1. 1) Непосредственное

Одной природы XиXo.

СУ обладает высокой чувствительностью (компараторы и другие).

2) Опосредованное

Х не имеет образцовой пары:

2. 3) Одновременное

4) Одновременное

3. 5) Нулевой

О результате судят по совпадению отметки от измеряемой величины и от образцовой величины

Пример 1.

Потенциометр постоянного тока (компенсатор постоянного тока).

Этот прибор служит для измерения с высокой точностью постоянного напряжения и единственный умеет мерить ЭДС.

Eo– образцовое напряжение – это нормальный химический элемент и его ЭДС известно с высокой точностью.

Rо – образцовое сопротивление. Известно с высокой точностью.

Rк – образцовое высокоточное переменное сопротивление, чья шкала градуируется.

Rр.т – переменное сопротивление для измерения рабочего тока.

НИ – «нуль-индикатор». В его качестве используется высокочувствительный магнитоэлектрический гальванометр (до А).

1 положение переключателя: установка рабочего тока.

2 положение переключателя: измерение Ux.

Работа схемы.

1. Переключатель в положение 1. Меняем Rр.т, пока ток через НИ не станет равным нулю (Iни= 0)

2. Переключатель в положение 2. Меняем Rк, пока ток через НИ не станет неравным нулю (Iни≠ 0)

Когда переключаем переключатель в положение 2, тогда ток не идёт. Меряем чистую ЭДС без внутреннего сопротивления.

Пример 2.

Потенциометр переменного тока (компенсатор).

Предназначен для измерения переменного напряжения с относительно высокой точностью по следующим причинам: здесь используется 2 метода (прямого измерения и сравнения). Метод прямого измерения применяется из-за того, что нету образцового источника.

Рассмотрим 2-х координатный потенциометр:v

Uк – компенсированное образцовое напряжение.

Идея:скомпенсировать.

Rр.т

—

~Uвсп

+

Iр.т

RL

M

Rкy

Ukx

Uky

Ux?

0

0

I2

Rкx

Rкx,Rкy– высокоточные сопротивления.

М – катушка взаимной индуктивности.

Схема установки рабочего тока состоит из: вспомогательного напряжения Uвсп, амперметра, Rр.т.

По амперметру выставляем Iр.т.

Есть ω. Следовательно должна быть поправка(компенсатор частоты).

Попеременно изменяя RкxиRкyдобиваемся на НИ в идеале нуля (в реале минимума).

Пример 3.

Одинарный мост постоянного тока.

Мостовые схемы имеют не менее 2 диагоналей.

Это 4-х плечий мост (R1,2,3,4– плечи).

Существует понятие равновесия моста.

Iни = 0 (если ток через НИ равен нулю, то мост уравновешен)

Пусть

Iни = 0, еслиили.

Используется этот мост для измерения Rxс высокой точностью.

Можно Rxподключить вместоR1234, как хотим.

R2меняем пока токIни = 0 (мост в равновесии). Это будет когда

R2здесь плечо сравнения.

R3,4 – плечи сравнения.

Rx ~10Ом доОм.

Когда уже начинает сказываться сопротивление изоляции.

6) Дифференциальный.

Он менее точный чем нулевой, но более точный чем прямой.

Пример 1.

Ux = 99В ÷ 121 В

а) прямой метод.

б) дифференциальный метод.

Пример 2.

Неравновесный мост постоянного тока.

= 1 кОм (5%, 10%)

В точки с и dвставляем резистор где точно 1 кОм:= 1 кОм. Затем меняем сопротивлениеR2пока не добьёмсяIни = 0 (нулевой метод). После этого в точки с иdвставляем новые резисторы и смотрим, равны ли номинальному. Если не равны, то отбраковываем (еслине равны номинальному, следовательноIни≠ 0 ).

Метод используется для отбраковки сопротивлений не равных номинальному.

7. Метод совпадения.

Используется, когда об измеряемой величине судят по совпадению отметки этой величины и образцовой.

Пример:оптический пирометр.

1. Меняется сопротивление, из-за этого меняется ток и, следовательно, меняется температура нити накала.

2. Всё это происходит пока тело и нить накала не сравняются по цвету. Это значит, что температура нити накала равна искомой . Записывают показания амперметра. Существует градуированный график, по которому возможно по значению тока узнать искомую температуру.

Классификация средств измерения.

Средства измерения используются для сбора измерительной информации, ее измерения, передачи, представления.

Средств измерения делятся:

1. Эталоны.

2. Меры.

3. Измерительные приборы

4. Измерительные преобразователи.

5. Измерительные установки.

6. Информационно - измерительные системы (ИИС).

7. Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК).

8. Интеллектуальные средства измерения.

Эталон– средство измерения, воспроизводства, хранения и передачи единицы физической величины. Современные эталоны созданы на физических эффектах (для сличения на расстоянии). Эталоны перевели на вычисление с помощью длины волны частицы.

Меры– средства измерения для воспроизведения, хранения и передачи физической величины определенного размера.

Измерительные приборы– средства измерения, предназначенные для получения измерительной информации, пригодной для непосредственного восприятия наблюдателем (отсчетное устройство).

Типы отсчетных устройств:

1. Шкала (аналоговый отсчет) и стрелка (указатель).

2. Шкала (аналоговый отсчет) и световой луч (указатель).

Примечание. Приборы со стрелочным указателем менее чувствительны, чем приборы со световым указателем.

3. Отсчетные устройства в виде цифрового дисплея. Представляют собой специальные индикаторные устройства, в котором под действием электрической величины возникает определенный визуальный эффект.

4. Аналого-дискретный отсчет.

Комбинированный отсчет

В зависимости от конструкции, принципа действия и возможности использования измерительные приборы делятся на:

1. Электромеханические

2. Электронные.

3. Цифровые.

4. Аналого-дискретные.

Электромеханические приборы.

Принцип действия: под действием измеряемой величины возникает электрическая энергия, которая преобразуется в механическую энергию поворота подвижной части. В результате чего формируются показания.

Схема электромеханического прибора.

ИЦ – измерительная цепь.

ИМ – измерительный механизм (чаще всего вращающийся элемент связан со стрелкой).

ОУ – отсчетное устройство.

Обозначения измерительного механизма.

	Магнитоэлектрический измерительный механизм с подвижной рамкой и неподвижным магнитом.
	Магнитоэлектрический логометр (измерят отношение).
	Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом и неподвижной рамкой.
	Электромагнитный прибор: неподвижная катушка и подвижный сердечник.
	Электродинамический механизм.
	Ферродинамический механизм.
	Логометр электродинамический (для измерения отношения).
	Индукционный измерительный механизм.
	Электростатический измерительный механизм.
	Выпрямительный измерительный механизм.
	Термоэлектрический измерительный механизм.

Электронные приборы.

Структурная схема

ЭС – электронная схема.

ОУ – отсчетное устройство.

Все электронные приборы имеют коаксиальные кабели для снижения помех.

Цифровые приборы.

Структурная схема

ВУ – входное устройство.

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь.

ЦОУ – цифровое отсчетное устройство

Аналого-дискретные приборы.

Представляют собой совмещение электромеханического и цифрового прибора.

Измерительные приборы делятся на:

1. Показывающие (измерение).

Пример: амперметр

2. Регистрирующие (измерение и регистрация на чем-то (магнитная лента, фотобумага, экран).

Пример: самописец.

3. Регулирующие (Не только измеряют, но и обладают исполнительными функциями).

Пример: узкопрофильный прибор М1730.

При х<4 – нормальный режим.

При х=4 значительно увеличивается освещенность фоторезистора, поэтому его сопротивление уменьшается. Происходит шунтирование схемы сопротивлением фоторезистора, вследствие происходит отключение чего-либо или срабатывает какая-либо система оповещения.

Измерительные преобразователи.

Измерительные преобразователи – средства измерения, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации для дальнейшего преобразования, но недоступной наблюдателю.

Пример ИП: термопара.

2, 3 – холодные концы.

1 – горячий спай.

Возникает ЭДС термопары на холодных концах

На термопаре реализован пирометр.

Милливольтметр проградуирован в значениях температуры.

Принципиальная схема преобразователя:

Обычно преобразователь состоит из двух частей:

• первичный измерительный преобразователь (ПИП).

• Вторичный измерительный преобразователь (ВИП).

Характеристика ПИП: однозначная функция у(х).

Преобразователи с унифицированным выходным сигналом (ПУВ).

Характеристики:

1. Вид сигнала:

2. Функция преобразования у(х)- линейная, возрастающая из нуля или не из нуля.

3. Ограниченность количественных значений

ПУВ представляет собой конструктивно завершенный элемент.

Структурная схема ПУВ.

ЧЭ – чувствительный элемент. Основное требование: сигнал на выходе реагирует на малейшее изменение на входе. Характеристика: функция х*(х). х* может быть неэлектрической величиной.

ПФВ – преобразователь физической величины. Характеристика: функция z(x*), должна быть возрастающей.

МП – масштабный преобразователь. Уменьшает или увеличивает величину в заданное число раз.

ФП – Функциональный преобразователь. Преобразует нелинейную величину в линейную.

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь.

ГР – гальваническая развязка. Защищает преобразователь от помех.

Между точками 1 и 2 может быть разность потенциалов. Если потенциалы точек разные то между ними пройдет помеха. Гальваническая развязка может быть реализована с помощью трансформатора.

Измерительные преобразователи неэлектрических величин.

Измерительные преобразователи неэлектрических величин делятся на две группы:

• Генераторные преобразователи (выходной сигнал - напряжение, ток ЭДС или электрический заряд, функционально связанный с входной величиной).

• Параметрические преобразователи (выходной сигнал – изменение параметра электрической цепи).

Структурная схема генераторные преобразователи..

Структурная схема параметрического преобразователя.

Пример 1. Параметрический преобразователь.

С увеличением температуры сопротивление резистора увеличивается (4% на 10⁰), а сопротивление термистора уменьшается, поэтому разность сопротивлений резистора и термистора пропорциональна температуре.

Пример 2. Генераторный преобразователь.

Фотоэлемент.

Происходит преобразование световой энергии в электрическую.

Фоторезистор.

При увеличении освещенности уменьшается сопротивление фоторезистор

Реализация.

При увеличении освещенности фоторезистора, его сопротивление уменьшается, поэтому ток увеличивается.

Параметрические преобразователи следует применять для измерения характеристик маломощных объектов, так как они имеют внешний источник питания. А генераторные преобразователи следует применять для измерения характеристик достаточно мощных объектов.

Пример 3.

Необходимо измерять угловую скорость вала.

Если вал маломощный, то использование генераторного преобразователя может значительно снизить его скорость