Teollisuuden energiansäästöä ja energiatehokkuutta ei voi kuvitella ilman sähkömittaukset, koska on mahdotonta tallentaa sellaista, jonka tiliä et tunne.

Sähkömittaukset suoritetaan jollakin seuraavista tyypeistä: suora, epäsuora, kumulatiivinen ja nivelmittaus. Nimi suora näkymä puhuu puolestaan, halutun arvon arvon määrittää suoraan laite. Esimerkki tällaisista mittauksista on tehon määritys wattimittarilla, virran määritys ampeerimittarilla jne.

epäsuora näkymä on löytää arvo tämän arvon tunnetun riippuvuuden ja suoralla menetelmällä löydetyn arvon perusteella. Esimerkki on tehon määritys ilman wattimittaria. Suoralla menetelmällä löydetään I, U, vaihe ja teho lasketaan kaavalla.

Kumulatiiviset ja yhteiset näkemykset mittaukset koostuvat useiden samanlaisten (kumulatiivisten) tai ei-samankaltaisten (yhteisten) suureiden samanaikaisesta mittauksesta. Haluttujen arvojen löytäminen suoritetaan ratkaisemalla yhtälöjärjestelmiä suorien mittausten tuloksena saaduilla kertoimilla. Yhtälöiden lukumäärän tällaisessa järjestelmässä on oltava yhtä suuri kuin etsittyjen suureiden lukumäärä.

Suorat mittaukset koska yleisin mittaustyyppi voidaan tehdä kahdella päämenetelmällä:

• suora arviointimenetelmä
• mittavertailumenetelmä.

Ensimmäinen menetelmä on yksinkertaisin, koska halutun arvon arvo määritetään instrumentin asteikolla.

Tämä menetelmä määrittää virran voimakkuuden ampeerimittarilla, volttimittarien jännitteen jne. Arvokkuus tätä menetelmää voidaan kutsua yksinkertaisuudeksi ja alhaisen tarkkuuden puutteeksi.

Mittaukset mittaan verrattaessa suoritetaan jonkin seuraavista seuraavia menetelmiä: substituutio, oppositio, sattuma, ero ja nolla. Mitta on eräänlainen viitearvo tietylle suurelle.

Differentiaali- ja nollamenetelmät– ovat mittasiltojen toiminnan perusta. Differentiaalimenetelmällä tehdään balansoimattomia osoittavia siltoja ja nollamenetelmällä balansoituja tai nollaykkösiä.

Tasapainotetuissa silloissa vertailu tapahtuu kahden tai useamman apuvastuksen avulla, jotka on valittu siten, että ne muodostavat verratuilla vastuksilla suljetun piirin (nelipääteverkon), joka saa virran yhdestä lähteestä ja jonka potentiaalintasauspisteet havaitsevat tasapainoindikaattori.

Apuvastusten välinen suhde on vertailuarvojen välisen suhteen mitta. Ketjujen tasapainon indikaattori tasavirta galvanometri toimii ja vaihtovirtapiireissä millivolttimittari.

Differentiaalimenetelmää kutsutaan muuten eromenetelmäksi, koska tunnetun ja halutun virran erotus vaikuttaa mittauslaitteeseen. Nollamenetelmä on rajoittava tapaus differentiaalinen menetelmä. Esimerkiksi ilmoitetussa siltapiirissä galvanometri näyttää nollaa, jos tasa-arvoa noudatetaan:

R1*R3 = R2*R4;

Tästä lausekkeesta seuraa:

Rx=R1=R2*R4/R3.

Siten on mahdollista laskea minkä tahansa tuntemattoman elementin resistanssi edellyttäen, että muut 3 ovat esimerkillisiä. Myös esimerkillinen tasavirran lähde tulisi olla.

Kontrastimenetelmä- Muuten tätä menetelmää kutsutaan kompensaatioksi ja sitä käytetään suoraan jännitteen tai EMF:n, virran vertailuun ja epäsuorasti muiden sähköisiksi muunnettavien suureiden mittaamiseen.

Laitteeseen kytketään kaksi vastakkain suunnattua EMF:ää, joita ei ole kytketty toisiinsa, joita pitkin piirin haarat tasapainotetaan. Kuvassa: on löydettävä Ux. Esimerkinomaisen säädettävän resistanssin Rk avulla saadaan aikaan sellainen jännitehäviö Uk, että se on numeerisesti yhtä suuri kuin Ux.

Niiden tasa-arvo voidaan arvioida galvanometrin lukemien perusteella. Jos Uki Ux on yhtä suuri, galvanometripiirin virta ei kulje, koska ne ovat vastakkaisia. Kun tiedämme virran vastuksen ja suuruuden, määritämme Uх kaavan avulla.

korvausmenetelmä- menetelmä, jossa haluttu arvo korvataan tai yhdistetään tunnetun esimerkinomaisen arvon kanssa, joka on samanarvoinen kuin korvattu arvo. Tätä menetelmää käytetään induktanssin tai kapasitanssin määrittämiseen ei tunnetut arvot s. Lauseke, joka määrittää taajuuden riippuvuuden piiriparametreista:

fo=1/(√LC)

Vasemmalla RF-generaattorin asettama taajuus f0, oikealla puolella mitatun piirin induktanssin ja kapasitanssin arvot. Valitsemalla taajuusresonanssin voidaan määrittää tuntemattomat arvot lausekkeen oikealta puolelta.

Resonanssiosoitin on elektroninen volttimittari, jolla on suuri tulovastus, jonka lukemat resonanssihetkellä ovat suurimmat. Jos mitattu induktori on kytketty rinnan referenssikondensaattorin kanssa ja resonanssitaajuus mitataan, niin Lx:n arvo saadaan yllä olevasta lausekkeesta. Samoin löydetään tuntematon kapasiteetti.

Ensin resonanssipiiri, joka koostuu induktanssista L ja esimerkinomaisesta kapasitanssista Co, viritetään resonanssiin taajuudella fo; samaan aikaan arvot fo ja kondensaattorin Co1 kapasitanssi ovat kiinteät.

Sitten rinnakkain esimerkinomaisen kondensaattorin Co kanssa kondensaattori Cxi kytketään muuttamalla esimerkinomaisen kondensaattorin kapasitanssia resonanssin saavuttamiseksi samalla taajuudella fo; vastaavasti haluttu arvo on yhtä suuri kuin Co2.

Sovitusmenetelmä- menetelmä, jossa ero halutun ja tunnetun arvon välillä määritetään asteikkomerkkien tai jaksollisten signaalien yhteensopivuuden perusteella. Hyvä esimerkki Tämän menetelmän soveltaminen elämässä on mittaamista kulmanopeus eri osien pyörittäminen.

Tätä varten mitataan kohteeseen merkitään esimerkiksi liidulla. Kun merkillä varustettu osa pyörii, siihen suunnataan stroboskooppi, jonka vilkkumistaajuus on aluksi tiedossa. Stroboskoopin taajuutta säätämällä merkki pysyy paikallaan. Tässä tapauksessa osan pyörimisnopeus on yhtä suuri kuin stroboskoopin välähdystaajuus.

SÄHKÖINEN
MITAT SISÄLLÄ
JÄRJESTELMÄT
VIRTALÄHDE
Luennoitsija: Ph.D., EPP:n laitoksen apulaisprofessori
Buyakova Natalya Vasilievna

Sähkömitat ovat
joukko sähköisiä ja elektronisia mittauksia,
jota voidaan pitää yhtenä osioista
metrologia. Nimi "metrologia" on johdettu kahdesta
Kreikan sanat: metron - mitta ja logos - sana, oppi;
kirjaimellisesti: mittaoppi.
AT nykyaikainen ymmärrys tiedettä kutsutaan metrologiaksi
mittauksista, menetelmistä ja keinoista niiden varmistamiseksi
yhtenäisyyttä ja tapoja saavuttaa vaadittu tarkkuus.
AT oikea elämä metrologia ei ole vain tiedettä, vaan myös
alueella käytännön toimintaa liittyvä
fysikaalisten määrien tutkiminen.
Aihe
metrologia
on
vastaanottaminen
kvantitatiivista tietoa esineiden ominaisuuksista ja
prosesseja, ts. esineiden ja prosessien ominaisuuksien mittaaminen
vaadittua tarkkuutta ja luotettavuutta.

Mittaukset ovat yksi tärkeimmät keinot tietoa
ihmisen luonne.
He antavat määrällinen ominaisuus ympärillä
maailmasta, paljastaen ihmiselle toiminnan luonnossa
kuviot.
Mittaus ymmärretään joukkona operaatioita,
suoritetaan erikoistekniikan avulla
tarkoittaa, että se tallentaa mitatun arvon yksikön,
jolloin mitattua arvoa voidaan verrata sen kanssa
yksikkö ja saada tämän määrän arvo.
X:n mittaustulos kirjoitetaan muodossa
X = A[X],
missä A on dimensioton luku, jota kutsutaan numeeriseksi
fyysisen suuren arvo; [X] - yksikkö
fyysinen määrä.

SÄHKÖMITTAUKSET

Mittaus sähkömäärät kuten jännite,
vastus, virta, teho tuotetaan
auta erilaisia ​​keinoja - mittauslaitteet,
piirit ja erikoislaitteet.
Mittauslaitteen tyyppi riippuu tyypistä ja koosta
(arvoalue) mitatusta arvosta sekä alkaen
vaadittava mittaustarkkuus.
Sähkömittauksissa käytetään perusmittauksia
SI-yksiköt: voltti (V), ohm (ohm), farad (F),
henry (G), ampeeri (A) ja sekunti (s).

SÄHKÖARVOYKSIKÖIDEN STANDARDIT

Sähkö
mittaus
Tämä
löytäminen
(kokeellisilla menetelmillä) fysiikan arvot
määrä asianmukaisina yksikköinä ilmaistuna
(esimerkiksi 3 A, 4 B).
Sähkösuureiden yksiköiden arvot määritetään
kansainvälistä sopimusta lakien mukaisesti
fysiikka ja mekaanisten suureiden yksiköt.
Sähkösuureiden yksiköiden "ylläpidosta" lähtien,
määritelty
kansainvälinen
sopimuksia
liittyvät
kanssa
vaikeuksia
niitä
esittää
"käytännöllinen"
standardit
yksiköitä
sähkö
määriä.
Sellainen
standardit
tuettu
osavaltio
eri maiden metrologiset laboratoriot.

Kaikki yleiset sähkö- ja magneettiyksiköt
mittaukset perustuvat metrijärjestelmään.
AT
suostumus
kanssa
moderni
määritelmät
sähkö- ja magneettiset yksiköt he ovat kaikki
johdetut yksiköt, jotka on johdettu tietyistä
fyysiset kaavat alkaen metriset yksiköt pituus,
massa ja aika.
Koska useimmat sähköiset ja magneettiset
määriä
ei
jotta
yksinkertaisesti
mitata,
käyttämällä
mainittuja standardeja, katsottiin, että se on kätevämpi
Asentaa
kautta
asiaankuuluvaa
kokeiluja
johdetut standardit joillekin määritellyistä
määriä, kun taas toiset mitataan tällaisilla standardeilla.

SI-yksiköt

Ampere, voiman yksikkö sähkövirta, - Yksi
kuusi perusyksiköt SI-järjestelmät.
Ampere (A) - vakiovirran voimakkuus, joka milloin
kulkee kahta yhdensuuntaista suoraa pitkin
äärettömän pituisia johtimia, joilla on mitätön
pyöreä poikkileikkausala,
sijaitsee tyhjiössä 1 metrin etäisyydellä
toinen kutsuisi johtimen jokaista osaa
1 m pitkä, vuorovaikutusvoima 2∗ 10−7 N.
Voltti, potentiaalieron ja sähkömoottorin yksikkö
vahvuus.
voltti (V) - sähköjännite Sijainti päällä
sähköpiiri, jonka tasavirta on 1 A at
virrankulutus 1W.

Coulomb, sähkön määrän yksikkö
(sähkövaraus).
Coulomb (C) - kulkevan sähkön määrä
kautta poikittaisleikkaus kapellimestari klo
tasavirta teholla 1 A 1 sekunnin ajan.
Farad, sähkökapasitanssin yksikkö.
Farad (F) - kondensaattorin kapasitanssi, levyillä
joka 1 C:n varauksella sähköinen
jännite 1V.
Henry, induktanssin yksikkö.
Henry on yhtä suuri kuin sen piirin induktanssi, jossa
syntyy EMF-itseinduktio 1 V jännitteellä yhtenäisellä
tämän piirin virranvoimakkuuden muutos 1 A 1 sekunnissa.

Weber, magneettivuon yksikkö.
Weber (WB) - magneettinen virtaus, samalla kun se pienenee
joka nollaa siihen kytketyssä piirissä,
jonka resistanssi on 1 ohm, virtaa
sähkövaraus 1 C.
Tesla, magneettisen induktion yksikkö.
Tesla (Tl) - homogeenisen magneettisen induktion
magneettikenttä, jossa magneettivuo
1 m2 tasaisen alueen läpi,
kohtisuorassa induktioviivoja vastaan ​​on yhtä suuri kuin 1 Wb.

10. MITTAUSLAITTEET

Mittaukseen käytetään useimmiten sähköisiä mittalaitteita
joko sähkösuureiden hetkelliset arvot tai
ei-sähköinen, muutettu sähköiseksi.
Kaikki laitteet on jaettu analogisiin ja digitaalisiin.
Edellinen näyttää yleensä mitatun arvon
arvot eteenpäin liikkuvan nuolen avulla
valmistumisasteikko.
Jälkimmäiset on varustettu digitaalisella näytöllä, joka
näyttää mitatun arvon numerona.
Digitaaliset instrumentit useimmissa mittauksissa ovat enemmän
mieluummin, koska ne ovat tarkempia ja kätevämpiä
lukemia otettaessa ja yleisesti ottaen ovat monipuolisempia.

11.

Digitaaliset yleismittarit
("monimittarit") ja digitaalisia volttimittareita käytetään
keskipitkän tai suuren tarkkuuden mittauksiin
DC-vastus sekä jännite ja
Vaihtovirta.
Analoginen
kodinkoneet
vähitellen
pakotetaan ulos
digitaalisia, vaikka ne silti löytävät sovellusta missä
alhaiset kustannukset ovat tärkeitä, eikä suurta tarkkuutta tarvita.
Tarkimmat resistanssi- ja impedanssimittaukset
vastus (impedanssi) on mittaus
sillat ja muut erikoismittarit.
Tallentaa mitatun arvon muutoksen kulun
ajoissa käytetään tallennuslaitteita - nauhakarttatallentimia ja elektronisia oskilloskooppeja,
analoginen ja digitaalinen.

12. DIGITAALISET INSTRUMENTIT

Kaikki digitaaliset mittauslaitteet (paitsi
alkueläimet) vahvistimet ja muut elektroniset
lohkot tulosignaalin muuntamiseksi signaaliksi
jännite, joka sitten digitoidaan
analogia-digitaalimuunnin (ADC).
Mitattua arvoa ilmaiseva numero näkyy näytössä
valoa emittoiva diodi (LED), tyhjiöfluoresoiva tai
nestekide (LCD) -osoitin (näyttö).
Laitetta ohjataan yleensä sisäänrakennetulla laitteella
mikroprosessori ja yksinkertaisia ​​laitteita mikroprosessori
yhdistettynä ADC:hen yhdessä integroidussa piirissä.
Digitaaliset instrumentit sopivat hyvin käytettäväksi
yhteys ulkoiseen tietokoneeseen. Joissakin tyypeissä
mittaukset, kuten tietokone vaihtaa mittauksen
laitteen toimintoja ja antaa niille tiedonsiirtokomentoja
käsittelyä.

13. Analogia-digitaalimuuntimet (ADC)

ADC:itä on kolmea päätyyppiä: integroiva,
peräkkäinen approksimaatio ja rinnakkaisuus.
Integroiva ADC laskee tulosignaalin keskiarvon
aika. Kolmesta luetellusta tyypistä tämä on tarkin,
vaikkakin hitain. Muunnosaika
integroiva ADC on alueella 0,001 - 50 s ja
enemmän, virhe on 0,1-0,0003%.
SAR ADC -virhe
hieman enemmän (0,4-0,002 %), mutta aika
muunnos - 10 ms:sta 1 ms:iin.
Rinnakkais-ADC:t ovat nopeimpia, mutta myös
vähiten tarkka: niiden muunnosaika on luokkaa 0,25
ns, virhe - 0,4 - 2%.

14.

15. Diskretisointimenetelmät

Signaali näytteistetään ajassa nopealla
mittaamalla sitä yksittäisinä ajankohtina ja
mittausarvojen pitäminen (tallennus) jonkin aikaa
muuntaa ne digitaaliseen muotoon.
Saatujen diskreettien arvojen sarja
voidaan näyttää käyrän muodossa
aaltomuoto; neliöi nämä arvot ja
Yhteenvetona voimme laskea neliön keskiarvon
signaalin arvo; niitä voidaan käyttää myös
laskelmat
aika
nousta,
maksimi
arvo, aikakeskiarvo, taajuusspektri jne.
Aika diskretointi voidaan tehdä joko
yksi signaalijakso ("reaaliaikainen"), joko (ja
peräkkäinen tai satunnainen otanta) riviä kohden
toistuvia jaksoja.

16. Digitaaliset volttimittarit ja yleismittarit

Digitaalinen
volttimetrit
ja
yleismittarit
mitata
määrän kvasistaattinen arvo ja ilmoita se
digitaalinen muoto.
Volttimittarit mittaavat jännitteen suoraan,
yleensä DC, kun taas yleismittarit voivat mitata
AC- ja DC-jännite, virran voimakkuus,
Tasavirtavastus ja joskus lämpötila.
Nämä yleisimmät testit ja mittaukset
kodinkoneet yleinen tarkoitus mittausvirheellä 0,2 alkaen
0,001 %:iin asti voi olla 3,5- tai 4,5-numeroinen digitaalinen näyttö.
"Puolen kokonaisluvun" merkki (numero) on ehdollinen osoitus siitä
näytössä saattaa näkyä lukuja, jotka ovat alueen ulkopuolella
merkkien nimellinen määrä. Esimerkiksi 3,5-numeroinen (3,5-numeroinen) näyttö alueella 1-2V voi näyttää
jännite jopa 1,999 V.

17.

18. Impedanssimittarit

Nämä ovat erikoislaitteita, jotka mittaavat ja näyttävät
kondensaattorin kapasitanssi, vastuksen vastus, induktanssi
induktorit tai kokonaisvastus (impedanssi)
kondensaattorin tai induktorin kytkeminen vastukseen.
On olemassa tämäntyyppisiä laitteita kapasitanssin mittaamiseen 0,00001 pF:stä alkaen
jopa 99,999 uF, resistanssit 0,00001 ohmista 99,999 k ohmiin ja
induktanssi 0,0001 mH - 99,999 G.
Mittauksia voidaan tehdä 5 Hz - 100 MHz taajuuksilla, vaikka ei kumpikaan
yksi laite ei kata koko taajuusaluetta. Taajuuksilla
lähellä 1 kHz, virhe voi olla vain 0,02%, mutta
tarkkuus laskee lähellä taajuusalueiden rajoja ja mitataan
arvot.
Useimmat instrumentit voivat myös näyttää johdannaisia
määriä, kuten kelan laatutekijä tai häviökerroin
kondensaattori, laskettuna tärkeimmistä mittausarvoista.

19.

20. ANALOGISET INSTRUMENTIT

Jännitteen, virran ja vastuksen mittaamiseen päällä
pysyvä
nykyinen
Käytä
analoginen
magnetosähköiset laitteet kestomagneetti ja
monikierros liikkuva osa.
Tällaiset osoitintyyppiset laitteet ovat tunnusomaisia
virhe 0,5 - 5 %.
Ne ovat yksinkertaisia ​​ja edullisia (esimerkiksi auto
mittarit, jotka näyttävät virran ja lämpötilan), mutta eivät
käytetään siellä missä on tarvetta
merkittävä tarkkuus.

21. Magnetosähköiset laitteet

Tällaisissa laitteissa käytetään vuorovaikutusvoimaa
magneettikenttä, jossa virta on käämin käänteissä liikkuva
osa, taipumus kääntää jälkimmäistä.
Tämän voiman hetken tasapainottaa hetki
vastajousen synnyttämä, joten
jokainen nykyinen arvo vastaa tiettyä
osoittimen sijainti asteikolla. Liikkuvassa osassa on
monikierroslankakehyksen muoto, jonka mitat ovat alkaen
3-5 - 25-35 mm ja tehty mahdollisimman kevyeksi.
Siirrettävä
osa,
perusti
päällä
kivi
laakerit tai ripustettu metalliin
nauha, asetettu napojen väliin vahva
kestomagneetti.

22.

Kaksi kierrejousta, jotka tasapainottavat vääntömomenttia
toimivat myös liikkuvan esineen käämityksen johtimina
osat.
Magnetosähköinen
laite
reagoi
päällä
nykyinen,
kulkee sen liikkuvan osan käämin läpi, ja siksi
On
sinä itse
ampeerimittari
tai,
tarkemmin,
milliametri (koska alueen yläraja
mittaus ei ylitä noin 50 mA).
Se voidaan sovittaa mittaamaan suurempia virtoja
voima kytkemällä rinnakkain liikkuvan osan käämin kanssa
shunttivastus, jolla on pieni vastus
liikkuvan osan käämitys haarautui vain pienen osan
mitattu kokonaisvirta.
Tällainen laite sopii mitatuille virroille
monta tuhatta ampeeria. Jos sarjassa
kytke ylimääräinen vastus käämitykseen, sitten laite
muuttua volttimittariksi.

23.

Jännitteen pudotus tällaisessa sarjassa
yhteys
on yhtä suuri
tehdä työtä
vastus
vastus laitteen näyttämään virtaan, jotta se
asteikko voidaan jakaa voltteina.
Vastaanottaja
tehdä
alkaen
magnetosähköinen
milliammetrinen ohmimittari, sinun on kiinnitettävä siihen
sarjassa mitattuja vastuksia ja niitä sovelletaan
Tämä
johdonmukainen
yhdiste
pysyvä
jännitteestä, kuten akusta.
Virta tällaisessa piirissä ei ole verrannollinen
vastus, ja siksi tarvitaan erityinen asteikko,
korjaava epälineaarisuus. Sitten se on mahdollista
laske resistanssi suoraan asteikolla
ja ei kovin suurella tarkkuudella.

24. Galvanometrit

Vastaanottaja
magnetosähköinen
kodinkoneet
liittyvät
ja
galvanometrit ovat erittäin herkkiä laitteita
erittäin pienten virtojen mittaukset.
Galvanometreissä ei ole laakereita, niiden liikkuva osa
ripustettu ohueen nauhaan tai lankaan, käytetty
vahvempi magneettikenttä, ja nuoli korvataan
ripustuskierteeseen liimattu peili (kuva 1).
Peili pyörii liikkuvan osan mukana, ja
injektio
hänen
vuoro
arvioitu
päällä
siirtymä
valopiste, jonka hän heittää pois vaa'alta,
asennettu noin 1 m etäisyydelle.
Herkimmät galvanometrit pystyvät antamaan
asteikon poikkeama, joka on yhtä suuri kuin 1 mm, virran muutoksella
vain 0,00001 uA.

25.

Kuva 1. PEILIGALVANOMETRI mittaa virran
kulkee sen liikkuvan osan käämin läpi, asetetaan sisään
magneettikenttä valopisteen poikkeaman mukaan.
1 - jousitus;
2 - peili;
3 - rako;
4 - pysyvä
magneetti;
5 - käämitys
liikkuva osa;
6 - kevät
jousitus.

26. TALLENNUSLAITTEET

Tallennuslaitteet tallentavat muutosten "historian".
mitattu arvo.
Näiden laitteiden yleisimmät tyypit ovat
nauhakartan tallentimet, jotka tallentavat muutoskäyrän kynällä
arvot karttapaperiteipillä, analoginen
elektroniset oskilloskoopit pyyhkäisevät prosessikäyrää
päällä
näyttö
elektronisuihku
putket,
ja
digitaalinen
oskilloskoopit, jotka tallentuvat kerran tai harvoin
toistuvia signaaleja.
Suurin ero näiden laitteiden välillä on nopeus.
levyjä.
Nauha
tallentimet
kanssa
niitä
liikkuva
mekaaniset osat soveltuvat parhaiten rekisteröintiin
signaalit, jotka muuttuvat sekunneissa, minuuteissa ja jopa hitaammin.
Elektroniset oskilloskoopit pystyvät tallentamaan
signaalit, jotka muuttuvat ajan myötä miljoonasosista
sekunneista useisiin sekunteihin.

27. SILTOJEN MITTAAMINEN

Mittaus
silta
Tämä
yleensä
nelilapainen
sähköinen
ketju,
laadittu
alkaen
vastukset,
kondensaattorit ja induktorit, jotka on suunniteltu
määritetään näiden komponenttien parametrien suhde.
Piirin yhteen vastakkaisten napojen pariin on kytketty
virtalähde ja toiselle - nollailmaisin.
Mittaussiltoja käytetään vain tapauksissa, joissa
vaaditaan korkein mittaustarkkuus. (Mittauksia varten
keskellä
tarkkuus
se on parempi
nauttia
digitaalinen
laitteita, koska niitä on helpompi käsitellä.)
Parhaat
muuntaja
mittaamalla
siltoja
vaihtovirralle on ominaista virhe (mittaukset
suhde) luokkaa 0,0000001 %.
Yksinkertaisin silta vastuksen mittaamiseen on nimetty
sen keksijä C. Wheatstone

28. Kaksinkertainen DC-mittaussilta

Kuva 2. DOUBLE MEASURING BRIDGE (Thomson-silta) lisää tarkka variantti Mittaukseen sopiva Wheatstone-silta
nelinapaisten referenssivastusten resistanssi alueella
mikroohmia.

29.

Kuparijohtoja on vaikea kytkeä vastukseen ilman sisäänvientiä
kun taas koskettimien resistanssi on luokkaa 0,0001 ohmia tai enemmän.
Jos resistanssi on 1 ohm, tällainen virtajohto aiheuttaa virheen
luokkaa vain 0,01%, mutta resistanssilla 0,001 ohmia
virhe on 10%.
Kaksoismittaussilta (Thomson-silta), jonka kaavio
esitetty kuvassa. 2, suunniteltu mittaamaan
pienikokoisten referenssivastusten vastus.
Tällaisten nelinapaisten referenssivastusten vastus
määritellään jännitteen ja niiden potentiaalin suhteena
liittimet (Rs-vastuksen p1, p2 ja Rx-vastuksen p3, p4 kuvassa 2)
virtaa niiden virtaliittimien kautta (c1, c2 ja c3, c4).
Tällä tekniikalla liitoksen vastus
johdot eivät aiheuta virheitä halutun mittaustulokseen
vastus.
Kaksi lisävartta m ja n poistavat vaikutuksen
liitäntäjohto 1 napojen c2 ja c3 välillä.
Näiden käsien vastukset m ja n valitaan siten, että
yhtälö M/m = N/n täyttyi. Sitten vaihtamalla
resistanssi Rs, vähennä epätasapaino nollaan ja löydä Rx =
Rs(N/M).

30. AC-siltojen mittaus

Yleisimmät mittasillat
vaihtovirta on suunniteltu mittauksiin joko päällä
verkkotaajuudella 50-60 Hz tai äänitaajuuksilla
(yleensä noin 1000 Hz); erikoistunut
mittaussillat toimivat 100 MHz:n taajuuksilla.
Yleensä vaihtovirtasiltojen mittauksessa
kahden olkapään sijasta, jotka määrittävät suhteen tarkasti
jännite, käytetään muuntajaa. Poikkeuksiin
tämä sääntö sisältää mittaussillan
Maxwell - Viini.

31. Maxwellin mittasilta - Veena

Kuva 3. MAXWELL-MITTAUSSILTA - VINA varten
vertaamalla vertailukelojen (L) parametreja ja
kondensaattorit (C).

32.

Tällaisen mittaussillan avulla voit verrata standardeja
induktanssi (L) kapasitanssistandardeilla tuntemattomalla
tarkalleen toimintataajuudella.
Kapasitanssistandardeja käytetään korkeiden mittauksissa
tarkkuus,
siltä osin kuin
ne
rakentavasti
helpompaa
induktanssin tarkkuusstandardit, kompaktimpi,
niitä on helpompi suojata, eivätkä ne käytännössä luo
ulkoiset sähkömagneettiset kentät.
Tämän mittaussillan tasapainoolosuhteet ovat:
Lx = R2*R3*C1 ja Rx = (R2*R3) /R1 (kuvio 3).
Silta on tasapainossa jopa "epäpuhdasta"
virtalähde (eli signaalilähde, joka sisältää
perustaajuuden harmoniset), jos Lx:n arvo ei ole
taajuudesta riippuvainen.

33. Muuntajan mittasilta

Kuva 4. MUUNTAJAN MITTAUSSILTA
vaihtovirta samantyyppisten kokonaisten vertailuun
vastus

34.

Yksi AC-mittaussiltojen eduista
- jännitysten tarkan suhteen asettamisen helppous
muuntaja.
Toisin kuin jännitteenjakajat, jotka on rakennettu
vastukset, kondensaattorit tai induktorit,
muuntajat säilyvät pitkään
vakiojännitesuhde ja harvoin
vaativat uudelleenkalibroinnin.
Käytössä
riisi.
4
esitetty
järjestelmä
muuntaja
mittaussilta vertailla kahta samanlaista täydellistä
vastus.
Muuntajan mittasillan haitoihin
voi
syynä
sitten,
mitä
asenne,
annettu
muuntaja, riippuu jossain määrin taajuudesta
signaali.
Tämä on
johtaa
kohtaan
tarve
design
muuntaja
mittaamalla
siltoja
vain
varten
rajoitetut taajuusalueet, joilla taattu
passin tarkkuus.

35. AC SIGNAALIN MITTAUS

Ajassa vaihtelevien AC-signaalien tapauksessa
yleensä on mitattava joitain niiden ominaisuuksia,
liittyvät signaalin hetkellisiin arvoihin.
Useammin
Kaikki yhteensä
toivottavaa
tietää
rms
muuttujan sähkösuureiden (teholliset) arvot
virta, koska lämmitysteho jännitteellä 1V
tasavirta vastaa lämmitystehoa
jännite 1 V AC.
Lisäksi muut määrät voivat kiinnostaa,
esim. maksimi tai keskiarvo itseisarvo.
RMS (tehollinen) jännitteen arvo
(tai AC-voimakkuus) määritellään juureksi
aikakeskiarvon neliöjännitteen neliö
(tai nykyinen voimakkuus):

36.

jossa T on signaalin Y(t) jakso.
Maksimiarvo Ymax on suurin hetkellinen arvo
signaali, ja YAA:n keskimääräinen absoluuttinen arvo on itseisarvo,
ajan keskiarvo.
Sinimuotoisella värähtelymuodolla Yeff = 0,707Ymax ja
YAA = 0,637Ymax

37. AC jännitteen ja virran mittaus

Lähes kaikki jännitteen ja voiman mittauslaitteet
vaihtovirta näyttää sen arvon
sitä ehdotetaan pidettävä tehokkaana arvona
tulosignaali.
Kuitenkin halvoissa laitteissa usein itse asiassa
keskiarvo absoluuttinen tai maksimi mitataan
signaalin arvo, ja asteikko on asteikoitu niin, että
osoitus
vastasi
vastaava
tehollinen arvo olettaen, että syöte
signaali on sinimuotoinen.
Ei pidä unohtaa, että tällaisten välineiden tarkkuus
erittäin alhainen, jos signaali ei ole sinimuotoinen.

38.

Laitteet, jotka pystyvät mittaamaan todellista tehokkuutta
AC-signaalien arvo voi olla
perustuu johonkin kolmesta periaatteesta: sähköinen
kertolasku, signaalin näytteenotto tai lämpö
muunnoksia.
Laitteet, jotka perustuvat kahteen ensimmäiseen periaatteeseen, kuten
reagoivat yleensä jännitteeseen ja lämpöön
sähköiset mittauslaitteet - virtaa varten.
Käytettäessä lisä- ja shunttivastuksia
kaikki laitteet voivat mitata sekä virran että
Jännite.

39. Lämpösähköiset mittauslaitteet

Korkein mittaustarkkuus tehokkaita arvoja
Jännite
ja
nykyinen
tarjota
lämpö
sähköiset mittauslaitteet. He käyttävät
lämpövirtamuunnin pienen muodossa
tyhjennetty lasipatruuna lämmityksellä
lanka (0,5-1 cm pitkä), jonka keskiosaan
pieni helmi, joka on kiinnitetty lämpöparin kuumaan liitokseen.
Helmi tarjoaa lämpökontaktin ja samalla
sähköeristys.
Lämpötilan nousulla, joka liittyy suoraan
tehokas
merkitys
nykyinen
sisään
lämmitys
johto, termoparin lähdössä on termo-EMF
(DC jännite).
Tällaiset muuntimet soveltuvat voiman mittaamiseen
vaihtovirta taajuudella 20 Hz - 10 MHz.

40.

Kuvassa Kuvassa 5 on kaavio termistä
sähköinen mittauslaite, jossa on kaksi sovitettua
lämpövirtamuuntajien parametrien mukaan.
Kun tulopiiriin syötetään vaihtovirtajännite
Vac esiintyy muuntimen TC1 lämpöparin lähdössä
Tasajännite, vahvistin A luo
vakio
nykyinen
sisään
lämmitys
viivyttely
muunnin TC2, jossa viimeinen termopari
antaa saman tasajännitteen kuin tavanomainen
DC-laite mittaa lähtövirran.

41.

Kuva 5. LÄMPÖSÄHKÖMITTARI varten
jännitteen ja vaihtovirran tehollisten arvojen mittaus
nykyinen.
Lisävastuksen avulla voidaan kuvata virtamittari
muuta se volttimittariksi. Koska lämpö sähkömittarit
laitteet mittaavat suoraan vain 2 - 500 mA virtoja
virtamittaukset suurempaa voimaa vastusshuntit vaaditaan.

42. AC tehon ja energian mittaus

Vaihtovirtapiirin kuorman kuluttama teho
virta on yhtä suuri kuin aikakeskiarvotuote
jännitteen ja kuormitusvirran hetkelliset arvot.
Jos jännite ja virta vaihtelevat sinimuotoisesti (esim
näin tapahtuu yleensä), silloin teho P voidaan esittää muodossa
P = EI cosj, jossa E ja I ovat tehollisia arvoja
jännite ja virta, ja j on vaihekulma (siirtokulma)
jännitteen ja virran sinusoidit.
Jos jännite ilmaistaan ​​voltteina ja virta ampeerina,
teho ilmaistaan ​​watteina.
Kerroin cosj, jota kutsutaan tehokertoimeksi,
luonnehtii
tutkinnon
synkronointi
epäröintiä
jännite ja virta.

43.

Kanssa
taloudellinen
pisteitä
näkemys,
eniten
tärkeä
sähkömäärä - energia.
Energia W määräytyy tehon ja tulon perusteella
kulutuksen aika. AT matemaattinen muoto Tämä
on kirjoitettu näin:
Jos aika (t1 - t2) mitataan sekunneissa, jännite e on voltteina ja virta i ampeereina, niin energia W on
ilmaistaan ​​wattisekunteina, ts. joulea (1 J = 1 W*s).
Jos aikaa mitataan tunneissa, niin energia mitataan wattitunteina. Käytännössä on kätevämpää ilmaista sähköä
kilowattituntia (1 kWh = 1000 Wh).

44. Induktio sähkömittarit

Induktiomittari ei ole muuta kuin
pienitehoisena AC-moottorina
kaksi käämiä - virta- ja jännitekäämi.
Johtava kiekko asetettu käämien väliin
pyörii
alla
toiminta
vääntömomentti
hetki,
verrannollinen virrankulutukseen.
Tätä hetkeä tasapainottavat sisään indusoidut virrat
levy kestomagneetti, jotta pyörimisnopeus
käyttö on verrannollinen virrankulutukseen.

45.

Levyn kierrosten määrä tietyssä ajassa
suhteessa saatuun sähkön kokonaismäärään
on kuluttajan aika.
Levyn kierrosten lukumäärä lasketaan mekaanisella laskurilla,
joka näyttää sähkön kilowattitunteina.
Tämän tyyppisiä laitteita käytetään laajalti
kotitalouksien sähkömittarit.
Niiden virhe on yleensä 0,5%; ne
niillä on pitkä käyttöikä millä tahansa
sallitut virtatasot.

AIHEESTA:

"SÄHKÖMITTAUKSET"

Johdanto

Tieteen ja tekniikan kehitys on aina ollut tiiviisti sidoksissa mittausalan edistymiseen. Hyvin tärkeä Jotkut tutkijat korostivat tieteen mittauksia.

G. Galileo: "Mittaa kaikki mitattavissa oleva ja tee saavutettaviksi kaikki, mikä ei ole sen ulottuvilla."

DI. Mendelejev: "Tiede alkaa heti, kun ne alkavat mitata, tarkka tiede mahdotonta ajatella ilman mittaa.

Kelvin: "Kaikki tiedetään vain siinä määrin kuin se voidaan mitata."

Mittaukset ovat yksi tärkeimmistä tavoista ymmärtää luontoa, sen ilmiöitä ja lakeja. Jokainen uusi löytö luonnon- ja tekniset tieteet edeltää iso luku erilaisia ​​mittoja. (G. Ohm - Ohmin laki; P. Lebedev - kevyt paine).

Mittauksilla on tärkeä rooli uusien koneiden, rakenteiden luomisessa ja tuotteiden laadun parantamisessa. Esimerkiksi Leningradin "Elektrosilassa" luodun maailman suurimman penkkiturbiinigeneraattorin, 1200 MW, testauksen aikana tehtiin mittauksia 1500 sen eri pisteistä.

erityisesti tärkeä rooli toistaa sekä sähköisten että ei-sähköisten suureiden sähkömittauksia.

Maailman ensimmäinen sähköinen mittauslaite sähköinen voima" loi vuonna 1745 akateemikko G.V. Rokhman, M.V. Lomonosov.

Se oli elektrometri - laite potentiaalieron mittaamiseen. Kuitenkin vasta toisesta puolet XIX vuosisadalla generaattoreiden luomisen yhteydessä sähköenergiaa kysymys erilaisten sähköisten mittauslaitteiden kehittämisestä nousi jyrkästi esiin.

1800-luvun jälkipuolisko, 1900-luvun alku, - venäläinen sähköinsinööri M.O. Dolivo-Dobrovolsky kehitti ampeerimittarin ja volttimittarin, sähkömagneettisen järjestelmän; induktio mittausmekanismi; ferrodynaamisten laitteiden perusteet.

Samaan aikaan venäläinen fyysikko A.G. Stoletov - magneettisen läpäisevyyden muutoslaki, sen mittaus.

Samaan aikaan akateemikko B.S. Jacobi - laitteet sähköpiirin resistanssin mittaamiseen.

Sitten - D.I. Mendelejev - tarkka painoteoria, johdatus Venäjään Metrijärjestelmä toimenpiteet, sähköisten mittauslaitteiden tarkastusosaston järjestäminen.

1927 - Leningrad rakensi ensimmäisen kotimaisen instrumenttitehtaan "Elektropribor" (nyt - Vibrator - laskurien valmistus).

30 vuotta - instrumenttitehtaita rakennettiin Harkovaan, Leningradiin, Moskovaan, Kiovaan ja muihin kaupunkeihin.

Vuodesta 1948 vuoteen 1967 instrumenttien valmistuksen määrä kasvoi 200-kertaiseksi.

Seuraavissa viisivuotissuunnitelmissa instrumenttien valmistuksen kehitys etenee poikkeuksetta nopeampaa tahtia.

Pääsaavutukset:

– Analogiset laitteet parannettujen ominaisuuksien suoraa arviointia varten;

– Kapeaprofiiliset analogiset merkinantolaitteet;

– Tarkkuuspuoliautomaattiset kondensaattorit, sillat, jännitteenjakajat, muut asennukset;

– Digitaaliset mittauslaitteet;

– Mikroprosessorien käyttö;

– Mittaustietokone.

Nykyaikainen tuotanto on mahdotonta ajatella ilman nykyaikaiset keinot mitat. Sähköisiä mittauslaitteita kehitetään jatkuvasti.

Instrumentaatiossa radioelektroniikan saavutuksia käytetään laajasti, tietokone Tiede ja muita tieteen ja teknologian saavutuksia. Mikroprosessoreita ja mikrotietokoneita käytetään yhä enemmän.

Kurssin "Sähkömittaukset" opiskelu tähtää:

– Laitteen ja sähköisten mittauslaitteiden toimintaperiaatteen tutkiminen;

– Mittauslaitteiden luokittelu, tuntemus symboleja väline vaa'oilla;

– Perusmittaustekniikat, tiettyjen mittauslaitteiden valinta mitatun arvon ja mittausvaatimusten mukaan;

– Tutustuminen modernin instrumentoinnin pääsuuntiin.

1 . Peruskäsitteet, mittausmenetelmät ja virheet

mittaamalla kutsutaan fyysisen suuren arvojen löytämiseksi empiirisesti erityisten teknisten keinojen avulla.

Mittaukset on suoritettava yleisesti hyväksytyt yksiköt.

Sähkömittausvälineet nimeltään teknisiä keinoja käytetään sähkömittauksissa.

Erottaa seuraavat tyypit sähköiset mittauslaitteet:

– Sähköiset mittauslaitteet;

– Mittausmuuntimet;

– Sähköiset mittauslaitteistot;

– Mittaus Tietojärjestelmä.

mitata kutsutaan mittauslaitteeksi, joka on suunniteltu toistamaan tietyn kokoinen fyysinen määrä.

sähköinen mittauslaite on sähköisten mittausten väline, joka on suunniteltu tuottamaan mittaustiedon signaaleja saavutettavan tiedoston muodossa suora havainto tarkkailija.

mittausanturi kutsutaan sähkömittausvälineeksi, joka on suunniteltu generoimaan mittaustiedon signaaleja sellaisessa muodossa, joka on kätevä lähetettäväksi, muunnettavaksi, tallennettavaksi, mutta jota ei voida suoraan havaita.

Sähkömittausasennus koostuu useista mittauslaitteista ja apulaitteista. Sitä voidaan käyttää tuottamaan tarkempia ja monimutkaiset mittaukset, instrumenttien todentaminen ja kalibrointi jne.

Tietojärjestelmien mittaaminen ovat joukko mittauslaitteita ja apulaitteita. Suunniteltu vastaanottamaan automaattisesti mittaustietoja useista lähteistään niiden siirtoa ja käsittelyä varten.

Mittausluokitus :

a). Riippuen menetelmästä, jolla tulos saadaan, suora ja epäsuora :

Suoraan kutsutaan mittauksiksi, joiden tulos saadaan suoraan kokeellisista tiedoista (virran mittaus ampeerimittarilla).

Epäsuora Niitä kutsutaan mittauksiksi, joissa haluttua arvoa ei mitata suoraan, vaan se löytyy laskennan tuloksena tunnetut kaavat. Esimerkiksi: P=U·I, jossa U ja I mitataan instrumenteilla.

b). Riippuen mittausperiaatteiden ja -keinojen käyttömenetelmien kokonaisuudesta kaikki menetelmät on jaettu menetelmiin suorat arviointi- ja vertailumenetelmät .

Suora arviointimenetelmä– mitattu arvo määritetään suoraan mittalaitteen lukulaitteesta suoraa toimintaa(virran mittaus ampeerimittarilla). Tämä menetelmä on yksinkertainen, mutta sen tarkkuus on alhainen.

Vertailumenetelmä- mitattua arvoa verrataan tunnettuun (esimerkiksi: resistanssin mittaus vertaamalla sitä vastusmittaan - esimerkillinen vastuskela). Vertailumenetelmä on jaettu nolla, differentiaali ja substituutio .

Tyhjä- mitattu ja tunnettu arvo vaikuttavat samanaikaisesti vertailulaitteeseen ja nollaavat sen lukemat (esim: mittaus sähkövastus tasapainoinen silta).

Ero- vertailija mittaa mitatun ja tunnetun arvon välistä eroa.

korvausmenetelmä– mitattu arvo korvataan mittausasetuksissa tunnetulla arvolla.

Tämä menetelmä on tarkin.

Mittausvirheet

Fyysisen suuren mittaustulokset antavat vain sen likimääräisen arvon useista syistä johtuen. Mittaustuloksen poikkeamaa mitatun suuren todellisesta arvosta kutsutaan mittausvirheeksi.

Erottaa absoluuttinen ja suhteellinen virhe.

Absoluuttinen virhe mittaus on yhtä suuri kuin mittaustuloksen Au ja mitatun suuren A todellisen arvon erotus:

Korjaus: kyllä ​​= A-Ai

Näin ollen suuren todellinen arvo on: A=Au+dA.

Voit selvittää virheen vertaamalla laitteen lukemia esimerkillisen laitteen lukemiin.

Suhteellinen virhe mittaus g A on suhde absoluuttinen virhe mittauksiin todellinen arvo mitattu arvo prosentteina ilmaistuna:

%

Esimerkki: Laite näyttää U=9,7 V. Todellinen arvo U=10 V määrittää DU:n ja g U:n:

ДU=9,7–10=–0,3 V g U =

%=3%.

Mittausvirheitä on systemaattisesti ja satunnaisesti komponentit. Ensimmäinen pysyvät vakiona toistuvien mittausten aikana, ne määritetään ja sen vaikutus mittaustulokseen eliminoidaan ottamalla käyttöön korjaus . Toinen muuttaa satunnaisesti ja niitä ei voida tunnistaa tai poistaa .

Sähkömittausten käytännössä konseptia käytetään useimmiten vähentynyt virhe r p:

Tämä on absoluuttisen virheen suhde mitatun suuren nimellisarvoon tai tohon viimeinen numero instrumenttiasteikon mukaan:

%

Esimerkki: DU = 0,3 V. Volttimittari on suunniteltu 100 V:lle. g p \u003d?

g p \u003d 0,3 / 100 100 % \u003d 0,3 %

Mittausvirheet voivat johtua :

a). Laitteen virheellinen asennus (vaaka, pystysuoran sijaan);

b). Virheellinen ympäristön laskenta (ulkoinen kosteus, tє).

sisään). Ulkoisten sähkömagneettisten kenttien vaikutus.

G). Epätarkkoja lukemia jne.

Sähköisten mittauslaitteiden valmistuksessa käytetään tiettyjä teknisiä keinoja, jotka tarjoavat yhden tai toisen tarkkuuden.

Laitteen valmistuksen laadusta johtuvaa virhettä kutsutaan - perusvirhe .

Valmistuksen laadun mukaan kaikki laitteet on jaettu tarkkuusluokat : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Tarkkuusluokka on merkitty mittauslaitteiden asteikolla. Se ilmaisee laitteen suurimman sallitun vähennetyn virheen:

%.

Tarkkuusluokan perusteella laitetta tarkastettaessa selvitetään, soveltuuko se jatkokäyttöön, ts. vastaako se tarkkuusluokkaansa.

Sähköiset mittauslaitteet on suunniteltu mittaamaan parametreja, jotka kuvaavat: 1) sähköjärjestelmien prosesseja: virrat, jännitteet, tehot, sähköenergia, taajuudet, vaihesiirrot. Tätä varten käytetään ampeerimittareita, volttimittareita, wattimittareita, taajuusmittareita, vaihemittareita; sähkömittarit...
()

ja vertailumenetelmä.
(YLEINEN SÄHKÖTEKNIIKKA)

Toimenpiteitä

Perustietoa sähköisistä mittalaitteista ja sähkömittauslaitteista

Sähkömittauksen välineitä ovat: mittaukset, sähköiset mittauslaitteet, mittausmuuntimet, sähköiset mittauslaitteistot ja mittaustietojärjestelmät. Toimenpiteitä joita kutsutaan mittauslaitteiksi, jotka on suunniteltu toistamaan tietyn kokoinen fyysinen määrä ....
(ÖLJY- JA KAASUKAIvojen TEKNOLOGISET PROSESSIT AUTOMAATTINEN OHJAUS)

A. Sähköiset mittaukset

Tieteen ja tekniikan kehitys liittyy erottamattomasti mittauksiin. D. I. Mendelejev kirjoitti: "Tiede alkaa heti, kun ne alkavat mitata, tarkka tiede on mahdotonta ajatella ilman mittaa." W. T. Kelvin sanoi: "Kaikki tiedetään vain siinä määrin kuin se voidaan mitata." On aivan luonnollista, että sähkötekniikka...
(SÄHKÖPIIRIEN TEORIA)

Sähkömittaukset, mittauslaitteiden luokittelu

Mittaus - fyysisten määrien arvojen löytäminen empiirisesti käyttämällä erityisiä keinoja, joita kutsutaan mittauslaitteiksi, ja näiden arvojen ilmaisu hyväksytyissä yksiköissä Fridman A. E. Mittauslaitteiden metrologisen luotettavuuden teoria // Perusteellisia kysymyksiä tarkkuusteoria. Pietari: Tiede,...
(TEOREETTINEN INNOVAATIO)

Sähkömittausten perusmenetelmät. Laitteen virheet

Sähkömittauksissa on kaksi päämenetelmää: suora arviointimenetelmä ja vertailumenetelmä. Suoran arvioinnin menetelmässä mitattu arvo luetaan suoraan laitteen asteikolta. Tässä tapauksessa mittauslaitteen asteikko on esikalibroitu vertailulaitteen mukaan ...
(YLEINEN SÄHKÖTEKNIIKKA)

Objektit sähkömittaukset ovat kaikki sähköisiä ja magneettisia suureita: virta, jännite, teho, energia, magneettivuo jne. Näiden suureiden arvojen määrittäminen on välttämätöntä kaikkien sähkölaitteiden toiminnan arvioimiseksi, mikä määrittää mittausten poikkeuksellisen merkityksen sähkötekniikassa.

Sähköisiä mittauslaitteita käytetään laajalti myös ei-sähköisten suureiden (lämpötila, paine jne.) mittaamiseen, jotka tätä tarkoitusta varten muunnetaan suhteellisiksi. sähkömäärät. Tällaiset mittausmenetelmät tunnetaan nimellä yleinen nimi ei-sähköisten suureiden sähköiset mittaukset. Sähköisten mittausmenetelmien käyttö mahdollistaa mittaustulosten suhteellisen yksinkertaisen siirtämisen pitkiä matkoja (telemetria), ohjauskoneiden ja -laitteiden (automaattinen ohjaus), automaattisesti matemaattisten toimintojen suorittamisen mitatuille suureille, yksinkertaisesti tallentamisen (esim. nauhalle) edistymisen. ohjattujen prosessien jne. Sähkömittaukset ovat siis välttämättömiä monien erilaisten teollisten prosessien automatisoinnissa.

Neuvostoliitossa sähköinstrumenttien kehitys kulkee käsi kädessä maan sähköistyksen kehityksen kanssa ja erityisen nopeasti Suuren isänmaallisen sodan jälkeen. Laitteiston korkea laatu ja käytössä olevien mittalaitteiden tarvittava tarkkuus on taattu kaikkien mittojen ja mittalaitteiden valtion valvonnalla.

12.2 Mitat, mittausvälineet ja mittausmenetelmät

Minkä tahansa fysikaalisen suuren mittaaminen koostuu sen vertailusta fysikaalisen kokeen avulla vastaavan fysikaalisen suuren yksikkönä otettuun arvoon. AT yleinen tapaus tällaiseen mitatun arvon vertailuun mittaan - mittayksikön todellinen toisto - tarvitset vertailulaite. Esimerkiksi resistanssin mittana käytetään esimerkinomaista vastuskäämiä vertailulaitteen - mittasillan - kanssa.

Mittaus yksinkertaistuu huomattavasti, jos sellainen on suoralukulaite(kutsutaan myös osoittimeksi), joka näyttää mitatun suuren numeerisen arvon suoraan asteikolla tai kellotaululla. Esimerkkejä ovat ampeerimittari, volttimittari, wattimittari, sähköenergiamittari. Mittattaessa tällaisella laitteella mittaa (esimerkiksi esimerkillinen vastuskäämi) ei tarvita, mutta mittaa tarvittiin tämän laitteen asteikon asteikolla. Vertailulaitteilla on pääsääntöisesti suurempi tarkkuus ja herkkyys, mutta mittaus suorilla lukulaitteilla on helpompaa, nopeampaa ja halvempaa.

Riippuen siitä, miten mittaustulokset saadaan, on suoria, epäsuoria ja kumulatiivisia mittauksia.

Jos mittaustulos antaa suoraan halutun arvon tutkittavalle suurelle, niin tällainen mittaus kuuluu suorien mittausten määrään, esimerkiksi virranmittaus ampeerimittarilla.

Jos mitattava suure on määritettävä suorien muiden fyysisten suureiden mittausten perusteella, joihin mitattavaan suureen liittyy tietty riippuvuus, niin mittaus luokitellaan epäsuoraksi. Esimerkiksi sähköpiirielementin resistanssin mittaaminen on epäsuoraa, kun mitataan jännitettä volttimittarilla ja virtaa ampeerimittarilla.

On syytä muistaa, että epäsuoralla mittauksella tarkkuuden merkittävä heikkeneminen on mahdollista suoran mittauksen tarkkuuteen verrattuna, koska laskentayhtälöihin sisältyvien suureiden suorissa mittauksissa on lisätty virheitä.

Joissakin tapauksissa lopullinen tulos mittaus johdettiin useiden yksittäisten suureiden suorien tai epäsuorien mittausten ryhmien tuloksista, ja tutkittava suure riippuu mitatuista suureista. Tällaista mittausta kutsutaan kumulatiivinen. Esimerkiksi kumulatiivisiin mittauksiin kuuluu materiaalin sähkövastuksen lämpötilakertoimen määrittäminen materiaalin vastusmittausten perusteella eri lämpötiloissa. Kumulatiiviset mittaukset ovat tyypillisiä laboratoriotutkimuksille.

Välineiden ja mittojen käyttötavasta riippuen on tapana erottaa seuraavat päämittausmenetelmät: suora mittaus, nolla ja differentiaali.

Käytettäessä suoralla mittauksella(tai suoran lukemisen) mitattu arvo määräytyy

mittauslaitteen lukeman suora lukeminen tai suora vertailu tietyn fyysisen suuren mittaan (virran mittaus ampeerimittarilla, pituuden mittaus mittarilla). Tässä tapauksessa mittaustarkkuuden yläraja on mittauslaitteen tarkkuus, joka ei voi olla kovin korkea.

Mittattaessa nolla-menetelmä esimerkinomainen (tunnettu) arvo (tai sen toiminnan vaikutus) säädellään ja sen arvo saatetaan samalle tasolle mitatun arvon (tai sen toiminnan vaikutuksen) arvon kanssa. Mittauslaitteen avulla saavutetaan tässä tapauksessa vain tasa-arvo. Laitteen tulee olla erittäin herkkä, ja sitä kutsutaan nolla instrumentti tai nolla-osoitin. Tasavirran nolla-instrumentteina käytetään yleensä magnetosähköisiä galvanometrejä (katso § 12.7) ja vaihtovirrassa elektronisia nolla-indikaattoreita. Nollamenetelmän mittaustarkkuus on erittäin korkea ja sen määrää pääasiassa vertailumittojen tarkkuus ja nollainstrumenttien herkkyys. Sähkömittausten nollamenetelmistä silta- ja kompensointimenetelmät ovat tärkeimpiä.

Vielä suurempi tarkkuus voidaan saavuttaa differentiaaliset menetelmät mitat. Näissä tapauksissa mitattu arvo tasapainotetaan tunnetulla arvolla, mutta mittauspiiriä ei saada täyteen tasapainoon, vaan mitattujen ja tunnettujen arvojen välinen ero mitataan suoralla lukemalla. Differentiaalimenetelmiä käytetään kahden suuren vertaamiseen, joiden arvot eroavat vähän toisistaan.