Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электрические измерения и электроизмерительные...doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
555.01 Кб
Скачать

Электрические измерения и электроизмерительные приборы

1. Виды и методы электрических измерений

Объектами электрических измерений являются все электрические и магнитные величины: ток, напряжение, магнитный поток и т.д.

Электроизмерительные устройства широко применяются и для измерения неэлектрических величин (температуры, давления и т.д.), которые для этой цели преобразуются в пропорциональные им электрические величины. Такие методы измерений известны под общим названием электрических измерений неэлектрических величин. Применение электрических методов измерений дает возможность относительно просто передавать показания приборов на дальние расстояния (телеизмерение), управлять машинами и аппаратами (автоматическое регулирование), выполнять автоматически математические операции над измеряемыми величинами, записывать (например, на ленту) ход контролируемых процессов и т.д.

По типу отсчетного устройства различают аналоговые и цифровые приборы. В аналоговых приборах измеряемая или пропорциональная ей величина непосредственно воздействует на положение подвижной части, на которой расположено отсчетное устройство. В цифровых приборах подвижная часть отсутствует, а измеряемая или пропорциональная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, регистрируемый цифровым индикатором.

2. Построение системы единиц измерения

Единицей физической величины называется условно выбранная физическая величина, имеющая тот же физический смысл, что и рассматриваемая.

Системой единиц называется совокупность единиц физических величин, относящаяся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми правилами.

Основными единицами данной системы единиц называются единицы нескольких разнородных физических величин, произвольно выбранные при построении этой системы. Соответствующие физические величины называются основными величинами данной системы.

Система единиц называется абсолютной, если её основными физическими величинами являются длина, масса и время.

Производными единицами называются единицы, устанавливаемые через другие единицы данной системы на основании физических законов, выражающих взаимосвязь между соответствующими физическими величинами.

Размерностью физической величины называется выражение, характеризующее связь этой физической величины с основными величинами данной системы единиц. Это выражение представляет собой одночлен в виде произведения символов основных величин в соответствующих степенях (целых или дробных, положительных или отрицательных). Физическая величина называется безразмерной величиной, если в выражении её размерности все основные величины входят в нулевой степени. Численное значение безразмерной величины не зависит от выбора системы единиц.

Множители и приставки для образования кратных и дольных единиц и их наименования приведены в Таблице 1.

В Международной системе единиц (СИ) использовано 7 основных единицметр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела (определения и обозначения в Таблице 2) и 2 дополнительныхрадиан и стерадиан (определения и обозначения в Таблице 3).

Важнейшие производные единицы СИ приведены в Таблице 4.

Таблица 1

МНОЖИТЕЛИ И ПРИСТАВКИ КРАТНЫХ И ДОЛЬНЫХ ЕДИНИЦ

Множи-тель

Приставка

Множи-тель

Приставка

Наиме-нование

Обозначение

Наиме-нование

Обозначение

русское

между-народное

русское

между-народное

1018

экса

Э

E

10-1

(деци)

д

d

1015

пета

П

P

10-2

(санти)

с

c

1012

тера

Т

T

10-3

милли

м

m

109

гига

Г

G

10-6

микро

мк

106

мега

М

M

10-9

нано

н

n

103

кило

к

k

10-12

пико

п

p

102

(гекто)

г

h

10-15

фемто

ф

f

101

(дека)

да

da

10-18

атто

а

a

Примечание: В скобках указаны приставки, которые допускается применять только в наименованиях кратных и дольных единиц, уже получивших широкое распространение (например: гектар, декалитр, дециметр, сантиметр).

Таблица 2

ОСНОВНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ

Величина

Единица СИ

Наименование

Размерность

Наиме-нование

Обозначение

Определение

русское

между-народное

Длина

L

метр

м

m

Метр – единица длины, равная расстоянию, проходимому в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299792458 долей секунды

Масса

M

килограмм

кг

kg

Килограмм – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма

Время

T

секунда

с

s

Секунда – единица времени, равная 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133

Сила элек-трического тока

I

ампер

А

A

Ампер – сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2.10-7 Н на каждый метр длины

Термодина-мическая температура

кельвин

К

K

Кельвин – единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды

Количество вещества

N

моль

моль

mol

Моль – единица количества вещества системы, в которой содержится столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов, электронов и других частиц или специфицированных групп частиц), сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг

Сила света

J

кандела

кд

cd

Кандела – единица силы света, равная силе света в данном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540.1012 Гц (540 ТГц), сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср

Таблица 3

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ

Величина

Единица СИ

Наиме-нование

Размерность

Наиме-нование

Обозначение

Определение

русское

между-народное

Плоский угол

-

радиан

рад

rad

Радиан – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу

Телесный угол

-

стерадиан

ср

sr

Стерадиан – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающей на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу этой сферы

Таблица 4

ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ

Величина

Производная единица СИ

Наименование

Размерность

Наименование

Обозначение

Примечание

русское

между-народ-ное

1. Производные единицы пространства и времени

Площадь

L2

квадратный метр

м2

m2

Объем, вместимость

L3

кубический метр

м3

m3

Скорость

LT-1

метр в секунду

м/с

m/s

Ускорение

LT-2

метр на секунду в квадрате

м/с2

m/s2

Частота

T-1

герц

Гц

Hz

Частота вращения

T-1

секунда в минус первой степени

с-1

s-1

Угловая скорость

T-1

радиан в секунду

рад/с

rad/s

Угловое ускорение

T-2

радиан на секунду в квадрате

рад/с2

rad/s2

2. Производные единицы механических величин

Плотность

L-3M

килограмм на кубический метр

кг/м3

kg/m3

Момент инерции

L2M

килограмм-метр в квадрате

кг.м2

kg.m2

Импульс

LMT-1

килограмм-метр в секунду

кг.м/с

kg.m/s

Момент импульса

L2MT-1

килограмм-метр в квадрате в секунду

кг.м2

kg.m2/s

Сила

LMT-2

ньютон

Н

N

1Н=1кг.м/с2

Момент силы

L2MT-2

ньютон-метр

Н.м

N.m

Импульс силы

LMT-1

ньютон-секунда

Н.с

N.s

Давление, напряжение (механическое), модуль упругости

L-1MT-2

паскаль

Па

Pa

1Па=1Н/м2

Поверхностное натяжение

MT-2

ньютон на метр

Н/м

N/m

Работа, энергия

L2MT-2

джоуль

Дж

J

1Дж=1Н.м

Мощность

L2MT-3

ватт

Вт

W

1Вт=1Дж/с

Динамическая вязкость

L-1MT-1

паскаль-секунда

Па.с

Pa.s

Кинематическая вязкость

L2T-1

квадратный метр на секунду

м2

m2/s

3. Производные единицы тепловых величин

Количество теплоты, внутренняя энергия

L2MT-2

джоуль

Дж

J

1Дж=1Н.м

Удельное количество теплоты

L2T-2

джоуль на килограмм

Дж/кг

J/kg

Теплоемкость и энтропия системы

L2MT-2-1

джоуль на кельвин

Дж/К

J/K

Теплоемкость удельная

L2T-2-1

джоуль на килограмм-кельвин

Дж/

(кг.К)

J/(kg.K)

Теплоемкость молярная

L2MT-2N-1-1

джоуль на моль-кельвин

Дж/

(моль.К)

J/

(mol.K)

Теплопроводность

LMT-3-1

ватт на метр-кельвин

Вт/

.К)

W/

(m.K)

Величина

Производная единица СИ

Наименование

Размерность

Наименование

Обозначение

Примечание

4. Производные единицы электрических и магнитных величин

Плотность электрического тока

L-2I

ампер на квадратный метр

А/м2

A/m2

Электрический заряд

TI

кулон

Кл

C

1Кл=1А.с

а) линейная

L-1TI

кулон на метр

Кл/м

C/m

б) поверхностная

L-2TI

кулон на квадратный метр

Кл/м2

C/m2

в) объемная

L-3TI

кулон на кубический метр

Кл/м3

C/m3

Поляризованность, электрическое смещение

L-2TI

кулон на квадратный метр

Кл/м2

C/m2

Электрический момент диполя

LTI

кулон-метр

Кл.м

C.m

Поток смещения

TI

кулон

Кл

C

Электрический потенциал, напряжение, ЭДС

L2MT-3I-1

вольт

В

V

1В=1Дж/К

Напряженность электрического поля

LMT-3I-1

вольт на метр

В/м

V/m

Электрическая емкость

L-2M-1T4I2

фарад

Ф

F

1Ф=1Кл/В

Электрическая постоянная

L-3M-1T4I2

фарад на метр

Ф/м

F/m

Электрическое сопротивление

L2MT-3I-2

ом

Ом

1Ом=1В/А

Удельное электрическое сопротивление

L3MT-3I-2

ом-метр

Ом.м

.m

Электрическая проводимость

L-2M-1T3I2

сименс

См

S

1См=1А/В

Удельная электрическая проводимость

L-3M-1T3I2

сименс на метр

См/м

S/m

Магнитный поток

L2MT-2I-1

вебер

Вб

Wb

1Вб=1Тл.м2=1В.с

Магнитная индукция

MT-2I-1

тесла

Тл

T

1Тл=1Н/(А.м)

Магнитодвижущая сила

I

ампер

А

A

Напряженность магнитного поля

L-1I

ампер на метр

А/м

A/m

Индуктивность, взаимная индуктивность

L2MT-2I-2

генри

Гн

H

1Гн=1Вб/А

Магнитная постоянная

LMT-2I-2

генри на метр

Гн/м

H/m

Магнитный момент электрического тока

L2I

ампер-квадратный метр

А.м2

A.m2

Намагниченность

L-1I

ампер на метр

А/м

A/m

Магнитное сопротивление

L-2M-1T2I2

ампер на вебер

А/Вб

A/Wb

5. Производные единицы световых величин и величин энергетической фотометрии

Световой поток

J

люмен

лм

lm

Освещенность

L-2 J

люкс

лк

lx

1лк=1лм/м2

Светимость

L-2 J

люмен на квадратный метр

лм/м2

lm/m2

Величина

Производная единица СИ

Наименование

Размерность

Наименование

Обозначение

Примечание

Яркость

L-2 J

кандела на квадратный метр

кд/м2

cd/m2

Поток излучения

L2MT-3

ватт

Вт

W

Энергетическая освещенность и светимость

MT-3

ватт на квадратный метр

Вт/м2

W/m2

Энергетическая яркость

MT-3

ватт на стерадиан-квадратный метр

Вт/ (ср.м2)

W/ (sr. m2)

Спектральная плотность энергетической светимости

а) по длине волны

MT-3

ватт на метр в кубе

Вт/м2

W/m2

б) по частоте

L-1MT-2

джоуль на квадратный метр

Дж/м2

J/m2