Виды измерительных инструментов

Средства измерения подразделяются на следующие виды:

1. меры; 2) измерительные приборы; 3) измерительные преобразователи; 4) измерительные установки; 5) измерительные системы.

По применяемому виду энергии:

• Оптические

• Электрические

• Пневматические

• Гидравлические

• Механические

Средства измерения характеризуются:

1) точностью измерений;

2) погрешностью измерений;

3) пределами измерений;

4) быстротой измерительной функции;

5) стабильностью (или неизменностью) измерений во времени;

6) надежностью в эксплуатации в определенных условиях (измерения проводятся не только на земле, но и в воде, воздухе, космическом пространстве);

7) емкостью хранения единиц различных величин при серии последовательных измерений;

8) наличием измерительных принадлежностей (так называются устройства, служащие для обеспечения необходимых внешних условий при выполнении измерений; к ним относятся, например, термостат, барокамера, устройства, экранирующие влияние магнитных полей, измерительные усилители, обыкновенная увеличительная лупа).

Мера представляет собой средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. К ме­рам относятся плоскопараллельные меры длины (плитка) и угловые меры.

Калибры представляют собой устройства, предназначенные для контроля и нахождения в заданных границах размеров, взаимного рас­положения поверхностей и формы деталей. К ним относятся, напри­мер, гладкие предельные калибры (скобы и пробки), резьбовые калиб­ры (резьбовые кольца или скобы, резьбовые пробки) и т.п. Калибры яв­ляются основным средством контроля деталей. Их используют для ручного контроля и широко применяют в автоматических средствах контроля деталей. Калибры обеспечивают высокую надежность кон­троля.

По назначению калибры делят на две основные группы: рабочие калибры — проходные Р-ПР и непроходные — Р-НЕ; контрольные калибры — К-РП, К-НЕ и К-И.

Рабочие калибры ПР и НЕ предназначены для контроля изделий в процессе их изготовления. Этими калибрами пользуются рабочие и контролеры ОТК завода-изготовителя.

Рабочие калибры называют предельными, так как их размеры соответствуют предельным размерам контролируемых деталей. Пре­дельные калибры позволяют определить, находятся ли действительные размеры деталей в пределах допуска. Деталь считают годной, если она проходит в проходной калибр и не проходит в непроходной калибр.

Номинальными размерами калибров называют размеры, которые должны были бы иметь калибры при идеально точном их изготовлении. При этом условии номинальный размер проходной скобы будет равен наибольшему предельному размеру вала, а минимальный размен непроходной скобы — наименьшему предельному размеру вала Номинальный размер проходной пробки будет равен наименьшему предельному размеру отверстия, а номинальный размер непроходной пробки — наибольшему предельному размеру отверстия.

Измерительный прибор — устройство, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, доступной дня непосред­ственного восприятия наблюдателей.

Измерительной системой называется совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразо­вателей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой ка­налами связи. Она предназначена для выработки сигналов измери­тельной информации в форме, удобной для автоматизированной об­работки, передачи или использования в автоматических системах уп­равления.

Универсальные средства измерения предназначены для определе­ния действительных размеров. Этим они и отличаются от калибров, позволяющих убедиться лишь в том, что размер лежит в заданных пределах. Любое универсальное измерительное средство характеризу­ется назначением, принципом действия, т. е. физическим принципом, положенным в основу его построения, особенностями конструкции и метрологическими характеристиками.

К основным метрологическим характеристикам универсальных средств измерений относятся следующие:

- номинальное значение однозначной меры у_н;

- цена деления равномерной шкалы измерительного прибора j = х_l+1 - х_l

где х_l+1 и х_l - значения измеряемой величины, соответствующие двум соседним отметкам шкалы;

- пределы шкалы х_{н ш} и х_{к ш} измерительного прибора, ха­рактеризующие диапазон из­мерений по шкале, R_ш = х_{к ш} - х_{н ш} , причем в некоторых случаях пределы измерения прибора х_нп и х_кп отличаются от преде­лов шкалы и диапазон изме­рений составляет R_ш = х_кп - х_нп; характеристики; погрешность Δ_{ср изм} средства измерения и предел Δ_д допускаемых значений измеряемой вели­чины. Соотношение между Δ_д и j различных приборов лежит в пределах Δ_Д/J = k_j = 1,5 при k_j равном единице, достоверность отсчета по наименьшим делениям шкалы будет минимальной;

- длина (интервал) деления шкалы — расстояние между осями двух соседних отметок шкалы;

- чувствительность прибора — отношение изменения сигнала на вы­ходе прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины: при линейных измерениях, как правило, эти две величины выражаются в одинаковых единицах, а поэтому чувствительность прибора соответ­ствует передаточному отношению u = t_ук /S_ст , где t_ук - перемещение указателя (стрелки, луча света) или шкалы при неподвижном указателе; S_ст — изменение измеряемой величины (пере­мещение измерительного стержня контактных приборов.

Главным метрологическим (эксплуатационным) показателем прибо­ра, как и любого средства измерений, является его точность, количест­венно характеризуемая погрешностью Δ. Рассеивание погрешности из­мерения зависит от цены деления функциональных шкал измеритель­ных приборов, поделенных на аналоговые и цифровые.

Аналоговые измерительные приборы рассматривают как устройство, отображающее множество возможных значений измеряемых вели­чин х в множестве элементов функциональной шкалы прибора. Значе­ния шкалы j наносятся в виде меток на отрезок дуги или прямой, а результат измерения х_i определяется положением подвижного указателя относительно шкалы. Множество классов эквивалентности измерений определяется соотношениями (j₁ –Aj) ≤ x < (j₁ + Δ_j), где Δ_j равно поло­вине расстояния между соседними метками шкалы х_/ и x_/+1 (предпола­гается, что шкала равномерная).

При использовании цифровых измерительных приборов результат измерения получается в виде некоторого п — разрядного числа j € у, которое соответствует измеряемой величине х, заключенной в интер­вале (j_i -0,5) ≤ х < (j_i +0,5). Множество возможных значений х разби­вается на 10^п классов эквивалентности, каждый из которых характе­ризуется соответствующим ему образом j_i - из множества чисел (0, 1, 2, ..., 10^п).

Принципы проектирования средств технических измерений и контроля.

Принцип Тэйлора. При наличии погрешностей фор­мы и расположения геометрических элементов сложных деталей в со­ответствии с принципом Тэйлора надежное определение соответствия размеров всего профиля предписанным предельным значениям воз­можно лишь в том случае, если определяются значения проходного и непроходного пределов (ГОСТ 45346—82). Следовательно, любое изделие должно быть проконтролировано по крайней мере дважды, точнее, по двум схемам контроля: с помощью проходного и непроход­ного калибров по действительным значениям наибольшего и наимень­шего размеров.

На определение качественного состояния деталей могут влиять геометрические отклонения: отклонение от круглости, непараллель­ность торцов, несоосность поверхностей, отклонение шага и угла про­филя резьбы и др.

Взаимодействие измерительного средства с контро­лируемым объектом может быть точечным (сферический наконечник), линейным (плоские профильные шаблоны) и поверхностным (калиб­ры-пробки). Большинство универсальных и специальных средств изме­рения имеют точечный контакт с контролируемым изделием и осуще­ствляют локальный контроль размеров в одном или нескольких сече­ниях. Такой контроль не гарантирует попадания бракованных изделий в годные. Контроль значительно усложняется, если к недопустимости попадания в годные бракованных изделий по непроходному пределу предъявляются повышенные требования. В этих случаях либо исполь­зуют двух- или трехкоординатные машины, либо применяют устройст­ва, обеспечивающие последовательный непрерывный контроль с за­данным шагом текущего размера детали.

Методы, основанные на использовании линейного и поверхностно­го контактов средств контроля с поверхностью детали, обеспечивают высокую производительность и универсальность используемых средств измерения, но позволяют надежно отбраковывать детали лишь по проходному пределу. Часто выбор этих методов контроля обуслов­лен видом технологического процесса, обеспечивающего незначитель­ные погрешности формы и взаимного положения поверхностей.

Принцип Аббе. Рассматривая процесс сравнения контролируе­мых и образцовых штриховых мер на продольных и поперечных ком­параторах, сформулирован принцип, в соответствии с которым мини­мальные погрешности измерения возникают, если контролируемый геометрический элемент и элемент сравнения находятся на одной линии— линии измерения. Принцип Аббе справедлив для поступательно перемещающихся звеньев. Его широко используют при выборе схем и конструирования средств измерения, при проектировании стан­ков и т. п. Однако последовательное расположение контролируемого и образцового элемента на одной линии приводят к увеличению габа­ритов измерительных средств, поэтому в ряде случаев применяют па­раллельное расположение сравнительных элементов, но и тогда необ­ходимо соблюдать условия, при которых погрешности измерения ми­нимальны.

Принцип инверсии. Принцип инверсии основывается на существовании преемственности между тремя последовательными процес­сами, в которых участвует деталь: обработки, контроля, эксплуатации. Хотя при расчете погрешностей механизма и самой детали главное значение имеет эксплуатация, тем не менее анализ точности детали не­возможен без совместного последовательного изучения всех фаз про­хождения детали.

Из принципа инверсии (обращений) следует, что для определения погрешностей схема измерения должна соответствовать кинематиче­ской схеме формообразования, а также схеме функционирования дета­ли, откуда вытекает условие правильности измерения.

Измерение считается правильным, если:

- траектория движения при измерении будет соответствовать траек­тории движения при формообразовании;

- линия действия при измерении будет совпадать с линией действия при работе механизма (принцип Аббе);

- базы измерения будут совпадать с конструкторской и технологиче­ской базами (правило единства баз).

Принцип инверсии применим почти при всяком измерении деталей, при котором осуществляется непрерывное перемещение измери­тельного наконечника прибора по поверхности детали. Наконечник при этом образует с контролируемой деталью кинематическую пару. Непрерывное относительное перемещение элементов пары в процессе контроля совершается со сравнительно малыми скоростями и ускоре­ниями.

В тех случаях, когда принцип инверсии не может быть осуществ­лен полностью, следует установить, какой из показателей качества должен быть обеспечен в результате контроля и положить его в осно­ву схемы измерения.

Выбор средств измерения и контроля.

По ГОСТ 14.306—73 выбор средств измерения и контроля основывается на обеспечении заданных показателей процесса технического контроля (ТК) и анализе затрат на реализацию процесса контроля.

К обязательным показателям процесса контроля относят точность измерения, достоверность, трудоемкость, стоимость контроля.

В качестве дополнительных показателей контроля используют объем, полноту, периодичность, продолжительность.

При выборе средств измерения точность средств измерений должна быть достаточно высокой по сравнению с заданной точностью выпол­нения измеряемого размера, а трудоемкость измерения и их стоимость должны быть возможно более низкими, обеспечивающими наиболее высокие производительность труда и экономичность.

Недостаточная точность измерений приводит к тому, что часть год­ной продукции бракуют, в то же время по той же причине другую часть фактически негодной продукции принимают как годную.

Излишняя точность измерений, как правило, бывает связана с по­вышением трудоемкости и стоимости контроля качества продукции и, следовательно, ведет к удорожанию производства и ограничению вы­пуска продукции.

Средства линейных измерений СЛИ и контроля СЛК подразделяют на контактные (К) и бесконтактные (Б), автоматические (А) и неавто­матические (Н).

В измерительный прибор для линейных измерений входят измери­тельная и установочная база, а также измерительный преобразователь с отсчетным устройством. Съемный измерительный преобразователь с встроенным отсчетным устройством обычно называют измеритель­ной головкой. При этом средства автоматических измерений могут иметь адаптирующийся цифровой отсчет (АЦО), самопишущий (СПВ) или цифропечатающий выход (ЦПВ). Средства автоматического конт­роля делят на измерительные контрольные (ИКА), измерительные кон­трольно-сортировочные (ИКСА) автоматы (полуавтоматы) и средства активного (управляющего) размерного контроля (САРК)

Классификационная схема средств линейных измерений

Неавтоматические сред­ства измерения различаются типом отсчетного устройст­ва (штриховое, цифровое, стрелочное и световое). Тип отсчетного устройства зави­сит от конструкции измери­тельного средства. Стрелоч­ный отсчет (СО) применяет­ся в механических системах (индикаторы, пружинные измерительные головки) и в ряде измерительных преобразователей. Световой отсчетный индекс (СИ), по­зволяющий исключить по­грешности параллакса, ис­пользуют в оптико-механических приборах (оптиметры, оптикаторы, интерферометры контактные и т. п.). Оптические приборы выпускают с окулярным и экранным визированием и отсчетом. Последние меньше утомляют глаза оператора и способствуют повышению точности и производительности измерений. Отсчетные шкалы приборов и изме­рительных головок могут быть линейными, угловыми и круговыми. На каждой шкале имеются штрихи и числовые отметки. В ряде случаев используют измерительные и контрольные устройства с дистанцион­ным отсчетом, когда входной (чувствительный) элемент измеритель­ной системы и отсчетное устройство связаны мобильным соединяю­щим звеном и когда они находятся на значительном расстоянии друг от друга. При этом измерительный (контрольный) прибор (КП) обяза­тельно имеет измерительный преобразователь (#77). Контрольные средства используют и без преобразователя, например жесткие калиб­ры (ЖК) и автоматы с клиновой щелью для сортировки тел качения.

Средства измерения и контроля могут быть одномерными (измеря­ют и контролируют одну величину) и многомерными (измеряют и кон­тролируют несколько размеров изделия). При этом контактные средст­ва менее чувствительны к помехам на входе измерительной системы, чем бесконтактные.

Все средства измерений в соответствии с их назначением можно разделить на универсальные и специализированные. При этом конк­ретные универсальные средства имеют предпочтительные области применения: для наружных и внутренних измерений, для измерения отклонений формы поверхностей. Специализированные приборы име­ют весьма узкое назначение.

Основные средства автоматического измерения и контроля заклю­чаются в значительно большей производительности и объективности результата измерения; эти средства обычно являются более специали­зированными. Однако и в них предусматривается в ряде случаев воз­можность переналадки на различные размеры и даже на различные па­раметры измерения (контроль диаметров, длины, отклонений формы и расположения и т. п.).

Исходными при выборе средств измерения определенного назна­чения являются следующие положения: необходимая производитель­ность (на этой основе выбирают автоматические или неавтоматиче­ские, универсальные или специализированные средства измерений); допускаемая погрешность измерения; предел измерения в зависимо­сти от контролируемого допуска; механические характеристики изме­ряемой детали (габаритные размеры, масса, твердость материала, же­сткость конструкции, кривизна и шероховатость поверхности, дос­тупность контролируемой поверхности), возможные условия эксплуа­тации.

Автоматы, разделяющие детали на годные и на один или два вида брака, следует выбирать в ограниченных случаях: при недостаточной точности технологического процесса; при неустойчивом технологиче­ском процессе, практически не поддающемся регулированию; при из­готовлении ответственных изделий; при приемке сборных изделий, у которых неудачное сочетание отклонений размеров деталей может привести к выходу одного из эксплуатационных показателей за преде­лы допускаемых значений, а повышение точности изготовления оказы­вается экономически нецелесообразным.

Автоматы для разделения годных деталей на размерные группы целесообразно использовать для решения задач селективной сборки.

Приборы активного контроля позволяют повысить производитель­ность труда, качество изделий и облегчить работу станочников. При­менение приборов активного контроля целесообразно при обработке партии деталей в количестве более 10 шт.

В большинстве случаев предпочтение отдается механизированным измерительным приспособлениям с целью выборочной проверки точ­ности процесса обработки. В последние годы стали использовать мно­гомерные измерительные приспособления, компонуемые из унифици­рованных элементов.

При линейных измерениях по известному уровню точности изде­лия выбирают значение коэффициента А_изм точности измерения (ГОСТ 8.051—81).Алгоритм составлен таким образом, что от процедуры к процедуре номенклатура выбираемых средств ограничивается.

Выбор СК завер­шают нахождением одного конкретного СК для каждого контролируе­мого параметра в тех случаях, когда оптимизацию процесса ТК не проводят, или нескольких СК для каждого контролируемого параметра при проведении оптимизации процесса ТК. Окончательное решение об одном СК для каждого контролируемого параметра принимают после комплексного технико-экономического обоснования процесса ТК.

Автоматизация выбора средств измерения. Применение ЭВМ для выбора контрольно-измерительных приборов (КИП) значительно сокращает трудоемкость проектных работ.

Координатно-измерительная машина (КИМ), основанная на этом методе, отличается универсально­стью, экономически оправдана и имеет легкость в обслуживании.

Измерительно-информационная система. В развитии современ­ной измерительной техники наметились общие тенденции, из которых главными являются: переход от единичных приборов к измерительным системам, в том числе к самонастраивающимся и адаптивным системам; развитие измерительных подсистем в робототехнических комплексах и совершенствование систем активного контроля; применение мик­ропроцессоров в измерительных системах и устройствах для перера-5отки измерительной информации, применение числового программ­ного управления процессом измерений, приведшим к созданию инфор­мационно-измерительных систем (ИИС).

Измерительно-информационная система — комплекс измеритель­ных устройств, обеспечивающих одновременное получение необходи­мой измерительной информации о состоянии точности объекта. Зада­ча, решаемая ИИС, обратная задаче отдельного измерительного уст­ройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выде­лить и воспринять их по отдельности, а объединить данные о всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенно­стями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т. е. многоканальность) и передача измерительной информа­ции в единый центр; представление полученных данных, в том числе их унификация, в виде, наиболее удобном для последующей обработки получателем.

Создание ИИС связано с решением системных вопросов: метроло­гическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измере­ний, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указате­лей перед оператором.

Датчики воспринимают различные параметры объекта измерения и передают по каналам связи сигналы в единый пункт сбора данных. Программное устройство воспринимает информацию датчиков и пере­дает ее получателю информации.

В ИИС наиболее перегруженным звеном оказывается получатель информации, который практически не в состоянии одновременно вос­принять показания многих приборов. Для облегчения его работы при­меняют мнемонические схемы, т. е. схематические изображения объек­та измерения, на которых приборы заменены условными сигнализато­рами. Обычно сигнализаторы показывают уже не абсолютные значе­ния измеряемых величин, а их отклонения от заранее установленной нормы. При очень большом числе точек контроля приборы заменяют световыми сигнализаторами с условным цветовым кодом.

Источником управляющих сигналов являются аналоговые или циф­ровые измерительные преобразователи, служащие для восприятия величин, характеризующих, например, процесс обработки на станке с числовым программным управлением (линейные и угловые переме­щения, силы резания, вращающий момент, температура, потребляемая мощность). Источником командных сигналов является постоянное и программное запоминающие устройства.

Постоянные запоминающие устройства служат для хранения неиз­менных программ. Они выполняются в виде коммутационных схем и на интегральных схемах. Оперативные запоминающие устройства содержат программоносители в виде дискет.

Вычислительная машина в соответствии с заданной программой отрабатывает командные сигналы, результаты измерения, включая ана­лиз, а затем выдает результат измерения.

ИИС нашли широкое применение при контроле линейных и угло­вых величин, резьб, зубчатых колес, в аддаптивном управлении техно­логического процесса, в метрологическом обеспечении в условиях мо­дульного производства корпусных конструкций.

Создание автоматизированных поточных линий, являющихся не­отъемлемой частью модульного производства крупногабаритных кор­пусов, предусматривает использование встроенных в общий техноло­гический поток автоматических измерительных устройств ИИС. При этом методы измерений должны обеспечивать возможность измерений без предварительного выравнивания конструкций по контрольным ли­ниям. Измерения должны выполняться при тех пространственных по­ложениях конструкций, которые определяются технологией их изго­товления.

Создан автоматизированный комплекс, состоящий из лазерного профилографа, системы сбора измерительной информации и мик­ро-ЭВМ с программным обеспечением.

Лазерный профилограф включает светодальномер, работающий от диффузно-отражающих поверхностей, какими являются поверхности металлов, сканатор для бесконтактного измерения текущих радиу­сов-векторов от центра вращения сканатора до контролируемых точек профиля цилиндрического корпуса.

Система сбора результатов измерения предназначена для автомати­ческой загхиси полученных данных заданного сечения в переносной модуль памяти, выдачи команды на устройство автоматической смены точки измерения с определенным шагом по типу «от точки к точке», хранения записанной информации в модуле памяти, сопряжения моду­ля памяти с каналом ЭВМ и ввода результатов измерения в ЭВМ. Вы­числительная машина обрабатывает результаты измерения по разрабо­танной программе и выдает требуемые данные на экран дисплея или выводит на печать в форме таблицы.

Анализ метрологических характеристик средств измерений

Ответы на вопросы:

1) Какие характеристики средств измерений (СИ) называют метрологическими?

Метрологическая характеристика средства измерений – характеристика одного из свойств средства измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность. Основными метрологическими характеристиками являются диапазон измерений и различные составляющие погрешности средства измерений.

Метрологические характеристики средств измерений – это характеристики, которые необходимы при оценке точности результатов измерений.

2) На какие группы подразделяются метрологические характеристики СИ?

Действительная метрологическая характеристика – метрологическая характеристика средства измерений, устанавливаемая экспериментально

Нормируемая метрологическая характеристика – метрологическая характеристика средства измерений, устанавливаемая нормативно-техническими документами

3) Как вы понимаете термин – функция преобразования?

Функция преобразования (статистическая характеристика преобразования) – это функциональная зависимость между информативными параметрами выходного и входного сигналов средства измерений.

4) Что такое чувствительность, порог чувствительности СИ?

Чувствительность средства измерений – это отношение приращения выходного сигнала средства измерений к вызывающему это приращение изменению входного сигнала . В общем случае чувствительность

Порог чувствительности – это наименьшее изменение входной величины, обнаруживаемое с помощью данного средства измерений.

5) Что такое диапазон измерений, диапазон показаний?

Диапазон измерений – это область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.Диапазон показаний – это область значений шкалы, ограниченная начальными и конечными значениями шкалы.

6) В каких единицах измеряется абсолютная, относительная и приведённая погрешности СИ?

Абсолютная погрешность измеряется в единицах измерения измеряемой величины. Относительная и приведённая погрешности измеряются в процента.

7) Пределы каких погрешностей могут нормироваться при установлении точности СИ?

Пределы относительной и приведённой погрешностей могут нормироваться при установлении точности средства измерений.

8) Чему равняется нормирующее значение при определении приведённой погрешности СИ?

Нормирующее значение при определении приведённой погрешности для средства измерений с равномерной или степенной шкалой, а также для измерительных преобразователей, если нулевое значение входного (выходного) сигнала находится на краю или вне диапазона измерений, устанавливают равным большему из пределов измерений или равным большему из модулей пределов измерений, если нулевое значение находится внутри диапазона измерений. Для электроизмерительных приборов с равномерной шкалой, практически равномерной или степенной шкалой и нулевой отметкой внутри диапазона измерений нормирующее значение при определении приведённой погрешности средства измерений допускается равным сумме модулей пределов измерений.

9) Как обозначается класс точности СИ?

Классы точности средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме приведённой погрешности или относительной погрешности, обозначают числами, которые равны пределам, выраженным в процентах. Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительных погрешностей, классы точности обозначают числами с и d (в процентах), разделяя их косой чертой. Для средств измерений с пределами допускаемой основной погрешности в форме абсолютных погрешностей классы точности обозначают буквами латинского алфавита или римскими цифрами.

При нормировании по относительной погрешности обозначение класса точности (число, соответствующее значению погрешности) заключают в кружок.

При нормировании по приведенной погрешности класс точности обозначается числом, соответствующим значению погрешности.

10) Из какого ряда чисел выбирают значения пределов допускаемых погрешностей СИ?

Значения пределов допускаемых погрешностей средств измерений выбирают из ряда 1*10ⁿ; 1,5*10ⁿ; (1,6*10ⁿ); 2*10ⁿ; 2.5*10ⁿ; (3*10ⁿ); 4*10ⁿ; 5*10ⁿ; 6*10ⁿ (n = 1, 0, -1, -2, и т. д.). Значения, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.

11) Какие условные обозначения наносятся на электроизмерительные приборы?

Наименование характеристики	Значение	Условное обозначение
Назначение прибора	Измерение электрического тока
Тип измерительного механизма	Прибор электромагнитной системы
Единица измеряемой величины	Ампер	А
Цена деления	10А
Класс точности	1,5%	1,5
Диапазон показаний	250А
Род тока	Переменный	~
Используемое положение	Вертикально	┴
Длина деления	От 4мм до 8мм
Вид шкалы	Неравномерная
Входное сопротивление
Безопасность	Измерительный прибор использовать для напряжения 2кВ	
Нормируемая погрешность	Приведённая
Нормирующее значение	200А

Мостовые методы измерений, мосты

Ответы на вопросы:

1) Нарисуйте схему четырёхплечего (одинарного) моста постоянного тока.

2) Какие величины можно измерить мостом постоянного тока?

Сопротивление

3) Напишите уравнение равновесия моста постоянного тока.

Ток в диагонали б – г равен нулю (т.е. Iг = 0); R1*R4 = R2*R3

4) Напишите формулу для определения неизвестного сопротивления, включённого в одно из плеч уравновешенного моста.

Процесс измерения с помощью моста заключается в том, что в одно из плеч моста (например, а – б) включают объект с неизвестным сопротивлением Rx и, изменяя одно или несколько сопротивлений плеч, добиваются отсутствия тока в цепи гальванометра (т.е. Iг = 0), тогда на основании соотношения R1*R4 = R2*R3

Rx = R2*R3/R4

5) Для чего используются двойные мосты?

Для измерения малых сопротивлений, так как влияние соединительных проводов и контактов в них минимально.

6) Какие мосты называются неуравновешенными?

Это мосты, в которых измеряемую величину можно определять по значению тока или напряжения выходной диагонали моста.

7) Напишите условия равновесия моста переменного тока в общем виде?

Равновесие моста имеет место при таком подборе параметров плеч, чтобы I0 = 0, т.е. при Z1*Z4 = Z2*Z3

8) Какие величины можно измерить мостом переменного тока?

Индуктивность, ёмкость, добротность, угол потерь

9) Нарисуйте схему моста переменного тока для измерения ёмкости и угла потерь конденсатора.

10) Напишите формулы для определения ёмкости и угла потерь конденсатора, включённого в одно из плеч уравновешенного моста.

Для измерения ёмкости конденсаторов с малыми потерями схема моста показана на рисунке в пункте 9.

Cx = C_N*R2/R1; Rx = R_N*R1/R2

tgδ = ω*Cx*Rx = ω*C_N*R_N

Для измерения ёмкости конденсаторов с большими потерями применяют мост с параллельным подключением резистора R_N и конденсатора C_N, так как введение последовательно в плечо большого сопротивления уменьшает чувствительность схемы.

Cx = C_N*R2/R1; Rx = R_N*R1/R2

tgδ = 1/(ω*Cx*Rx) = 1/(ω*C_N*R_N)

Для определения потерь в диэлектриках:

Cx = C_N*R2/R1; Rx = С2*R1/ C_N

tgδ = ω*Cx*Rx = ω*C2*R2

11) Назовите ряды, по которым выбирают номинальные значения резисторов и допускаемые отклонения сопротивлений для этих рядов.

Номинальные сопротивления резисторов, выпускаемых отечественной промышленностью в соответствии с рекомендациями МЭК, стандартизованы. Для постоянных резисторов установлено пять рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192, а для переменных резисторов установлен ряд Е6. Кроме этого допускается использовать ряд Е3.

Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале.

Таблица

i	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Ri, Ом	610,68	617,17	613,53	615,38	611,01	616,46	604,5	615,9	620,18	623,69	610,2	612,87	611,7	616,76
δ	1,5	0,46	1,04	0,75	1,45	0,57	2,5	0,66	0,03	0,6	1,58	1,15	1,34	0,52

Средне значение сопротивления: (R1+…+R14) / 14 = 614,29

Номинальное значение резисторов: 620 Ом

Предельные отклонения сопротивлений резисторов: δ = (Rном - Ri) / Rном

Таблица

№ конденсатора	1	2	3	4	5
Ёмкость	9,71 мкФ	2,6 нФ	10,34 нФ	11 нФ	43,8 пФ
tg δ	0,011	0,006	0,024	0,025	0,001