
- •1. Классификация измерений.
- •2. Классификация средств измерений.
- •3. Характеристики средств измерений.
- •4. Способы выражения и нормирования пределов допускаемых погрешностей.
- •5. Погрешности измерений и обработка результатов измерений. Вероятностные оценки ряда наблюдений.
- •6. Общие сведения об электромеханических приборах.
- •7. Магнитоэлектрические измерительные механизмы.
- •8. Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры.
- •9. Магнитоэлектрические омметры.
- •10. Выпрямительные приборы.
- •11. Электромагнитные приборы.
- •12. Электродинамические измерительные механизмы.
- •13. Электродинамические амперметры, вольтметры и ваттметры.
- •14. Электронный осциллограф.
- •15. Цифровые приборы. Общие сведения, классификация, погрешности.
- •16. Время-импульсный цифровой вольтметр.
- •17. Цифровой вольтметр сравнения и вычитания.
- •18. Интегрирующий цифровой вольтметр.
- •19. Цифровые частотомеры и фазометры.
- •20. Мосты постоянного и переменного тока. Общие сведения.
- •21. Мост для измерения индуктивности и добротности катушки
- •22. Мост для измерения ёмкости и угла потерь конденсатора.
- •23. Компенсатор постоянного тока.
- •24. Неэлектрические реостатные преобразователи.
- •25. Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы).
- •26. Резистивные термочувствительные преобразователи.
- •27. Индуктивные преобразователи.
- •28. Ёмкостные преобразователи.
- •29. Термоэлектрические преобразователи (термопары).
- •30. Электрический термометр сопротивления.
- •31. Термоэлектрические термометры.
11. Электромагнитные приборы.
Принцип действия: взаимодействие магнитного поля катушке, в обмотке которой протекает ток, с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками.
1 - катушка, 2 - ферромагнитный сердечник,
3 - ось, 4 - спиральные пружины, 5 - указатель.
На катушку наматывается медный провод. Материал сердечника должен обладать высокой магнитной проницаемостью, что способствует увеличению вращающего момента, и минимальным значением коэрцитивной силы (остаточной намагниченности).
Обычно в щитовых приборах из технической стали, в лабораторных - из пермаллоя.
При наличии тока в катушке сердечник намагничивается и втягивается в катушку, поворачивая ось и указатель. При этом закручиваются пружины, создающие противодействующий момент.При изменении направлении тока сердечник перемагничивается и тоже втягивается в катушку.
Существенным недостаток электромагнитных ИМ является сильное влияние внешних магнитных полей (т. к. их собственное поле мало). Применяются два метода защиты:
1) экранирование - вся подвижная часть помещает в ферромагнитный экран.
2)
астазирование - используются две катушки
и два сердечника, закреплённые на одной
оси. Катушки включены последовательно,
токи в катушках направлены навстречу
друг другу, таким образом, поля действуют
в противоположных направлениях. Если
один поток увеличивается, то другой
ослабевает => сумма моментов неизменна.
Актуально только для равномерных полей.
Общее уравнение для вращающего момента:
Электрокинетическая
энергия
меняется при движении подвижной части:
,
при
этом ток не меняется, меняется только
L.
Мгновенное значение вращающего момента:
.
Пусть
тогда,
с учётом того, что
,
получим
.
Это значение содержит постоянную составляющую (среднее значение момента) и гармоническую составляющую второй гармоники.
Прибор реагирует на среднее значение M:
При
низких частотах (2-5 Гц) гармонические
колебания практически отсутствуют.
Противодействующий момент
создаётся пружинами:
(W
- удельный противодействующий момент).
Таким образом,
Выводы из формулы: знак угла отклонения не зависит от направления тока (т. е. приборы могут работаьь как на постоянном, так и на переменном токе).
2.
Шкала неравномерна. Если
,
то шкала квадратична. Шкала может быть
приближена к равномерной, если
но это условие нереализуемо на всём
диапазоне изменения
т.
к. при
ЭМ приборы - в основном амперметры и вольметры.
+ простота и дешевизна конструкции
+ устойчивость к большим перегрузкам
+ работа как на постоянном, так и на переменном токе
+ работа на высоких частотах (до 50 кГц)
- относительно малая точность (кл. т. 1.5-2.5)
- малая чувствительность.
В электромагнитных амперметрах катушка включается последовательно в цепь измеряемого тока. Чем выше предел измерения, тем меньше число витков катушки.
Щитовые амперметры выпускаются однопредельными. Лабораторные приборы могут иметь несколько пределов (3-4). Переключение происходит с помощью секционирования катушки - включения её частей последовательно или параллельно. Расширение пределов на переменном токе возможно также с помощью измерительных трансформаторов тока.
Температурная погрешность возникает из-за зависимости упругости пружин, создающих противодействующий момент, от температуры.
Частотна погрешность возникает из-за наличия вихревых токов в сердечнике и других металлических частях ИМ.
Для уменьшения этой погрешности металлические детали заменяются керамическими, а сердечник выполняется из материала с большим удельным сопротивлением.
В цепях постоянного тока возникает погрешность от гистерезиса, проявляющаяся в неодинаковых показаниях при увеличении/уменьшении одного и того же тока.
В ЭМ вольтметрах катушка включается последовательно с добавочным сопротивлением из манганина. Изменение пределов измерений производится путём переключения между различными добавочными резисторами, а также с помощью измерительных трансформаторов напряжения.
полное
сопр-е цепи вольтметра.
Изменение температуры вызывает температурную погрешность, обусловленную изменением сопротивления цепи вольтметра. В вольтметрах на малые пределы измерений эта погрешность может достигать больших значений. Для уменьшения этой погрешности часто уменьшают число витков катушки, что приводится к увеличению токопотребления => уменьшению сопротивления цепи. Частотная погрешность выше, чем у амперметров. Это объясняется зависимостью сопротивления цепи от тока.