31.22 я 73 Н 59

У Д К 621.537.7(07)

Электрические измерения и автоматический конт­ роль. Нечаев Г. К.— К.: Вища школа. Головное изд-во, 1983.— 136 с.

Приведены основные понятия метрологии, классифи­ кация погрешностей измерений, и способы их.опреде­ ления.

Рассматриваются основные методы измерения элек­ трических и неэлектрических величин, общие ' характерис­ тики и конструкция измерительных приборов и преобра­ зователей для измерения неэлектрических величин, даны схемы их включения.

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автоматизация и комплексная механизация строитель­ ства».

Табл. Ш Ил. 144. Библиогр.: 7 назв.

Дпрдохн. наук П. П. Орнатский (Киевский дсшйУртииЧаиьцй институт), доц., канд. техн. наук А. А. Калмаков (Московский инженерностроительный институт)

Редакция литературы по кибернетике, электронике н энергетике

Зав. редакцией М. С. Хойнацкий

2302010000—053

170—83

" М211 (04)—83

© Издательское объединение сВйща школа», 1983

ПРЕДИСЛОВИЕ

В состав автоматических и автоматизированных систем управления технологическими процессами и автоматических систем контроля входят устройства для измерения регулируемых и контролируемых величин,- характеризующих состояние процессов. В основном эти величины явля­ ются неэлектрическими, но измеряются главным образом электрическими методами, поскольку большинство автоматических систем электрические. При наладке, исследованиях и эксплуатации таких систем приходится измерять различные электрические и неэлектрические величины. Поэто­ му специалисту-в области автоматизации технологических процессов не­ обходимо знать методы и приборы для измерения электрических и не­ электрических величин, а также информационно-измерительные системы, широко применяемые в настоящее время.

Пособие написано в соответствии с программой курса «Электрические измерения и автоматический контроль» и предназначено для студентов спе­ циальности «Автоматизация и комплексная механизация строительства».

Вкниге изложены вопросы электрических измерений, погрешности

иметоды обработки результатов измерений, описаны различные виды измерительной аппаратуры, а также методы измерения основных электри­ ческих величин. Показаны цифровые измерительные приборы, примене­ ние которых обусловлено повышением требований к точности и быстро­ действию измерительных устройств, а также применением управляющих вычислительных машин. Рассмотрены методы и средства для электри­ ческих измерений неэлектрических величин, наиболее распространенных в строительстве. Кратко изложены основные вопросы, связаннее с по­ строением автоматических систем контроля, входящих в информационно­ измерительные системы.

Книга написана с учетом специфики преподавания курса «Электри­ ческие измерения-и автоматический контроль» в Киевском ордена Трудо­ вого Красного Знамени инженерно-строительном институте.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 252054, Киев-54, Гоголевская, 7, Головное издательство издательского объединения «Вища школа»;

это процедура установления соответствия между состояниями объекта или изделия и заранее заданной нормой путем восприятия контролируе­ мых величин, сопоставления их с уставками и формированием вывода. Результатом контроля является вывод о нахождении объекта или цзделия в норме или вне ее.

Операция контроля, выполняемая автоматически безучастия человека, называется автоматическим контролем. В большинстве случаев опе­ рации контроля связаны с измерениями,

1.2. Основные понятия метрологии

Величина и измерение являются • основными понятиями метрологии — науки об измерениях. Физическая величина — это свойство, общее в ка­ чественном отношении множеству объектов и индивидуальное в коли­ чественном отношении у каждого из них. Каждая физическая величина измеряется опытным путем с помощью технических средств, называе­ мых средствами измерений.

Под количеством физической величины понимается ее размер, т. е. количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию физической величины.

Свойства физических объектов описываются уравнениями, связываю­ щими различные физические величины. Часть физических величин при­ нято считать основными, а все остальные — зависимыми производными от них.

Одним из основных понятий метрологии является единица физической величины (ЕФВ). Под этим понимается физическая величина, размеру которой по определению присвоено числовое значение 1. ЕФВ материа­ лизованы в форме технических средств, называемых эталонами и мерами, к которым предъявляются высокие требования стабильности во времени

иточности воспроизведения единицы.

ВСССР принята Международная система единиц. Эта система соглас­ но ГОСТ 8.417—81 «ГСП. Единицы физических величин» содержит семь

термодинамической температуры Кельвина — кельвин (К), количества ве­ щества — моль, две дополнительные единицы — радиан и стерадиан.

На основе системы единиц каждая физическая величина может быть выражена ее числовым значением Nx, которое является отвлеченным чис­ лом, выражающим отношение значения физической величины к соответ­ ствующей единице данной физической величины. В выражении «сила то­ ка 5 ампер» Nx = 5 — числовое значение величины, ампер — единица величины.

Значение физической величины XN определяется сравнением с едини­ цей физической величины и выражается

X N = NxXe,r

где хе — единица физической величины.

Существует понятие — истинное значение физической величины X , т. е. значение физической величины, которое бы идеальным образом

4

индуктивностей. Обычно меры электрических величин применяются в мостовых или компенсационных измерительных установках. Они изготов­ ляются различных классов точности.

1.4. Классификация измерений'

Измерения можно классифицировать по ряду признаков, в том числе по видам и методам.' В зависимости от уровня измерения бывают прямые, косвенные и совокупные. При прямых — результат получается из дан­ ных одного измерения с помощью приборов, градуированных в опре­ деленных единицах. При этом уравнение измерения следующее:

Хм = Nx&Xk,

где Nx — числовое значение величины; Axk— цена деления шкалы или единицы младшего разряда цифрового отсчетного устройства.

При косвенных измерениях результат получается на основании не­ скольких прямых измерений величин, связанных с измеряемой опреде­ ленной зависимостью. Уравнение измерения -для этого вида:

xN = f{YN1 ZN, ... t a, b),

где YМу ZN — результаты прямых измерений аргументов; а, b — постоян- ■ ные коэффициенты. Так, мощность постоянного тока может быть уста­ новлена на основании измерения тока I и напряжения U на зажимах потребителя. Тогда значение измеряемой мощности определяется Р = ~ UI. При совокупных измерениях определяются значения нескольких величин решением системы уравнений, связывающих их:

fi{x; у\ ZN; WN;.a; b) = 0; f*(x; у; ZN; WN\ a; b) = 0,

где x, у .— измеряемые совокупно однородные или разнородные величи­ ны; ZN.. WN — величины, измеряемые прямо или косвенно; а, b — по­ стоянные величины.

Примером этого вида измерений является определение коэффициен­ тов в уравнении температурной зависимости сопротивления платины. Ре­

шением двух линейных уравнений G двумя неизвестными

Rt, - RtA 1 + А & - g + В f t - g3];

я*. = Rt0[i + A(t2—g +в(t2- g2]

определяются величины An В.

Под методом измерения понимается совокупность приемов использо­ вания принципов и средств измерений (ГОСТ 16263—70).

Взависимости от способа использования в измерении меры различают:

1)метод непосредственной оценки, в котором по показаниям приборов оценивается вся измеряемая величина. В данном случае мера не­ посредственного участия в процессе измерения не принимает. Этот метод наиболее распространен, но точность его ограничена точностью приборов;

-2) метод сравнения, в котором измеряемая величина сравнивается с мерой, принимающей участие в процессе измерения.

Существует четыре разновидности метода сравнения:

разностный, или дифференциальный, метод, в котором измеряется разность эффектов от измеряемой величины и меры. Чем меньше разность, тем выше точность этого метода;