- •Содержание
- •Предисловие
- •ВвЕдение
- •1. Структура аналоговых средств измерения
- •1.1. Назначение, области применения. Принципы построения, характеристики и основные элементы аиу
- •1.2. Классификация и структурные схемы аиу
- •Электрические двигатели. Электрические двигатели, используемые в схемах регистрирующих приборов, предназначены для перемещения носителя и регистрирующего органа.
- •1.4. Информационные сигналы аиу
- •1.4.1. Основные процессы преобразования измерительных сигналов
- •1.5. Аналоговые электроизмерительные приборы с регистрирующими устройствами
- •1.5.1. Принципы построения, характеристики и узлы. Методы регистрации
- •1.5.2. Структурная схема приборов прямого действия. Погрешности приборов прямого действия
- •1.5.3. Самопишущие приборы
- •1.5.4. Самопишущие приборы обычного быстродействия (сп)
- •1.5.5. Быстродействующие самопишущие приборы (бсп)
- •1.5.6. Светолучевые осциллографы (сло)
- •1.6. Автоматические измерительные приборы
- •Компенсационный метод измерения электрических величин
- •1.6.2. Автоматические компенсаторы (типа ксп) для измерения напряжения и температуры. Типы. Схемы. Статические и динамические характеристики
- •1.6.3. Назначение автоматических электроизмерительных мостов (ксм). Мосты постоянного тока. Пределы и точность измерения
- •Технические характеристики
- •1.6.4. Мосты переменного тока. Условия равновесия. Основные типы мостов переменного тока
- •Основные типы мостов переменного тока
- •1.6.5. Автоматические мосты с регулирующими устройствами. Двухкоординатные автоматические самописцы
- •4.1. Электромеханические измерительные устройства
- •4.1.1. Магнитоэлектрические приборы. Области применения и свойства. Устройство и принцип действия приборов
- •4.1.2. Магнитные системы электроизмерительных приборов и устройств. Назначение магнитных систем. Расчет магнитных систем
- •4.1.3. Основные требования при проектировании магнитных систем
- •4.1.5. Измерительные цепи приборов
- •4.2. Электромагнитные приборы
- •4.2.1. Свойства и классификация приборов
- •4.2.2. Конструкции измерительных механизмов
- •4.2.4. Основные виды погрешности и способы уменьшения
- •4.3. Электродинамические (эд) приборы
- •4.3.1. Области применения и свойства приборов
- •4.3.2. Измерительные механизмы электродинамических приборов
- •4.3.3. Вращающий момент. Методика расчета
- •4.3.4. Измерительные цепи. Погрешности ваттметра
- •4.3.5. Порядок расчета ваттметра
- •4.4. Ферродинамические приборы
- •4.4.1. Свойства и области применения приборов
- •4.4.2. Конструкции измерительных механизмов
- •4.4.3. Измерительные цепи и погрешности
- •4.5. Электростатистические приборы
- •4.5.1. Общие сведения об измерительных механизмах. Конструкция и принцип действия приборов
- •Конструкция и принцип действия приборов
- •4.5.2. Схемы включения
- •4.5.3. Погрешности и методы компенсации
- •2: Электронные узлы измерительных каналов и автономных приборов
- •2.1. Электронные вольтметры
- •2.1.1. Общие сведения. Универсальные вольтметры
- •Универсальные вольтметры
- •2.1.2 Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное
- •2.1.3. Микровольтметры постоянного тока. Милливольтметры переменного тока
- •Милливольтметры переменного тока
- •2.1.4. Импульсные вольтметры
- •2.2. Электронные осциллографы
- •2.2.1. Области применения и свойства
- •2.2.2. Характеристики электронных осциллографов и способы их определения
- •2.2.3. Классификация осциллографов и их структурные схемы
- •2.2.4. Электроннолучевая трубка (элт) с электростатическим отклонением луча
- •2.2.5. Усилители вертикального и горизонтального отклонения лучей
- •2.2.6. Генераторы развертки. Назначение. Схема. Синхронизация генераторов развертки
- •Синхронизация генераторов развертки
- •2.2.7. Вспомогательные устройства
- •Предельное значение погрешности этого метода можно определить из соотношения
- •Погрешность такого измерения
- •2.3. Электронные приборы для анализа характеристик сигналов
- •2.3.1. Анализаторы спектра. Назначение. Элементы. Характеристики
- •Аппаратурно можно получить текущий спектр сигнала
- •2.3.2. Структурные схемы анализаторов спектра
- •2.4. Измерительные генераторы
- •2.4.1. Нормируемые параметры и классификация измерительных генераторов
- •2.4.2. Иг синусоидальных сигналов. Общие характеристики
- •2.4.3. Схемы и параметры задающих генераторов синусоидальных колебаний Генераторы lc
- •Генераторы rc
- •Генераторы на биениях
- •2.4.4. Импульсные генераторы
- •2.5. Электроизмерительные приборы с оптоэлектронными отсчетными устройствами
- •2.5.1. Принцип действия оптоэлектронных приборов. Свойства электроизмерительных приборов и области их применения
- •2.5.2. Принципы построения и структурные схемы аналого-дискретных оэп
- •3. Нормирование и анализ метрологических характеристик аиу
- •3.1. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения
- •3.2. Нормируемые метрологические характеристики результатов и средств измерений
- •3.3. Формы представления нормируемых характеристик. Требования гост 8.009-84
- •3.4. Абсолютная и относительная погрешности, приведенная погрешность. Основная погрешность
- •3.5. Статическая и динамическая погрешности. Класс точности
- •3.6. Динамические характеристики и принципы их коррекции
- •3.7. Методы уменьшения погрешностей аиу
- •3.7.1. Классификация методов
- •3.7.2. Стабилизация реальной характеристики преобразования
- •3.7.3. Компенсация погрешностей
- •3.7.4. Коррекция погрешностей
- •3.7.5. Фильтрация погрешностей
- •3.7.6. Уменьшение динамической погрешности
- •3.7.7. Конструктивные способы улучшения точности работы аиу
- •Список литературы
Основные типы мостов переменного тока
Некоторые схемы мостов могут быть пригодны для измерения нескольких параметров электрической цепи, но не всегда могут обеспечить одинаковую точность и удобство измерений. Поэтому в так называемых универсальных мостах применяют несколько мостовых схем, структурно близких по используемым элементам в их плечах и служащих для измерения ряда параметров. Здесь рассматриваются некоторые наиболее характерные схемы, положенные в основу устройства промышленных образцов универсальных мостов отечественного и зарубежного исполнения.
Условно считают, что измеряемое сопротивление включено в первое плечо (Z1=Zx), а регулируемое – в любые другие плечи.
На рисунке 1.26 изображена принципиальная схема моста Соти. Он применяется преимущественно для измерения емкости воздушных конденсаторов, т.е. для случая, когда углы потерь обоих конденсаторов ничтожно малы (φ1=φ2= - π/2).
Рис.1.26. Принципиальная схема моста Соти.
Так как в этой схеме плечи Z3 и Z4 чисто активные и, следовательно, φ3=φ4=0 , одно из условий равновесия выполняется без каких – либо регулировок. Поэтому для уравновешивания схемы достаточно выполнить одно условие:
,
Где Z1= , Z2=
При равновесии моста: или
Следовательно, для уравновешивания моста нужно иметь возможность регулировать емкость образцового конденсатора С2 при постоянном отношении R4/R3 или регулировать отношение R4/R3 при постоянном значении С2. На практике чаще применяется регулировка активных сопротивлений как более простая.
Принципиальная схема моста Шеринга на рисунке 1.27 предназначена для измерения диэлектрических потерь на высоком напряжении.
Рис.1.27. Принципиальная схема моста Шеринга.
Такой мост обычно применяется на частоте 50 Гц для измерения потерь в изоляционных конструкциях различного оборудования, эксплуатируемого на электростанциях, в высоковольтных сетях, распределительных устройствах и других объектах. Используется он и в лабораторных исследованиях. В некоторых случаях этот мост применяется для работы на низких напряжениях звуковой частоты.
Преимущество такой схемы заключается в том, что она дает возможность уравновесить активные и реактивные составляющие моста независимо друг от друга.
Полные сопротивления плеч моста в комплексной форме:
ZX=RX+
Условие равновесия принимает следующий вид:
При решении уравнения получаем два условия равновесия:
C2RX=C4R3 .
Тангенс угла потерь:
tgδ= - ωCXRX= - ωC4R4 .
Сопротивление R4 чаще всего принимают равным . Тогда на магазине емкости С4, отградуированном в микрофарадах, при частоте 50 Гц можно прямо отсчитывать значения tgδx:
Значительное распространение получили мосты по схеме Максвелла. Принципиальная схема моста Максвелла изображена на рисунке 1.28, в котором постоянная сумма фазовых углов равна 0. Здесь осуществляется сравнение индуктивности с емкостью, вследствие чего можно измерить индуктивность или емкость в зависимости от того, какие элементы плеч будут регулируемыми; этим мостом главным образом измеряются индуктивности с небольшим коэффициентом добротности (меньше 10).
Рис. 1.28. Принципиальная схема моста Максвелла.
В мосте Максвелла применен образцовый конденсатор C4 , который может быть изготовлен с большей точностью, чем образцовая катушка индуктивности, и может обеспечить большую точность измерения. Комплексы полных сопротивлений плеч моста выражаются в данном случае следующим образом:
ZX=RX+jωLX ,Z2=R2 ,Z3=R3 ,
Условие равновесия принимает вид:
Из последнего уравнения получаем два условия равновесия:
Добротность катушки индуктивности определяется по формуле:
QX=