- •Та вимірювальна техніка
- •1.1. Фізична величина - основне поняття метрології
- •1.1.1 Систематизація фізичних величин
- •1.1.2 Основне рівняння вимірювання
- •1.2 Класифікація вимірювань
- •1.3 Засоби вимірювальної техніки
- •1.3.1 Вимірювальні пристрої
- •1.3.2. Засоби вимірювання
- •1.4. Методи вимірювань
- •1.5 Похибки вимірювань
- •1.5.1 Систематичні похибки і методи їх вилучення
- •1.5.2 Випадкові похибки
- •1.5.3 Оцінка випадкових похибок прямих вимірювань
- •1.5.4 Оцінка випадкових похибок опосередкованих вимірювань
- •1.6 Властивості засобів вимірювань
- •1.6.1 Статичні метрологічні характеристики
- •1.6.2 Похибки засобів вимірювань
- •1.7 Повірка засобів вимірювальної техніки
- •1.8 Державна система забезпечення єдності вимірювань
- •Контрольні питання
- •2.2. Магнітоелектричні прилади
- •2.2.1. Магнітоелектричний вимірювальний перетворювач
- •2.2.2. Магнітоелектричні амперметри
- •2.2.3. Магнітоелектричні вольтметри
- •2.2.4. Магнітоелектричні гальванометри
- •2.2.5. Магнітоелектричні омметри
- •2.2.6. Випрямні прилади
- •2.2.7. Термоелектричні прилади
- •2.3. Електромагнітні прилади
- •2.3.1. Електромагнітний вимірювальний перетворювач
- •2.3.2. Електромагнітні амперметри та вольтметри
- •2.4. Електродинамічні прилади
- •2.4.1. Електродинамічний вимірювальний перетворювач
- •2.4.2. Амперметри, вольтметри і ватметри електродинамічної системи
- •2.4.3. Феродинамічний вимірювальний перетворювач
- •2.4.4. Електромеханічні частотоміри і фазометри
- •2.5. Електростатичні прилади
- •2.6. Вимірювальні трансформатори змінного струму та напруги
- •2.6.1. Вимірювальні трансформатори струму (втс)
- •2.6.2. Вимірювальні трансформатори напруги (втн)
- •2.7. Вимірювання потужності та енергії
- •2.7.1. Вимірювання активної потужності в трифазних колах Вимірювання в симетричному колі
- •Вимірювання активної потужності в несиметричних трифазних колах трьома ватметрами
- •Вимірювання активної потужності в трифазному трипровідному колі двома ватметрами
- •Р исунок 2.34
- •2.7.2. Трифазні ватметри
- •2.7.3. Вимірювання реактивної потужності
- •Вимірювання реактивної потужності трьома ватметрами
- •Вимірювання реактивної потужності двома ватметрами
- •2.7.4. Похибки вимірювання потужності, які вносяться вимірювальними трансформаторами
- •2.7.5. Вимірювання електричної енергії індукційними лічильниками
- •Контрольні питання
- •3.1 Електронні вольтметри
- •3.1.1 Амплітудний (піковий) вольтметр
- •3.1.2 Вольтметр середніх квадратичних значень
- •3.2 Електронні частотоміри
- •3.2.1 Суть методу заряду і розряду конденсатора
- •3.2.2 Електронний конденсаторний частотомір
- •3.3 Електронні фазометри
- •3.3.1 Електронний фазометр часового перетворення
- •3.4 Мостові засоби вимірювань
- •3.4.1 Міст Уітстона. Загальна теорія мостових схем
- •3.4.2 Вимірювальні мости постійного струму
- •Одинарний (чотириплечий) міст постійного струму
- •Подвійний (шестиплечий) міст постійного струму
- •3.4.3 Вимірювальні мости змінного струму Мости для вимірювання ємності
- •Мости для вимірювання параметрів котушок індуктивності
- •3.4.4 Автоматичний міст постійного струму
- •3.5 Компенсаційні засоби вимірювань
- •3.5.1 Компенсатори постійного струму Дві схеми компенсації напруги
- •Компенсатор постійного струму
- •3.5.2 Компенсатори змінного струму
- •3.6. Вимірювання електричної енергії електронними лічильниками
- •3.7 Електронний осцилограф
- •3.8 Світлопроменевий осцилограф
- •Контрольні питання
- •4.2 Класифікація цифрових вимірювальних приладів
- •4.3 Цифровий частотомір середніх значень
- •4.4 Цифровий періодомір (частотомір миттєвих значень)
- •4.5 Цифровий фазометр миттєвих значень
- •4.6 Цифровий вольтметр час-імпульсного перетворення
- •4.7 Цифровий вольтметр послідовного наближення
- •4.8 Цифровий вольтметр слідкувального зрівноважування
- •Контрольні питання
- •5.1. Вимірювальні перетворювачі магнітних величин
- •Перетворювач для вимірювання слабких магнітних полів на основі ядерного магнітного резонансу має ампулу з робочою речовиною, яка розташована всередині котушки індуктивності.
- •5.2. Вимірювання характеристик постійних магнітних полів
- •5.3. Вимірювання різниці магнітних потенціалів
- •5.4. Вимірювання характеристик постійних магнітних полів веберметром
- •5.5. Випробування феромагнітних матеріалів
- •5.5.1. Визначення статичних магнітних характеристик
- •5.5.2. Визначення динамічних магнітних характеристик
- •5.5.3. Визначення динамічних характеристик за допомогою вольтметра з керованим випрямлячем
- •5.6 Сенсори струму і напруги на основі ефекта Холла
- •5.6.1 Сенсори струму компенсаційного типу
- •5.6.2 Методика розрахунку параметрів сенсора струму
- •Співвідношення витків складає 1:1000, що і визначає вихідний струм .
- •5.6.3 Сенсори напруги компенсаційного типу
- •5.6.4 Сенсори напруги з зовнішнім резистором
- •Контрольні питання
- •6.1 Особливості вимірювання неелектричних величин
- •6.2 Узагальнена структурна схема
- •6.3 Параметричні вимірювальні перетворювачі
- •6.3.1 Резистивні перетворювачі
- •6.3.2. Ємнісні перетворювачі
- •6.3.3. Індуктивні перетворювачі
- •6.4. Генераторні вимірювальні перетворювачі
- •6.4.1 Індукційні перетворювачі
- •6. 4. 2 П’єзоелектричні перетворювачі
- •6.4.2 Електретні перетворювачі
- •6. 4. 4. Термоелектричні перетворювачі
- •6.4.3. Фотоелектричні перетворювачі
- •Контрольні питання
- •7.1. Функції, що виконуються мікропроцесорами у вимірювальних системах
- •7.2 Архітектура мікропроцесорної системи
- •7.3 Покращення метрологічних характеристик
- •7.4 Процесорні похибки вимірювань
- •7.5 Загальна характеристика мікроконтролерів фірми atmel
- •7.6 Мікропроцесорний частотомір
- •7.8 Мікропроцесорний вимірювач струму та напруги
- •А) мікропроцесорний вольтметр
- •Б) мікропроцесорний амперметр
- •7.9 Вимірювальний канал потужності
- •7.10 Мікропроцесорний вимірювач кутової швидкості
- •7.11 Мікропроцесорний вимірювач ковзання
- •7.12 Мікропроцесорний вимірювач моменту інерції
- •7.13 Мікропроцесорний вимірювач пускового моменту
- •Контрольні питання
- •Література
- •Навчальне видання
- •Метрологія та вимірювальна техніка Навчальний посібник Оригінал-макет підготовлено в.В.Кухарчуком
- •21021, М.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, внту
- •21021, М.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, внту
2.2.4. Магнітоелектричні гальванометри
Гальванометрами називають магнітоелектричні прилади з високою чутливістю до струму або напруги. Рухома частина їх закріплюється найчастіше на розтяжках або підвісах. Шкали гальванометрів або зовсім не градуйовані, або градуйовані орієнтовно. Гальванометри використовують для вимірювання досить малих (до 10‑12 А) струмів та (до 10‑8 В) напруг, а також для вимірювання кількості електрики в імпульсі. Останні називаються балістичними гальванометрами. Дуже широко гальванометри застосовуються як нуль-індикатори в приладах порівняння.
Гальванометри за способом відліку поділяються на стрілкові та дзеркальні (тобто із світловим відліком). У деяких дзеркальних гальванометрів використовуються окремі від всього приладу (так звані виносні) шкали. Чутливість таких приладів не є постійною величиною, вона залежить від установленої відстані між шкалою та дзеркалом, яке закріплене на рухомій частині механізму.
Рамка в гальванометрах виконується безкаркасною, повітряні заспокоювачі відсутні, тому режим руху рухомої частини визначається як характеристиками механізму, так і опором зовнішнього кола.
Розглянемо це питання трохи докладніше. Висновки з цього розгляду будуть корисні при вивченні принципу роботи балістичного гальванометра. Уявимо собі, що гальванометр вмикається на струм І, при цьому припускаємо, що струм в колі гальванометра стрибком зростає від нуля до значення І. Як буде рухатись рухома частина гальванометра в динамічному режимі роботи?
Застосуємо раніше отримане рівняння руху (2.7) для магнітоелектричного гальванометра. При цьому маємо на увазі, що обертальний момент
. (2.18)
Моментом опору в лівій частині рівняння (2.7) знехтуємо тому, що рухома частина гальванометра установлена на розтяжках або підвісах, і момент опору в опорах відсутній.
Тоді диференціальне рівняння для магнітоелектричного гальванометра матиме вигляд
. (2.19)
Для магнітоелектричних ВП момент заспокоєння Мз складається з двох частин – повітряного моменту заспокоєння Мп, який виникає в результаті тертя рамки об повітря, та індукційного моменту заспокоєння Мі, який виникає в результаті взаємодії струму, індукованого в рамці при її русі в проміжку, з магнітним потоком постійного магніту: Мз = Мі + Мп. Момент повітряного заспокоєння Мп<< Мі, тому ним у першому наближенні можна знехтувати і вважати Мз = Мі. Розглянемо, від чого залежить індукційний момент заспокоєння.
При русі рамки в її витках виникає е.р.с.
(2.20)
Ця е.р.с. створює в колі гальванометра струм
(2.21)
де Rг – опір рамки гальванометра; Rз – опір зовнішнього кола, на яке замкнута рамка гальванометра.
Від взаємодії струму із потоком виникає індукційний момент заспокоєння:
(2.22)
де [02/(Rг + Rз)] = Pi – коефіцієнт індукційного заспокоєння, який набагато більший за коефіцієнт повітряного заспокоєння Pп.
Тому можна вважати остаточним коефіцієнт заспокоєння Р Рі. Тоді рівняння руху матиме вигляд
(2.23)
Рівняння (2.23) описує рух рухомої частини гальванометра (і взагалі будь-якого магнітоелектричного механізму з внутрішньорамковим магнітом). Це рівняння – диференціальне другого порядку, лінійне, неоднорідне. Для нього характеристичне рівняння буде таким:
. (2.24)
Корені цього характеристичного рівняння
і (2.25)
в залежності від співвідношення (Pi/2J)2 і Wпт/J можуть бути дійсні різні, дійсні рівні та комплексно-спряжені. J та Wпт – конструктивні параметри, їх змінити не можна, а Рi залежить від опору зовнішнього кола, отже, змінюючи опір зовнішнього кола, можна змінювати режим руху рухомої частини. Коли (Pi/2J)2 > W/J, тобто коли коефіцієнт заспокоєння Рi великий, а зовнішній опір малий, характер руху аперіодичний перезаспокоєний (крива 1 на рис. 2.7).
Рисунок 2.7
При великому Rз характер руху коливальний недозаспокоєний (крива 2 на рис. 2.7). При опорі зовнішнього кола Rз = Rкр, який називається критичним, рухома частина заспокоюється, тобто зупиняється, повернувшись на кут уст за мінімально короткий час tкр. Режим руху в цьому випадку також називається критичним (крива 3 на рис. 2.7).