Аналоговые измерительные устройства (аиу)

АЭУ – средства электрических измерений, предназначенных для выработки измерительной ин-ции, являющиеся непрерывными ф-циями измеряемых величин, в форме доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Преимущества:

- Высокая информативность выходного сигнала

- Конструктивно просты

- Достаточно дешевы

Недостатки:

Наличие в структуре приборов инерционной подвижной части, которая значительно снижает быстродействие и помехоустойчивость.

Обобщенная структурная схема АЭП

Устройство преоб-я (УП) – состоит из одного или нескольких измерительных преоб-телей, с помощью которых входная величина преобразуется в выходной сигнал, параметры которого соответствуют входным параметрам ОУ.

Отсчетное устройтсво (ОУ) – предназначено для преоб-я сигнала измерительной ин-ции, поступающей на вход этого устройства, в форму удобную для непосредственного восприятия наблюдателем. В ОУ входит шкала и указатель.

Образцовые средства (ОС) – применяются для калибровки АЭУ в процессе эксплуатации.

Вспомогательные устройства (ВУ) – не принимают непосредственного участия в преоб-и, но обеспечивают необходимую работу других узлов прибора.

Признаки классификации аэу

1) По элементной базе

- Электромеханические

- Электронные

- Электромеханические с преоб-телем

2) По форме отсчета

- Показывающие

- Регистрирующие

3) По методу измерительного преоб-я

- Прямого преоб-я

- Уравновешивающего преоб-я

- Смешанного преоб-я

2) По роду тока

- АЭП на постоянном токе

- АЭП на переменном токе

Универсальные – приборы, предназначенные для измерений как в цепях пост., так и переем. тока.

Комбинированные - АЭУ , предназначенные для измерения нескольких ФВ.

Структурные схемы аэп

П – преобразователь, Х – входная величина, Y – выходная величина

Структурная схема АЭП прямого преобразования

Структурная схема АЭП уравновешивающего преобразования

Входная величина X компенсируется некоторой величиной обратной связи X’, которая представляет собой выходную величину Y, преобразованную цепью обратного преобразования.

Структурная схема АЭП смешанного преобразования

В структуре приборов уравновешивающего преоб-я с ручным уравновешиванием устройство сравнения служит для сравнения измеряемой величины с величиной воспроизводимой мерой. Индикатор отображает результат сравнения. ОУ позволяет отсчитать величину воспроизводимой мерой.

Приборы уравновешивающего преоб-я имеют более высокий класс точности, чем приборы прямого преоб-я, но менее удобны в эксплуатации, сложны конструктивно, результат измерения в большей степени зависит от состояния меры.

Применяют в лабораторной практике для поверки и калибровки СИ.

ИП-измерительный преоб-тель, УС-устройство сравнения

И –индикатор, М-мера, ОУ-отсчетное устройство

ОП-оператор

Свойства и хар-ки аэп

Метрологические хар-ки – технические хар-ки СИ, которые влияют на оезультаты измерений их погрешности.

К информационным параметрам входного сигнала относят параметры, которые функционально связаны с измеряемым свойством или являются самим измеряемым свойством объекта.

Неинформативным параметром входного сигнала называют параметр, который функционально не связан с измеряемым свойством.

1) Чувствительность – отношение изменения сигнала на выходе АЭП к вызвавшему его изменению измеряемой величины.

Абсолютная чувствительность:

Относительная чувствительность:

Порог чувствительности – минимальное изменение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного Си без дополнительных устройств.

Стабильность чувствительности во времени и при влиянии внешних факторов – важные параметры СИ.

2) Погрешность АЭП – отображает близость результата измерения к истинному значению измеряемой величины.

Абсолютная погрешность: ΔХ = Хп – Хд

Хп – показания прибора, Хд – действит. значение измеряемой величины

Относительная погрешность: 𝜹 = ΔХ/ Хд*100%

Приведенная погрешность: 𝜸 = ΔХ /Хn*100%

Хn – нормирующее значение, характерное для данного вида СИ

Класс точности – введен для сопоставления СИ, предназначенных для измерения одной и той же ФВ. Это обобщенная хар-ка, определяемая пределом допускаемых основных и дополнительных погрешностей.

К = 𝜸max*100%

𝜸max – максимально допустимая основная приведенная погрешность

По классу точности можно определить максимальную абсолютную погрешность:

Δmax = an· 𝜸max = an·K/100

an – диапазон измерений прибора

3) Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые основные погрешности прибора.

Верхний и нижний диапазон измерений – наиб. и наим. значение диапазона измерений.

Динамический диапазон - отношение верхнего предела измерений к наименьшему значению, которое можно измерить с помощью данного прибора.

D = Xв/Xo

4) Диапазон частот – определяется диапазоном частот (прибора) изменения входного сигнала, при котором чувствительность прибора меняется в заданных пределах.

Узкополосные приборы имеют более высокую точность и чувствительность. Применяют для измерений в узкой фиксированной полосе частот.

Широкополосные – приборы, которые рассчитаны на работу в условиях значительных изменений частоты. Точность и чувствительность ниже, чем у узкополосных.

5) Потребляемая мощность – мощность, потребляемая АЭП по контролируемой цепи, хар-зует степень взаимодействия прибора и измеряемого объекта.