- •1. Общие сведения об измерениях, методах измерения и средствах измерительной техники
- •Основные термины и определения в области измерительной техники
- •1.2 Принципы построения измерительных приборов
- •1.3 Классификация измерительных приборов
- •1.4 Основные технические характеристики измерительных приборов
- •1.5 Основы теории погрешностей
- •2. Электромеханические приборы
- •2.1 Принципы построения
- •2.2. Магнитоэлектрические измерительные приборы
- •2.3. Применение магнитоэлектрических измерительных приборов с
- •2.4 Электромагнитные измерительные приборы
- •3. Аналоговые измерительные приборы
- •3.1. Общая характеристика аналоговых измерительных приборов
- •3.2. Аналоговые электронные вольтметры
- •3.3. Принципы построения аналоговых электронных вольтметров
- •3.4. Детекторы аналоговых электронных вольтметров
- •4. Цифровые измерительные приборы
- •4.1 Общая характеристика цифровых измерительных приборов. Принципы построения
- •4.2 Цифровые методы измерения напряжения
- •4.2.1 Цифровые электронные вольтметры с время-импульсным преобразованием
- •4.2.2. Кодо-импульсные цифровые электронные вольтметры
- •4.3. Электронные частотомеры
- •4.4. Цифровые измерители фазовых сдвигов
- •5. Генераторы измерительных сигналов
- •5.1. Назначение, классификация и нормируемые технические
- •5.2. Генераторы низкочастотных измерительных сигналов
- •5.3. Генераторы высокочастотных измерительных сигналов
- •5.4. Генераторы импульсных измерительных сигналов
2.4 Электромагнитные измерительные приборы
Эти приборы характеризуются простотой конструкции, следовательно,- надёжностью в работе, невысокой стоимостью. Отличительной особенностью является возможность использования этих ИП на постоянном и переменном токе. Они широко используются в качестве самостоятельных ИП для измерения токов, напряжений, сдвига фаз и т.д.
Рассмотрим устройство и принцип действия. Условное графическое обозначение этого типа ИП имеет вид: . Момент вращения в таких приборах создаётся в результате взаимодействия электромагнитного поля катушки с током и поля постоянного магнита, размещённого внутри катушки. Постоянный магнит цилиндрической формы состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. Подвижная часть совершает вращательные движения. На оси вращения этого сердечника закреплён стрелочный указатель, перемещающийся над шкалой, и спиральная пружинка, создающая уравновешивающий момент. Конструктивно такие приборы бывают с круглой и плоской катушкой. Также такие ИП делятся на ИП втяжного и отталкивающего действия. При прохождении измеряемого тока по виткам катушки подвижный сердечник намагничивается и отталкивается от неподвижного. Выведем уравнение движения подвижной части.
,
где - энергия электромагнитного поля; - угол поворота подвижной части.
Для данного прибора речь идёт о магнитном поле, сосредоточенном в катушке:
Отсчёт производится при :
,
где - чувствительность к току.
.
Этот прибор, по своей сути,- амперметр. Угол поворота подвижной части пропорционален квадрату среднеквадратического значения тока. Из этого следует. Что такие приборы могут использоваться как на постоянном, так и на переменном токе.
Шкала прибора неравномерная – квадратичная, что является недостатком. Поэтому шкалу пытаются линеаризовать. Стремятся обеспечить значение , близкое к обратно квадратическому. Этого можно добиться изменением формы сердечника.
Такие приборы характеризуются относительно невысокой точностью (класс точности от 1,5 и выше) и низкой чувствительностью по сравнению с магнитоэлектрическими ИП. Чувствительность ниже из-за того, что часть энергии, подводимой к измерительному механизму, расходуется на создание и поддержку магнитного поля, в то время, как в магнитоэлектрических ИП магнитное поле создаётся постоянным магнитом. Низкая точность обусловлена принципом построения.
Достоинством является устойчивость к перегрузкам по току. Недостатком является подверженность к влиянию внешних магнитных полей, для защиты от которых приборы экранируют. При экранировании возникает проблема отвода тепла. Также на высоких частотах проявляется паразитная межвитковая ёмкость катушки. Частотный диапазон не превышает единиц и десятков килогерц.
3. Аналоговые измерительные приборы
3.1. Общая характеристика аналоговых измерительных приборов
К этой группе относят приборы, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации, которые являются непрерывными функциями измеряемых физических величин. Эти приборы, по сравнению с широко распространёнными в настоящее время, цифровыми ИП имеют ряд неоспоримых преимуществ:
1) относительную простоту устройства;
2) низкую стоимость;
3) высокую надёжность.
К наиболее существенным недостаткам аналоговых ИП относят наличие у большинства из них инерционной подвижной части, снижающей быстродействие.
Аналоговые ИП можно разделить на три группы:
1) приборы для измерения параметров и характеристик сигналов: осциллографы, вольтметры, амперметры, частотомеры, анализаторы спектра;
2) приборы для измерения параметров и характеристик активных двух- и четырёхполюсников: измерители сопротивления, ёмкости, индуктивности, приборы для снятия частотных характеристик;
3) генераторы измерительных сигналов, которые представляют собой имитаторы реальных сигналов различной формы, уровня и частоты.
Наиболее распространённой является первая группа приборов. Если исключить осциллографы, то можно сказать, что аналоговые ИП, как правило, представляют собой совокупность электронных узлов и электромеханического измерительного механизма, причём, в большинстве случаев, магнитоэлектрической системы. Наличие электронных узлов приводит к изменению названия на аналоговые электронные приборы.