Электрические измерения. Эталоны, образцовые меры, единицы измерения. Классификация электроизмерительных приборов. Основные знаки на шкале прибора.
Измерения играют огромную роль в научных исследованиях, в промышленности, в сельском хозяйстве, медицине, транспорте и т. д. Научное изучение законов природы всегда связано с экспериментами, проведение которых невозможно без измерительной аппаратуры. Современные промышленные предприятия оснащены большим числом измерительных приборов, служащих для контроля работы машин и аппаратов, регулирования производственных процессов, измерения технических параметров веществ при контроле продукции.
Измерением называется процесс сравнения физической величины Х с ее единицей (воспроизводимой мерой) М, результат, которого выражается числом N.
Уравнение измерения имеет вид X=NМ, где N — безразмерное число; Х и М — величины одинаковой размерности.
Для выполнения измерения необходимы средства измерения, к которым относятся:
а) меры — технические средства, служащие для конкретного, вещественного воспроизведения единицы физической величины (вольт, Ом, генри, фарад и т. д.);
б) измерительные приборы — технические средства, используемые для осуществления процесса измерения (вольтметры, омметры и т. д.);
в) измерительные преобразователи — технические средства, служащие для расширения возможностей использования измерительных приборов (шунты, делители напряжения, трансформаторы, усилители, датчики для измерения неэлектрических величин и т. д.).
В зависимости от роли, которую выполняют средства измерений, их разделяют на две категории:
а) рабочие средства измерений — для использования в производственных и лабораторных условиях;
б) образцовые средства измерений — для градуировки и периодической поверки рабочих средств измерений.
Образцовые средства измерений, выполняемые с предельной точностью, достижимой при данном уровне науки и техники, и служащие для воспроизведения и хранения единиц физических величин, называются эталонами.
Меры электродвижущей силы. В качестве меры постоянной ЭДС используются нормальные элементы — герметизированные ртутно-кадмиевые гальванические элементы специальной конструкции. При тщательном изготовлении нормальные элементы имеют при +20°С ЭДС около 1,0186 В, остающуюся почти неизменной в течение нескольких десятков лет. По стабильности ЭДС нормальные элементы согласно ГОСТ 1954—82 делятся на семь классов точности.
Меры электрического
сопротивления.
Однозначная мера представляет собой
резистор специальной конструкции.
Сопротивление меры не должно по
возможности зависеть от времени,
температуры, частоты переменного тока
и т. д. Конструкция меры существенно
зависит от номинального значения
сопротивления. Меры выполняются так,
чтобы они обладали весьма малыми
индуктивностями
и емкостями, что позволяет применять
их также и в цепях переменных токов
низкой частоты. Каждая однозначная мера
воспроизводит одно значение сопротивления.
Номинальные значения сопротивлений
кратны 10, т. е.
равны
где
п
— целое
число.
Меры индуктивности
выполняют из медного изолированного
провода, намотанного на фарфоровый или
пластмассовый каркас. Меры индуктивности
изготовляются со значениями
Гн
и согласно ГОСТ 21175—75 имеют семь классов
точности — от кл. 0,01 до кл. 1,0. Катушки
взаимной индуктивности по конструкции
подобны катушкам индуктивности, но
имеют две электрически изолированные,
магнитно-связанные обмотки. Магазины
индуктивности состоят из набора катушек
индуктивности. Переключающие устройства
позволяют скачкообразно и плавно
изменять индуктивность магазина.
Меры емкости
выполняются в виде конденсаторов с
воздушным, слюдяным или стирофлексным
диэлектриком со значениями емкости
Ф.
Наиболее точными и стабильными являются
конденсаторы с воздушным диэлектриком.
Магазины емкостей комплектуются из
конденсаторов с твердыми диэлектоиками.
По принципу действия приборы делятся на системы (электромагнитная, магнитоэлектрическая и т. д.).
По роду измеряемой величины приборы делятся на измерители тока (амперметры), напряжения (вольтметры), сопротивления (омметры) и т. д. Электроизмерительные приборы, показания которых являются непрерывными функциями изменений измеряемых величин, называются аналоговыми приборами. Приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации и показания которых представлены в цифровой форме, называются цифровыми приборами. По способу выдачи измерительной информации приборы делятся на показывающие (допускающие считывание показаний с отсчетного устройства) и регистрирующие (допускающие регистрацию — запись показаний прибора в функции времени).