- •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
4.1. Электромеханические измерительные устройства
4.1.1. Магнитоэлектрические приборы. Области применения и свойства. Устройство и принцип действия приборов
Магнитоэлектрические приборы применяются в качестве:
1) амперметров и вольтметров для измерения токов и напряжений в цепях постоянного тока (для этих целей приборы других групп используют в редких случаях);
2) омметров;
3) гальванометров постоянного тока, используемых в качестве нулевых индикаторов, а также для измерения малых токов и напряжений;
4) баллистических гальванометров, применяемых для измерений малых количеств электричества;
5) приборов для измерений в цепях переменного тока:
А) осциллографических гальванометров, применяемых для наблюдения и записи быстропротекающих процессов;
Б) вибрационных гальванометров, используемых в основном в качестве нулевых индикаторов переменного тока в постоянный;
В) выпрямительных, термоэлектрических и электронных приборов, содержащих преобразователь переменного тока в постоянный.
По разнообразию применения, количеству различных типов и метрологическим характеристикам магнитоэлектрические приборы занимают заметное место среди всех групп электромеханических приборов. Магнитоэлектрические приборы выпускают до класса точности 0,1 , а по чувствительности до 0,1 мк (при классе точности 1,5).
Устройство и принцип действия приборов
Схема прибора магнитоэлектрической системы показана на рисунке 4.1. В измерительных устройствах магнитоэлектрической системы рамка подвижной части перемещается в магнитном поле воздушного зазора. На рамку действует вращающий момент:
, где , (4.1)
В – магнитная индукция в рабочем зазоре,
S – активная площадь рамки,
– число витков обмотки рамки.
Рис.4.1. Прибор магнитоэлектрической системы
Кроме вращающего момента Мвр на подвижную часть измерительного механизма действует противодействующий момент Мпр обычно создаваемый пружиной и равный
, (4.2)
где – угол поворота подвижной части;
W – удельный противодействующий момент пружины.
Движение подвижной части измерительного механизма происходит до того момента, пока
, т.е. ,
откуда
. (4.3)
Отношение представляет собой чувствительность прибора
. (4.4)
Из последнего выражения видно, что отклонение подвижной части происходит линейно с ростом тока в обмотке рамки подвижной части, что позволяет получить равномерную шкалу.
Одна из основных погрешностей приборов данной системы возникает из-за неравномерности магнитного поля постоянного магнита. Для устранения данной погрешности устанавливают магнитомягкие стальные накладки 3, позволяющие создать в воздушном зазоре равномерное магнитное поле.
В приборах магнитоэлектрической системы присутствует характерная для всех стрелочных приборов погрешность вариаций, возникающая из-за силы трения между стрелкой и осью прибора. Данную погрешность исключают путём измерений с разных сторон шкалы. Также в приборах данной системы присутствует систематическая прогрессирующая температурная погрешность и погрешность, связанная с дисбалансом подвижных частей измерительного механизма.
Достоинствами измерительных приборов магнитоэлектрической системы является компактность, высокая чувствительность при относительно малых токах, высокая точность. К недостаткам относятся: сложность и относительно высокая стоимость, невысокая стойкость к перегрузкам (обусловлена перегревом пружин и изменением их свойств), влиянием температуры на точность измерения, использование только в цепях постоянного тока.