Неинформативные параметры выходного сигнала. Например, амплитуда напряжения генератора частоты.

- ------Применяются так же МХ , установленные другой научно-технической документацией ( НТД ) :

Ч увствительность – способность СИ измерять малые величины. .

Постоянная СИ – содержание измеренной величины по отношению к входной ( в частности : цена деления шкалы ).

Диапазон измерений - ? Диапазон показаний – область между начальным и конечным значениями шкалы.

0..250 – диапазон показаний; 50..250 – диапазон измерений;

1.15 Классы точности средств измерений по ГОСТ 8.401-80.

Класс точности (КТ) СИ.

КТ СИ – обобщённая МХ , определяемая пределами допускаемой основной погрешности. На КТ разделяют СИ, имеющие разный уровень точности при одинаковом принципе действия.

К цифровым комбинированным приборам характеристика КТ обычно НЕ ПРИПИСЫВАЕТСЯ. КТ устанавливаются по ГОСТ 8.401-80 «КТ СИ». Обозначения КТ на СИ позволяют найти пределы основной допускаемой погрешности.

Возле обозначения КТ помещается обозначение стандарта или НТД с требованиями к данным СИ ( 0,5 ГОСТ 7325 – 86). Числа p, q, c, d выбираются из ряда:

1,0 · 10n; 1,5 · 10n ; 2,0 · 10n; 2,5 · 10n; 4,0 · 10n; 5,0 · 10n; 6,0 · 10n; где n = 1; 0; -1; -2;…Пределы допускаемой погрешности находят по формулам из ТО (технического описания) , если КТ к СИ не присвоен.

1.16 Правила подготовки измерительного эксперимента.

Подготовка измерительного эксперимента.

1. Составляют доопытную модель измерения ФВ:

• Род ФВ (постоянная или переменная);

• Диапазон значений;

• Форма кривой (синусоидальная или несинусоидальная; с постоянной составляющей или без неё);

• Частотный диапазон;

2. Обосновывают точность измерений;

3. Выбирают разновидность и метод измерений;

4. Выбирают СИ в соответствии с доопытной моделью.

Обозначения на шкале:

~ - переменная ФВ;

- - постоянная ФВ (на аналоговых приборах);

- постоянная ФВ ( на ЦП );

- постоянные и переменные ФВ;

40 – 200 – 1000 Hz – от 40 ..200 –нормальные условия и погрешность основная

200..1000 - к основной добавляется дополнительная погрешность.

Если диапазон частот не указан на шкале, то он составляет 45-55 Гц.

Учитывают полное входное сопротивление:

;

При обозначении КТ числом р, ЗФВ х, должно быть возможно ближе к нормирующему х_n.

U_n = U_k, Δ= ± (р / 100) · U_n;

;=> стрелка должна быть ближе к концу шкалы.(к верхнему пределу измерений)

1.17 Обработка результатов прямых и косвенных измерений с однократными наблюдениями.

Однократные измерения имеют место в большинстве случаев при использовании рабочих СИ. При измерениях в нормальных условиях, оценивают пределы основной допускаемой погрешности по классу точности или по формулам оз ТО. При измерениях в условиях, выходящих за пределы нормальных, по материалам ТО можно рассчитать пределы допускаемых дополнительных погрешностей. Пределы результирующей погрешности находят по формуле:

;

Обработка результатов косвенных измерений:

y = F(x₁, x₂, …, x_n);

;

Приближённо заменяем дифференциалы приращениями, которые имеют смысл погрешностей: ;

По этой формуле можно вычислить действительную погрешность результата (Δy) если известны действительные погрешности аргументов.

При технических измерениях действительные погрешности , как правило, неизвестны. Можно определить только пределы допускаемых погрешностей (например, по классам точности).

К определению пределов погрешностей есть два подхода:

• Пределы максимальной погрешности результата (Δy max) получается в предположении, что:

1. Погрешности аргументов (Δх₁…Δх_n) равны допускаемым для них пределам;

2. Все слагаемые имеют одинаковые знаки;

Такое сочетание условий измерений (погрешностей) является наихудшим из допускаемых и даёт маловероятный результат.

• Более достоверную оценку в пределах погрешности результата получают по методу квадратичного сложения:

; Коэффициент k зависит от вероятности р, которая приписывается результату (Например: При р = 0,95 --- k = 1,1).

1.18 Обработка результатов прямых измерений с многократными равноточными наблюдениями по ГОСТ 8.207-76.

Такие измерения выполняются в основном в метрологических лабораториях и применяются, когда повторные измерения одной и той же неизменной величины дают несколько различные результаты. Такая ситуация объясняется наличием заметной случайной погрешности. Выяснить её причины , как правило, затруднительно. Поэтому, накапливают ряд наблюдений и подвергают его статистической обработке по ГОСТ 8.207-76 «Обработка результатов прямых измерений с многократными равноточными наблюдениями». (Отклонение от среднего – погрешность).

Практика измерений показывает, что чем больше случайная погрешность, тем реже она встречается в ряду наблюдений. Положительная и отрицательная погрешности встречаются примерно одинаково часто. Обработку результатов наблюдений начинают с исключения систематической погрешности. В качестве значения измерения принимают среднее арифметическое результатов наблюдений:

где а_i – результат i-того наблюдения, n – количество наблюдений;

В среднем арифметическом , положительные и отрицательные погрешности в значительной степени компенсируются. Отклонения результатов отдельных наблюдений от истинного значения в среднем даёт оценка СКО (средне-квадратичное отклонение) результатов наблюдений: ;

Ряд наблюдений проверяют на наличие грубых погрешностей, т. е. , которые намного превышают ожидаемые при данных условиях. Проверка может выполняться, например, по критерию «три сигма»:

(а_max-A)>3δ, (A - а_min)>3δ,

Результат а_max (а_min), удовлетворяющий неравенствам, отбрасывают и повторяют обработку ряда сначала.

Вычисляют оценку СКО результата измерения, которая характеризует отклонение среднего арифметического от истинного значения:

;

Границы случайной погрешности результата измерений находят по формуле:

,где t – коэффициент Стьюдента, учитывающий ограниченность ряда наблюдений и вероятность , которую приписывают результату. Если результат измерений содержит не исключённую систематическую погрешность (θ), то погрешность результата :

Результат измерений представляют в виде:

А = ± Δ; Р Например: (220,0 ± 0,2)В; Р=0,95.

• Последние разряды значения величины и её погрешности должны быть одинаковы; Количество значащих цифр в погрешности должно быть не более двух. Если первая цифра ≥3, то , обычно, оставляют в погрешности только одну значащую цифру.

1.19 Система обеспечения единства измерений (СОЕЙ) Республики Беларусь, её законодательная и теоретическая основы.

Основные определения.

Единство измерений – состояние измерений, при которых их результаты выражаются в единицах величин, установленных законодательством и погрешности измерений известны с заданной вероятностью или могут быть определены.

СОЕИ РБ – это согласованная, официально признанная организационная и научно-техническая система, представляющая собой совокупность норм, правил и положений, эталонов и СИ, органов и служб, применение и деятельность которых направлена на достижение единства и требуемой точности измерений.

Результаты измерений, выполненных в СОЕИ выражены в узаконенных единицах величин, имеют прослеживаемость до национальных и международных эталонов гарантируемую степень точности и является достаточным основанием, для принятия решений в экономике, промышленности, науке, торговле и др. отраслях.

Объекты СОЕИ: Основные понятия, единицы величин, эталоны , СИ, государственная метрологическая служба (МС), МС субъектов хозяйствования (СХ), правила проведения гос. испытаний СИ, поверка СИ, государственный метрологический надзор за производством, состоянием, применением СИ.

СОЕИ включает законодательную, теоретическую, техническую и организационную основы. К законодательным основам относятся:

• Закон «Об обеспечении единства измерений»;

• Указы А. Г. Лукашенко (президента);

• международные соглашения;

• Постановления Госстандарта;

К теоретическим основам относятся:

• Теория измерений;

• Система единиц величин;

• Терминология в области метрологии;

• Методы оценки МХ;

1.20 Организационная структура и техническая основа системы обеспечения единства измерений (СОЕЙ) Республики Беларусь.

Государственную МС (метрологическую службу) возглавляет: Государственный комитет по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт). В гос. МС входят:

• Бел. гос. институт метрологии (БелГИМ);

• Региональные метрологические центры Госстандарта (16 штук, в том числе в Бобруйске, Борисове, Барановичах, Калинковичах, Лиде, Могилеве, Молодечно, Орше, Пинске, Слуцке);

МС предприятий, организаций и СХ , обеспечивающие единство измерений в пределах своей компетенции , осуществляют:

1. Обеспечение единства и требуемой точности измерений на предприятии;

2. Повышение уровня метрологического обеспечения (МО) предприятия. (Под МО , обычно, понимают применение положений СОЕИ в пределах СХ, технологического процесса и т. п. );

3. Разработку документов по обеспечению единства измерений и организацию работ по их выполнению;

4. Поверку СИ;

5. Представление на поверку СИ в органы гос. МС.

1.21 Государственный метрологический надзор за средствами измерений.

Государственный метрологический надзор(ГМН) – деятельность государственной метрологической службы по проверке соблюдения установленных метрологических правил и норм.

Государственный метрологический надзор (МН) выполняют государственные инспекторы по надзору за стандартами и средствами измерения.

Установлены следующие виды ГМН:

• Государственные испытания СИ;

• Метрологическая аттестация СИ;

• Поверка СИ;

• Проверка деятельности субъектов хозяйствования, осуществляющих изготовление, ремонт, поверку, продажу средств измерения.

ГМН производится Госстандартом и подведомственными ему органами. При проведении ГМН применяются следующие правовые меры:

1) Отрицательные результаты государственной поверки средств измерения являются основанием для:

• запрещения применения или выпуска в обращение СИ;

• погашения оттиска поверительного клейма на СИ;

• аннулирования свидетельства о поверке и выдачи извещения о непригодности средства измерения к применению.

2)Выявленные нарушения метрологических правил и норм являются основанием для:

• выдачи предписания об устранении нарушений требований стандартов, метрологических норм и правил;

• запрещения работ, выполняемых с нарушением требований к измерениям.

1.22 Государственные приёмочные испытания средств измерений.

СИ, подлежащие серийному выпуску или подлежащие ввозу из-за границы обязаны пройти государственные приёмочные испытания (ГПИ). ГПИ проводятся над опытными образцами СИ и представляют собой завершающий этап разработки СИ. Положительные результаты ГПИ являются основанием для утверждения типа СИ. Утверждённый тип СИ вносится в «Государственный реестр СИ РБ». На СИ, изготовленные в РБ и внесённые в гос. реестр наносится знак государственного реестра. На ГПИ вновь разработанных СИ представляются 3 образца СИ с необходимыми документами (8 штук). При ГПИ проверяют:

1. соответствие СИ требованиям тех. задания;

2. соответствие нормированных МХ требованиям нормативных документов;

3. Возможность проведения поверки с обязательным опробованием операций поверки;

4. соответствие СИ требованиям безопасности;

СИ, не прошедшие ГПИ не допускаются к серийному выпуску.

К официальному обращению на территории РБ допускаются СИ, внесённые в гос. реестр СИ РБ.

1.23 Метрологическая аттестация средств измерений.

Метрологическая аттестация средств измерений – исследование средств измерения, выполняемое органами государственной МС или субъектами хозяйствования для установления метрологических свойств этих СИ и выдачи соответствующего документа.

Основные задачи метрологической аттестации:

1) Определение исследуемых метрологических характеристик (МХ).

2) Установление соответствия МХ требованиям технического задания или стандарта.

3) Установление перечня МХ, подлежащих контролю при поверке и опробование методики поверки.

4) Установление МПИ СИ.

Метрологической аттестации подлежат:

• СИ не подлежащие гос. испытаниям (т.е. несерийного производства);

• Передаваемые в эксплуатацию опытные и экспериментальные образцы СИ;

• Импортируемые в единичных экземплярах СИ;

Измерительные системы в реальных условиях на месте эксплуатации

1.24 Поверка средств измерений.

Поверка СИ – это совокупность операций, выполняемых органами государственной МС и субъектами хозяйствования с целью определения соответствия СИ установленным требованиям.

Различают следующие виды поверок:

• Первичная. Её проходят все СИ, выпущенные из производства или ремонта, а так же, завозимые по импорту СИ, прошедшие ГПИ;

• Периодическая поверка, которой подлежат все СИ, через установленные межповерочные интервалы (МПИ).

МПИ – установлены в стандарте РБ СТБ 8003 «Поверка СИ» и составляют для большинства СИ – 1 год, для счётчиков электроэнергии – 8 лет.

СИ, не прошедшие периодическую поверку, являются непригодными для измерений. При поверке проверяется погрешность СИ. Если СИ успешно прошло поверку, то говорят, что ему передан размер единицы величины от эталона.

Обязательной поверке подлежат СИ, применяемые в торговле, здравоохранений, промышленности, транспорте: при проведении торгово-коммерческой деятельности, при диагностике и лечении человека, при контроле безопасности условий труда, при определении качества производимой продукции и др. Обязательной поверке в органах гос. МС, подлежат следующие средства электрических измерений:

• Измерители сопротивления заземления;

• Измерители цепи (фаза 0);

• Измерители напряжения прикосновения;

• Клещи электро-измерит.;

• Счётчики электроэнергии.

1.25 Метрологический контроль за средствами измерений.

Метрологический контроль (МК) – деятельность субъектов хозяйствования по проверке соблюдения установленных метрологических правил и норм. Т.е. правил и норм, выражающих требования к измерениям и их результатам, а так же к лицам, осуществляющим измерения.

Установлены следующие виды МК:

• Метрологическая аттестация СИ;

• Поверка средств измерения;

• Проверка соблюдения метрологических правил и норм в соответствии с порядком, установленным министерством, ведомством или субъектом хозяйствования.

ГМН производится Госстандартом и подведомственными ему органами. МК выполняют отделы (службы) главного метролога субъектов хозяйствования.

При проведении ГМН применяются следующие правовые меры:

1) Отрицательные результаты государственной поверки средств измерения являются основанием для:

• запрещения применения или выпуска в обращение СИ;

• погашения оттиска поверительного клейма на СИ;

• аннулирования свидетельства о поверке и выдачи извещения о непригодности средства измерения к применению.

2)Выявленные нарушения метрологических правил и норм являются основанием для:

• выдачи предписания об устранении нарушений требований стандартов, метрологических норм и правил;

• запрещения работ, выполняемых с нарушением требований к измерениям.

3. Информационно-измерительная техника

1. Электромеханические приборы (ЭМП)

Структурная схема и классификация ЭМП.

Х _изм – измеряемая ФВ;

Измерительная цепь (ИЦ) – это электрическая цепь прибора на одном из участков которой (обмотка измерительного механизма) создаётся величина Х, связанная необходимой зависимостью с Х_изм. Она предназначена для определения измерительного преобразования.

;

Измерительный механизм (ИМ) – это измерительный преобразователь электрической величины Х в угол поворота подвижной части (ПЧ) α.

Отсчётное устройство (ОУ) – преобразует угол α в значение измеряемой величины Х.

Электромеханические приборы (ЭМП) – это приборы, содержащие ИМ. Основной является классификация ЭМП по физическому принципу, на котором основана работа ИМ.

3.1 Классификация электромеханических приборов.

Условные обозначения

3.2 Принцип действия электромеханических приборов. Вращающий момент. Уравнение шкалы. Способы крепления подвижной части.

Общие части и узлы ИМ и ИП.

1. Приспособление для крепления ПЧ.

В основном применяют крепление на растяжках – узких бронзовых ленточках.

г де 1 – плоская пружина (ПП); 2 – поводок корректора; 3 – деталь ИМ; 4 – катушка; 5 – растяжка.

Назначение растяжки:

• Удержание подвижной части (ПЧ);

• Подвод-отвод тока в ПЧ (если нужно);

• Упругий элемент.

К репление на растяжках исключает влияние трения. В случае тяжёлой ПЧ или при её непрерывном вращении применяются крепления на оси в подпятниках.

где 1 – подпятник; 2 – ПЧ; 3 – ось; 4 – ось; 5 – корректор; 6 – спиральная пружина.

Назначение оси:

• Удержание ПЧ;

• Подвод-отвод тока в ПЧ;

Назначение пружин:

• Упругие элементы;

• Подвод отвод тока (если нужно).

  2. Успокоитель (для быстрого прекращения колебаний ПЧ).

а ) воздушный (большие габариты, но не требует обслуживания)

где 1 – ось; 2 – камера; 3 – крыло.

б ) жидкостный (небольшие габариты, но требуется пополнение жидкости)

где 1 – ось; 2 – подвижный диск; 3 – вязкая жидкость; 4 – подвижный диск.

в) магнитоиндукционные (при движении АС сектора в магнитном поле магнита имеет место явление электромагнитной индукции: в проводнике (в секторе) создаётся ЭДС, эта ЭДС создаёт в секторе вихревые токи (токи в сплошном материале), на эти токи в поле магнита действует электромагнитная сила в соответствии с принципом Ленца, тормозящая сектор).

г де 1 – ось; 2 – сектор АС; 3 – магнит.

3. Корректор (для установки указателя на «0» перед измерением)

4. О тсчётное устройство. Состоит из шкалы и указателя. Указатель в механических приборах – стрелка, в световых приборах – луч света.

5. Корпус ( в том числе для изоляции)

2 кВт – испытательное напряжение между корпусом и измерительной цепью.

Принцип действия электромеханических приборов:

Им создаётся вращающий момент М_вр, приложенный к ПЧ при постоянной измеряемой величине, М_вр = const. При периодической измеряемой величине М_вр – периодический и может быть представлен в общем случае рядом Фурье.

;

,

если у измеряемой величины f ≥ (5..10) Гц, то из-за инерционности ПЧ, гармонические составляющие момента не вызывают её перемещения.

При измерении периодической величины, отклонение указателя определяется постоянной составляющей момента. Под её действием, упругий элемент деформируется. Деформация упругого элемента, то есть угол поворота α подвижной части, зависит от постоянной составляющей вращающего момента. При этом определяется измеряемой величиной.

,

W_м(э) – энергия магнитного или электрического поля ИМ. При деформации упругого элемента создаётся противодействующий момент , где W_α – удельный противодействующий момент.(М_тр = 0);

;

;

.

3.3 Успокоители электромеханических приборов.

2. Успокоитель (для быстрого прекращения колебаний ПЧ).

а ) воздушный (большие габариты, но не требует обслуживания)

где 1 – ось; 2 – камера; 3 – крыло.

б ) жидкостный (небольшие габариты, но требуется пополнение жидкости)

где 1 – ось; 2 – подвижный диск; 3 – вязкая жидкость; 4 – подвижный диск.

в ) магнитоиндукционные (при движении АС сектора в магнитном поле магнита имеет место явление электромагнитной индукции: в проводнике (в секторе) создаётся ЭДС, эта ЭДС создаёт в секторе вихревые токи (токи в сплошном материале), на эти токи в поле магнита действует электромагнитная сила в соответствии с принципом Ленца, тормозящая сектор).

где 1 – ось; 2 – сектор АС; 3 – магнит.

3. Корректор (для установки указателя на «0» перед измерением)

4. О тсчётное устройство. Состоит из шкалы и указателя. Указатель в механических приборах – стрелка, в световых приборах – луч света.

5. Корпус ( в том числе для изоляции)

2кВт – испытательное напряжение между корпусом и измерительной цепью.

3.4 Конструкция электромагнитного измерительного механизма и его свойства в отношении рода тока, формы кривой, вида шкалы.

Электромагнитные приборы

ИМ с плоской катушкой:

где 1 – катушка; 2 – ферромагнитный сердечник; 3 – ось; 4 – стрелка.

Физический принцип:

Под действием магнитного поля катушки сердечник втачивается в область наиболее сильного поля внутрь катушки при любой полярности, то есть при любом направлении тока.

;

;

;

,

где I – действующее значение тока при любой форме кривой.

;

значит, уравнение шкалы имеет вид:

.

Подбирая форму сердечника и катушки, получают такую функцию: , при которой шкала получается почти равномерная в диапазоне от 20% до 100% от верхнего предела измерений, где α ≈ k·I, где ток постоянный или используется действующее значение переменной.

3.5 Измерительные цепи электромагнитных приборов и их частотные свойства.

Миллиамперметр и амперметр – измерительные механизмы (ИМ). Измерительная цепь – обмотка ИМ.

Вольтметр – ИМ:

г де R_д – добавочный резистор, ИМ – измерительный механизм; R_д>>Z_изм в нормальной области частот. Измерительная цепь: Z_иц ≈ R_д.

;

,

где U = const – действующее значение.

1 – без коррекции; 2 – с коррекцией.

Измерительная цепь с частотной коррекцией:

;

П риборы:

1. Самые простые по конструкции;

2. Устойчивы к перегрузкам (Нет подвода тока в подвижную часть);

Класс точности: 0,5 – переносные приборы; единицы кГц;

от 1,0 – приборы щитовые; (45-55) Гц.

Пригодны при любой форме кривой и для постоянных величин, показывают действующее значение:

;

В условиях производства для измерения переменного тока и напряжения применяются электромагнитные приборы.

3,6 Электростатические приборы:

1 - подвижная пластина;

2 - неподвижная пластина (камера);

Измеряемое напряжение прикладено непосредственно к пластинам 1 и 2. По закону Кулона подвижная пластина притягивается к неподвижной и движется внутрь камеры.

Характеристики приборов:

Малая чувствительность;

Минимальное напряжение полного отклонения указателя 10 В.

ИМ применяются только как вольтметры с непосредственным подведением напряжения к пластинам.

Пределы измерений от 10 В до 40 кВ.

Класс точности 0,5 ; 1,0 ;

Частотный диапазон от 20 Гц до 10 МГц.

Показывает действующее значение при любой форме кривой.

3,7 Ферродинамические и электродинамические измерительные механизмы…

электродинамические:

Электродинамические приборы:

Эти приборы имеют такой же принцип действия, как ферродинамические, но отличаются конструкцией измерительного механизма: ферромагнитных деталей нет, магнитное поле существует в немагнитной среде.

И М (разрез):

Неподвижная катушка 1 изготовлена из 2-х секций, т.к.:

1. их можно раздвинуть, сдвинуть ,т.е. влиять на магнитное поле (позволяет изменять магнитное поле, обеспечив зависимость М(α) (взаимная индуктивность) такую, чтобы шкала была приближена к равномерной (к линейной));

2. обеспечивает удобство сборки.

Энергия магнитного поля ИМ:

Физическая катушка 2 стремится в положение, при котором энергия магнитного поля максимальна: плоскости катушек совпадают, магнитные поля направлены согласно.

Ферродинамические:

К онструкция ИМ такая же как магнитоэлектрического с одним исключением: магнитное поле создаётся неподвижной катушкой 8, а не постоянным магнитом.

8 – неподвижная катушка;

5 – подвижная катушка.

;

Связь индукции в зазоре с током линейная, т.к. в магнитной цепи есть существенный магн зазор.

В основном магнитное сопротивление всей магнитной цепи обусловлено магнитным сопротивлением двух зазоров.

- мгновенная мощность.

3,8 Мостовая цепь постоянного тока

Мостовая цепь, мост электрический, электрический четырёхполюсник, к одной паре зажимов (полюсов) которого подключен источник питания, а к другой — нагрузка. Классическая Мостовая цепь состоит из четырёх сопротивлений, соединённых последовательно в виде четырёхугольника (рис.), причём точки а, b, c и d называются вершинами. Ветвь, содержащая источник питания UП, называется диагональю питания, а ветвь, содержащая сопротивление нагрузки ZH — диагональю нагрузки или указательной диагональю. Сопротивления Z1, Z2, Z3 и Z4, включенные между двумя соседними вершинами, называются плечами Мостовая цепь Диагонали Мостовая цепь, как мостики, соединяют две противолежащие вершины (диагональ нагрузки, например, ранее так и называлась — мост).

В Мостовой цепи постоянного тока равновесие может быть достигнуто регулировкой одного из сопротивлений плеч.

3,9 Ферродинамический и электродинамический ваттметры

Электродинамический:

Схема ваттметра такая же, как и ферродинамического:

Характеристики и общий вывод:

Приборы самые точные на переменном токе;

Класс точности 0,1 ; 0,2 ;

Используются как эталоны в метрологических лабораториях;

Пригодны для постоянного тока и для переменного до (5…10)кГц показывают действующее значение при любой форме кривой.

Ферродинамический :

В аттметр:

; (ток нагрузки)

- мгновенная мощность

3,10 Индукционные приборы:

1. Сердечник с обмоткой напряжения.

2. Сердечник с токовой обмоткой.

3. Алюминиевый диск.

4. Ось.

5. Постоянный магнит.

6. Отсчетное устройство.

Счетчик индукционный, т.к. его действие основано на явлении электромагнитной индукции.

Магнитные поля, созданные 2-мя обмотками в совокупности образуют бегущее магнитное поле.

Б егущее поле перемещается относительно диска, при этом в диске создается ЭДС (явление электромагнитной индукции). ЭДС создает вихревые токи в диске на которые действует электромагнитная сила в магнитном поле (сила Ампера).

По принципу Ленца эта сила стремится устранить вызвавшую ее причину, т.е разогнать диск до скорости магнитного поля.

При вращении диска в поле постоянного магнита имеет место явление электромагнитной индукции с созданием ЭДС в диске вихревых токов и возникновением электромагнитной силы, которая по принципу Ленца стремится остановить диск, т.е. создает тормозной момент:

2 вида:

1) , С – номинальная постоянная (Дж/об);

2) ,А – передаточное число (об/кВт·ч).

Характеристики:

- номинальное напряжение;

- номинальный ток;

Класс точности 2,5 ; 2,0

3,11 магнитоэлектрические приборы

ИМ с внешним магнитом:

1 – постоянный магнит; 2 – части магнитопровода;

3 – части магнитопровода (полюсные наконечники);

4 – части магнитопровода(неподвижный ферромагнитный цилиндрический сердечник;

5 – рамка; 6 – δ = const – воздушный зазор;

7 – активная сторона в зазоре δ.

В магнитном поле воздушного зазора с магнитной индукцией B = const (т.к. δ = const) на провода активной стороны рамки с протекающим по ней током действует электромагнитная сила – сила Ампера (создает вращающий момент).

; (на сторону ролика); w – число витков

ИМ чувствительности и полярности

;

; (медленные колебания стрелки);

; .

α = 0 (стрелка на отметке “0”)

Измерительный механизм пригоден для измерения только постоянных величин при несинусоидальной форме магнитоэлектрические приборы показывают постоянную составляющую.

3,12 Измерительный цепи магнитоэлектрических приборов

Магнитоэлектрический прибор измерительный, прибор непосредственной оценки для измерения силы электрического тока, напряжения или количества электричества в цепях постоянного тока. Подвижная часть измерительного механизма Магнитоэлектрический прибор перемещается вследствие взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током. Наиболее распространены Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой, расположенной в поле постоянного магнита

П риборы:

1. Микроамперметр (=ИМ), миллиамперметр, амперметр:

2 . Милливольтметр, Вольтметр:

1. Наиболее распространенные среди электромеханических.

2. Показывают постоянную составляющую.

3. Класс точности от 0,1.

4. Самые чувствительные среди электромеханических.

Гальванометр = ИМ

- чувствительность

Недостатки: сложная конструкция, неустойчивость при перегрузках (подвод тока в рамку).

Применяются при измерениях постоянных величин, а также прибора различного назначения, как выводные индикаторы.

3 ,13 Выпрямительные приборы

Приборы на основе магнитоэлектрических,

в измерительную цепь которых дополнительно

включен выпрямитель.

Постоянная составляющая:

, где - среднее выпрямленное или среднее значение.

- коэффициент формы (для синусоидальной функции).

Отклонение стрелки выпрямительного вольтметра определяется средним выпрямленным (средним) значением вольтметра, но шкала его градуируется в действующих значениях исходя из синусоидальной формы напряжения.

При отклонении формы кривой от синусоиды возникает погрешность, зависящая от .

Измерительные цепи выпрямительных приборов применяются в комбинированных измерительных приборах (тестерах), содержащих электромагнитный измерительный механизм, набор шунтов, источник питания омметр.

3,14 Мостовая цепь,

мост электрический, электрический четырёхполюсник, к одной паре зажимов (полюсов) которого подключен источник питания, а к другой — нагрузка. Классическая М. ц. состоит из четырёх сопротивлений, соединённых последовательно в виде четырёхугольника (рис.), причём точки а, b, c и d называются вершинами. Ветвь, содержащая источник питания UП, называется диагональю питания, а ветвь, содержащая сопротивление нагрузки ZH — диагональю нагрузки или указательной диагональю. Сопротивления Z1, Z2, Z3 и Z4, включенные между двумя соседними вершинами, называются плечами М. ц. Диагонали М. ц., как мостики, соединяют две противолежащие вершины (диагональ нагрузки, например, ранее так и называлась — мост

Разность потенциалов в точках b и d и, следовательно, ток в диагонали нагрузки будут равны нулю при любых значениях эдс источника питания, если сопротивления плеч моста удовлетворяют равенству: Это равенство называется условием равновесия четырёхплечего моста. В М. ц. постоянного тока равновесие может быть достигнуто регулировкой одного из сопротивлений плеч. В М. ц. переменного тока условие равновесия связывает комплексные величины; это условие распадается на два равенства, каждое из которых связывает действительные числа — параметры плеч (сопротивления, индуктивности, ёмкости, частоту). Поэтому в общем случае для уравновешивания М. ц. переменного тока требуется регулировка по крайней мере двух параметров моста. Различают М. ц., равновесие которых зависит от частоты питающего напряжения, и М. ц., уравновешенные при любой частоте питания. Условие равновесия частотно-зависимых М. ц. в качестве одной из переменных величин содержит частоту питающего напряжения. На основе уравновешенных М. ц. создают главным образом устройства для измерения электрических сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей — мосты измерительные; в комплекте с первичными преобразователями параметрического типа они широко применяются для измерения неэлектрических величин (температуры, деформаций, ускорений и т. п.).

М. ц. в неуравновешенном режиме часто используется в качестве, например, преобразователя, выходная величина которого — ток или напряжение в диагонали нагрузки. М. ц. переменного тока могут работать также в режимах полуравновесия и квазиравновесия. Важная разновидность М. ц. — двойные трёхполюсники, которые применяются для защиты цепей от помех и наводок, главным образом на высоких частотах.

М. ц. широко распространены в различных устройствах электротехники и радиотехники. Примером использования М. ц. может служить параметрический стабилизатор

3,15 Одинарный мост постоянного тока

Одинарный мост.

Одинарные мосты постоянного тока предназначены для измерения сопротивлений величиной от 10 Ом и более. Схема одинарного моста приведена на рисунке:

Диагональ, обозначенная на рисунке bd- называется диагональю питания. В нее включен источник питания (батарея) G. Диагональ ас называется измерительной диагональю. В нее включен указатель равновесия (гальванометр) Р.

Выведем условия равновесия моста.

В равновесном режиме Iур=0. Это условие выполняется когда:

Чувствительность моста по току и по напряжению определяются как:

В качестве практического примера приведены параметры моста Р-369.

Диапазон измеряемых сопротивлений: 10-4…1.11111*1010 Ом.

Класс точности в диапазоне до 10-3 Ом- 1 и при измерении сопротивлений от1 до 103Ом класс точности- 0.005.

3.16 Шунты и делители напряжения.

Шунты

Шунт – резистор, параллельно к которому подключается измерительный прибор.

для расширения предела для косвенного измерения

измерения прибора по току тока путем измерения U_ш

Выбор шунта для расширения предела измерения:

Сопротивление шунта:

Многопредельный шунт:

Делители напряжения

Изменяют размер напряжения в k_дел раз.

‌ ‌

активный делитель емкостной делитель

U_изм = U_V k_дел;

3.17 Частотонезависимый мост переменного тока для измерения индуктивности.

Самые распространенные средства измерений параметров LC – мосты переменного тока (обычно цифровые автоматические).

; ; ;

П оскольку комплексное сопротивление характеризуется двумя параметрами,

мост сопротивления уравновешивается двумя регулировками.

ИЗМЕРЕНИЕ

- эквивалентная схема катушки.

;

; ;

;

;

; ;

3.18 Электромеханические омметры и мегаомметры.

2. Электромеханический омметр (в составе тестера);

Принцип действия:

Зависимость тока от изменения напряжения, что позволяет проградуировать шкалу мА в Омах.

Сопротивлением выбирается диапазон измерений

1… Ом

1,5 – 2,5

2. Мегомметр с логометрическим измерительным механизмом:

В логометрическом измерительном механизме механического момента противодействия нет. На подвижную часть действуют 2 момента, создаваемых электрическим способом, которые уравновешиваются в определенном положении подвижной части.

,

, (U – источник питания),

;

1. Генератор постоянного тока с ручным приводом;

2. Генератор переменного тока с ручным приводом и выпрямителем по схеме умножения напряжения.

Гальваническая батарея электрическим преобразованием.

От 100 В до 2500 В, что позволяет в некоторых случаях испытать изоляцию

от до Ом

класс точности 1,0 – 2,5

3.19 Косвенные измерения пассивных параметров цепей постоянного тока (метод вольтметра-амперметра).

1. Измерение сопротивления R.

1. Косвенные измерения:

Метод вольтметр-амперметр

;

;

Обычно используют формулу:

Используется схема 1 для

Используется схема 2 для

С уточнениями:

Схема 1

Схема 2

Этот метод - широкодиапазонный.

3.20 Частотонезависимый мост переменного тока для измерения ёмкости.

Самые распространенные средства измерений параметров LC – мосты переменного тока (обычно цифровые автоматические).

; ; ;

Поскольку комплексное сопротивление характеризуется двумя параметрами, мост сопротивления уравновешивается двумя регулировками.

Частотонезависимый f=1000 Гц

- эквивалентная схема конденсатора

3.21 Электронные омметры и тераомметры.

Электронный Омметр:

;

;

От 1 до Ом. Класс точности 1,0 – 1,5

Заменой местами и и применением источника с от 100 до 200 В получают ТЕРАОММЕТР (до Ом).

3.22 Косвенные измерения пассивных параметров цепей переменного тока.

Возможны косвенные измерения с приборами:

; ; ; ; ;

Треугольник сопротивлений:

RL

R C

,

Соображения под подключению прибора такие же, как при подключении вольтметра-амперметра.

Самые распространенные средства измерений параметров LC – мосты переменного тока (обычно цифровые автоматические).

; ; ; Поскольку комплексное сопротивление характеризуется двумя параметрами, мост сопротивления уравновешивается двумя регулировками.

3.23 Измерение активной мощности в однофазных и трёхфазных цепях.

Измерение P и Q

- на цепи напряжения

;

Источник

- активная составляющая;

- реактивная составляющая;

Чтобы ваттметр показал активную мощность какого-либо элемента цепи, к прибору надо подвести U и I максимальные этого элемента цепи.

4-х проводная 3-х фазная цепь:

3-х проводная:

;

;

24. Электронно-лучевой осциллограф

Электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО).

ЭЛО – прибор, предназначенный для наблюдений формы и измерения амплитудных и временных параметров электрических сигналов в диапазоне частот постоянного тока до 10 МГц. Для получения на экране ЭЛО изображения мгновенных значений сигналов, т.е. осциллограммы изменения сигнала во времени исследуемый сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины, одновременно электронный луч отклоняется в горизонтальном направлении с постоянной скоростью с помощью линейно изменяющегося напряжения (пилообразного), приложенного к горизонтально отклоняющим пластинам (это напряжение называется развертывающим). По окончании цикла развертки, это напряжение принимает первоначальное значение, луч возвращается в исходное положение и цикл повторяется.

Типы ЭЛО:

По назначению и принципу действия

1. Универсальный.

2. Стробоскопический.

3. Запоминающий.

4. Специальный.

Универсальный ЭЛО – сигнал подается через канал вертикального отклонения на вертикально отклоняющую систему ЭЛТ, горизонтальное отклонение осуществляется генератором развертки.

Стробоскопический ЭЛО – для изображения формы сигнала используется упорядоченный или случайный отбор мгновенных значений сигнала и осуществляется временное преобразование сигнала.

Запоминающий ЭЛО – в таких ЭЛО при помощи специального устройства (ЭЛТ с памятью или электронное запоминающее устройство) сохраняется на определенное время исследуемый сигнал и, при необходимости, он может быть представлен для однократного или многократного наблюдения.

Специальные ЭЛО – содержат специфические узлы и предназначены для целевого использования.

Также ЭЛО можно классифицировать по числу одновременно регистрируемых сигналов.

Многолучевые ЭЛО – в ЭЛТ имеется 2 или больше электронных луча, управляемых отдельно или совместно.

Многоканальные ЭЛО – имеется специальное устройство, позволяющее наблюдать 2 и более сигнала, поступающих по нескольким каналам.

Универсальные ЭЛО.

Требования:

• высокое входное сопротивление;

• малая входная емкость;

• высокий регулируемый коэффициент усиления;

• широкая полоса пропускания.

Основная деталь электронного осциллографа - электронно-лучевая трубка (смотри рисунок), напоминающая по форме телевизионный кинескоп.

Экран трубки (8) покрыт изнутри люминофором - веществом, способным светиться под ударами электронов. Чем больше поток электронов, тем ярче свечение той части экрана, куда они попадают. Испускаются же электроны так называемой электронной пушкой, размещенной на противоположном от экрана конце трубки. Она состоит из подогревателя (нити накала) (1) и катода (2). Между “пушкой” и экраном размещены модулятор (3), регулирующий поток летящих к экрану электронов, два анода (4 и5), создающих нужное ускорение пучку электронов и его фокусировку, и две пары пластин, с помощью которых электроны можно отклонять по горизонтальной Y (6) и вертикальной X (7) осям.

Работает электроннолучвая трубка следующим образом:

На нить накала подают переменное напряжение, на модулятор постоянное, отрицательной полярности по отношению к катоду на аноды - положительное, причем на первом аноде (фокусирующем) напряжение значительно меньше, чем на втором (ускоряющем). На отклоняющие пластины подается как постоянное напряжение, позволяющее смещать пучок электронов в любую сторону, относительно центра экрана, так и переменное, создающее линию развертки той или иной длины (пластины Пх), а также ”рисующей” на экране форму исследуемых колебаний (пластины Пу).

Погрешности осциллографов.

У осциллографов, при измерении напряжений, выделяют следующие погрешности:

*Погрешность номинального коэффициента отклонения по вертикали.

*Погрешность преобразования, вызванная неравномерностью переходной характеристики

*Визуальная погрешность (%)

Промышленностью выпускались запоминающие осциллографы. Однако в настоящее время они применяются крайне редко

24. Измерительные трансформаторы

Измерительный трансформатор, электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты. И. т. применяют главным образом в распределительных устройствах и в цепях переменного тока высокого напряжения для безопасных измерений силы тока, напряжения, мощности, энергии. На случай повреждения изоляции со стороны высокого напряжения один из зажимов вторичной обмотки заземляют. С помощью И. т. можно измерять различные значения электрических величин электроизмерительными приборами (вольтметром, амперметром, ваттметром), имеющими пределы до 100 в и 5 а. Различают И. т. напряжения (для включения вольтметров, частотомеров, параллельных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле напряжения) и И. т. тока (для включения амперметров, последовательных цепей ваттметров, счётчиков, фазометров и реле тока).

Рис1(изм. Тран. Напр) Рис2(изм. Тран.тока)

К зажимам первичной обмотки И. т. напряжения (рис. 1) подводится измеряемое напряжение U1; обмотка W1 включается параллельно нагрузке. Вторичное напряжение U2 с обмотки W2 подаётся на вольтметр или цепи напряжения измерительных приборов и реле защиты. Точность измерения характеризуется погрешностью в %, которая определяет точность передачи амплитуды измеряемого напряжения, и угловой погрешностью в градусах, равной углу между вектором первичного и повёрнутым на 180° вектором вторичного напряжения и определяющей точность передачи фазы. Большинство высоковольтных И. т. напряжения изготовляют секционированными с масляным наполнителем.

Первичная обмотка И. т. тока W1 (рис. 2) включается последовательно в контролируемую электрическую цепь переменного тока I1, а вторичная обмотка W2 — в последовательную цепь амперметра или других измерительных приборов. Точность И. т. тока характеризуется выраженным в % отношением разности значений приведённого вторичного тока и действительного первичного тока к действительному значению первичного тока.

Для измерений в цепях постоянного тока большой силы или высокого напряжения применяют И. т. постоянного тока особой конструкции . Действие такого И. т. основано на насыщении сердечников из ферромагнетика при небольших напряжённостях магнитного поля, в результате чего среднее значение переменного тока во вспомогательной обмотке становится зависимым от измеряемого постоянного тока.