অসমীয়া   বাংলা   बोड़ो   डोगरी   ગુજરાતી   ಕನ್ನಡ   كأشُر   कोंकणी   संथाली   মনিপুরি   नेपाली   ଓରିୟା   ਪੰਜਾਬੀ   संस्कृत   தமிழ்  తెలుగు   ردو

इलेक्ट्रॉनीय मापन

इलेक्ट्रॉनीय मापन

 

विज्ञान व तंत्रविज्ञा यांच्या बहुतेक शाखांतील प्रयोग विभागातील कार्याचे इलेक्ट्रॉनीय उपकरण योजना हे एक महत्त्वाचे अंग झाले आहे. येथे इलेक्ट्रॉनिकीमधील प्रमुख मापन पद्धतींचे विवेचन करण्यात आले आहे.
प्रथम ऋण किरण दोलनदर्शकाच्या रचनेची मुख्य अंगे, त्यावर असणाऱ्या प्रमुख नियंत्रक योजना व त्याचे तरंगाकार आणि कला (ठराविक काळात पुन:पुन्हा होणाऱ्या म्हणजे आवर्त गतीतील कोनात मोजली जाणारी एक स्थिती) व कंप्रता (दर सेकंदात होणारी कंपनसंख्या) मापन यांसाठी होणाऱ्या त्याच्या उपयोगांचे वर्णन केले आहे. कंप्रतापमानात निम्‍न (नीच) कंप्रतेकरिता वापरात असलेल्या कंपनक (कंप पावणारा भाग असलेला) कंप्रतामापक, अनुस्पंदी (कंपनास प्रतिसाद देणारे) मंडल [अनुस्पंदन], सेतू मंडल व संगणक (गणकयंत्र) आधारित मापक यांचा समावेश केला आहे. अति-उच्च कंप्रतेकरिता उपलब्ध असलेल्या लेचर (शास्त्रज्ञांचे नाव) तारा, समाक्ष केबल [समान अक्ष असलेल्या दोन दंडगोलाकार संवाहकांनी तयार झालेली विद्युत् प्रवाह वाहून नेणारी तार,  समाक्ष केबल]. विवर (पोकळीयुक्त) अनुस्पंदक इ. पद्धतींच्या तत्त्वांचे विवेचन केले आहे. विद्युत् दाब मोजण्यासाठी वापरात असलेल्या निर्वात नलिका विद्युत् दाबमापकाच्या (नि. न. वि. दा.) मुख्य प्रकारांचे वर्णन यानंतर केलेले आहे. Q गुणांकमापन (विविध प्रकारचे रोध असलेल्या मंडलात साठणारी शक्ती व नष्ट होणारी शक्ती यांच्या गुणोत्तराचे मापन) आणि संरोध (सर्व प्रकारचा एकूण रोध) मापनाकरिता श्राव्य (१५ ते २०,००० हर्ट्‌झ), रेडिओ (१० किलोहर्ट्‌झ ते १,००,००० मेगॅहर्ट्‌झ) आणि सूक्ष्मतरंग (१,००० ते ३०,००० मेगॅहर्ट्‌झ) कंप्रतांकरिता वापरावयाच्या तंत्रांची माहिती दिली आहे (हर्ट्‌झ या शास्त्रज्ञांच्या नावावरून कंप्रतेच्या एककास हर्ट्‌झ हे नाव दिले आहे). लेखाच्या शेवटी तरंगविश्लेषण व गोंगाटमापन यांविषयी माहिती दिली आहे.
ऋण किरण दोलनदर्शक : हे एक इलेक्ट्रॉनीय उपकरण असून त्याच्या साहाय्याने दोन किंवा अधिक कालपरिवर्ती (कालानुसार बदलणाऱ्या) प्रचलांमधील (विशिष्ट परिस्थितीत निरनिराळी मूल्ये देता येणाऱ्या स्थिर राशींमधील) संबंध दृश्य आलेखाच्या स्वरूपात अनुस्फुरक (विद्युत् चुंबकीय ऊर्जेचा किंवा विद्युत् कणांचा भडिमार चालू असताना प्रकाशणाऱ्या) पडद्यावर दाखविता येतो.
आ. १. ऋण किरण दोलनदर्शकाचे सर्वसाधारण मंडल (१) उदग्र आदान, (२) परस्पर (सरळ) जोडणी, (३) उदग्र विवर्धक, (४) बाह्य समकालीकरण व नियंत्रक स्विच, (५) कालप्रमाण जनित्र, (६) क्षैतिज आदान, (७) प्रसर्प, (८) क्षैतिज विवर्धक, (९) ऋण किरण नलिका, (१०) प्रखरता विरूपण. उ, उ - उदग्र विचलन पट्टिका क्षै, क्षै - क्षैतिज विचलन पट्टिका.
आ. १. ऋण किरण दोलनदर्शकाचे सर्वसाधारण मंडल (१) उदग्र आदान, (२) परस्पर (सरळ) जोडणी, (३) उदग्र विवर्धक, (४) बाह्य समकालीकरण व नियंत्रक स्विच, (५) कालप्रमाण जनित्र, (६) क्षैतिज आदान, (७) प्रसर्प, (८) क्षैतिज विवर्धक, (९) ऋण किरण नलिका, (१०) प्रखरता विरूपण. उ, उ - उदग्र विचलन पट्टिका क्षै, क्षै - क्षैतिज विचलन पट्टिका.आ. १. ऋण किरण दोलनदर्शकाचे सर्वसाधारण मंडल (१) उदग्र आदान, (२) परस्पर (सरळ) जोडणी, (३) उदग्र विवर्धक, (४) बाह्य समकालीकरण व नियंत्रक स्विच, (५) कालप्रमाण जनित्र, (६) क्षैतिज आदान, (७) प्रसर्प, (८) क्षैतिज विवर्धक, (९) ऋण किरण नलिका, (१०) प्रखरता विरूपण. उ, उ - उदग्र विचलन पट्टिका क्षै, क्षै - क्षैतिज विचलन पट्टिका.
सर्वसाधारणपणे यांतील एक प्रचल (क्षैतिज म्हणजे आडव्या दिशेत दर्शविण्यात येणारा) हा काल असून दुसरा प्रचल विद्युत् दाबाच्या स्वरूपात असतो व त्यांच्यातील बदल आलेखात उदग्र (उभ्या) दिशेत दिसतो. निरनिराळ्या प्रयुक्ती वापरून कोणत्याही कालपरिवर्ती प्रचलांतील बदलाचे याचप्रमाणे बदलणाऱ्या विद्युत् दाबात रूपांतर करता येते. उदा., ध्वनिग्राहकाने (मायक्रोफोनने ) ध्वनीचे विद्युत् ऊर्जेत रूपांतर करता येते. ऋण किरण दोलनदर्शक इलेक्ट्रॉनीय उपकरण असल्यामुळे त्याचा प्रतिसाद अत्यंत जलद असतो. सु. दहा लाखापर्यंत सममूल्य कंप्रता असलेले आवर्तनीय बदल याच्या साहाय्याने दृश्य स्वरूपात आणता येतात.
रचना : यामध्ये (१) ऋण किरण नलिका, (२) उद्‌ग्र विवर्धक, (३) क्षैतिज विवर्धक, (४) कालप्रमाण जनित्र किंवा उत्पादक हे प्रमुख भाग आहेत व त्यांची सर्वसामान्यपणे आढळणारी परस्पर जोडणी आ. १ मध्ये दाखविली आहे. दोलनदर्शकात वापरलेली ⇨ ऋण किरण नलिका एक ते दहा हजार व्होल्ट ऊर्जेची इलेक्ट्रॉन शलाका निर्माण करते. यामध्ये तप्ततंतू ऋणाग्रापासून उत्सर्जित झालेल्या इलेक्ट्रॉनांच्या संख्येवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी त्याच्याजवळच एक जालकाग्र (जाळीसारखे विद्युत् अग्र) ठेवलेले असते. ऋणाग्र व जालकाग्र यांमधील विद्युत् दाब, ह्या उपकरणाच्या दर्शनी तबकडीवर असलेल्या व फिरवता येणाऱ्या नियंत्रक स्विचाच्या साहाय्याने पाहिजे तसा बदलून अनुस्फुरक पडद्यावर मिळणाऱ्या प्रकाशाचे नियंत्रण करता येते. यानंतर योग्य विद्युत् दाबाचा उपयोग करून इलेक्ट्रॉनांना प्रवेगित केले (वाढती गती दिली) जाते व त्यामुळे मिळणाऱ्या शलाकेला पडद्यावर संकेंद्रित करण्याकरिता विद्युत् स्थितिक (स्थिर विद्युतीय) अथवा विशिष्ट आकाराचे चुंबकीय क्षेत्र वापरतात. सर्वसामान्यपणे दोलनदर्शकात विद्युत् स्थितिक संकेंद्रीकरणाची पद्धत वापरतात. याकरिता धनाग्रांचा उपयोग करतात. या अग्रांना ऋणाग्रसापेक्ष निरनिराळ्या मूल्यांचे विद्युत् दाब दिलेले असतात. दर्शनी तबकडीवर त्याकरिता ठेवलेल्या एका नियंत्रकाच्या साहाय्याने ही मूल्ये बदलून इलेक्ट्रॉन शलाकेच्या संकेंद्रीकरणाचे मान बदलता येते.
ऋण किरण नलिकेच्या उदग्र व क्षैतिज विचलन (वाकविणाऱ्या किंवा वळविणाऱ्या) पट्ट्यांना आवश्यक तेवढा धन किंवा ऋण विद्युत् दाब अंतर्गत रीतीने देऊन, अनुस्फुरक पडद्यावरील स्थिर इलेक्ट्रॉन-बिंदूचे स्थान हवे  तसे बदलता येते. क्षैतिज व उदग्र दिशेत असे विचलन करण्यासाठी दर्शनी तबकडीवर वेगवेगळे दोन नियंत्रक ठेवलेले असतात.
उदग्र विवर्धक : विद्युत् दाबरूपी प्रचल एकदिश स्वरूपाचा असल्यास तो उदग्र पट्टीला पुरवावयाची व्यवस्था दर्शकात असते. प्रत्यावर्ती (उलट सुलट) अथवा कालपरिवर्ती प्रकारचा संकेत धारित्राच्या [विद्युत् भार साठवून ठेवणार्‍या साधनाच्या,  विद्युत् धारित्र] मार्गे या पट्टीला दिला जातो. मूळ संकेताचे मान कमी असल्यास दोलनदर्शकाच्या आतच असलेल्या प्रत्यावर्ती उदग्र विवर्धकाच्या साहाय्याने योग्य त्या पातळीपर्यंत ते वाढविता येते (म्हणजे विवर्धन करता येते). यामधील विवर्धनाचे परिणाम कमी जास्त करण्यासाठी दर्शनी तबकडीवर एक नियंत्रक असतो. ज्या कंप्रता मर्यादेमध्ये विवर्धकापासून मिळणारा लाभांक (प्रदान शक्ती व आदान शक्ती यांचे गुणोत्तर) स्थिर आहे, असे मानता येते त्याच दर्शकाच्या कंप्रता मर्यादा आहेत असे समजतात. अति-उच्च कंप्रतेच्या बदलाकरिता मात्र इलेक्ट्रॉन शलाकेची निरूढीही (स्थितीच्या बदलास विरोध करण्याची प्रवृत्तीही) या मर्यादा ठरविण्याकरिता विचारात घ्यावी लागते.
क्षैतिज विवर्धक : हा वरीलप्रमाणेच असून क्षैतिज अग्रातून आलेला संकेत एका धारित्राच्या साहाय्याने याला देऊन त्याचे हव्या त्या प्रमाणात विवर्धन करण्याची सोय या विवर्धकामुळे होते. विवर्धक नको असल्यास मूळ संकेत तसाच पुढे पाठविण्याची देखील व्यवस्था एका विशेष प्रकारच्या (निवड करू शकणाऱ्या) स्विचाने करता येते.
कालप्रमाण उत्पादक : ज्या विद्युत् संकेताचा तरंगकार दृश्य स्वरूपात मिळवावयाचा असेल तो उदग्र अग्राला दिला जातो. उदग्र विवर्धकातून तो विवर्धित होऊन उदग्र विचलन पट्ट्यांना मिळतो. त्या संकेतातील कालाप्रमाणे होणारा चढउतार पाहण्यासाठी लागणारे कालप्रमाण ज्या-वक्रीय (म्हणजे त्रिकोणमितीतील ‘ज्या’ गुणोत्तराच्या आलेखासारखे) नसलेले विद्युत् तरंग तयार करणाऱ्या
आ. २. करवती तरंग
आ. २. करवती तरंगआ. २. करवती तरंग
शिथिलन आंदोलकाच्या [विद्युत् भार सावकाश वाढवत जाऊन तो एकदम नाहीसा करणाऱ्या आंदोलकाच्या, आंदोलक] साहाय्याने निर्माण केले जातात. या विशिष्ट तरंगाकारास करवती तरंग व तो तयार करणाऱ्या आंदोलकास ‘करवती-तरंग- आंदोलक’ असे नाव आहे. आ. २ मध्ये तरंगाकार दाखविला आहे. अशा प्रकारची विद्युत् दोलने क्षैतिज विचलन पट्ट्यांना दिल्यामुळे अनुस्फुरकावरील अनुस्फुरित बिंदू एकसारखा डावीकडून उजवीकडे ओढीत नेला जातो. मात्र डावीकडून उजवीकडे येताना तो अत्यंत जलद येतो. कारण आ. ३ मध्ये दाखविलेला ख ते ग हा विद्युत् दाबातील बदल क ते ख या बदलापेक्षा फारच कमी वेळात होतो. यामुळेच वरील हालचाल उत्पन्न करणाऱ्या आंदोलकास रैखिक प्रसर्प (अनुस्फुरित बिंदूचे विचलन) उत्पादक असेही म्हणतात (यातील अनुस्फुरित बिंदूची गती व काल यांचा संबंध रैखिक म्हणजे एकघाती स्वरूपाचा असतो) व त्याच्या कंप्रतेस प्रसर्प कंप्रता (एका सेकंदातील प्रसर्पांची संख्या) म्हणतात.
समकालीकरण : अनुस्फुरक पडद्यावर तरंगाकृती सातत्याने दिसण्यासाठी मूळ संकेतातील चढ-उतार पुनरावृत्तीच्या वेळी पडद्यावर बरोबर एकावर एक असे पडले पाहिजेत. हे होण्यासाठी प्रसर्प कंप्रता परीक्षा करावयाच्या  संकेताच्या पुनरावृत्ती कंप्रतेच्या पूर्ण पटीत असावी लागते. याकरिता आदान (आत येणाऱ्या) संकेताशी प्रसर्प उत्पादकाचे समकालीकरण (दोन्ही क्रियांचा कालसंबंध एकरूप ठेवणे) करावे लागते. समकालीकरण घडण्यासाठी आदान संकेताचा काही भाग प्रसर्प उत्पादकाला अंतर्गतपणे दिला जातो व त्यामुळे त्याची कंप्रता अंशत: नियंत्रित होते. आदान तरंगाशी योग्य
आ. ३. कालप्रमाण बदलण्याने दोलनदर्शकातील तरंगामध्ये पडणारा फरक
आ. ३. कालप्रमाण बदलण्याने दोलनदर्शकातील तरंगामध्ये पडणारा फरकआ. ३. कालप्रमाण बदलण्याने दोलनदर्शकातील तरंगामध्ये पडणारा फरक
समकालीकरण करता यावे म्हणून ‘समकाली-नियंत्रक’ दर्शनी तबकडीवर असतो. याशिवाय बाह्य समकालीकरण बाह्यसंकेत वापरूनही करता येते. आ. १ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे नियंत्रक स्विचाच्या साहाय्याने समकालीकरणासाठी आदान संदेशाऐवजी बाह्य संदेश घेण्याची सोय असते व त्याकरिता एक वेगळे अग्र ठेवलेले असते. याशिवाय आदान संकेताच्या कंप्रतेनुसार कालप्रमाण उत्पादकाची कंप्रता, कालप्रमाण निवड स्विचाच्या साहाय्याने निरनिराळ्या मर्यादांमध्ये बदलता येते. कालप्रमाण बदलल्याने अनुस्फुरक पडद्यावरील आकृतीत मूळ तरंगाकार तोच राहून कसा फरक पडतो ते आ. ३ मध्ये दाखविले आहे. या आकृतीच्या (अ) भागात उदग्र अक्षावर लावलेला एक ज्या-तरंग वर्तुळाच्या डावीकडे दाखविला आहे. क्षैतिज अक्षावर लावलेला एक करवती तरंग वर्तुळाच्या खाली दाखविला आहे. उदग्र व क्षैतिज अक्षावरील तरंगांचा काल सारखाच १/५० सेकंद आहे आणि कंप्रताही सारखीच आहे. वर्तुळामध्ये निष्पन्न आकृती दाखविली आहे. (आ) भागामध्ये उदग्र अक्षावर लावलेले दोन ज्या-तरंग वर्तुळाच्या डावीकडे दाखविले आहेत. क्षैतिज अक्षावर लावलेला  एक करवती तरंग वर्तुळाच्या खाली दाखविला आहे. पण (अ) पेक्षा हा तरंग दुप्पट वेळ घेतो म्हणून उदग्र अक्षावर दोन ज्या-तरंग दाखविले आहेत. उदग्र अक्षावरील तरंगांची कंप्रता (अ) सारखीच आहे, पण क्षैतिज अक्षावरील तरंगांची कंप्रता (अ) च्या निम्मी आहे. वर्तुळामध्ये निष्पन्न आकृती दाखविली आहे. (अ) व (आ) भागांमधील अंक तरंगांवरील निरनिराळे बिंदू दाखवितात.
विद्युत दाब संवेदनक्षमता : इलेक्ट्रॉन शलाकेला प्रवेगित करणारा विद्युत दाब Ea, शलाकेचे पडद्यावरील रैखिक विचलन Dव बाहेरून लावलेला विद्युत् दाब Ed असल्यास त्यांच्यामधील संबंध पुढील
सूत्राने मिळतो :

D =

Lb Ed

2a Ea



येथे L = विचलन योजनेच्या मध्यबिंदूपासून पडद्यापर्यंतचे अंतर, b = विचलन पट्ट्यांची अक्षरेषेस समांतर दिशेतील लांबी व a= विचलन पट्टयांमधील लंबांतर दर्शवितात. विद्युत् स्थितिक विचलनक्षमता D/Edया गुणोत्तराने मापतात.
विकृती परिणाम : दोलनदर्शकात पुढील कारणांमुळे विकृती निर्माण होते : (१) ऋण किरण नलिकेचा विचलन गुणांक अनुस्फुरक पडद्यावरील निरनिराळ्या ठिकाणी वेगळा असणे, (२) विवर्धकाचे विवर्धन रैखिक नसणे, (३) विवर्धकाचा प्रतिसाद कंप्रता पट्ट्यांच्या दोन्हीही टोकांस सारखा नसणे व (४) विचलन पट्ट्यांना मिळणारे आदान व मूळ संकेत यांच्या कालानुक्रमे होणाऱ्या अवस्था एका क्षणी सारख्या नसणे. या  प्रकारास काल विकृती असे म्हणतात. विकृती कमी करण्यासाठी अचूक अभिकल्पन (योजना) केलेली ऋण किरण नलिका वापरणे आवश्यक ठरते.
कंप्रतामापन : क्षैतिज विचलन पट्ट्यांना करवती तरंग आंदोलकापासून रैखिक प्रसर्प न देता ज्या-तरंग दिल्यास उदग्र पट्ट्यांना दिलेल्या ज्या-तरंगांच्या कंप्रतेशी त्याचे गुणोत्तर असेल, त्यानुसार विशिष्ट आकृती अनुस्फुरक पडद्यावर उमटतात. त्यांना लीसाझू (शास्त्रज्ञांचे नाव) आकृत्या असे नाव आहे. लीसाझू आकृत्यांवरून कंप्रतांचे गुणोत्तर ठरविता येते.
आ. ४. लीसाझू आकृत्या व कंप्रता गुणोत्तरे
आ. ४. लीसाझू आकृत्या व कंप्रता गुणोत्तरेआ. ४. लीसाझू आकृत्या व कंप्रता गुणोत्तरे
आ. ५. अनुस्फुरक पडद्यावर दिसणारे विवृत्त
आ. ५. अनुस्फुरक पडद्यावर दिसणारे विवृत्तआ. ५. अनुस्फुरक पडद्यावर दिसणारे विवृत्त
ज्या-वक्रीय नसणार्‍या तरंगांची कंप्रता मोजण्याकरिता नेहमीप्रमाणे दोलनदर्शकावर त्या दोन आकाराचे  दोन ते पाच तरंग आणले जातात. नंतर कोणताही नियंत्रक स्विच न हलविता उदग्र अग्रांना दिलेला संकेत बंद करून तेथे श्राव्य आंदोलक जोडला जातो व त्यातून येणाऱ्या  ज्या-तरंगांएवढेच तरंग स्थिरपणे पडद्यावर येतील अशी कंप्रता ठेवली जाते. श्राव्य आंदोलकाची ही कंप्रता मूळ संकेताएवढी असते.
कलामापन : एकाच कंप्रतेच्या ज्या दोन विद्युत् तरंगांमधील कलांतर मोजावयाचे असेल, ते दोलनदर्शकाच्या उदग्र व क्षैतिज पट्ट्यांना दिले जातात. यामुळे अनुस्फुरक पडद्यावर आ. ५ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे विवृत्त (लंबवर्तुळ) मिळते. या विवृत्ताच्या मापनावरून कलांतर ठरविता येते.
आकृतीत दाखविल्याप्रमाणे क आणि ख ही मापे घेतल्यास कलाकोन प, ज्या
प = -----------
या साध्या समीकरणाने मिळतो.
विद्युत् दाबमापन : यासाठी दोलनदर्शकाच्या पडद्यावरील तरंगाकारांच्या परमप्रसराचे (मध्यम स्थितीपासून लंब दिशेने होणार्‍या कमाल स्थानांतरणाचे) उदग्र विवर्धकाच्या ठराविक स्थितीस अंशन (मोजण्यासाठी रेषा काढणे) करावे लागते. त्यावरून कोणत्याही विद्युत् संकेताच्या परमप्रसराची मोजणी पडद्यावरील मोजपट्टीने करून अंशनावरून त्याचा विद्युत् दाब सांगता येतो. मात्र विवर्धकाची स्थिती अंशनाच्या वेळी असेल तीच कायम ठेवावी लागते. आधुनिक दर्शकामध्ये अंशन केलेल्या रेखाजालाची योजना केलेली असते.
कंप्रतामापन : कंप्रतेचे मूलभूत मानक पृथ्वीच्या अक्षीय परिभ्रमणाचा काल होय. कारण खगोलशास्त्रीय पद्धतींनी हा काल अत्यंत अचूकपणे मोजता येतो. ज्याची कंप्रता मोठ्या प्रमाणात स्थिर राहते असा एक आंदोलक कंप्रतामापनासाठी मानक म्हणून वापरतात. हा बव्हंशी स्फटिक प्रकारचा असतो. याची कंप्रता साधारणपणे १०० सहस्र हर्ट्‌झ एवढी असून ती दहा लाखात एक भाग या प्रमाणात स्थिर राहते. या आंदोलकाची कंप्रता पृथ्वीच्या अक्षीय परिभ्रमणाच्या संदर्भात नियमितपणे तपासून घेतली जाते.जी मानके प्राथमिक मानकांच्या साहाय्याने तपासतात त्यांना द्वितीयक मानके म्हणतात. निरनिराळ्या रेडिओ प्रेषण (रेडिओ तरंग प्रक्षेपित करणाऱ्या) केंद्रांच्या कंप्रताही कंप्रतामानक म्हणून समाधानकारक काम देतात.
औद्योगिक कार्याकरिता वापरात असलेल्या प्रत्यावर्ती विद्युत् दाबाचा कंप्रता पट्टा खूप मोठा आहे. या पट्ट्याची मर्यादा सु. ५० हर्ट्‌झपासून अनेक दशलक्ष हर्ट्‌झपर्यंत जाऊ शकते. कंप्रतेच्या मूल्यानुसार कंप्रतामापनाच्या अनेक पद्धती उपयोगात आहेत.
विद्युत् शक्तिनिर्मिती केंद्रामध्ये स्विचफलकावर प्रत्यक्ष नोंद देणारे विद्युत् यांत्रिक कंप्रतामापक बसविलेले असतात. हे कंप्रतामापक कंप्रतेच्या अतिशय लहान परासात (पट्ट्यात) काम करतात. या प्रकारच्या कंप्रतामापकामध्ये चुंबकीय क्षेत्रात आपल्या नैसर्गिक कंप्रतेने कंपित होणाऱ्या अनेक अनुस्पंदित कंपनकांचा उपयोग केलेला असतो. प्रत्येक कंपनकाची यांत्रिक अनुस्पंदन कंप्रता भिन्नभिन्न असते. सामान्यपणे एकमेकांजवळच्या दोन कंपनकांच्या अनुस्पंदन कंप्रतेत अर्ध्या हर्ट्‌झचा फरक असतो. ज्या विद्युत् प्रवाहाची कंप्रता मोजवयाची असेल तो प्रवाह कंप्रतामापकातील तारेच्या वेटोळ्यात सोडतात व त्यामुळे निर्माण होणार्‍या प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्राने कंपनकावर परिणाम होऊन ते कंपित होतात. विद्युत् प्रवाहाच्या कंप्रतेशी ज्याची कंप्रता सर्वांत अधिक जुळणारी असते तेवढाच एक कंपनक सगळ्यांत जास्त कंप पावतो. कंपनक एका किंवा अधिक रांगांत बसविलेले असून संलग्न तबकडीवर त्यांच्या कंप्रतेचे अंशन केलेले असते (दर्शक अंक मांडलेले असतात). त्यामुळे विद्युत् प्रवाहाची कंप्रता ताबडतोब कळते.
इलेक्ट्रॉनीय प्रकारच्या कंप्रतामापकांमध्ये (१) अनुस्पंदनी मंडलांचा उपयोग करून बनविलेले कंप्रतामापक, (२) गणक कंप्रतामापक व (३) सेतू तत्त्वाचा उपयोग करून बनविलेले कंप्रतामापक यांचा समावेश होतो.
पहिल्या प्रकारच्या मापकामध्ये साध्या प्रवर्तक (प्रत्यावर्ती प्रवाहाच्या बदलास विलंब लावणारा घटक)—धारित्र (प्रत्यावर्ती प्रवाहाला विद्युत् दाबाच्या पुढे ओढणारा घटक) (LC) यांनी तयार झालेल्या मंडलाचा अनुस्पंदनी मंडल म्हणून उपयोग केला जातो. या प्रकारच्या कंप्रतामापकाला शोषण कंप्रतामापक म्हणतात. यात एक मेलित (कंप्रता जुळलेले) अनुस्पंदनी मंडल व अनुस्पंदन झाले किंवा नाही हे ओळखण्यासाठी मायक्रोअँपिअरमापक किंवा अन्य साधन असते. मापन करावयाच्या कंप्रतेला मंडलाचे अनुस्पंदन होण्यासाठी मंडलातील धारित्राचे मूल्य सावकाश एकसारखे बदलतात. मंडल अनुस्पंदित झाले म्हणजे मायक्रोअँपिअरमापकामधून महत्तम प्रवाह वाहू लागतो. धारित्राच्या फिरत्या आसाला जोडलेल्या तबकडीचे अंशन केल्यास, अनुस्पंदन मिळाले असता लावलेल्या विद्युत् दाबाची कंप्रता त्यावर सरळ वाचता येते.
गणक कंप्रतामापकामध्ये १०० सहस्र हर्टझ कंप्रतेचा एक अचूक आंदोलक वापरलेला असून त्याच्या साहाय्याने बहुकंपी कंप्रताविभाजकांची (आदान कंप्रतेचा अपूर्णांकी भाग असलेल्या कंप्रतेचे प्रदान करणाऱ्या साधनांची) एक मालिका कार्यान्वित करतात. कंप्रताविभाजकांमुळे शेवटी एक हर्ट्झ‌चा एक स्पंद (तरंग) मिळतो. या स्पंदाचा विद्युत् द्वार उघडण्यासाठीकिंवा बंद करण्यासाठी उपयोग करतात. अशा रीतीने मिळणाऱ्या एक सेकंद या अचूक कालावधीत परीक्षा करावयाच्या संकेतापासून मिळणाऱ्या तरंगांची संख्या मोजली जाते. ही संख्या त्या संकेताच्या कंप्रतेएवढी असते.
सेतू मंडल हे विद्युत् राशी मोजण्याचे एक मंडल आहे. त्यात दोन भुजा अनेकसरीत (प्रत्येक भुजेचे एकेक टोके एकत्र जोडून) जोडलेल्या असतात. प्रत्येक भुजेत दोन रोध (किंवा प्रवर्तक, धारित्र, विद्युत् घट इ.) एकसरीत म्हणजे एकापुढे एक जोडलेले असतात. यामुळे हे मंडल चौकोनाकृतीने दर्शविले जाते. अशा चार रोधांपैकी कोणतेही तीन रोध माहीत असल्यास त्यांच्यात योग्य तो फेरबदल करून भुजांच्या टोकांमध्ये जोडलेल्या गॅल्व्हानोमीटरसारख्या शोधक उपकरणातून वाहणारा प्रवाह शून्य करता येतो म्हणजे सेतू समतोलित करता येतो व चौथ्या रोधाचे मूल्य काढता येते [ व्हीट्स्टन सेतु]. सेतू मंडलांचा उपयोग करून बनविलेल्या कंप्रतामापकांचा सु. १०० सहस्र हर्ट्झ‌पर्यंतच्या श्राव्य व रेडिओ कंप्रता मोजण्यासाठी उपयोग करतात. श्राव्य कंप्रतेसाठी वीन, कँबेल या व अन्य सेतू मंडलांचा उपयोग करतात (यांपैकी शेरिंग, मॅक्सवेल व ‘हे’ या मंडलांच्या आकृत्या व वर्णन पुढे दिले आहे). प्रवर्तक किंवा धारित्र या विद्युत् मंडल घटकांचा संरोध त्यात असलेल्या विद्युत् प्रवाह वा दाबाच्या कंप्रतेवर अवलंबून असतो, या मूलभूत तत्त्वावर या प्रकारचे मापक आधारलेले असतात.
ज्ञात कंप्रतेशी तुलना करून अज्ञात कंप्रतेचे मूल्य ठरविण्याची पद्धत सर्वांत सोपी आणि अतिशय अचूक अशी आहे. कंप्रतांची तुलना ऋण किरण दोलनदर्शकाच्या साहाय्याने करता येते. एका पद्धतीत अज्ञात कंप्रता उदग्र विचलन पट्ट्यांना व ज्ञात प्रसर्प कंप्रता क्षैतिज पट्ट्यांना दिल्या जातात. या दोघांमुळे दोलनदर्शकाच्या पडद्यावर एक पूर्ण तरंग दिसला, तर उदग्र पट्ट्यांवरील कंप्रता प्रसर्प कंप्रतेएवढीच असते आणि चार पूर्ण तरंग दिसले, तर अज्ञात कंप्रता प्रसर्प कंप्रतेच्या चौपट असते, हे स्पष्ट आहे. या पद्धतीत अज्ञात कंप्रता प्रसर्प कंप्रतेच्या कोणत्या तरी पटीत असणे आवश्यक आहे.
पट्ट्यांच्या दोन्ही जोड्यांना ज्या तरंग दिले असता पडद्यावरील तरंगाकृती बंद वक्रांच्या रूपात दिसते. या आकृतींना लीसाझू आकृती म्हणतात. पट्ट्यांच्या एका जोडीवरील तरंगांची कंप्रता माहीत असल्यास आकृतीत मिळणाऱ्या बंद वक्राच्या आकाराचे स्वरूप पाहून अज्ञात कंप्रता ठरविता येते. वर्तुळाकार प्रसर्प कंप्रतेचा उपयोग करून त्यात अज्ञात कंप्रतेचा संदेश मिसळला असता दातेरी चाकासारखी आकृती मिळते. त्यावरून कंप्रता मोजणे वरील दोन्ही पद्धतींपेक्षा सोपे असते. प्रसर्प कंप्रता व आकृतीत दिसणारे दाते यांच्या गुणाकाराएवढी प्रसर्प कंप्रता असते. या पद्धतीचा उपयोग श्राव्य व रेडिओ कंप्रतामापनासाठी करतात.
संकरण पद्धती : रेडिओ कंप्रतेच्या तरंगांसाठी ही पद्धत वापरता येते. या पद्धतीमध्ये ज्ञात व अज्ञात कंप्रता एका अभिज्ञान (शोध) मंडलामध्ये पाठवितात. या दोन कंप्रता वेगवेगळ्या असल्यास अभिज्ञातकामध्ये (शोध घेणाऱ्या घटकामध्ये) मूळ अज्ञात कंप्रतेशिवाय दोहोंच्या बेरजेएवढी व वजाबाकीएवढी कंप्रता असणारे दोन निष्पन्न तरंगांचे संकेत तयार होतात. अभिज्ञातकाचे प्रदान (बाहेर पडणारे फल) शिर:श्रवणीला (कानांवर बसवून ध्वनिसंकेत ऐकण्याच्या साधनाला, हेडफोनला) देतात व कानांना विस्पंद (निष्पन्न तरंगांतील चढ-उतार) ऐकू येईपर्यंत ज्ञात कंप्रतेच्या आंदोलकाची कंप्रता बदलतात. ही विस्पंद कंप्रता म्हणजे दोन कंप्रतांमधील फरक होय. विस्पंद कंप्रता शून्य होते तेव्हा ज्ञात व अज्ञात कंप्रता समान असतात. शून्य विस्पदावस्था ओळखण्यासाठी शिर:श्रवणीऐवजी संवेदनशील प्रत्यावर्ती विद्युत् दाबमापक किंवा विद्युत् प्रवाहमापक वापरता येते.
अज्ञात कंप्रता व अचूक मोजलेली ज्ञात कंप्रता यांतील फरक मोजून ज्ञात कंप्रता मोजण्याची पद्धत सर्वांत जास्त अचून आहे. यासाठी एक १०० सहस्र हर्ट्‌झचा स्फटिक आंदोलक व १०० सहस्र हर्ट्‌झ कंप्रतेचा बहुकंपक वापरतात. बहुकंपक हा दोन टप्प्यांचा शिथिलन आंदोलक असून प्रत्येक टप्प्याचे आदान दुसऱ्याच्या प्रदानापासून मिळवलेले असते. बहुकंपक हा आंदोलकाच्या प्रदानाशी समकालिक असतो व त्याच्या प्रदानामध्ये १०० सहस्र हर्ट्‌झच्या टप्प्याने वाढत जाणारी १० किंवा २० दशलक्ष हर्ट्‌झ  कंप्रतेची प्रगुण (पटीत असणारी) कंपने असतात. कंप्रतामापन दोन टप्प्यांनी करतात. प्रथम अज्ञात कंप्रतेचे स्थूल मूल्य ठरवितात. दुसऱ्या टप्प्यात अज्ञात कंप्रता व या कंप्रतेशी जवळजवळ जुळणाऱ्या १०० सहस्र हर्ट्‌झच्या प्रगुण कंपनांची कंप्रता यांमधील फरक मोजतात.
लेचर तारा : अति-उच्च कंप्रता मोजण्यासाठी लेचर तारांचा उपयोग करतात. या तारांमध्ये अप्रगामी (पुढे न जाणारा) तरंग निर्माण करून त्यांवरून तरंगलांबी ठरवितात.
नंतर
३ × १०१०
कंप्रता-------------------------
तरंगलांबी
या सूत्राने कंप्रता काढता येते. विद्युत् तरंगांची तरंगलांबी मोजण्यासाठी इतरही तरंगलांबी मापक साधने वापरतात.
आ. ६. लेचर तारा योजना (१) कंप्रता उगम, (२) विद्युत् प्रवाहदर्शक.
आ. ६. लेचर तारा योजना (१) कंप्रता उगम, (२) विद्युत् प्रवाहदर्शक.आ. ६. लेचर तारा योजना (१) कंप्रता उगम, (२) विद्युत् प्रवाहदर्शक.
लेचर तारा योजनेकरिता वापरलेले तत्त्व आ. ६ वरून स्पष्ट होईल. ज्या उगमाची कंप्रता मोजावयाची आहे त्यापासून दोन समांतर प्रेषण तारांना ऊर्जा पुरविली जाते. त्यावर हलविता येणारा असा अक हा मंडलसंक्षेपक (मंडलातील निरनिराळी विद्युत् स्थिती असलेले बिंदू जोडणारा व सापेक्षत: कमी रोध असणारा) संवाहक असून त्यास एक संवेदनक्षम विद्युत् प्रवाहदर्शक जोडलेला असतो. अ आणि क च्या जागा बदलून ज्या ठिकाणी विद्युत् प्रवाह महत्तम (किंवा समान) मूल्य दाखवितो अशी ब, फ, ड इत्यादी स्थाने प्रयोगाने शोधून काढली जातात. दोन लागोपाठच्या स्थानांमधील अंतर तरंगलांबीच्या निम्मे असते. या तारांमध्ये फक्त हवा हीच विद्युत् निरोधक म्हणून कार्य करते असे मानले, तर वर दिलेल्या संक्षिप्त सूत्राने कंप्रतागणन करता येते. उपकरणास लागणारी जागा व कंप्रतामापन करण्यासाठी लागणारी गुंतागुंतीची क्रिया हे या पद्धतीचे मुख्य दोष आहेत. या तारांचा Q- गुणांक पुष्कळच जास्त असल्यामुळे मापनाची अचूकता चांगली असते. उगमाच्या तरंगांची लांबी काही मीटर ते मीटरचा अल्प अंश या मर्यादेत असते, तेव्हा ही मापनपद्धती सोईस्कर ठरते.
लेखक : सु.स.शिरोडकर

अंतिम सुधारित : 10/7/2020



© C–DAC.All content appearing on the vikaspedia portal is through collaborative effort of vikaspedia and its partners.We encourage you to use and share the content in a respectful and fair manner. Please leave all source links intact and adhere to applicable copyright and intellectual property guidelines and laws.
English to Hindi Transliterate