1. Определение и основная задача метрологии, пояснить три ее основных момента.

Основная задача метрологии – это обеспечение единства измерения. Единство измерения - это такое положение в измерительной технике, когда все физический величины измеряются в узаконенных единицах, а погрешности при измерениях известны.

Это позволяет легко и быстро выравнивать результаты измерений, выполненных в разное время, в разных местах, с помощью разных технических средств не только в стране, но и за ее пределами.

Единство измерений достигается за счет единообразия технических средств измерения и правильно методики измерения. Под единообразием технических средств измерения понимают такое их состояние, когда все они проградуированы в узаконенных единицах, а их характеристики соответствуют стандартам (ГОСТам).

2. Классификация погрешностей измерений

3. Виды и методы измерений

4. Определение и классификация средств измерений (СИ)

5. Характеристики СИ

Смотри вопрос № 2

6. Погрешности измерений СИ

Смотри вопрос № 2

Статическая и динамическая погрешности.

Статическая погрешность измерений - погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения, то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей. Статическая погрешность средства измерений возникает при измерении с его помощью постоянной величины. Если в паспорте на средства измерений указывают предельные погрешности измерений, определенные в статических условиях, то они не могут характеризовать точность его работы в динамических условиях.

Динамическая погрешность измерений - погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений. Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. При разработке или проектировании средства измерений следует учитывать, что увеличение погрешности измерений и запаздывание появления выходного сигнала связаны с изменением условий.

Статические и динамические погрешности относятся к погрешностям результата измерений. В большей части приборов статическая и динамическая погрешности оказываются связаны между собой, поскольку соотношение между этими видами погрешностей зависит от характеристик прибора и характерного времени изменения величины. 

7. Классы точности СИ и нормирование погрешностей

ГОСТ: «Класс точности - обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.»

Классом точности – называют основную наибольшую допустимую приведенную погрешность прибора, выраженную в процентах.

Согласно ГОСТу существует 10 классов точности стрелочных приборов:

0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0;

Приборы класса точности 0,05; 0,1; 0,5 имеют наименьшую погрешность, следовательно, наивысшую точность и называются образцовыми. Их используют для проверки. Приборы с остальными классами имеют большую погрешность и меньшую точность и называются рабочими или техническими.

9. Вероятностный подход к описанию погрешностей. Обработка прямых многократных измерений. Обработка прямых однократных измерений.

10. Обработка косвенных и совместных измерений.

Погрешность при косвенных измерениях

Пусть косвенная величина А и измеренные прямыми измерениями величины В и С связаны соотношением А=Вⁿ∙С^m

R=P/I²=P¹ · I^-2

Пролагорифмуем:

ℓnA=nℓnB+mℓnC

Возьмем производную:

dA/A=ndB/B+mdC/C

Заменим бесконечные малые значения конечными:

d A=∆A dB=∆B dC=∆C

∆A/A=n∆B/B+m∆C/C

абсолютные погрешности величин

δА = nδB + mδC

Погрешность при косвенных измерениях всегда равна сумме погрешностей всех измеренных величин, умноженных на свои коэффициенты (показатели).

Обработка результатов совместных измерений

При совместных измерениях полученные значения используются для построения зависимостей между измеряемыми величинами. Рассмотрим многофакторный эксперимент, по результатом которого должна быть построена зависимость

Предположим далее, что зависимость то есть параметр состояния есть линейная комбинация из входных факторов. В процессе эксперимента проводится совместных измерений для нахождения коэффициентов

В этом случае искомые величины определяются в результате решения системы линейных уравнений:

(2.3.18)

Где – искомые коэффициенты зависимости, которую необходимо определить, – измеряемые значения величин.

В предположении, что система уравнений (2.3.18) является точной, но значения получены с погрешностями, запишем:

(2.3.19)

где – погрешность измерения , тогда

(2.3.20)

Для решения задачи мы вынуждены использовать значения . При этом, если число измерений больше числа неизвестных в уравнении (2.3.18), то система (2.3.18) не имеет однозначных решений.

Поэтому уравнения системы (2.3.18) иногда называют условными.

Оценим случайную погрешность совместных измерений. Пусть погрешность имеет нормальный закон распределения с нулевым математическим ожиданием и дисперсией. Измерения независимы. В этом случае по аналогии с обработкой прямых измерений может быть построена функция максимального правдоподобия:

(2.3.21)

Для нахождения экстремума функции правдоподобия (2.3.21) воспользуемся уже известной процедурой. Прологарифмируем (2.3.21) и найдём значения, при которых функция достигает экстремума. Условие максимума функции (2.3.21) является:

(2.3.22)

Таким образом ((2.3.22)) отвечает требованиям метода наименьших квадратов. Следовательно, при нормальном распределении случайной погрешности оценки по методу максимального правдоподобия и по методу наименьших квадратов совпадает.

Для нахождения оценки удовлетворяющей (2.3.22) необходимо добиться равенства нулю всех частных производных этой функции по

Для каждого значения эта оценка будет находиться из следующего уравнения:

(2.3.23)

Система уравнений (2.3.23) является линейной относительно и называется системой нормальных уравнений. Число уравнений в системе всегда совпадает с числом .

Система (2.3.23) решается методом определителей

Где D – определитель матрицы а определитель Dj получается из определителя D заменой j-го столбца столбцом свободных членов.

Для нахождения оценки дисперсии результатов найдем условие максимума после логарифмирования (2.3.21) и подставим (см. (2.3.8–2.3.10)), получим:

11. Систематические составляющие погрешностей и методы их исключения.

Систематическая погрешность — составляющая абсолютной погрешности результата измерения, остающаяся постоянной для данного ряда измерений или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях физической величины постоянного размера. Систематические погрешности могут быть предсказаны, обнаружены и исключены (уменьшены) из результата измерений введением поправок. Поправки всегда определяются и вычисляются с некоторой погрешностью, часть систематических погрешностей так или иначе оказывается необнаруженной, поэтому существует понятие неисключенная систематическая погрешность (НСП). Иногда этот вид погрешности называют неисключенными остатками систематической погрешности, остающимися после введения поправок и содержащимися в результате измерений.

Классификация:

  Методические погрешности

  Инструментальные погрешности

  Субъективные

  Методические погрешности происходят от несовершенства метода измерения, использования упрощающих предположений и допущений при выводе применяемых формул, влияния измерительного прибора на объект измерения.

Инструментальные погрешности зависят от погрешностей применяемых средств измерения. Неточность градуировки, конструктивные несовершенства, изменения характеристик прибора в процессе эксплуатации и т. д. являются причинами основных погрешностей инструмента измерения. Дополнительные погрешности, связанные с отклонением условий, в которых работает прибор, от нормальных, отличают от инструментальных т. к. они связаны скорее с внешними условиями, чем с самим прибором.

Субъективные погрешности вызываются неправильными отсчетами показаний прибора человеком (оператором). Использование цифровых приборов и автоматических методов измерения позволяет исключить такого рода погрешности.

Методы устранения:

1) Введение поправки – исключение систематической погрешности устранением самих источников погрешностей.

2) Поправочный коэффициент – в результате поверки строится кривая или таблица погрешностей, которая используется для определения поправок. Поправка в каждой точке шкалы числено равна систематической погрешности и обратна ей по знаку, поэтому при определении действительного значения измеряемой величины поправку следует прибавить к показанию прибора.

3) Специальные методы проведения измерений:

- Способ замещения. Данный способ состоит в замене измеряемой величины равновеликой ей мерой, значение которой известно.

- Компенсация влияющего фактора по знаку. В соответствии с данным способом измерения проводятся дважды так, чтобы влияющий фактор оказывал противоположное действие.

- Способ противопоставления.

12. Суммирование погрешностей

Определение расчетным путем оценки результирующей погрешности по известным оценкам ее составляющих называется суммированием погрешностей.

Главной проблемой, возникающей при суммировании, является то, что все составляющие погрешности должны рассматриваться как случайные величины. С точки зрения теории вероятностей они наиболее полно могут быть описаны своими законами распределения, а их совместное действие — соответствующим многомерным распределением. Однако в такой постановке задача суммирования погрешностей практически не разрешима уже для нескольких составляющих, не говоря о нескольких десятках.

Практически приемлемый путь решения данной задачи суммирования погрешностей состоит в отказе от определения и использования многомерных функций распределения составляющих погрешности. Необходимо подобрать для характеристик составляющих такие числовые оценки (СКО, эксцесс и др.), оперируя с которыми можно было бы получить соответствующие числовые оценки результирующей погрешности. При этом следует учитывать, что:

• отдельные составляющие погрешности могут быть коррелированы между собой;

• при суммировании случайных величин их законы распределения существенно деформируются, т.е. форма закона суммы может резко отличаться от формы закона распределения составляющих.

Правила суммирования погрешностей основываются на том, что погрешность по абсолютному значению всегда много меньше самой измеряемой величины. Поэтому изменение погрешности в зависимости от изменения измеряемой величины может быть учтено, если все суммируемые случайные и систематические составляющие погрешности разделить на аддитивные и мультипликативные. Сумма аддитивных составляющих даст значение аддитивной части результирующей погрешности, а сумма мультипликативных составляющих — значение мультипликативной части результирующей погрешности.

Суммировать погрешности необходимо при:

 анализе и синтезе СИ;

 оценке погрешностей косвенных измерений;

 оценке погрешностей сложных измерительных устройств, когда известны погрешности отдельных его блоков;

 определении требований к точности СИ, если задана допустимая погрешность результата измерений.

Задача суммирования погрешностей — одна из основных задач как при проектировании СИ, так и при постановке и проведении измерений.

При суммировании погрешностей необходимо учитывать следующее:

1. вид погрешности (аддитивная или мультипликативная);

2. числовые характеристики законов распределения частных погрешностей, например, среднеквадратическое отклонение, которые могут изменяться при изменении измеряемой величины;

3. отдельные частные погрешности могут быть коррелированы между собой, поэтому частные погрешности надо характеризовать числовыми оценками не только в виде среднеквадратического значения, но и коэффициентов корреляции;

4. при суммировании случайных величин закон распределения их суммы может резко отличаться от законов распределения слагаемых.

 АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ ПОГРЕШНОСТИ

 По степени коррелированности погрешности обычно подразделяются на два вида;

сильнокоррелированные (г=0,7 – 1,0);

слабокоррелированные (г = 0 - 0,7).

Для оценки результирующей погрешности необходимо:

1. разделить частные погрешности на аддитивные и мультипликативные для их последующего раздельного суммирования;

2. для каждой частной составляющей погрешности должны быть по исходным данным найдены оценки ее СКО;

3. должны быть выделены группы сильнокоррелированных между собой составляющих погрешности;

4. внутри этих групп произведено алгебраическое суммирование СКО.

Суммарные по группам и оставшиеся вне группы погрешности можно считать уже некоррелированными и складывать по правилу геометрического суммирования.

13. Основные принципы измерений электрических величин аналоговыми электромеханическими приборами

Аналоговыми называются приборы, показания которых являются непрерывной функцией измерения измеряемой величины. В аналоговых электромеханических измерительных приборах непосредственной оценки электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию углового перемещения подвижной части относительно неподвижной. Они относятся к приборам прямого действия и строятся по следующей структурной схеме, представленной на рис:

Здесь ИЦ - измерительная цепь, ИМ - измерительный механизм, ОУ -отсчетное устройство.

Измерительная цепь обеспечивает преобразования измеряемой величины в промежуточную величину, которая уже воздействует на измерительный механизм.

В измерительном механизме электромагнитная энергия преобразуется в поворот подвижной части на некоторый угол. Возникающий при этом момент называется вращающим.Он определяется выражением

, где W_э - электромагнитная энергия,  a- угол поворота.

Под действием вращающего момента подвижная часть всегда будет поворачиваться до упора. Для того чтобы угол поворота зависел от измеряемой величины, создается противодействующий момент, направленный навстречу вращающему и зависящий от угла поворота. В большинстве электроизмерительных приборов противодействующий момент создается плоской спиральной пружинкой, для которой справедливо соотношение

, где m_a - коэффициент, зависящий от свойств материала и размеров пружинки. При совместном воздействии вращающего и противодействующего моментов положение равновесия, т. е. установившееся отклонение стрелки, определяется из условия равенства моментов по модулю.

Отсюда получим основное уравнение преобразования

 .

Решение этого уравнения представляет собой градуировочную характеристику прибора.

По способу преобразования измерительные механизмы делятся на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические и индукционные.

Наиболее распространенными в практике технических измерений являются приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической системы.

Логометры — приборы магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем со сдвоенными измерительными механизмами. В них в отличие от других приборов не используется сила упругости  противодействующих пружин. Их поэтому называют также приборами без противодействующего момента. Условные обозначения этих приборов приведены на рисунке:

Магнитоэлектрические логометры применяют в приборах для измерения больших сопротивлений, электромагнитные — в приборах для измерения емкостей, частоты, коэффициента мощности и угла сдвига фаз, электродинамические — в приборах для измерения мощности и т. д.

14. Принцип действия и устройство магнитоэлектрического механизма и логометра

Устройство: состоит из сильного подковообразного магнита с полюсными наконечниками, у которых цилиндрические вытачки и неподвижный стальной цилиндр между ними. В узком воздушном зазоре между наконечником и цилиндром сильное магнитное поле с В=(0,2 – 0,3)Т. подвижная часть прибора является легкой рамкой из алюминия, на боковую поверхность которой намотано немного витков медной изолированной тонкой проволоки. Рамка крепится на двух полуосях, причем керны (это концы полуосей) вставляют в подпятники. К полуосям крепят один конец упругих спиральных пружин. Второй коней у одной пружинки к корректору. Винт его выходит на корпус у каждого прибора. К полуоси крепится стрелка.

Принцип работы: по рамке пропускают часть измеряемого тока не более (0,03 - 0,1)А, т. к. боковые стороны рамки находятся в сильном магнитном поле, то на них действует эл. магнитная выталкивающая пара сил, под действием которой рамка поворачивается и увлекает за собой ось и стрелку.

Устройство магнитоэлектрич. измерит. механизма с внеш. магнитом: 1 — пост. магнит; 2 — магнитопровод; 3 — полюсные наконечники; 4 — подвижная рамка; 5 — сердечник; в — магн. шунт, регулирующий чувствительность механизма; 7 — растяжки; 8 — опоры; 9 — стрелка указателя.

Дополнительный плюс +: не влияют изменения температуры окружающей среды

Разновидностью магнитоэлектрических приборов является магнитоэлектрический логометр. Его подвижная часть представляет собой две катушки, укрепленные на одной оси и помещенные в поле постоянного магнита. Направления токов в катушках I1 и I2 выбирают такими, чтобы создаваемые ими вращающие моменты М1 и М2 были направлены в противоположные стороны. При включении прибора его подвижная часть перемещается в сторону действия большего момента до их равенства. Поэтому угол отклонения (установившееся положение) указателя пропорционален отношению токов в подвижных катушках

Логометры широко применяют в приборах для измерения сопротивлений – омметрах и мегомметрах, а также для измерений и регистрации температуры, влажности, давлений, расходов жидкостей и др.

Логометр – магнитоэлектрический прибор, который содержит подвижную и не подвижную часть. Подвижная часть выполнена в виде двух рамок, расположенных перпендикулярно. Последовательно с одной из рамок вкл. постоянное сопротивление. Последовательно с другой рамкой вкл ТС. Эти цепи подключены к источнику питания по дифференциальной схеме. Когда сопротивления обеих цепей равны, подвижная часть занимает устойчивое положение. Неподвижная часть логометра выполнена в форме эллипса. Когда по рамке логометра протекает ток, то при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита (неподвижной частью логометра), создается вращающий момент, который передвигает стрелку прибора. Когда токи в обеих рамках равны, их вращающие моменты равны, стрелка прибора занимает устойчивое положение. При изменении температуры изменяется сопротивление ТС. При этом изменяется ток в цепи рамки, к которой подключено ТС, и в подвижной части прибора создается вращающий момент, перемещающий стрелку в соответствующую сторону. Подвижная часть прибора перемещается т.о., что рамка с большим током оказывается в положении с большим зазором постоянного магнита, при этом вращающий момент, создаваемый рамкой, уменьшается и становится равным вращающему моменту рамки с меньшим током. Вот этим и объясняется эллипсовидная форма.

Принципиальная схема магнитоэлектрического логометра

15. Электронно-лучевые осциллографы. Работа ЭЛТ и структурная схема осциллографа.

Электронный осциллограф – это один из наиболее распространенных приборов, служащий для визуального наблюдения и измерения параметров электрических сигналов с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

В нем используется отклонение электронного луча для получения изображения мгновенных значений функциональных зависимостей переменных величин, одной из которых обычно является время.

Одним из основных узлов осциллографа является электронно-лучевая трубка. Она представляет собой стеклянный баллон с высоким вакуумом, в котором имеется система электродов и экран, покрытый люминофором (вещество, светящееся под воздействием электронных ударов). При попадании на экран электронов наблюдается свечение. В цилиндрической части  трубки  расположены  катод,  модулятор,  первый  и второй аноды, две пары отклоняющих пластин. Источником электронов является оксидный катод. Катод подогревается с помощью нити накала, изолированной от катода. Систему электродов (катод, цилиндрический модулятор, первый и второй аноды) называют электронной пушкой. На модулятор относительно катода подают отрицательный потенциал, величину которого регулируют переменным резистором и этим самым изменяют яркость светящегося пятна на экране ЭЛТ. Первый анод используется для фокусировки электронного луча. Второй анод служит для ускорения электронов.

Как видно из структурной схемы, осциллограф состоит из электроннолучевой трубки и нескольких блоков. Блок усилителя Y служит для усиления слабых входных исследуемых сигналов до величины, достаточной для нормального отклонения луча трубки (обычно это напряжение колеблется от 80 до 140 вольт, в зависимости от типа трубки). Блок развертки служит для получения пилообразного напряжения развертки, необходимого для получения на экране трубки горизонтальной полосы. С выхода генератора развертки сигнал пилообразной формы поступает на усилитель развертки (усилитель Х). Частота генератора развертки синхронизируется (для получения на экране неподвижного изображения исследуемого сигнала) подачей части исследуемого сигнала на вход генератора. По этому принципу работают практически все любительские и промышленные осциллографы.

16-17. Аналоговые электронные измерительные приборы

Цифровые измерительные приборы

+: простота, удобство реализации, высокая точность, наглядность показаний, высокие метрологические показатели и низкая потребляемая мощность

Классы точности цифровых измерительных приборов со встроенными вычислительными устройствами для дополнительной обработки результатов измерений устанавливают без режима обработки.

18. Измерительные мосты

23. Измерение сопротивлений с помощью одинарного моста.

24. Измерение сопротивлений. Двойной мост.

Измерительный мост - это обычно четырехплечая электрическая цепь, составленная из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, предназначенная для определения отношения параметров этих компонентов. К одной паре противоположных полюсов цепи подключается источник питания, а к другой - нуль-детектор. Измерительные мосты применяются только в тех случаях, когда требуется наивысшая точность измерения. (Для измерений со средней точностью лучше пользоваться цифровыми приборами, поскольку они проще в обращении.) Наилучшие трансформаторные измерительные мосты переменного тока характеризуются погрешностью (измерения отношения) порядка 0,0000001%. Простейший мост для измерения сопротивления носит имя своего изобретателя Ч.Уитстона.

Преимущества измерительных мостов:

Во-первых, они обеспечивают высокую точность в широком диапазоне измеряемых величин.

Во-вторых, их применение позволяет организовать измерения таким образом, чтобы компенсировать посторонние влияния, что незаменимо для локализации неисправности.

В-третьих, они недороги.

Одинарный мост Витстона.

Гораздо точнее можно измерять сопротивления с помощью мостовых схем. Мост имеет четыре плеча и в три плеча включают образцовые магазины R₁, R₂, R₃, а в четвертое плечо, клеммы которого выходят на корпус, неизвестное сопротивление. В одну диагональ этого (прямоугольника) моста включают гальванометр, как нулевой прибор, а в другую диагональ включают источник постоянного тока. При измерении мостом необходимо регулировать сопротивления магазинов так, чтобы ток в гальванометре был равен нулю. Такая мостовая схема называется уравновешенной. Если мост уравновешен, то выполняется соотношение:

Произведения сопротивлений противоположных плеч моста всегда равны между собой

R₁/R₂ - называют плечом отношения, - плечом сравнения. Для облегчения работы с мостом плечо отношения имеет рукоятку, с помощью которой можно делать отношение R₁/R₂ равным: 0,001; 0,01; 0,1; 1; 10; 100; 1000.

Сопротивление R₃ – либо реохорд, либо декадный магазин сопротивлений, у которого, например, одна декада состоит из десяти сопротивлений по 1000 Ом, вторая декада - десять одинаковых сопротивлений по 100 Ом, третья декада – десять одинаковых сопротивлений по 10 Ом, четвертая декада - десять одинаковых сопротивлений по 1 Ому и т.д. Этими рукоятками добиваются нуля на гальванометре, а потом перемножают цифры на этих двух рукоятках. Одинаковые мосты используются для измерения сопротивлений от 10 Ом и выше. При измерении малых сопротивлений возникают погрешности из – за соединительных проводов и контактов.

Двойной мост.

Используется для измерения малых сопротивлений, меньше 10 Ом. В нем R₁, R₂, R₃, R₄ – образцовые магазины сопротивлений, причем всегда R₁ = R₃, а R₂ = R₄ и регулируются одновременно. R_х – измеряемое сопротивление, R_о – образцовое сопротивление сравнения (плечо сравнения). Оно выполняется в виде реохорда со шкалой. В схеме есть гальванометр – СУ, используемый как нулевой индикатор. Питание от батареи или от выпрямителя с большими токами. При измерении R_х изменяют сопротивления магазинов R₁, R₂, R₃, R₄, чтобы гальванометр показывал ноль, тогда R_х вычисляется по формуле:

- плечо отношения.

С

помощью рукоятки можно установить плечо отношения равным: 0,001; 0,01; 0,1; 1. R_о – плечо сравнения. После того, как мост уравновешен, цифры на двух рукоятках надо перемножить.

Для устранения влияния соединительных проводов и переходных контактов на результат измерения, сопротивления магазинов R₁, R₂, R₃, R₄ подбирают большими 10, 100, 1000 Ом так, что соединительные провода и контакты подключаются последовательно с большими сопротивлениями магазинов и практически не влияют на эти большие сопротивления магазинов.

! Одинарный мост используется для измерения сопротивлений средних и больших величин, а двойной – малых и средних.

19. Измерительные компенсаторы

Компенсационный метод (метод противопос­тавления) измерения заключается в уравновешивании, осуществляе­мом включением на индикатор равновесия либо двух электрически не связанных между собой, но противоположно направленных напряжений или ЭДС, либо двух раздельно регулируемых токов.

Компенсаторами или потенциометрами называют устройства, предназначенные для измерения методом компенсации напряжения или э.д.с., а также ряда других электрических величин, связанных с напряжением или э.д.с. с функциональной зависимостью (например, I,U, P, R, и др.).

Схема компенсатора

где I — значение тока, установленное при положении 1 переклю­чателя В;RK— значение образцового компенсирующего сопро­тивления, при котором имеет место состояние равновесия.

20. Шунты, добавочные резисторы и делители напряжения.

Шунты.

Максимальный ток, который можно пропускать по рамке магнитного электрического прибора невелик и не превышает 0,1 А. при больших токах начинают размягчатся спиральные пружинки. Для расширения пределов измерения в амперметры и миллиамперметры ставят шунты и получают возможность измерять постоянный ток до 1000 А.

Шунт – это очень малое сопротивление, выполненное из манганиновой проволоки или ленты и имеющее четыре зажима: два зажима больших по габаритам для под ключ. I и два других для под ключ к измерительному механизму. Если ток < 30А, то шунт встроен в прибор. Если I>30А, то шунт наружный. У каждого шунта указано I_норм, U_ном а частное от деления дает сопротивление шунта. Шунт подключают всегда параллельно рамке измерительного механизма.

Общий ток делится на две части: на ток

шунта (он всегда велик) и ток измеритель-

ИМ

ного механизма (он всегда мал). Смысл

I_и применения шунта в том, чтобы через него

ответвлялась и не попадала в прибор боль-

R_и шая часть измеряемого прибора, а через

рамку проходила бы небольшая часть тока

I_ш I не больше I_доп рамки.

+ I R_ш -

Rш = Rи / P - 1

P = I / Iи

I – измеряемый ток

I_и – дополнительный ток рамки

он, показывает во сколько раз расширяются пределы измерения прибора.

На заводе – изготовителе, ток измеряемый рамкой, умножают на Р, находят измеряемый ток и наносят это значение на шкалу, градуируя её в больших токах.

Иногда в приборе ставят не один, а несколько шунтов, которые подключают к рамке с помощью переключателя. Чем меньше R_ш, тем больший ток будет измерять прибор – он многопредельный. Шунты ставят только в магнитоэлектрических приборах (амперметрах).

Добавочные сопротивления. Вольтметры.

Вольтметр магнитоэлектрической системы состоит из того же самого измерительного механизма, что и амперметр, но последовательно с рамкой включают огромное добавочное сопротивление нескольких десятков или сотен килоом.

- допустимое напряжение на рамку

U – измеряемое напряжение.

не более 0,15 Вольт

Смысл применения в том, что к нему приложена большая часть измеряемого напряжения, а к рамке приложено очень малое напряжение – не больше допустимого, при этом и ток рамки мал – не больше допустимого. На заводе – изготовителе умножают ток измеряемый рамкой на сумму сопротивлений находят напряжение U и наносят его на шкалу вместо тока. Часто в вольтметре не одно , а несколько и подключают их к рамке или переключателем или переносом провода с одного зажима на другой. Чем больше , тем большее напряжение измеряет прибор, тем больше .

Добавки ставят не только в магнитоэлектрических вольтметрах, но и в вольтметрах многих других систем, а также в сложных приборах, где есть вольтметры.

Делитель напряжения — это резистивная схема, выходное напряжение которой меньше, чем входное напряжение. Делитель напряжения — устройство для деления постоянного или переменного напряжения. Строится на основе активных и/или реактивных сопротивлений и/или нелинейных сопротивлений. В делителе сопротивления включаются последовательно, выходным напряжением является напряжение на отдельном участке цепи делителя.

В электронных схемах часто оказывается необходимым уменьшить (поделить) уровень напряжения (постоянного или переменного) сигнала. Наиболее легко это можно осуществить при помощи двухрезисторной схемы, известной как делитель напряжения. Входное напряжение прикладывается параллельно к двум резисторам, а выходное напряжение снимается с одного из этих резисторов. Сопротивления этих резисторов выбираются таким образом, чтобы выходное напряжение составляло некоторую определенную часть от входного напряжения. В этом случае выходное напряжение Uвых связано с входным Uвх (без учета возможного сопротивления нагрузки) следующим соотношением:

Uвых = Uвх х (R2 / R1 + R2)

21. Измерительный трансформатор тока и напряжения