Что такое электрические измерения
Перейти к содержимому

Что такое электрические измерения

  • автор:

Электрические измерения

Для измерения силы тока и напряжения чаще всего используются приборы магнитоэлектрической системы. Измерительный механизм такого прибора представляет собой рамку из медного изолированного провода, помещенную между полюсами постоянного магнита. Когда через рамку течет постоянный ток, она поворачивается вокруг своей оси на тем больший угол, чем больше текущий через нее ток. Величину тока определяют по шкале прибора. При измерении напряжения измерительный механизм прибора подключают параллельно той цепи, где надо измерить напряжение. И в этом случае через рамку механизма течет ток, который будет тем больше, чем больше разность потенциалов в этой цепи, а по нему судят об измеряемом напряжении. При измерении сопротивления цепи или резистора измерительный механизм прибора включают последовательно с этим сопротивлением и батареей, и опять таки измеряют ток, который будет тем меньше, чем больше сопротивление. Таким образом с помощью прибора этой системы можно измерять токи (I) напряжения (U) и сопротивления (R).

Главное достоинство магнитоэлектрического измерительного прибора по сравнению с приборами других систем — равномерная шкала при измерении постоянных токов и сравнительно малый ток, при котором, стрелка измерительного механизма отклоняется до последнего деления шкалы. Наиболее распространены приборы с током полного отклонения стрелки 1000, 500, 200, 150 и 100 мкА. Чем меньше этот ток, тем точнее будут результаты измерений.

Желательно, чтобы максимальный ток микроамперметра, используемого для самодельного измерительного прибора, был не более 500 мкА, а его шкала возможно большой — с прибором, имеющим такую шкалу, удобнее работать, выше точность измерений, на ней больше места для нанесения дополнительных шкал. Малый ток полного отклонения стрелки и большую шкалу имеют, например, приборы типов М24, М265, М900 и некоторые другие.

Надо иметь в виду, что рабочее положение прибора (горизонтальное или вертикальное) должно быть таким, которое символически обозначено на его шкале, иначе возрастут погрешности измерений.

Измерение токов

Для измерения тока прибор включают в электрическую цепь последовательно (рис. 1), то есть в разрыв цепи, чтобы через прибор шел весь измеряемый ток. Измеряемый ток должен быть не больше тока полного отклонения стрелки измерительного прибора. В противном случае стрелка прибора будет «зашкаливать» и измерения станут невозможными и даже опасными — измерительный механизм прибора может выйти из строя.

Рис. 1 — Схема измерения силы тока на участке электрической цепи

Чтобы с помощью того же прибора можно было измерить больший ток, чем тот, на который он рассчитан, параллельно его измерительному механизму включают резистор Rш (рис. 2). В этом случае измеряемый ток идет не только через микроамперметр mA, но и через резистор Rш, называемый в данном случае шунтом. Ток через измерительный прибор при этом уменьшается и стрелка прибора отклоняется на меньший угол. Таким способом измеряют токи, превышающие ток полного отклонения стрелки прибора.

Рис. 2 — Принцип работы шунта

Чем меньше сопротивление шунта, тем меньше показания прибора P1, так как все большая часть измеряемого тока цепи ответвляется и идет через шунт. Подключая к прибору разные шунты, мы сможем измерять токи по крайней мере до нескольких ампер. Возможная схема такого многопредельного измерительного прибора показана на рис. 3. Предел измерений устанавливают переключателем S2.

Рис. 3 — Схема многопредельного амперметра

Такой прибор имеет недостаток: переключение пределов измерений нельзя производить под током, так как в момент, когда ползунок переключателя отойдет от одного контакта, но еще не коснется другого, соседнего, весь измеряемый ток пройдет через микроамперметр и может испортить его. Чтобы этого не случилось, в прибор введена кнопка S1, с помощью которой микроамперметр во время измерений подключают к шунтам. Когда кнопка не нажата, микроамперметр отключен.

Еще один вариант амперметра показан на рис. 4. Здесь применен универсальный шунт, постоянно подключенный к микроамперметру. Но в этом случае отпадает возможность непосредственного включения микроамперметра P1 в измеряемую цепь.

Рис. 4 — Схема амперметра с универсальным шунтом

Расчет шунта

Исходными при расчете сопротивлений шунтов служат ток полного отклонения Iи и сопротивление рамки Rи микроамперметра, что обычно указывается на его шкале. Если эти параметры прибора неизвестны, измерить их можно по схеме, показанной на рис. 5. Чтобы измерить ток полного отклонения стрелки, соединяют последовательно образцовый (эталонный) микроамперметр P1 (или миллиамперметр), измеряемый прибор P2, источник питания напряжением 1,5 — 4,5 В, резистор R1, ограничивающий ток в цепи, и переменный резистор R2 для регулирования тока в измерительной цепи.

Рис. 5 — Схема измерения ток полного отклонения и сопротивление рамки микроамперметра

Сопротивление резистора R1 подбирают так, чтобы при полностью введенном резисторе R2 стрелка измерительного прибора P2 отклонилась почти на всю шкалу. Затем резистором R2 стрелку измеряемого прибора ИП устанавливают точно на последнее деление шкалы и по образцовому прибору узнают его ток полного отклонения Iи .

Для измерения сопротивления Rи параллельно прибору P2 включают переменный резистор R0 и, подбирая его сопротивление, добиваются, чтобы ток через измеряемый прибор уменьшился точно в два раза по сравнению с образцовым прибором P1. В этот момент Rи=R0 . Остается измерить омметром сопротивление резистора R0 и тем самым определить сопротивление Rи .

Может возникнуть вопрос: а нельзя ли измерить сопротивление Rи непосредственно омметром? Нельзя, так как ток омметра в большинстве случаев будет значительно превышать максимально допустимый ток прибора.

Итак, параметры Iи и Rи известны. Теперь надо выбрать значения пределов Iп измерений и рассчитать шунты будущего прибора. Если прибор делают по схеме на рис. 3, то расчет сопротивления шунта каждого предела измерений производят по формуле:

Величины, подставляемые в формулы, должны быть в основных единицах — вольтах, амперах и омах.

Расчет универсального шунта (рис. 4) ведут иначе. Допустим, что выбраны пределы измерений 150 мкА, 1,5 мА, 15 мА, 150 мА и 1,5 А. Ток полного отклонения стрелки прибора 100 мкА, сопротивление рамки прибора 1000 Ом. Рассуждаем следующим образом. На первом пределе измерения (150 мкА) весь шунт подключен параллельно прибору, следовательно его сопротивление должно быть:

Теперь можно рассчитать отдельные составляющие шунта:

Отметим, что готовые шунты дополнительно подгоняют, ибо ошибка в доли ома при расчете и изготовлении приводит к значительной погрешности будущего прибора. Ток предела контролируют по образцовому прибору. Начинать подгонку следует с шунта, имеющего наибольшее сопротивление (наименьший предел измерений).

Измерение постоянных напряжений

При измерении напряжения вольтметр (милливольтметр) включают параллельно участку цепи, на котором надо измерить напряжение (параллельно резистору, источнику питания и т. д.). При этом часть тока цепи ответвляется в измерительный прибор PU, вызывая отклонение его стрелки. Таким образом, вольтметр по существу представляет собой амперметр (миллиамперметр), шкала которого проградуирована в единицах напряжения (вольтах, милливольтах).

Рис. 6 — Схема измерения напряжения на участке электрической цепи

Например, микроамперметр М24 с током полного отклонения Iп =100 мкА и внутренним сопротивлением Ri = 670 Ом можно использовать как милливольтметр с пределом измерения напряжения, равным 67 мВ, так как при полном отклонении стрелки падение напряжения на зажимах микроамперметра (т. е. на внутреннем сопротивлении) составит 0,067 В, или 67 мВ:

Чем больше внутреннее сопротивление микроамперметра, тем большее напряжение может быть измерено с его помощью. Так как внутреннее сопротивление определяется конструкцией прибора, и изменить его нельзя, для измерения большого напряжения последовательно с микроамперметром включают добавочный резистор Rд .
В этом случае при токе полного отклонения стрелки падение напряжения на резисторе R составит

и будет больше падения напряжения на внутреннем сопротивлении микроамперметра

Разделив U2 на U1 , получим формулу для расчета сопротивления добавочного резистора:

где n — число, указывающее, во сколько раз следует увеличить предел измерения напряжения.

Например, если при измерении напряжения упомянутым выше микроамперметром М24 стрелка должна полностью отклоняться при напряжении в 1 В, то

а сопротивление добавочного резистора Rд должно составлять 9380 Ом, или 9,38 кОм:

Если использовать не один, а несколько добавочных резисторов, можно изготовить многопредельный вольтметр. Переключение на больший предел измерения напряжения (например, с 1 В на 10 В) осуществляется подключением последовательно с микроамперметром добавочного резистора Rд3, имеющего большее сопротивление, чем Rд4.
Добавочные резисторы многопредельного вольтметра могут быть включены так, как показано на рисунке 7.

Рис. 7 — Схемы многопредельных вольтметров постоянного тока

Роль добавочных резисторов в этой схеме выполняют для пределов измерения: 1 В — R4; 10 В — последовательно соединенные R3 и R4; 100 В — R2, R3 и R4; 500 В — вся цепочка из последовательно соединенных резисторов R1l, R2, R3 и R4.
Рассмотренные варианты многопредельных вольтметров позволяют измерять лишь напряжения в цепях постоянного тока. При этом нужно соблюдать полярность подключения вольтметра к участку электрической цепи, в противном случае произойдет «зашкаливание» стрелки прибора влево.

В случае включения добавочных резисторов по схеме на рис. 6,а сопротивления добавочных резисторов рассчитывают по формуле:

Uп — номинальное напряжение данного предела измерения.

Iп — ток полного отклонения прибора.

Для вольтметра по схеме на рис. 6,б добавочные резисторы рассчитывают по формулам:

Rдk — сопротивление добавочного резистора на k-пределе ;

Uпk — номинальное напряжение k-предела;

Uпk-1 — номинальное напряжение предыдущего предела измерении.

Измерение переменных токов и напряжений

Чтобы тот же микроамперметр использовать для измерения переменных токов и напряжений, их предварительно надо выпрямить. Выпрямление производят при помощи полупроводниковых диодов. На рис. 8, а показана схема однонолупериодного выпрямителя. Выпрямителем является диод VD1, который пропускает через прибор прямую волну измеряемого тока. Обратная полуволна, для которой диод VD1 закрыт, проходит через диод VD2. Последовательно с ним часто включают резистор R сопротивлением, равным сопротивлению микроамперметра.

Рис. 8 — Измерители переменных токов и напряжений:
а) — с однополупериодным выпрямителем,
б) — с двухполупериодным выпрямителем.

Недостаток прибора с одпополупериодным выпрямителем — низкая чувствительность, так как среднее значение выпрямленного тока не может быть больше половины амплитуды измеряемого тока. Преимущество же такого прибора — более линейная шкала по сравнению со шкалами приборов, выпрямители которых построены по двухполупериодным схемам, например, по мостовым (рис. 7,б).

В остальном схемы миллиамперметра и вольтметра переменного тока аналогичны схемам таких же приборов для измерения постоянных токов и напряжений. Шунты и добавочные резисторы в таких приборах включают до выпрямителя (рис. 9). Но градуировка приборов для измерений переменных токов и напряжений, к сожалению, не совпадет с градуировкой шкал приборов постоянного тока. Объясняется это тем, что характеристики полупроводниковых выпрямителей нелинейны, особенно при малых напряжениях. Поэтому ток через магнитоэлектрический прибор не прямопропорционален измеряемым переменным токам и напряжениям.

Рис. 9 — Схемы подключения шунтов и добавочных сопротивлений для измерения постоянных токов и напряжений

Надо заметить, что показания измерительных приборов выпрямительной системы, о которых мы только что сказали, зависят от частоты измеряемых токов. Низкочастотная граница этих приборов может быть 10—20 Гц. При токах более низкой частоты стрелка магнитоэлектрического прибора заметно колеблется, так как через него течет пульсирующий ток и в промежутках между импульсами стрелка под действием возвратных пружин стремится вернуться в пулевое положение. При измерении токов высокой частоты возникает шунтирование р-п-р переходов полупроводниковых диодов емкостями этих переходов, в результате чего величина выпрямленного тока уменьшается. Показания прибора при этом также уменьшаются. Этот процесс действует при измерении токов всех частот, и если говорить строго, то градуировка шкалы будет соответствовать только току той частоты, на которой она была произведена, но погрешности на низких частотах столь незначительны, что ими можно пренебречь, по крайней мере до частот 20—30 кГц.

Чтобы несовпадение шкал постоянного и переменного токов было незначительным, выпрямительный мост видоизменяют так, как показано на рис. 9, то есть диоды VD3 и VD4 (см. рис. 8,б) заменяют резисторами R1, и R2 сопротивлением в несколько килоом. Это, конечно, снижает чувствительность прибора.

Сопротивление добавочных резисторов и шунтов для измерения переменных токов несколько отличается от подобных резисторов прибора для измерения постоянного тока. Объясняется это тем, что при измерении переменного тока параллельно магнитоэлектрическому прибору включены шунтирующие его диоды. Поэтому расчет добавочных резисторов и шунтов для измерений переменного тока надо вести не на ток Iи , а на значение Iви , зависящее от схемы выпрямителя, параметров диодов и др. В любительских условиях все это определить трудно, поэтому лучше подобрать сопротивление добавочных резисторов и шунтов опытным путем.

Омметр

В соответствии с законом Ома

Следовательно, если напряжение в измеряемой цепи поддерживать неизменным, то ток в ней будет определяться сопротивлением Rх , поэтому шкалу прибора можно проградуировать непосредственно в омах.

Рис. 10 — Схема омметра

Схема простейшего омметра приведена на рис. 10. Она напоминает схему вольтметра. Сопротивление добавочного резистора Rд +R0 выбрано таким, чтобы при R х=0 (зажимы R х замкнуты накоротко) стрелка прибора отклонялась на всю шкалу. Резистором R0 компенсируют уменьшение напряжения разряжающейся батареи, которым стрелку прибора устанавливают точно на последнее деление шкалы, то есть на «нуль» шкалы омметра (при замкнутых накоротко зажимах R х).

Если к зажимам R х присоединить измеряемое сопротивление, то отклонение стрелки прибора, естественно, уменьшится, так как общее сопротивление, включенное в цепь магнитоэлектрического прибора, увеличится. Чем больше R х, тем меньше отклонение стрелки. Наконец, при очень большом R х стрелка вообще не отклонится (точнее — незначительно отклонится), указывая бесконечно большое сопротивление (∞). Таким образом, шкала омметра обратная: нуль справа, а оо слева; кроме того, она нелинейная — по мере приближения к оо градуировка шкалы сжимается.

Шкалу омметра можно отградуировать расчетным путем. В самом деле, при R х=0 через магнитоэлектрический прибор протекает ток

Как только к входным зажимам омметра будет подключено измеряемое сопротивление R х, ток через прибор уменьшится:

При бесконечно большом R х, то есть при разрыве цепи, ток Ix =0. Понятие «бесконечно большое» R х имеет относительный смысл и зависит от величины сопротивления R д, то есть от предела, на котором происходит измерение; можно считать, что если R х больше R дв десять раз, то ток Iи уже равен нулю. Отношение токов Iи и Ix равно отношению сопротивлений R ом и Rом+Rх :

Производя вычисления, вы убедитесь, что при R х= R ом ток I х=0,5 I и, стрелка прибора при этом устанавливается в середине шкалы.

Цену промежуточных делений шкалы омметра вычисляют следующим образом. Задаются значением R х и определяют для него отношение токов I х/ I и по приведенной выше формуле. Затем это отношение токов умножают на общее число делений шкалы микроамперметра, которую принимают за эталон, и тем самым определяют то деление, против которого надо поставить заданное значение Rх.

Например, зададимся R х= 2 R ом , тогда I х/ I и=0,333. Если шкала прибора имеет 100 делений, то против отметки 0,333×100=33,3 надо нанести отметку 2 шкалы сопротивлений. Значение отметки 2, в омах, зависит от значения R ом , то есть от сопротивления добавочного резистора R д . Например, если R ом =100 Ом, то точка 33,3 шкалы будет соответствовать значению R ом = 200 Ом, если R ом =1000 Ом, то Rх =2000 Ом и т. д.

Итак, выбрав R ом и U0 можно построить омметр для измерения R х в пределах от (0,3. 0,1) R ом до (3— 10) R ом . Чтобы изменить пределы измерений, нужно соответственно выбрать другие значения R ом и U0 . При этом поступают также, как и при конструировании многопредельного вольтметра: включают добавочные резисторы R д , каждый из которых в 10 раз больше предыдущего. Градуировка шкалы сопротивлений сохраняется неизменной, только ее показания надо будет увеличивать в 10 или в 100 раз. При этом, разумеется, надо будет увеличивать и напряжение U0 .

Лекция №7 Электрические измерения

1.Виды и методы электрических измерений. Классификация погрешностей Слайд № 2

Измерение – процесс нахождения опытным путем значения физической величины с помощью специальных технических средств (средств измерения).

Существует два вида измерений:

При прямых измерениях искомое значение физической величины определяют непосредственно по показанию прибора. К ним относятся: измерение тока амперметром, электроэнергии счетчиком, напряжения вольтметром и др.

При косвенных измерениях искомое значение физической величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными в результате прямых измерений. Например, измерив ток и напряжение, можно найти величину электрического сопротивления.

Слайд № 3

Различают два основных метода измерений:

метод непосредственной оценки: значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (например, значение тока – по амперметру). Этот метод прост, но имеет сравнительно невысокую точность;

метод сравнения, при котором измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Этот метод точнее, но процесс измерения более сложный.

Метод сравнения имеет несколько разновидностей:

нулевой метод, при котором результирующий эффект взаимодействия сравниваемых величин на измерительный прибор доводят до нуля, например, измерения электрического сопротивления с помощью уравновешенного моста;

дифференциальный метод: на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, например, измерение электрического сопротивления с помощью неуравновешенного моста;

метод замещения, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой и изменяя эту величину, добиваются такого же показания прибора, как и при действии измеряемой величины.

В связи с тем, что абсолютно точных приборов нет, каждое средство измерения характеризуется погрешностью.

Слайд № 4

Погрешности делятся на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность Δ – это разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины: .

Относительная погрешность δ представляет собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины А. Обычно относительная погрешность выражается в процентах:

Приведенная погрешность γ представляет собой отношение абсолютной погрешности Δ к нормирующему значению АN измеряемой величины:

Нормирующее значение обычно принимают равным верхнему пределу измерения для данного прибора.

Введение.

В эпоху научно-технической революции темпы развития науки и техники в значительной степени определяются научным и техническим уровнем измерения. В свою очередь уровень развития измерительной техники является одним из важнейших показателей прогресса науки и техники. Это особенно справедливо для электрорадиоизмерений, поскольку исследования в области физики, радиотехники, электроники, космонавтики, медицины, биологии и других отраслей человеческой деятельности базируются на измерениях электромагнитных величин.

Основными направлениями качественной стороны развития электрорадиоизмерительной техники являются:

· повышение точности измерения;

· автоматизация процессов измерения;

· повышение быстродействия и надежности измерительных приборов;

· уменьшение потребляемой мощности питания и габаритов всех средств измерительной техники.

Электрорадиоизмерения, как и другие измерения, основаны на метрологии.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

1. Методы измерения

Перед измерением тока (напряжения) нужно иметь представление о его частоте, форме, ожидаемом значении, требуемой точности измерения и сопротивлении цепи, в которой производится измерение. Эти предварительные сведения позволят выбрать наиболее подходящий метод измерения и измерительный прибор.

Для измерения тока и напряжения применяют метод непосредственной оценки и метод сравнения.

1.1 Метод непосредственной оценки

· внутреннее сопротивление амперметра R A должно быть много меньше сопротивления нагрузки R н;

· внутреннее сопротивление вольтметра R V должно быть много больше сопротивления нагрузки R н;

Невыполнение этих условий приводит к систематической методической погрешности, которая приблизительно совпадет со значениями отношений R A /R Н и R Н /R V . Условие R V > R Н особенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках (нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом.

С повышением частоты погрешность измерений тока увеличивается.

1.2 Метод сравнения

Метод сравненияобеспечивает более высокую точность измерения. Его осуществляют с помощью приборов – компенсаторов, отличающихся тем свойством, что в момент измерения мощность от измеряемой цепи не потребляется, т.е. входное сопротивление практически бесконечно. Это свойство позволяет применять компенсаторы для измерения ЭДС. Метод сравнения реализуется также в цифровых вольтметрах дискретного действия и аналоговых компенсационных вольтметрах, благодаря чему погрешность измерения составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента.

2. Средства измерения (Электромеханические амперметры и вольтметры)

Электромеханические измерительные приборы относятся к приборам прямого преобразования, в которых электрическая измеряемая величина х непосредственно преобразуется в показания отсчетного устройства. Таким образом, любой электромеханический прибор состоит из следующих главных частей:

· неподвижной, соединенной с корпусом прибора;

· подвижной, механической или оптической связанной с отсчетным устройством.

Отсчетное устройство предназначено для наблюдения значений измеряемой величины. Оно состоит из шкалы и указателя, располагаемых на лицевой стороне прибора. Шкалой называется совокупность отметок (штрихов), расположенных в определенной последовательности, и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. Шкалы могут быть равномерными и неравномерными (квадратичными, логарифмическими и др.). Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам называется ценой деления.

Указатели делятся на стрелочные и оптические. Оптические указатели состоят из источника света, зеркальца, расположенного на подвижной части, и системы зеркал удлиняющих путь луча света и направляющих его на полупрозрачную шкалу. Оптические указатели обеспечивают большую чувствительность прибора и меньшую погрешность отсчета по сравнению со стрелочным.

Подвижная часть прибора снабжается осью или полуосями, которые оканчиваются запресованными в них стальными кернами. Последние опираются на корундовые или рубиновые подпятники (Рис.2,а). Трение керна о подпятник снижает чувствительность и точность прибора, поэтому подвижную часть устанавливают на растяжках или подвесах (Рис.2,б,в).

Электромеханический измерительный прибор содержит следующие узлы:

· узел, создающий вращающий момент;

· узел, создающий противодействующий момент;

Электромагнитная энергия W эм поступает от измеряемого объекта в узел, создающий вращающий момент, и вызывает поворот подвижной части прибора. Вращающий момент М в можно выразить уравнением Лангранжа второго рода:

(1)

Под воздействием вращающего момента подвижная часть всегда будет поворачиваться до упора. Необходим противодействующий момент М п, направленный навстречу вращающему моменту. Противодействующий момент можно получить за счет механических или электрический сил. В первом случае он создается с помощью плоских спиральных пружин или металлических нитей, закрепленных концами на неподвижной и подвижной частях прибора и закручивающихся при повороте подвижной части. Механический противодействующий момент прямо пропорционален углу поворота а:

где W – удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругого элемента.

Во втором случае противодействующий момент создается за счет электромагнитной энергии измеряемой величины в соответствии с формулой .

Движение подвижной части прибора прекращается в некотором положении а 0 , когда вращающий и противодействующий моменты окажутся равными друг другу: М в = М п (Рис.3). Подставляя значение М в и М п из формул 1 и 2, можно получить выражение для угла поворота

подвижной части прибора в виде

Если противодействующий момент создается за счет электромагнитной энергии, движение прекращается в момент достижения равенства двух моментов М 1 и М 2 противоположного направления. В общем виде на основе формулы (1) выражения для моментов можно записать так: и , где х 1 и х 2 – электрические измеряемые величины.

Успокоитель предназначается для убыстрения процесса затухания колебаний подвижной части прибора, выведенной из равновесия. Момент успокоения

где Р – коэффициент успокоения, зависящий от типа и конструкции успокоителя;

da/dt – угловая скорость перемещения подвижной части.

Наиболее распространены воздушные жидкостные и магнитоиндукционные успокоители (Рис.4), с помощью которых время успокоения сокращается до 3-4с. По принципу преобразования электромагнитной энергии в механическую приборы разделяются на несколько групп (систем). Основными системами являются: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая (ферродинамическая) и электростатическая.

2.1 Магнитоэлектрические приборы

Магнитоэлектрические приборы применяются в качестве амперметров, вольтметров и гальванометров для измерений в цепях постоянного тока, а в сочетании с преобразователями переменного тока в постоянный – и для измерений в цепях переменного тока.

Узел для создания вращающего момента состоит из сильного постоянного магнита и легкой подвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток (Рис.5, а).

Обмотка подвижной катушки состоит из витков тонкого провода, поэтому магнитоэлектрический прибор можно применять непосредственно только в качестве микро- или миллиамперметра и милливольтметра.

Катушка в форме прямоугольной рамки помещена в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками магнита и цилиндрическим сердечником, т.е. в радиальном магнитном поле. Принцип действия магнитоэлектрических приборов заключается во взаимодействии поля постоянного магнита с проводником (катушкой), по которому протекает измеряемый ток. При этом возникает пара сил F (Рис.5, б), создающая вращающий момент. Энергия магнитоэлектрической системы является суммой энергии поля магнита W п.м . , энергии катушки с током и энергии взаимодействия поля магнита и катушки с током YI , где Y — потокосцепление, численно равное произведению числа силовых магнитных линий, пересекаемых обеими сторонами катушки при ее повороте на угол а , на число витков n ее обмотки:

Здесь В – магнитная индукция в зазоре, Тл; s – площадь обеих сторон катушки, м 2 .

Таким образом, вся энергия, сосредоточенная в узле, вызывающем вращающий момент, равна

На основании формулы (1), дифференцируя выражение (6) по перемещению, получим уравнение вращающего момента

На основании формулы (2) отклонение подвижной части прибора подчинено следующей зависимости:

(8)

где S i = Bns/W – чувствительность прибора по току.

Формула (8) является уравнением шкалы прибора магнитоэлектрической системы. Из этого уравнения следует, что отклонение указателя пропорционально измеряемому току, шкала равномерна (линейна), при включении следует соблюдать полярность, так как прибор чувствителен к постоянному току. При включении прибора в цепь по которому протекает пульсирующий или импульсный ток, отклонение указателя будет пропорционально постоянной составляющей (среднему значению) этих токов; в цепи с током синусоидальной формы вследствии инерционности подвижной части показания будут равны нулю и лишь при частоте переменного тока ниже 10 Гц подвижная часть с указателем будет совершать колебательные движения.

Время установления показаний сокращается с помощью электромагнитного успокоения, возникающего за счет индуцированного тока в катушке, возбуждаемого при пересечении ею магнитного поля: I = e/R S , где е – индуцированная ЭДС, а R S – сумма сопротивлений подвижной катушки и внешней цепи, на которую она замкнута;

Находим момент электромагнитного успокоения

Коэффициент успокоения в соответствии с формулой (4)

Для увеличения коэффициента успокоения нужно уменьшиь общее сопротивление, что не всегда возможно. Выход состоит в том, что катушка наматывается на алюминиевом каркасе, в котором индуцируется ЭДС; тогда формула (9) примет вид:

,

Если катушку утяжелять нежелательно, то она выполняется бескаркасной (витки склеиваются), а для получения индуцированной ЭДС наматывают дополнительный короткозамкнутый виток.

Имеются конструкции магнитоэлектрических приборов с неподвижной катушкой и подвижным магнитом на одной оси с указателем (рис. 5,в).

К достоинствам магнитоэлектрических приборов относятся: высокая чувствительность (до 3*10 -11 А); высокая точность (до класса 0,05); малое потребление мощности от измеряемой цепи (10 -5 – 10 -6 Вт); влияющая величина –температура окружающей среды.

Недостатки: сложность изготовления и ремонта; недопустимость даже кратковременных перегрузок (деформируются или перегорают токоподводящие пружинки, нити растяжек и подвесов).

Амперметры. Для измерения токов параллельно зажимам прибора присоединяется электрический шунт представляющий собой прямоугольную манганиновую пластину. Для измерения токов выше 50 А применяют наружние шунты. Переносные приборы снабжаются внутренними многопредельными шунтами или наружными наборами шунтов на несколько номинальных токов. Выбор шунта для данного прибора зависит от заданного расширения пределов измерения m = I/I A и внутреннего сопротивления прибора (сопротивления его катушки) R A . Для электрической цепи, приведенной на рис.6, а, справедливы следующие равенства: I a R a =I ш R ш; I=mI a ; I ш =I-I a . Отсюда находим сопротивление шунта: R ш =R а I a /I ш =R a I a /(mI a -I a)=R a /(m-1). Через катушку прибора будет протекать (1/m)-я часть измеряемого тока, а через шунт – в (m-1) раз больше.

Погрешность шунтированного амперметра возрастает вследствие неточности изготовления шунтов (от 0,005 до 0,5%) и различных температурных коэффициентов сопротивления катушки и шунта.

Вольтметры. При параллельном подключении магнитоэлектрического прибора к участку электрической цепи можно измерить напряжение. В этом случае уравнение (8) примет вид:

, (10)

где S u – чувствительность вольтметра по напряжению; R v – сопротивление проводов катушки.

Сопротивление обмотки катушки мало и для измерения больших напряжений последовательно ей включают добавочные резисторы с сопротивлением R д. Пусть задано расширить предел измерений в m=U/U v раз. Для электрической цепи представленной на рис. 6, б, можно написать: U Rд /R д =U v /R v , откуда R д =R v U Rд /U v =R v (m-1). Значит на катушке прибора падение напряжения составит (1/m)-ю часть измеряемого напряжения, а на добавочном резисторе в (m-1) раз больше. В формуле (10) вместо R v нужно подставить R v +R д.

Гальванометры. Особо чувствительные магнитоэлектрические приборы для измерения токов, напряжений и количества электричества. Гальванометры часто используют в качестве нулевых индикаторов, показывающих отсутствие тока в цепи. Для этого выпускаются гальванометры с двухсторонней шкалой, т.е. с нулевой отметкой посередине.

Гальванометры разделяются на переносные и стационарные. Подвижная катушка у переносных гальванометров крепится на растяжках; внутреннее отсчетное устройство снабжено оптическим указателем. Стационарные (зеркальные) гальванометры выполняют с подвесом рамки (катушки) и внешней шкалой, на которую падает луч света, отраженный от зеркальца (Рис.2,в). Легкая катушка и малый удельный противодействующий момент создает условия для возникновения механических затухающих колебаний подвижной части гальванометра (Рис.7, кривая 1). Для убыстрения затухания колебаний применяют электромагнитное успокоение. Коэффициент успокоения (9)

,

где R г – сопротивление проводов рамки гальванометра; R н – сопротивление наружного резистора (цепи), на который замкнута рамка.

Зная, что P=f(R г +R н) ; изменяя наружное сопротивление, можно изменять коэффициент успокоения и интервал времени успокоения. Положим, что при некотором P=P кр наступает критический режим, при котором в течении минимального интервала времени t у наступает успокоение. Введем понятие степени успокоения b :

,

где R н.кр – некоторое значение наружного сопротивления, при котором возникает критический режим.

В критическом режиме b кр = 1 и процесс установления характеризуется кривой 3 на рис.7. Если b кр > 1, режим апериодический (кривая 2), если b кр R Н особенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках (нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом.

С повышением частоты погрешность измерений тока увеличивается.

1.2 Метод сравнения

Метод сравненияобеспечивает более высокую точность измерения. Его осуществляют с помощью приборов – компенсаторов, отличающихся тем свойством, что в момент измерения мощность от измеряемой цепи не потребляется, т.е. входное сопротивление практически бесконечно. Это свойство позволяет применять компенсаторы для измерения ЭДС. Метод сравнения реализуется также в цифровых вольтметрах дискретного действия и аналоговых компенсационных вольтметрах, благодаря чему погрешность измерения составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента.

2. Средства измерения (Электромеханические амперметры и вольтметры)

Электромеханические измерительные приборы относятся к приборам прямого преобразования, в которых электрическая измеряемая величина х непосредственно преобразуется в показания отсчетного устройства. Таким образом, любой электромеханический прибор состоит из следующих главных частей:

· неподвижной, соединенной с корпусом прибора;

· подвижной, механической или оптической связанной с отсчетным устройством.

Отсчетное устройство предназначено для наблюдения значений измеряемой величины. Оно состоит из шкалы и указателя, располагаемых на лицевой стороне прибора. Шкалой называется совокупность отметок (штрихов), расположенных в определенной последовательности, и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. Шкалы могут быть равномерными и неравномерными (квадратичными, логарифмическими и др.). Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам называется ценой деления.

Указатели делятся на стрелочные и оптические. Оптические указатели состоят из источника света, зеркальца, расположенного на подвижной части, и системы зеркал удлиняющих путь луча света и направляющих его на полупрозрачную шкалу. Оптические указатели обеспечивают большую чувствительность прибора и меньшую погрешность отсчета по сравнению со стрелочным.

Подвижная часть прибора снабжается осью или полуосями, которые оканчиваются запресованными в них стальными кернами. Последние опираются на корундовые или рубиновые подпятники (Рис.2,а). Трение керна о подпятник снижает чувствительность и точность прибора, поэтому подвижную часть устанавливают на растяжках или подвесах (Рис.2,б,в).

Электромеханический измерительный прибор содержит следующие узлы:

· узел, создающий вращающий момент;

· узел, создающий противодействующий момент;

Электромагнитная энергия W эм поступает от измеряемого объекта в узел, создающий вращающий момент, и вызывает поворот подвижной части прибора. Вращающий момент М в можно выразить уравнением Лангранжа второго рода:

(1)

Под воздействием вращающего момента подвижная часть всегда будет поворачиваться до упора. Необходим противодействующий момент М п, направленный навстречу вращающему моменту. Противодействующий момент можно получить за счет механических или электрический сил. В первом случае он создается с помощью плоских спиральных пружин или металлических нитей, закрепленных концами на неподвижной и подвижной частях прибора и закручивающихся при повороте подвижной части. Механический противодействующий момент прямо пропорционален углу поворота а:

где W – удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругого элемента.

Во втором случае противодействующий момент создается за счет электромагнитной энергии измеряемой величины в соответствии с формулой .

Движение подвижной части прибора прекращается в некотором положении а 0 , когда вращающий и противодействующий моменты окажутся равными друг другу: М в = М п (Рис.3). Подставляя значение М в и М п из формул 1 и 2, можно получить выражение для угла поворота

подвижной части прибора в виде

Если противодействующий момент создается за счет электромагнитной энергии, движение прекращается в момент достижения равенства двух моментов М 1 и М 2 противоположного направления. В общем виде на основе формулы (1) выражения для моментов можно записать так:

и , где х 1 и х 2 – электрические измеряемые величины.

Успокоитель предназначается для убыстрения процесса затухания колебаний подвижной части прибора, выведенной из равновесия. Момент успокоения

где Р – коэффициент успокоения, зависящий от типа и конструкции успокоителя;

da/dt – угловая скорость перемещения подвижной части.

Наиболее распространены воздушные жидкостные и магнитоиндукционные успокоители (Рис.4), с помощью которых время успокоения сокращается до 3-4с. По принципу преобразования электромагнитной энергии в механическую приборы разделяются на несколько групп (систем). Основными системами являются: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая (ферродинамическая) и электростатическая.

2.1 Магнитоэлектрические приборы

Магнитоэлектрические приборы применяются в качестве амперметров, вольтметров и гальванометров для измерений в цепях постоянного тока, а в сочетании с преобразователями переменного тока в постоянный – и для измерений в цепях переменного тока.

Узел для создания вращающего момента состоит из сильного постоянного магнита и легкой подвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток (Рис.5, а).

Обмотка подвижной катушки состоит из витков тонкого провода, поэтому магнитоэлектрический прибор можно применять непосредственно только в качестве микро- или миллиамперметра и милливольтметра.

Катушка в форме прямоугольной рамки помещена в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками магнита и цилиндрическим сердечником, т.е. в радиальном магнитном поле. Принцип действия магнитоэлектрических приборов

заключается во взаимодействии поля постоянного магнита с проводником (катушкой), по которому протекает измеряемый ток. При этом возникает пара сил F (Рис.5, б), создающая вращающий момент. Энергия магнитоэлектрической системы является суммой энергии поля магнита W п.м . , энергии катушки с током и энергии взаимодействия поля магнита и катушки с током YI , где Y — потокосцепление, численно равное произведению числа силовых магнитных линий, пересекаемых обеими сторонами катушки при ее повороте на угол а , на число витков n ее обмотки: (5)

Здесь В – магнитная индукция в зазоре, Тл; s – площадь обеих сторон катушки, м 2 .

Таким образом, вся энергия, сосредоточенная в узле, вызывающем вращающий момент, равна

На основании формулы (1), дифференцируя выражение (6) по перемещению, получим уравнение вращающего момента

На основании формулы (2) отклонение подвижной части прибора подчинено следующей зависимости:

(8)

где S i = Bns/W – чувствительность прибора по току.

Формула (8) является уравнением шкалы прибора магнитоэлектрической системы. Из этого уравнения следует, что отклонение указателя пропорционально измеряемому току, шкала равномерна (линейна), при включении следует соблюдать полярность, так как прибор чувствителен к постоянному току. При включении прибора в цепь по которому протекает пульсирующий или импульсный ток, отклонение указателя будет пропорционально постоянной составляющей (среднему значению) этих токов; в цепи с током синусоидальной формы вследствии инерционности подвижной части показания будут равны нулю и лишь при частоте переменного тока ниже 10 Гц подвижная часть с указателем будет совершать колебательные движения.

Время установления показаний сокращается с помощью электромагнитного успокоения, возникающего за счет индуцированного тока в катушке, возбуждаемого при пересечении ею магнитного поля: I = e/R S , где е – индуцированная ЭДС, а R S – сумма сопротивлений подвижной катушки и внешней цепи, на которую она замкнута;

Находим момент электромагнитного успокоения

Коэффициент успокоения в соответствии с формулой (4)

Для увеличения коэффициента успокоения нужно уменьшиь общее сопротивление, что не всегда возможно. Выход состоит в том, что катушка наматывается на алюминиевом каркасе, в котором индуцируется ЭДС; тогда формула (9) примет вид:

,

где R k – электрическое сопротивление каркаса.

Если катушку утяжелять нежелательно, то она выполняется бескаркасной (витки склеиваются), а для получения индуцированной ЭДС наматывают дополнительный короткозамкнутый виток.

Имеются конструкции магнитоэлектрических приборов с неподвижной катушкой и подвижным магнитом на одной оси с указателем (рис. 5,в).

К достоинствам магнитоэлектрических приборов относятся: высокая чувствительность (до 3*10 -11 А); высокая точность (до класса 0,05); малое потребление мощности от измеряемой цепи (10 -5 – 10 -6 Вт); влияющая величина –температура окружающей среды.

Недостатки: сложность изготовления и ремонта; недопустимость даже кратковременных перегрузок (деформируются или перегорают токоподводящие пружинки, нити растяжек и подвесов).

Амперметры. Для измерения токов параллельно зажимам прибора присоединяется электрический шунт представляющий собой прямоугольную манганиновую пластину. Для измерения токов выше 50 А применяют наружние шунты. Переносные приборы снабжаются внутренними многопредельными шунтами или наружными наборами шунтов на несколько номинальных токов. Выбор шунта для данного прибора зависит от заданного расширения пределов измерения m = I/I A и внутреннего сопротивления прибора (сопротивления его катушки) R A . Для электрической цепи, приведенной на рис.6, а, справедливы следующие равенства: I a R a =I ш R ш; I=mI a ; I ш =I-I a . Отсюда находим сопротивление шунта: R ш =R а I a /I ш =R a I a /(mI a -I a)=R a /(m-1). Через катушку прибора будет протекать (1/m)-я часть измеряемого тока, а через шунт – в (m-1) раз больше.

Погрешность шунтированного амперметра возрастает вследствие неточности изготовления шунтов (от 0,005 до 0,5%) и различных температурных коэффициентов сопротивления катушки и шунта.

Вольтметры. При параллельном подключении магнитоэлектрического прибора к участку электрической цепи можно измерить напряжение. В этом случае уравнение (8) примет вид:

, (10)

где S u – чувствительность вольтметра по напряжению; R v – сопротивление проводов катушки.

Сопротивление обмотки катушки мало и для измерения больших напряжений последовательно ей включают добавочные резисторы с сопротивлением R д. Пусть задано расширить предел измерений в m=U/U v раз. Для электрической цепи представленной на рис. 6, б, можно написать: U Rд /R д =U v /R v , откуда R д =R v U Rд /U v =R v (m-1). Значит на катушке прибора падение напряжения составит (1/m)-ю часть измеряемого напряжения, а на добавочном резисторе в (m-1) раз больше. В формуле (10) вместо R v нужно подставить R v +R д.

Гальванометры. Особо чувствительные магнитоэлектрические приборы для измерения токов, напряжений и количества электричества. Гальванометры часто используют в качестве нулевых индикаторов, показывающих отсутствие тока в цепи. Для этого выпускаются гальванометры с двухсторонней шкалой, т.е. с нулевой отметкой посередине.

Гальванометры разделяются на переносные и стационарные. Подвижная катушка у переносных гальванометров крепится на растяжках; внутреннее отсчетное устройство снабжено оптическим указателем. Стационарные (зеркальные) гальванометры выполняют с подвесом рамки (катушки) и внешней шкалой, на которую падает луч света, отраженный от зеркальца (Рис.2,в). Легкая катушка и малый удельный противодействующий момент создает условия для возникновения механических затухающих колебаний подвижной части гальванометра (Рис.7, кривая 1). Для убыстрения затухания колебаний применяют электромагнитное успокоение. Коэффициент успокоения (9)

,

где R г – сопротивление проводов рамки гальванометра; R н – сопротивление наружного резистора (цепи), на который замкнута рамка.

Зная, что P=f(R г +R н) ; изменяя наружное сопротивление, можно изменять коэффициент успокоения и интервал времени успокоения. Положим, что при некотором P=P кр наступает критический режим, при котором в течении минимального интервала времени t у наступает успокоение. Введем понятие степени успокоения b :

,

где R н.кр – некоторое значение наружного сопротивления, при котором возникает критический режим.

В критическом режиме b кр = 1 и процесс установления характеризуется кривой 3 на рис.7. Если b кр > 1, режим апериодический (кривая 2), если b кр Share on Facebook Share

Что Такое Электрические Измерения?

Что Такое Электрические Измерения
Электрические измерения, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др.Э.и. — один из распространённых видов измерений.

В чем измеряются электрические величины?

Формальные определения стандартных электрических единиц измерения: ампер, кулон, заряд электрона и вольт.

Какие физические величины нашли наибольшее применение в практике электрических измерений?

В электрических измерениях используются основные единицы системы СИ: вольт (В), ом (Ом), фарада (Ф), генри (Г), ампер (А) и секунда (с).

Какие величины показывают измерительные приборы?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, измерение электрических величин, таких, как напряжение, сопротивление, сила тока, мощность. Измерения производятся с помощью различных средств – измерительных приборов, схем и специальных устройств.

Какие бывают электрические величины?

Основные электрические величины : сила тока, напряжение, мощность

Чему равен 1 вольт?

У этого термина существуют и другие значения, см. Вольт (значения),

Вольт
В, V
Величина электрический потенциал электрическое напряжение электродвижущая сила
Система СИ
Тип производная

Вольт (русское обозначение: В ; международное: V ) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы, Названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта (1745—1827), который изобрёл первую электрическую гальваническую батарею — вольтов столб и опубликовал результаты своих экспериментов в 1800 году,

По определению разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль, Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт,

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы вольт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с прописной, Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных с использованием вольта.

Какие существуют системы приборов?

Приборы одной системы обладают одинаковым принципом действия. Существуют следующие основные системы приборов : магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, индукционная.

Для чего служат электроизмерительные приборы?

Назначение Электроизмерительные приборы служат для контроля режима работы электрических установок, их испытания и учета расходуемой электрической энергии. К измерительным приборам относятся разнообразные аппараты, позволяющие получить максимально точные показатели в обозначенных диапазонах.

Какие виды измерений используют электрики?

Электрические измерения, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др.

В чем измеряется напряжение?

Напряжение — это давление от источника питания электрической цепи, которое обеспечивает движение заряженных электронов (ток) через проводящий контур, позволяя им выполнять полезную работу (например, обеспечивать свечение лампочки). В кратком виде: напряжение = давление, оно измеряется в вольтах (В).

  1. Эта единица измерения названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745–1827 гг.), который изобрел вольтов столб, ставший предшественником современной бытовой батареи.
  2. Ранее напряжение называлось электродвижущей силой (эдс).
  3. Поэтому в ряде уравнений, например в законе Ома, напряжение обозначается символом E,

Пример напряжения в простой цепи постоянного тока:

  1. В этой цепи постоянного тока переключатель замкнут (переведен во включенное положение).
  2. В источнике питания образуется напряжение («разность потенциалов» между двумя полюсами батареи), создавая давление, под действием которого поток электронов движется к отрицательной клемме батареи.
  3. Ток достигает лампочки, и лампочка начинает светиться.
  4. Ток возвращается в источник питания.

Различают напряжение переменного тока и постоянного тока, Отличия заключаются в следующем: Напряжение переменного тока (на цифровом мультиметре обозначается символом ):

  • распространяется равномерными синусоидальными волнами, как показано ниже:
  • меняет направление с регулярными интервалами.
  • обычно вырабатывается электростанциями с помощью генераторов, которые преобразуют механическую энергию, производимую вращением под действием протекающей воды, пара, ветра или тепла, в электрическую энергию.
  • более распространено, чем напряжение постоянного тока. Электростанции подают напряжение переменного тока в организации и дома, где большинство устройств работает на напряжении переменного тока.
  • Основные источники питания различаются в зависимости от страны. Например, в США напряжение источников равно 120 В.
  • Некоторые бытовые устройства, например телевизоры и компьютеры, используют напряжение постоянного тока.

Какой прибор используется для определения мощности электрического тока?

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 июля 2017 года; проверки требуют 11 правок, Ваттметр ( ватт + др.-греч. μετρεω — «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала.

Для чего нужны измерительные приборы?

Средство измерений, реализующие измерительное преобразование, сравнение с мерой, воспроизведение величины заданного размера в комплексе, называется измерительным прибором. Измерительный прибор — СИ, предназначенное для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне.

  • Как правило, измерительный прибор имеет устройства для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и устройство для его индикации в форме, наиболее доступной для восприятия.
  • Во многих случаях устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой, диаграмму, цифровое табло или дисплей, благодаря которым может быть произведен отсчет или регистрация результата измерений.

В компьютеризированных СИ регистрация результата измерений может проводиться автоматически на носитель того или иного вида. Различают следующие виды измерительных приборов : аналоговые (выходной сигнал является непрерывной функцией измеряемой величины) и цифровые (выходной сигнал представлен в цифровом виде), показывающие (допускают т олько отсчитывание показаний) и регистрирующие (предусмот рена регистрация результатов измерений), суммирующие (показания функционально связаны с суммой двух или нескольких величин) и интегрирующие (значение измеряемой величины определяется путем ее интегрирования по другой величине).

  1. Например, микрометр и цифровой вольтметр относятся к показывающим измерительным приборам, барограф — к регистрирующим.
  2. Различают также измерительные приборы прямого действия и сравнения,
  3. В измерительном приборе прямого действия результат измерений снимается непосредственно с его устройства индикации.

Примерами таких приборов являются амперметр, манометр, ртутно-стеклянный термометр. Измерительные приборы прямого действия предназначены для измерений методом непосредственной оценки. В отличие от них, измерения методом сравнения с мерой проводится с помощью измерительных приборов сравнения, называемых также компараторами,

  1. Измерительный прибор сравнения — измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно.
  2. Примерами компараторов являются: двухчашечные весы, интерференционный компаратор мер длины, мост электрического сопротивления, электроизмерительный потенциометр, фотометрическая скамья с фотометром.

Компараторы для выполнения своих функций могут не хранить единицу. Такие компараторы, строго говоря, нельзя считать средствами измерений. Тем не менее, они должны обладать рядом важных метрологических свойств, прежде всего, обеспечивать небольшую случайную погрешность и высокую чувствительность измерений.

Где применяются измерительные приборы?

Назначение электроизмерительных приборов и их главные параметры — Чтобы понять, для чего нужны измерительные приборы, стоит узнать об их основных видах, среди которых бывают устройства таких категорий, как:

Рабочие (используются для контроля определенного режима функционирования электрических установок на производстве); Образцовые (нужны для градуировки и проверки параметров рабочего оборудования).

Назначение электроизмерительных приборов делит их на такие типы, как:

Устройства для измерения тока — амперметры; Точные измерители напряжения — вольтметры; Приборы для измерения мощности — ваттметры; Измерители сопротивления — омметры; Оборудование для измерения частоты переменного тока — частотомеры; Универсальные счетчики электрической энергии.

Такие устройства могут относиться к категории приборов сравнения или непосредственной оценки. По конструкции эти устройства могут делиться на оборудование с механическим стрелочным указателем и зеркальные приборы со световым указателем, а также на электронные (с цифровым или стрелочным указателем) и самопишущие инструменты.

Точность измерений и приборов (относительная и основная приведенная погрешность). Обозначения на рабочей шкале. Функциональность (количество функций).

В ассортименте интернет-магазина Laserliner вы найдете точные и надежные мультиметры, которые соединяют в себе функции многих электроизмерительных устройств. Все измерительные приборы широко применяются в разных сферах жизнедеятельности человека. Они используются в промышленности и в быту, позволяя вычислять определенные показатели различных величин, показывая их в доступном для понимания формате.

Какие существуют методы измерения?

Под методом измерения понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Для прямых измерений можно выделить несколько основных методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой, совпадений и замещения.

При косвенных измерениях широко применяют преобразование измеряемой величины в процессе измерений. Метод непосредственной оценки дает значение измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Например, измерение давления пружинным манометром, массы на циферблатных весах, силы электрического тока амперметром и т.д.

Точность измерений с помощью этого метода бывает ограниченной, но быстрота процесса измерения делает его незаменимым для практического применения. Наиболее многочисленной группой средство измерений, применяемых для измерения этим методом, являются показывающие, в том числе и стрелочные, приборы (манометры, вольтметры, расходомеры и др.).

Измерение с помощью интегрирующего измерительного прибора-счетчика также является методом непосредственной оценки. Этим же методом осуществляют измерения с помощью самопищущих приборов. Однако определение какой-либо величины путем планиметрирования площади, ограниченной записанной кривой, уже не является методом непосредственной оценки и относится к косвенным методам.

В случае выполнения особо точных измерений применяют метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирям или измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнения с ЭДС нормального элемента.

Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами, называется методом противопоставления. Например, взвешивание груза на равноплечих весах, когда измеряемая масса определяется как сумма масс гирь, ее уравновешивающих, и показания по шкале весов.

Этот метод позволяет уменьшить воздействие на результаты измерений влияющих величин, так как они более или менее равномерно искажают сигналы измерительной информации как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой.

Дифференциальный (разностный) метод характеризуется измерением разности между значениями измеряемой и известной (воспроизводимой мерой) величин. Например, измерения путем сравнения с образцовой мерой на компараторе, выполняемые при поверке мер длины. Дифференциальный метод позволяет получать результаты с высокой точностью даже при применении относительно грубых средств для измерения разности.

Но осуществлять этот метод возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значение которой близко к значению измеряемой. Это во многом случаях легче, чем изготовить средство измерений высокой точности. Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

В чем измеряется U в электрике?

Материал из Википедии — свободной энциклопедии Перейти к навигации Перейти к поиску U может означать:

U — буква латиницы. U — символ химического элемента уран, В биохимии U — символ урацила, В интернет-сленге U является аббревиатурой «you».

U — символ планеты Уран.

U — Базовый размер стандарта сверхмалых искусственных спутников Кубсат, называемый «1U», составляет 10х10х10 см при весе не более 1,33 кг.

В математике В физике

U — внутренняя энергия тела. u — один из рекомендованных символов для обозначения скорости, U — рекомендованный символ для обозначения электрического напряжения,;* u — рекомендованный символ для обозначения вектора смещения иона (физика твёрдых тел). u — рекомендованный символ для обозначения главного направления в решётке (физика твёрдых тел)

U — юнит, единица измерения размера оборудования по высоте, равная 1,75 дюйма, или одному вершку. В популяционной генетике обозначение гаплогруппы U (мтДНК)

В чем измеряется электрическое напряжение?

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 июля 2020 года; проверки требуют 15 правок, У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение,

Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — скалярная физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля (включающего сторонние поля), совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки A в точку B, и работы сторонних сил,

Какие виды измерений используют электрики?

Электрические измерения, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др.

В чем измеряется напряжение?

Напряжение — это давление от источника питания электрической цепи, которое обеспечивает движение заряженных электронов (ток) через проводящий контур, позволяя им выполнять полезную работу (например, обеспечивать свечение лампочки). В кратком виде: напряжение = давление, оно измеряется в вольтах (В).

  1. Эта единица измерения названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745–1827 гг.), который изобрел вольтов столб, ставший предшественником современной бытовой батареи.
  2. Ранее напряжение называлось электродвижущей силой (эдс).
  3. Поэтому в ряде уравнений, например в законе Ома, напряжение обозначается символом E,

Пример напряжения в простой цепи постоянного тока:

  1. В этой цепи постоянного тока переключатель замкнут (переведен во включенное положение).
  2. В источнике питания образуется напряжение («разность потенциалов» между двумя полюсами батареи), создавая давление, под действием которого поток электронов движется к отрицательной клемме батареи.
  3. Ток достигает лампочки, и лампочка начинает светиться.
  4. Ток возвращается в источник питания.

Различают напряжение переменного тока и постоянного тока, Отличия заключаются в следующем: Напряжение переменного тока (на цифровом мультиметре обозначается символом ):

  • распространяется равномерными синусоидальными волнами, как показано ниже:
  • меняет направление с регулярными интервалами.
  • обычно вырабатывается электростанциями с помощью генераторов, которые преобразуют механическую энергию, производимую вращением под действием протекающей воды, пара, ветра или тепла, в электрическую энергию.
  • более распространено, чем напряжение постоянного тока. Электростанции подают напряжение переменного тока в организации и дома, где большинство устройств работает на напряжении переменного тока.
  • Основные источники питания различаются в зависимости от страны. Например, в США напряжение источников равно 120 В.
  • Некоторые бытовые устройства, например телевизоры и компьютеры, используют напряжение постоянного тока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *