Вимірювальні прилади порівняння

1. Загальні відомості

2. Класифікація вимірювальних приладів порівняння

3. Мостові вимірювальні прилади

   1. Мости постійного струму

   2. Мости змінного струму

   3. Автоматичні мости

4. Компенсаційні вимірювальні прилади

   1. Компенсатори постійного струму

   2. Компенсатори змінного струму

5. Компаратори електричних величин

Загальні відомості

Відповідно до стандарту [1] вимірювання – це знаходження значень фізичної величини з використанням експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів на підставі порівняння інформації про певний розмір величини з інформацією про розмір її одиниці.

Засобом вимірювальної техніки, який зберігає та відтворює інформацію про розмір фізичної величини є міра фізичної величини.

Таким чином завжди при вимірюванні повинна бути міра фізичної величини, присутність якої може проявляєтися по-різному – явно чи неявно (безпосередньо), у зв'язку з чим всі методи вимірювань поділяють на дві групи відповедно до порівняння їх з мірою:

• різночасні (неявні) та

• одночасні (безпосередні).

Методи різночасного порівняння з мірою або, як їх ще називають, методи безпосереднього оцінювання основані на використанні вимірювальних приладів, шкали яких проградуйовані в одиницях вимірюваних величин. Тобто у такому разі міра фізичної величини присутня явно при градуюванні вимірювального приладу, а під час вимірювання цим приладом фізичної величини міра фізично відсутня тобто присутня неявна. Звідси походить і назва методів—різночасного порівнянь з мірою. Методи різночасного порівняння були розглянуті при вивчені аналогових та цифрових вимірювальних приладів безпосередньої оцінки.

Класифікація методів порівняння.

Методи одночасного, або безпосереднього порівняння з мірою (надалі — методи порівняння) основані на використанні міри фізичної величини безпосередньо під час вимірювання, тобто вимірювана величина порівнюється з величиною, що відтворюється мірою, у кожному конкретному вимірюванні. Порівняння вимірюваної величини з мірої здійснюється різними способами, в зв'язку з чим методи порівняння розділяються на такі види:

• компенсаційний;

• протиставлення;

• заміщення;

• збігу;

• диференціальний;

• нульовий.

Методи порівняння – нульовий, диференційний та заміщення розглянуті у лекції

Загалом метод безпосереднього порівняння з мірою можна відобразити схемою, зображеною на рис. 1., де логічний пристрій ЛП видає результат вимірювання х залежно від способу порівняння величин Х та Χ_Ν.

Рис. 1. Структурна схема реалізації методу безпосереднього порівняння з мірою, де X- вимірювана величина; X_N величина, що відтворюється мірою, МФВ – однозначна (багатозначна) міра фізичної величини; ПП - пристрій порівняння; ЛП - логічний пристрій

Характерною особливістю методу порівняння є одночасна дія на пристрій ПП (компаратор) вимірюваної величини X і величини Χ_Ν, що відтворюється мірою МФВ, а за значенням вихідного сигналу ПП знаходять результат вимірювання х.

Оскільки мірам фізичних величин властива висока точність, то і методам безпосереднього порівняння з мірою також властива висока точність вимірювання фізичних величин, що є однією із основних їх переваг порівняно з методами різночасного порівняння з мірою.

Компенсаційний метод вимірювання (рис. 2) полягає в тому, що на вході пристрою порівняння ПП (компаратора) одночасно діють дві величини - вимірювана величина X та однорідна з нею зразкова компенсуюча величина , розмір якої відтворюється однозначною мірою ОМ у джерелі компенсуючої величини ДКВ, а співвідношення між їх розмірами встановлюють за вихідним сигналом ΔΧ пристрою порівняння ПП.

Компенсаційний метод вимірювання реалізують так. Спочатку джерело компенсаційної величини ДКВ калібрують за значенням величини Χ_Ν, яка відтворюється однозначною мірою ОМ, а потім змінюють значення компенсуючої величини Хк до повного зрівноважування компенсаційної схеми, тобто до моменту, коли різницевий сигнал ΔΧ дорівнює нулю (ΔΧ=Χ-ΧΚ = Ο), що фіксується нуль-індикатором пристрою порівняння ПП. За цієї умови результат вимірювання х дорівнює значенню компенсуючої величини :

.

Рис.2. Структурна схема реалізації компенсаційного методу вимірювання

Метод протиставлення (рис.3) полягає в тому, що вимірювана величина X і зразкова величина розмір якої відтворюється багатозначною регульованою мірою БМ, одночасно діють на два різні входи двоканального пристрою порівняння ПП, а співвідношення між їх розмірами встановлюють за вихідним сигналом пристрою порівняння ΔΧ.

Рис. 3. Структурна схема реалізації методу протиставлення

Метод протиставлення реалізують так. Значення зразкової величини X мінюють до моменту, коли ΔΧ=0, що фіксується нульовим показом відлікового пристрою ВП, який входить до складу пристрою порівняння ПП. У такому разі результат вимірювання х дорівнює значенню зразкової величини , відтвореному багатозначною мірою БМ:

.

Нульовий метод вимірювання полягає в тому, що ефект дії вимірюваної X та зразкової Χ_Ν величин на пристрій порівняння ПП (див. рис.1) зводиться до нуля, тобто ΔΧ = 0.

Нульовий та диференціальний методи вимірювання є частковими випадками інших методів порівняння з мірою, причому кожен із них залежить від ступеня повноти реалізації цих методів. Нульовий метод вимірювання реалізується при повній компенсації, повному протиставленні, заміщенні чи збігу (у межах чутливості компаратора), а диференціальний - при неповній реалізації кожного із цих методів.