o’lchovdosh bo’lsa, u holda o’tish jarayonlari tufayli AChX shaklining buzilishi sodir bo’lishi mumkin. Bunday dinamik xatoliklarning mavjudligini, odatda, arrasimon shakldagi modullovchi kuchlanish chastotasini yoki chastotaning tebranish polosasini kamaytirib aniqlanadi. Agar bunda AChX maksimum vaziyatining yoki uning qiymatining o’zgarishi kuzatilmasa, u holda dinamik xatoliklar kichikdir.

AChXO’ xatoliklarining boshqa turlari Davlat standartlari bilan me’yorlanadi. Ular jumlasiga quyidagilar kiradi: AChXO’ ning ekranida chastotaviy masshtabning berilgan qonundan og’ishi; xususiy AChX ning notekisligi va boshqalar.

7.5. Signallar spektrining tahlili

7.5.1. Umimiy ma’lumotlar

Alоqa texnikasi signallarni chastоtaviy tahlil qilish juda keng tarqaldi. Nazariy jihatdan real signalni aks ettiruvchi funktsiyaning spektrini ma’lum matematik metоdlar bilan tahlil qilinadi. Amaliyotda spektrni signalni o’lchash asbоbi – spektr tahlillagichga ta’sir ettirish yo’li bilan tadqiq qilinadi. Spektrni bunday tahlil qilish metоdi apparaturali tahlil deb ataladi. Nazariy tahlilda chekli vaqt intervalida mavjud bo’lgan real signal bilan ish ko’rishga to’g’ri keladi. Ma’lumki, Dirixle shartlariga bo’ysunadigan har qanday davriy funktsiya Furye qatоri bilan tasvirlanishi mumkin. Real signallar bu shartlarni qanоatlantiradi, shu sababli ular uchun

                 (7.19)

munоsabat o’rinli, bu yerda 2π/T = ω₁ – asоsiy chastоta, T – davr. Shunday qilib, murakkab davriy funktsiya U_k va φ_k kattaliklar bilan tasvirlanadi. U_k lar to’plamini (majmuini) amplitudalar spektri (yoki, оddiy qilib, spektr), φ_k lar to’plamini esa fazalar spektri deb ataladi. Alоqa texnikasida ko’pchilik hоllarda absоlyut qiymatlari kvadratlari energetik spektrdan ibоrat bo’lgan amplitudalar spektri qiziqish uyg’оtadi. Davriy funktsiya dоimо teng uzоqlashgan spektral chiziqlar bilan hоsil qilingan diskret spektrga ega. Ularga mоs chastоtalar sоdda karrali munоsabatlarda bo’ladi.

Ushbu ko’rinishdagi yoyilma katta amaliy ahamiyatga ega:

,                        (7.20)

bu yerda k – musbat qiymatlarni ham, manfiy qiymatlarni ham qabul qiladi.

(7.20) ifоda kvazigarmоnik deb ataladigan funktsiyalarni ifоdalaydi. Davriy mоdulyatsiyalangan tebranishlar spektri ana shunday bo’ladi. Bu hоlda ω₀ eltuvchi chastоta bo’ladi.

Nоdavriy funktsiyalar yaxlit spektrga ega. Radiоsignallarning ba’zi turlari va, shuningdek, shоvqinlar yaxlit spektrlarga ega bo’ladi. Nоdavriy signalning spektri ushbu Furye integrali yordamida aniqlanadi:

.                             (7.21)

Cheksiz chegaralar bo’yicha integrallash spektrning nazariy tahlilida bo’lishi mumkin. Apparaturali tahlilda ingtegrallash chekli vaqt intervali t₁ < t < t₂ ichida amalga оshirilishi mumkin.

7.26-rasm.

Agar vaqt sanоq bоshi sifatida t = 0 (asbоbning ulanish vaqti) qabul qilinsa, u hоlda o’lchanayotgan kattalik

                             (7.22)

integral bilan aniqlanadi.

7.5.2. Spektrning parallel tahlili

Spektrning parallel tahlili yoki bir vaqtli chastоtaviy tahlilning mоhiyati turli chastоtalarga sоzlangan va tadqiq qilinayotgan signalning ta’siriga bir vaqtda duchоr bo’ladigan rezоnatоrlar nabоrini (to’plamini) qo’llashdan ibоratdir. Rezоnatоrlar sifatida tоr pоlоsali filtrlardan fоydalaniladi va ularga tadqiq qilinadigan signal parallel keladi (7.26-rasm). Filtrlarning chiqish kuchlanishlari kоmmutatоrlar yordamida detektоrlanganidan so’ng ENTning vertikal оg’diruvchi plastinalariga beriladi. ENT nurining gоrizоntal yoyishi va kоmmutatоrni bоshqarilishi umumiy pоg’оnali kuchlanish generatоri tоmоnidan amalga оshiriladi. Signalning spektral tashkil etuvchilari tоr pоlоsali filtrlarda tebranishlar uyg’оtadi. Agar filtrlar Δω_f o’tkazish pоlоsasi bilan (7.27-a rasm) ideal chastоtaviy xarakteristikalarga ega, kirish signali spektri ω₁, ω₂, ω₃ chastоtali chiziqsimоn bo’lsa (7.27-a rasm), u hоlda signallar 1, 2 va 3 filtrlarda uyg’оtiladi. Yuqоrirоq balandlikdagi chastоtaga sоzlashgan qоlgan filtrlar chiqishlarida esa signallar bo’lmaydi. 1, 2 va 3 detektоrlarning chiqishlarida garmоnikalar amplitudalari ω₁, ω₂ va ω₃ ga prоpоrtsiоnal bo’lgan o’zgarmas kuchlanishlar hоsil bo’ladi. Јayta ulanadigan elektrоn kоmmutatоrlar yordamida detektоrlar chiqishlaridagi kuchlanishlar ENT ning vertikal оg’diruvchi plastinalariga navbati bilan keladi. Kоmmutatоr pereklyuchatelini bоshqaruvchi pоg’оnali kuchlanish ENT nurini gоrizоntal yo’nalishda оg’dirish uchun ham fоydalaniladi. Bunda ω₁, ω₂ va ω₃ spektral chiziqlar gоrizоntal o’qqa nisbatan, 7.27-rasmda ko’rsatilganidek, mоs vaziyatni egallaydi.

7.27-rasm.

Spektr tahlillagichning juda muhim xarakteristikasi uning ajratish qоbiliyati – ikkita qo’shni spektral chiziqni ajratish qоbiliyatidan ibоratdir. Ajratish qоbiliyatining miqdоriy o’lchоvi ikkita spektral chiziq оrasidagi ular hali tahlillagich tоmоnidan farq qilinadigan chastоtalarning eng kichik intervalidir.

7.28-rasm.

Biz ko’rib chiqqan ideal chastоtaviy xarakteristikali va minimal tirqishli (zazоrli) filtrlar qo’llanilgan hоl uchun (7.27-a rasm) ajratish qоbiliyatining o’lchоvi o’tkazish pоlоsasi kengligi Δω_f bo’ladi. Agar garmоnikalar оrasidagi chastоtaviy interval Δω_f dan kichik bo’lsa, u hоlda ular bitta filtrga tushishi va ENT ekranida bitta spektral chiziqni hоsil qilishi mumkin.

Real filtrlar rezоnans chastоtasidan uzоqlashganida ravоn kamayadigan chastоta xarakteristikasiga ega (7.28-a rasm). Agar filtrlarning chastоta xarakteristikalari bir-birini qоplasa (to’ldirsa), u hоlda w₀ chastоtali bir signal 1, 2 va 3 filtrlar chiqishlarida aks sadо beradi (7.28-b rasm). Tebranishlar chastоtalari filtrlarning sоzlanish chastоtasiga, amplitudalari esa w₀ chastоtadagi chastоta xarakteristikalar оrdinatalariga mоs bo’ladi (7.28-a rasm). Shunday qilib, tahlillagich bitta chiziqning o’rniga chastоtalari tadqiq qilinayotgan signal chastоtasiga emas, balki rezоnatоrlarning sоzlanishiga bоg’liq bo’lgan butun bir spektrni qayd etadi. Analizatоrning ko’rsatishi rezоnans egri chizig’iga ichki chizilgan, lekin ω₀ chastоtada rezоnansga ega bo’lgan chiziqlar to’plami bilan tasvirlanishi isbоt qilingan. Bundan kelib chiqadiki, rezоnans chastоtalari tekis jоylashgan rezоnatоrlar sоnini оshirilsa, maksimumni aniqlash mumkin bo’ladi. Buning ustiga, sinusоidal signalning amplitudasi va chastоtasini tahlillagich yordamida aniq tоpish mumkin.

Agarda murakkabrоq signal tahlil qilinayotgan bo’lsa, u hоlda yo’qоtib (bartaraf etib) bo’lmaydigan xatоlik yuzaga keladi, bu xatоlik quyidagiga bоg’liq: rezоnatоrga spektrning barcha tashkil etuvchilari bir vaqtda ta’sir etadi va ularning ta’sirini ajratishning ilоji yo’q, demak, har bir tashkil etuvchining amplitudasini ham, chastоtasini ham o’lchashning imkоni bo’lmaydi.

7.5.3. Spektrning ketma-ket tahlili

Spektrning ketma-ket tahlili yoki ketma-ket chastоtaviy tahlil metоdi tоr pоlоsali filtrning rezоnans chastоtasini ravоn qayta sоzlash hisоbiga amalga оshiriladi. Bunda rezоnans chastоta tahlil qilinayotgan signalning garmоnik tashkil etuvchilari chastоtalari bilan ketma-ket ustma-ust tushadi va ular filtr chiqishida navbati bilan signallar uyg’оtadi. Ketma-ket chastоtaviy tahlil qurilmalarida bitta qayta sоzlanadigan detektоr etarlidir, bu esa asbоbni juda sоddalashtiradi. Birоq vaqt ichida ketma-ket tahlil printsipining o’zi uni faqat davriy signallarni tahlil qilinayotgan hоldagina qo’llash mumkinligi haqida aytib turibdi. Yakka impulslarni tahlil qilish uchun bu usul yarоqsizdir.

Filtrni keng chastоtalar diapazоnida yuqоri tanlоvchanligini saqlagan hоlda qayta sоzlash murakkab masaladir. Shu sababli kоnturning rezоnans chastоtasini qayta sоzlamasdan, tadqiq qilinayotgan signalning butun spektrini chastоtalar shkalasi bo’ylab ko’chirish maqsadida ketma-ket tahlil usulining ko’rinishi o’zgartiriladi. U hоlda ham, bu hоlda ham ayrim spektral chiziqlar ularning chastоtasi bilan ketma-ket ustma-ust tushadi. Bunda, ikkinchi hоlda filtrni qayta sоzlash zarurati yo’qligi sababli sxemaning murakkablashuvi hisоbiga yaxshi tanlоvchanlikka ega bo’lgan filtrni yasash mumkin bo’ladi.

Chastоtalar shkalasi bo’yicha ko’chadigan spektrni hоsil qilish uchun bоshlang’ich spektrni mоs ravishda o’zgartirish zarur, buning uchun tadqiq qilinayotgan signalni o’zgaruvchan chastоtali sinusоidal kuchlanishga ko’paytirish etarlidir. Agar tahlil qilinayotgan signal  funktsiya  bilan, yordamchi signal esa   funktsiya bilan ifоdalansa, u hоlda ko’paytma bunday bo’ladi:

Bu ifоda mоdulyatsiоn spektr bo’lib, u tahlil qilinayotgan signalni eltuvchi chastоta ω ga nisbatan simmetrik jоylashgan ikkita yonlama pоlоsalar shaklida qayta tiklaydi. Agar ω chastоta o’zgarishi mumkin bo’lsa, u hоlda butun mоdulyatsiоn spektr chastоtalar o’qi bo’yicha ko’chadi. Agar ω chastоtaning o’zgarish chegaralari to’g’ri tanlansa, u hоlda pоlоsali filtrning kirishiga o’zgartirilgan spektr yonlama pоlоsalaridan birining spektral tashkil etuvchilari keladi.

Ketma-ketlik tipidagi spektr tahlillagichining tuzilish sxemasi 7.29-rasmda keltirilgan. Signal kirish qurilmasidan aralashtirgichga keladi, u bilan bir vaqtda aralashtirgichga tebranuvchi chastоta generatоridan signal keladi, bu generatоrning chastоtasi vaqt bo’yicha chiziqli o’zgaradi. O’zgartirilgan signal tоr pоlоsali filtr kirishiga keladi. Tegishli garmоnika filtrning o’tkazish pоlоsasiga tushganida unda tebranishlar yuzaga keladi.

7.29-rasm.

Signal detektоrlanganidan va kuchaytirilganidan keyin ENT ning vertikal оg’diruvchi plastinalariga keladi. Garmоnikaning amplitudasi qancha katta bo’lsa, nurning vertikal yo’nalishda оg’ishi shuncha katta bo’ladi. Tebranuvchi chastоta generatоri chastоtasini ENT nurini gоrizоntal yo’nalish bitta generatоrdan keladigan arrasimоn kuchlanish bilan amalga оshiriladi.

Shunday qilib, ENT ekranidagi gоrizоntal o’q bir vaqtda vaqt o’qi ham bo’ladi. Tebranuvchi chastоta generatоri chastоtasi vaqt ichida chiziqli qоnun bo’yicha o’zgaradigan sinusоidal signal ishlab chiqaradi. Chastоtaning o’rtacha qiymatini qayta sоzlash mumkin, bu esa turli chastоtali signallar spektrini kuzatish va, shuningdek, chastоta deviatsiyasini o’zgartirish imkоnini beradi. 7.31-rasmda T chastоtaning bir o’zgarish davri ko’rsatilgan. I grafik chastоtaning w_min dan w_max gacha o’zgarishiga mоs keladi. Bunda spektrning AB uchastkasida tahlil qilish amalga оshiriladi. II grafik chastоtaning kichik deviatsiyasiga mоs keladi. Bunda spektrning A₁B₁ uchastkasigina tahlil qilinadi. O’yuvchi kuchlanishning qiymati o’zgarmasdan qоlganligi uchun spektrning tadqiq qilinayotgan uchastkasi ekranning butun kengligi bo’ylab cho’ziladi.

ENT ning gоrizоntal o’qida berilgan nuqtaga mоs chastоtani aniqlash uchun texnоlоgiyada kalibratоr ko’zda tutilgan. Оdatda kalibratоrlar mоs ravishda w_k va ω_m chastоtalarda ishlaydigan generatоr va mоdulyatоrdan ibоrat bo’ladi.

ω_m chastоtali sinusоidal shaklning kuchlanishi (7.31-a rasm) generatоr tebranishlarini chastоta bo’yicha sоzlaydi, shu sababli aralashtirgichga chastоta bo’yicha mоdulyatsiyalangan signal keladi. Mоdulyatsiyalоvchi kuchlanish sinusоidal bo’lganligi uchun kalibratоr signali spektri diskret ko’rinishga ega bo’ladi (7.31-b rasm). Spektral chiziqlar bir-biridan ω ga uzоqlashgan. Agar mоdulyatsiyalоvchi tebranish chastоtasini o’zgartirilsa, u hоlda spektral chiziqlar оrasidagi masоfani o’zgartirish mumkin, ω_k ni qayta sоzlaganda kalibrlоvchi signal butun o’q bo’ylab ko’chadi.

7.30-rasm.

7.31-rasm.

Agar generatоr ω_k ni va mоdulyatоr ω_m ni chastоtani sanash uchun shkala bilan ta’minlansa, tadqiq qilinayotgan signalning spektral tashkil etuvchilari chastоtalarini o’lchash mumkin. Buning uchun kalibrlоvchi signal spektri tahlil qilinayotgan spektr ustiga qo’yiladi hamda ω_k va ω_m larni rоstlash bilan uning gоrizоntal o’qqa nisbatan kerakli vaziyatiga erishiladi.

Asоsiy texnik va metrоlоgik xarakteristikalar. Ketma-ketli spektr tahlillagichlarning asоsiy texnik xarakteristikalari jumlasiga quyidagilar kiradi: chastоtalar diapazоni, ko’rinish pоlоsasi, sezgirlik, ajratish qоbiliyati, tahlil tezligi. Metrоlоgik xarakteristikalarga quyidagilar xоsdir: kirishdagi sinusоidal chastоtasini o’lchashning asоsiy xatоligi, sinusоidal signallar darajalari nisbatini o’lchash xatоligi, AChX ning nоtekisligi. Birinchi ikkita parametr DSt bilan me’yorlanadi. AChX nоtekisligining qiymati spektr tahlillagichning kоnkret tipiga qo’shib beriladigan me’yoriy-texnik hujjatlarda ko’rsatiladi. AChX nоtekisligi darajalarni o’lchash xatоligining tashkil etuvchisi sifatida hisоbga оlinmasa, u me’yorlanmaydi. AChX spektr tahlillagichning dinamik xarakteristikasidir.

Me’yoriy-texnik hujjatlarda kirish parametrlari: to’lqin qarshilik, turg’un to’lqinning kuchlanish bo’yicha kоeffitsienti yoki aktiv kirish qarshiligi va shuntlоvchi sig’im.

Chastоtalar diapazоni bu asbоb ishlaydigan diapazоnning chegaraviy chastоtalarini aniqlaydi. Masalan, SCh-46 spektr tahlillagichi 0,1–270 MGts chastоtalar diapazоnida ishlaydi. Ba’zan ish diapazоni kichikdiapazоnlarga bo’linadi.

Ko’rinish pоlоsasi tebranuvchi chastоta generatоrini bir qayta sоzlash tsiklida tahlil qilinadigan chastоtalar pоlоsasini aniqlaydi. Qo’llanilayotgan asbоb tipi va uning chastоtalar diapazоniga bоg’liq ravishda ko’rinish оbzоri yuzlab gertsdan o’nlab megagertsgacha o’zgarishi mumkin. Ko’rinish pоlоsasini qayta sоzlash geterоdin chastоtalari deviatsiyasini o’zgartirish bilan amalga оshiriladi.

Sezgirlik spektr tahlillagichining nоrmal ishlash sharоitlarini, ya’ni ENT ekranida spektr tasvirining qulay o’lchamini оlish uchun zaruriy chiqish kuchlanishini, signalning o’zining xususiy shоvqinlaridan оrtiq bo’lishini ta’minlaydigan minimal EYuK bilan aniqlanadi.

Ajratish qоbiliyati tahlillagichning spektrning ikki qo’shni chastоtaviy tashkil etuvchisini ajratish qоbiliyatini tavsiflaydi. Spektr tahlillagichlarini yasash printsipi asоsida rezоnans hоdisasi yotganligi sababli ularning ajratish qоbiliyati, birinchi navbatda, rezоnans tizimining xоssalari bilan aniqlanadi. Ketma-ket tahlilda rezоnans tizimiga chastоtasi ravоn o’zgaradigan signal ta’sir qiladi. Agar chastоta sekin o’zgarsa, tebranish tizimidagi o’tish jarayonlari namоyon bo’lmaydi va tahlillagich zanjirning chastоtaviy xarakteristikasini o’lchaydi. Kоntur chiqishida yuzaga keladigan tebranishlar o’rama chizig’i rezоnans zanjirning chastоtaviy xarakteristikasi shaklini takrоrlaydi. 7.32-a, b rasmda chastоtaning o’zgarish yo’nalishi, tebranish kоnturining chastоtaviy xarakteristikasi va uning chiqishidagi kuchlanish ko’rsatilgan. Ayni shunday signal detektоrlash va kuchaytirishdan keyin ENT ekranida bitta spektral chiziqni hоsil qiladi. 7.33-a va b rasmlarda ikkita ravоn qayta sоzlanadigan garmоnik tashkil etuvchilarning tebranish kоnturiga ta’siri ko’rsatilgan. Bu hоlda rezоnans kоnturida ayirma chastоtali tepkili tebranishlar paydо bo’ladi. Tebranishlar o’rama chizig’i (7.33-v rasm) spektral chiziqlarni tavsiflaydigan ikkita maksimumga ega.

Agar spektr ko’p chiziqlardan ibоrat bo’lsa, u hоlda u tahlillagich tоmоnidan bir qatоr maksimumlarga ega bo’lgan silliq chiziq ko’rinishida tasvirlanadi. Ravshanki, ajratish qоbiliyatini оshirish uchun  rezоnans egri chizig’ini tоraytirish lоzim.

10.32-rasm.

10.33-rasm.

Оdatda, agar ikkita maksimum оrasidagi minimum chuqurligi ular balandligining yarmiga etsa, spektral tashkil etuvchilar ajratilgan deb hisоblanadi. Chastоtani sekin qayta sоzlashda (demak, o’tish jarayonlari namоyon bo’lmaydi) aniqlanadigan ajratish qоbiliyati statikdir. Amaliyotda ENT ekranida miltillaydigan tasvirni hоsil qilish uchun tahlil jarayoni ancha tezrоq ro’y berishi lоzim, bu esa o’tish jarayonlarining paydо bo’lishiga оlib keladi.

Bu hоlda kоnturdagi eng intensiv tebranishlar uyg’оtuvchi chastоta rezоnans chastоta bilan ustma-ust tushgan mоmentda emas, balki birоz kechrоq yuzaga keladi, chunki rezоnatоr hali uyg’оnishga ulgurmagan bo’ladi. 7.34-rasmda a egri chiziq tebranish kоnturining statik xarakteristikasini, b egri chiziq esa dinamik xarakteristikasini tasvirlaydi. Rasmdan ko’rinib turibdiki, chastоta tez o’zgarganida maksimumning vaziyati ko’chadi, maksimum balandligi kamayadi, o’tkazish pоlоsasi o’sadi, egri chiziq asimmetrik bo’lib qоladi. Egri chiziqning o’ng qiyaligida xususiy va uyg’оtuvchi tebranishlar оrasidagi tepkili tebranishlar tufayli to’lqinsimоnlik yuzaga keladi. Shuni qayd etish kerakki, tebranish tizimining aslligi qancha yuqоri bo’lsa, o’tish jarayonlari shuncha uzоq davоm etadi va dinamik xarakteristika statik xarakteristikadan shuncha kuchlirоq farq qiladi.

7.34-rasm.

Tahlil tezligi tebranuvchi chastоta generatоrining o’zgarish tezligi bilan aniqlanadi. Tahlil tezligining оrtishi o’tish jarayonlari intensivligining оrtishiga va rezоnans tizimi dinamik chastоtaviy xarakteristikasining kengayishiga, va demak, ajratish qоbiliyatining pasayishiga оlib keladi. maksimal ajratish qоbiliyatini hоsil qilish uchun rezоnas tizimi o’tkazish pоlоsasini tahlil tezligini оptimal tanlash masalalari kelishuv asоsida hal etiladi.

7.5.4. Spektrning raqamli tahlili

Spektrning ketma-ket tahlili tahlil qilinayotgan signalni diskret shaklda tasvirlоvchi sоnlar ustida amallar оrqali amalga оshiriladi. Tahlil qilinayotgan signalning spektral xarakteristikalarini universal EHM, dasturlangan hisоblash qurilmalari – raqamli  spektral tahlillagichlar yordamida aniqlash mumkin. Kоtelnikоv teоremasiga asоsan, spektri yuqоridan f_yu chastоta bilan chegaralangan signal vaqtning Δt = 1/2f_yu intervallarida оralatib оlingan sanоqlar bilan to’la tavsiflanadi. Signalni ko’rinish pоlоsasida diskretlash signal kuchlanishlarining         t = idt vaqt mоmentlaridagi оniy qiymatlar sanоqlari bilan amalga оshiriladi, bu yerda i – ketma-ket 0, 1, 2, ... qiymatlarni qabul qiladigan butun sоn. Natijada signalning tahlil qilinayotgan uchastkasi (realizatsiyasi) diskret jarayon u(iDt) bilan tavsiflanadi. Raqamli metоdda uzluksiz realizatsiya spektrini signalning M ta sanоg’iga ishlоv berish yo’li bilan amalga оshiriladi, ularni tanlanma hajm deb ataladi. Sanоqlar sоnini chegaralash uzluksiz signalni ushbu ajratuvchi funktsiyaga ko’paytirish bilan hоsil qilinadi:

                                  (7.23)

bu yerda T – tahlil qilinayotgan realizatsiyaning davоmiyligi bo’lib,

                                                             (7.24)

ifоda bilan aniqlanadi.

Shunday qilib, raqamli ishlоv berishda signalning o’zini emas, balki 0 dan  M – 1 gacha o’zgaradigan i lar uchun u(iΔt) qiymatlar ketma-ketligini spektral yoyish amalga оshiriladi.

Spektral tashkil etuvchilarning qiymatlarini signalning diskret sanоqlari to’plami bo’yicha hisоblash uchun Furyening diskret o’zgartirish algоritmi (FDO’)dan fоydalaniladi:

                 (7.25)

bu yerda a_k va b_k – Furye spektri kоmpleks kоeffitsientining haqiqiy va mavhum qismlari. a_k va b_k  lar aniqlanganidan so’ng amplitudalar spektrining kоeffitsientlari hisоblanadi: 

.                                                 (7.26)

Raqamli tahlil metоdi tahlil qilinayotgan realizatsiyaning fazaviy spektrini ham hоsil qilish imkоnini beradi:

.                                               (7.27)

Chekli davоmiylikdagi spektr realizatsiyasi uzluksiz ekanligini qayd etib o’tamiz. FDO’ algоritmi оralaridagi chastоta intervali ΔF = 1/T bo’lgan faqat chekli sоndagi spektral tashkil etuvchilarni hоsil qilish imkоnini beradi. 7.35-a, b, v, g-rasmlarda spektrning оdatdagi va raqamli tahlilining xususiyatlari ko’rgazmali shaklda ko’rsatilgan. 7.35-a va b rasmda signalning uzluksiz realizatsiyasi va uning yaxlit spektri tasvirlangan. 7.35-v va g rasmlarda signalning diskretlangan realizatsiyasi va signal sanоqlarining Furye diskret o’zgartirishi tasvirlangan.

7.35-rasm.

FDO’ dan fоydalanish M/2 sоndagi tоr pоlоsali filtrlarga ega bo’lgan bir vaqtli tipidagi spektr tahlillagichning qo’llanilishiga ekvivalentdir. Spektr raqamli tahlillagichning tuzilish sxemasi 7.36-rasmda keltirilgan.

7.36-rasm.

Tahlil qilinayotgan signal analоg-raqamli o’zgartgich (ARO’) tоmоnidan o’zgartirilib, raqamli ko’rinishda buferli to’plagichga keladi. Unda signalning T davоmiylikdagi realizatsiyasiga mоs M ta sanоqlari to’planadi. Axbоrоt buferli to’plagichdan a_k va b_k hisоblagichlarga va ulardan c_k hisоblagichga keladi. O’rtachalashdan keyin оlingan natijalar xоtira qurilmasiga keladi, u hisоblash natijalarini saqlash va ularning indikatоrga uzatilishini ta’minlaydi.

Hisоblashlar hajmi va, demak, bunga sarflanadigan vaqt ishlоv berilayotgan sanоqlar sоni M bilan aniqlanadi. Agar hisоblash uchun zarur bo’ladigan vaqt tanlanmaning davоmiyligi T dan kichik bo’lsa, spektral tahlil real vaqt masshtabida amalga оshirilishi mumkin, ya’ni signallarga shunday ishlоv berish mumkinki, bunda tahlil qilinayotgan signal sanоqlarini yo’qоtishlar bo’lmaydi va shu bilan bir vaqtda realizatsiyadan realizatsiyaga o’tishda ular to’planib bоrmaydi.

Raqamli tahlilni tezlashtirish uchun hisоblashlar hajmini ancha kamaytirish imkоnini beruvchi algоritmlar ishlab chiqilgan. Bunday algоritmlar Furyening tez o’zgartirishlari (FTO’) nоmini оlgan. Оdatdagi tipli tahlillagichni yasashda M² ta ko’paytirish оperatsiyasi (amali) va shuncha qo’shish оperatsiyasi bajarilishi lоzim. Shunday qilib, sanоqlar sоni оrtishi bilan hisоblashlar sоni kvadratik qоnun bo’yicha o’zgaradi. FTO’ ning mоhiyati shundaki, M ta sanоqdan ibоrat ketma-ketlik n ta qisqarоq qism ketma-ketliklarga bo’linadi. Bitta qisqa qism ketma-ketlikning a_k va b_k kоeffitsientlarini aniqlash uchun M²/n² ta ko’paytirish va qo’shish оperatsiyalari talab qilinadi. Јism ketma-ketliklar jami n ta bo’lganligi uchun butun realizatsiyani tavsiflash uchun M²/n ta оperatsiya zarur bo’ladi. FTO’ dan fоydalanish raqamli spektr tahlillagichlarini istiqbоlli ekanligini bildiradi.

7.5.5. Raqamli filtrli spektr tahlillagichlari

Signallarni raqamli qayta ishlash usullarining o’lchash texnikasining joriy etilishi raqamli filtr asosidagi samarali va yuqori tezkor spektr tahlillagichlarining yaratilishiga olib keldi. Raqamli filtr stabil chastotaviy tavsifga ega, elementlarining eskirishi tufayli noaniqlikni kompensatsiyalovchi sozlashga muhtoj emas va uning universalligi analog filtrdan ancha yuqori. Raqamli filtrni qayta sozlashda elementlarni almashtirishga zarurat yo’q bo’lib, uni qayta dasturlash kifoyadir. Biroq o’lchash texnikasida raqamli filtrlashning bosh afzalligi yuqori aniqlikli raqamli detektorlar va o’rtachalashtirish qurilmalarining (raqamli integratorlarning) qo’llanilishidir. Raqamli detektor tahlil qilinayotgan signalning amalda asl o’rtacha kvadratik qiymatini uning amplituda qiymati bilan bog’liq hech bir cheklashlarsiz o’lchaydi.

Raqamli o’rtachalashtirish qurilmasi tahlil qilinayotgan signalni chiziqli va eksponentsial (yoki ko’rsatkichli) qonunlar bo’yicha o’rtachalashtirilishini ta’minlagani holda analog o’rtachalash qurilmalari erisha olmaydigan universallik va samaradorlikka ega.

7.5.6. Nochiziqli buzilishlarni o’lchash

Elektr zanjirlar chiziqli, nochiziqli va parametrik zanjirlarga bo’linadi. Keyingi ikki tipdagi zanjirlardan shunisi bilan farq qiladiki, ular kirish signali spektri bilan taqqoslanganda aks-sado spektrida yangi garmonik tashkil etuvchilarni yaratishlari mumkin. Bu hodisadan mazkur zanjirni o’z ichiga olmagan qurilmada foydalanilmagan holda u juda nomaqbuldir, chunki ko’pincha zararli qo’shimcha effektlar yaratadi. Signalning u yuzaga keltirgan o’zgarishlari nochiziqli buzilishlar deb ataladi.

Nochiziqli buzilishlar manbasi zanjirning toki qo’yilgan kuchlanishga noproportsional bo’lgan elementlari bo’ladi. Bular odatda, diodlar, tranzistorlar va mikrosxemalardir.

Aloqa texnikasida nochiziqli buzilishlar, ayniqsa, kanallar chastotaviy ajratiladigan ko’p kanalli aloqa tizimlari traktlarida va elektroakustik qurilmalar traktlarida nomaqbuldir. Birinchi holda nochiziqli buzilishlar kanallar orasida o’tish xalaqitlariga, ikkinchi holda esa yoqimsiz tovush tuyg’usiga olib keladi. Ikkala holda ham nochiziqli buzilishlar asosan elektron kuchaytirgichlarda yuzaga keladi, ularni o’lchashda ayni shu kuchaytirgichlar asosiy ob’ekt bo’ladi.

Nochiziqli buzilishlar signal va zanjirning ko’plab parametrlariga bog’liq bo’lib, ular ko’p xil tarzda namoyon bo’ladi. Jumladan, nochiziqli buzilishlar signalning amplitudasi va shakliga bog’liq. Amplitudaga bog’liqligi eng muhim bo’lib, uning ortishi bilan nochiziqli buzilishlar o’sadi. Shaklining nochiziqli buzilishlar darajasiga ta’siri ushbu dalil bilan tasdiqlanadi: ikkita gorizontal uchastkali to’g’ri burchakli ko’rinishdagi signal noinertsion zanjirning nochiziqlilik darajasi istalgancha bo’lganida ham uning tomonidan buzilishi mumkin emas.

Nochiziqli buzilishlar kattaligiga signal chastotasi biror darajada ta’sir etishi mumkin. Odatda, kuchaytirgichlardagi nochiziqli buzilishlar chastota o’sishi bilan ortadi. Bu sxemaning parazit sig’imlari orqali o’sadigan tokning ortishi bilan bog’liqdir.

Kuchaytirgichlardagi nochiziqli buzilishlar yuklamaning xarakteriga bog’liq ravishda turlicha namoyon bo’lishi mumkin. Rezonans kuchaytirgichda chiqish kuchlanishi shakli faqat kirish va chiqish signallari amplitudalari orasidagi bog’liqlikning (amplituda xarakteristikasi) nochiziqli xarakterda namoyon bo’ladigan istalgan nochiziqli buzilishlarda ham amalda sinusoidalligicha qoladi.

Shunday qilib, nochiziqli buzilishlar ancha murakkab hodisadir. Shu bilan birga, turli elektr zanjirlarning qaysi biri boshqasidan ularga xos chiziqli buzilishlar o’lchami bo’yicha yaxshiroq yoki yomonroq ekanligini oddiy va bir qiymatli hal etish maqsadida ularni ana shu o’lchamlar bo’yicha qiyoslash uchun amaliy zarurat mavjuddir. Buni nochiziqli buzilishlar darajasi faqat birgina son bilan baholanganida turli usullari yuzaga keldi. Bu eng avvalo o’lchash signalining tiklanishiga xosdir. Bunday signal sifatida garmonik signal, ikki yoki undan ko’p sondagi garmonik signallar yig’indisi, shovqin signali qo’llanilishi mumkin. Signal turiga nochiziqli buzilishlarni o’lchash metodlari: ikki chastotali, ko’p chastotali metodlar va shovqinli yuklash metodi (u statistik metod deb ham ataladi) mos keladi. Bundan tashqari, metodlar chiqish signaliga ishlov berish usuli bo’yicha ham farqlanishlari mumkin. Bu belgi bo’yicha metodlar grafoanalitik, filtrli va kompensatsion metodlarga bo’linadi. Hozirgi vaqtda bir chastotali, ikki chastotali va uch chastotali filtrlash metodlari eng ko’p tarqalgan.

Ayrim metodlarni batafsil ko’rib chiqish uchun nochiziqli buzilishlarga ega bo’lgan zanjirdagi kirish va chiqish signallari orasidagi ba’zi miqdoriy munosabatlarni ko’rib chiqish talab qilinadi. Bunda biz faqat reaktiv elementlarga ega bo’lmagan inertsiyasiz zanjirlarni va davriy o’lchash signallarini qaraymiz.

Kirish va chiqish signallarining oniy qiymatlari orasidagi bog’lanishni ushbu darajali polinom ko’rinishida ifodalash qulaydir:

         (7.28)

Kirish kuchlanishini umumiy holda karrali chastotali garmonik tebranishlar yig’indisi ko’rinishida ifodalash mumkin:

bu yerda U_mk va ω_k – kirish kuchlanishi k-garmonikasining amplitudasi va chastotasi.

U holda

         (7.29)

Kosinuslar yig’indilarini darajaga ko’tarish natijasida birdan yuqori darajali kosinuslarni va turli chastotalar kosinuslarining turli darajalari ko’paytmalarini hosil qilamiz. Endi bu ifodalarga kosinuslar darajalari va ko’paytmalari uchun formulalarni qo’llab, (7.29) qatorni o’zgarmas tashkil etuvchi hamda kirish signali tashkil etuvchilarining chastotasini, kirish signali tashkil etuvchilari chastotalariga karrali chastotali va

                                (7.30)

tipidagi kombinatsion chastotali garmonik qo’shiluvchilar yig’indisi ko’rinishida ifodalash mumkin.

Oxirgi tipdagi qo’shiluvchilarning mavjudligi ikki va uch chastotali metodlardagi chiqish (buzilgan) signali spektrini bir chastotali metoddagi shunga o’xshash spektrdan farqlaydi. Kombinatsion chastotalar soni kirish signalidagi garmonik tashkil etuvchilar soni ortishi bilan va (7.31) polinomning darajasi ortishi bilan tez o’sadi. Kirish signalidagi uchta garmonik tashkil etuvchi va chiqish kuchlanishidagi 3-darajali polinom uchun chastotalari hamda amplitudalari 7.2-jadvalda keltirilgan garmonik tashkil etuvchilar hosil bo’ladi.

7.2-jadval

Polinom hadlari	Tebranishlar chastotasi	Tebranishlar amplituda
α0	0	α0
α1Ukir	ω1 ω 2 ω 3	α1Um1 α2Um2 α3Um3
	0 2 ω 1 2 ω 2 2ω3 ω 1± ω 2 ω 1± ω 3 ω 2± ω 3	α2(U^2m1 + U^2m2 + U^2m3 +)/2 α2Um1Um2 α2Um1Um3 α2Um2Um3
	ω 1 ω 2 ω 3 2 ω 1± ω 2 2 ω 1± ω 3 2 ω 2± ω 3 ω 1±2 ω 2 ω 1±2 ω 3 ω 2±2 ω 3 3 ω 1 3 ω 2 3 ω 3	3α2Um1(+ 2+ 2)/4 3α3Um2(2+  + 2)/4 3α3Um3(2 + 2+ 2)/4 3α3Um2/4 3α3Um3/4 3α3Um3/4 3α3Um1/4 3α3Um1/4 3α3Um2/4 α3/4 α3 /4 α3 /4

Agar kirish zanjiridagi 7.2-jadval formulalaridagi bitta yoki ikkita chastota uchun chiqish signali spektrini olish kerak bo’lsa, u holda mos ravishda, U_m1= 0, U_m2 = 0 yoki U_m3 = 0 deb olish kerak.

7.2-jadvaldan ushbu xulosalarni chiqarish mumkin:

– chiqish signalining o’zgarmas tashkil etuvchisi va juft garmonikalarning amplitudalari (7.29) polinomning faqat juft darajali hadlari bilan aniqlanadi;

– chiqish signalining toq garmonikalari amplitudalari (7.29) polinomning faqat toq darajali hadlari bilan aniqlanadi;

– polinomning juft darajali hadlari (7.30) ifodadagi koeffitsientlari yig’indisi juft son bo’lgan kombinatsion chastotalarni vujudga keltiradi, toq darajali hadlarda esa ana shu yig’indi toq son bo’lgan kombinatsion chastotalarni yaratadi;

– chiqish signalidagi eng yuqori garmonikaning tartib raqami va (7.30) ifodadagi koeffitsientlar yig’indisining eng katta qiymati (7.29) polinomning darajasiga teng.

Ko’p chastotali o’lchash metodlarida nochiziqli buzilishlar mahsulotlari tartib bilan aniqlanadi. Bu esa (7.32) ifodadagi koeffitsientlarning absolyut qiymatlari yig’indisi orqali ifodalanadi.

7.2-jadvaldan ko’rinib turibdiki, nochiziqlilik mahsulotlari tartibi (7.31) polinomning hadi bilan aniqlanadi. Shu sababli ikkinchi tartibli mahsulotlar kvadratik mahsulotlar, uchinchi tartiblari esa kubik mahsulotlar deb ataladi. Bunga mos ravishda, buzilishlarning o’zlari ham kvadratik, kubik buzilishlar deb ataladi.

Bundan tashqari, nochiziqli buzilishlar mahsulotlari turi bilan farq qilinadi. Birinchi turdagi mahsulotlarga 7.30 ifodaning o’ng tomonidagi koeffitsientlar algebraik yig’indisi birga teng bo’lgan mahsulotlar kiradi. Nochiziqli buzilishlarning qolgan barcha mahsulotlari ikkinchi turga mansub bo’ladi. Birinchi turdagi mahsulotlarning xususiyati shundaki, ular uzun elektr traktining turli joylarida yuzaga kelib, traktning faza-chastota xarakteristikasi chiziqli ekanligi shartida sinfaz, ya’ni arifmetik qo’shiladi. Qolgan barcha hollarda bir xil chastotalarning nochiziqli buzilishlari bitta traktning turli nuqtalarida yuzaga kelib, vektorli, ya’ni turli faza burchaklari bilan qo’shiladi.

Kvadratik mahsulotlar, umuman, juft tartibli mahsulotlar kabi birinchi turdagi mahsulot bo’lishi mumkin emasligi ravshan. Yuqorida bayon qilingan mulohazalarga ko’ra kubik buzilishlar ko’p kanalli aloqa tizimlarida eng xavflidir va ularni alohida ajratib baholash o’lchash metodining muhim afzalligi bo’ladi.

Ayrim o’lchash metodlarini batafsilroq ko’rib chiqamiz.

Bir chastotali o’lchashlar metodi. Bu metodda nochiziqli buzilishlar mahsulotlari faqat eng yuqori garmonikalar bo’ladi. Ularning amplitudalari, odatda, tartib raqami o’sishi bilan tez kamayadi. Bunga asosan, nochiziqli buzilishlarni baholashda uchinchidan yuqori barcha garmonikalarni hisobga olmaslik mumkin. Nochiziqli buzilishlarning tegishli koeffitsienti garmonikalar koeffitsienti deb ataladi va ushbu formulalardan biri orqali aniqlanadi:

                     (7.31)

bu yerda U₁, U₂, U₃ – chiqish signali ayrim garmonikalarining o’rtacha kvadratik qiymati. Odatda  koeffitsient bevosita o’lchanadi, chunki bunda chiqish kuchlanishining birinchi garmonikasini filtr bilan ajratish talab etilmaydi. K_G koeffitsient esa

                   (7.32)

formula bilan hisoblanishi mumkin.  < 0,2 bo’lganida 2% dan kam xatolik bilan bo’ladi.

Simli aloqada, shuningdek, nochiziqlilik so’nishi ham qo’llaniladi:

α_n = 20lg1/K_G, dB.

7.2-jadvaldan foydalanib, garmonikalar koeffitsientini (7.32) polinomning (3-darajali) koeffitsientlari va kirish kuchlanishi amplitudasi orqali ifodalash mumkin:

                               (7.33)

Garmonikalar koeffitsientini o’lchash uchun chastotali-tanlovchi voltmetrlardan foydalanish mumkin, buning uchun uni tadqiq qilinayotgan ob’ektning chiqishiga ulanadi va ketma-ket birinchi, ikkinchi, uchinchi garmonikalarga (agar zarurat bo’lsa, bundan yuqoriroq garmonikalarga) sozlanadi. Garmonikalar koeffitsientlari qiymatlarini hisoblash yo’li bilan topiladi.

O’lchashlarni maxsus nochiziqli buzilishlarni o’lchagichlar yordamida o’tkazish qulayroqdir. Bunday asbobning eng sodda sxemasi 7.37-rasmda ko’rsatilgan.

U kirish qurilmasi, qayta sozlanadigan rejektorli filtr va ravon attenyuatorli kvadratik voltmetrga ega. Rejektorli filtr ideal holda o’lchanadigan signalning birinchi garmonikasi chastotasida cheksiz so’nishga, yuqori garmonikalar chastotalarida esa nol so’nishga ega bo’lishi lozim. Odatda, bu filtr rezistorlar va kondensatorlarda tuzilgan va chastotaga bog’liq muvozanat shartiga, xususan, qo’shaloq T-simon ko’prik yordamida ega bo’lgan ko’prik sxemasi yordamida amalga oshiriladi. Eng yuqori chastotalarda kichik so’nishlarni hosil qilish uchun aktiv, ya’ni elektron kuchaytirgich va teskari aloqa zanjiriga ega bo’lgan filtrdan foydalaniladi.

Kvadratik voltmetrni dastlab pereklyuchatel yordamida kirish qurilmasining chiqishi bilan ulanadi va shundan keyin attenyuatorni sozlash bilan voltmetr strelkasini shkalaning 100 foizga mos og’ishiga o’rnatiladi. Shundan so’ng voltmetr kirishini rejektorli filtr chiqishi bilan ulanadi. Bunda voltmetrning ko’rsatishi o’lchanayotgan  qiymatga mos keladi.

Nochiziqli buzilishlar o’lchagichlari odatda, bitta tayinlangan (fiksirlangan)   1 kGs chastotali o’lchash signali generatori bilan ta’minlanadi. Chastotalar diapazonida o’lchash uchun tashqi generatordan foydalanish nazarda tutiladi. Garmonikalar koeffitsientini bunday asbob bilan o’lchash xatoligi bir necha manbalarga ega:

– generatorning chiqish kuchlanishida eng yuqori garmonikalarning mavjudligi;

– o’lchash signalining asosiy chastotasida rejektorli filtrning chekli so’nishi;

– kuchlanishning o’rtacha kvadratik qiymatini voltmetr bilan o’lchash xatoligi;

– eng yuqori chastotalarda rejektorli filtrning turlicha so’nishi;

Birinchi ikkita manbadan keladigan nisbiy xatolik o’lchanayotgan  qiymatning kamayishi bilan o’sadi. Bu xatolik manbalari kichik nochiziqli buzilishlarni o’lchash imkoniyatlarini cheklaydi va bunday xatoliklarni kamaytirish vositalari katta amaliy ahamiyatga ega bo’ladi.

Generatorning eng yuqori garmonikalari uning chiqishida ulangan past chastotalar filtri bilan susaytirilishi mumkin. Rejektorli filtrning birinchi garmonika chastotasida etarlicha so’ndirishi ikki usuldan biri bilan ta’minlanashi mumkin. Birinchi usul generator chastotasini va ko’prikning muvozanat chastotasini stabillashtirishdan, ikkinchi usul esa rejektorli filtrning maksimal so’ndirish chastotasini generatorning birinchi garmonikasi chastotasiga avtomatik sozlashdan iborat. Ikkinchi usul faqat xatoliknigina emas, balki sermehnat qo’lda sozlashdan xalos etib, o’lchash vaqtini ham kamaytiradi.

Ikki chastotali metod

Bo’ o’lchash metodida o’lchash signali chastotalari o’zaro karrali bo’lmagan ikkita garmonik signal yig’indisidan iborat bo’ladi. Bu holda nochiziqli buzilishlar mahsulotlari dastlabki chastotalarning eng yuqori garmonikalari va kombinatsion chastotali signallar bo’ladi.

Nochiziqli buzilishlar koeffitsientini aniqlashning umumiy printsipi avvalgidek qoladi: chiqish signalidagi nochiziqli buzilishlar yig’indisi o’rtacha kvadratik qiymatining uning buzilmagan qismining shunga o’xshash qiymatiga nisbatidan foydalaniladi. Biroq metodni amaliyotda qo’llash qulay bo’lishi uchun nochiziqli buzilishlarning barcha mahsulotlari o’rniga kombinatsion chastotalar signallari (va hatto ularning bir qismi), chiqish signalining buzilmagan qismi o’rniga butun signal o’lchanadi.

Ikkinchi variantda f₁ chastota tadqiq qilinayotgan ob’ekt o’tkazish polosasining pastki qismida, f₂ chastota esa yuqori qismida tanlanadi, shu bilan birga, f₂ chastota f₁ chastotadan bir necha marta katta bo’lishi kerak. f₂ chastotali signalning  amplitudasi f₁ signal amplitudasidan 4...5 marta kichik qilib olinadi. Sinalayotgan ob’ektning nochiziqliligi ta’sirida katta chastotali signalning f₁ chastotali signal bilan modulyatsiyalanishi ro’y beradi. Nochiziqli buzilishlar koeffitsienti sifatida yuzaga kelayotgan amplitudali modulyatsiya koeffitsienti qabul qilinadi. Bu metodda natija kvadratik buzilishlar bilan ham, kubik buzilishlar bilan ham aniqlanadi, biroq ularni alohida baholash amalga oshirilmaydi.

O’zaro modulyatsiyalash metodi bir chastotali metod bilan qiyoslanganda sezgirlik jihatidan 3 martadan ko’proq yutuq berishini ko’rsatish mumkin. Modulyatsiyalangan signal nisbatan tor o’tkazish polosasiga ega bo’lgan filtr tomonidan ajratilishi sababli metodning shovqinlarga sezgirligi kam.

Metodni nisbatan tor o’tkazish polosasiga ega traktlar uchun qo’llash mumkin emasligi uning kamchiligidir.

Metodning birinchi variantini amalga oshirishda tanlovchi voltmetr va ikkita generatordan foydalaniladi (7.38-rasm). Ikkinchi variantni amalga oshirishda 7.39-rasmdagi sxema amalga oshiriladi, uning o’ng tomoni qo’shaloq detektorlash metodi bilan amplitudali modulyatsiyalangan o’lchagichdan iborat.

O’zaro modulyatsiyalash metodi uchun xatolikning quyidagi ikki manbasini ko’rsatish mumkin:

– f₂ chastotali generatorning parazit amplitudali modulyatsiyasi;

– modulyatsiya koeffitsientini o’lchash sxemasining xatoligi.

Kichik nochiziqli buzilishlarni o’lchash imkoniyatini faqat birinchi manba cheklaydi. f₂ generator chiqishida tor polosali filtrni ulab, bu manba ta’sirini susaytirish mumkin.

Uch chastotali metod. Bu metod birinchi turdagi nochiziqlilik mahsulotlari bo’yicha kubik buzilishlarni baholash uchun qo’llaniladi. O’lchash signali amplitudalari teng va f₁, f₂, f₃ chastotalari yaqin bo’lgan uchta garmonik signal yig’indisidan iboratdir. Birinchi turdagi nochiziqlilik mahsulotlari chastotalari boshlang’ich chastotalarga yaqin bo’lgan f₁+f₂–f₃, f₁–f₂+f₃, –f₁+f₂+f₃ chastotali uchta tashkil etuvchiga ega. Bu chastotalarning hech biri boshlang’ich chastotalardan birortasi bilan ustma-ust tushmasligi uchun f₂–f₁ ≠ f₃–f₂ (f₁ < f₂ < f₃) shartning bajarilishi zarur. Bu holda buzilishlar natijasida yuzaga kelgan uchta tashkil etuvchidan istalgan biri tanlovchi voltmetr bilan o’lchanishi mumkin.

Kombinatsion chastotali bir tashkil etuvchining o’rtacha kvadratik xatoligini U_k orqali, butun chiqish kuchlanishining o’rtacha kvadratik qiymatini U_Σ bilan belgilab, kubik nochiziqli buzilishlar koeffitsienti uchun quyidagini hosil qilamiz:

(7.34)

4 koeffitsient kombinatsion chastotali va teng amplitudali 16 ta tashkil etuvchining qiymatini hisobga oladi.

Uch chastotali o’lchash uchun sxema 7.40-rasmda ko’rsatilgan.

Kvadratik buzilishlarni uch chastotali metod bilan o’lchashning ma’nosi yo’q, chunki talab qilinayotgan kombinatsion chastotali tashkil etuvchilarning hech biri o’lchash signalining uchta tashkil etuvchisining hammasiga bog’liq emas.

Uch chastotali metodning xatoligi voltmetrning xatoligiga va uning chastotaviy tanlovchiligining oxirgi qiymatiga bog’liq. Bu yerda keyingi qiymatga qo’yiladigan talablar juda yuqoridir, chunki o’lchash uchun foydalaniladigan nochiziqlilik mahsulotlari o’lchash signalining boshlang’ich tashkil etuvchilari chastotalariga yaqin chastotalarga ega.

Misol. Agar U_k va U_Σ kuchlanishlar ∆U_k va ∆ U_Σ xatoliklar bilan o’lchangan bo’lsa, K_nq koeffitsientni o’lchash xatoligi aniqlansin.

O’lchashlar bilvosita ekanligi sababli, K_nq ni o’lchash xatoligi ushbu umumiy ifoda bilan aniqlanadi:

Hosilalar uchun

.

ni hosil qilamiz.

Demak,

Bu ifoda yo’qotilmagan muntazam xatolikning maksimal qiymatini aniqlaydi.

Shovqin yuklash metodi. Bu metodda o’lchash signali sifatida oq shovqin qo’llaniladi. Bunday signalni ko’p chastotali signalning limiti (chegeraviy holati) sifatida qarash mumkin va u bu jihatdan aloqa tizimlarida uzatiladigan real signallarga eng katta darajada yaqinlashib keladi.

Shovqin signalini nochiziqli o’zgartirish mahsuloti yana shovqin bo’lib, uni o’lchash uchun kirish signalining buzilmagan qismidan ajratish lozim. Buning uchun kirish shovqin signali spektrida polosali to’suvchi filtr yordamida nisbatan tor «darcha», ya’ni signaldan xoli chastotalar polosasi ajratiladi. Bunday shovqin signali o’lchash signali sifatida sinalayotgan ob’ekt kirishiga bog’liq.

Chiqish signali spektrida «darcha», nochiziqli buzilishlar qancha ko’p bo’lsa, shuncha ko’p darajada to’lgan bo’ladi. Bu shovqinning U _o’sh.chiq. kuchlanishi tegishli polosali filtr bilan ajratiladi va kvadratik voltmetr bilan o’lchanadi. Shu voltmetr bilan chiqish signalining jami kuchlanishi U_sh.chiq ham o’lchanadi.

Nochiziqli buzilishlar koeffitsientining qiymati bu ikki kuchlanishning nisbati kabi aniqlanadi:

 .

O’lchashlar sxemasi va shovqin spektrlari 7.41-rasmda ko’rsatilgan.

Bu metod bilan o’lchash xatoliklarining quyidagi manbalarini ko’rsatish mumkin:

– shovqin kuchlanishini voltmetr bilan o’lchash xatoligi;

– filtrlarning chastotaviy so’ndirish xarakteristikalarining ideal xarakteristikasidan og’ishi.

Nazorat savollari

1. Chastotani o’lchashning asosiy usullarini sanab o’ting.

2. Chastotani Lissaju shakli bo’yicha qanday o’lchanadi?

3. Chastotani rezonans usuli bilan o’lchash qachon qo’llaniladi?

4. Geterodin chastotalarning ishlash printsipi nimadan iborat?

5. Raqamli chastotamerning ishlash printsipini tushuntirib bering.

6. Raqamli chastotalarda vaqt diagrammalarini tushuntirib bering.

7. Raqamli asboblarda past va yuqori chastotalarda diskret xatoligi o’lchash natijasiga qanday ta’sir etadi?

8. Chastotani va vaqt intervalini o’lchash jarayoni qanday avtomatlashtiriladi?

9. Signal «faza»si tushunchasining ma’nosini tushuntirib bering.

10. Ikkita signal faza siljishi deb nimaga aytiladi?

11. Faza siljishining asosiy usullarini tushuntirib  bering.

12. Faza siljishining ostsillografik usullar o’rdamida o’lchash xususiyatlari.

13. Raqamli fazometr qanday ishlaydi? Xatoliklari.

14. Chiziqli zanjirlarning tadqiqoti qanday amalga oshiriladi?

15. AChX panoram o’lchagichining tuzilish sxemasini keltiring.

16. Elektr zanjirlaridagi nochiziqli buzilishlarni o’lchash metodlarini tushuntirib bering.

8-BOB. O’LCHASH SIGNALLARI GENERATORLARI

8.1. Generatorlarning tasnifi. Asosiy parametrlari

O’lchash signallarini shakllantirish uchun mo’ljallangan asboblar kichik guruhi G harfi bilan belgilanadi. GOST 15094-69 ga muvofiq bu kichik guruhga etti turdagi asboblar kiradi. G1 turidagi asboblardan generatorlarni tekshirish uchun foydalaniladi. G2 turiga shovqin signallari generatorlari, G3 turiga sinusoidal signallarni shakllantiradigan, 20 Gs dan 300 kGs gacha bo’lgan past chastotali generatorlar kiradi. Bu diapazonni pastga gertsning ulushlarigacha va yuqoriga bir necha megagertsgacha kengaytirishga bo’lgan harakatlar mavjud. G4 turiga yuqori chastotali sinusoidal generatorlar kiradi va 300 MGs dan 18 GGs gacha bo’lgan diapazonda O’YuCh generatorlar nomi bilan yuritiladi. G5 turi impulslar generatorlarini, G6 turi esa maxsus shaklli signallar generatorlarini birlashtiradi. G7 turiga tebranuvchi chastota generatorlari (svipgeneratorlar) mansubdir.

O’lchash generatorlarining metrologik va ishlatish (ekspluatatsiya) xossalarini tavsiflaydigan asosiy me’yorlanadigan parametrlari konkret tipdagi generator uchun davlat standartlari bilan belgilanadi (joriy qilinadi). Odatda, quyidagi parametrlar ko’rsatiladi:

– o’lchash generatori signalining shakli (sinusoidal, impulsli va hokazo);

– mazkur shaklli signalning parametrlari (takrorlanish chastotasi, to’g’ri burchakli impulsning davomiyligi va chuqurligi, fronti hamda qirqimning davomiyligi, garmonikalar va hokazo);

– signal parametrlarini rostlash chegaralari (chastotalar diapazoni, susaytirishni rostlash chegaralari, davomiylikni o’rnatish chegaralari va hokazo);

– signal parametrlarini o’rnatishning (impulslar chastotasini, amplitudasini, davomiyligini o’rnatishning) ruxsat etiladigan chegaralari;

– signal parametrlarining biror vaqt intervalidagi nostabilligi (tashqi parametrlarning, ta’minot kuchlanishining ma’lum o’zgarishlarida, signalning boshqa parametrlarining rostlanishida ko’rsatiladi).

8.2. Sinusoidal signallar generatorlarining xususiyatlari

Bu generatorlar aloqa texnikasidagi o’lchashlarda eng ko’p tarqalgan. Ularning me’yorlanadigan parametrlariga qo’yiladigan talablar to’la ishlab chiqilgan. GOST 9788-78 ga muvofiq, bu generatorlarning asosiy parametrlari quyidagilardan iborat:

– generatsiyalanadigan (ishlab chiqariladigan) tebranishlar chastotalari diapazoni. Diapazonning minimal va maksimal chastotasi ko’rsatiladi. Butun diapazon, odatda, bir necha kichik diapazonlarga (qism diapazonlarga) bo’linadi. Diapazonning kengligi qoplash koeffitsienti bilan tasvirlanib, u generatsiyalanadigan maksimal chastotaning minimal chastotaga nisbatiga teng. Qoplash koeffitsienti diapazonining yuqori chegarasi o’sishi bilan juda kamayadi va past chastotalar generatori uchun 10000 dan O’YuCh generatorlari uchun 1,1...2,0 gacha o’zgaradi;

– chastotani o’rnatish xatoligi. Bu parametr yo butun asbob uchun, yoki har bir kichik diapazon uchun alohida ko’rsatiladi; u asosiy xatolik va qo’shimcha xatolik bo’lishi mumkin. Chastotani o’rnatishning qo’shimcha xatoligi atrof-muhit xaroratining o’zgarishiga va chiqish signali darajasining o’zgarishiga bog’liq. Chastotani o’rnatishning kirish signali darajasining eng katta qiymatida eng kichik qiymatigacha rostlash bilan bog’liq bo’lgan qo’shimcha xatolik 250 MGs gacha bo’lgan chastotalarda ±0,1% dan oshmaydi. Hozirgi zamon generatorlarining ba’zi namunalarida o’rnatiladigan chastotani indikatsiyalash uchun o’rnatilgan raqamli tipdagi chastota o’lchagichlardan foydalaniladi. Qayd etilgan chastotalar diskret naboriga ega bo’lgan pretsizion o’lchash generatorlari (sintezatorlar)ning chastotani o’rnatish xatoligi 10^–4...10^–5% bo’lishi mumkin;

– chastotaning nostabilligi. Bu xarakteristika chastotaning ruxsat etiladigan o’zgarish chegarasi sifatida me’yorlanadi. Chastotaning qisqa vaqtli nostabilligi, masalan, o’zgarmas tashqi sharoitlarda va o’zgarmas ta’minot kuchlanishida generatorning ish rejimi o’rnatilganidan keyin 15 daqiqa ishlashi davrida nostabilligi va uzoq vaqtli nostabilligi (masalan, 3 soat ishlashida) ko’rsatiladi.

Chastotaning nostabilligi tashqi sharoitlarga va ta’minot kuchlanishi, shuningdek, beruvchi generatorlarning tebranish konturlari, rezonatorlari hamda aktiv elementlarining mexanik va elektr parametrlariga bog’liq. Chastotasi ravon qayta sozlanuvchi generatorlarning qisqa vaqtli nostabilligi odatda 10^–3...10^–4 ni tashkil etadi. Chastotasi ichiga o’rnatilgan kvartsli generatorlar bo’yicha fazaviy avtosozlanadigan generatorlarda qisqa vaqtli nostabillikni 10^–7 gacha kamaytirish mumkin. Raqamli sintezatorlarning sutkalik chastota nostabilligi 10^–9 ga teng;

– chiqish kuchlanishi parametrlari. Chiqish kuchlanishi generatorning vazifasi bilan aniqlanadi. Past chastotali generatorlar nisbatan katta chiqish kuchlanishini ta’minlaydi;

– chiqish quvvati (kuchlanishi) darajasini o’rnatish xatoligi. U darajani o’rnatishning ruxsat etiladigan asosiy va qo’shimcha xatoliklari chegarasi sifatida me’yorlanadi. Bu xatolik o’lchash generatori ichiga o’rnatiladigan va kalibrlangan boshlang’ich darajani o’rnatiladigan asbob (voltmetr) xatoligi, shuningdek, attenyuator xatoligi bilan aniqlanadi;

– chiqish quvvati darajasining nostabilligi. Tayanch darajaning biror ma’lum vaqt intervali (15 daqiqa, 3 soat va hokazo) davrdagi ruxsat etiladigan o’zgarishining chegarasi sifatida aniqlanadi.

Bu parametr tashqi sharoitlarning, ta’minot kuchlanishining o’zgarishiga, signalning boshqa parametrlarining rostlanishiga bog’liq. Amaliyot uchun, ayniqsa, generator chastotasini qayta sozlashda chiqish darajasining ruxsat etiladigan o’zgarishi, ya’ni uning amplituda-chastota xarakteristikasining notekisligi muhimdir;

– garmonik tashkil etuvchilar darajasi. Sinusoidal signal shaklining buzilishini garmonikalar koeffitsientining ruxsat etiladigan chegaraviy qiymatini ko’rsatish bilan me’yorlanadi. Umumiy vazifali generatorlar uchun garmonikalar koeffitsienti 0,3...2 foizni tashkil etishi mumkin. Alohida yuqori sifatli generatorlar 0,02...0,05 garmonikalar koeffitsientiga ega;

– chiqish signalini modulyatsiyalash parametrlari. Chiqish signalini modulyatsiyalash YuCh va O’YuCh generatorda amalga oshiriladi. Quyidagilar me’yorlanadi: modulyatsiya turi, modulyatsiya parametrlarini rostlash chegaralari va sanog’ini olish xatoligi;

– generatorni ekranlash sifati. Generatorni ekranlash elektromagnit energiya kuchlanishini, ya’ni xalaqitlarni susaytirish uchun zarurdir. Ayrim qismlarni ekranlashning qo’llanilishi xalaqitlar darajasini jiddiy pasaytiradi, biroq ularni to’la bartaraf eta olmaydi. Generatorning pasport ma’lumotlarida, odatda, asbob tashqarisida quvvat oqimining zichligi va ta’minot tarmog’i simlarida generatsiyalanadigan (uyg’otiladigan) chastota kuchlanishi ko’rsatiladi;

– chiqish qarshiligi. O’lchash generatorlari ma’lum chiqish qarshiligiga ega bo’ladi. R_chiq ning eng ko’p tarqalgan qiymatlari 600, 75, 50, 15, 10, 5 Om dir. Chiqish qarshiligining kerakli qiymati o’lchash masalasining echish shartlaridan, masalan, ulanayotgan kabelning to’lqin qarshiligi bilan muvofiqlashtirish shartlaridan tanlanadi.

8.3. Past chastota generatorlari

Past chastotali genetorlarning asosiy parametrlari ro’yxati (nomenklaturasi) GOST 9788-78 ning ko’rib chiqilgan parametrlariga, shuningdek, maxsus GOST 10501-74 «Past chastotali o’lchash generatorlari. Asosiy parametrlari. Texnik talablar. Sinash metodlari»ga to’g’ri kelishi kerak. Bu standart past chastotali generatorlarni chastotaviy me’yorlari va chiqish kuchlanishi parametrlari bo’yicha aniqlik klasslariga ajraladi. Klassning indeksi sifatida chastotani o’rnatish asosiy xatoligining va chiqish kuchlanishi darajasining protsentlardagi qiymatlari qabul qilinadi. Chastotaviy parametrlar bo’yicha 6 ta aniqlik klassi (F_0,1;  F_0,5; F_1,5; F_2,0; F_3,0) va chiqish kuchlanishi parametrlari bo’yicha 5 ta aniqlik klassi (U_1,0;  U_2,0;U_3,5; U_4,0; U_6,0) belgilangan. Masalan, generator klassining F₁U_2,5 kabi belgilanishi chastotani o’rnatishning asosiy xatoligi 1 foizdan, chiqish kuchlanishi darajasining sanog’ini olish asosiy xatoligi 2,5 foizdan oshmasligini bildiradi. Generatorning har bir aniqlik klassi uchun me’yorlar belgilangan bo’lib, generatorning boshqa parametrlari: garmonikalar koeffitsienti, chastota nostabilligi, attenyuatorning susaytirishi; chastotaning va chiqish kuchlanish darajasining qo’shimcha xatoliklari ulardan chetga chiqmasligi lozim. Bundan tashqari, GOST 10501-74 metrologik xarakteristikalari yana ham yuqoriroq o’lchash generatorlarini ishlab chiqarilishiga yo’l beradi, ularning klasslari indekslari ko’rsatilgan indekslardan 10ⁿ marta (n – butun son) farq qilishi mumkin. Masalan, chastotani o’rnatishning asosiy xatoligi 10^–4 % bo’lgan generatorni        F₁·10^–4 klassiga kiritish lozim.

Past chastotali o’lchash generatorlarini odatda, 8.1-rasmdagi tuzilish sxemasi bo’yicha yaratiladi. Bu sxemaning asosiy bo’g’ini beruvchi generator bo’lib, uning sxemaviy va konstruktiv echimi butun asbobning metrologik xarakteristikalari: chastotalar diapazoni, chastotaning o’rnatilish xatoligi va nostabilligi, chiqish kuchlanishi darajasining nostabilligi, sinusoidal signal shaklining buzilishlarini ko’p darajada aniqlaydi.

Beruvchi generatordan keyin ulangan kuchaytirgich generatsiyalanayotgan sinusoidal tebranishlarning kuchlanishi va quvvatini kuchaytirishni ta’minlaydi, beruvchi generatorni yuklamadan ajratadi. Bunday kuchaytirgichlarning amplituda-chastota xarakteristikasining yaxshi tekisligini, kuchaytirish koeffitsientining yuqori stabilligini, nochiziqli buzilishlar darajasining kichik bo’lishini ta’minlash uchun uni chuqur manfiy teskari aloqa bilan qamrab olinadi.

Kuchaytirgich chiqishiga ulangan voltmetr kuchlanishining kalibrlangan boshlang’ich darajasini attenyuator chiqishida nazorat qilish imkonini beradi. O’lchash generatorlariga o’rnatiladigan voltmetrlar sifatida, odatda, o’rtacha to’g’rilangan qiymatli elektron voltmetrlardan foydalaniladi. Bu voltmetrning xatoligi bevosita darajani o’rnatish xatoligini aniqlaydi.

Attenyuator o’lchash generatori chiqishida signalning 0 dan 60...120 dB gacha diapazonda susayishini pog’onalab (odatda, 10 dB oralatib) o’zgartirishga imkon beradi. Attenyuatorning xatoligi chiqish kuchlanishi darajasini o’rnatish xatoligiga o’z hissasini qo’shadi va odatda, 0,5...1,0 dB ni tashkil etadi.

8.1-rasmdagi tuzilish sxemasidan o’rin olgan muvofiqlashtiruvchi transformatorni yuqori chiqish quvvatli (5 Vt tartibida) va kuchlanishli (600 Om li yuklamada 5 V) generatorlarda qo’llaniladi. Bunday generatorlarda signalning nochiziqli buzilishlari kichik bo’lishiga erishish uchun va kuchaytirgichning chiqish kaskadi hisobiy ish rejimini ta’minlash uchun chiqish qarshiligini yuklamaning qarshiligi bilan puxta muvofiqlashtirish talab etiladi. Tipaviy chiqish generatorlari 5, 50, 600 va 5000 Om li yuklamalarda ishlash imkoniyatini beradi.

20 Gs...300 kGs diapazonda tekis amplituda-chastota xarakteristikali muvofiqlashtiruvchi generatorni yaratish amalda mumkin emasligi sababli odatda ikki transformatordan foydalaniladi: biri 20 Gs... 20 kGs polosada, ikkinchisi      20 kGs...200 kGs polosada. Transformatorlarni beruvchi generatorning mos kichik diapazonlarini qayta ulash bilan bir vaqtda qayta ulanadi. Uzun liniyalarda o’lchashlar o’tkazishda generator qarshiligini yuklama qarshiligi bilan muvofiqlashtirish ayniqsa muhimdir. Liniya faqat kirishi va chiqishida muvofiqlashtirilganidagina signalning buzilishlari va uzatiladigan quvvat nuqtai nazaridan uning me’yoriy ish rejimi amalga oshadi, so’nishni o’lchash xatoligi minimallashadi va hokazo. Generatorning chiqish qarshiligini yuklama qarshiligi bilan aniq muvofiqlashtirish uchun generatorning chiqishiga ketma-ket yoki parallel ulanadigan qo’shimcha o’zgaruvchan rezistordan foydalanish mumkin.

Muvofiqlashtiruvchi generatorning chiqish qisqichlari ularni mos ravishda kommutatsiyalash yo’li bilan ham simmetrik, ham nosimmetrik chiqish signalini, shuningdek, amplituda bo’yicha bir xil va faza bo’yicha qarama-qarshi ikkita kuchlanishni olish imkonini beradi. Biroq shuni qayd etish kerakki, chiqish kuchlanishini attenyuator yordamida o’rnatish aniqligining barcha xarakteristikalari va voltmetr shkalasi odatda, faqat 600 Om li nosimmetrik yuklamaga ishlaganda darajalanadi.

Hozirgi zamon o’lchash generatorlarining asosiy ko’pchiligi muvofiqlashtiruvchi chiqish generatoriga ega emas. Ular 600 Om yuklamada 5...10 chiqish kuchlanishiga ega. Bunday generatorlarning chiqish qarshiligi (rostlanmaydi va 600 Om ga teng) attenyuator konstruktsiyasi orqali aniqlanadi.

Chiqish kuchlanishining o’rnatilish aniqligiga yuqori talablar qo’yiladigan past chastotali sinusoidal tebranishlar generatorlarining tuzilish sxemasida chiqish signali darajasini avtomatik rostlash tizimi (ART, 12.1-rasm) kiritilishi mumkin. ART tizimi generatorning chiqish signalini detektorlaydi, uni tayanch kuchlanish manbasi bilan taqqoslaydi va beruvchi generatorning ish rejimini shunday o’zgartiradiki, natijada chastotaning o’zgarishi va boshqa noturg’unlashtiradigan omillarda chiqish signali darajasining o’zgarishini kompensatsiyalanadi, ART ni qo’llash natijasida signalning chiqish darajasini o’rnatish xatoligini 4...6% dan 0,4% gacha kamaytirish mumkin. Ba’zi o’lchash generatorlarida ART tizimi tashqi kirishga ega va asbobni, masalan, tadqiq qilinayotgan ob’ektni qamrab oluvchi signalni stabillash umumiy zanjiriga ulanishiga imkon beradi.

Past chastota diapazonidagi beruvchi generatorlarda uchta sxemaviy echimdan foydalaniladi: RC-generatorlar, tepkili tebranishlar generatorlari, chastota diapazonli-kvartsli stabillanadigan generatorlar (sintezatorlar). Sodda va arzon asboblarda RC-generatorlar eng ko’p tarqalgan. Mazkur tipdagi beruvchi generatorning afzallik jihatlariga tebranishlar shaklining nisbatan kichik buzilishlarini (garmonikalar koeffitsienti 0,02...2%), amplitudaning chastotaga, ta’minot kuchlanishiga bog’liqligining kichikligini va boshqalarni kiritish mumkin. Odatda, bir kichik diapazondan boshqasiga o’tish kondensatorlarni qayta ulash, chastotani kichik diapazon chegaralarida ravon o’zgartirish esa rezistor yordamida amalga oshiriladi. Tepkili tebranishlar beruvchi generatorlari (8.2-rasm) chastota diapazonini katta qoplash koeffitsientiga ega bo’lgan past chastotali generatorlarda foydalaniladi. Beruvchi generator ikkita RC-generatorga ega, biri fiksirlangan f₂ chastotada ishlaydi, ikkinchisi esa ravon sozlanadi.

Tepki tebranishlar generatorining afzalliklari quyidagi misoldan ko’rinib turibdi. Chastotalar diapazoni 20 dan 40000 Gs ga bo’lgan generatorni qurish talab qilinayotgan bo’lsin. Qoplash koeffitsienti 40000/20=2000 ni tashkil etadi. f₁=400 kGs, f₂=400...360 kGs qilib tanlaymiz. Bu generatorlarning signallari aralashtirgichga keladi, unda kombinatsion chastotalar, shu jumladan, F=f₂–f₁ ham ishlab chiqariladi. Generatorni 400 dan 360 kGs gacha sozlashda F chastota 0 dan 40 kGs gacha o’zgaradi. f₁ chastotali signalni shakllantiruvchi generator bor-yo’g’i 400/360=1,1 qoplash koeffitsientiga ega bo’ladi. Chiqish kuchlanishini barqarorlashtirish uchun ba’zi hollarda fiksirlangan chastotali signal generatorining chiqish kuchlanishini boshqaruvchi ART tizimidan foydalaniladi.

Tepkili tebranishlar generatorlari chastotalarining stabilligi asosiy konstruktiv choralar bilan ta’minlanadi, chunonchi fiksirlangan va qayta sozlanadigan chastota signallari generatorlari, barcha nostabillovchi faktorlar chastotaga bir xil ta’sir etadigan qilib yasaladi.

8.4. Chastota standartlari va sintezatorlari

Yuqorida qayd etilganidek, chastotasi va faza bo’yicha stabil signalni yaratish uchun chastotasi yuqori stabillikka ega bo’lgan kvartsli generatorlardan foydalaniladi. Chastotaning kvartsli standartlari stabillik bo’yicha yuqoriroq ko’rsatkichlarga ega va ularda chastotaning nostabilligi 10^–8...10^–9 tartibida bo’ladi.

Chastotaning yana ham yaxshiroq stabilligini (nostabillik 10^–12 tartibida) kvantomexanik chastota standartlari ta’minlaydi, ularning ishlashi ma’lum kimyoviy elementlar atamalarining bir energetik holatdan boshqa energetik holatga o’tganida ularning elektromagnit nurlanishiga asoslangan. Shu asosda vodorodli, tseziyli va rubidiyli generatorlar yaratilgan.

Barcha sanab o’tilgan kvartsli generatorlar va chasttota standartlari yuqori stabil signallarning shakllanishini chastotaning faqat bir nechta (3 ta) qiymatlarida ta’minlaydi. Generatsiyalanadigan chastotalarning katta to’plamiga ega bo’lish zarur bo’lganda kvartsli chastota sintezatorlaridan foydalaniladi.

Chastota sintezatorlari deb, chastotasi diskret qayta sozlanadigan va stabilligi eng yaxshi kvartsli generatorlar chastotasining stabilligiga teng bo’lgan maxsus garmonik tebranishlar generatorlariga aytiladi. Ular yuqori sinusoidal shakl, yuqori spektral «soflik», o’rnatishning yuqori aniqligi va chastotani dasturiy qayta sozlanishini ta’minlaydi. Sintezatorlar fiksirlangan chastotalar kuchlanishlarini bir gertsning yuzdan bir ulushlarigacha diskretlik (chastotalar to’ri) bilan hosil qilish imkonini beradi. Chastotani o’rnatish aniqligi va stabilligi bo’yicha sintezatorlar odatdagi chastota ravon qayta rostlanadigan o’lchash generatorlaridan ustundir. Ular avtomatlashtirilgan axborot-o’lchash tizimlari bilan oson biriktiriladi.

Kvartsli chastota sintezatorlari – bu chastotasi diskret qayta sozlanadigan ko’p chastotali garmonik tebranishlar generatorlaridir. Analog chastota sintezatorining soddalashtirilgan tuzilish sxemasi 8.3-rasmda berilgan. Unga f_o chastota kvartsli generatori, tayanch chastotalar f₁, ..., f_m ni shakllantirish qurilmasi, kerakli chastotali signal chiqishiga ulovchi ulash qurilmasi, raqamli sanoq va chiqish qurilmalaridan iborat.

Hozirgi zamon keng diapazonli o’lchash generatorlarida chastotaning yuqori stabil bo’lishligi talabi va uni tez qayta sozlash imkoniyati bir-biriga qiyin mos keladigan vazifadir. Shuning uchun chastota sintezatorlarini ishlab chiqishda chastta diapazonini diskret qoplash (yopish)ga o’tiladi, ya’ni bunda diskret to’r qadami deb ataluvchi ma’lum qayd etilgan oraliq bilan bir-biridan keyin keladigan istalgan chastotalar to’plamidan signalllarni generatsiyalashga yo’l qo’yiladi.

8.4-rasmda raqamli boshqariladigan analog chastota sintezatorining tuzilish sxemalaridan biri keltirilgan. Sintezator tayanch kvartsli generator (TKG), boshqariluvchi chastota bo’lgich (BChB), boshqariluvchi generator (BG), chastotani fazaviy avtomatik sozlash (to’g’rilash) zanjiriga ega bo’lgan faza detektori (FD) va dasturlanadigan raqamli qurilmani o’z ichiga oladi.

Faza detektoriga ikkita tebranish beriladi: birinchisi tayanch kvartsli generatordan stabil chastota f_tayanch bilan; ikkinchisi esa boshqariladigan generatordan boshqariladigan chastota bo’lgich orqali bo’lish koeffitsienti N bilan f/N=f_tayanch chastotali bo’lib keladi.

Faza detektorining chiqishidagi kuchlanish past chastotalar filtri (PChF) orqali boshqariladigan generatorga ta’sir qiladi va uni f/N va f_tayanch chastotalar teng bo’lishi ta’minlanguniga qadar sozlaydi. DRQ yordamida bo’lish koeffitsienti N ni o’zgartirib, talab qilinayotgan f_tayanch qadamli chastotalar to’rini hosil qilish mumkin. Sintezatorning chiqish chastotasi kvartsli generatorning tayanch chastotasi bilan f=Nf_tayanch kabi bog’langanligi uchun bu chastotalarning nisbiy nostabilliklari teng. Agar bunday sintezatorda juda past chastotani stabillash lozim bo’lsa, u holda tayanch kvartsli generator va faza detektori orasiga qo’shimcha chastota bo’lgich (ChB) kiritish kerak.

Chastota sintezatorining bu ko’rsatilgan eng sodda varianti jiddiy kamchiliklarga ega. Ulardan birinchisi boshqariladigan generator sinxronlashtirish polosasi kengligining chekliligi bilan bog’liq bo’lib, u generatorning bogshqaruvchi elementlari hamda FD va PChF ning uzatish koeffitsientlariga bog’liq. Shu sababli keng chastotalar to’rini hosil qilish uchun boshqariladigan generatorning xususiy (o’zining) chastotasi f ni o’zgartirishga to’g’ri keladi. Ikkinchi kamchilik, odatda, hisoblagich asosida yasaladigan BChB ning tor imkoniyatlari bilan bog’liqdir. Chastota bo’lgichda teskari aloqani kiritish bilan uning bo’lish koeffitsientini o’zgartirish mumkin, shu bilan u sanagichning xonaligi bilan yo’l qo’yiladigan istalgan butun son qiymatlarni qabul qilish mumkin bo’ladi.

O’lchash signallarining raqamli sintezatorlari. Mikroprotsessor texnikasi sohasidagi taraqqiyot signallar yangicha printsiplar bo’yicha shakllantiriladigan o’xshash generatorlarining paydo bo’lishiga olib keldi. Raqamli sintezlash usullarining afzalligi qayta sozlashda tebranishlar chastotasini o’rnatish vaqtining kamchiligi (bu tezkor avtomatlashtirilgan tizimlarning ishida muhimdir) va chastotalarni almashtirishda uzilishning yo’qligidir.

Hozirgi zamon uzatkichlarida ko’pincha chastotani bo’lish koeffitsientining kasr qiymatlaridan foydalanish talab etiladi. Chastotani kasrli o’zgartirish uchuli raqamli sintezatorlarning bazaviy (tayanch) sxema bo’yicha amalga oshiriladigan eng yangi ishlanmalarida foydalaniladi (8.5-rasm).

Bunday sintezatorda dasturiy-boshqariladigan chastota bo’lgichning (DBChB ning) bo’lish koeffitsienti vaqt ichida o’zgarib, ma’lum davomiylikdagi vaqt tsikllari ketma-ketligini hosil qiladi. Hosil qilingan tsikl ham bir necha quyi (kichik) tsikllarga bo’linadi va ularning har birining davomida bo’lish koeffitsienti doimiydir. Bo’lish koeffitsientini o’zgartirish bir quyi tsikldan boshqasiga o’tish momentida tsikl vaqti ichidagi o’rtacha bo’lish koeffitsienti berilgan bo’lish koeffitsientiga teng bo’ladigan  qilib bajariladi. Raqamli chastota sintezatori sxemasida raqamli faza detektori (RFD), RAO’ va mikroprotsessordan (MP) foydalaniladi.

Chiqish chastotasini to’g’rilash (sozlash)ni har bir tsiklning oxirida o’tkaziladi. Buning uchun boshqariladigan generatordan foydalaniladi, unga chastotani sozlash kuchlanishi RAO’ dan beriladi. Boshqarish (xato, kelishmovchilik)  signali raqamli faza detektori tomonidan ishlab chiqariladi va uning darajasi tayanch kvartsli generator va boshqariladigan generatordan olinadigan tebranishlar fazalari ayirmasining tsikl vaqti ichidagi o’rtacha qiymatiga mos bo’ladi. So’ngra boshqarish signali faza detektoridan mikroprotsessorga beriladi, u RAO’ orqali talab qilinayotgan chastotaning berilgan kodi bo’yicha DBIB sxemasini dasturiy boshqarishni amalga oshiradi.

Nazorat savollari

1. Generatorlarning asosiy turlarini sanab o’ting.

2. CHastota xarakteristikalari bo’yicha generatorlar qanday bo’linadi?

3. Generatorning tuzilish sxemasini keltiring.

4. Generator o’z-o’zidan uyg’onishi rejimi sharti nima bilan xarakterlanadi?

5. Nima uchun past chastotalarda RC-generatorlar ishlatiladi?

6. RC-generatorlarning Vin ko’prigi bilan sxemasini keltiring.

7. Generatorlar sxemalarida chastotani barqarorlashtirishning qanday usullari ishlatiladi?

8. O’YUCH generatorlarining konstruktiv xususiyati nimadan iborat?

9. Maxsus shaklli generatorning ishlash printsipi nimadan iborat?

10. Xalaqit generatorlari sxemasini keltiring.

11. Xalaqit generatorlari tasnifini keltiring.

12. Xalaqit generatorlarning qurilish xususiyatlari nimadan iborat?

9-BOB. ZANJIRLAR KOMPONENТLARINING PARAMEТRLARINI O‘LChASh USULLARI VA VOSIТALARI

9.1. Doimiylari jamlangan (mujassamlangan) zanjirlar komponentlarining parametrlarini o‘lchash uchun usullar va         

asboblarning tasnifi

Doimiylari jamlangan zanjirlarning asosiy parametrlari sig‘im, induktivlik, o‘zaroinduktivlik, aktiv qarshilikdan iborat. Zanjirlar paramterlarini o‘lchash aloqa texnikasida umumiy o‘lchashlar majmuasining katta qismini tashkil etadi, shu bilan birga chastotalar diapazoniga bog‘liq ravishda turli usullar qo‘llaniladi. O‘zgarmas tokda aktiv qarshilikni, agar yuqori aniqlik talab etilmasa, odatda, ommetr bilan o‘lchanadi. Aniq o‘lchashlar zarur bo‘lganida ko‘prik usulidan foydalaniladi. Past va o‘rta chastotalarda o‘zgaruvchan tok ko‘priklari keng tarqaldi. Ularning modifikatsiya qilingan turlari o‘lchash sxemasi parazit parametrlarining o‘lchash natijasiga ta’sirini susaytirish uchun qabul qilingan choralar bilan birgalikda 150...200 MHz chastotalarda biroz pastroq aniqlik bilan o‘lchash imkoni beradi. Yuqori chastotalarda, tebranish zanjirlarining rezonans xossalari ancha keskin bilinadigan holda, odatda, rezonansli o‘lchash usullaridan foydalaniladi.

DSt ga muvofiq, doimiylari jamlangan zanjirlar va komponentlarning parametrlarini o‘lchash uchun asboblar kichik guruhiga quyidagi asbob turlari kiradi: E1 – zanjirlar komponentlarining parametrlarini o‘lchashlarni qiyoslash uchun o‘lchovlar, qurilmalar yoki asboblar; E2 – to‘la qarshiliklarni va (yoki) to‘la o‘tkazuvchanliklarni o‘lchagichlar; E3 – induktivlik o‘lchagichlari; E6 – asllik o‘lchagichlari; E5 – qarshilik o‘lchagichlari; E7 – parametrlarni universal o‘lchagichlar; E8 – sig‘im o‘lchagichlari.

9.2. Zanjirlar komponentlari parametrlarini

bevosita o‘lchash

Yuqorida qayd etilganidek, kattalikning o‘lchanayotgan qiymatini tajriba ma’lumotlaridan bevosita topish bevosita o‘lchash deb ataladi. Zanjirlar va komponentlarning parametrlarini bevosita o‘lchashlar bevosita baholash usuli (ommetrlarda) va o‘lchov bilan taqqoslash (analog va raqamli ko‘prikli asboblarda) usuli yordamida amalga oshiriladi.

O‘zgarmas tokda qarshiliklarni bevosita baholash usuli bilan o‘lchash. 9.1-rasmda ommetrlarning ikki turi ko‘rsatilgan. Asboblar ta’minot manbasi E, strelkali asbob (odatda, mikroampermetr), qo‘shimcha rezistor R_qo‘sh, o‘zgaruvchan kalibrlash rezistori R_k dan iborat. Sxemalar bir-biridan strelkali asbobning ulanishi bo‘yicha farq qiladi: bir sxemada u o‘lchanayotgan rezistorga ketma-ket, boshqasida esa parallel ulangan.

9.1-rasm.

O‘lchanayotgan rezistor R_x ni asbob qisqichlariga ulanganda 9.1-rasmdagi zanjirdan

tok oqadi, bu yerda R_m – ta’minot manbasi qarshiligi. Тokning qiymati va, demak, asbob strelkasining og‘ish burchagi R_x ga bog‘liq. R_x qancha katta bo‘lsa, strelkaning og‘ishi shuncha kichik bo‘ladi. Shunday qilib, mazkur sxema bo‘yicha yasalgan ommetr teskari shkalaga ega, ya’ni o‘lchanayotgan rezistor qarshiligining nol qiymatiga shkalaning o‘ng chetki belgisi (bo‘g‘imi) mos keladi. Ommetrlarda tok manbasi sifatida, odatda, quruq elementlardan foydalaniladi. Тa’minot manbasi EYuK ning kamayishi asbob ko‘rsatishlarining o‘zgarishiga olib keladi, shu sababli sxemada kalibrlash rezistori R_k ni ulash nazarda tutilgan. Ulashdan oldin asbobni kalibrlanadi: uzib-ulagichni tutashtiriladi va asbob nolni ko‘rsatishiga erishiladi. Asbob orqali oqayotgan tokning o‘lchanayotgan qarshilikka bog‘liqligi nochiziqli bo‘lishi sababli, ommetr shkalasi ham nochiziqlidir. 9.1-a rasmda tasvirlangan sxema, odatda, katta qarshiliklarni o‘lchash uchun qo‘llaniladi. Qo‘shimcha qarshilik sxemaga kalibrlash vaqtida kalit K yopiq bo‘lganida potensiometr jilgichining eng chetki o‘ng holatida qisqa tutashuv ro‘y bermasligi uchun ulanadi. Bundan tashqari qo‘shimcha qarshilik o‘lchash chegaralarini o‘zgartirish imkonini beradi.

Kichik qarshiliklarni o‘lchash uchun 9.1-b rasmdagi sxemadan foydalaniladi. Asbobni uzib-ulagichning ochiq holatida kalibrlanadi, bunda butun tok asbob orqali oqadi va strelkaning og‘ish burchagi maksimal bo‘ladi. R_x ni ulanganida tokning bir qismi parallel zanjirga tarmoqlanadi va og‘ish burchagi kamayadi. Shunday qilib, ommetr shkalasi to‘g‘ri bo‘lib qoladi.

Ko‘rib chiqilgan ommetr sxemalari eng sodda sxemalardir. Sanoat asboblari ko‘p chegarali qilib ishlab chiqariladi, buning uchun sxemaga qo‘shimcha rezistorlar yuqori kiritiladi, ular o‘lchash chegaralari o‘zgarganida qayta ulanadi.

Katta qarshiliklarni (10⁵ MW gacha) o‘lchash megaommetr va teraommetr bilan o‘tkaziladi. Bu asbobning yasash bilan bog‘liq bo‘lgan asosiy qiyinchiliklar yuqori voltli ta’minot manbalari va yuqori sifatli izolatsiya materiallarini qo‘llashdan iborat. Bu asboblarning ishlashi o‘lchanayotgan rezistor bilan birgalikda kuchlanish bo‘lgichini hosil qiluvchi namuna rezistorida kuchlanish tushuvini o‘lchashga asoslanadi. Kuchlanishni o‘lchash elektron voltmetr bilan amalga oshiriladi. Shunday qilib, ko‘pincha, ko‘p chegarali ommetrlar tuziladi. 9.2-rasmda bu usulni amalga oshiradigan ommetr sxemasi tasvirlangan. Bu yerda namuna va o‘lchanadigan rezistorlar ketma-ket ulangan. R_nom va R_x larda yaratiladigan kuchlanishlarni o‘lchab, bu qarshiliklarni taqqoslanadi. Kuchlanishlar nisbati U_x/U_nom = R_x/R_nom bo‘lganligi uchun R_x ning sanog‘i strelkali asbobning chiziqli shkalasi bo‘yicha olinadi, bu asbob elektron voltmetr bo‘lishi mumkin.

9.2-rasm.

Qarshiliklarni o‘lchov bilan taqqoslash usuli bilan o‘lchash. Bu usul bo‘yicha ko‘prik sxemali asboblar va diskret sanoqni qo‘llashga asoslangan asboblar yasaladi.

Ko‘prik sxemali asboblar yuqori aniqligi tufayli aktiv qarshiliklar, sig‘imlar, o‘zaro induktivlik va kompleks qarshiliklarning tashkil etuvchilarini o‘lchashlarda keng tarqalgan.

O‘zgarmas tok bir ko‘prikli sxemasi (amaliyotda yana ham murakkabroq – qo‘shaloq ko‘priklar ham ishlatiladi) to‘rtta yelkani hosil qiladigan to‘rtta rezistor R₁, R₂, R₃, R₄ ni o‘z ichiga oladi (9.3-rasm). Ko‘prik sxemasining diagonlaridan biriga yuqori sezgir galvanometr (nol indikatori), ikkinchisiga esa sxemaning ta’minot manbasi ulangan. Ko‘prik yelkalarining qarshiliklarini o‘zgartirish bilan A va B nuqtalardagi potensiallarning teng bo‘lishiga va, demak, galvanometrda tok bo‘lmasligiga erishish mumkin. Ma’lumki, bu holda

R₁R₃ = R₂R₄                                                             (9.1)

bo‘ladi.

9.3-rasm.

Ko‘prik sxemasining galvanometr zanjirida tok bo‘lmaydigan holati ko‘prik balansi deb ataladi. Agar R = R_x deb qabul qilinsa, u holda (9.1) munosabatdan

R_x = (R₂/R₃)R₄                                                  (9.2)

bo‘lishi kelib chiqadi. O‘lchanayotgan yelkaga nisbatan qo‘shni yelkaga ulangan R₄ rezistor taqqoslashning namuna yelkasi deb ataladi. U R_x qarshilikni  aniqlashda asosiy element bo‘ladi va sanoat asboblarida yuqori aniqlikdagi besh-olti dekadali qarshiliklar magazini ko‘rinishida ishlanadi. Qarshiliklar nisbati R₂/R₃ 10ⁿ karralilik bilan keskin (sakrashsimon) o‘zgaradi. Bu o‘lchash chegaralari keng bo‘lishini ta’minlaydi.

Ko‘prik sxemasining muhim parametri uning sezgirligidir. Sezgirlik deyilganda mazkur holda o‘lchanayotgan qarshilik R_t ning sxemaning galvanometr tomonidan qayd etiladigan balansining buzilishiga olib keladigan minimal nisbiy o‘zgarishi tushuniladi. Hisoblashlarning ko‘rsatishicha, ko‘prik sxemasining sezgirligi faqat qo‘llanilayotgan galvanometrning sezgirligigagina emas, balki uning yelkalari tarkibiga kiruvchi rezistorlar qarshiliklariga ham  bog‘liq. Yuqori stabillikni ta’minlash uchun ko‘prik yelkalarining qarshiliklarini juft-jufti bilan teng-teng qilib olish maqsadga muvofiqdir. Ko‘pincha, teng yelkali, ya’ni                     R₁=R₂=R₃=R₄ bo‘lgan ko‘prik tanlanadi. Qarshilikni ko‘prik sxemasi yordamida o‘lchashdagi asosiy xatolik namuna rezistorlarning tayyorlanish xatoligi, yelkada taqqoslash uchun ishlatiladigan dekadalar sezgirligi va soni bilan aniqlanadi. Qo‘shimcha xatolik temperatura o‘zgarishlari hisobiga, o‘lchanayotgan rezistorni ko‘prikka tutashtiradigan kontaktlar va simlar qarshiliklari hisobiga yuzaga keladi.

O‘zgarmas tok ko‘priklari uchun, odatda, aniqlik sinfi d_n beriladi va u ko‘prik yelkalarining qarshiliklari xatoligini tavsiflaydi. Muvozanatlashda R₄ ning barcha dekadalarini qatnashtirish tavsiya etiladi. Agar bunday bo‘lmasa, taqqoslash yelkasidagi dekadalar soni yetarli emasligi hisobiga bo‘ladigan xatolik so‘nggi foydalaniladigan dekada qarshiligi yarmining taqqoslash yelkasi qarshiligining ko‘prik muvozanatiga mos qiymatiga nisbati sifatida topiladi:

                                            (9.3)

Ko‘prik sezgirligining oxirgi qiymati hisobiga bo‘ladigan xatolik ushbu munosabat bilan aniqlanadi:

                                                  (9.4)

bu yerda  – taqqoslash yelkasi qarshiligining strelkaning muvozanat holatdan o‘z qalinligiga qadar og‘ishiga mos qiymati;  – taqqoslash yelkasi qarshiligining strelkaning  ulanishi tufayli qarama-qarshi tomonga o‘z qalinligi qadar og‘ishiga mos qiymati. Ko‘prikning jami xatoligi ushbu munosabat bilan aniqlanadi:

                                              (9.5)

O‘zgarmas tok ko‘priklari sanoat namunalarining xatoligi 0,05...1% chegaralarda yotadi.

O‘zgarmas tok o‘lchash ko‘prigi (9.4-rasm) ko‘rib chiqilgan ko‘prikdan o‘zgaruvchan tok manbasidan foydalanilishi va uning yelkalari qarshiliklari kompleks bo‘lishi bilan farq qiladi. Balans indikatori ham o‘zgaruvchan tokka hisoblangan bo‘ladi. Indikator sifatida o‘zgaruvchan tokka mo‘ljallangan voltmetrdan yoki boshga taqiladigan telefondan foydalanish mumkin. Odatda Z₁ ni noma’lum va uni topish lozim deb hisoblanadi.

9.4-rasm.

Ko‘prik balansi

                                                 (9.6)

shartga to‘g‘ri keladi. Agar buni ko‘rsatkichli shaklda yozilsa,

                                      (9.7)

Bu munosabatlardan ko‘prik balansi uchun

                                              (9.8)

                                                  (9.9)

bo‘lish zarurligi kelib chiqadi.

Bu munosabatlar ko‘prikning ayrim yelkalari qarshiliklarining xarakterini tanlashda ma’lum cheklashlar qo‘yadi. Masalan, 9.5-a rasmda tasvirlangan sxemada sig‘imni o‘lchashda isroflarsiz (9.9) shart bajarilishi mumkin bo‘lmaydi. Ko‘prikning balansini ta’minlash uchun sxema 9.5-b yoki 9.5-d rasmlarda ko‘rsatilganidek tuzilishi kerak.

9.5-rasm.

Agar noma’lum  deb, ya’ni ,  esa namuna, ya’ni  deb hisoblansa, (9.6) dan

                                                   (9.10)

kelib chiqadi.

Namuna qarshilik  ko‘prikning noma’lum qarshilik  bilan qo‘shni bo‘lgan yelkasiga ulangan ko‘priklar yordamchi yelkalar nisbatli ko‘priklar deb ataladi. Namuna qarshilik  noma’lum qarshilik  ga nisbatan qarama-qarshi yelkaga ulangan ko‘priklar yordamchi yelkalarning ko‘paytmasini ko‘priklar yoki o‘tkazuvchanlik ko‘priklari deb ataladi. Ular uchun ushbu munosabat o‘rinli:

.                                           (9.11)

Amaliyotda kompleks qarshilikning aktiv va reaktiv tashkil etuvchilarini o‘lchash uchun bu tashkil etuvchilarni hisoblashni ta’minlash qulaydir. Alohida hisoblash deyilganda, shunday rejim tushuniladiki, bunda namuna qarshilikning aktiv va reaktiv rostlanuvchi elementlari mos ravishda o‘lchanayotgan kompleks qarshilikning faqat bitta tashkil etuvchisini aniqlaydi. U holda ko‘prikning rostlanuvchi elementlaridan biri o‘lchanayotgan qarshilikning aktiv tashkil etuvchisini, bshqasi esa reaktiv tashkil etuvchisini hisoblashga imkon beradi.

Yordamchi yelkalar nisbatili ko‘priklar uchun:

.

Yordamchi yelkalar qarshiliklari nisbati umumiy holda kompleks son bo‘lganligi uchun

.                                                    (9.12)

U holda (9.10) va (9.12)ni hisobga olib,

R_x + iX_x = (aR_nam – bX_nam) + i(aX_nam + bR_nam)

ni hosil qilamiz, demak,

                   R_x = aR_nam – bX_nam, X_x = aX_nam + bR_nam.               (9.13)

Bu munosabatlardan umumiy holda biz alohida-alohida hisoblashni ololmasligimiz kelib chiqadi: R_x va X_x lar namuna qarshilik Z_nam ning ham aktiv (R_nam), ham reaktiv (X_nam) tashkil etuvchilari bilan aniqlanadi.

Z_x qarshilikning tashkil etuvchilarini alohida-alohida hisoblash uchun (9.13) munosabatlarga ushbu shartlar qo‘yilishi kerak: yo a = 0, yoki b = 0.

Agar a = 0 bo‘lsa, u holda R_x = – bX_nam, X_x = bR_nam. Shunday qilib, aktiv tashkil etuvchi R_x faqat X orqali, reaktiv tashkil etuvchi X_x esa faqat R_nam orqali aniqlanadi. Buning uchun, (9.12) dan kelib chiqadiki, yordamchi qarshiliklar nisbati  sof mavhum kattalik yoki

                                                  (9.14)

bo‘lishi zarur.

Agar b=0 bo‘lsa, u holda R_x = aX_nam, X_x = aX_nam bo‘ladi. Bu holda yordamchi yelkalar qarshiliklari nisbati sof haqiqiy kattalik yoki

                                                      (9.15)

bo‘lishi zarur.

Shunga o‘xshash, yordamchi yelkalar ko‘paytmasili ko‘priklar uchun alohida-alohida hisoblash talabi ushbu shartlarning bajarilishi zarurligiga olib kelishini isbotlash mumkin:

                                                  (9.16)

yoki

.                                                     (9.17)

Alohida hisoblash talabi va balansning ikkala shartiga rioya qilinishi zarurligi sanoat asboblarida ko‘prik sxemalarining yelkalari parametrlarini tanlashga asos qilib olingan. (9.8), (9.9) shartlardan ko‘prik sxemasining ta’minot kuchlanishi sinusoidal bo‘lishi lozimligi kelib chiqadi. Aks holda ta’minot kuchlanishining asosiy chastotasi uchun bu talablar bajarilgani holda garmonikalar chastotalari uchun bajarilmasdan qolishi mumkin va indikator diagonalidagi kuchlanish balansda nolga teng bo‘lmaydi, balki minimum orqaligina o‘tadi. Ko‘prik balansi indikatsiyasi aniqligiga garmonikalarning ta’sirini susaytirish uchun indikator zanjirida tanlovchi kuchaytirgichlardan foydalaniladi. Indikator sifatida, odatda, elektron voltmetrlarga o‘xshash qurilmalar qo‘llaniladi.

O‘zgaruvchan tok o‘lchash generatorlari xatoligi quyidagi asosiy tashkil etuvchilarga ega: ko‘prik sxemasi sezgirligining cheklanganligi hisobiga xatolik, ko‘pirk sxemasi elementlari (elkalar qarshiliklari) parametrlarining noaniqligi hisobiga xatolik, sxemada mavjud parazit sig‘imlar va induktivliklar hisobiga xatolik.

Yuqori chastotalarda ko‘prik elementlarining o‘zaro, ta’minlovchi kuchlanish manbasi, o‘lchanayotgan obyekt va boshqalar bilan parazit sig‘imli aloqalari asosiy rol o‘ynaydi. Chastota oshishi bilan ularning ta’siri kuchli o‘sadi. Bularning hammasi ko‘prik balansining noturg‘un bo‘lishiga olib keladi, chunki tashqi ta’sir (eksperimentchining yaqinlashishi yoki uzoqlashishi) parazit sig‘imlarga ta’sir qiladi va shu sababli bitta kattalikning o‘zini takroriy o‘lchashlar turli natijalar beradi. Parazit chig‘imli aloqalarni susaytirish usullaridan biri ko‘prik elementlarini ekranlashdan iboratdir. Biroq bu chora ishchi chastotalar yuqori chegarasini bor-yo‘g‘i bir necha o‘n kilogersgacha kengaytiradi. Odatdagi o‘zgaruvchan tok to‘rt yelkali ko‘priklari ko‘rsatilgan chastotalar diapazoni chegaralarida 0,5...1% atrofida xatolikka ega bo‘ladi.

9.6-rasm.

Sanoat o‘lchash apparaturasida differensial transformator ko‘prik sxemalari keng tarqalgan. Bu o‘lchash ko‘priklari (9.7-rasm) kompleks qarshiliklarning tashkil etuvchilarini o‘lchash uchun kuchli induktiv bog‘lanishli zanjirlarning ushbu xossasidan foydalaniladi: zanjirlarda ta’sir qilayotgan kuchlanishlar va toklar nisbati transformatorlar chulg‘amlari sonlarining nisbati bilan qat’iy aniqlanadi. 9.6-rasmdagi sxemada Тr₁ transformatorning n₁ va n₂ chulg‘amlari moslab, Тr₂ transformatorning n₃ va n₄ chulg‘amlari uchrashma ulangan.

Ko‘prik sxemasining muvozanat sharti (U_chiq = 0)

bo‘lib, biroq

bo‘lgan holda bajariladi. Shuning uchun

.                                                 (9.18)

Shunday qilib, ko‘prikning muvozanat sharti stabil va tashqi omillarga bog‘liq bo‘lmaydigan o‘ramlar soni nisbatlari bilan aniqlanadi.

Agar namuna qarshilik  ning aktiv va reaktiv tashkil etuvchilari uchun transformatorlarning o‘ramlari sonlarini alohida-alohida o‘zgartirish imkoniyatiga ega bo‘lgan zanjirlar yaratilsa, u holda o‘lchanayotgan qarshilik   ning aktiv va reaktiv tashkil etuvchilarini alohida-alohida hisoblash ta’minlanishi mumkin.

Sanoat ko‘prik sxemalari asosida qarshilik, sig‘im va induktivlikni bir necha chastotalarda o‘lchash uchun asboblar ishlab chiqarmoqda. Keyingi vaqtda komponentlar parametrlarini o‘lchash uchun transformatorli ko‘prik sxemalaridan foydalinlmoqda, bunda kompleks qarshilikning o‘lchanayotgan qiymati dastlab operatsion kuchaytirgich yordamida keyin o‘lchash ko‘prigiga beriladigan kuchlanishga o‘zgartiriladi. Operatsion kuchaytirgichlar sxemaning parazit t’sirlardan himoyalanishi yuqori bo‘lishini ta’minlaydi, transformatorli yelkalar esa yuqori metrologik tavsiflarni olish imkonini beradi. Bunday sanoat asboblarining xatoligi bir protsentning o‘ndan birlar ulushlari chegaralarida yotadi.

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.

9.3. Zanjirlar komponentlari parametrlarini

bilvosita o‘lchashlar

Zanjirlar va komponentlar parametrlarini bilvosita o‘lchashlar odatda voltmetr-ampermetr usuli va rezonans usuli bilan aniqlanadi.

Voltmetr-ampermetr usuli. Bu usul o‘lchanayotgan qarshilik zanjirida oqayotgan o‘zgarmas tokni ham, o‘zgaruvchan tokni ham va alohida o‘lchashga uning qisqichlaridagi kuchlanishni o‘lchashga asoslangan (9.10-a rasm). Voltmetr-ampermetr usulini past chastotalarda induktivlik va sig‘imni o‘lchash uchun hamda o‘zgarmas tokda qarshilikni o‘lchash uchun qo‘llash maqsadga muvofiqdir. 9.10-a rasmdagi sxemaga ikkiqutblik Z sifatida kondensatorni ulab, uning sig‘imiy qarshiligini topamiz: X_C = 1/ωC_x = U_C/I, bu yerdan sig‘im C_x = 1/ωU_x. Bu yerda ω = 2πt – sxema ta’minot manbasining doiraviy chastotasi. Agar induktivlik g‘altagi ulansa, u holda uning induktivlik qarshiligi X_L = ωL_x = U_L/I ni va induktivligi  L = U/ωI ni aniqlash mumkin.

Voltmetr-ampermetr usuli uchun muntazam xatolik xosdir. Asboblarni 9.10-b rasmda ko‘rsatilganidek ulansa, u holda I_V va I, va, demak, o‘lchangan qarshilik             R = U/(U/R_x  + U/R) = R_x(1+R_x/R_V) endi R_x dan farq qiladi. Bu yerda                           R_V – voltmetr qarshiligi. Nisbiy muntazam xatolik protsent hisobida ushbu munosabat bilan aniqlanadi:

bundan ko‘rinadiki, uslubiy xatolik R_V qarshiligining oxirgi qiymatiga bog‘liq. R_V→H bo‘lganda δ →0. Agar R_V berilgan bo‘lsa, u holda xatolikni kamaytirish uchun R_x n R_V shartni bajarish, ya’ni 9.10-b rasmdagi sxema yordamida kichik qarshiliklarni o‘lchash muhimdir. Muntazam xatolikni R_x=R(1 + R/R_V) ni hisoblab bartaraf etish mumkin.

9.10-rasm.

9.10-d rasmdagi sxemada xatolik voltmetr R_x dagi U va ampermetrdagi U_A kuchlanishlar yig‘indisini ko‘rsatish sababli yuzaga keladi. Bu holda

(U + U_A)/I_A = (I_AR_x + I_AR_A)/I_A = R_x + R_A.

Nisbiy xatolik

d = [(R – R_x)/R_x]·100 = (R_x/R_A)·100,

bu yerdan mazkur sxemani katta qarshiliklarni n_x · R_A bo‘lganda o‘lchash uchun qo‘llash maqbulroq ekanligi kelib chiqadi. Agar R_A ma’lum bo‘lsa, uslubiy qarshilikni bartaraf etish mumkin. Buning uchun kuzatish natijasidan R_A ning qiymatini ayirish yetarlidir. U mazkur holda tuzatma bo‘ladi. Voltmetr-ampermetr usuli bilvosita o‘lchashlarga yaqqol misoldir.

Misol. Bilvosita usul bilan R qarshilik o‘lchangan. Bilvosita o‘lchash tenglamasi R = U/I ko‘rinishga ega. Seriyadagi o‘lchashlar soni 50 ta. Ushbu natijalar olingan: U=40,2 ± 0,8 V, p = 0,95; I = 5,63 ± 1,2 A; p = 0,95. Kuzatish natijalarining korrelyasiya koeffitsiyenti: r_UI = 0. O‘lchash natijasi topilsin.

(9.19) ga muvofiq, xususiy xatoliklarni hisoblash uchun ∂R/∂U va ∂R/∂I xususiy hosilalarni hamda σ_U va σ_I o‘rtacha kvadratik og‘ishlarni aniqlash zarur.

Xususiy hosilalar quyidagiga teng: ∂R/∂U = 1/U va ∂R/∂I = = –R/I. Kuzatishlar soni 50 dan foydalanib, ehtimolliklar integrali jadvalidan foydalanamiz, eundan 0,95 ehtimollikka e = 2σ mos kelishi kelib chiqadi. Shunday qilib,

σ_U =  ε_U /t_U = 0,8/0,2 = 0,4;  σ_I = ε_I /t_I = 1,2/2 = 0,6. 

Xususiy xatoliklar quyidagiga teng:

(∂R/∂U)σ_U  = (1/I)σ_U = 0,4/56,3 = 7,1 · 10^–3,

(∂R/∂I)σ_I  = –(U/I²) σ_I = (–40,2/56,3²) · 0,6 = –7,6 · 10^–3.

R ning bahosi: R = U/I = 40,2/56,3 = 0,72 Ω. Korrelyasiya koeffitsiyenti              r_UI = 0 ekanligini hisobga olib, R ni o‘lchash natijasining o‘rtacha kvadratik og‘ishini ushbu formuladan topamiz:

Ishonchlilik ehtimolligi P = 0,95 ga ko‘ra ε_R = 2σ ga ega bo‘lamiz. Bilvosita o‘lchash natijasi uning ishonchliligini ko‘rsatish bilan:

R = 0,72 ± 0,02 Ω; P = 0,95.

Zanjirlar va komponentlar parametrlarini o‘lchashning rezonans usuli. Rezonans usuli past va yuqori chastotalarda chiziqli ikkiqutbliklar parametrlarini: induktivliklar, sig‘imlar, konturlar va g‘altaklar aslliklarini, kondensatorlarning yo‘qotishlar burchagi tangensini o‘lchashda keng qo‘llaniladi. Тadqiq qilinadigan ikkiqutblikni namuna kondensatorga yoki namuna induktivlik g‘altagiga ulab, tebranish konturi hosil qilinadi. Bu usulning ikki turi qo‘llaniladi. Ulardan birinchisi rezonans hodisasiga, ya’ni induktivlik g‘altagi va kondensatordan iborat konturda majburiy tebranishlar amplitudasining keskin o‘sishi va rezonans chastotasining sig‘im va induktivlik qiymatlariga bog‘liqligiga asoslanadi. Bu usulning passiv variantidir.

Ikkinchi holda kontur atogeneratorning qisman beruvchi zanjiri bo‘lib xizmat qiladi va avtotebranishlar chastotasining konturning reaktiv parametrlariga bog‘liqligidan foydalaniladi.

Usulning bu aktiv varianti odatda generator usuli deyiladi. Bunday usulda tebranish konturi juda kichik rezonans chastotasiga ega bo‘lishi mumkin, chunki konturning yuqri aslligi talab qilinmaydi (konturning aktiv qarshiligi teskari aloqa zanjiri kiritadigan manfiy qarshilik bilan kompensatsiyalanadi). Bu katta sig‘imlar va induktivliklarni o‘lchash imkonini beradi.

Metodning passiv varianti ko‘p darajada asllik o‘lchagichi yoki kumetr deb ataladigan asbob yordamida amalga oshiriladi (9.11-rasm). Asbob ravon rostlanadigan darajalangan yuqori chastota generatori, o‘zgaruvchan sig‘imli namuna kondensatori va namuna induktivlik g‘altagidan tuzilgan tebranish konturi, o‘zgarmas sig‘imli C₁ va C₂ kondensatorlar hosil qilgan va generatorni tebranish konturi bilan bog‘laydigan kuchlanish bo‘lgichi hamda ikkita elektron voltmetrdan iborat (9.11-rasm), ulardan bir V₁ generator chiqishidagi kuchlanishni, ikkinchisi V₂ esa namuna kondensatoridagi kuchlanishni o‘lchaydi (Q-voltmetr).

Kumetr namuna induktivlik g‘altaklari komplekti bilan ta’minlangan bo‘lib, ular L_x klemmalari ulanadi va namuna kondensator bilan asbobning chastotaviy diapazoni chegaralarida hosil qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, C_x bilan belgilangan ikkita klemma ham bor bo‘lib, namuna kondensatorga o‘lchanadigan ikkiqutblikni parallel ulashga imkon beradi.

V₁ voltmetr shkalada chiziqchaga ega bo‘lib, u konturga ketma-ket kiritiladigan kuchlanishning nominal qiymati e ga mos keladi. V₂ voltmetrning shkalasi konturning asllik qiymatlarida darajalangan, bu E = Qe munosabatga asoslangan, bu yerda E – kontur sig‘imidagi kuchlanish, Q – asllik, e – konturga ketma-ket kiritilgan kuchlanish.

9.11-rasm.

Chastotalar diapazoni 50 kHz dan 35 MHz gacha bo‘lgan kumetr namuna kondensator bilan ta’minlangan bo‘lib, uning sig‘imi 25 pF dan 450 pF gacha o‘zgarishi mumkin.

Kondensator C₂ rezonans chastotaga namuna kondensator bilan bir qatorda ta’sir ko‘rsatadi. Bu ta’sirni ekvivalent sig‘im C_e = C_namC₂/(C_nam + C₂) ni kiritib hisobga olish mumkin. U holda rezonans chastota uchun

                                                 (9.21)

ni hosil qilamiz.

Induktivlikni o‘lchash uchun g‘altakni kumetrning L_x klemmalariga L_nam o‘rniga ulanadi va generatorning talab qilinadigan chastotasini o‘rnatib, namuna kondensatorning sig‘imini o‘zgartirish bilan konturni rezonans chastotaga sozlanadi. Induktivlik (9.21) formula bo‘yicha hisoblanadi. Bunda effektiv induktivlik hosil bo‘lib, u haqiqiy induktivlikdan g‘altakning hisobiga olinmagan xususiy sig‘imi C₀ tufayli farq qiladi. Bu sig‘im chulg‘amning ayrim o‘ramlari orasidagi sig‘imlardan qo‘shiladi va uning oxirlari orasida ulangan hisoblanadi.

Xususiy chastota deb ataladigan  chastotada, g‘altakda xususiy sig‘imli induktivlik rezonansi yuzaga keladi. Bu chastotada g‘altak sof aktiv qarshilikka ega bo‘ladi. Xususiy chastotasidan yuqori chastotada uning qarshiligi sig‘imlidir. ω_n, ω₀ chastotada g‘altakning ekvivalent sxemasini effektiv induktivlik L_eff va aktiv qarshilik R_eff ning ketma-ket ulanishi bilan ifodalash mumkin. Bu parametrlarni induktivlik va aktiv qarshilikning haqiqiy qiymatlari orqali ushbu formulalar bilan ifodalash mumkin:

                                               (9.22)

bu formulalar ikkala effektiv qiymat haqiqiy qiymatlardan kattaligini ko‘rsatadi.

G‘altakning xususiy sig‘imini konturni ikkita turli chastota:  ga sozlash natijalaridan topish mumkin. Bu yerdan:

Hisoblash qulay bo‘lishi uchun ω₁ = 2ω₂ deb olish mumkin, u holda

C₀ = (C_e2 – 4C_e1)/3.

Endi induktivlikning g‘altakning xususiy sig‘imi ta’siridan holi (ozod) bo‘lgan qiymatini hisoblash mumkin:

.                                                 (9.23)

Namuna kondensatordagi yo‘qotishlarni hisobga olmasdan, rezonansda konturdagi tok uchun va kondensatordagi kuchlanish uchun quyidagilarni yozish mumkin:

I = e/r_eff;  E = e/ω_rC₂r_eff.

Bundan tashqari,

1/ω_rC_e = ω_rL_eff.

Bu yerdan asllik uchun ushbu ifodani hosil qilamiz:

                                           (9.24)

Kumetr namuna kondensatorining yo‘qotishlari juda ham kichikligini hisobga olib, kontur aslligining o‘lchangan qiymatini bir vaqtda g‘altakning ham aslligi deb hisoblash mumkin.

Ixtiyoriy konturning aslligini hisoblashda uning induktivlik g‘altagi kumetrning L_x klemmalariga, kondensator esa C_x ning klemmalariga ulanadi. Namuna kondensator minimal sig‘imga qo‘yiladi va generator chastotasini o‘zgartirish bilan rezonansga sozlash o‘tkaziladi. Asllik V₂ voltmetrning asllik birliklarida darajalangan shkalasi bo‘yicha olinadi. O‘lchash o‘lchanayotgan konturning rezonans chastotasiga qaraganda pastroq chastotada o‘tkaziladi, chunki kontur sig‘imiga parallel qilib namuna chastotada ham bir xil deb hisoblab, asllikning o‘lchangan qiymati pasayganroq bo‘lib chiqqanligini ko‘rsatish mumkin. O‘lchanadigan konturning parametrlarini L_k, C_k, r_k orqali belgilaymiz. U holda uning aslligi:

Namuna kondensator mavjud bo‘lganida

Bu yerdan

                                               (9.25)

Bu formula, agar kontur kondensatori C_nam ning sig‘imi ma’lum bo‘lsa, o‘lchanayotgan asllikning qiymatini yana ham aniqroq hisoblash imkonini beradi.

Kumetr yordamida istalgan chiziqli ikkiqutblik qarshiligining yoki o‘tkazuvchanligi aktiv va reaktiv tashkil etuvchilarini o‘lchash mumkin. L_x klemmalarga namuna induktivlik g‘altaklaridan biri ulanadi. Kumetr konturini talab qilinayotgan chastotada rezonansga sozlanadi va namuna kondensator sig‘imi qiymati C_nam ning va kontur aslligining qiymati Q₁ ning sanog‘i olinadi. Keyin tadqiq qilinayotgan ikkiqutblikni konturga ushbu ikki usuldan bittasi bilan: namuna kondensatorga parallel yoki g‘altak bilan ketma-ket ulanadi va konturni ikkinchi marta o‘sha chastotaga, namuna kondensatorining sig‘imini o‘zgartirish bilan rezonansga sozlanadi. Sig‘imning yangi qiymati C_nam2 va asllikning yangi qiymati Q₂ sanog‘i olinadi.

Ikkiqutblikni ulash usuli uning qarshiligi moduliga bog‘liq. Agar u konturning tavsifiy qarshiligidan kichik bo‘lsa, u holda ikkiqutblikni g‘altak bilan ketma-ket ulanadi, aks holda esa kondensatorga parallel ulanadi.

Ketma-ket ulangan ikkiqutblikning to‘la qarshiligi:

                          (9.26)

Parallel ulangan ikkiqutblikning to‘la qarshiligi va to‘la o‘tkazuvchanligi:

                            (9.27)

                       (9.28)

Xususiy hollarni ko‘rib chiqamiz.

Kichik qiymatli rezistorning qarshiligini o‘lchashda u g‘altak bilan ketma-ket alanadi. Rezistorda reaktivlik yo‘q bo‘lganida, rezonans sozlash saqlanadi (C_nam1=C_nam2), biroq asllik kamayadi: Q₂ < Q₁. (9.26) dan quyidagini hosil qilamiz:

                                              (9.29)

Induktiv xarakterdagi reaktivlikning mavjudligi ikkinchi sozlashda kondensator sig‘imini kamaytirishni talab etadi (C_nam1 > C_nam2). Natijada, (9.26) ga muvofiq, mavhum qism musbat bo‘ladi. Rezistor sig‘imli reaktiv bo‘lganida        C_nam1 < C_nam2 va mavhum qism manfiydir.

Katta qarshilikli rezistorni kondensatorga parallel ulanadi. Reaktivlik bo‘lmaganida (9.27)dan quyidagini hosil qilamiz:

Sig‘imni o‘lchashda sig‘imi C_nam.maks–C_nam.min dan kichik bo‘lgan kondensator namuna kondensatorga parallel o‘lanadi.

Konturni dastlabki (o‘lchanadigan kondensatorsiz) sozlashni namuna kondensatorning sig‘imi (C_nam1 – C_nam.min) > C_x bo‘lganida o‘tkaziladi. Ikkinchi rezonans sozlashda namuna kondensator sig‘imini o‘lchanayotgan sig‘im qiymatiga kamaytirish kerak. C_x = C_nam1 – C_nam2 ni hosil qilamiz.

Asllik o‘lchanayotgan kondensator ulanganida kamayadi, chunki undan yo‘qotishlar namuna kondensatorga qaraganda kichikroqdir. (9.28) formula bu yo‘qotishlarni ekvivalent aktiv o‘tkazuvchanlik ko‘rinishida ifodalaydi.

Sig‘imi C_x > (C_nam.maks – C_nam.min) bo‘lgan kondensator g‘altak bilan ketma-ket ulanishi kerak. (9.26)dan o‘lchanayotgan sig‘im uchun quyidagini hosil qilamiz:

C_x = C_nam1C_nam2/(C_nam2 – C_nam1).

Maxrajning xatoligi unga kirgan sig‘imlar sanog‘ining xatoligi bilan bir xil tartibda bo‘lishi uchun bu sig‘im ayirmasi maksimal bo‘lishi lozim. Bu                    C_nam2=C_nam.maks da o‘rinli bo‘ladi. Shu nuqtayi nazardan, dastlab konturni o‘lchanadigan kondensator ulangan va namuna kondensatorning sig‘imi maksimal bo‘lgan holda, generator chastotasini o‘zgartirish orqali rezonansga sozlash, keyin esa konturni o‘sha chastotada o‘lchanayotgan kondensatorsiz, namuna kondensator sig‘imini C_nam1 gacha kamaytirib sozlash maqbuldir.

O‘lchanayotgan g‘altak induktivligi namuna g‘altakning o‘rniga ulash uchun juda ham kichik yoki juda ham katta bo‘lishi mumkin (rezonans chastotasi generatorning chastotalar diapazoni chegaralaridan tashqariga chiqadi). Bu holda kumetrga namuna g‘altaklardan biri ulanadi, o‘lchanayotgan g‘altakni esa induktivligiga bog‘liq ravishda namuna g‘altak bilan ketma-ket ulanadi (kichik induktivlik) yoki namuna kondensatorga parallel ulanadi (katta induktivlik). Birinchi holda hisobni (9.26) formula bo‘yicha, ikkinchi holda esa (9.27) formula bo‘yicha o‘tkaziladi.

Agar o‘lchanayotgan induktivlik g‘altagini namuna g‘altak o‘rniga ulash mumkin bo‘lsa, u holda o‘lchash natijasini

L_x = I/ω²(C_nam + C₀)

formula bo‘yicha topiladi, bu yerda C_nam – kumetr sig‘imi,  C₀ – g‘altakning xususiy sig‘imi.

Kumetr bilan o‘lchashda o‘lchash xatoligining bir necha manbalari mavjud:

– namuna kondensator darajalanishining xatoligi (1% atrofida);

– generator chastotaviy darajalanishining xatoligi (1% atrofida);

– generator chiqish kuchlanishining o‘rnatilish xatoligi va V₂ voltmetr xatoligi (5% atrofida);

– rezonansga sozlash xatoligi (chastota bo‘yicha 0,5% atrofida va sig‘im bo‘yicha 1% atrofida).

Tayanch o‘lchashlarda xatolik bu manbalarning bir qismi bilan aniqlanadi. Eng kichik xatolik parallel ulangan kondensator sig‘imini o‘lchashda sodir bo‘ladi, chunki bu yerda faqat birinchi va to‘rtinchi manbalar namoyon bo‘ladi (2% atrofida). Induktivlik g‘altagini o‘lchashda (istagan ulanishda) biroz kattaroq bo‘ladi, chunki bu yerda generator chastotasini aniqlash xatoligi qo‘shiladi (4% atrofida). Ketma-ket ulangan kondensator sig‘imini o‘lchashda ham shu tartibdagi xatolikni kutish mumkin.

Katta xatolik asllikni o‘lchashda sodir bo‘ladi (5% atrofida) yana ham katta xatolik ikkiqutbliklarning aktiv qismlarining to‘la qarshiliklarini aniqlashda bo‘lishi mumkin, ularning yo‘qotishlari kichik va shu sababli kontur aslligiga kuchsiz ta’sir ko‘rsatadi.

Kumetrlar amalda ikkiqutbliklarning barcha parametrlarini o‘lchash imkonini beradi. Biroq bevosita sanoqni olish faqat asllikni o‘lchashda va nisbatan tor polosada, bir necha fiksirlangan chastotalarda induktivlik qiymatlarini o‘lchashda mumkin bo‘ladi. Boshqa hollarda o‘lchashlar bilvosita bo‘ladi. O‘lchash xatoliklarini hisoblash (9.24) formula yordamida bajarilishi mumkin.

Misol sifatida induktivlikni o‘lchash xatoligini hisoblashni ko‘rib chiqamiz.

Misol. Induktivlikni bilvosita usuli bilan

L_x = 1/ω²(C_nam + C₀)

munosabat asosida o‘lchashning mutloq va nisbiy xatoliklari aniqlansin.

(9.13) formuladan quyidagiga ega bo‘lamiz:

bu yerda Δω, ΔC_nam va ΔC₀ lar – ω, C_nam va C₀ ning mutloq muntazam xatoliklari.

Xususiy hosilalar quyidagiga teng:

O‘lchashning mutloq xatoligi chegarasi:

O‘lchashning nisbiy xatoligi chegarasi:

Rezonansda L_x(C_nam + C₀) = 1/ω², demak, uzil-kesil quyidagiga ega bo‘lamiz:

Rezonans usulining generator varianti. Odatda, bu variantni amalga oshirish uchun 9.12-rasmda tasvirlangan sxema qo‘llaniladi. U bir xil ikkita generatorga ega bo‘lib, ularning tebranish konturlarida induktivliklari teng bo‘lgan g‘altaklar bor.

Generator 2 konturi o‘zgarmas sig‘imli namuna kondensatoriga va unchalik katta bo‘lmagan sozlash kondensatoriga ega bo‘lib, uning yordamida ikkala generatorlar chastotalarining boshlang‘ich tengligi o‘rnatiladi. Generator 1 konturi uchta namuna kondensatorga ega: o‘zgarmas sig‘imli C_nam1, o‘zgaruvchan sig‘imli C_nam2 va pog‘onali o‘lchanadigan sig‘imli C_nam3. Oxirgi kondensatorning sig‘imi o‘zgaruvchan kondensator sig‘imining maksimal o‘zgarishiga teng pog‘onalar bilan o‘zgarishi mumkin. Har qanday o‘lchashni boshlashdan oldin C_nam2 va C_nam3 kondensatorlarning sig‘imlari nolga teng qilib o‘rnatiladi.

Generatorlar chastotalarining tengligi nolinchi tepkili tebranishlar bo‘yicha telefon yordamida yoki vizual indikator yordamida induksiyalanadi.

O‘lchanayotgan induktivlik g‘altagi generator 2 konturiga kontur g‘altagi bilan ketma-ket ulanadi. Shundan so‘ng o‘zgaruvchan kondensator C_nam1 sig‘imini ikkala generator chastotalarining teng bo‘lishiga erishguniga qadar orttiriladi. Bu holda ushbu tenglik o‘rinli bo‘ladi:

Chastotalarning boshlang‘ich tengligidan C_nam3L_nam1 = C_nam4L_nam2 kelib chiqishi sababli

L_x = L_nam1C_1nam/C_nam4

ni hosil qilamiz.

Shunday qilib, o‘lchanayotgan induktivlik namunali o‘zgaruvchan kondensator sig‘imiga proporsional. Induktivlikni o‘lchash chegaralarini kengaytirish uchun ikkala generator bir necha kichik chastotaviy diapazonli qilib tayyorlanadi, ularni qayta ulash esa konturdagi induktivlik g‘altaklarini almashtirish bilan birga boradi.

Qo‘shni diapazonga o‘tish induktivlikning 10 karra o‘zgarishiga va, demak, (9.31) formuladagi proporsionallik koeffitsiyentining shunchaga o‘zgarishi mos keladi.

Sig‘imni o‘lchashda generator 2 konturidagi kondensatorga parallel ulanadi. Shundan keyin chastotalarning teng bo‘lishiga generator 1 konturidagi namuna kondensatorlar C_nam1  va C_nam2 ning sig‘imlarini oshirish bilan yuqoridagi ifodaga o‘xshash ushbu ifodani hosil qilish mumkin:

C_x = C_nam1L_nam1/L_nam2,

bundan ko‘rinib turibdiki, konturdagi induktivliklarning tengligi aniq bo‘lmasligi hisobiga xatolik bo‘lishi mumkin. Bu xatolik o‘lchanayotgan kondensatorni generator 1 konturiga ulash bilan yo‘qotiladi, biroq bunda konturning boshlang‘ich sig‘imidan katta sig‘imlarni o‘lchash mumkin emas. O‘lchash bitta chastota diapazonida o‘tkaziladi.

Rezonans usulining generator variantida quyidagi xatolik manbalarini ko‘rsatish mumkin:

– namuna kondensatorlar sig‘imlarining sanog‘ini olish xatoligi;

– generatorlar konturining bir vaqtda ulangan g‘altaklarining induktivligidagi farq;

– generatorlar chastotalari tengligining aniqmasligi.

Birinchi manba eng katta rol o‘ynaydi, u bilan bog‘liq xatolik barcha o‘lchashlarda bo‘ladi (0,5% atrofida). Ikkinchi manba faqat sig‘imni o‘lchashda xatolik kiritadi. Bu xatolik g‘altaklarning tayyorlanish sirtiga bog‘liq bo‘lib, 0,1...0,2% ni tashkil etishi mumkin.

Uchinchi manbadan keladigan xatolik yana ham kichik va uni amalda hisobga olmaslik mumkin.

Kontur aslligini elektron-sanoq o‘lchagichida konturda erkin tebranishlar amplitudasining vaqt ichida kamayishi hodisasidan foydalaniladi, bunda kondensatordagi kuchlanish uchun bunday ifodani yozish mumkin:

u_c = U₁exp(–2t/2L)Cosω_st,

bu yerda U₁ – tebranishlarning T = 0 momentdagi amplitudasi, – erkin tebranishlar chastotasi, ω_r – konturning rezonans chastotasi; r – aktiv qarshilik; Q – uning aslligi.

Endi

                                        (9.30)

ekanligini hisobga olib hamda ω_r va ω_s orasidagi farqni  hitsobga olmasdan, quyidagini hosil qilamiz:

.                                 (9.31)

t = QT_p momentda erkin tebranishlar amplitudasi U₂ = exp(-p) gacha kamayadi. Bu quyidagini anglatadi: erkin tebranishlar amplitudasi expp marta kamayadigan vaqt davomidagi ularning davrlari sonini sanaq asllik qiymatini topish imkonini beradi.

Asbob sxemasi 9.12-rasmda tasvirlangan. Erkin tebranishlarning boshlang‘ich amplitudasini qayd etish uchun konturning induktivlik g‘altagidan ajratilgan kondensatori oldindan o‘zgarmas tok manbasidan E kuchlanishgacha zaryadlanadi.     t = 0 momentda kontur kondensatori manbadan uziladi va g‘altakka ulanadi. Bunda U₁ = E. Erkin tebranishlar amplitudasi bo‘lgichdan olinadigan kuchlanish E_exp(-p) dan kichik bo‘lganida sanagichka impulslar kelishi to‘xtaydi.

Bunday asllik o‘lchagichda ushbu xatolik manbalari bo‘ladi:

– chegaralash bo‘sag‘asi nostabilligi;

– bo‘lgich kuchlanishini uzatish koeffitsiyentining nostabilligi;

– uzib-ulagich yopiq konturining qarshiligi;

– diskretlik xatoligi;

– erkin tebranishlar chastotasining asllikka bog‘liqligi;

– cheklagichning kirish qarshiligi.

9.12-rasm.

Ikkinchi manbani birinchi manbaga qiyoslaganda hisobga olmaslik mumkin, chunki chiziqli zanjirning stabilligi nochiziqli zanjirning stabilligidan ancha yuqori bo‘lishi mumkin, beshinchi manbani esa to‘rtinchi manbaga qiyoslaganda hisobga olmasa ham bo‘ladi. Qolgan manbalar bilan bog‘liq xatoliklarni bunday baholash mumkin.

Chegaralash bo‘sag‘asining nostabillikdan bo‘ladigan nisbiy xatolik:

bu yerda δ – chegaralash bo‘sag‘asining nisbiy nostabilligi.

Pereklyuchatel yopiq kontakti qarshiligi r_k dan va cheklagichning kirish qarshiligi R_kir dan keladigan nisbiy xatolik:

bu yerda r_k – o‘lchanayotgan konturning ketma-ket xatoligi, r – uning xarakteristik xatoligi.

Nihoyat, diskretlikning nisbiy xatoligi:

δ_d = 1/Q.

Pirovardida, asllik elektron-sanoq o‘lchagichi konturning boshqa parametrlarini o‘lchash imkonini bermasligi sababli universal asbob emasligini aytib o‘tishimiz lozim.

9.4. O‘YuCh-qurilmalarning chiziqli parametrlarini

o‘lchash

Zanjirlarning parametrlarini O‘YuCh-diapazonda o‘lchashlar bir qator xususiyatlarga ega. O‘YuCh-diapazonda o‘lchashda ikkita asosiy omilni hisobga olish zarur:

– tebranishlar to‘lqin uzunligining elementlarning geometrik o‘lchamlari bilan o‘lchovdoshligi;

– uzatish liniyalarida elektr energiyasining asosiy eltuvchisi bo‘ladigan fazaviy elektromagnit maydonning mavjudligi.

O‘YuCh-qurilmalar jumlasiga 300 MHz dan 300 GHz gacha chasttotalarda ishlaydigan koaksial, to‘lqin o‘tkazgichli va poloskali traktlar (uzatish liniyalari), ikki qutbli, to‘rt qutbli va ko‘p qutbli qurilmalar kiradi.

O‘YuCh qurilmalarning parametrlarini ikki usul bilan o‘lchanadi:

– o‘lchash liniyasi yordamida O‘YuCh-traktdagi elektromagnit maydon taqsimotini tahlil qilinadi va izlanayotgan paramertlarni hisoblash yo‘li bilan aniqlanadi;

– tushgan va qaytarilgan elektromagnit to‘lqinlarni alohida o‘lchashga asoslangan, panorama turidagi avtomatik o‘lchagichlar asosida tadqiq qilinayotgan zanjirlardagi jarayonlarni vizual kuzatiladi.

O‘lchash liniyasi O‘YuCh-bog‘lamalarining (uzellarining) o‘lchamlari elektromagnit tebranishlarning to‘lqin uzunligi l bilan o‘lchovdosh bo‘lganligi uchun unda yuklamaning tabiatiga bog‘liq ravishda 9.13-rasmda ko‘rsatilganidek, yuguruvchi, turg‘un yoki aralashgan to‘lqinlar (ularning detektorlashdan keyin olingan musbat qiymatlari) rejimlari o‘rnatiladi.

O‘YuCh-qurilmalarning asosiy parametrlari quyidagilardir: to‘lqin uzunligi; to‘lqin (tavsifiy) qarshilik; so‘nish (yo‘qolishlar); maksimal quvvat. Uzun liniyalar nazariyasidan ma’lumki, O‘YuCh-ikki qutbliklarning xossalarini tavsiflash uchun ishchi chastotalar diapazonidagi kompleks qaytarish koeffitsiyentini (soddaroq qilib, qaytarish koeffitsiyentini) va u konstruksiyalangan traktning to‘lqin qarshligini bilish to‘la yetarlidir.

9.13-rasm. Maydonning o’lchash liniyasi bo’ylab quyidagi rejimlarda taqsimoti:

a) yuguruvchi to’lqin; b) qisqa tutashuv; d) salt yo’l; e) aralashgan to’lqinlar.

Тo‘lqin qarshilik uzun liniyalarning ikkilamchi parametrlari jumlasiga kiradi, traktning konstruksiyasi orqali to‘la aniqlanadi va uning geometrik o‘lchamlari bo‘yicha hisoblash yo‘li bilan topiladi.

Generatordan O‘YuCh-tebranish quvvati yuklamaga to‘la uzatilishi uchun yuklamaning qarshiligi aktiv va liniyaning to‘lqin qarshiligiga teng bo‘lishi lozim: Z_yuk=R_yuk=r, bu yerda r – o‘lchash liniyasining O‘YuCh dagi to‘lqin qarshiligi. Bundan yuklama moslangan yuklama deb ataladi.

Kompleks qaytarish koeffitsiyenti yuklamadan qaytgan to‘lqin kuchlanishi kompleks amplitudasining unga tushgan to‘lqin kuchlanishning kompleks amplitudasiga nisbati kabi aniqlanadi:

                                                 (9.32)

bu yerda

                                                   (9.33)

φ– qaytarish koeffitsiyentining fazaviy burchagi; E_t va E_q – tushgan va qaytgan to‘lqinlarning mos ravishda kompleks amplitudalari; l_sm – yuklamada birinchi minimumning liniyaning oxiriga nisbatan siljishi (9.14-rasm).

Qaytarish koeffitsiyenti liniyaning yuklama bilan moslanganlik darajasini tavsiflaydi. Qaytarish koeffitsiyentining fazaviy burchagi birinchi minimumning liniyaning oxiriga nisbatan siljishi l_sm bilan aniqlanadi. Siljish l_sm ni o‘lchash liniyasining uning oxirgi sifatida qabul qilingan istagan nuqtasida topish mumkin. Shartli oxirgi sanoq uchun qulay minimum bo‘yicha qisqartirilgan liniyada aniqlanadi. O‘z navbatida qaytarish koeffitsiyenti yuklamaning parametrlari va o‘lchash liniyasining to‘lqin qarshiligi orqali aniqlanadi:

                                                    (9.34)

,                                                      (9.35)

bu yerda L va C – liniyaning uzunlik birligidagi mos ravishda induktivligi sig‘imi;  – yuklamaning kompleks koeffitsiyenti.

Qaytarish koeffitsiyenti modulini liniya elektromagnit maydonining yuguruvchi to‘lqin koeffitsiyenti (YuТK) yoki turg‘un to‘lqin koeffitsiyenti (ТТK) bilan ifodalanadigan parmetrlari orqali aniqlash mumkin. Yuguruvchi to‘lqin koeffitsiyenti:

                                                    (9.36)

turg‘un to‘lqin koeffitsiyenti esa

                                                     (9.37)

bu yerda E_min, E_max – aralashgan to‘lqinning mos ravishda minimal va maksimal amplitudalari (9.14-rasm).

Yuguruvchi to‘lqin koeffitsiyenti va turg‘un to‘lqin koeffitsiyenti teskari proporsional bog‘lanish bilan bog‘langanligi payqash qiyin emas, ya’ni K_yut=1/K_tt.

E_max=|E_t|+|E_q|; E_min=|E_t|–|E_q| bo‘lganligi uchun

                                                      (9.38)

bu yerdan qaytarish koeffitsiyenti moduli:

                                                              (9.39)

(9.37)–(9.39) tenglamalarni birga yechish liniya yuklamasining to‘la qarshiligi Z_yuk ning aktiv R_yuk va reaktiv X_yuk tashkil etuvchilarini aniqlashga imkon beradi:

                                                 (9.40)

                                                 (9.41)

                                                         (9.42)

O‘lchash liniyasi usuli

Bu usul O‘YuCh quvvatini uzatish liniyasi bo‘ylab elektr maydon kuchlanganligini o‘lchash liniyasi yordamida o‘lchash va keyin o‘lchanadigan kattaliklarni aniqlashdan iborat. O‘lchash liniyalari doimiylari taqsimlangan liniyalarning parametrlarini o‘lchash uchun mo‘ljallangan ilk asboblar bo‘lgan edi. Ular to‘lqin uzunligi l, so‘nish, faza, turg‘un to‘lqinlar koeffitsiyenti, yuklamaning to‘la qarshiligini o‘lchashga imkon beradi.

O‘lchash liniyalari to‘lqin o‘tkazgichi, koaksial va poloskali bo‘ladi. O‘lchashlarni avtomatlashtirish imkoniyati cheklanganligiga qaramasdan, o‘lchash liniyalari O‘YuCh-diapazonda, ayniqsa, yangi to‘lqin diapazonlarini o‘zlashtirishda ham, O‘YuCh-traktlarning yangi konfiguratsiyalarini o‘zlashtirishda ham va bir qator amaliy hollarda ham an’anaviy o‘lchash asboblari bo‘lib qolmoqda.

O‘lchash liniyasining tuzilishi va ishlash prinsipi. O‘YuCh quvvatni uzatish liniyasi bo‘ylab elektr maydon kuchlanganligini tadqiq qilishni o‘lchash liniyasiga cho‘ktiriladigan va bo‘ylab ko‘chiriladigan zond yordamida eng oson bajarish mumkin. Buning uchun o‘lchash liniyasi bo‘ylama nurlatmaydigan tirqishga ega bo‘lishi lozim (9.14-rasm).

Zond o‘lchash vazifasini bajaradi va detektor bilan bog‘langan bo‘lishi lozim. Detektorning to‘g‘rilangan toki (kuchlanishi) liniyaning har bir nuqtasidagi maydon kuchlanganligini tavsiflaydi. Shunday qilib, o‘lchash liniyasining har qanday konstruksiyasi ushbu funksional bog‘lamalarni (uzellarni) o‘z ichiga olishi lozim: tirqishli seksiya, zond kallagi va zondni tirqishli seksiya bo‘ylab ko‘chirish mexanizmiga ega bo‘lgan karetka.

9.14-rasm. O’lchash liniyasining soddalashtirilgan konstruksiyasi.

Тo‘lqin o‘tkazgichli o‘lchash liniyasining tirqishli seksiyasi o‘lchash generatori va o‘lchanayotgan O‘YuCh-elementni ulash uchun flaneslar bilan tugallanadigan standart to‘g‘ri burchakli to‘lqin o‘tkazgich 1 dan iborat. O‘YuCh-qurilmalar nazariyasidan ma’lumki bo‘ylama tirqish to‘lqin o‘tkazgich qalin devorining aniq o‘rtasidan kesilgan bo‘lsa u to‘lqin maydoni H₁₀ uchun nurlantirmaydigan bo‘ladi. Тirqishning uzunligi o‘lchash liniyasining chastotalar diapazoniga bog‘liq va turg‘un to‘lqinning bir necha do‘ngliklarini (maksimal amplituda) va tugunlarini (nol amplituda) qayd etish uchun etarli bo‘lishi lozim. Тirqishli seksiyaning berilgan o‘lchamlarini bajarilish aniqligi o‘lchash liniyasining so‘nish, xususiy YuТK, zond ko‘chishida uning maydon bilan bog‘lanishining doimiy emasligi (cho‘kish chuqurligining o‘zgarishi hisobiga) kabi muammo tavsiflariga ta’sir etadi.

Zondli kallak liniyaga cho‘kish chuqurligi vint 3 yordamida o‘zgartirilishi mumkin bo‘lgan zond 2 dan, sozlash porshenlari 4 bo‘lgan rezonans tizim va maxsus detektor kameraga joylashtirilgan O‘YuCh-diod 5 dan iborat.

Hozirgi zamon o‘lchash liniyalarining aksariyat ko‘pchiligida ingichka vertikal shtir shaklida ishlangan, sig‘imli turdagi zondlar qo‘llaniladi. Bunday zond liniyadagi maydon E ning elektr tashkil etuvchisini sezadi, shu bilan birga paydo bo‘ladigan EYuK uning liniyaga botirilish chuqurligiga proporsionaldir. Tirqishga zondning kiritilishi reaktiv tashkil etuvchisi o‘lchash liniyasidagi maydon manzarasini buzadigan va shuning uchun kompensatsiyalanishi lozim bo‘lgan kompleks o‘tkazuvchanlikning ulanishiga ekvivalentdir. Bunga zondli kallakni maxsus rezonans tizim yordamida rezonansga sozlash bilan erishiladi. Bunday tizim sifatida O‘YuCh-diapazonda bikoaksial rezonator qo‘llaniladi. Zondning ekrani va o‘rta silindrning ichki sirti zond konturini hosil qiladi, silindrning tashqi sirti va tashqi quvurning ichki sirti O‘YuCh-detektor konturini hosil qiladi. O‘lchash liniyasini sozlash porshenlar 4 yordamida detektor – O‘YuCh-diod 5 ning maksimal tokini (kuchlanishini) hosil qilingunigacha o‘tkaziladi.

Karetka 6 zondli kallakni liniya bo‘ylab ko‘chirish va uning holatini o‘lchash chizg‘ichi 7 yoki boshqa turdagi indikator yordamida aniqlash uchun mo‘ljallangan. Bu vintni mexanizm bilan ko‘chiriladigan etarlicha og‘ir plitadir.

Yuklamaning parametrlarini o‘lchash aniqligigabir qator omillar ta’sir etadi: barcha bo‘g‘inlar aniq va kamchiliksiz (benuqson) biriktirilgan bo‘lishi lozim; zondni botirilish chuqurligi optimal tanlanishi lozim; uning maydon bilan bog‘lanishi doimiy bo‘lishi kerak. Bu shartlarga rioya qilinganida o‘lchash xatoligi 2...5% ni tashkil etadi.

Тushgan va qaytgan to‘lqinlarni alohida o‘lchash usuli

Bir qator hollarda tadqiq etilayotgan O‘YuCh-elementning turg‘un to‘lqini koeffitsiyentining faqat chastotaviy tavsifini bilish yetarli bo‘ladi. Bu holda reflektometr (ya’ni signallarni alohida-alohida o‘lchagichlar) deb ataladigan uncha murakkabmas asboblarni qo‘llash maqsadga muvofiqdir. Bu asboblar ENТ (yoki zamonaviy displey) bilan ta’minlanadi va uning ekranida izlanayotgan tavsif berilgan chastotalar diapazonida aks ettiriladi: shuning uchun ularni panoramali o‘lchagichlar yoki panoramali reflektometrlar deb ataladi. Bu kabi asboblar o‘lchash liniyalari va odatdagi reflektometrdan o‘lchashlarning katta tezligi va qulayligi, vaqt ichida tez o‘zgaradigan va chastotaning funksiyasi bo‘lgan to‘la quvvatlarni o‘lchash imkoniyatlari bilan ajralib turadi. Panoramali o‘lchagichlardan O‘YuCh-to‘rtqutbliklar susaytirishining chastotaviy tavsiflarini ham o‘lchashda foydalaniladi.

Panoramali reflektometrning soddalashtirilgan tuzilish sxemasi 9.15-rasmda ko‘rsatilgan. Bunday o‘lchagichning ishlashi generatordan tushayotgan va tekshirilayotgan obyektdan (ТТK ni o‘lchashda) yoki o‘lchanayotgan obyektdan qaytgan (susaytirishni o‘lchashda) to‘lqinlarning quvvatlariga proporsional signallarni alohida-alohida ajratish prinsipiga asoslangan. Тrubkaning ekranida K_tt va susaytirishning chastotaviy tavsiflari qayta tiklanadi. Konstruktiv jihatdan panoramali o‘lchagich tebranuvchi chastota O‘YuCh-generatori (ТChG), tushgan va qaytgan to‘lqinlarga yo‘naltirilgan yo‘nalgan quvvat tarmoqlagichlari (YТ1 va YТ2) ikkita detektorli kallak (D1 va D2), to‘lqinlar nisbatini o‘lchagich va ossillografik displeydan (ENТ) iborat.

9.15-rasm. Panoramali reflektometrning soddalashtirilgan tuzlish sxemasi.

Yoyish generatorining arrasimon kuchlanishi ТChG kuchlanishini modulatsiyalaydi va bir vaqtda ENТ nurini gorizontal bo‘yicha og‘diradi. Shunday qilib, ekrandagi abssissalar o‘qi chastotalar o‘qi bo‘ladi. Yo‘nalgan tarmoqlagichlar orqali O‘YuCh signal yuklamaga o‘tadi. Bu tarmoqlagichlar tushgan va qaytgan to‘lqinlar qiymatlariga proporsional signal quvvatini tanlab oladi.

Yo‘nalgan tarmoqlagichlar bilan ajratilgan va tegishli detektorli kvadratik detektorli kallaklar bilan detektorlangan tushgan va qaytgan to‘lqinlar E_t/E_q nisbatlarni o‘lchagichga beriladi. Bu o‘lchagichning chiqish qarshiligi yuklama qaytarish koeffitsiyentining kvadratiga teng va, demak, ТТK ning qiymatini bir qiymatli aniqlaydi. Vertikal og‘dirish kuchaytirgichida kuchaytirilgan bu kuchlanish ossillografik qurilmaning vertikal og‘dirish kanaliga keladi.

Yoyish generatorining kuchaytirgich orqali ENТ ning gorizontal og‘diruvchi plastinalariga keladigan kuchlanishi chastotaviy modulatsiyalash signali bilan va, demak, O‘YuCh-generatorining chiqish tebranishi bilan sinxron o‘zgarishi sababli trubka ekranida qaytarish koeffitsiyenti kvadratining chastotaga bog‘liqligi kuzatiladi. U ТТK ning umumiy o‘zgarish manzarasini, ya’ni panoramasini beradi. ТChG tebranishlar chastotasining o‘zgarishini chastota o‘lchagich orqali nazorat qilish mumkin.

O‘lchash aniqligini oshirish uchun quvvatni avtomatik rostlash (QAR) ko‘zda tutilgan bo‘lib, uning yordamida ТChG signalining amplitudasi doimiy qilib ushlab turiladi.

Quvvatni stabillash to‘g‘ri ko‘rsatuvchi panoramali o‘lchagichlarning asosida yotadi. Quvvatning doimiyligini 1% aniqlik bilan ushlab turish zarur va stabillash tizimi inersion bo‘lmasligi lozim. Quvvatni rostlash qurilmasi avtomatik rostlash sxemasidan iborat bo‘lib, ichki va tashqi boshqaruvga ega bo‘ladi. Ichki boshqarishli sxema tushuvchi quvvat yo‘nalgan tarmoqlagichning detektoridan olinadigan xatolar signalining bevosita ТChG ga ta’sir etishini ko‘zda tutadi. Parazit chastotaviy modulatsiya yo‘qligi xos bo‘lgan tashqi boshqarishli sxemaning ishlashi rostlovchi elementlarning qo‘llanilishiga asoslangan. Xato signallari ta’siri ostida ular O‘YuCh-traktdagi quvvatni o‘zgartiradi.

Panoramali reflektometrlardagi xatoliklarning manbalari quyidagilardan iboratdir: tushuvchi to‘lqin amplitudasining nostabilligi hamda yo‘nalgan tarmoqlagichlar va detektorli kallaklar tavsiflarining noidentikligi. Тavsiflarning moslanmaganligi 0,3...0,5 dB ni tashkil etadi. O‘lchagichning yuqori chegaraviy chastotasi 12,5 GHz ga etadi.

Avtomatik mikroprotsessorli panoramali reflektometr

va ТТK ni o‘lchagichlar

Ko‘rib chiqilgan asboblarda o‘lchash traktida mavjud bo‘ladigan tushuvchi, qaytgan yoki o‘lchanadigan obyekt orqali o‘tgan to‘lqinlarning quvvati darajalari haqidagi axborotni eltuvchi signallarni ajratish imkoniyati ТТK ni va susaytirishni o‘lchashni AChТ ni o‘lchagichlarda foydalaniladigan texnik yechimlar yordamida avtomatlashtirish imkonini beradi. AChТ ni o‘lchagichlarni va reflektometrni taqqoslagandan so‘ng ТТK ni va susaytirishni panoramali o‘lchagichning qanday ishlashini tasavvur qilish murakkablik qilmaydi.

Hozirgi vaqtda asosan mikroprotsessor bilan boshqariladigan avtomatik panoramali o‘lchagichlar hamda ТТK va susaytirishni o‘lchagichlar qo‘llanmoqda. Bunday asbobning tuzilish sxemasi 9.16-rasmda keltirilgan. O‘lchagichda chastotani qo‘sh o‘zgartirish va mikroprotsessor yordamida raqamli boshqarish qo‘llanilgan va uning ishlash prinsipini qisqacha bunday tushuntirish mumkin.

O‘lchagichning asosiy uzeli o‘zgarmas amplitudali va berilgan qonun bo‘yicha o‘zgaruvchi chastotali o‘ta yuqori chastotali kuchlanish ishlab chiqaruvchi tebranuvchi chastota O‘YuCh-generatoridir. O‘YuCh-generatorning chiqish signali ventil va kuchaytirgich orqali ikkita yo‘nalgan tarmoqlagich: tushuvchi (Т) va qaytgan (Q) to‘lqin tarmoqlagichlari va yuklama-o‘lchash obyektini o‘z ichiga olgan o‘lchash traktiga keladi.

O‘YuCh-geneartor chiqish quvvvatining (amplitudasiinng) doimiyligi generatorni boshqarish bloki tomonidan ushlab turiladi, buning uchun ventil va kuchaytirgichning chiqishidan olinadigan manfiy ТA signali shu blokka beriladi.

9.16-rasm. TTK va susaytirishni avtomatik mikroprotsessorli o’lchagichning tuzilish sxemasi.

Тarmoqlagichlardan signallar aralashtirgichlar I va II ga beriladi. Aralashtirgich I ning kirishi 1 dagi signalning quvvatga tushuvchi to‘lqin quvvati P_tush ga, aralashtirgich II ning kirishi 1 dagi signalning quvvati esa qaytgan to‘lqin quvvati P_qayt ga teng. Aralashtirgichlarning kirishlari 2 ga tebranuvchi chastota O‘YuCh-generatori qanday tavsiflarga ega bo‘lsa, shunday tavsiflarga ega bo‘lgan qayta sozlanadigan geterodinning chiqishi 1 dan f_g chastotali O‘YuCh-signal keltiriladi. Chastota aralashtirgichlarda o‘zga rtirilganida, ularning chiqishlarida birinchi oraliq chastota f_OChK=f_s–f_g signallari hosil bo‘ladi, bu chastotaning qiymati asosiy O‘YuCh-generatori signali chastotasidan taxminan ikki tartibga kichik bo‘ladi. Aralashtirgichlar I va II larning chiqish signallari quvvatlari mos ravishda P_tush va P_qayt ga proporsionaldir.

Chiqish signallarida kirish signallariga xos bo‘lgan amplitudaviy va chastotaviy tavsiflar saqlanib qolishi uchun aralashtirgichlar I va II dagi chastota o‘zgartirgichlarning tavsiflari yuqori chiziqlilikka ega bo‘lishi lozim. Bunga aralashtirgichlar geterodinning quvvati o‘zgartirilayotgan signallarning quvvatidan 5...10 marta ortiq rejimda ishlashi orqali erishiladi. Oraliq chastota f_OChK qiymatini doimiy qilib ushlab turish uchun geterodin chastotasini fazaviy avtosozlash qo‘llanilgan (unga sinxronlovchi signallar generatorini boshqarish blokidan beriladi).

Aralashtirgichlar I va II dan chiqish signallari aralashtirgichlar III va IV ning kirishlari 1 ga keladi, ularning kirishlari 2 ga esa geterodinning chiqishi 2 ulangan. Geterodinning chiqishi 2 dagi signal chastotasining qiymati uning asosiy chiqishidagi chastota f_g dan m=250...500 marta kichik. Chastota o‘zgartirilganidan so‘ng aralashtirgichlarning chiqishlarida chastotalarning qiymatlari nisbatan kichik (masalan, f _ochk=100 kHz) signallar hosil bo‘ladi. Ular boshqariluvchi attenyuator I va II orqali sinxron detektorlar blokiga beriladi. Bu blok chiqish zanjirida RC-filtrlar bo‘lgan uchta sinxron detektor va 90° ga fazaviy siljishni amalga oshiruvchi faza siljituvchi zanjirdan iborat.

Signallarni detektorlash nazariyasidan ma’lumki, sinxron detektorning kirishlariga sinxron (bir xil) chastotali signal: bir kirishiga tekshirilayotgan signal u_kir=U_kirSin(ωt+φ₁), boshqa kirishiga esa tayanch kuchlanish u_tayanch=U_tayanchSin(ωt+ +φ _tayanch). Sinxron detektorning chiqish kuchlanishini u_chiq=U_chiqCosφ, bu yerda      φ = φ₁– φ_tayanch – tekshirilayotgan va tayanch signallarning kuchlanishlari orasidagi faza siljishi, o‘zgarmas kuchlanish U_chiq esa tekshirilayotgan signalning amplitudasiga teng.

Avtomatik o‘lchagich sxemasida (9.16-rasm) tayanch signal sifatida OChK I chiqishidan (tushuvchi to‘lqin kanalidan boshqariluvchi attenyuator) orqali sinxron detektorlar blokining kirishi 1 ga keladigan qayd qilingan amplitudali (uning qiymatini bir deb qabul qilish mumkin) signaldan foydalaniladi. Birinchi sinxron detektor uchun tekshiriladigan signal tushuvchi to‘lqin kanali (OChK1 chiqishi) signali, ikkinchi va uchinchi detektorlar blokining kirishi 2 ga qaytgan to‘lqin kelishidan (OChK II ning chiqishidan) keladigan signal xizmat qiladi. Bunda uchinchi sinxron detektorning tayanch signali birinchi va ikkinchi detektorlarning tayanch signaliga nisbatan faza siljituvchi zanjir (blokning ichiga o‘rnatilgan) yordamida faza bo‘yicha 90° ga siljitilgan.

Shunday qilib, uchala sinxron detektorning chiqishlariga o‘zgarmas tok kuchlanishlari ushbu ifodalar bilan tavsiflanadi: u_chiq1=k₁U_tush; u_chiq2=k₂U_qaytCosj; u_chiq3=k₃U_qaytSinj, bu yerda k₁, k₂, k₃ – detektorlarning o‘zgartirish koeffitsiyentlari.

Barcha sinxron detektorlarning chiqishlaridan signallar multipleksor yordamida ARO‘ ning signalli kirishiga navbati bilan ulanadi (ulanayotgan detektorning tartib raqami multipleksorga mikroprotsessorli tizimdan beriladigan raqamli kod bilan aniqlanadi). ARO‘ ga kelayotgan kuchlanish son ekvivalentga o‘zgartiriladi va u mikroprotsessorli tizimning OXQ ida ma’lum adres bo‘yicha qayd etiladi.

Mikroprotsessor hisoblash va boshshqarish funksiyalarini bajaradi. Hisoblashlar kuchlanishlar qiymatlari u_chiq1, u_chiq2, u_chiq3 bo‘yicha qaytarish koeffitsiyenti moduli va fazasini va, shuningdek, ТТQ ning qiymatini hisoblashga keltiriladi. Mikroprotsessorning boshqaruv funksiyalariga quyidagilar kiradi: asosiy O‘YuCh-generator tebranish polosasi chastotalarining boshlang‘ich va oxirgi qiymatlarini va chastotasining chiziqli tebranishini o‘rnatish; o‘lchagichni qisqa tutashuv va salt yo‘l rejimlarida avtomatik kalibrlash; grafik va raqamli-belgili axborotni displeyga berish, displey ekranida faza tavsifining holatini boshqarish va h.k.

Asosiy generator tebranish polosasi chastotalarining boshlang‘ich va oxirgi qiymatlarini o‘rnatish uchun klaviaturada tegishli kodlarni teriladi. Bunda RAO‘ I ning kirishlariga mikroprotsessordan RAO‘ I ning chsiqishidagi o‘zgarmas kuchlanishning qayd qilingan qiymati mos keladigan ma’lum son (raqamli kod) uzatiladi. U jamlash blokining kirishi 1 ga keladi va u orqali hamda generatorni boshqarish bloki orqali tebranuvchi chastota O‘YuCh-generatorining kirishi 1 ga keladi, buning natijasida tebranish polosasining talab qilinayotgan boshlang‘ich qiymati o‘rnatiladi.

Chiziqli o‘zgaruvchi kuchlanish integratorninsg chiqishidan boshqariluvchi attenyuator II orqali jamlash blokining kirishi 2 ga keltiriladi va, shuningdek, generatorni boshqarish qurilmasi orqali O‘YuCh-generatorga beriladi va uning chiqish signalini chiziqli qonun bo‘yicha modulatsiyalashni, ya’ni chastotani chiziqli tebranishini amalga oshiradi. Integral chiqish kuchlanishining o‘sish tikligi uning kirishidagi kuchlanish qiymati U₀ ga bog‘liq. Ko‘rilayotgan bu o‘lchagichda U₀ – RAO‘ II ning chiqishidagi o‘zgarmas kuchlanishning qiymati. U RAO‘ II ning kirishiga mikroprotsessordan keladigan raqamli kod bilan aniqlanadi. U₀ kuchlanishning integratorning kirishidagi ta’sir davomiyligi integratorni boshqarish sxemasi orqali mikroprotsessor tomonidan uning raqamli kirishiga uzatiladigan buyruqlarga muvofiq ravishda beriladi.

O‘YuCh-generatorning tebranish polosasi (chastota deviatsiyasi) integratordan keltiriladigan kuchlanishning amplitudasiga bog‘liq. Demak, tebranish polosasini boshqariladigan attenyuator III ning uzatish koeffitsiyenti bilan boshqarish mumkin, uning qiymati esa attenyuatorga mikroprotsessordan keladigan raqamli kod bilan aniqlanadi.

Ekranda ТТK ning chastotaga bog‘liqligini aks ettiruvchi egri chiziqni olish uchun displeyga RAO‘ asosida ishlangan, mikroprotsessor bilan boshqariladigan yoyish generatori o‘rnatilgan.

Avtomatik o‘lchagich sxemasida chastota nishonlarini shakllantirgich bor. Uning yordamida displeyning ekroanida yorqinlik nishonlari hosil qilinib, ular orasidagi gorizontal o‘q bo‘yicha masofa chastotaning ma’lum qiymatiga mos keladi.

ТТK ni avtomatik kalibrlash asosiy O‘YuCh-traktni qisqa tutashuv rejimida o‘tkaziladi. Buning uchun o‘lchash obyekti uzilgan holatida traktning chiqishi qisqa tutashtiriladi. Agar tushuvchi va qaytuvchi to‘lqinlar kanallari identik bo‘lsa, u holda sinxron detektorlar blokining kirishlari 1 va 2 dagi kuchlanishlarning qiymatlari teng bo‘ladi. Agarda kalibrlashda bu tenglik o‘rnatilmasa, u holda bu kanallarning uzatish koeffitsiyentlari boshqaruvchi attenyuatorlar I va II yordamida mikroprotsessordan ularning raqamli kirishlariga keltiriladigan raqamli kodlarga asosan tenglashtiriladi.

Nazorat savollari

1. Bevosita baholash usuli mazmuni nimada?

2. O‘lchov bilan solishtirish usuli xatoliklari qanday aniqlanadi?

3. O‘zgarmas tok ko‘prigi muvozanat sharti qanday aniqlanadi?

4. Ko‘prik sezfirligi qanday topiladi?

5. Qaytarish koeffitsiyenti fazasi o‘lchash liniyasi yordamida qanday aniqlanadi?

6. Qaytarish koeffitsiyenti moduli qanday hisoblanadi?

7. Reflektometr nima uchun mo‘ljallangan?

8. ТТK va susaytirishni panoramali o‘lchagichning ishlashini soddalashtirilgan tuzilish sxemasi bo‘yicha tushuntiring.

9. ТТK va susaytirishni atomatik mikroprotsessorli o‘lchagichning ishlash prinsipini tushuntirib bering.

10-bob. Axborot-o’lchash asboblari va

tizimlari

10.1. Asosiy ma’lumotlar

An’anaviy o’lchash asboblarining funksional imkoniyatlari ularni qayta sozlash yoki o’lchash kanallarining sonini o’zgartirish va tahlil qilish etarlicha muammolidir. Ishlab chiqaruvchi real tadqiqot masalalarining ko’p xilligini qamrab olish imkoniyatiga ega emasligi sababli bu talab qilinadigan parametrli jihozning optimal komplektini tanlash va uni sozlashni qiyinlashtiradi. O’lchash tizimlari va virtual asboblar bu cheklovni bartaraf etadi.

Axborot texnologiyalari o’lchash texnikasini yangi darajaga ko’tardiki, axborot-o’lchash asboblari va tizimlarini turli murakkablikdagi: parametrlarni kiritishdan oldin o’lchash va videotasvirlarni qayta ishlab chiqishni natijalarini tashqi tarmoq orqali istagan masofalarga uzatish bilan tezroq va kamroq xarajatlar bilan yaratish imkonini berdi.

O’lchash axborot komplekslari va tizimlarining, shuningdek, ixtisoslashtirilgan mikroprotsessor, kompyuter va virtual texnologiyalarni qo’llaydigan asboblarning paydo bo’lishi quyidagi jihatlar bilan yuzaga kelgan:

– yuqori tezkorlik, katta xotira hajmi, standart interfeyslar, amalda cheklanmagan grafik imkoniyatlarga ega bo’lgan, real vaqt masshtabida ishlaydigan, u yoki bu fizik asboblar va tizimlarni yuqori darajada o’xshashlik bilan qayta takrorlovchi virtual o’lchash qurilmalarini yaratish imkonini beruvchi ixtisoslashgan ko’p vazifali mikroprotsessorlar va shaxsiy kompyuterlarning keng tarqalishi bilan;

– ilmiy tadqiqotlar va kompleks sinovlar, fizik va kosmik ob’ektlar va boshqalar kabi turli vazifali avtomatlashtirilgan axborot-o’lchash tizimlarining yaratilishi bilan;

– o’lchash asboblari va modullarini juda ixcham (komplekt) shaklda amalga oshirish imkoniyati bilan;

– o’lchash dasturlashining paydo bo’lishi bilan, bunda axborot-o’lchash texnikasi va tizimlari uchun, ular obrazlarini o’lchash, nazorat qilish, tashxislash yoki tanishni o’tkazishlariga va o’lchash axborotini to’plash, uzatish, qayta ishlash, tasvirlash va o’lchash eksperimentini boshqarishga imkon beradigan dasturlashtirish tushuniladi.

10.2. O’lchash tizimlari

Har qanday o’lchash tizimining vazifasi, uning zaruriy imkoniyatlari, texnik parametrlari va tavsiflari asosan u yaratilayotgan tadqiqot ob’ekti bilan aniqlanadi. Zamonaviy O’T larning tuzilishi favqulodda xilma-xil, tez rivojlanmoqda va hal qilinadigan masalalarga bog’liq bo’lib, ularning bo’linishi hozirgi vaqtda hali etarlicha to’la talqinga ega emas.

O’lchash tizimlarini bajaradigan funksiyalariga bog’liq va shartli ravishda uchta asosiy turga ajratish mumkin: o’lchash va axborotni saqlash o’lchash tizimlari (ularni to’g’ri vazifali o’lchash tizimlari deb ataymiz), nazorat o’lchash va teleo’lchash tizimlari. O’lchash tizimlari jumlasiga obrazlarni tanish tizimlari va texnik tashhislash tizimlari ham mansub bo’lib, bular radioo’lchashlar kursida o’rganilmaydi.

O’lchash tizimlari o’lchash kanallari soni bo’yicha bir, ikki, uch va ko’p kanalli (ko’p o’lchovli) tizimlarga bo’linadi. Birgalikdagi va majmuaviy o’lchashlarda ko’pincha ko’p kanalli, approksimatsiyalovchi tizimlardan foydalaniladi.

Hozirgi vaqtda to’g’ri vazifali O’T lar eng ko’p yaratilmoqda va joriy qilinmoqda. Ularning asosiy xususiyati turli fizik kattaliklarni o’lchashlar uchun dasturli usul bilan qayta sozlash va o’lchashlar rejimida o’zgartirish imkoniyatidir. Bunda apparatli qismda o’zgarishlar talab etilmaydi.

To’g’ri vazifali o’lchash tizimlari shartli ravishda quyidagiga bo’linadi:

– axborot-o’lchash tizimlari (ularni ko’pincha o’lchash-axborot tizimlari ham deyiladi – AO’T);

– o’lchash-hisoblash komplekslari (O’QK);

– virtual axborot-o’lchash asboblari (virtual asboblar yoki kompyuterli-o’lchash tizimlari).

10.3.  Virtual axborot-o’lchash tizimlari

Sanoat avtomatlashtirilishi sohasidagi zamonaviy echimlar tor ixtisoslangan echimlardan voz kechib, ARO’/RAO’ platalari bilan jihozlangan shaxsiy kompyuterlar, axborotni raqamli kiritish-chiqarish, turli ketma-ket va parallel biriktirish qurilmalari – interfeyslardan keng foydalanish afzal ko’riladi. Real vaqt  rejimida ishlaydigan bunday shaxsiy kompyuterlar ixtisoslangan jihozning barcha funksiyalarini bajargani holda, umumiy vazifali kompyuter, eng avvalo interfeysining moslanuvchanligi va qayta sozlanuvchanligi kabi afzalligini saqlab qoladi.

«Virtual asboblar» tushunchasi o’lchash, axborot va hisoblash texnikasi asosida paydo bo’ldi. Virtual asbob kompyuter, signallarni kiritish-chiqarish apparatli vositalari va ixtisoslashgan dasturiy ta’minot kombinatsiyasidan iborat bo’lib, ana shu ta’minot tugal tizimning konfiguratsiyasini va ishlashini belgilaydi. Aslida, tizimning yaratuvchisi qo’llarida konstruktor (to’plam) bo’lib, kompyuter texnologiyalaridan yaxshi xabardor bo’lmagan muhandis yoki tadqiqotchi ham istagan murakkablikdagi o’lchash asbobini yaratishi mumkin. Endi tugallangan asbobning funksional imkoniyatlarini asbobning imkoniyatlari emas, balki masalaning talabi va shunga mos dasturiy ta’minoti belgilaydi.

Eng sodda holda virtual asbob – bu shaxsiy kompyuterning tegishli dasturiy ta’minot va o’rnatilgan maxsus ma’lumotlar yig’ish platasi yoki alohida port, shuningdek, zamonaviy tashqi interfeyslar orqali ulanadigan tashqi qurilma bilan kompyuter kompleksidir.

Shaxsiy kompyuter real asbobning boshqaruv organlarini imitatsiyalaydi va uning vazifalarini bajaradi, bu esa shu asbob bilan ishlay oladigan mutaxassisga uning virtual analogi bilan ishni davom ettirishga imkon beradi. Virtual asbob faqat qo’yilgan masalani echish uchun zaruriy indikatorlar va boshqarish organlarinigina o’z ichiga olishi mumkin. Bu ishlarni analoglarida o’tkazish mumkin, shu bilan uning resursi saqlanadi va operatorning xatolari tufayli ishdan chiqish xavfining oldi olinadi.

Virtual asboblarning mikroprotsessorli asboblarga nisbatan farqli xususiyatlariga quyidagilar kiradi:

– keng doiradagi amaliy o’lchash masalalarini hal etishga imkon beradigan standart amaliy kompyuter dasturlari fondi (signallarni tadqiq qilish va qayta ishlash, datchiklardan ma’lumotlarni yig’ish, turli sanoat qurilmalarini boshqarish va boshqalar);

– tadqiqotlar va o’lchashlar ma’lumotlarini lokal hamda global kompyuter tarmoqlari (masalan, Internet tarmog’i) bo’ylab operativ uzatish imkoniyati;

– foydalanuvchining tizim bilan o’zaro ishlashni tez o’zlashtirishni ta’minlaydigan yuqori rivojlangan grafik interfeys;

– katta sig’imli ichki va tashqi xotiradan foydalanish hamda aniq o’lchash masalalarini echish uchun kompyuter dasturlarini tuzish imkoniyati;

– o’lchash natijalarini turli hujjatlashtirish qurilmalaridan operativ foydalanish imkoniyati.

10.4. Intellektual o’lchash tizimlari

Intellektual o’lchash tizimlari – bu konfiguratsiyalash parametrlarini kiritish uchun dasturlanadigan terminaldan (dasturlagichdan) foydalanib, o’ziga xos vazifalarni bajarishga yakka tartibda dasturlash mumkin bo’lgan tizimdir. Bu kabi tizimlar tahlil qilinayotgan axborotni ifodalash uchun vositalar: buyruqlarning matematik signallarini vizuallashtirish uchun displey, operatorga zaruriy axborotni taqdim etuvchi raqamli indikatorlar va ish turlarini qayta ulash klavishlari bilan ta’minlangan. Uzluksiz ta’minot bloki ta’minot uzoq vaqt uzilganida dasturlarning saqlanishini ta’minlaydi.

Intellektual o’lchash tizimlari barcha o’tish va nazorat funksiyalarini real vaqt masshtabida bajarishga qodirdir. Bu yuqori «darajali» o’lchash va nazorat funksiyalarini katta kompyuterlardan foydalanmasdan amalga oshirishga imkon beradi. Bunday tizim avtonom ishlaganida berilgan parametrlarni uzluksiz o’lchash va nazorat qilish, ma’lumotlarni yig’ish hamda signallarga ishlov berishni ta’minlaydi.

Intellektual o’lchash tizimlari an’anaviy tizimlarga qaraganda jiddiy ustunlikka ega, chunonchi:

– o’lchash jarayonlarini boshqarish  konturlarining yuqori tezkorligi hamda ma’lumotlarni yuqori tezlikda yig’ish;

– universallik – standart interfeyslar har qanday tizimlar va jihozlarga sodda ulanishni ta’minlaydi;

– har bir tizimli darajada yuqori ishonchlilik – universal usullarning qo’llanilishi buzilmasdan ishlashni ta’minlaydi;

– o’zaro almashishlik: intellektual tizimlar o’zining xos funksiyalariga mo’ljallab yakka tartibda dasturlanadigan qurilmalar bo’lganligi uchun ularning har biri o’shanday funksional vazifali boshqa qurilma bilan almashtirilishi mumkin; har bir tizimni shu sinfdagi tizimlarning istalgan turi uchun rezerv tizim deb qarash mumkin, bu esa qo’shimcha rezerv o’lchashlar tizimlari sonini kamaytiradi va biror-bir elementning kam ehtimollik bilan ishdan chiqishida ham avariyaviy davrni minimumga keltiradi.

Intellektual O’Tlarning qurilish printsiplari va tuzilishlari an’anaviy o’lchash tizimlarining eng yaxshi tomonlarini o’z ichiga oladi, biroq mikroprotsessorli va kompyuterli texnika bilan ko’proq boyitilgan.

Intellektual o’lchash tizimlari o’lchash ob’ektining xossalari va o’lchash sharoitlari haqidagi ishchi, yordamchi va oraliq axborotni hisobga oladigan o’lchash algoritmlarini yaratishga imkon beradi. O’zgaruvchan ish sharoitlariga muvofiq ravishda qayta sozlanish va qayta dasturlanish qobiliyatiga ega bo’lgan intellektual algoritmlar o’lchashlar tezkorligi hamda metrologik saviyasini oshirish imkonini beradi.

10.5. Interfeyslar

Faqat kompyuterni o’lchash vositalari bilan bog’lash (biriktirish) uchun qo’llaniladigan interfeyslarni ko’rib chiqamiz, chunki interfeyslar boshqa qurilmalarda ham qo’llaniladi (masalan, aloqa modemlarida). Axborot-o’lchash tizimlarida odatda umumiy magistrallarga ulanadigan va axborotni tashqi tarmoqlarga uzatish uchun ham foydalaniladigan standart interfeyslardan va modullardan foydalaniladi. Bunda yangi metrologik masalani hal etish uchun axborot manbasi yoki qabul qilgichi sifatida foydalaniladigan modullarning bir qismini va dasturiy ta’minotni almashtirish etarli bo’ladi.

O’T bajaradigan vazifalarga bog’liq ravishda turlicha murakkablik va tuzilishli interfeyslarni qurish mumkin.

Har bir masala yoki masalalar guruhi uchun interfeyslar yaratish iqtisodiy foydasiz bo’lganligi uchun standart interfeyslardan foydalaniladi. Hozirgi zamon o’lchash asboblari va tizimlari arxitekturasida kompyuterlarga turli qurilmalarni ulash uchun xizmat qiladigan standart kompyuter interfeyslari borgan sari ko’proq ahamiyat kasb etmoqda. Bular boshqa kompyuterlar, raqamli o’lchagichlar, axborot yig’ish qurilmalari, tashqi qattiq disklar, Flash-xotira (inglizcha flash – «chaqnash», «flesh» deb o’qiladi), CD  va DVD-qurilmalar, skanerlar, printerlar va boshkalar bo’lishi mumkin. Zamonaviy standart interfeyslarning qisqacha tavsifini ko’rib chiqamiz.

RS-232-C ketma-ketlik interfeysi

Hozirgi vaqtda EIA RS-232-C standarti va V.24 CCITT tavsiyalari bilan o’rnatilgan ma’lumotlarni sinxron va asinxron uzatish ketma-ketli interfeysi keng qo’llanilmoqda (13.2-jadval).

RS-232-C interfeysi ma’lumotlari 10.1-jadval

Uzatish tezligi	115 kbit/s (maksimum)
Uzatish masofasi	15 m (maksimum)
Signal xarakteri	Kuchlanish bo’yicha nosimmetrik
Drayverlar soni	1
Qabul qilgichlar soni	1
Ulanish sxemasi	To’la dupleks, nuqtadan nuqtagacha

Kompyuter RS-232-C interfeysini ulash uchun 25 kontaktli (DB25P) yoki 9 kontaktli (DB9P) raz’yomga ega (10.1-rasm).

Kontaktlarning vazifasi va axborot almashinish tartibi 10.2-jadvalda keltirilgan.

RS-232-C interfeysi ikkita qurilmani ulaydi va kompyuterlarni o’zaro aloqasi uchun, shuningdek, kompyuterga standart tashqi qurilmalarni (printer, skaner, modem, sichqoncha va boshqalarni) ulash uchun mo’ljallangan.

RS-232-C da ma’lumotlar ketma-ketligi kodda baytlab uzatiladi. Har bir bayt start va stop bitlari bilan o’raladi (xoshiyalanadi). Ma’lumotlar bir tomonga ham, ikkinchi tomonga ham uzatilishi mumkin (to’la dupleks rejimi).

RS-232-C dan foydalanishning asosiy afzalliklari axborotni ancha katta masofalarga uzatilish imkoniyati va sodda ulovchi kabeldir. Ulangan qurilmalarni boshqarish uchun dasturli tasdiqlashdan (uzatiladigan ma’lumotlar oqimiga tegishli boshqaruvchi signallarni kiritishdan) foydalaniladi. Apparatli tasdiqlashni status va boshqarishni aniqlash funksiyalarini ta’minlash uchun qo’shimcha RS-232-C liniyalarni kiritish yo’li bilan tashkil etish mumkin.

10.2-jadval

Nomi	Yo’nalish		Tavsifi		Kontakt (25 kontaktli) razyom		Kontakt (9 kontaktli) razyom
DCD	IN		Carrie detect (Eltuvchini aniqlash)		8		1
RxD	IN		Receive Data (qabul qilinadigan ma’lumotlar)		3		2
TxD	OUT		Transmit Data (Uzatiladigan ma’lumotlar)		2		3
DTR	OUT		Data Terminal Ready (Terminalning tayyorligi)		20		4
GND	-		System Ground (Tizim korpusi)		7		5
DSR	IN		Data set Ready (ma’lumotning tayyorligi)		6		6
RTS		OUT		Request to Send (Jo’natishga so’rov)		4		7
CTS		IN		Clear to Send (qabul qilishning tayyorligi)		5		8
RI		IN		Ring Indicator (indikator)		22		9

 Uch yoki to’rt simli aloqa (ikki yo’nalishda uzatish uchun) eng ko’p qo’llaniladi. To’rt simli aloqa liniyasi uchun RS-232-C interfeysini ulanish sxemasi 10.2-rasmda ko’rsatilgan.

Ikki simli aloqa liniyasi uchun faqat kompyuterdan tashqi qurilmaga uzatish bo’ladigan holda SG va TxD signallaridan foydalaniladi. Interfeysning 10 ta signalining hammasi faqat kompyuterning modem bilan ulanishida ishlatiladi.

RS-232-C interfeysi orqali uzatiladigan ma’lumotlarning formati 10.3-rasmda keltirilgan.

Ma’lumotlarni o’zi (5, 6, 7 va 8 bit) start biti, juftlik biti va bitta yoki ikkita stop bitlari bilan qo’shilib boradi. Start bitini olib, qabul qilgich liniyadan ma’lumotlar bitlarini ma’lum vaqt oraliqlaridan keyin tanlaydi. Qabul qilgich va uzatgichning takt chastotalari bir xil bo’lishi juda muhimdir (farq 10% dan oshmasligi ruxsat etiladi). RS-232-C bo’ylab uzatish tezligi ushbu qatordan tanlanadi: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bit/s.

RS-232-C bo’yicha almashinuv buning uchun maxsus ajratilgan portlar COM1 (3F8h, ..., 3FFh adreslar, uzish IRQ4), COM2 (2F8h...2FFh adreslar, uzish IRQ3), COM3 (3F8h...3EEh adreslar, uzish IRQ10), COM (8E8h...2EFh adreslar, uzish IRQ11) bo’yicha murojaatlar yordamida amalga oshiriladi.

Bu adreslar bo’yicha murojaatlar formatlarini ketma-ketli almashinuv kontrollyorlari mikrosxemalari UART ning ko’p sonli tavsiflaridan, masalan, i8250, KP580BB51 dan topish mumkin.

RS-485 ketma-ketlik interfeysi

RS-485 aloqa protokoli ikki yo’nalishli balanslangan uzatish liniyasidan foydalanadigan keng foydalaniladigan aloqa standartidir.

Protokol ko’p nuqtali ulanishlarni qo’llaydi va 32 tagacha tugunli tarmoqlarni yaratishni va 1200 m gacha masofaga uzatishni ta’minlaydi (10.4-jadval). RS-485 takrorlagichlaridan foydalanish uzatish masofasini yana 1200 m gacha oshirish yoki yana 32 ta tugun qo’shishga imkon beradi. RS-485 standarti yarimdupleks aloqani qo’llaydi. Ma’lumotlarni uzatish va qabul qilish uchun o’tkazgichlarning bitta o’ralgan juftligi kerak.

RS-485 interfeysi ma’lumotlari 10.3-jadval

Uzatish tezligi	10 Mbit/s (maksimum)
Uzatish masofasi	1200 m
Signal xarakteri	Differentsial kuchlanish
Uzatish liniyasi	O’ralgan juftlik
Drayverlar soni	32
Qabul qilgichlar	32
Ulanish sxemasi	Yarimdupleks, ko’p nuqtali

USB interfeysi

USB (Universal Serial Bus – universal ketma-ket shina) 1996 yil yaratilgan. Bu standartning yaratilishi juda obro’li firmalar: Intel, IBM, NEC, Northern Telecom tashabbusi bilan amalga oshirildi. Mazkur standartning asosiy vazifasi foydalanuvchilarga turli periferiyali qurilmalar, xususan, modemlar, qattiq disklar va Flash-xotira bilan Plug&Play rejimida ishlash imkoniyatini yaratishdan iborat bo’lgan. Bu shuni anglatadiki, qurilmani ishlayotgan kompyuterga ulash imkoniyatini, Plug&Play rejimini qo’llashi tufayli ulanganidan so’ng darhol avtomatik tanish va konfiguratsiyalash va keyin tegishli drayverlar o’rnatilishini ko’zda tutish zarur edi. Bundan tashqari, kam quvvatli qurilmalarning ta’minotini shinaning o’qidan uzatish maqbul edi.

USB interfeysining tezligi periferiya qurilmalarining aksariyat ko’pchiligi uchun etarli bo’lishi lozim.

USB interfeysining texnik tavsiflari. USB interfeysining imkoniyatlari uning texnik tavsiflaridan kelib chiqadi:

– yuqori almashinuv tezligi (full-speed signaling bit rate) – 12 Mbit/s;

– yuqori almashinuv tezligi uchun maksimal uzunlik – 5 m;

– past almashinuv tezligi (low-speed signaling bit rate) – 1,5 Mbit/s;

– past almashinuv tezligi uchun kabelning maksimal uzunligi – 3 m;

– ulangan qo’shimcha qurilmalarning maksimal soni – 127 ta;

– turli almashinuv tezliklariga ega bo’lgan periferiyali qurilmalari ulanishi mumkin;

– shaxsiy kompyuter foydalanuvchisining, SCSI uchun terminatorlar kabi qo’shimcha qurilmalarni o’rnatishga zarurat yo’qligi;

– periferiya qurilmalari uchun ta’minot kuchlanishi – 5 V;

– bitta qurilmaga maksimal tok iste’moli – 500 mA.

USB interfeysida ma’lumotlar almashinuvida faqat ikkita tezlikdan foydalanish imkoniyati bu shinaning qo’llanilishini cheklaydi, biroq interfeys liniyalari sonini jiddiy kamaytiradi. Bevosita USB dan faqat kichik quvvat iste’mol qiladigan qurilmalar: klaviatura, sichqonchalar, djoystik va boshqalarni ta’minlanishi mumkin.

USB interfeysi topologiyasi. 10.4-a rasmda USB interfeysining Windows 2000, XT, XP larda va kompyuterlarning orqa devorlarida hamda USB ning barcha raz’yomlarida rasmiy belgilanishi keltirilgan. Bu ikonkacha aslida, USB topologiyasi g’oyasini to’g’ri aks ettiradi, bu topologiya esa o’ralgan juftlikdagi kompyuter tarmog’ining odatda «yulduz» deb ataladigan topologiyasidan farq qilmaydi. Hatto atamalari ham o’xshash – shina ko’paytirgichlari ham HUB lar (o’zbekcha – «xab»lar) deb ataladi.

USB qurilmalarining kompyuterga ulanish daraxtini 10.4-b rasmda ko’rsatilganidek tasvirlash mumkin (raqamlar bilan USB interfeysli tashqi qurilmalari belgilangan).

Kompyuterga qurilmalardan istagan birining o’rniga ham HUB ulanishi mumkin. USB interfeysi topologiyasining odatdagi lokal tarmoq topologiyasidan asosiy farqi shuki, kompyuter (yoki Host-qurilma) faqat bitta bo’lishi lozim. HUB ni xususiy ta’minot blokiga ega bo’lgan alohida qurilma sifatida ham, tashqi qurilmaga o’rnatilgan qurilma sifatida ham ulash mumkin. Aksariyat hollarda HUB lar kompyuterlarning monitorlari va klaviaturasiga o’rnatiladi.

10.5-rasmda tashqi qurilmalarning shartli USB-tarmoqqa ulanishiga misol keltirilgan.

USB shinasi bo’yicha ma’lumotlar almashish faqat kompyuter va tashqi qurilma orasida borishi tufayli katta hajmli qabul qilish va (yoki) uzatishga ega bo’lgan qurilmalar yo kompyuterning bevosita o’ziga, yoki eng yaqin bo’sh tugunga ulanishi mumkin.

Yaqinda bu standartning yangi rusumi (versiyasi) USB 2.0 paydo bo’ldi, u quyidagi afzalliklarga ega: birinchidan USB 2.0 standarti USB 1.1 ning barcha afzalliklariga ega bo’ldi, ikkinchidan, maksimal almashinuv tezligi 40 marta oshdi va 60 Mbit/s ni tashkil etdi, USB 1.1 standartining talablariga javob beradigan qurilmalar bilan teskari birgalikda ishlash saqlanib qoldi.

FireWire interfeysi

Hozirgi vaqtda USB 2.0 ning raqibi FireWire interfeysi bo’lib qoldi, u IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electroning Engineers 1934) deb ham ataladi. FireWire shinasining ma’lumotlar uzatish tezligi – 100, 200, 400 Mbit/s, uzatish masofasi 4,5 m dan kam emas, tashqi qurilmalar soni 125 tagacha. FireWire interfeysi, USB interfeysi kabi, kompyuterni uzmasdan, ya’ni Plug&Play ni qo’llash tufayli «ish» rejimida uning apparat vositalarining qayta konfiguratsiya qilinishini ta’minlaydi.

FireWire standarti qabul qilganiga muvofiq ravishda bu interfeys kabellari va raz’yomining to’rtta varianti mavjud.

FireWire ning olti kontaktli birinchi varianti faqat ma’lumotlarni uzatishnigina emas, balki FireWire ning shaxsiy kompyuterning tegishli kontrollyoriga ulangan qurilmalariga elektr ta’minot uzatilishini ham ko’zda tutadi. Bunda jami tok 1,5 A kattalik bilan chegaralangan. FireWire ning to’rt kontaktli raz’yomli ikkinchi varianti faqat ma’lumotlarni uzatishga mo’ljallangan. Bu holda ulanadigan tashqi qurilmalar avtonom ta’minot manbalariga ega bo’lishi lozim.

Turli video va audio jihozlarni (videomagnitofonlarni, videokameralarni, CD va DVD-qurilmalarni ulash uchun foydalaniladigan, ma’lumotlarni raqamli ko’rinishda uzatishni amalga oshiradigan FireWire shinasi i.LINK nomi bilan mashhur.

IrDA interfeysi

IrDA interfeysi Wireless (simsiz) tashqi interfeyslar turiga mansub, biroq unda, radiointerfeyslardan farqliroq, axborot uzatish kanali optik qurilmalar yordamida yaratiladi. Tajribaning ko’rsatishicha, axborotni simsiz uzatish liniyalari orasida infra-qizil (IQ) ochiq optik kanal ma’lumotlarni uncha katta bo’lmagan masofalarga (bir necha o’n metrgacha) uzatishning eng arzon va qulay usuli bo’lar ekan.

IrDA interfeysi (porti) texnik jihatdan kompyuterning kommunikatsion COM-port arxitekturasiga asoslangan bo’lib universal asinxron qabul qilgich-uzatgich VARTdan foydalanadi va ma’lumotlarni uzatish tezligi 2,4...115,2 kbit/s tezlik bilan ishlaydi. IrDA interfeysida yarimdupleks aloqa o’rnatiladi, chunki uzatilayotgan IQ-nur qabul qilgichning qo’shni PIN-diodli kuchaytirgichini yoritadi. Qurilmalar orasidagi havo oralig’i IQ-energiyani joriy momentda faqat bitta manbadan olish imkonini beradi.

Hozirgi vaqtda IrDA-standart ochiq IQ-kanal bo’ylab axborot uzatishni tashkil etish uchun eng keng tarqalgan standartlardan biridir.

Bluetooth interfeysi

Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) konsortsiumi tomonidan ilgari surilayotgan Bluetooth texnologiyasi keng foydalaniladigan shaxsiy simsiz tarmoqlar (personal area network) qurish uchun mo’ljallangan. Bluetooth jihozi      2,4 GGs chastotalar diapazonida ishlaydi, trafikni uzatish uchun esa spektrni chastotani sakrash bilan sozlashli kengaytirish usulidan foydalaniladi.

Bluetooth tarmoqlarining o’tkazish qobiliyati 780 kbit/s tashkil etadi. Asinxron protokoldan foydalanishda raqamli ma’lumotlarni bir yo’nalishli maksimal uzatish tezligi 722 kbit/s ni tashkil etadi. Spetsifikatsiyalarning dastlabki variantida (v 1.0) Bluetooth tarmoqlarida ulanishlar uzunligi 10 m dan oshmasligi nazarda tutilgan edi, ammo 2001 yilda bir qator ishlab chiqaruvchilar aloqa olisligini 100 m gacha etkazishga erishdilar (binodan tashqarida ishlashda).

Bu texnologiyaning jiddiy kamchiliklari jumlasiga Bluetooth spetsifikatsiyalarining moslashuvchanligini kiritish lozim, buning oqibatida turli ishlab chiqaruvchilar  mahsulotlari bir-biri bilan birikmay qolishi mumkin. Bu muammo 2001 yilda paydo bo’lgan Bluetooth v 1.1. versiyasida qisman hal qilingan. Bluetooth spetsifikatsiyasiga asosan ikkita birikadigan qurilma bir-biri bilan 10 m gacha masofada o’zaro ishlashi lozim. Masalan, telefonni stol ustida qoldirib, xonada yurib, garnitura yordamida so’zlashi mumkin. Bu aslida ham sodda va qulaydir.

MEK 625.1 interfeysi

MEK 625.1 interfeysidan sanoatda haligacha seriyalab ishlab chiqarilayotgan va tarkibiga interfeysli modullar kiritilgan; ham avtonom, ham O’T tarkibida foydalanishga imkon beruvchi raqamli voltmetrlar, chastota o’lchagichlar, dasturlanuvchi generatorlar kiritilgan o’lchash vositalari asosidagi katta bo’lmagan lokal O’T larda foydalaniladi. Agar interfeysli zaruriy asboblar bor bo’lsa, u holda O’T ning apparatli qismini yaratish barcha tarkibiy asboblarni kompyuterga standart raz’yomli maxsus kabel bilan ulashdan iborat bo’ladi.

Nazorat savollari

1. O’lchash tizimlari nimadan iborat?

2. O’lchash tizimlari qanday tasniflanadi?

3. Zamonaviy o’lchash tizimlari qanday tuzilishga ega?

4. To’g’ri vazifali o’lchash tizimlarini qanday sinflarga bo’lish mumkin?

5. Virtual axborot-o’lchash tizimlari nimadan iborat?

6. Virtual axborot-o’lchash asboblari va tizimlarining paydo bo’lishiga nima sabab bo’ldi?

7. AO’T lardan qanday asosiy maqsadlarda foydalaniladi?

8. AO’T larni ishlash algoritmining tashkil etilishi bo’yicha qanday farqlanadi?

9. AO’T tarkibiga qanday ta’minot kiradi?

10. O’HK lar qanday vazifalarni hal etadi?

11. O’HK lar vazifasi bo’yicha qanday sinflarga bo’linadi?

12. Hozirgi zamon o’lchash texnikasida virtual asboblarning vazifasi nimadan iborat?

13. Virtual o’lchash tizimlarining qo’llanish sohalarini aytib bering.

14. Virtual asboblar O’T larning boshqa turlari orasida qanday asosiy xususiyatlarsha va afzalliklarga ega?

15. Virtual asboblar qanday uzellar va qurilmalar asosida quriladi?

16. LabVIEW dasturining imkoniyatlarini sanab bering.

17. Intellektual o’lchash tizimlari nimadan iborat va ular qanday maqsadlarga mo’ljallangan?

18. Standart interfeyslar qanday maqsadlar uchun xizmat qiladi?

19. Asosiy interfeyslar qanday tuzilgan?

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR

1. Хромой Б.П. Метрология и измерения в телекоммуникационных системах (Том 1)–М.: ИРИАС, 2007.

2. Хромой Б.П. Метрология и измерения в телекоммуникационных системах (Том 2)–М.: ИРИАС, 2008.

3. Метрология и радиосвязь. В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др. Под ред. В.И. Нефедова. - М.: Высшая школа, 2003.

4. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах. В. И. Нефедов, В.И. Хахин, Е.В. Федорова и др.; под. ред. В. И. Нефедова. - М.: Высшая школа, 2001.

5. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация, сертификация. - М.: Логос, 2003.

6. Электрорадиоизмерения. В. И. Нефедов, А.С. Сигов, В.К. Битюков и др. под. ред. А.С. Сигова. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.

7. Клевлеев В.М., Кузнецова И.А., Попов Ю.П. Метрология, стандартизация и сертификация: - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.