- •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
4.5.3. Погрешности и методы компенсации
Во многих случаях практически точность измерения, возможность их проведения в большой степени зависят от собственного потребления мощности прибором. В связи с этим приобретает важное значение одно из основных свойств электростатических приборов: весьма низкое потребление мощности от источника измеряемого напряжения.
Измерительный механизм электростатического прибора теоретически представляет собой чисто емкостную нагрузку. Благодаря этому при включении прибора в цепь постоянного тока через него кратковременно проходит зарядный ток. Потребления мощности на постоянном токе определяется также несовершенством изоляции. Необходимость в хорошей изоляции для получения высоких характеристик прибора представляет собой одно из важнейших требований к конструкции электростатических приборов. Практически в современных приборах входное сопротивление достигает 10 - 100 Ом.
Измерения на переменном токе происходят с некоторым потреблением мощности. Эта мощность зависит от емкости измерительного механизма и частоты измеряемого напряжения.
Следует отметить, что сопротивление изоляции приборов не зависит от частоты, в то время как диэлектрические потери в изоляции увеличиваются с увеличением частоты.
Однако даже при весьма высоких частотах применением специальных конструкций и надлежащим выбором изоляционных материалов, указанные потери можно свести до пренебрежимо малых величин. Поэтому потребление активной мощности может приниматься для указанных выше частот практически равным нулю.
Наряду с некоторыми погрешностями, характерными для всех систем электроизмерительных приборов имеют место специфические погрешности. К ним относятся погрешности, обусловленные контактными электрическими явлениями, поляризацией, влияния внешнего электрического поля.
Контактные электрические явления. Электростатический механизм представляет собой довольно однородный набор проводниковых материалов в измерительной цепи: медь, латунь, бронза, серебро и другие материалы. При контакте различных проводников или при перепаде температур различных мест проводников потоки диффузии электронов неодинаковы. Это вызывает появление у проводников электрических зарядов противоположной полярности. Вследствие этого в пограничном слое между проводниками появляется электрическое поле, уравновешивающее потоки электронов. Наличие этих полей обуславливает существование ряда электрических явлений в местах контакта проводников и в случае электростатических механизмов вызывает появление погрешностей перехода с постоянного тока на переменный. К таким явлениям следует отнести наличие в цепи прибора контактной разности потенциалов (КРП), термоэлектродвижущей силы и других явлений.
Проявление КРП и термо-ЭДС эквивалентно наличию в цепи прибора источника ЭДС, создающего дополнительный вращающий момент. При изменении полярности измеряемого напряжения постоянного тока КРП и термо-ЭДС сохраняют знак неизменным, и поэтому в одном случае складываются, а в другом – вычитаются из измеряемого напряжения, внося в измерения погрешность. Наличие этих напряжений в цепи прибора проявляются различно для вольтметров и электрометров (в зависимости от схемы включения – двойная или бисквитная). Влияние контактных электрических явлений проявляется сильнее всего у низковольтных приборов и у приборов высокого класса точности, как при работе на постоянном токе, когда появляется зависимость показаний от полярности измеряемого напряжения, так и при работе на постоянном токе, если аттестация прибора произведена на постоянном токе.
Применение конструктивно-технологических мероприятий обеспечивает снижения величины КРП в зависимости от конструкции измерительного механизма до 20 – 50 мВ. Полученный уровень удовлетворяет условиям построения приборов класса точности 0,02 – 0,1 для напряжений 300 – 500 В соответственно. Постоянный уровень КРП может быть снижен с помощью специальных схем компенсации. При введении в цепь измерительного механизма прибора источника ЭЛС и встречном включении этого источника и источника КРП не превышает 5 – 6 мВ, что обеспечивает возможность построения приборов классом точности до 0,005.
Причиной термо-ЭДС в измерительной цепи является внутренняя контактная разность потенциалов, проявляющаяся при наличии градиента температур в измерительном механизме. Так как в реальных приборах перепады температур неизбежны, для снижения перепада температур необходимо выбирать элементы конструкции прибора, исключающие неравномерный нагрев, либо конструкции, обеспечивающие необходимый отвод тепла от нагревательных элементов.