РАЗДЕЛ 1. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Рекомендовано Научно-методическим советом ПГУ им.Т.Г. Шевченко

 

© А.В. Костантиновская Составление: 2016

 

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение
Раздел 1. Государственная система обеспечения единства измерений
Тема 1.1. Основные виды и методы измерений, их классификация.
Тема 1.2. Метрологические показатели средств измерения
Раздел 2. Приборы формирования стандартных измерительных сигналов
Тема 2.1. Генераторы сигналов низкой частоты
Тема 2.2. Генераторы сигналов высокой частоты
Тема 2.3. Генераторы импульсных сигналов
Раздел 3. Измерение токов, напряжений, мощности
Тема 3.1. Измерение постоянных токов и напряжений электромеханическими измерительными приборами
Тема 3.2. Аналоговые электронные и цифровые вольтметры
Тема 3.3. Измерение мощности
Раздел 4. Исследование формы сигналов
Раздел 5. Измерение параметров сигналов
Тема 5.1. Измерение частоты и временных интервалов электрических сигналов
Тема 5.2. Измерение фазы гармонических сигналов
Раздел 6. Измерение амплитудно-частотных характеристик
Раздел 7. Измерение параметров компонентов электрических и электронных цепей
Тема 7.1. Измерение параметров с сосредоточенными параметрами
Тема 7.2. Измерение параметров полупроводниковых приборов
Раздел 8. Влияние измерительных приборов на точность измерений
Раздел 9. Автоматизация электротехнических измерений
Литература

 

ВВЕДЕНИЕ

Электротехнические измерения представляют собой совокупность электрических и электронных измерений, которые можно рассматривать как один из разделов метрологии.

Название «метрология» образовано от двух греческих слов: metron — мера и logos — слово, учение; дословно: учение о мере. В современном понимании метрологией называют науку об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Познание человеком окружающего мира неразрывно связано с наблюдениями и экспериментами. Получение информации в процессе наблюдения и экспериментов базируется на измерениях. На протяжении всей истории развития науки и техники перед человеком возникало и возникает множество вопросов и проблем, для решения которых необходимо располагать количественной информацией о том или ином свойстве объектов материального мира (явлении, процессе, веществе, изделии, теле и др.). Основным способом получения такой информации являются измерения, при правильном выполнении которых находится результат измерения, с большей или меньшей точностью отражающий интересующие свойства объекта познания.

В первой половине восемнадцатого века один из французских ученых Шарль Дюфе изобрел прибор для изучения электричества в атмосфере, и назвал его электроскоп. Спустя несколько лет, его дело подхватил российский естествоиспытатель М.Ломоносов. Проходит совсем немного времени и в середине 80-х годов восемнадцатого века такая наука, как электростатика совершает рывок вперед, после изобретения Ш.Кулоном его знаменитых крутильных весов (электростатическое устройство).

После изобретения первых электроизмерительных приборов начался период накопления знаний. В девятнадцатом веке они достигли такого объема, что науке об электричестве пришлось выделять отдельные отрасли. Такой отраслью стала электродинамика. В это время появляются первые гальванометры – приборы для измерения постоянного и переменного тока. Приблизительно в этот же период, ученые выделяют еще одну отрасль – электротехнику. Физики по всему миру начинают разрабатывать новые методы электроизмерений. Э.Ленц выделяет баллистический метод, Кристи – мостовой, а И. Поггендорф – компенсационный.

Для любого измерения, необходимо оперировать какими-то эталонными величинами. Ученые начинают разрабатывать свои единицы измерений. Российский физик Б.С.Якоби предлагает за одну единицу электрического сопротивления принять сопротивление медной проволоки, длина которой составляла 25 футов (7,62 м), а вес равнялся 345 гран (22,5 г). Французскими академиками принимается несколько другая единица измерения – единица Бреге. Бреге равнялась сопротивлению стальной проволоки длиной 1 км. и диаметром 4 мм. В Германии за единицу сопротивления приняли ртутный столб и т.д.

Электротехника начала свое активное развитие после создания и применения в разных отраслях электрогенераторов. Лучшие электротехники девятнадцатого века трудились над созданием различных приборов для электроизмерений. Без этих технических средств дальнейшее развитие этой области стало бы невозможно.

В конце 19-го столетия двое французских ученых д’Арсонваль и Депре создают первый высокочувствительный гальванометр. Спустя несколько лет российский физик М. Доливо-Добровольский создает приборы, которые позже лягут в основу современных вольтметров, амперметров и ваттметров.

Электротехнические измерения широко используются во многих сферах жизни:

-медицине (компьютерная томография, кардиографы и многое другое);

-торговле (весовая измерительная база, терминалы);

-службе ГИБДД (определение скорости перемещения автомобиля, основанное на эффекте Доплера);

-службе времени (разнообразные часы);

-быту (счетчики для учета расхода воды, электроэнергии, тепла).

Широкое использование электротехнических измерений в смежных отраслях, например в микроэлектронике для оценки изделий и технологических процессов, решает проблемы повышения качества продукции, а качество в условиях рыночной экономики является важнейшим показателем конкурентоспособности любого изделия.

Одно из главных направлений развития современной измерительной техники — переход на цифровые методы с использованием приборов с цифровым отсчетом, автоматизация измерений и дальнейшее развитие компьютерно-измерительных систем (КИС), в частности, их разновидности — виртуальных измерительных приборов.

Огромное количество измерений производится с помощью разных по принципу действия и точности средств измерения. Результаты измерений, полученные экспериментаторами в разное время и в разных местах, должны быть сопоставимы между собой. Необходимо также обеспечить единство измерений в масштабах каждого предприятия и всего государства в целом. Поэтому органы метрологического надзора наделены законодательными функциями. Нормативно-техническая документация разрабатывается с учетом норм и правил выполнения измерений, а также требований, направленных на достижение единства измерений. Порядок разработки и испытаний средств измерения, термины, определения, единицы физических величин и правила их применения унифицированы и узаконены стандартами Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) и другими обязательными к применению нормативными документами.

Электротехнические измерения играют существенную роль в развитии современной техники. Это касается не только таких отраслей, как электроэнергетика, радиоэлектроника, вычислительная техника, но и многих других, поскольку электронные измерительные приборы применяются для измерения любых электрических и неэлектрических величин. Создание информационно-измерительных систем (комплексов измерительной аппаратуры, объединенных с ЭВМ) позволило автоматизировать сложные технологические процессы и функционирование различных систем. Внедрение в измерительную технику микропроцессоров облегчило дальнейшее совершенствование средств измерений, создание нового поколения программируемых измерительных приборов с повышенными метрологическими характеристиками.

 

РАЗДЕЛ 1. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Тема 1.1. Основные виды и методы измерений, их классификация

Основные метрологические понятия, термины и определения формулируются государственными стандартами.

Измерение — это процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью специальных средств. В зависимости от способа получения результата измерения делятся на прямые и косвенные.

При прямых измерениях искомая физическая величина определяется непосредственно по индикатору прибора: напряжение - вольтметра, частота - частотомера, сила тока - амперметра. Прямые измерения очень распространены в метрологической практике.

При косвенных измерениях интересующая нас величина находится расчетным путем по результатам измерений других величин, связанных с искомой величиной определенной функциональной зависимостью. Например, измерив силу тока и напряжение, на основании известной формулы можно определить мощность:

(1.1)

Косвенные измерения также часто применяются в метрологической практике.

Мера (прибор) — это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. По своему метрологическому значению, по той роли, которую они играют в деле обеспечения единообразия и верности, меры делятся на образцовые и рабочие.

Эталон— это тело или устройство самой высокой точности, служащее для воспроизведения и хранения единицы физической величины и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме. Примером точности эталона может служить Российский государственный эталон времени, погрешность которого за 30 000 лет не будет превышать 1с.

Физическая величина — это свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них. По принадлежности к различным группам физических процессов физические величины делятся на электрические, магнитные, пространственно-временные, тепловые и пр.

Значение физической величины — это оценка физической величины в принятых единицах измерения (например, 5 мА — значение силы тока, причем 5 — это числовое значение). Именно этот термин применяют для выражения количественной характеристики рассматриваемого свойства. Не следует говорить и писать «величина силы тока», «величина напряжения», поскольку сила тока и напряжение сами являются величинами. Следует использовать термины «значение силы тока», «значение напряжения».

Единица физической величины — это физическая величина, которой по определению присвоено стандартное числовое значение, равное единице. Единицы физических величин подразделяются на основные и производные.

Из-за большого диапазона реальных значений большинства измеряемых физических величин применение целых единиц не всегда удобно, поскольку в результате измерений получаются большие или малые их значения. Поэтому в системе измерений СИ (SI — система интернациональная) установлены дольные и кратные единицы.

 

Табл. 1.1. Электрические единицы измерения, используемые в электронике

Электрическая величина	Единицы измерения	Соотношение кратных (дольных) и основных единиц
Наименование	Символ обозначения	Основная	Кратная или дольная
Наименование	Русское обозначение	Международное обозначение	Наименование	Русское обозначение	Международное обозначение
Сопротивление	R, r	ом	Ом	Ω	мегаом килоом	МОм кОм	MΩ kΩ	1 МОм=106 Ом 1 кОм=103 Ом
Сила тока	I, i	ампер	А	A	миллиампер микроампер	мА мкА	mA μA	1 мА=10-3 А 1 мкА=10-6 А
Напряжение и ЭДС	U, u E, e	вольт	В	V	киловольт милливольт микровольт	кВ мкВ	kV μV	1 кВ=103 В 1 мкВ=10-6 В
Мощность	P	ватт	Вт	W	гигаватт мегаватт микроватт	ГВт МВт мкВт	GW MW μW	1 ГВт=109 Вт 1 МВт=106 Вт 1 мкВт=10-6 Вт
Электрическая величина	Единицы измерения	Соотношение кратных (дольных) и основных единиц
Основная	Кратная или дольная
Наименование	Символ обозначения	Наименование	Русское обозначение	Международное обозначение	Наименование	Русское обозначение	Международное обозначение
Емкость	C	фарад	Ф	F	микрофарад нанофарад пикофарад	мкФ нФ пФ	μF nF pF	1 мкФ=10-6 Ф 1 нФ=10-9 Ф 1 пФ=10-12 Ф
Индуктивность	L	генри	Гн	H	миллигенри микрогенри	мГн мкГн	mH μH	1 мГн=10-3 Гн 1 мкГн=10-6 Гн
Частота	F, f	герц	Гц	Hz	гигагерц мегагерц	ГГц МГц	GHz MHz	1 ГГц=109 Гц 1 МГц=106 Гц
Период	T	секунда	с	s	милисекунда наносекунда	мс нс	ms ns	1 мс=10-3 с 1 нс=10-9 с
Длина волны	λ	метр	м	m	миллиметр сантиметр дециметр	мм см дм	mm cm dm	1 мм=10-3 м 1 см=10-2 м 1 дм=10-1 м
Сдвиг фаз	∆φ	радиан	рад	rad	градус	º	º

Кратная единица физической величины всегда больше основной (системной) в целое число раз. Например, мегаом (10⁶ Ом), киловольт (10³В)

Дольная единица физической величиныменьше основной (системной) в целое число раз. Например, нанофарад (10 ^-9 Ф), микроампер (10^-6 А).

При выбранной оценке физической величины ее можно охарактеризовать истинным и действительным (измеренным) значением измеряемой физической величины.

Истинное (действительное) значение физической величины — это значение, свободное от погрешности. Нахождение истинного значения является главной проблемой метрологии, так как погрешности при измерении неизбежны. В связи с этим на практике за истинное значение принимают показание образцовой меры (прибора), погрешность которой пренебрежимо мала по сравнению с погрешностью применяемых рабочих мер (приборов).

Измеренное значение физической величины — это значение величины, отсчитанное по рабочей мере (прибору).

Измерительный прибор — это средство измерения, в результате применения которого измеряемая физическая величина становится показанием.

По принципу действия все измерительные приборы делятся на две группы:

- электромеханические приборы, используемые в цепях постоянного тока и на низких частотах;

- электронные приборы, используемые в цепях постоянного тока и во всем диапазоне частот.

По способу выдачи результата измерительные приборы подразделяются на:

- аналоговые (со стрелочным индикатором, самопишущие), показания которых являются непрерывной функцией измерения и измеряемой величины;

- цифровые, показания которых образуются в результате автоматического вырабатывания дискретных сигналов измерительной информации, представленной в цифровой форме.

Различают измерительные приборы прямого действия и приборы сравнения.

Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на индикаторе в единицах этой величины. Изменения рода физической величины в процессе измерения не происходит. К таким приборам относятся амперметры и вольтметры.

Приборы сравнения (компараторы) служат для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. По назначению приборы делят на рабочие и образцовые.

Рабочие приборы предназначены только для измерения во всех областях хозяйственной деятельности.

Образцовые приборы служат для поверки и градуирования рабочих приборов. Погрешность измерения образцовых приборов на 1—2 порядка меньше по сравнению с рабочими приборами.

Стоимость прибора напрямую связана с погрешностью измерения: если прибор имеет погрешность в 10 раз меньше, то стоит такой прибор в 10 раз дороже. Использовать образцовые приборы для массовых измерений экономически нецелесообразно, поэтому в лабораториях учебных заведений и на производстве применяются в основном рабочие приборы.

Шкалы аналоговых измерительных приборов (АИП) классифицируются по следующим признакам:

1. По признаку равномерности различают:

- равномерная шкала — это шкала с делениями постоянной длины и с постоянной ценой деления (рис. 1.1, а). Такую шкалу имеют электромеханические приборы только магнитоэлектрической системы;

- неравномерная шкала — это шкала с делениями непостоянной длины и с непостоянной ценой деления (рис. 1.1, б). Такую шкалу имеют электромеханические приборы выпрямительной, электромагнитной, электродинамической, ферродинамической, электростатической, термоэлектрической систем.

 

Рис. 1.1. Шкалы аналоговых приборов: равномерная (а), неравномерная (б), прямая (б), обратная (г), односторонняя (с)), двухсторонняя (е), безнулевая (ж)

 

2. По признаку направления градуирования различают:

- прямая шкала градуирована слева направо, т.е. нуль на шкале расположен слева (рис 1.1, в). Такая шкала является самой распространенной в АИП;

- обратная шкала градуирована справа налево, т.е. нуль на шкале расположен справа (рис. 1.1, г). Такая шкала используется, например, в аналоговых мультиметрах при отсчете значения сопротивления резисторов и емкости конденсаторов.

3. По положению нуля на шкале и направлению движения стрелки индикатора различают:

- односторонняя шкала — это шкала, стрелка индикатора которой при измерении отклоняется только в одну сторону от нуля (рис. 1.1, д). Такая шкала является самой распространенной;

- двухсторонняя шкала — это шкала, стрелка индикатора при измерении которой отклоняется как влево, так и вправо от нуля. Причем отклонение влево от нуля дает отрицательные значения измеряемой величины, а отклонение вправо - положительные (рис. 1.1, е). Такую шкалу имеют индикаторы аналоговых измерительных мостов и гальванометры;

- безнулевая шкала — это шкала, на которой отсутствует нулевая отметка (рис. 1.1, ж). Такую шкалу имеют электромеханические частотомеры, генераторы, градуированные по частоте, длительности импульсов, временному сдвигу.

Электромеханические и электронные АИП достаточно широко распространены в метрологической практике. Приборы и их шкалы характеризуются рядом основных показателей.

Деление шкалы — это промежуток между двумя соседними отметками шкалы.

Цена деления шкалы (постоянная прибора), С, указывает число единиц измеряемой величины, приходящееся на одно деление шкалы (рис.1.2):

Рис. 1.2. Определение цены деления шкалы

 

(1.2),

где А₁, А₂ — соседние оцифрованные деления;

n — количество делений между двумя цифрами.

На примере (см. рис. 1.2) цена деления шкалы составляет

В неравномерной шкале цену деления находят на участке шкалы (только не в начале) между двумя соседними оцифрованными делениями.

Шаг шкалы — это интервал оцифрованных делений на шкале прибора. Например, если на шкале индикатора нанесены оцифрованные деления 0—10—20—30—40—50, то шаг шкалы равен 10.

Рабочий участок шкалы— это участок, в пределах которого погрешность прибора не выходит за указанный класс точности. Для шкалы миллиамперметра, показанной на рис. 1.3, а, рабочим участком является участок от 10 до 50 мА (он же является диапазоном измерения в однопредельном приборе). Для шкалы вольтметра, показанной на рис. 1.3 б, рабочим участком является участок от 3 до 10 В. На рабочем участке завод-изготовитель приборов гарантирует заявленный класс точности с первого оцифрованного деления шкалы аналогового индикатора.

Рис. 1.3. Шкалы аналоговых приборов с разными рабочими участками: миллиамперметра (а), и вольтметра (б)

 

Чувствительность,s, прибора по измеряемому параметру показывает число делений шкалы, приходящееся на единицу измеряемой величины, т.е. является величиной, обратной цене деления:

(1.3).

Чувствительность многопредельного прибора определяют на самом малом пределе измерения.

Частотный диапазон прибора необходимо знать для правильного его использования и для получения наименьшей погрешности измерения. Частотный диапазон — это полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, полученная при изменении частоты сигнала, не превышает допустимого предела. Различают приборы для работы в цепях постоянного тока, переменного тока и универсальные (используемые в цепях постоянного и переменного тока).

Для приборов, работающих в цепях постоянного тока, частота равна пулю; для приборов, работающих в цепях переменного тока, и универсальных приборов на шкале индикатора и в паспорте обычно указывается частотный диапазон.

Внутреннее сопротивление прибора (амперметра, вольтметра) обычно указывается в паспорте и на лицевой панели (прямо или косвенно). Для амперметров характерно малое сопротивление R_A, для вольтметров — большое сопротивление R_В.

Потребляемая прибором мощность определяется по следующим формулам:

для амперметра (1.4),

а для вольтметров (1.5).

Чем потребляемая мощность меньше, тем точнее измерение.

Потребляемый вольтметром ток выражается формулой:

(1.6).

Падение напряжения на амперметре формулой:

(1.7).

Рабочее положение прибора может быть разным:

- горизонтальным (на шкале обозначается символами или );

- вертикальным (на шкале обозначается символами или );

- наклонным (на шкале обозначается символом с указанием угла наклона).

Если допускается любое рабочее положение, то обозначение отсутствуют.

Расшифровка знаков и символов, указанных на лицевой панели прибора приведена в табл.1.2.

Табл. 1.2. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Наименование	Условное обозначение	Буквенный шифр
Прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой		М
Прибор электромагнитной системы		Э
Прибор электродинамической системы		Д
Прибор ферродинамической системы		д
Прибор электростатической системы		С
Прибор выпрямительной системы с выпрямителем (выпрямительный прибор)		В
Прибор магнитоэлектрический с электронным преобразователем в измерительной цепи (электронный прибор)		-
Прибор термоэлектрической системы		Т
Прибор вибрационной системы		-
Ток постоянный		-
Ток переменный (однофазный)		-
Ток постоянный и переменный (универсальный прибор)		-
Ток трехфазный переменный (общее обозначение)		-
Прибор применять при вертикальном положении шкалы		-
Прибор применять при горизонтальном положении шкалы		-
Наклонное (с углом 60°)		-
Класс точности прибора, например 1,5		-
Напряжение испытательное, например 2 кВ		-
Прибор защищен от влияния внешнего магнитного поля (1 категория защищенности)		-
Прибор защищен от влияния внешнего электрического поля (1 категория защищенности)		-
Внимание! Смотри указания в инструкции по эксплуатации прибора		-

 

Предел измерений параметра,А_max — это наибольшее значение диапазона измерений.

Диапазон измерений параметра — это область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности АИП.

 

Методы измерений.

В зависимости от способа обработки экспериментальных данных измерений для получения результата различают следующие виды измерений − прямые, косвенные, совместные, совокупные и измерения корреляционно связанных величин.

Прямое измерение − это измерение, при котором значение величины находят непосредственно из опытных данных в результате выполнения измерения. Пример прямого измерения − измерение вольтметром напряжения источника.

Косвенное измерение − это измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенном измерении значение измеряемой величины получают путем решения уравнения y = F(x₁ ,x₂ ,x₃ ,...,x_n), где x₁ ,x₂ ,x₃ ,...,x_n − значения величин, полученные в результате прямых измерений.

Пример косвенного измерения − сопротивление резистора находят из выражения , в которое подставляют результат прямых измерений падения напряжения U и протекающего через резистор тока I.

Совместные измерения − одновременные измерения значений нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними. Например, требуется определить градуировочную характеристику термосопротивления.

Совокупные измерения − одновременные измерения нескольких значений одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, составленных по результатам прямых измерений различных сочетаний значений этих величин.

Измерение корреляционно связанных величин − измерение значений семейства функций х_k(t) и у_k(t), являющихся реализациями процессов Р_х и Р_у с целью установления взаимосвязи между ними.

Наличие взаимосвязи выражается в том, что в определенный момент времени t₀ существует такой параметр, при котором реализации процессов Р_х и Р_у совмещаются наилучшим способом.

Методы измерения выделяются в зависимости от их взаимодействия с мерой, их классификация показана на рис. 1.4.

 

Рис. 1.4. Классификация методов измерения

 

Метод измерения - совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Измерения производятся одним из двух методов: методом непосредственной оценки или методом сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки - метод, при котором значение искомой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Пример метода непосредственной оценки - измерение тока амперметром.

Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую искомую величину сравнивают с однородной величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей:

- дифференциальный метод,

- нулевой метод,

- метод замещения,

-совпадения.

Нулевой метод – это метод, в котором разность между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой сводится к 0.

 

Рис. 1.5. Структурная схема нулевого метода,

 

где НИ – нуль-индикатор; Е_х – объект измерения; U_о – мера.

Полярность важна: здесь устройства включены встречно; мы подбираем такую меру, выходной сигнал которой равен сигналу объекта измерения (т.е. i_НИ=0). Разность измеряемой величины и величины воспроизводимой мерой в процессе измерения сводится к нулю, что фиксируется с помощью нуль-индикатора. Результат измерения равен значению меры.

Метод обеспечивает высокую точность, если мера обладает высокой точностью, а НИ – высокой чувствительностью. Обычно

Подобный метод лежит в основе построения измерительных мостов. Достоинство метода – точность.

При дифференциальном методе, так же как и при нулевом, измеряемая величина находится путем измерения разницы между искомой величиной и непосредственно или косвенно с мерой.

 

Рис 1.6. Структурная схема дифференциального метода.

 

Разность измеряемой величины и величины воспроизводимой мерой измеряется с помощью средства измерения – вольтметра (на рис. 1.6.). Результат определяется как сумма показания средства измерения и величины воспроизводимой мерой . Для этого метода

Метод замещения – метод, при котором измеряемая величина замещается воспроизведенной мерой.

 

Рис 1.7. Структурная схема метода замещения,

 

где R_x – объект измерения; R₀ – мера.

В зависимости от положения ключа К можно записать уравнение:

i_xR_x=u_пит, i_oR_o=u_пит.

Откуда i_xR_x=i_oR_o,

и (1.8)

Примером применения метода замещения может быть измерение сравнительно большого электрического сопротивления на постоянном токе путем поочередного измерения силы тока, протекающего через контролируемый резистор и образцовый. Питание цепи при измерениях должно производится от одного и того же источника тока. Сопротивление источника тока и прибора, измеряющего ток, должно быть очень мало по сравнению с изменяемым и образцовым сопротивлением.

Метод совпадений – это такой метод, при котором измеряемая величина определяется по периодическим сигналам или специальным шкалам. Фигура Лиссажу – классический пример метода совпадений.

 

Классификация измерительных приборов.

 

Электроизмерительные приборы различаются по следующим признакам:

- по роду измеряемой величины;

- по роду тока;

- по степени точности;

- по принципу действия;

- по способу получения отсчета;

- по характеру применения.

Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличать:

- по способу монтирования;

- по способу защиты от внешних магнитных или электрических полей;

- по выносливости в отношении перегрузок;

- по пригодности к применению при различных температурах;

- по габаритным размерам и другим признакам.

Для измерения электрических величин применяются различные электроизмерительные приборы, а именно:

- тока — амперметр;

- напряжения — вольтметр;

- электрического сопротивления — омметр, мосты сопротивления;

- мощности — ваттметр;

- электрической энергии — счетчик;

- частоты переменного тока — частотомер;

- коэффициента мощности — фазометр.

По роду тока приборы делятся на приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы постоянного и переменного тока.

По степени точности приборы делятся на девять классов:0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры указывают значение допустимой приведенной погрешности в процентах.

По принципу действия приборы подразделяются на: магнитоэлектрические; электромагнитные; электродинамические (ферромагнитные); индукционные и другие.

По способу получения отсчета приборы могут быть с непосредственным отсчётом и самозаписывающие.

По характеру применения приборы делятся на стационарные, переносные и для подвижных установок.

 

Тема 1.2. Метрологические показатели средств измерений.

Общими характеристиками электроизмерительных приборов являются их погрешности, вариация показаний, чувствительность к измеряемой величине, потребляемая мощность, время установления показаний и надежность.

Вариация показаний прибора — это наибольшая разность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины. Она определяется при плавном подходе стрелки к испытуемой отметке шкалы при движении ее один раз от начальной, а второй раз от конечной отметок шкалы. Вариация показаний характеризует степень устойчивости показаний прибора при одних и тех же условиях измерения одной и той же величины. Она приближенно равна удвоенной погрешности от трения, так как причиной вариации в основном является трение в опорах подвижной части.

Чувствительность электроизмерительного прибора к измеряемой величине х называется производная от перемещения указателя а по измеряемой величине x. Перемещение указателя а, которое выражается в делениях или миллиметрах шкалы, для обширной группы приборов определяется, в первую очередь, углом отклонения подвижной части измерительного механизма. Кроме того, оно зависит от типа отсчетного устройства и его характеристик (стрелочный или световой указатель, длина шкалы, число делений шкалы и др.).

Чувствительность собственно механизма приборов этой группы (независимо от применяемого отсчетного устройства) равна:

2016-09-17

1670

Обсуждений (0)

РАЗДЕЛ 1. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ 0.00 из 5.00 0 оценок

Скачать документ

---

Обсуждение в статье: РАЗДЕЛ 1. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Имя * Email (необязательно) Комментарий * Отправить сообщение

Популярное:

Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...

Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...

Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три...

Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...