Вопрос №27.Магнитоэлектрические приборы…

Состоят их магнитоэлектрич механизма с отсчетным устройство и измерительной цепи.

1 – постоянный магнит

2 – магнитопровод

3 – полюсные наконечники

4 – подвижный сердечник

5 – пружина

6 – подвижная катушка

7 – магнитный мукт – нужно для измер чувствит

8 – указатель.

Wэм=Ψi

Ψ=BSwα

B – индукция

S – площадь катушки

w – количество витков

α – угол поворота.

М=dWэм/dα=BSwi

Противодейств момент – упругими эл-тами

Мпр=Wпрα

М=Мпр=> α=BSwi/W ф-ий преобразов, S – чувствительность

Имеют высокую чувствительность, малое потребление энергии, имеют линейную номинальную статическую характеристику преобразования α=f(I) – благодаря материалам + малые внешние влияния (В внутр=1Тл)

Только для const тока.

Погрешности:

Основные – пружина слабеет, самоиндукция может измениться.

Доп – температура для B и W (0,1-0,2)% /10C уменьшается

Динамический хар-ки:

i – α

S=dα/di=dвых/dвх S=BSw/W

Wпрα=BSi

1. К олебательный режим. Rвнеш>Rвх

2. Инерционный. Rвнеш<Rвх

3. Критич. Rвн=Rвх.

1)Измерение пост тока I 1 2 3 X Y α А А=αl R j – для темпер компенсации Rр – 4%/10C – темпер погрешность Iр=i* r0/(r0+rдоб)

2)Напряж пост тока U i р=U/(Rдоб+rдоб) U возраст, делаем Rдоб больше (нет Т погрешности)

Вопрос №29.

Структурная схема электромеханических измерительных приборов…

1

2

3

X Y α А

1)Изм цепь

2)Изм механизим

3)Отсчетное устр-во

1 – Ось

2 – Стрелка

3 – Катушка

4 – Ферром сердечник

Мвр=dL/dα*i² α – угол поворота

Мпр=Wпрα => dL/dα*I²=Wпр*α

α=1/Wпр*dL/dα*I²

Линеаризация шкалы получится, или

dL/dα=k*1/α неверно при α->0

=>α=1/Wпр*k*1/α*I²

α=I_σ√k/Wпр – не перем ток f>>f0=1Гц

I_σ=√1/T*∫I2(t)dt – реагирует на действ вследствие инерции

Siэ/м<Siм/э

Осн погр-ть:

Обычно класс точности 1,0

Погр-ть взаимодейств: при измер тока погр-ть связана с Rвх

1)Можно сделать много витков

2)Можно исп трасформаторы

Для измерений напряж

Z =√R²+(wLобм)²

Зависимость от частоты I и Z

=>исп К

Температурная погр-ть

влияние магнитн полей (делают 2 противодейств катушки)

Вопрос №31 Приборы выпрямительной системы. Схемы, уравнения преобразования, погрешности.

f ₀ – собственная частота.

f_iвх >> f₀ – то механизм не успевает реагировать на колебания, а только на на среднее.

А=k*I_{вх.ср.вып}=k*(1/T)*₀∫^T*|i(t)|*dt

I_вх=(√1/2*√2)*I_{вх.ср.вып}

Если U~

I =U/(R+r_p)

A=k*U_{вх.ср.вып.}

• плохо около «0»

• погрешность определяется нелинейностью

• есть обратный ток i₀

• может быть плохой диод

Закрытый вход

П лохо:

• меняем R – меняется R_вх

Вопрос №34. Электронные вольтметры постоянного тока. Структурная схема…

Измеряемое напряжение преобразуется с помощью аналоговых электронных устройств в постоянный ток, который подается на м/э измерительный механизм со шкалой, градуированной в единицах напряжения.

U _x ВД УПТ ИМ

ВД – входной делитель напряжения

УПТ – усилитель постоянного тока

ИМ – магнитоэлектрический измерительный механизм

α = k_ВД * k_УПТ * S_U * U_x = k_V*U_x

Где S_U – чувствительность ИМ.

ВД посделедовательно с УПТ => k_ВД*k_УПТ

УПТ обеспечивает большое входное сопротивление k_УПТ≈1 (так как УПТ нестабилен)

R _вх=R₁+R₂

k_дел=R₂/(R₁+R₂)

R_вых=R₁*R₂/(R₁+R₂)

Взаимодействие усилителя с делителем вызывает погрешность:

Δy(I₀)=-I₀*R_вых

Rвх=R₁+R₂

Вопрос №36 Электронные вольтметры переменного тока. Структурные схемы…

У таких вольтметров наиболее простая схема.

Возможно плохое измерение малых величин, так как возможны шумы.

Снизу частота ограничена временем и м/э механизмом.

Сверху – тем, что R_вх усилителя не может быть очень большим и диоды неидеальны из-за паразитных емкостей.

Погрешность взаимодействия зависит от частоты, поэтому:

Вопрос №38.

Мост постоянного тока. Функция преобразования. Балансный и небалансный мосты…

Балансный мост – напряжение сводится к нулю, небалансный – не сводится к нулю

Чувствительность

Входная величина моста – сопротивление, индуктивность и т.д.

Выходная величина – ток, напряжение, и прочее.

Вопрос №40. Мосты переменного тока для измерения индуктивности и ёмкости. Принципиальные схемы, условия равновесия. Измерение чувствительности и ее влияние на точность измерения индуктивности и ёмкости.

Последовательная эквивалентная схема:

Есть два регулирующих параметра – баланс модуля и баланс фазы.

-частотно независим, поэтому

Источники погрешностей:

- Паразитные емкости (калибровка ХХ)

Важно иметь хорошую чувствительность

- уравновесить мост

- А – показание П.

Параллельная схема замещения:

Вопрос №42.

Электронно-лучевой осциллограф…

Задачи:

-наблюдение процессов

-измерение различных величин

-регистрация

П 1 – закорачивает с ЭДС, учитывает пост состояние

П2 – закрыв вход АС

П3 – образцовый О

Е1 – коррекция по У

Коэфф отклонения – величина, обратная чувствительности

Sy=dY/dUy

П4 – генератор развертки

Измерение мгновен знач напряжений:

С внутр генератора на вход Y подается образц напряж

=> известная амплитуда y1 => чувствит Sy

k0=1/Sy

Тогда Uy=k0Δy

Погр-ти:

1)Погр-ть калибратора амплитуды

2)Зависимость коэфф-та отклонения от частоты

3)Зависимость k0 от положения изображения на экране

4)Неточность измерения отрезков на экране

Измерение временных интервалов.

Коэфф развертки – масштаб изображения по горизонтали = интервалу времени, за который пятно перемещается на 1 см по горизонтали

Δt=k_рΔx

Измерение частоты сводят к периоду фигуры Лиссажу.

f/f0=N1/N2

Вопрос №44.

Достоинства и недостатки цифр средств измер по сравнен с аналоговыми

Входная или выходная величина – цифровая.

Цифровая величина – имеет конечное значение информативн пар-ра

Цифр сигнал – в виде кода.

1)Максимально допустимая точность

У аналоговых есть отсчетное устройство – есть погр-ть отсчитывания

Пример Δотс=±0,2мм длина шкалы l=10см

γотсч=±0,2мм/100*100=±0,2%

но есть погр-ть квантования

δкв=1/2*q/Nq*100

N=2^n, n – число бит

q – квант – разреш способность

Sкв=0,5/2²ⁿ*100=0,3*10^-5%

Если N=2²ⁿ

2)простота обработки сигнала

3)передача на расстоянии

Недостатки – цена и быстродействие

Вопрос №46. Цифровые приборы для измерения частоты и периода. Структурные схемы, погрешности.

Для этого используются электро-счетные частотомерты.

Измерение частоты:

- запуск

ФУ – формирующее устройство сигнала стандартной формы

ЭК – элект. Ключ

ДЧ – делитель частоты

Чатота ГОУ стабилизирована кверху резонатором.

Измерение периода:

- Запуск

Погрешности:

Погрешность случайная: ±q/T_c – погрешность счета

δ=Δ/f_x * 100 % = q/T_c * 100

Нестабильность генератора:

δ_o=Δf₀/f₀ * 100 => Δ₂=N_x/T_c * δ₀*10^-2 = f_x*δ₀*10^-2

δ₂=Δ₂/f_x * 100 = δ₀

Δf = ± (1/T_c + f_x*δ₀*10^-2)

δf=± (100/(f_x*T_c) + δ₀)

Погрешность периода.

δT = ± (T_такт/(n*T_x) * 100 + δ₀)

Вопрос №48.

АЦП. Уравнение преобразования и погрешности..

Основные АЦП – измерения

1)ЦИП для измерения частоты

Структурная схема:

f

1

2

3

4

(x) 1 3

7

6

5

2

Uf(x) – информативный параметр частоты – напряжение

f(x) – измеренный параметр (частота)

Uf(x) может иметь sin форму, импульсную форму или др, любая форма сигнала должна быть преобразована

1)Усилитель – формирователь (форм стандартный сигнал)

2)Электронный ключ (пропускает при совпадении 2 сигналов)

3)Цифровой счетчик

4)Цифровое отсчетное устройство

5)Генератор стабильной частоты

6)Формирователь (делает сигналы, пригодные для работы ЦИП)

7)Делитель частоты

1)Идеальный случай

N=Tср.сч./Tx=f*fx

Tx – период импульса

2)Погрешность

а)квантования

квант Q=1/fвр.сч.

Δквп=±q/2

б)Появляется погрешность начала шкалы (из-за отсутствия синхронизации между U1 и U2)

Δнмк=±q/2

в)погрешность преобразования (мультипликативности)

δм=δtвс

tвс=n/f0

Δtвс=n/-f0^2*Δf0

δtвс=-δf0

г)основная погрешность

δfx.n=±(100%/(fx*tвс)+δf0) %

е)Погрешность взаимодействия

если есть сопротивление, то получается делитель => напряж вх уменьш => т.к напряж вх величины является неинформативным параметром вх сигнала => если будет малое напряжение, то формир может не сформировать сигнал

2)Измерение периода

5

6

2

3

4

1 3

7

1

2

Tx=1/fx

T0=1/f0

1)Идеальный АЦП

N=f0*n*Tx

2)а)Погрешность квантования

Q=1/(f0*n)

Tвсч=n*Tx

Δкв=±1/(2*f0*n)

б)погрешность начала шкалы

Δн.шк.п=±1/(2*f0н)

δTx.n=±(100%/(n*Tx*f0)+δf0n) %

Источники погрешностей

а)Т

б)Частота имеет нижний и верхний предел

Чтобы повысить точность, нужно увеличить tсч, для б – учеличить n. При повышенной точности – увеличивается tсч. Возникает динамическая погрешность из-за измер не мгновенного значения, а среднего

3)АЦП и ЦИП напряжений

а)АЦП постоянного тока U_

б)АЦП переменного тока U~