Тема 8. Вимірювання електричного опору.

Вимірювання електричного опору можна провадити де-кількома методами. Для технічних вимірювань використовують електровимірювальні прилади прямого перетворення. Точні (метрологічні) виміри здійснюють за допомогою компенсаторів або мостів постійного сруму.

2.8.1.Вимірювання електричного опору методом омметра.

Цей метод міститься у застосуванні омметрів, які побудовані за схемами послідовного або паралельного з`єднання магнітоелектричного вимірюального механізма прилада із вимірювальним опором. Приклади таких схем ілюструють рисунки а і б.

а б

Тут R_о –опір обмотки вимірювального механізма омметра, Rд – опір додаткового резистора, що входить до схеми омметра, R_і – внутрішній опір джерела живлення Е омметра, R_х – вимірювальний опір, ключ К.Послідовна схема а застосовується для вимірювання великіх (100 і більше Ом опору),паралельна схема б застосовується для вимірювання малих опорів. Відхілення показчика омметра є функцією вимірювального опору, але воно залежить і від значення ЕРС джерела живлення. Тому для виключення впливу на показ омметра значення Е в омметрах передбачається регулювальний пристрій (R_д), за допомогою якого в послідовній схемі при закритому ключі К встановлюють стрілку омметра в нульове положення, а в паралельній схемі б, при розіменому ключі стрілку омметра встановлюють на відмітку «».

Дуже великі (більше ніж 1 МГОм) опори (ізоляції) вимірюються мегометрами, які складаються з генератора постійного струму підвищєної напруги (250, 500,1000,2500 В) і логометричного вимірювача. Генератор приводиться в дію вручну або живиться від мережі чі автономного джерела живлення.

2.8.2. Вимірювання електричного опору методом амперметра-вольтметра.

Цей метод грунтується на законі Ома, відповідно до якого вимірювану напругу можна зняти з вольтметра, а вимірювальний струм – з амперметра. За формулою обчислити :

R_X=U_X/I_A

Похибка вимірювання тут містить не тільки інструментальні похибки вольтметра і амперметра але і методичну, яка залежить від схеми вмикання амперметра і вольтметра.

Так для схеми а маємо:

U_V=U_X

I_A=I_X +I_V.

Звідки вітікає, що відносна похибка методу

Для схеми б:

U_V =U_X +U_A

I_A =I_X

З одержаних виразів для методичних похибок видно, що для забезпечення незначної методичної похибки при вимірюванні низькоомних опорів, доцільно користовуватися схемою (а), а при вимірюванні високоомних опорів - схемою (б).

Інструментальна похибка вимірювання опору методом амперметра і вольтметра, який є непрямим видом вимірювання, буде дорівнювати

тут U і I - абсолютні похибки прямих вимірювань напруги і струму, обчислені за класом точності вольтметра та амперметра.

Незважаючи на де-яку незручність, пов’язану з необхідністю відчиту показів двох приладів, і подальшому виконанню обчислень, метод амперметра і вольтметра має широке застосування при вимірюванні опору обмоток потужних електричних машин і аппаратів. Поясняєтся це можливістю виконання вимірювань при рoбочих значеннях струму і напруги.

2.8.3. Вимірювання електричного опору компенсаційним методом.

Схема вимірювання опору за допомогою компенсатора має такий вигляд:

I

П

І R_X R_N

ПР

Тут П - потенціометр (компенсатор постійного струму)

R_X – вимірюваний опір

R_N – зразковий опір

Пр – премикач потенціометра з R_X на R_N

Суть цього метода в тому, що компенсатор почерзі вимірює спад напруги на послідовно з’єднаних вимірювальному і зразковому опорі при незмінному за час вимірювання струмі, який протікає через R_X і R_N. Очевидно, що при цьому

і при

Звідси одержуємо

.

Для одержання високої точності вимірювання дуже важливо те, що результмт вимірювань не залежить від опору зєднувальних проводві, пояснюється це тим, що опір у полі R_X і R_N може впливати тільки на струм І від значення якого результат вимірювання не залежить, а опір зєднувальних проводів кола П-R_X або П-R_N знаходиться в контурі нуль-індикатора потенціометра, де в мометр вимірювання струм через нуль-індикатор дорівнює нулю.

Методична похибка компесаційного метода виявляється при R_X  R_N і при значній різниці R_X і R_N може бути досить великою. Тому при вимірюваннях потрібно вибирати значення R_N одного порядку зі значенням R_X .

Крім того для запобігання похибки вимірювання через нестабільність струму під час вимірювання рекомендується виконувати вимірювання за замкненим циклом:

При цьому покази компенсатора при повторних вимірюваннях мають співпадати.

Вимірювання опору мостовим методом застосовується досить рідко, бо не відміну від компенсаційного метода мостовий метод має той недолік, що опір зєднувальних між вимірювальним опором і мостом проводів впливає на результат вимірювання. Тому тут треба використовувати колібровані зєднувальні проводи.

Оцінювання і запис результатві вимірювань

Оцінювання і запис результатів вимірювань залежить від того технічними чи метрологічними, прямими чи непрямими вимірюваннями виконувалися за атестованими методиками виконання серійними засобами вимірювань вказаними у цих методиках (вказаних класів точності). Це забезпечує заданий рівень похибок вимірювань і при техніному вимірюванні як значення вимірювального параметра приймають результат вимірювання, що зчитується зі шкали або цифрового індикатора вимірювального приладу, а в записі результатів вимірювання можливу похибку вимірювань не відображують. При щьому відчит значення вимірювального параметра робиться за найближчою відміткою шкали не враховуючи умовних дробових значень, або за повним показом цифрового індикатора.

Такий підхід до зчитування показу приладу забезпечує відчіт значення вимірювального параметра з похибкою, що не перевищує значення 2 абсолютних інструментальних похибок приладу, а ціна одиниці молодшого розряду цифрового індикатора не перевищує значення його абсолютної інструментальної похибки.

Розділ 3. Вимірювання неелектричних величин.

При налагодженні, контролі та дослідженні автоматичних пристроїв однією з головних задач є вимірювання фізикатехнічних величин, характеризуючих їх параметри. В практиці комплексної автоматизації сучасного виробництва та наукових досліджень використовуються автоматичні пристрої різних принципів дії. В зв’зку з цим виникає необхідність у вимірюваннях широкого кругу неелектричних величин. Частіше за все це розміри і переміщення; тиск, сили і крутячі моменти; частота обертання (кутова швидкість); температура. При цтому слід підкрестити, що різноманітність фізичної сутності неелектрчних величин те необхідність автоматизації управління шляхом централізованого одержання вимірюваної інформації, її обробки та вироблення керуючих дій визначили переважне використання електричних методів вимірювання неелектричних величин. Побудова цих методів грунтується на використанні первинних вимірювальних перетворювачів неелектричної фізичної величини у електричну з подвльшим її вимірюванням вторинним електровимірювальним приладом.