- •Основные понятия и определения метрологии
- •Измерения и их характеристики
- •Основные характеристики измерения.
- •Классификация измерений
- •Виды измерений
- •Метод сравнения с мерой
- •Погрешности измерений
- •Оценивание результатов измерения при многократном измерении
- •Основные характеристики измерительных приборов и преобразователей
- •Погрешности измерительных приборов
- •Номинальная и реальная статическая характеристики измерительных устройств
- •Основная и дополнительная погрешность средств измерения
- •Классы точности средств измерения
- •Единая гос. Система приборов и средств автоматизации епсп
- •Измерение электрических величин
- •Магнитоэлектрические приборы
- •Вольтметры
- •Омметры
- •Логометры
- •Электромагнитные приборы
- •Электрические приборы
- •Ферродинамические приборы
- •Электрические приборы
- •Аналоговые измерительные электрические приборы.
- •Цифровые измерительные электронные приборы.
- •Измерение параметров элементов электрических цепей.
- •Методы измерения.
- •Измерительные мосты постоянного тока.
- •Уравновешенный мост.
- •Неуравновешенный мост.
- •Мосты переменного тока.
- •Резонансный метод измерения индуктивности и емкости.
- •Электрические методы измерения неэлектрических величин.
- •Требования к преобразователям.
- •Параметрические датчики активного сопративления.
- •Тензорезисторы (тензометры).
- •Терморезисторы и уравновешенные, неуравновешенные электроавтоматические мосты и логометры.
- •Реостатные (потенциометрические) датчики.
- •Потенциометры со средней точкой.
- •Индуктивные датчики.
- •Дифференциальная трансформаторная схема прибора(ксд – Компенсационная Схема Диференциальная).
- •Пример (дифференциальный манометр)
- •Магнитоупругие датчики (разновидность индуктивных).
- •Емкостные датчики .
- •Измерение влажности.
- •Магнитно-анизотропные датчики (пресдуктор).
- •Генераторный датчик.
- •Термопары.
- •Автоматическое введение поправки с помощью компенсирующих мостов.
Измерение электрических величин
Для измерения величины постоянного тока выделяют параметры U, I, P, R. Для переменного тока параметры U, I, P, f, ,G, L, Rакт.
По принципу действия: электромеханические, термоэлектрические, электронные.
По методу преобразования различают устройства: прямого и дифференциального, уравновешенного и развертывающего.
По принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные, электростатические, электродинамические, ферродинамические.
Магнитоэлектрические приборы
В них используется взаимодействие постоянного поля магнита с катушкой (рамой), по которой протекает измеряемый ток. (либо подвижна рама, либо наоборот).
1 – постоянный магнит; 2 – полюсный наконечник; 3 – неподвижный магнитопровод; 4 – подвижная часть (рамка) ω = 200…500; 5 – полуоси; 6, 7 – противодействующие пружинки, по которым проводят измеряемый ток; 8 – стрелка; 9 – грузики для балансировки рабочей части.
На шкале прибора указывают тип конструкции
- магнитоэлектрические приборы (подвижная часть рамка)
- для вертикального расположения
- для горизонтального
- класс точности
- напряжение испытания изоляции прибора
- прибор с выпрямителем
- биполярный транзистор (есть усиливающее устр.)
вращающаяся часть магнит (подвижная часть магнит)
,
,
Mпротиводейств = Wα ,
α – угол поворота; W – постоянный коэффициент, характеризующий размеры и упругие свойства пружины.
Wα=BSωI => K — коэффициент чувствительности тока.
Достоинства: шкала прибора равномерная, высокая чувствительность, полярность сигнала, наличие постоянного магнита, уменьшает влияние внешних магнитных полей.
Недостатки: сложная и дорогая измерительная система. Небольшая величина измеряемых токов ≤ 20…50мА, больший ток вызывает перегорание пружин 6 и 7. Измеряют только постоянный ток, если нет физических устройств.
На базе приборов такой системы разработаны амперметры, вольтметры, омметры.
Rш – шунт
I>>Iп Rш<<Rп
- коэффициент шунтирования
I = Iп + Iш Iп * Rп = Iш * Rш = Rш * (I-Iп);
;
.
Если прибор для тока несколько десятков ампер, то шунты встраивают в прибор, если токи больше, то используют внешние шунты (из манганина)
Вольтметры
Rд – добавочное сопротивление; Uп << U
—падение
U = Uп + Uд; ;
;
Rд=Rп(m-1).
Если U < 600В, внутреннее добавочное сопротивление
Если U > 600В, внешнее добавочное сопротивление
Омметры
Rп < Rх Rп << Rд
.
При Т замкнутом устанавливают Rд
Подобная схема применяется для измерения больших сопротивлений:
при Rx=0 I=E/Rд
при Rx=бесконеч. I=E/(Rд+Rп)
Логометры
Логометр — это прибор электромагнитной системы подвижная часть, которой составляет две жестко скрепленные под определенным углом рамки.
Электропровода в форме эллипса, для неравномерного магнитного поля, чтобы создать вращающий момент.
Мвр1 = К1В1(φ)I1
Мвр2 = К2В2(φ)I2
Мвр1=Мвр2
К2В2(φ)I2=K1B1(φ)I1
Достоинство: результат измерения тока не зависит от E
Обозначения:
- подвижная рамка
- подвижный магнит.
Электромагнитные приборы
В них вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля катушки по которой течет измеряемый ток с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками, которые, как правило, подвижные.
1 – каркас; 2 – катушка; 3 – подвижная часть (сердечник из ферромагнитного материала); 4 – воздушный успокоитель; 5 – противодействующая пружина; 6 – грузики для балансировки.
Энергия катушки.
.
Мпр = Wd.
W – удельная проводимость.
Момент зависит от размера и жесткости пружины.
Mвр = Мпр.
—при R = const.
.
Переменный ток считается эквивалентным постоянному току такой же мощности и, таким образом, определяют эффективное (действующее) значение тока (напряжения).
Обозначается так .
Достоинства: простота и надежность, дешевизна, способность выдерживать большие перегрузки (нет токоподводных пружин). Возможность применения для измерения постоянного и переменного тока.
Недостатки: мала точность и чувствительность, неравномерность шкалы в диапазоне перемещения.
За счет выбора форм элемента , удается равномерную шкалу после 20-15%.