4. Электроизмерительные приборы. Основные термины.

Термины являются смысловым ядром специального языка и передают основную содержательную информацию ,что особенно важно и ценно при изучении конструкторско-технологических дисциплин дистанционным методом.

Приборостроение-область проектирования измерительных систем.

Прибор-устройство, служащее для выполнения функций измерения, контроля, регулирования, уравнения, вычисления и т д.

Прибор измерительный-измерительный механизм в совокупности с конструктивными элементами и отдельными принадлежностями.

Прибор измерительный астатический-разновидность конструкций измерительного прибора ,отличающаяся наличием двух одинаковых механически связанных измерительных механизмов, имеющих целью исключить влияние внешних однородных магнитных полей.

Прибор интегрирующий (суммирующий)- прибор ,дающий суммарные числовые значения измеряемой величины, определяемое по его некоторому механизму.

Прибор измерительный стационарный-ИП ,предназначенный для эксплуатации на месте монтажа .

Прибор измерительный электронный-ИП, в котором процесс измерения осуществляется посредством электронных схем.

Прибор непосредственной оценки –ИП, дающий численное значение измеряемой величины по его отсчетному приспособлению .

Прибор регистрирующий-ИП, для последующего или продолжительного изучения и обработки измерительной информации.

Прибор самопишущий регистрирующий -прибор, осуществляющий запись ,формы измеряемых величин или их функциональную зависимость в виде диаграммы на материальном носителе.

Конструирование - это процесс выбора структуры пространственных и энергетических взаимосвязей и связей с окружающей средой и объектами физических тел, их величин, пользуясь которыми можно изготовить изделие, отвечающее за данным требованиям.

Технология - это процесс изготовления изделия, заданного качества в установленном производственной программой количестве при наименьшей себестоимости.

Измерительная система-совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства(среды, объекта и т.п.) с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству.

Проектирование - есть разработка основных показателей и путей их практического осуществления. Конструируя средства измерения инженер-­конструктор должен базироваться на знании ряда научных дисциплин таких как: теория приборов, метрология, теория измерительных систем, теория надежности, эргономика, технологическая эстетика, а также на комплексе практических знаний и навыков, постигаемых на опыте. Качество измерительного прибора сконструированного технологически грамотно должно быть обусловлено рядом основных факторов: механических, электрических, эргономических, основанных на здравом и практическом опыте. Конструируя прибор, необходимо руководствоваться ЕСКД (единая система конструкторской документации). Она устанавливает общие положения по целевому назначению, области распространения, классификацию и обозначение стандартов. ЕСКД - это комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой организациями и предприятиями страны. На конструируемый прибор распространяется патентоспособность и патентная чистота.

Патентность при разработке прибора - это свойство технических разработок, находящихся под охраной международного авторского права, если они обладают новизной, полезностью и юридически соответственно оформлены. Процесс конструирования тесно связан с техническим творчеством и изобретательностью, изучением патентной информации и отбора патентных формуляров.

Патентная чистота, есть юридическое свойство прибора, заключающееся в том, что он не попадает под патенты, действующие в определенной стране. Наряду с этим существует понятие патентоспособность - возможность технического решения быть запатентованным в качестве изобретения в определенных странах, т.е. наличие существенной новизны и полезности.

В государственной системе измерений есть стандартное определение по ГОСТу измерению. Измерение - это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных средств измерения (технических).Известный российский метролог М.Ф. Маликов дал следующее определение(Измерение - )познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной величины, с известной величиной принятой за единицу сравнения). По способу получения измеряемой величины, т.е. результата измерений, все измерения разделяются на прямые, косвенные, совокупные и совместные. Получить значение измеряемой величины возможно с помощью шкалы прибора.

Шкала электрического прибора представляет собой обычно белую поверхность с черными отметками. Деление шкалы - интервал между двумя соседними отрезками шкалы.

Характер шкалы - это функциональная зависимость α=F (x) между линейными или угловыми расстояниями какой-либо отметки от начальной отметки шкалы, выраженной в долях всей длины шкалы и значением «Х» измеряемой величины, соответствующей этой отметке. Рабочая часть шкал – это длина, в пределах которой погрешности показаний не превышают значений, определяемых классом точности прибора.

Длина шкалы - расстояние между начальной и конечной отметками, отсчитанное по дуге шкалы или отрезку прямой, проходящей через середины всех самых коротких отметок.

Практически равномерная шкала - шкала, длина делений которой отличается друг от друга не более чем на 30% и имеет постоянную цену делений. Обычно это у приборов магнитоэлектрической системы.

Рис 1.2

Существенно неравномерная шкала - шкала с сужающими делениями, для которой значения выходного сигнала соответствует полусумме верхнего и нижнего пределов диапазона изменений входного сигнала и находится в интервале между 65-100% длины шкалы соответствующей диапазону изменений входного или выходного сигналов.

Степенная шкала - это шкала с расширяющимися или сужающимися делениями, отличная от шкал, указанных выше.

Двухсторонняя шкала - это шкала с нулевой отметкой, расположенной между начальной и конечной отметками. Она может быть симметричная и несимметричная.

Односторонняя шкала - шкала с нулевой отметкой, расположенной в начале или в конце шкалы.

Краткие сведения о классификации средств измерения электрических величин.

Рис 2. Эволюция корпусов

Средство измерения(СИ) - техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. К СИ можно отнести меры, системы, установки, измерительные преобразователи и приборы, высококачественные блоки питания и т.д.

Измерительные приборы (ИП) можно разделить по способу представления результатов измерения на аналоговые и цифровые, показывающие и регистрирующие; по методу измерений на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения; по способу применения и по конструктивному исполнению на щитовые, переносные и стационарные; по точности измерений на измерительные с нормируемыми метрологическими характеристикам и индикаторы (указатели); по способу защиты прибора от внешних воздействий на обыкновенные, с повышенной точностью, тепло -, холодо- и влагоустойчивые, брызго-, газо,-, пылезащитные, герметичные, взрывобезопасные, тряско-, вибро- и ударопрочные; по способу создания противодействующего момента - на приборы с механическим или магнитным противодействием и приборы с противодействующим моментом на основе взаимодействия электромагнитных сил (логометры). По конструкции опор подвижной части - приборы с подвижной частью на кернах и подпятниках, на растяжках и подвесах; по габаритным размерам - на миниатюрные (до 5 мм по наличнику), малогабаритные (50-100мм), средние (100-200мм) и большие (свыше 200мм) (рис.2). Эволюция и микромагниаторизация габаритных размеров, корпусов МЭ приборов показана на рисунке 2.

По роду тока на приборы постоянного, переменного и постоянно-переменного тока; по принципу действия с учетом конструкции СИ на приборы с подвижными частями и без подвижных частей (электронные, оптоэлектронные); по степени защищенности прибора от внешних магнитных и электрических полей; по виду используемой энергии, положенной в основу работы прибора. Приборы можно разделить на следующие укрупненные классификационные группы: электромеханические, электротепловые, электрокинетические и электрохимические. Принцип действия электромеханических приборов основан на взаимодействии электрических токов, магнитных потоков, заряженных проводников, сердечников и их комбинаций. В электротепловых приборах используются зависимости от теплового расширения тел под воздействием электрического тока - удлинение проводника, изгиб биметаллической пластины.

Работа электрохимических приборов основана на разложении электролита под воздействием измеряемого тока и появлении ЭДС на электродах, помещенных в электролит. Допускается в приборах комбинация вышеприведенных принципов действия.

В повседневной практике мы используем классификацию приборов по роду измеряемой величины : вольтметры,амперметры,вебберметры,флюксметры,варметры,частотомеры.