1) Показывающие измерительные приборы;

2) Регистрирующие измерительные приборы.

Измерительная установка (измерительная машина) - совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте.

Измерительная система — совокупность функционально объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещённых в разных точках контролируемого объекта и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

Виды: измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие.

3.Меры электрических величин: э.Д.С., сопротивления, индуктивности, взаимной индуктивности, ёмкости?

Ответ: Меры э.д.с. - Однозначной мерой ЭДС и напряжения является нормальный элемент, представляющий собой специальный химический источник электрической энергии, ЭДС которого известна с большой точностью и при неизменной внешней температуре отличается большим постоянством во времени. Выпускают нормальные элементы с насыщенным и ненасыщенным раствором электролита, отличающиеся своими характеристиками. В зависимости от температуры окружающей среды ЭДС нормального элемента с насыщенным раствором электролита определяется выражением:

где Е20 — ЭДС нормального элемента при температуре 20 °С (Е20= 1,0185 ÷ 1,0187 В). Нормальные элементы могут иметь классы точности от 0,0002 до 0,02.

Мера электрического сопротивления — образцовые резисторы специально сконструированные и изготовленные для использования в качестве мер электрического сопротивления. Основные разновидности — катушки сопротивления и магазины сопротивлений.

Мерами электрического сопротивления называют образцовые резисторы, если они для этой цели сконструированы, изготовлены и прошли государственную поверку.

Подразделяются на 2 группы:

меры электрического сопротивления однозначные (ОМЭС) — катушки сопротивления;

меры электрического сопротивления многозначные (ММЭС)

— магазины сопротивлений.

Диапазон значений сопротивления, воспроизводимых с помощью:

катушки сопротивления — от 10−4 до 1012 Ом

магазины сопротивлений — для одной ступени декады от 10−4 до 1012 Ом.

Меры индуктивности и взаимной индуктивности:

Меры индуктивности и взаимной индуктивности выполняют в виде образцовых катушек и магазинов. Образцовая катушка состоит из изолированного провода, намотанного на плоский каркас из мрамора, фарфора или пластмассы.

Для уменьшения активного сопротивления и влияния поверхностного эффекта используется провод, состоящий из большого числа тонких изолированных жил, называемый «литцендрат». Для улучшения изоляции витков и повышения стабильности индуктивности обмотку пропитывают парафином. Витки жёстко скрепляются между собой и каркасом.

Катушки взаимной индуктивности состоят из двух индуктивно связанных образцовых катушек и могут быть использованы как двухполюсник или четырёхполюсник. Катушки индуктивности изготовляют на значения от 0,0001 до 10 Гн, а катушки взаимной индуктивности - на значения от 0,001 до 0,1 Гн. Классы точности таких катушек 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,5; 1.

Меры индуктивности применяются для измерения в цепях переменного тока. Каждая катушка, кроме собственной индуктивности L0, имеет межвитковую емкость С0 и некоторое омическое сопротивление R. Значения С0 и R в мерах индуктивности стремятся получить минимальными.

Катушки индуктивности характеризуются добротностью Q = w×L0/R, причём, чем выше добротность, тем качественней катушка.

Мерами переменных и взаимных индуктивностей служат магазины индуктивностей и вариометры. Магазины индуктивностей представляют собой набор катушек индуктивностей, расположенных в одном корпусе с переключающими устройствами. Чтобы при различных значениях индуктивностей не изменялось активное сопротивление цепи, предусмотрены катушки сопротивления, замещающие активное сопротивление R выключаемых катушек индуктивности.

4.Виды измерений?

Ответ:

5.Методы измерений?

Ответ:

6.Классификация погрешностей измерений и средств измерений (по способу выражения, по

характеру проявления, по причине возникновения, по условиям в которых определяется)?

Ответ:

7.Характеристики средств измерений?

Ответ:

8.Нормирование метрологических характеристик средств измерений. Классы точности средств измерений?

9.Общие сведения по устройству и принципу действия электромеханических приборов?

Ответ: В аналоговых электромеханических измерительных приборах непосредственной оценки электромагнитная энергия, подведённая к прибору непосредственно из измеряемой цепи, преобразуется в механическую энергию углового перемещения подвижной части относительно неподвижной.

Эти приборы относят к приборам прямого действия. Они состоят из электрического преобразователя (измерительной цепи), электромеханического

преобразователя (измерительного механизма), отсчётного устройства (рис. 1).

Рис. 1 Структурная схема электромеханического прибора.

Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины X в некоторую промежуточную электрическую величину Y

(ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной X.

Величина Y непосредственно воздействует на измерительный механизм (ИМ).

По характеру преобразования измерительная цепь может представлять собой совокупность элементов (резисторов, конденсаторов, выпрямителей,

термопар и др.). Различные измерительные цепи позволяют использовать один и тот же ИМ при измерениях разнородных величин, напряжения, тока, сопротивления, меняющихся в широких пределах.

Измерительный механизм, являясь основной частью конструкции прибора, преобразует электромагнитную энергию в механическую энергию, необходимую для отклонения его подвижной части относительно неподвижной. У большинства измерительных механизмов перемещение подвижной части состоит в повороте относительно неподвижной на угол α.

Отсчётное устройство состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя l, которое выражается в делениях шкалы.

В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии в механическое угловое перемещение подвижной части измерительного механизма, электромеханические приборы подразделяются на следующие группы

(системы): 1) магнитоэлектрические;

2) электромагнитные; 3) электродинамические;

4) ферродинамические; 5) электростатические;

6) индукционные.

10. Моменты, действующие на подвижную часть электромеханических приборов?

Ответ: Подвижная часть ИМ представляет собой механическую систему с одной степенью свободы относительно оси вращения. Момент количества движения равен сумме моментов, действующих на подвижную часть.

Дифференциальное уравнение моментов, описывающее работу ИМ, имеет вид

Jd²a/dt²=∑M. (1)

где J — момент инерции подвижной части ИМ; α — угол отклонения подвижной части.

На подвижную часть ИМ при её движении воздействуют:

вращающий момент М, определяемый для всех ЭИП скоростью изменения энергии электромагнитного поля Wэм, сосредоточенной в механизме, по углу отклонения α подвижной части.

M=dWэм/da. (2)

Вращающий момент является некоторой функцией измеряемой вели-

чины X и может также зависеть от угла поворота подвижной части α, т.е.

M=F(X,a);

противодействующий момент Мпр., создаваемый механическим путём с помощью спиральных пружин, растяжек, и пропорциональный углу отклонения α подвижной части:

Mпр.=-Wa. (3)

где W — удельный противодействующий момент на единицу угла закручивания пружины (зависит от материала пружины и её геометрических размеров);

момент успокоения Мусп, т.е. момент сил сопротивления движению, всегда направленный навстречу движению и пропорциональный угловой скорости отклонения:

Мусп=-P da/dt. (4)

где Р — коэффициент успокоения (демпфирования).

Подставив (2), (3) и (4) в (1), получим дифференциальное уравнение

отклонения подвижной части ИМ:

Jd²a/dt²= M+Mпр.+Мусп.

или

Jd²a/dt²+ P da/dt+ Wa= M. (5)

Установившееся отклонение подвижной части ИМ определяется равенством вращающего М и противодествующего Мпр. моментов, т.к. два первых члена левой части дифференциального уравнения (5) равны нулю. Подставив в равенство M=-Mпр. аналитические выражения моментов, получим уравнение преобразования (функцию преобразования, статическую характеристику)

a=F(X,A1,A2,….An).

где A1,A2,….An - параметры прибора.

11. Магнитоэлектрические измерительные механизмы и приборы (устройство и принцип действия магнитоэлектрического измерительного механизма, логометрический измерительный механизм, магнитоэлектрические амперметры и вольтметры, омметры, приборы с преобразователями)?

Ответ: В магнитоэлектрических приборах вращающий момент создаётся в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током, выполняемого обычно в виде катушки. Применяются как приборы с подвижной катушкой и неподвижным магнитом, так и приборы с неподвижной катушкой и подвижным магнитом. Больше распространены приборы с подвижной катушкой, которые мы и будем рассматривать.

Основными узлами магнитоэлектрического измерительного механизма являются магнитная система и подвижная часть.

В зависимости от взаимного расположения постоянного магнита и катушки подвижной системы различают приборы с внешним магнитом и приборы с внутрирамочным магнитом.

Рис. 2 Устройство магнитоэлектрического измерительного механизма.

Магнитная система прибора с внешним магнитом (рис. 2) состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода 2 (в некоторых конструкциях, например, в случае применения кольцеобразного магнита, магнитопровод может отсутствовать), полюсных наконечников 3 и неподвижного сердечника 4. Магнит выполняется из материалов с большой коэрцитивной силой, чаще всего из железоникельалюминиевых сплавов, и является источником магнитного потока.

Магнитопровод, полюсные наконечники и сердечник проводят магнитный поток и изготовляются из магнитномягких материалов с возможно меньшим магнитным сопротивлением. Цилиндрическая форма сердечника и расточки полюсных наконечников, а также их концентрическое расположение обеспечивают равномерность поля в воздушном зазоре, т. е. в любой точке рабочей части

воздушного зазора магнитная индукция В = const. Воздушный зазор имеет радиальную длину порядка 1-2 мм.

В воздушном зазоре располагается рамка 5. Она свободно охватывает сердечник и жёстко крепится на полуосях 6, поворот которых вызывает перемещение стрелки 7 по шкале 8. Рамка имеет обмотку из медного или алюминиевого изолированного провода диаметром от 0,03 до 0,2 мм и чаще всего бывает прямоугольной формы. Применяются бескаркасные и каркасные рамки.

В бескаркасной рамке необходимая жёсткость катушки обеспечивается путём склеивания её витков бакелитовым лаком.

В каркасных рамках обмотка наматывается на каркас, выполняемый из алюминия, толщиной порядка 0,1—0,2 мм. Каркас необходим не только для того, чтобы увеличить механическую прочность рамки, но также и для получения нужного успокоения подвижной

части. В магнитоэлектрических приборах используется магнитоиндукционное успокоение, но без применения специальных успокоителей. При движении рамки в поле постоянного магнита момент успокоения создаётся за счёт взаимодействия вихревых токов, возникающих в цепи обмотки рамки, с полем магнита. Этот момент зависит от величины внешнего сопротивления, на которое

включена обмотка рамки, и имеет незначительную величину, Для увеличения момента успокоения на рамку наматывается несколько короткозамкнутых витков. Если же этого недостаточно, то применяется металлический каркас, представляющий собой в электрическом отношении как бы один короткозамкнутый

виток.

Измерительные механизмы магнитоэлектрических амперметров и

вольтметров принципиально не различаются между собой.

В зависимости от назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм включается в цепь непосредственно или при помощи шунта. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочное сопротивление, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение.

Амперметр без шунта применяется в том случае, если весь измеряемый ток можно пропустить через токоподводящие пружинки и обмотку рамки измерительного механизма.

Так как рамка прибора намотана тонким проводом, это не позволяет пропускать через неё токи, превышающие десятки миллиампер. Превышение указанных значений может привести к повреждению провода рамки или спиральной пружинки. Таким образом, возникает задача расширения пределов измерения магнитоэлектрических амперметров и вольтметров.

Расширение пределов измерения амперметров достигается включением шунта параллельно прибору (Рис. 3).

Сопротивление шунта Rш должно быть меньше сопротивления рамки

измерительного механизма Rим и подбирается так, чтобы при измерении основная часть измеряемого тока проходила через шунт, а ток, протекающий через рамку прибора, не превышал допустимого значения.

Рис. 3.

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления (резисторы). Добавочные сопротивления включают в цепь последовательно с измерительным механизмом (Рис. 4).

Рис. 4.

Как было указано ранее, в логометрах противодействующий момент создаётся не механическим путем,

а электрическим. Для этого в магнитоэлектрическом логометре (рис. 5) подвижная часть выполняется в виде двух жёстко скреплённых между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи I1 и I2 .

Пружинки для создания механического противодействующего момента не ставятся, а ток к обмоткам подводится с помощью безмоментных токоподводов, выполняемых в виде тонких неупругих ленточек.

Рис. 5 Устройство магнитоэлектрического логометра.

Направления токов в обмотках выбираются так, чтобы моменты M1 и M2 создаваемые рамками, действовали навстречу друг другу. Один из моментов может считаться вращающим, а второй - противодействующим. Кроме того,хотя бы один из моментов должен зависеть от угла поворота. Это условие необходимо соблюдать и для логометров. Значит, один (или несколько) из пара-

метров, определяющих величину момента, должен являться функцией угла α.

Технически наиболее просто сделать зависящей от угла поворота индукцию В. Для этого магнитное поле в зазоре должно быть неравномерным, что достигается неравномерностью зазора (с этой целью сердечник сделан эллипсоидальным).

В конструкциях омметров используются измерительные механизмы с механическим противодействующим моментом («обычные») и логометрические измерительные механизмы.