Plan

Invoering

Huidige meters

Spanningsmeting

Gecombineerde apparaten van het magneto-elektrische systeem

Universele elektronische meetinstrumenten

Shunts meten

Instrumenten voor het meten van weerstand

Bepaling van de aardweerstand

magnetische flux

Inductie

Bibliografie

Invoering

Meten wordt het empirisch vinden van de waarde van een fysieke grootheid genoemd, met behulp van speciaal technische middelen- meettoestellen.

Meten is dus een informatief proces waarbij door ervaring een numerieke relatie wordt verkregen tussen een gegeven fysieke grootheid en enkele van zijn waarden, genomen als vergelijkingseenheid.

Het meetresultaat is een benoemd getal dat wordt gevonden door het meten van een fysieke grootheid. Een van de belangrijkste taken van het meten is het schatten van de mate van benadering of het verschil tussen de werkelijke en werkelijke waarden van de gemeten fysieke grootheid: de meetfout.

De belangrijkste parameters van elektrische circuits zijn: stroomsterkte, spanning, weerstand, stroomvermogen. Om deze parameters te meten, worden elektrische meetinstrumenten gebruikt.

Het meten van de parameters van elektrische circuits gebeurt op twee manieren: de eerste is een directe meetmethode, de tweede is een indirecte meetmethode.

Bij de directe meetmethode wordt rechtstreeks uit ervaring een resultaat verkregen. Een indirecte meting is een meting waarbij de gewenste waarde wordt gevonden op basis van een bekende relatie tussen deze waarde en de door directe meting verkregen waarde.

Elektrische meetinstrumenten - een klasse apparaten die worden gebruikt om verschillende elektrische grootheden te meten. Tot de groep elektrische meetinstrumenten behoren naast de eigenlijke meetinstrumenten ook andere meetinstrumenten: maatregelen, omvormers, complexe installaties.

Elektrische meetinstrumenten zijn geclassificeerd op de volgende manier: volgens de gemeten en reproduceerbare fysieke grootheid (ampèremeter, voltmeter, ohmmeter, frequentiemeter, enz.); per doel (meetinstrumenten, maatregelen, meetomvormers, meetinstallaties en -systemen, hulpapparatuur); volgens de wijze van aanleveren van meetresultaten (tonen en vastleggen); volgens de meetmethode (apparaten voor directe evaluatie en vergelijkingsapparaten); volgens de toepassingsmethode en het ontwerp (paneelplaat, draagbaar en stationair); volgens het werkingsprincipe (elektromechanisch - magneto-elektrisch, elektromagnetisch, elektrodynamisch, elektrostatisch, ferrodynamisch, inductie, magnetodynamisch; elektronisch; thermo-elektrisch; elektrochemisch).

In dit essay zal ik proberen te praten over het apparaat, het werkingsprincipe, een beschrijving geven en korte beschrijving elektrische meetinstrumenten van de elektromechanische klasse.

Huidige meting

Ampèremeter - een apparaat voor het meten van de stroomsterkte in ampère (Fig. 1). De schaal van ampèremeters is ingedeeld in microampère, milliampère, ampère of kiloampère in overeenstemming met de meetlimieten van het apparaat. De ampèremeter is verbonden met het elektrische circuit in serie met dat deel van het elektrische circuit (Fig. 2), waarin de stroomsterkte wordt gemeten; om de meetlimiet te verhogen - met een shunt of via een transformator.

De meest voorkomende ampèremeters, waarbij het bewegende deel van het apparaat met een pijl over een hoek roteert die evenredig is aan de grootte van de gemeten stroom.

Ampèremeters zijn magneto-elektrisch, elektromagnetisch, elektrodynamisch, thermisch, inductie, detector, thermo-elektrisch en foto-elektrisch.

Magneto-elektrische ampèremeters meten de sterkte van gelijkstroom; inductie en detector - kracht wisselstroom; Ampèremeters van andere systemen meten de sterkte van eventuele stroom. De meest nauwkeurige en gevoelige zijn magneto-elektrische en elektrodynamische ampèremeters.

Het werkingsprincipe van een magneto-elektrisch apparaat is gebaseerd op het creëren van koppel, als gevolg van de interactie tussen het veld permanente magneet en de stroom die door de wikkeling van het frame gaat. Aan het frame is een pijl verbonden, die langs de schaal beweegt. De rotatiehoek van de pijl is evenredig met de sterkte van de stroom.

Elektrodynamische ampèremeters bestaan ​​uit een vaste spoel en een bewegende spoel die parallel of in serie zijn geschakeld. De interactie tussen de stromen die door de spoelen gaan, zorgt ervoor dat de bewegende spoel en de daarmee verbonden pijl afbuigen. In een elektrisch circuit is de ampèremeter in serie verbonden met de belasting, en bij hoge spanning of hoge stromen, via een transformator.

Technische gegevens van sommige soorten huishoudelijke ampèremeters, milliampèremeters, microampèremeters, magneto-elektrische, elektromagnetische, elektrodynamische en ook thermische systemen worden gegeven in tabel 1.

Tafel 1. Ampèremeters, milliampèremeters, microampèremeters

Instrumentensysteem	Soort apparaat	Nauwkeurigheidsklasse	Meetlimieten
Magneto-elektrisch	M109	0,5	1; 2; 5; 10 A
	M109/1	0,5	1,5-3 A
	M45M	1,0	75mV
			75-0-75mV
	M1-9	0,5	10-1000 uA
	M109	0,5	2; 10; 50mA
	200mA
	M45M	1,0	1,5-150mA
elektromagnetisch	E514/3	0,5	5-10 EEN
	E514/2	0,5	2,5-5 A
	E514/1	0,5	1-2 EEN
	E316	1,0	1-2 EEN
	3316	1,0	2,5-5 A
	E513/4	1,0	0,25-0,5-1 A
	E513/3	0,5	50-100-200mA
	E513/2	0,5	25-50-100mA
	E513/1	0,5	10-20-40mA
	E316	1,0	10-20mA
Elektrodynamisch	D510/1	0,5	0,1-0,2-0,5-1-2-5 A
Thermisch	E15	1,0	30;50;100;300mA

Spanningsmeting

Voltmeter - meetapparaat met directe aflezing voor het bepalen van spanning of EMF in elektrische circuits (Fig. 3). Het is parallel verbonden met de belasting of de bron van elektrische energie (Fig. 4).

Volgens het werkingsprincipe zijn voltmeters onderverdeeld in: elektromechanisch - magneto-elektrisch, elektromagnetisch, elektrodynamisch, elektrostatisch, gelijkrichter, thermo-elektrisch; elektronisch - analoog en digitaal. Op afspraak: gelijkstroom; wisselstroom; impuls; fasegevoelig; selectief; universeel. Door ontwerp en wijze van toepassing: paneel; draagbaar; stationair. Technische gegevens van enkele huishoudelijke voltmeters, millivoltmeters van magneto-elektrische, elektrodynamische, elektromagnetische en ook thermische systemen worden weergegeven in tabel 2.

Tafel 2. Voltmeters en millivoltmeters

Instrumentensysteem	Soort apparaat	Nauwkeurigheidsklasse	Meetlimieten
Elektrodynamisch	D121	0,5	150-250V
D567	0,5	15-600V
Magneto-elektrisch	M109	0,5	3-600V
M250	0,5	3; 50; 200; 400 V
M45M	1,0	75 mV;
75-0-75mV
75-15-750-1500mV
M109	0,5	10-3000 mV
elektrostatisch	C50/1	1,0	30 V
50/5	1,0	600 V
50/8	1,0	3 kV
C96	1,5	7,5-15-30 kV
elektromagnetisch	E515/3	0,5	75-600 V
E515/2	0,5	7,5-60V
E512/1	0,5	1,5-15V
Met elektronische omvormer	F534	0,5	0,3-300 V
Thermisch	E16	1,5	0,75-50V

Voor metingen in gelijkstroomcircuits worden gecombineerde apparaten van het magneto-elektrische systeem, ampère-voltmeters, gebruikt. Technische gegevens voor sommige soorten apparaten vindt u in tabel 3.

tafel 3 Gecombineerde apparaten van het magneto-elektrische systeem .

Naam	Type	Nauwkeurigheidsklasse	Meetlimieten
Millivolt-milliammeter	M82	0,5	15-3000 mV; 0,15-60mA
Voltammeter	M128	0,5	75mV-600V; 5; 10; 20 A
ampervoltmeter	M231	1,5	75-0-75mV; 100-0-100V; 0,005-0-0,005 A; 10-0-10 EEN
Voltammeter	M253	0,5	15mV-600V; 0,75mA-3A
Millivolt-milliammeter	M254	0,5	0,15-60 mA; 15-3000 mV
Microampèrevoltmeter	M1201	0,5	3-750V; 0,3-750uA
Voltammeter	M1107	0,2	45mV-600V; 0,075mA-30A
milliampère voltmeter	M45M	1	7,5-150V; 1,5mA
Voltmeter	M491	2,5	3-30-300-600V; 30-300-3000 kOhm
Ampèremeter voltmeter	M493	2,5	3-300 mA; 3-600V; 3-300 kOhm
Ampèremeter voltmeter	M351	1	75mV-1500V; 15 µA-3000 mA; 200 Ohm-200 Mohm

Technische gegevens over gecombineerde instrumenten - ampère-voltmeters en ampère-voltmeters voor het meten van spanning en stroom, evenals vermogen in wisselstroomcircuits.

Gecombineerde draagbare instrumenten voor het meten in gelijk- en wisselstroomcircuits meten gelijk- en wisselstromen en weerstanden, en sommige meten ook de capaciteit van elementen in een zeer breed bereik. Ze zijn compact en hebben een eigen voeding, wat hun brede toepassing garandeert. De nauwkeurigheidsklasse van dit type apparaten bij gelijkstroom is 2,5; op een variabele - 4.0.

Universele elektronische meetinstrumenten

Universele meetinstrumenten (universele voltmeters) worden veel gebruikt voor het meten van elektrische grootheden. Deze apparaten maken het in de regel mogelijk om wissel- en gelijkspanningen en -stromen, weerstanden en in sommige gevallen de frequentie van signalen over een extreem breed bereik te meten. In de literatuur worden ze vaak universele voltmeters genoemd, vanwege het feit dat elke door de instrumenten gemeten waarde op de een of andere manier wordt omgezet in spanning, versterkt door een breedbandversterker. De apparaten hebben een pijlschaal (een apparaat van het elektromechanische type) of een display met een indicator met vloeibare kristallen, sommige apparaten hebben ingebouwde programma's en er is voorzien in wiskundige verwerking van de resultaten.

Informatie over sommige soorten moderne huishoudelijke universele apparaten wordt gegeven in tabel 4.

Tabel 4 Universele meetinstrumenten

Soort apparaat	Meetwaardegrenzen, extra functies	Extra informatie
B7-21A	1 μV-1000 V, 0,01 Ohm-12 Mohm, frequentie tot 20 kHz	gewicht 5,5 kg
B7-34A	1 μV-1000 V, 1 mΩ - 10 MΩ, fout 0,02%	gewicht 10 kg
B7-35	0,1mV-1000V, 0,1 μV-10 A, 1 ohm-10 megaohm,	gewicht op batterij 2 kg
B7-36	0,1 mV-1000 V, 1 ohm-10 megaohm,	Wijzer, werkt op batterijen

NAAR universele apparaten meegeleverde accessoires:

1. Testsonde AC-spanning in het bereik van 50 kHz-1 GHz voor AC-spanningsuitbreiding met alle universele voltmeters en multimeters.

2. Hoogspannings-DC-spanningsdeler tot 30 kV 1:1000. Tabel 5 toont de technische gegevens van de universele V3-38V.

Tabel 5. Technische gegevens van digitale millivoltmeter B3-38V

Kenmerken	Opties	Betekenis
AC-spanning	Spanningsbereik Meetlimiet	10 µV…300 V 1 mV/... /300 V (12 p/bereiken, stap 1-3)
	Frequentiebereik	Normaal gebied: 45 Hz…1 MHz Werkgebieden: 20 Hz ... 45 Hz; 1 MHz-3 MHz; 3MHz-5MHz
	Meetfout Extra fout Vestigings tijd	±2% (voor harmonischen) ±1/3xKg, bij Kg 20% ​​(voor niet-harmonische trillingen)
	Maximale ingangsspanning Ingangsimpedantie	600 V (250 V gelijkstroom) 4 MΩ/25 pF binnen 1 mV/…/300 mV 5 MΩ / 15pF binnen 1 V / ... / 300 V
Spanningstransformator	Uitgangsspanning Conversiefout uitgangsimpedantie
Breedband versterker	Maximale uitgangsspanning	(100 ± 20) mV
Weergave	Type indicatoren Weergaveformaat	LCD-indicator 3 ½ cijfers
Totale informatie	Voedingsspanning Dimensionale gegevens	220 V ± 10%, 50 Hz 155x209x278 mm

Universele voltmeters met weergave van vloeibare kristallen van meetresultaten van gelijk- en wisselstromen en spanningen, weerstand op 2/4-draads circuit, frequenties en perioden, meting van de effectieve waarde van wisselstroom en willekeurige spanning.

Bovendien bieden de apparaten, in de aanwezigheid van vervangbare thermische sensoren, temperatuurmetingen van -200 tot +1110 0 С, vermogensmeting, relatieve niveaus (dB), opnemen / lezen van maximaal 200 meetresultaten, automatisch of handmatige selectie meetlimieten, ingebouwd testcontroleprogramma, muzikale geluidscontrole.

Shunts meten

Shunts zijn ontworpen om de grenzen van stroommeting te verleggen. De shunt is een gekalibreerde, meestal platte, geleider (weerstand) van een speciaal ontwerp gemaakt van manganine, waar de gemeten stroom doorheen gaat. De spanningsval over de shunt bedraagt lineaire functie huidig. De nominale spanning komt overeen met de nominale stroom van de shunt. Ze worden voornamelijk gebruikt in gelijkstroomcircuits, compleet met magneto-elektrische meetinstrumenten. Bij het meten van kleine stromen (tot 30 A) worden de shunts in de instrumentkast ingebouwd. Bij het meten van hoge stromen (tot 7500 A) worden externe shunts gebruikt. Shunts zijn onderverdeeld volgens nauwkeurigheidsklassen: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 en 0,5.

Om de meetlimieten van spanningsapparaten uit te breiden, worden gekalibreerde weerstanden gebruikt, zogenaamde extra weerstanden. Extra weerstanden zijn gemaakt van met manganine geïsoleerde draad en zijn ook onderverdeeld in nauwkeurigheidsklassen. Details van shunts worden weergegeven in Tabel 6.

Tabel 6 Shunts meten

Type	Nominale stroom, A	Nominale spanningsval, mV	Nauwkeurigheidsklasse
R114/1	75	45	0,1
R114/1	150	45	0,1
R114/1	300	45	0,1
75RI	0,3-0,75	75	0,2
75RI	1,5-7,5	75	0,2
75RI	15-30	75	0,2
75RI	75	75	0,2
75SHS-0,2	300; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 4000	75	0,2
75SHS	5; 10; 20; 30; 50	75	0,5
75SHSM	75; 100; 150; 200; 300; 500; 750; 1 000	75	0,5

Instrumenten voor het meten van weerstand

Instrumenten om te meten elektrische weerstand afhankelijk van het weerstandsbereik gemeten door instrumenten, worden ze ohmmeters, micro-ohmmeters, magohmmeters genoemd. Om de weerstand tegen stroomverspreiding van aardingsapparaten te meten, worden aardingsmeters gebruikt. Informatie over sommige typen van deze apparaten vindt u in tabel 7.

Tabel 7. Ohmmeters, micro-ohmmeters, megaohmmeters, grondmeters

apparaat	Type	Meetlimieten	Basisfout- of nauwkeurigheidsklasse
Ohmmeter	M218	0,1-1-10-100 ohm 0,1-1-10-100 kOhm 0,1-1-10-100 MΩ	1,5-2,5%
Ohmmeter	M371	100-10.000 kOhm;	±1,5%
Ohmmeter	M57D	0-1500 ohm	±2,5%
micro-ohmmeter	M246	100-1000 µOhm 10-100mΩ-10Ω
micro-ohmmeter	F415	100-1000 µOhm;	-
Megaohmmeter	М4101/5		1
Megaohmmeter	M503M		1
Megaohmmeter	М4101/1		1
Megaohmmeter	М4101/3		1

Bepaling van de aardweerstand

De term aarden betekent elektrische verbinding elk circuit of apparaat aan de aarde. Aarding wordt gebruikt om het potentieel van een aangesloten circuit of apparatuur zo dicht mogelijk bij het aardpotentiaal in te stellen en te houden. Het aardcircuit wordt gevormd door een geleider, een klem waarmee de geleider wordt verbonden met de elektrode, de elektrode en de aarde rondom de elektrode. Aarding wordt veel gebruikt voor elektrische beveiliging. In verlichtingsapparatuur wordt aarding bijvoorbeeld gebruikt om een ​​foutstroom naar aarde te kortsluiten om personeel en apparatuurcomponenten te beschermen tegen blootstelling aan hoge spanning. De lage weerstand van het aardcircuit zorgt ervoor dat de foutstroom naar de aarde vloeit en dat de beveiligingsrelais snel aanspreken. Als gevolg hiervan wordt externe spanning zo snel mogelijk geëlimineerd om personeel en apparatuur er niet aan bloot te stellen. Om het referentiepotentieel van de apparatuur voor ESD-beschermingsdoeleinden zo goed mogelijk vast te leggen en om de spanningen op de behuizing van de apparatuur te beperken voor de bescherming van personeel, moet de ideale weerstand van het aardcircuit nul zijn.

PRINCIPE VAN HET METEN VAN DE GRONDWEERSTAND

Een voltmeter meet de spanning tussen pinnen X en Y en een ampèremeter meet de stroom die tussen pinnen X en Z vloeit (Fig. 5)

Let erop dat punten X,Y en Z komen overeen punten X,P en C van een 3-punts instrument of punten C1, P2 en C2 van een 4-punts instrument.

Met behulp van de formules van de wet van Ohm E \u003d R I of R \u003d E / I kunnen we de aardingsweerstand van de elektrode R bepalen. Als bijvoorbeeld E \u003d 20 V en I \u003d 1 A, dan:

R = E / I = 20 / 1 = 20 ohm

Wanneer u een grondtester gebruikt, hoeft u deze berekeningen niet te maken. Het apparaat zelf genereert de stroom die nodig is voor de meting en geeft direct de waarde van de aardingsweerstand weer.

Beschouw bijvoorbeeld een meter van een buitenlandse fabrikant van het merk 1820 ER (Fig. 6 en Tabel 8).

Tabel 8 Technische gegevens Metertype 1820 ER

Kenmerken	Opties	Waarden
Grondweerstand	Meetlimieten	20; 200; 2000 ohm
	Toestemming	0,01 ohm bij 20 ohm-limiet 0,1 ohm bij 200 ohm-limiet 1 ohm bij de limiet van 2000 ohm
	Meetfout	±(2,0%+2 cijfers)
	test signaal	820 Hz, 2 mA
Aanraakspanning	Meetlimieten	200 V, 50…60 Hz
	Toestemming	1 V
	Meetfout	±(1%+2 cijfers)
Totale informatie	Indicator	LCD, maximaal weergegeven aantal 2000
	Voedingsspanning	1,5 V x 8 (type AA)
	dimensies	170 x 165 x 92 mm
	Gewicht	1 kg

magnetische flux

Algemene informatie.

magnetische flux- flux als integraal van de magnetische inductievector door het eindige oppervlak. Gedefinieerd via de integraal over het oppervlak

in dit geval wordt het vectorelement van het oppervlak gedefinieerd als

waar is een eenheidsvector loodrecht op het oppervlak.

waarbij α de hoek is tussen de magnetische inductievector en de normaal op het gebiedsvlak.

De magnetische flux door het circuit kan ook worden uitgedrukt in termen van de circulatie van de vectorpotentiaal magnetisch veld langs dit circuit:

Eenheden

In het SI-systeem is de eenheid van magnetische flux weber (Wb, afmeting - V s \u003d kg m² s −2 A −1), in het CGS-systeem - maxwell (Mks); 1 Wb = 10 8 µs.

Een apparaat voor het meten van magnetische fluxen wordt genoemd Fluxmeter(van lat. fluxus - flow en ... meter) of webermeter.

Inductie

Magnetische inductie - vectorgrootheid, wat de kracht is die karakteristiek is voor het magnetische veld op een bepaald punt in de ruimte. Toont de kracht waarmee het magnetische veld inwerkt op een lading die met een snelheid beweegt.

Preciezer gezegd, is een vector zodanig dat de Lorentz-kracht die inwerkt op een lading die met een snelheid beweegt gelijk is aan

waarbij α de hoek is tussen de snelheids- en magnetische inductievectoren.

Ook kan magnetische inductie worden gedefinieerd als de verhouding van het maximale mechanische moment van krachten die inwerken op een stroomvoerende lus die in een uniform veld is geplaatst, tot het product van de stroomsterkte in de lus en zijn oppervlak.

Het is het belangrijkste kenmerk van het magnetische veld, vergelijkbaar met de elektrische veldsterktevector.

In het CGS-systeem wordt de magnetische inductie van het veld gemeten in gauss (Gs), in het SI-systeem - in tesla's (Tl)

1 T = 10 4 G's

Magnetometers die worden gebruikt om magnetische inductie te meten, worden teslamometers genoemd.

Bibliografie

1. Handboek elektrotechniek en elektrische apparatuur, Aliev I.I.

2. Elektrotechniek, Ryabov V.I.

3. Moderne elektrische meetapparatuur, Zhuravlev A.

Elektrische metingen omvatten metingen daarvan fysieke hoeveelheden zoals spanning, weerstand, stroom, vermogen. Metingen worden gedaan met behulp van verschillende middelen: meetinstrumenten, circuits en speciale apparaten. Type meetapparatuur hangt af van het type en de grootte (waardebereik) van de gemeten grootheid, evenals van de vereiste meetnauwkeurigheid. Bij elektrische metingen worden de basiseenheden van het SI-systeem gebruikt: volt (V), ohm (Ohm), farad (F), henry (G), ampère (A) en seconde (s).

elektrische meting- dit is het (door middel van experimentele methoden) vinden van de waarde van een fysieke grootheid, uitgedrukt in de juiste eenheden.

De waarden van eenheden van elektrische grootheden worden bepaald door internationale overeenkomsten in overeenstemming met de wetten van de natuurkunde. Omdat het "onderhoud" van de eenheden van elektrische grootheden die door internationale overeenkomsten zijn bepaald, met moeilijkheden gepaard gaat, worden ze gepresenteerd als "praktische" normen voor eenheden van elektrische grootheden.

Normen worden gehandhaafd door metrologische laboratoria van de staat verschillende landen. Van tijd tot tijd worden experimenten uitgevoerd om de overeenkomst tussen de waarden van de normen van eenheden van elektrische grootheden en de definities van deze eenheden te verduidelijken. In 1990 ondertekenden de metrologische staatslaboratoria van de geïndustrialiseerde landen een overeenkomst over de harmonisatie van alle praktische normen van eenheden van elektrische grootheden onderling en met internationale definities van eenheden van deze grootheden.

Elektrische metingen worden uitgevoerd in overeenstemming met de staatsnormen voor eenheden van spanning en gelijkstroom, weerstand Gelijkstroom, inductie en capaciteit. Dergelijke standaarden zijn apparaten met stabiele elektrische eigenschappen, of installaties waarin, op basis van een fysisch fenomeen, een elektrische grootheid wordt gereproduceerd, berekend op basis van bekende waarden van fundamentele fysieke constanten. De watt- en wattuurreferenties worden niet ondersteund omdat het logischer is om de waarden van deze eenheden te berekenen op basis van constitutieve vergelijkingen die ze relateren aan eenheden van andere grootheden.

Elektrische meetinstrumenten meten meestal momentane waarden van elektrische grootheden of niet-elektrische grootheden die zijn omgezet in elektrische grootheden. Alle apparaten zijn onderverdeeld in analoog en digitaal. De eerstgenoemde geven meestal de waarde van de gemeten grootheid aan door middel van een pijl die langs een schaalverdeling beweegt. Deze laatste zijn voorzien van een digitaal display dat de gemeten waarde als getal weergeeft.

Voor de meeste metingen wordt de voorkeur gegeven aan digitale meters, omdat deze gemakkelijker te meten zijn en over het algemeen veelzijdiger zijn. Digitale multimeters (“multimeters”) en digitale voltmeters worden gebruikt om met gemiddelde tot hoge nauwkeurigheid gelijkstroomweerstand, evenals wisselspanning en stroom te meten.

Analoge apparaten worden geleidelijk vervangen door digitale apparaten, hoewel ze nog steeds toepassing vinden waar lage kosten belangrijk zijn en hoge nauwkeurigheid niet nodig is. Voor de meest nauwkeurige metingen van weerstand en impedantie (impedantie) zijn er meetbruggen en andere gespecialiseerde meters. Er worden opnameapparatuur gebruikt om de verandering in de gemeten waarde in de loop van de tijd te registreren: bandrecorders en elektronische oscilloscopen, analoog en digitaal.

Metingen van elektrische grootheden zijn een van de meest voorkomende soorten metingen. Dankzij de creatie van elektrische apparaten die verschillende niet-elektrische grootheden omzetten in elektrische methoden en middelen elektrische toestellen gebruikt bij het meten van bijna alle fysieke grootheden.

Toepassingsgebied van elektrische meetinstrumenten:

· Wetenschappelijk onderzoek in natuurkunde, scheikunde, biologie, enz.;

· technologische processen in de energietechniek, de metallurgie, de chemische industrie, enz.;

· vervoer;

exploratie en productie van mineralen;

meteorologische en oceanologische werken;

medische diagnostiek;

vervaardiging en exploitatie van radio- en televisieapparatuur, vliegtuigen en ruimtevaartuig enzovoort.

Een grote verscheidenheid aan elektrische grootheden, een groot bereik van hun waarden, vereisten hoge precisie metingen hebben een verscheidenheid aan omstandigheden en toepassingsgebieden van elektrische meetinstrumenten geleid tot een verscheidenheid aan methoden en middelen voor elektrische metingen.

Meting van "actieve" elektrische grootheden (stroomsterkte, elektrische spanning, enz.), karakteriseren energie staat meetobject is gebaseerd op de directe impact van deze grootheden op het sensorelement en gaat in de regel gepaard met het verbruik van een bepaalde hoeveelheid elektrische energie van het meetobject.

Meting van "passieve" elektrische grootheden (elektrische weerstand, de complexe componenten ervan, inductantie, diëlektrische verliestangens, enz.), die de elektrische eigenschappen van het meetobject karakteriseren, vereist dat het meetobject wordt gevoed door een externe bron van elektrische energie en om de parameters van het responssignaal te meten.
Methoden en middelen voor elektrische metingen in DC- en AC-circuits verschillen aanzienlijk. In AC-circuits zijn ze afhankelijk van de frequentie en aard van de verandering in waarden, evenals van welke kenmerken van variabele elektrische grootheden (momenteel, effectief, maximaal, gemiddeld) worden gemeten.

Voor elektrische metingen in gelijkstroomcircuits worden magneto-elektrische meetinstrumenten en digitale meetapparatuur het meest gebruikt. Voor elektrische metingen in AC-circuits - elektromagnetische apparaten, elektrodynamische apparaten, inductieapparaten, elektrostatische apparaten, elektrische gelijkrichtmeters, oscilloscopen, digitale meters. Sommige van deze apparaten worden gebruikt voor elektrische metingen in zowel AC- als DC-circuits.

De waarden van de gemeten elektrische grootheden liggen ongeveer binnen de limieten: stroomsterkte - van tot A, spanning - van tot V, weerstand - van tot Ohm, vermogen - van W tot tientallen GW, wisselstroomfrequentie - van tot Hz . Het bereik van meetwaarden van elektrische grootheden heeft een voortdurende neiging om uit te breiden. Metingen bij hoge en ultrahoge frequenties, het meten van lage stromen en hoge weerstanden, hoge spanningen en kenmerken van elektrische grootheden in krachtige energiecentrales zijn onderverdeeld in secties die specifieke methoden en middelen voor elektrische metingen ontwikkelen.

De uitbreiding van het meetbereik van elektrische grootheden houdt verband met de ontwikkeling van de technologie van elektrische meetomvormers, in het bijzonder met de ontwikkeling van technologie voor het versterken en verzwakken van elektrische stromen en spanningen. De specifieke problemen van elektrische metingen van ultrakleine en supergrote waarden van elektrische grootheden omvatten de strijd tegen vervormingen die gepaard gaan met de processen van versterking en verzwakking van elektrische signalen, en de ontwikkeling van methoden voor het isoleren van een nuttig signaal tegen een achtergrond van inmenging.

De grenzen van toegestane fouten bij elektrische metingen variëren van ongeveer eenheden tot%. Voor relatief ruwe metingen worden direct werkende meetinstrumenten gebruikt. Voor nauwkeurigere metingen worden methoden gebruikt die worden geïmplementeerd met behulp van elektrische brug- en compensatiecircuits.

Het gebruik van elektrische meetmethoden voor het meten van niet-elektrische grootheden is gebaseerd op de bekende relatie tussen niet-elektrische en elektrische grootheden, of op het gebruik van meetomvormers (sensoren).

Om de gezamenlijke werking van sensoren met secundaire meetinstrumenten, de overdracht van elektrische uitgangssignalen van sensoren over een afstand te garanderen en om de ruisimmuniteit van overgedragen signalen te vergroten, worden verschillende elektrische tussenliggende meetomvormers gebruikt, die in de regel tegelijkertijd presteren de functies van het versterken (minder vaak verzwakken) van elektrische signalen, evenals niet-lineaire transformaties om de niet-lineariteit van de sensoren te compenseren.

Alle elektrische signalen (waarden) kunnen worden toegepast op de ingang van tussenliggende meetomvormers, terwijl uniforme elektrische signalen van directe, sinusoïdale of gepulseerde stroom (spanning) meestal als uitgangssignalen worden gebruikt. AC-uitgangssignalen maken gebruik van amplitude-, frequentie- of fasemodulatie. Meer en meer breed gebruik digitale omzetters worden verkregen als tussenliggende meetomzetters.

Geïntegreerde automatisering van wetenschappelijke experimenten en technologische processen leidde tot de schepping complexe middelen meetinstallaties, meet- en informatiesystemen, evenals de ontwikkeling van telemetrietechnologie, radiotelemechanica.

Moderne ontwikkeling elektrische metingen worden gekenmerkt door het gebruik van nieuwe fysieke effecten. Momenteel worden bijvoorbeeld de kwantumeffecten van Josephson, Hall, etc. gebruikt om zeer gevoelige en uiterst nauwkeurige elektrische meetinstrumenten te creëren. De verworvenheden van de elektronica worden op grote schaal geïntroduceerd in de meettechniek, er wordt gebruik gemaakt van microminiaturisatie van meetinstrumenten, hun interface met computertechnologie, automatisering van elektrische meetprocessen, evenals de unificatie van metrologische en andere vereisten daarvoor.

Weerstand, capaciteit en inductie zijn de belangrijkste parameters van elektrische circuits, waarvan de meting in de praktijk vaak voorkomt. Er zijn veel meetmethoden bekend, en de instrumentindustrie produceert voor dit doel een breed scala aan meetinstrumenten. De keuze voor een of andere meetmethode en meetapparatuur hangt af van het type gemeten parameter, de waarde ervan, de vereiste meetnauwkeurigheid, de kenmerken van het meetobject, enz. De meting van de weerstand van massieve geleiders wordt bijvoorbeeld in de regel uitgevoerd bij gelijkstroom, omdat het meetapparaat is in dit geval eenvoudiger van ontwerp en goedkoper dan een soortgelijk instrument voor metingen aan wisselstroom. Metingen in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid of grondweerstanden worden echter alleen op wisselstroom uitgevoerd, omdat het meetresultaat op gelijkstroom grote fouten zal bevatten als gevolg van de invloed van elektrochemische processen.

Basismethoden en middelen voor het meten van de weerstand van een elektrisch circuit tegen gelijkstroom

Het bereik van in de praktijk gemeten weerstanden is breed (van 10 8 tot 10 ohm) en wordt voorwaardelijk verdeeld door weerstandswaarden in klein (minder dan 10 ohm), gemiddeld (van 10 tot 10 6 ohm) en groot (meer dan 10 6 ohm), waarbij de weerstandsmeting zijn eigen kenmerken heeft.

Weerstand - een parameter die alleen verschijnt wanneer hij door het circuit gaat elektrische stroom Daarom worden metingen uitgevoerd in een werkend apparaat of wordt een meetapparaat met een eigen stroombron gebruikt. Er moet voor worden gezorgd dat de resulterende elektrische waarde alleen de gemeten weerstand correct weergeeft en geen onnodige informatie bevat, die als meetfout wordt ervaren. Overweeg vanuit dit oogpunt de kenmerken van het meten van kleine en grote weerstanden.

Bij het meten van kleine weerstanden, zoals transformatorwikkelingen of korte draden, wordt er stroom door de weerstand geleid en wordt de spanningsval die op deze weerstand optreedt gemeten. Op afb. 10.1 toont het aansluitschema voor het meten van weerstand Kx korte geleider. Deze laatste is aangesloten op een stroombron I via twee verbindingsgeleiders met hun eigen weerstand Ik p. Op de kruispunten van deze geleiders met de gemeten weerstand, contactweerstanden /? j. Betekenis Ik en hangt af van het materiaal van de verbindingsgeleider, de lengte en doorsnede ervan, de waarde /? k - vanuit het gebied van contact makende onderdelen, hun zuiverheid en druksterkte. Numerieke waarden dus Ik en en zijn afhankelijk van vele redenen en het is moeilijk om ze vooraf te bepalen, maar er kan wel een ruwe schatting van worden gemaakt. Als de aansluitgeleiders kort zijn gemaakt koperdraad met een doorsnede van enkele vierkante millimeters

Rijst. 10.1.

geleider

meter, en de contactweerstanden een schoon en goed samengedrukt oppervlak hebben, dan kunnen we voor geschatte schattingen maken 2(Ik en + ik k)* 0,01 ohm.

Als gemeten spanning in het circuit van Fig. 10.1 kan worden gebruikt 11 p, En 22 of?/ 33 . Indien geselecteerd IIp, dan weerspiegelt het meetresultaat de totale weerstand van het circuit tussen klemmen 1-G:

Yats = ?/,//= Yad+ 2(L I + LK).

Hier is de tweede term de fout, waarvan de relatieve waarde 5 procent is en gelijk is aan:

5 = I ~ Ja 100 = 2 Kp + Jak 100.

tot x*x

Bij het meten van lage weerstanden kan deze fout groot zijn. Als we het bijvoorbeeld accepteren 2(Ik en + ik k)* 0,01 ohm, en Ik x = 0,1 ohm, daarna 5 * 10%. Fout 5 neemt af als u de gemeten spanning kiest En 22:

ik ben 22 = en 22/1 = I x + 2I K.

Hierbij wordt de weerstand van de geleidingsdraden uitgesloten van het meetresultaat, maar blijft de invloed van Lk bestaan.

Het meetresultaat zal volledig vrij zijn van beïnvloeding ik p En ik k, als u kiest voor? / 33 als gemeten spanning.

Schakelschema I in dit geval worden ze vierklemmen genoemd: het eerste paar 2-2 "-klemmen is ontworpen om stroom te leveren en wordt stroomtangen genoemd, het tweede paar 3-3"-klemmen is voor het verwijderen van spanning van de gemeten weerstand en is potentiaalklemmen genoemd.

Het gebruik van stroom- en potentiaaltangen bij het meten van lage weerstanden is de belangrijkste techniek om de invloed van aansluitdraden en tijdelijke weerstanden op het meetresultaat te elimineren.

Bij het meten van hoge weerstanden, bijvoorbeeld de weerstanden van isolatoren, gaan ze als volgt te werk: er wordt een spanning op het object aangelegd en de resulterende stroom wordt gemeten en de waarde van de gemeten weerstand wordt daaruit beoordeeld.

Bij het testen van diëlektrica moet er rekening mee worden gehouden dat hun elektrische weerstand afhankelijk is van vele omstandigheden: omgevingstemperatuur, vochtigheid, lekkage op een vuil oppervlak, de waarde van de testspanning, de duur van de werking ervan, enz.

Het meten van de weerstand van een elektrisch circuit tegen gelijkstroom wordt in de praktijk meestal uitgevoerd volgens de methode van een ampèremeter en voltmeter, ratiometrische of brugmethode.

Ampèremeter en voltmetermethode. Deze methode is gebaseerd op een afzonderlijke stroommeting I in het circuit van de gemeten weerstand Kx en stress En op de klemmen en de daaropvolgende berekening van de waarde volgens de meetwaarden van meetinstrumenten:

ik x = u/ik.

Meestal wordt stroom / gemeten met een ampèremeter en spanning En - voltmeter, dit verklaart de naam van de methode. Bij het meten van hoogohmige weerstanden, zoals isolatieweerstand, is de stroom klein en wordt deze gemeten met een milliampèremeter, microampèremeter of galvanometer. Bij het meten van lage weerstand, bijvoorbeeld een stukje draad, blijkt de waarde klein te zijn En en om het te meten worden millivoltmeters, microvoltmeters of galvanometers gebruikt. In al deze gevallen behoudt de meetmethode echter zijn naam: ampèremeter en voltmeter. Mogelijke schema's voor het inschakelen van apparaten worden getoond in Fig. 10.2, een, b.

Rijst. 10.2. Regelingen voor metingen van kleine (A) en Groot (B) weerstand

ampèremeter en voltmetermethode

Het voordeel van de methode ligt in de eenvoud van de implementatie ervan, het nadeel ligt in de relatief lage nauwkeurigheid van het meetresultaat, die wordt beperkt door de nauwkeurigheidsklasse van de gebruikte meetinstrumenten en de methodologische fout. Dit laatste is te wijten aan de invloed van het vermogen dat de meetinstrumenten tijdens het meetproces verbruiken, dat wil zeggen de uiteindelijke waarde van de zelfweerstanden van de ampèremeter. IA en voltmeter Ik ben bij

Laten we de methodologische fout uitdrukken in termen van de circuitparameters.

In het schema van afb. 10.2, A voltmeter toont de spanningswaarde op de klemmen I, en de ampèremeter is de som van de stromen 1U+/. Daarom het meetresultaat I, berekend op basis van instrumentaflezingen zullen afwijken van I:

ik_ en en I*

I + 1 U i / I x + en ik heb 1 + Ik x / Ik y "

Relatieve meetfout in procent

• 1 + Ik x / Ik y

Hier is de geschatte gelijkheid geldig, aangezien at juiste organisatie experiment, wordt aangenomen dat de voorwaarde ik y » ik x.

In het schema van afb. 10.2, 6 de ampèremeter toont de waarde van de stroom in het circuit met I, en de voltmeter is de som van de spanningsdalingen ik x en en ampèremeter en een. Hierdoor is het mogelijk om het meetresultaat te berekenen op basis van de meetwaarden van de instrumenten:

+ Ik ben een.

C + C l

De relatieve meetfout in procent is in dit geval gelijk aan:

Uit de uitdrukkingen verkregen voor de relatieve fouten blijkt dat in het schema van Fig. 10.2, A de methodologische fout van het meetresultaat wordt alleen beïnvloed door de weerstand Ik heb; om deze fout te verminderen, is het noodzakelijk om de toestand te garanderen Ik x "Ik y. In het schema van afb. 10.2, B de methodologische fout van het meetresultaat wordt alleen beïnvloed door Ik ben een; de vermindering van deze fout wordt bereikt door aan de voorwaarde te voldoen ik x » ik A. Dus bij praktisch gebruik van deze methode kunnen we de regel aanbevelen: het meten van lage weerstanden moet worden uitgevoerd volgens het schema van Fig. 10.2, A bij het meten van hoge weerstanden moet de voorkeur worden gegeven aan de schakeling van Fig. 10.2, B.

De methodologische fout van het meetresultaat kan worden geëlimineerd door passende correcties aan te brengen, maar hiervoor is het noodzakelijk om de waarden te kennen IA En Ik ben bij Als ze bekend zijn, dan wordt uit het meetresultaat volgens het schema van Fig. 10.2, B trek de waarde af Ik ben een; in het diagram van afb. 10.2, A het meetresultaat weerspiegelt parallelle verbinding weerstand I En ik ben bij dus de waarde I berekend met de formule

Ik dik deze methode pas je een stroombron toe met een vooraf bepaalde spanning, dan is het niet nodig om de spanning te meten met een voltmeter en kan de schaal van de ampèremeter onmiddellijk worden gekalibreerd in de waarden van de gemeten weerstand. Dit principe vormt de basis voor de werking van veel modellen van door de industrie vervaardigde ohmmeters met directe evaluatie. Een vereenvoudigd schakelschema van een dergelijke ohmmeter wordt getoond in Fig. 10.3. De schakeling bevat een EMF-bron ?, een extra weerstand I en een ampèremeter (meestal een microampèremeter) A. Indien aangesloten op de klemmen van het gemeten weerstandscircuit I Er vloeit stroom in het circuit I onder invloed waarvan het beweegbare deel van de ampèremeter over een hoek a roteert en de wijzer ervan afwijkt A schaalverdeling:

MET/ IA + IA + I

Waar MET, - deelwaarde (constant) van de ampèremeter; IA - ampèremeter weerstand.

Rijst. 10.3. schakelschema serie ohmmeter

gemeten weerstand

Zoals uit deze formule blijkt, is de schaal van de ohmmeter niet-lineair en vereist de stabiliteit van de kalibratiekarakteristiek het garanderen van de stabiliteit van alle grootheden die in de vergelijking zijn opgenomen. Ondertussen wordt de stroombron in dergelijke apparaten meestal geïmplementeerd in de vorm van een droge galvanische cel, waarvan de EMF afneemt naarmate deze wordt ontladen. Om een ​​correctie voor de verandering ? in te voeren, zoals uit de vergelijking blijkt, is het mogelijk door een passende aanpassing MET" of Ik ben. In sommige ohmmeters MET, wordt geregeld door de inductie in de opening van het magnetische systeem van de ampèremeter te veranderen met behulp van een magnetische shunt.

In dit geval blijft de relatie behouden e/s, en de kalibratiekarakteristiek van het apparaat behoudt zijn waarde, ongeacht de waarde e. Aanpassing MET, wordt als volgt gemaakt: de klemmen van het apparaat waarop het is aangesloten Kx kort uit (Ik x = 0) en door de positie van de magnetische shunt aan te passen, wordt de wijzer van de ampèremeter op nul gezet op de schaal; deze laatste bevindt zich op het uiterst rechtse punt van de schaal. Hiermee is de aanpassing voltooid en is het apparaat klaar om de weerstand te meten.

In gecombineerde instrumenten, ampèremeters, aanpassing MET, is onaanvaardbaar, omdat dit zal leiden tot een schending van de kalibratie van het apparaat in de modi voor het meten van stromen en spanningen. Daarom is bij dergelijke apparaten de correctie voor de verandering in EMF nodig jo geïntroduceerd door het aanpassen van de weerstand van een variabele extra weerstand. De aanpassingsprocedure is hetzelfde als bij apparaten met magnetische inductie, instelbaar door een magnetische shunt in de werkspleet. In dit geval verandert de kalibratiekarakteristiek van het apparaat, wat tot extra methodologische fouten leidt. De circuitparameters zijn echter zo gekozen dat de aangegeven fout klein is.

Er is een andere manier om de gemeten weerstand aan te sluiten - niet in serie met de ampèremeter, maar parallel daaraan (Fig. 10.4). Relatie tussen I en de afbuighoek van het bewegende deel is in dit geval ook niet-lineair, maar de nulmarkering op de schaal bevindt zich aan de linkerkant en niet aan de rechterkant, zoals het geval was in de vorige versie. Deze methode voor het aansluiten van de gemeten weerstand wordt gebruikt bij het meten van lage weerstanden, omdat u hiermee het stroomverbruik kunt beperken.

Elektronische ohmmeter kan worden geïmplementeerd op basis van een DC-versterker met een hoge versterking,

Rijst. 10.4.

gemeten weerstand

Bijvoorbeeld op een operationele versterker (op-amp). Een diagram van een dergelijk apparaat wordt getoond in Fig. 10.5. Het belangrijkste voordeel is de lineariteit van de schaal voor het lezen van de meetresultaten. De op-amp wordt gedekt door negatieve feedback via de gemeten weerstand I, gestabiliseerde voedingsspanning? / 0 wordt via een hulpweerstand / ? aan de ingang van de versterker toegevoerd en op de uitgang wordt een voltmeter aangesloten RU Met een grote intrinsieke versterking van de op-amp, lage output en hoge ingangsimpedanties, is de uitgangsspanning van de op-amp:

en voor gegeven waarden en 0 en /?, de schaal van het meetinstrument kan in weerstandseenheden worden gegradueerd om de waarde af te lezen Kx bovendien zal het lineair zijn binnen de spanningsverandering van 0 naar ?/out max - de maximale spanning aan de uitgang van de op-amp.

Rijst. 10.5. Elektronische ohmmeter

Uit formule (10.1) blijkt dat de maximale waarde van de gemeten weerstand is:

«, t „=-«,%="? 00.2)

Om de meetlimieten te wijzigen, schakelt u de waarden van de weerstand van de weerstand /?, of spanning? / 0.

Bij het meten van weerstanden met lage weerstand is het mogelijk om de gemeten en hulpweerstanden in het circuit om te wisselen. De uitgangsspanning zal dan omgekeerd evenredig zijn met de waarde I:

en wx = -u 0 ^. (10.3)

Opgemerkt moet worden dat deze schakelmethode het niet mogelijk maakt weerstanden met lage weerstand van minder dan tientallen ohm te meten, omdat de interne weerstand van de referentiespanningsbron, die fracties of eenheden van ohm is, in serie blijkt te zijn verbonden met de gemeten weerstand en introduceert een aanzienlijke meetfout. Bovendien gaat in dit geval het belangrijkste voordeel van het apparaat verloren: de lineariteit van het lezen van de gemeten weerstand, en de nulverschuiving en de ingangsstroom van de versterker kunnen aanzienlijke fouten introduceren.

Overweeg een speciaal circuit voor het meten van lage weerstanden, vrij van deze tekortkomingen (Fig. 10.6). Gemeten weerstand I samen met een weerstand ik 3 vormt een spanningsdeler aan de ingang van de op-amp. De spanning aan de uitgang van het circuit is in dit geval:

Rijst. 10.6.

Als kiezen " I, dan wordt de uitdrukking vereenvoudigd en zal de schaal van het instrument lineair zijn ten opzichte van I:

Met een elektronische ohmmeter is het niet mogelijk om reactanties te meten, omdat de gemeten inductantie wordt meegenomen

capaciteit in het circuit zal de faserelaties in het circuit veranderen feedback OU en formules (10.1)-(10.4) worden onjuist. Bovendien kan de opamp zijn stabiliteit verliezen en zal er generatie optreden in het circuit.

ratiometrische methode. Deze methode is gebaseerd op het meten van de verhouding van twee stromen /, en / 2, waarvan er één door een circuit met een gemeten weerstand stroomt, en de andere door een circuit waarvan de weerstand bekend is. Beide stromen worden gecreëerd door dezelfde spanningsbron, dus de instabiliteit van deze laatste heeft praktisch geen invloed op de nauwkeurigheid van het meetresultaat. Een schematisch diagram van een ohmmeter op basis van een logometer wordt getoond in Fig. 10.7. Het circuit bevat een meetmechanisme gebaseerd op een logometer, een magneto-elektrisch systeem met twee frames, waarvan er één, wanneer de stroom vloeit, een afbuigmoment creëert en de andere een herstelmoment creëert. De gemeten weerstand kan in serie worden geschakeld (Fig. 10.7, A) of parallel (Fig. 10.7, B) ten opzichte van het frame van het meetmechanisme.

Rijst. 10.7. Ohmmetercircuits gebaseerd op een ratiometer voor het meten van grote (A)

en klein (B) weerstand

Seriële verbinding wordt gebruikt bij het meten van middelgrote en grote weerstanden, parallel - bij het meten van lage weerstanden. Beschouw de werking van een ohmmeter met behulp van het voorbeeldcircuit van Fig. 10.7, A. Als we de weerstand van de wikkelingen van de logometerframes verwaarlozen, hangt de rotatiehoek van het bewegende deel a alleen af ​​van de verhouding van de weerstanden: waarbij /, en / 2 - stromen door de frames van de ratiometer; ik 0 - weerstand van de frames van de logometer; /?, - bekende weerstand; I - gemeten weerstand.

De weerstand van de weerstand /? bepaalt het bereik van de weerstanden gemeten door de ohmmeter. De voedingsspanning van de ratiometer beïnvloedt de gevoeligheid van het meetmechanisme voor veranderingen in de gemeten weerstand en mag niet onder een bepaald niveau liggen. Meestal wordt de voedingsspanning van de ratiometers met enige marge ingesteld, zodat eventuele fluctuaties de nauwkeurigheid van het meetresultaat niet beïnvloeden.

De keuze van de voedingsspanning en de wijze waarop deze wordt verkregen, hangt af van het doel van de ohmmeter en het bereik van de gemeten weerstanden: bij het meten van lage en gemiddelde weerstanden worden droge batterijen, batterijen of voedingen uit een industrieel netwerk gebruikt, bij het meten van hoge weerstanden , speciale generatoren met een spanning van 100, 500, 1000 V en meer.

De ratiometrische methode wordt gebruikt in megaohmmeters ES0202/1G en ES0202/2G met een interne elektromechanische spanningsgenerator. Ze worden gebruikt voor het meten van grote (10..10 9 Ohm) elektrische weerstanden, voor het meten van de isolatieweerstand van elektrische draden, kabels, connectoren, transformatoren, wikkelingen elektrische machines en andere apparaten, evenals voor het meten van de oppervlakte- en volumeweerstanden van isolatiematerialen.

Bij het meten van de elektrische isolatieweerstand met een megohmmeter moet rekening worden gehouden met de temperatuur en vochtigheid van de omringende lucht, waarvan de waarde de mogelijke ongecontroleerde stroomlekkage bepaalt.

Digitale ohmmeters worden gebruikt in onderzoeks-, kalibratie- en reparatielaboratoria, industriële ondernemingen, het vervaardigen van weerstanden, d.w.z. waar een grotere meetnauwkeurigheid vereist is. Deze ohmmeters zorgen voor handmatige, automatische en afstandsbediening meetbereiken. Weergave van informatie over het meetbereik, numerieke waarde de gemeten waarde wordt geproduceerd in een parallelle binaire decimale code.

Structureel schema ohmmeter Shch306-2 wordt getoond in Fig. 10.8. Bij de ohmmeter is een conversie-/display-unit inbegrepen 10, Controle blok 9, voeding, microcomputer 4 en uitgangsblok 11.

Rijst. 10.8. Structuurschema van een ohmmeter type Shch306-2

Het conversieblok bevat een ingangsschaalomzetter 2, een integrator 8 en besturingseenheid 3. De gemeten weerstand 7 is verbonden met het terugkoppelcircuit van de operationele versterker. Afhankelijk van de meetcyclus wordt door de gemeten weerstand een stroom gestuurd die overeenkomt met het meetbereik, inclusief de extra stroom die wordt veroorzaakt door de nulverschuiving van de operationele versterkers. Vanaf de uitgang van de schaalomzetter wordt de spanning toegepast op de ingang van de integrator, gemaakt volgens het principe van meercyclische integratie met de meting van de ontlaadstroom.

Het besturingsalgoritme zorgt voor de werking van de schaalomzetter en integrator, evenals voor de communicatie met de microcomputer.

In de besturingseenheid worden de tijdsintervallen gevuld met klokpulsen, die vervolgens bij de ingangen van de vier tellers van de meest significante en minst significante cijfers aankomen. De informatie die wordt ontvangen aan de uitgangen van de tellers wordt gelezen in het willekeurig toegankelijke geheugen (RAM) van de microcomputer.

Ophalen van informatie van de besturingseenheid over het meetresultaat en de werkingsmodus van de ohmmeter, verwerken en naar de voor indicatie vereiste vorm brengen, wiskundige verwerking van het resultaat, uitvoeren van gegevens naar het hulp-RAM van de besturingseenheid, controle over de werking van de ohmmeter en andere functies zijn toegewezen aan de microprocessor 5, bevindt zich in de microcomputereenheid. Stabilisatoren bevinden zich in hetzelfde blok. 6 om de ohmmeterapparaten van stroom te voorzien.

De ohmmeter is gebouwd op microcircuits gevorderde graad integratie.

Specificaties

Meetbereik 10L..10 9 Ohm. Nauwkeurigheidsklasse voor meetlimieten: 0,01 / 0,002 voor 100 Ohm; 0,005/0,001 voor 1,10, 100 kΩ; 0,005/0,002 voor 1 MΩ; 0,01/0,005 voor 10 MΩ; 0,2/0,04 voor 100 MΩ; 0,5/0,1 voor 1 GΩ (in de teller worden de waarden gegeven in de modus zonder gegevensaccumulatie, in de noemer - met accumulatie).

Aantal decimalen: 4,5 in bereiken met bovengrens 100 MΩ, 1 GΩ; 5,5 in de resterende bereiken in de modus zonder optelling, 6,5 in de modus met optelling.

Draagbare digitale multimeters, bijvoorbeeld de productieserie M83 Doolhoven/ik kan worden gebruikt als ohmmeter met nauwkeurigheidsklasse 1,0 of 2,5.

Bij het studeren van elektrotechniek moet je omgaan met elektrische, magnetische en mechanische grootheden en deze grootheden meten.

Het meten van een elektrische, magnetische of enige andere grootheid betekent dat je deze vergelijkt met een andere homogene grootheid, genomen als eenheid.

Dit artikel bespreekt de classificatie van metingen, de belangrijkste voor . Een dergelijke classificatie kan de classificatie van metingen vanuit methodologisch oogpunt omvatten, d.w.z. afhankelijk van de algemene methoden voor het verkrijgen van meetresultaten (types of klassen van metingen), de classificatie van metingen afhankelijk van het gebruik van principes en meetinstrumenten (meetinstrumenten). methoden) en de classificatie van metingen afhankelijk van de dynamiek van de gemeten waarden.

Soorten elektrische metingen

Afhankelijk van de algemene methoden voor het verkrijgen van het meetresultaat, zijn ze onderverdeeld in de volgende typen: direct, indirect en gezamenlijk.

Voor directe metingen omvatten die waarvan het resultaat rechtstreeks uit experimentele gegevens wordt verkregen. Directe meting kan voorwaardelijk worden uitgedrukt door de formule Y = X, waarbij Y de gewenste waarde van de gemeten grootheid is; X is een waarde die rechtstreeks uit experimentele gegevens wordt verkregen. Dit type meting omvat metingen van verschillende fysieke grootheden met behulp van instrumenten die in gevestigde eenheden zijn gekalibreerd.

Bijvoorbeeld metingen van stroomsterkte met een ampèremeter, temperatuur met een thermometer etc. Tot dit type meting behoren ook metingen waarbij de gewenste waarde van een grootheid wordt bepaald door deze direct te vergelijken met een meting. Bij het classificeren van een meting als directe meting wordt geen rekening gehouden met de gebruikte middelen en de eenvoud (of complexiteit) van het experiment.

Een indirecte meting is een meting waarbij de gewenste waarde van een grootheid wordt gevonden op basis van een bekende relatie tussen deze grootheid en de grootheden waaraan directe metingen worden onderworpen. Bij indirecte metingen wordt de numerieke waarde van de gemeten grootheid bepaald door berekening met de formule Y = F(Xl, X2 ... Xn), waarbij Y de gewenste waarde van de gemeten grootheid is; X1, X2, Xn - waarden van de gemeten grootheden. Als voorbeeld van indirecte metingen kan worden verwezen naar het meten van vermogen in gelijkstroomcircuits met een ampèremeter en een voltmeter.

Gezamenlijke metingen worden die genoemd waarin de gewenste waarden van tegengesteld genoemde grootheden worden bepaald door een systeem van vergelijkingen op te lossen die de waarden van de gezochte grootheden in verband brengen met direct gemeten grootheden. Een voorbeeld van gezamenlijke metingen is de bepaling van de coëfficiënten in de formule die de weerstand van een weerstand relateert aan zijn temperatuur: Rt = R20

Elektrische meetmethoden

Afhankelijk van de reeks methoden voor het gebruik van de principes en meetmiddelen, zijn alle methoden onderverdeeld in de methode van directe beoordeling en vergelijkingsmethoden.

Essence directe evaluatiemethode ligt in het feit dat de waarde van de gemeten grootheid wordt beoordeeld aan de hand van de aflezingen van één (directe metingen) of meerdere (indirecte metingen) instrumenten, vooraf gekalibreerd in eenheden van de gemeten grootheid of in eenheden van andere grootheden waarop de gemeten grootheid hangt ervan af.

Het eenvoudigste voorbeeld van een directe beoordelingsmethode is het meten van een grootheid met één enkel instrument, waarvan de schaal is onderverdeeld in de juiste eenheden.

De tweede grote groep elektrische meetmethoden is verenigd onder de algemene naam vergelijkingsmethoden. Hieronder vallen al die methoden voor elektrische metingen waarbij de gemeten waarde wordt vergeleken met de door de meting gereproduceerde waarde. Dus, kenmerk vergelijkingsmethoden is de directe betrokkenheid van maatregelen bij het meetproces.

Vergelijkingsmethoden zijn onderverdeeld in de volgende: nul, differentieel, substitutie en toeval.

De nulmethode is een methode om een ​​gemeten grootheid te vergelijken met een maat waarbij het netto-effect van de grootheden op de indicator tot nul wordt herleid. Dus wanneer het evenwicht wordt bereikt, verdwijnt een bepaald fenomeen, bijvoorbeeld de stroom in een circuitsectie of de spanning erover, die kan worden geregistreerd met behulp van apparaten die dit doel dienen: nulindicatoren. Door de hoge gevoeligheid van nulindicatoren, en ook omdat de metingen met grote nauwkeurigheid kunnen worden uitgevoerd, wordt tevens een grotere meetnauwkeurigheid verkregen.

Een voorbeeld van de toepassing van de nulmethode is het meten van de elektrische weerstand door een brug met volledige balancering.

Bij differentiële methode, evenals bij nul, wordt de gemeten grootheid direct of indirect vergeleken met de maatregel, en de waarde van de gemeten grootheid als resultaat van de vergelijking wordt beoordeeld op basis van het verschil tussen de effecten die tegelijkertijd door deze grootheden worden geproduceerd en op basis van de bekende waarde gereproduceerd door de maatregel. Bij de differentiële methode vindt dus een onvolledige balans van de gemeten grootheid plaats, en dit is het verschil differentiële methode vanaf nul.

De differentiële methode combineert enkele kenmerken van de directe evaluatiemethode en enkele kenmerken van de nulmethode. Het kan een zeer nauwkeurig meetresultaat opleveren, als de gemeten waarde en de maatregel maar weinig van elkaar verschillen.

Als het verschil tussen deze twee grootheden bijvoorbeeld 1% is en wordt gemeten met een fout van maximaal 1%, dan wordt de meetfout van de gewenste waarde daardoor teruggebracht tot 0,01%, als er geen rekening wordt gehouden met de fout van de meting. rekening. Een voorbeeld van de toepassing van de differentiaalmethode is het meten door een voltmeter van het verschil tussen twee spanningen, waarvan er één met grote nauwkeurigheid bekend is, en de andere de gewenste waarde is.

vervangingsmethode bestaat uit het afwisselend meten van de gewenste waarde met het instrument en het meten met hetzelfde instrument van een maatregel die een homogene waarde reproduceert met de gemeten waarde. Op basis van de resultaten van twee metingen kan de gewenste waarde worden berekend. Vanwege het feit dat beide metingen door hetzelfde instrument in hetzelfde apparaat worden uitgevoerd externe omstandigheden, en de gewenste waarde wordt bepaald door de verhouding van de instrumentmetingen, de fout van het meetresultaat wordt aanzienlijk verminderd. Omdat de fout van het instrument meestal niet hetzelfde is op verschillende punten op de schaal, wordt de grootste meetnauwkeurigheid verkregen met dezelfde aflezingen van het instrument.

Een voorbeeld van de toepassing van de substitutiemethode kan het meten van een relatief grote weerstand zijn door afwisselend de stroom te meten die door de geregelde weerstand en de referentieweerstand vloeit. De voeding van het circuit tijdens metingen moet uit dezelfde stroombron komen. De weerstand van de stroombron en het apparaat dat de stroom meet, moet zeer klein zijn in vergelijking met de variabele en voorbeeldige weerstanden.

Match-methode- dit is een methode waarbij het verschil tussen de gemeten waarde en de door de meting gereproduceerde waarde wordt gemeten met behulp van het samenvallen van schaalmarkeringen of periodieke signalen. Deze methode wordt veel gebruikt in de praktijk van niet-elektrische metingen.

Een voorbeeld is het meten van lengte. Bij elektrische metingen is een voorbeeld het meten van de rotatiesnelheid van het lichaam met een stroboscoop.

Wij zullen er nog meer op wijzen classificatie van metingen op basis van verandering in de tijd van de gemeten waarde. Afhankelijk van het feit of de meetwaarde in de loop van de tijd verandert of tijdens het meetproces onveranderd blijft, worden statische en dynamische metingen onderscheiden. Statische metingen zijn metingen van constante of stabiele waarden. Deze omvatten metingen van de effectieve en amplitudewaarden van grootheden, maar in een stabiele toestand.

Als momentane waarden van in de tijd variërende grootheden worden gemeten, worden de metingen dynamisch genoemd. Als u tijdens dynamische metingen met meetinstrumenten continu de waarden van de gemeten grootheid kunt monitoren, worden dergelijke metingen continu genoemd.

Het is mogelijk om een ​​grootheid te meten door de waarden ervan te meten op bepaalde tijdstippen t1, t2, etc. Hierdoor zullen niet alle waarden van de gemeten grootheid bekend zijn, maar alleen de waarden op geselecteerde tijdstippen. Dergelijke metingen worden discreet genoemd.

De belangrijkste parameters van elektrische circuits zijn: voor een DC-circuit: weerstand R, voor AC-circuit actieve weerstand , inductie , capaciteit , complexe weerstand .

Meestal worden de volgende methoden gebruikt om deze parameters te meten: ohmmeter, ampèremeter - voltmeter, brug. Toepassing van compensatoren voor weerstandsmeting reeds besproken in 4.1.8. Overweeg andere methoden.

Ohmmeters. Met een ohmmeter kan de weerstand van DC-circuitelementen direct en snel worden gemeten. In de schema's gepresenteerd in Fig. 16 HEN- magneto-elektrisch meetmechanisme.

Bij een constante waarde van de voedingsspanning
de meetwaarden van het meetmechanisme zijn alleen afhankelijk van de waarde van de gemeten weerstand
. Daarom kan de schaal worden ingedeeld in weerstandseenheden.

Voor een serieschakeling van een element met weerstand
(Figuur 4.16, ) afbuighoek van de wijzer

,

Voor een parallel verbindingscircuit (Fig. 4.16, )

,

Waar - gevoeligheid van het magneto-elektrische meetmechanisme; - weerstand van het meetmechanisme;
- weerstand van de extra weerstand. Omdat de waarden van alle grootheden aan de rechterkant van de bovenstaande vergelijkingen staan, behalve
, vervolgens wordt de afbuighoek bepaald door de waarde
.

De ohmmeterschalen voor beide schakelcircuits zijn ongelijk. In een serieschakeling is, in tegenstelling tot een parallelschakeling, het nulpunt van de schaal uitgelijnd met de maximale rotatiehoek van het bewegende deel. Ohmmeters met een serieschakeling zijn meer geschikt voor het meten van hoge weerstanden, en met parallelschakeling- klein. Meestal worden ohmmeters gemaakt in de vorm van draagbare instrumenten met nauwkeurigheidsklassen 1,5 en 2,5. Als krachtbron batterij wordt gebruikt. De noodzaak om op nul te zetten met behulp van een corrector is een groot nadeel van de beschouwde ohmmeters. Dit nadeel ontbreekt bij ohmmeters met een magneto-elektrische ratiometer.

Het schema voor het inschakelen van een logometer in een ohmmeter wordt getoond in Fig. 4.17. In dit schema 1 en 2 - ratiometerspoelen (hun weerstanden En );
En
- extra weerstanden die permanent in het circuit zijn opgenomen.

,

dan de afwijking van de pijl van de ratiometer

,

d.w.z. de afbuighoek wordt bepaald door de waarde
en is niet afhankelijk van de spanning .

Ohmmeters met een ratiometer hebben verschillende ontwerpen, afhankelijk van de vereiste meetlimiet, het doel (paneelbord of draagbaar apparaat), enz.

Ampèremeter - voltmetermethode. Deze methode is een indirecte methode voor het meten van de weerstand van DC- en AC-circuitelementen. Een ampèremeter en een voltmeter meten respectievelijk de stroom en de spanning over de weerstand.
waarvan de waarde vervolgens wordt berekend volgens de wet van Ohm:
. De nauwkeurigheid van het bepalen van de weerstand met deze methode hangt zowel af van de nauwkeurigheid van de instrumenten als van het gebruikte schakelcircuit (Fig. 4.18, En ).

Bij het meten van relatief kleine weerstanden (minder dan 1 Ohm) kan het circuit in Fig. 4.18, verdient de voorkeur, omdat de voltmeter rechtstreeks op de gemeten weerstand is aangesloten
, en de huidige , gemeten met een ampèremeter, is gelijk aan de som van de stroom in de gemeten weerstand en stroom in de voltmeter , d.w.z.
. Omdat >>, Dat
.

Bij het meten van relatief hoge weerstanden (meer dan 1 ohm) kan de schakeling in afb. 4.18, , omdat de ampèremeter rechtstreeks de stroom in de weerstand meet
, en spanning , gemeten door een voltmeter is gelijk aan de som van de spanningen op de ampèremeter
en gemeten weerstand
, d.w.z.
. Omdat
>>
, Dat
.

Schematische diagrammen van het inschakelen van apparaten voor het meten van de impedantie van elementen
Wisselstroomcircuits die de ampèremeter-voltmetermethode gebruiken, zijn hetzelfde als voor het meten van weerstanden
. In dit geval volgens de gemeten spanningswaarden en actueel bepaal de impedantie
.

Het is duidelijk dat deze methode het argument van de geverifieerde weerstand niet kan meten. Daarom kunt u met behulp van de ampèremeter-voltmetermethode de inductie van spoelen en de capaciteit van condensatoren meten, waarvan de verliezen vrij klein zijn. In dit geval

;
.