Міністерство освіти і науки України

Хмельницький політехнічний коледж

Електронний підручник з дисципліни

“Електрорадіовимірювання”

Виконали студенти групи КС-92

Зміст

Лекція 1

Основні задачі дисципліни, зв'язок з іншими, основні напрямки розвитку електрорадіовимірювань.

Розділ 1. Основи метрологічного забезпечення.

Лекція 2 Метрологія – наукова основа вимірювань.

1.1.1 Фізична величина. Вимірювання фізичних величин.

1.1.2 Сигнали вимірювальної інформації.

1.1.3 Завади, шуми, наводки в каналах вимірювальних пристроїв.

Лекція 3 Похибки вимірювання

1.2.1 Основні поняття та особливості.

1.2.2 Систематичні похибки. Способи зменшення систематичних похибок.

1.2.3 Випадкові похибки вимірювання

Лекція 4

1.2.4 Основна і додаткова похибки.

1.2.5 Динамічні похибки вимірювання

1.2.6 Підвищення точності засобів вимірювання

1.2.7 Класи точності та позначення вимірювальних приладів.

Лекція 5 Метрологічне забезпечення вимірювання.

1.3.1 Основні терміни та їх визначення

1.3.2 Поняття про метрологічне забезпечення та його основи.

1.3.3 Мета та основні завдання метрологічного забезпечення

1.3.4 Єдність і точність вимірювання

Лекція 6

1.3.5 Одиниці фізичних величин. Еталони одиниць фізичних величин. Міжнародна система одиниць СІ.

1.3.6 Державна система забезпечення єдності вимірювань.

Лекція 7 Засоби вимірювання.

1.4.1 Засоби вимірювання за допомогою яких здійснюють вимірювання.

1.4.2 Метрологічні характеристики і класи точності засобів вимірювання.

1.4.3 Структура засобів вимірювання

1.4.4 Класифікація вимірювальних приладів

Лекція 8 Метрологічна служба України та її функції.

1.5.1 Структура метрологічної служби України.

1.5.2 Функції державної метрологічної служби.

1.5.3 Загальні положення і завдання метрологічної експертизи

1.5.4 Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки

1.5.5 Метрологічна перевірка засобів вимірювальної техніки

Розділ 2. Вимірювання параметрів електро і радіоланцюгів.

Лекція 9 Вимірювальні перетворювачі струму та напруги.

2.1.1 Електромеханічні: магнітоелектричні та електромагнітні перетворювачі.

Лекція 10

2.1.2 Електродинамічні, феродинамічні, електростатичні та індукційні перетворювачі.

Лекція 11

2.1.2 Масштабні вимірювальні перетворювачі

2.1.3 Вимірювальні підсилювачі

Лекція 12

2.1.4 Вимірювальні трансформатори струму та напруги

2.1.5 Вимірювальні перетворювачі змінних напруг та струмів: діючих, середніх амплітудних значень.

Лекція 13

2.1.6 Фазочутливі перетворювачі,і перетворювачі напруг та струмів в частоту, часові інтервали

Лекція 14

2.1.7 АЦП та ЦАП

Лекція 15

2.1.7 Перетворювачі неелектричних величин. Тензоперетворювачі.

2.1.8 Терморезистивний, індуктивний та ємнісний перетворювачі

2.1.9 Реостатний,термоелектричний, індукційний та п’єзоелектричний перетворювачі

Лекція 16 Вимірювання струмів та напруг приладами прямої дії.

2.2.1 Різновидності приладів. Умовні позначення приладів. Схеми ввімкнення.

2.2.2 Вимірювання струмів та напруг приладами прямої дії та компенсаційним методом.

2.2.3 Електронні аналогові та цифрові прилади для вимірювання напруг та струмів

Лекція 17 Вимірювання електричного опору, ємності, індуктивності

2.3.1 Вимірювання електричного опору на постійному струму

2.3.2 Вимірювання електричного опору, індуктивності та ємності мостами змінного струму

Лекція 18 Вимірювання частоти і інтервалів часу, вимірювання фазового зсуву, вимірювання спектру сигналів, вимірювання нелінійних спотворень, Вимірювання амплітудно-частотних характеристик

2.4.1 Електромеханічні частотоміри

2.4.2 Резонансний метод вимірювання частоти, вимірювання частоти за допомогою осцилографа.

2.4.3 Цифрові вимірювачі частоти, періоду, інтервалів часу

Лекція 19

2.4.4 Електродинамічний фазометр

2.4.5 Фазообертачі

Лекція 20

2.4.6 Аналіз спектрів сигналів

2.4.7 Вимірювання нелінійних спотворень

Лекція 21

2.4.8 Амплітудно-частотна характеристика, основні параметри

2.4.9 Вимірювання амплітудно-частотних характеристик

Розділ 3 Вимірювальні прилади.

Лекція 22 Вимірювальні генератори.

3.1.1 Загальні положення і класифікація вимірювальних генераторів, основні параметри.

3.1.2 Генератори синусоїдальних сигналів.

Лекція 23

3.1.3 Генератори імпульсних сигналів, використання, узагальнена структура, основні параметри.

3.1.4 Універсальні генератори.

Лекція 24 Електронні осцилографи. Призначення,

класифікація, побудова.

3.2.1 Електронні осцилографи, призначення, класифікація, побудови.

3.2.2 Спрощена структурна схема осцилографа, принцип дії. Побудова електронно-променевої трубки.

Лекція 25

3.2.3 Повна структурна схема осцилографа, характеристика і призначення блоків схеми.

3.2.4 Принцип перетворення сигналу в видиме зображення на екрані осцилографа.

Лекція 26

3.2.5 Підготовка осцилографа до роботи. Основні регулювання. Вимірювання параметрів сигналів осцилографом

Лекція27 Цифрові осцилографи.

3.2.6 Принцип роботи та побудова цифрових осцилографів.

USB – осцилографи.

3.2.7 Аналіз методів вимірювання амплітудних та частотних параметрів сигналів

Лекція 28

3.2.8Використання програмно - апаратного комплексу PicoScope 6

для вимірювання параметрів електричних кіл . Інші приклади віртуальних осцилографів.

Розділ 4 Напівпровідникові пристрої та інтегральні мікросхеми.

Лекція 29 Вимірювання параметрів напівпровідникових діодів та транзисторів.

Лекція 30 Вимірювання параметрів інтегральних мікросхем.

Лекція 31 Автоматизація радіоелектронних вимірювань.

4.3.1Автоматизація вимірювального процесу.

4.3.2 Структурні схеми автоматичних засобів вимірювання.

4.3.3 Автоматичний контроль

Лекція 1

Основні задачі дисципліни, зв'язок з іншими, основні напрямки розвитку електрорадіовимірювань.

Сучасний технічний прогрес у галузях матеріального виробництва великою мірою зумовлений розвитком вимірювальної техніки. Різке підвищення точності, чутли­вості, функціональних можливостей вимірювальних при­строїв і водночас зменшення габаритів та обсягів споживаної енергії дало змогу впроваджувати у виробництво новітні технології, створювати машини й устаткування з якісно новими параметрами і можливостями.

У свою чергу бурхливий розвиток виробництва, запрова­дження новітніх технологій, особливо у таких галузях, як мікроелектроніка і комп'ютерна техніка, відкрило широкі можливості для створення складних і багатофункціональ­них вимірювальних пристроїв на базі сучасних інте­гральних мікросхем та мікропроцесорів. Слід зазначити, що вимірювальні пристрої використовуються і не тільки у вигляді окремих приладів і систем, а й є складовими елементами технічних пристроїв різного при­значення. Нині важко знайти сучасний технічний пристрій чи технологічне устаткування, до складу якого не входив би один чи кілька каналів вимірювання. Ці тенденції у розвитку сучасного промислового виробництва певною мірою висвітлено у даному посібнику.

Різке зростання складності і багатофункціональності вимірювальних пристроїв зумовлює високі вимоги до підготовки працівників як у сфері матеріального вироб­ництва, так і щодо технічного обслуговування вимірю­вальної техніки. Сучасний робітник повинен знати основи теорії вимірювань, будову і принцип дії вимірювальних пристроїв, оволодіти основами комп'ютерної грамотності.

Матеріал викладено відповідно до програми про­фесійно-технічного навчання, затвердженої Міністерством освіти і науки України, і з урахуванням вимог до методи­ки викладання: від простого до складного, ілюструючи ос­новні вузлові моменти.

У десяти розділах подано основи теорії вимірювань, структури, параметри і характеристики вимірювальних пристроїв, розглянуто особливості вимірювань електрич­них і неелектричних величин. Особливу увагу приділено більш тісному зв'язку з практикою.

Рівень поданого матеріалу передбачає знання основ ма­тематики і фізики в обсязі шкільної програми.

У вигляді матеріалу автори використовували сучасну нормативну документацію в галузі метрології та вимірю­вальної техніки.

Посібник призначений для учнів професійно-технічних навчальних закладів під час опрацювання ними лекційно­го матеріалу, для самостійної роботи і підготовки до ла­бораторних і практичних робіт. Може бути використаний викладачами та майстрами виробничого навчання для підготовки до лекцій, проведення практичних і лабора­торних робіт, а також спеціалістами у галузі вимірюваль­ної техніки.

Технологічний процес сучасного підприємства здійснюється із застосуванням багаточисельних електродвигунів, електропечей, електрозварювальних апаратів, різного роду електричних пристроїв. НорРисьна робота такого підприємства, не згадуючи вже про роботу електростанцій і електромереж неможлива без застосуван­ня великої кількості різноманітних електровимірювальних приладів. Покази цих приладів у більшості випадків є єдиною підставою для висновків щодо заходів, які необхідні для підтриман­ня неперервності і правильності роботи всього комплексу облад­нання. Важко знайти галузь сучасного виробництва, де б не використовувались методи і засоби контрольно-вимірювальної техніки. Значення вимірювань і контролю у даний час зросло у зв'язку з широкою автоматизацією технологічних процесів у різних галу­зях промисловості. Особлива роль належить електровимірюваль­ній техніці, яка має ряд переваг порівняно з іншими засобами: відносна простота проведення вимірювань, висока точність, чутли­вість, швидкодія, можливість передачі інформації на великі відста­ні, можливість сумісності з електронними засобами, ЕОМ та інше.

Електровимірювальна техніка застосовується у сучасному виробництві не тільки для отримання інформації про ті, чи інші електричні і неелектричні фізичні величини, але і для автомати­зації контролю і керування виробничими процесами. При створен­ні сучасних засобів автоматизації часто користуються технічними рішеннями, які вироблені на базі електровимірювальної техніки; у більшості автоматичних пристроїв є вимірювальна ланка, роль якої виконує одна із тих електричних схем, які вже давно застосовуються в електровимірювальній техніці. Широко використовуються –телевимірювання, при яких об'єкт вимірювання і спостерігач можуть знаходитися на дуже великій відстані один від одного.

Основні поняття, якими користуються у навчальному курсі "Електричні вимірювання".

Вимірювання — це визначення значень фізичних величин дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів і вираження цих значень у загальноприйнятих одиницях. На виробництві також широко застосовується більш продуктивна операція вимірювання — контроль. Іншими словами, вимірювання — це процес порівняння фізичної величини з одиницею вимірювання, результатом чого є число.

Електровимірювальний пристрій — це засіб електричних вимірювань, який призначений для створення сигналу вимірювальної інформації, тобто сигналу, який функціонально зале­жить від вимірюваної величини у формі, що доступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем.

Вимірювальний перетворювач — це основна частина вимірювального приладу, в якому сигнал перетворюється у вигляд, що є зручним для подачі на індикаторні чи реєструючі пристрої.

Залежно від виду величин, що вимірюються, вимірювальні перетворювачі поділяються на дві групи: перетворювачі електричних величин в електричні (шунти, подільники напруги, підсилювачі і т.д.) і перетворювачі неелектричних величин в електричні (термо і тензо-резистори, індуктивні перетворювачі і т.д.). Електровимірювальні прилади, покази яких є неперерв­ними функціями виміряних величин, називаються аналоговими приладами. Електровимірювальні прилади які автоматично виробляють дискретні сигнали вимірної інформації, покази яких представлені у цифровій формі називаються цифровими приладами.

За методами вимірювання розрізняють електровимірювальні прилади безпосередньої оцінки і прилади порівняння.

Перші прилади вимірювальну величину визначають за показами приладу, шкала якого проградуйована у відповідних одиницях. У інших — вимірювальна величина порівнюється з відомою величиною (мости, компенсатори).

Зміст