Вопрос 3

Виды измерений

Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение физической величины определяется непосредственно из опытных данных.

Косвенные измерения - измерения, при которых измеряется не сама физическая величина, а величина, функционально связанная с ней.

Совокупные измерения - измерения нескольких однородных величин, на основании которых значения искомой величины находят путем решения системы уравнений.

Методы измерений

Метод непосредственной оценки - метод, при котором значение искомой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Пример метода

непосредственной оценки - измерение тока амперметром.

Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую искомую величину сравнивают с однородной величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей:

• дифференциальный метод,

• нулевой метод,

• метод замещения и др.

• метод сравнения с мерой

При дифференциальном методе на измерительный прибор воздействует разность между измеряемой и образцовой величинами, воспроизводимой мерой. Чем меньше разность, тем точнее результат.

При методе используют метод непосредственной оценки так как он наиболее простой и требует меньше времени на измерения.

Точность измерений таким методом не высока, но в электронике погрешность может достигать десяти процентов.

Точность измерений методом сравнения около 0.1 процента.

Вопрос 4

Постоянный магнит 1, магнитопровод 2 и цилиндрический сер­дечник 3, из магнитомягкого материала создают равномерное ра­диальное магнитное поле в воздушном зазоре, в котором располо­жена и может поворачиваться рамка 4 с измеряемым током. Рамка (несколько десятков витков медного тонкого провода) жестко связана с осью 5, на которой закреплена стрелка 7. Эти элементы образуют подвижную часть механизма.

В магнитоэлектрических измерительных механизмах перемещение подвижной части вызывается силами взаимодействия между полем постоянного магнита и током катушки.

Измерительный механизм состоит из постоянного магнита и стального цилиндра, в зазоре между цилиндром и постоянным магнитом образуется однородное магнитное поле. Подвижная часть включает в себя рамку, которая состоит из лёгкого прямоугольного алюминиевого каркаса. На рамку наложена обмотка, имеющая медные или алюминиевые провода диаметром 0,02-0,2 мм. Путь тока пролегает от одного зажима прибора к спиральной пружине , далее идет через обмотку рамки , вторую пружину и ко второму зажиму прибора. В результате взаимодействия тока проходящего в рамке и магнитного поля возникают электромагнитные силы F. , где l высота рамки, – число витков.

Вращающий момент, созданный парой сил, вызывает поворот подвижной части М = βSnI

Установившееся положение рамок определяется равенством М и М_пр.

М= М_пр

β SnI= αD ; D – Коэффициент кручения

Следовательно, угол поворота а имеет вид

α = (βSnI) / D.

Из формулы видно, что угол поворота пропорционален току, следовательно прибор имеет равномерную шкалу, силу тока можно определить по углу поворота подвижной части.

При прохождении тока через рамку на зажимах прибора возникает напряжение: U = α r/(BSnI)

Таким образом по повороту подвижной части можно также определить напряжение на зажимах.

Таким образом магнитоэлектрические приборы могут применяться как амперметры так и как вольтметры.

Успокаиваетелем механизма служит сама рамка. При движении подвижной части изменяется магнитный поток , который пронизывает рамку , поэтому в нем наводится ЭДС. Эта ЭДС вызывает в рамке ток, взаимодействие которого с магнитным полем создает тормозящую силу.

Ш ирокое распространение получили приборы с внутрирамочным магнитом. Неподвижный постоянный магнит укреплён внутри рамки . Такая конструкция позволяет лучше использовать энергию магнита , повысить его КПД и уменьшить габариты .

При этом масса таких приборов не превышает 100 гр.

В измерительных приборах с подвижным магнитом рамки создают магнитное поле под воздействием которо магнит старается занять положение, совпадающее с положением рамки. Такие приборы быстро успокаиваются и обладают высокой точностью