6. Наведіть принцип дії, рівняння перетворення, особливості конструкції та основні складові похибки електростатичних вимірювальних механізмів.

Принцип дії цих механізмів полягає у електростатичній взаємодії заряджених рухомого і нерухомого електродів механізму. Схематичне представлення конструкції механізму подано на рис.1. По суті механізм приладу уявляє собою різновид плоского повітряного конденсатора з

Рис.1.

рухомими електродами. Ємність конденсатора залежить від активної (тієї що перекривається) площі електродів, тобто від взаємного розташування електродів. Механізм на рис.6.6 складається з нерухомих електродів 1, рухомих електродів 2, вісі 3, плоскої пружини 4, стрілки 5 та шкали 6. Енергія електромагнітного поля системи електродів дорівнює , (1)

де С- ємкість між пластинами конденсатора, для плоского конденсатора , (2)

S – площа активних ділянок пластин,

h – відстань між пластинами,

= 8,85 ^. 10^-12 - діелектрична проникність повітря,

- прикладена до електродів конденсатора напруга.

У врівноваженому режимі М_об = М_кр, отже

_, (3) . (4)

З рівняння вимірювання випливає, що показання приладу не залежать від полярності напруги, а у випадку вимірювання змінної напруги маємо

. (5)

Отже квадратичний характер рівняння вимірювання лишається і на змінному струмі.

Розглянуті механізми електростатичної системи використовують лише як вольтметри. До числа переваг таких приладів слід віднести:

1)широкий частотний діапазон;

2)низьку потужність споживання;

3)незалежність показань від шкідливої дії зовнішніх магнітних полів;

4) високий вхідний опір та малу вхідну ємність;

5) незалежність результату вимірювання від форми напруги .

Певними недоліками приладів такого типу можна вважати:

1) низьку чутливість та точність;

2) необхідність екранування від впливу зовнішніх електричних полів;

3) квадратичний характер шкали;

4) можливість пробою між електродами конденсатора.

Найчастіше вольтметри цього типу використовують для вимірювання напруги в ланцюгах з малопотужними джерелами.

7. Подайте визначення і зміст метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки: надійність, швидкодія, діапазон вимірювання, динамічні характеристики.

Надійність – здатність ЗВТ зберігати свої нормовані характеристики вподовж певного часу. Характеризується напрацюванням до відмови (часом роботи до першої відмови).

Швидкодія – проміжок часу, який витрачається на вимірювання з моменту початку вимірювання до моменту встановлення показання приладу. Для аналогових приладів нормують час заспокоювання - час, впродовж якого стрілка приладу відхиляється не більш ніж на 1% від врівноваженого значення.

Діапазон вимірювання – значення вимірювальної величини, які обмеженні найменшими і найбільшими вимірюваними значеннями

. (1)

Динамічні характеристики – це характеристики, які описують властивості ЗВТ при впливі на його вхід синусоїдального сигналу.

До динамічних характеристик відносяться такі:

• комплексний коефіцієнт передачі

, (2)

де ,

• модуль комплексного коефіцієнт передачі, або амплітудно-частотна характеристика

, (3)

• фазо-частотна характеристика

, (2.20)

де ,

- операція визначення числа а по модулю b

(4)