Plan

Wstęp

Metry bieżące

Pomiar napięcia

Połączone urządzenia układu magnetoelektrycznego

Uniwersalne elektroniczne przyrządy pomiarowe

Boczniki pomiarowe

Przyrządy do pomiaru rezystancji

Wyznaczanie rezystancji uziemienia

strumień magnetyczny

Wprowadzenie

Bibliografia


Wstęp

Pomiar nazywa się znajdowaniem wartości wielkości fizycznej empirycznie za pomocą specjalnych środków technicznych - przyrządów pomiarowych.

Tak więc pomiar jest procesem informacyjnym uzyskiwania przez doświadczenie liczbowego związku między daną wielkością fizyczną a niektórymi jej wartościami, traktowanymi jako jednostka porównania.

Wynikiem pomiaru jest nazwana liczba znaleziona poprzez pomiar wielkości fizycznej. Jednym z głównych zadań pomiaru jest oszacowanie stopnia przybliżenia lub różnicy między wartościami rzeczywistymi a rzeczywistymi mierzonej wielkości fizycznej – błędu pomiaru.

Główne parametry obwodów elektrycznych to: natężenie prądu, napięcie, rezystancja, moc prądu. Do pomiaru tych parametrów stosuje się elektryczne przyrządy pomiarowe.

Pomiar parametrów obwodów elektrycznych przeprowadza się na dwa sposoby: pierwszy to metoda pomiaru bezpośredniego, drugi to metoda pomiaru pośredniego.

Metoda pomiaru bezpośredniego polega na uzyskaniu wyniku bezpośrednio z doświadczenia. Pomiar pośredni to pomiar, w którym poszukiwana wartość jest znajdowana na podstawie znanego związku między tą wartością a wartością uzyskaną w wyniku pomiaru bezpośredniego.

Elektryczne przyrządy pomiarowe – klasa przyrządów służących do pomiaru różnych wielkości elektrycznych. Do grupy elektrycznych przyrządów pomiarowych, oprócz właściwych przyrządów pomiarowych, należą również inne przyrządy pomiarowe - miary, przetworniki, instalacje złożone.

Elektryczne przyrządy pomiarowe klasyfikuje się w następujący sposób: według mierzonej i odtwarzalnej wielkości fizycznej (amperomierz, woltomierz, omomierz, miernik częstotliwości itp.); według przeznaczenia (przyrządy pomiarowe, miary, przetworniki pomiarowe, instalacje i systemy pomiarowe, urządzenia pomocnicze); zgodnie ze sposobem udostępniania wyników pomiarów (wyświetlanie i rejestracja); według metody pomiarowej (urządzenia do bezpośredniej oceny i porównania); zgodnie z metodą aplikacji i projektowania (panelowe, przenośne i stacjonarne); zgodnie z zasadą działania (elektromechaniczny - magnetoelektryczny, elektromagnetyczny, elektrodynamiczny, elektrostatyczny, ferrodynamiczny, indukcyjny, magnetodynamiczny; elektroniczny; termoelektryczny; elektrochemiczny).

W tym eseju postaram się porozmawiać o urządzeniu, zasadzie działania, podać opis i krótki opis elektrycznych przyrządów pomiarowych klasy elektromechanicznej.


Bieżący pomiar

Amperomierz - urządzenie do pomiaru natężenia prądu w amperach (ryc. 1). Skala amperomierzy jest wyskalowana w mikroamperach, miliamperach, amperach lub kiloamperach zgodnie z granicami pomiarowymi urządzenia. Amperomierz jest podłączony do obwodu elektrycznego szeregowo z tym odcinkiem obwodu elektrycznego (ryc. 2), w którym mierzona jest siła prądu; w celu zwiększenia limitu pomiaru - za pomocą bocznika lub przez transformator.

Najczęściej spotykane amperomierze, w których ruchoma część przyrządu ze strzałką obraca się o kąt proporcjonalny do wartości mierzonego prądu.

Amperomierze są magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne, termiczne, indukcyjne, detektorowe, termoelektryczne i fotoelektryczne.

Amperomierze magnetoelektryczne mierzą natężenie prądu stałego; indukcja i detektor - zasilanie AC; amperomierze innych systemów mierzą siłę dowolnego prądu. Najbardziej dokładne i czułe są amperomierze magnetoelektryczne i elektrodynamiczne.

Zasada działania urządzenia magnetoelektrycznego opiera się na wytwarzaniu momentu obrotowego w wyniku oddziaływania pola magnesu trwałego z prądem przepływającym przez uzwojenie ramy. Strzałka jest połączona z ramką, która porusza się wzdłuż skali. Kąt obrotu strzałki jest proporcjonalny do siły prądu.

Amperomierze elektrodynamiczne składają się z cewki nieruchomej i cewki ruchomej połączonych równolegle lub szeregowo. Interakcja między prądami przepływającymi przez cewki powoduje, że poruszająca się cewka i połączona z nią strzała odchylają się. W obwodzie elektrycznym amperomierz jest połączony szeregowo z obciążeniem i przy wysokim napięciu lub dużym prądzie przez transformator.

Dane techniczne niektórych typów domowych amperomierzy, miliamperomierzy, mikroamperomierzy, systemów magnetoelektrycznych, elektromagnetycznych, elektrodynamicznych, a także systemów termicznych podano w tabeli 1.

Tabela 1. Amperomierze, miliamperomierze, mikroamperomierze

System instrumentów Rodzaj urządzenia Klasa dokładności Granice pomiaru
Magnetoelektryczny M109 0,5 1; 2; 5; 10 A
M109/1 0,5 1,5-3A
M45M 1,0 75mV
75-0-75mV
M1-9 0,5 10-1000 uA
M109 0,5 2; 10; 50 mA
200 mA
M45M 1,0 1,5-150mA
elektromagnetyczny E514/3 0,5 5-10A
E514/2 0,5 2,5-5 A
E514/1 0,5 1-2A
E316 1,0 1-2A
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 25-50-100 mA
E513/1 0,5 10-20-40 mA
E316 1,0 10-20 mA
Elektrodynamiczny D510/1 0,5 0,1-0,2-0,5-1-2-5 A
termiczny E15 1,0 30;50;100;300mA

Pomiar napięcia

Woltomierz - urządzenie pomiarowe z bezpośrednim odczytem do określania napięcia lub pola elektromagnetycznego w obwodach elektrycznych (ryc. 3). Podłącza się go równolegle do obciążenia lub źródła energii elektrycznej (rys. 4).


Zgodnie z zasadą działania woltomierze dzielą się na: elektromechaniczne - magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne, elektrostatyczne, prostownikowe, termoelektryczne; elektroniczny - analogowy i cyfrowy. Po uzgodnieniu: prąd stały; prąd przemienny; impuls; wrażliwy na fazę; selektywny; uniwersalny. Według projektu i metody aplikacji: panel; przenośny; stacjonarny. Dane techniczne niektórych domowych woltomierzy, miliwoltomierzy systemów magnetoelektrycznych, elektrodynamicznych, elektromagnetycznych, a także termicznych przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Woltomierze i miliwoltomierze

System instrumentów Rodzaj urządzenia Klasa dokładności Granice pomiaru
Elektrodynamiczny D121 0,5 150-250 V
D567 0,5 15-600 V
Magnetoelektryczny M109 0,5 3-600 V
M250 0,5 3; 50; 200; 400 V
M45M 1,0 75mV;
75-0-75 mV
75-15-750-1500 mV
M109 0,5 10-3000 mV
elektrostatyczny C50/1 1,0 30 V
С50/5 1,0 600 V
С50/8 1,0 3kV
C96 1,5 7,5-15-30 kV
elektromagnetyczny E515/3 0,5 75-600 V
E515/2 0,5 7,5-60 V
E512/1 0,5 1,5-15 V
Z elektronicznym konwerterem F534 0,5 0,3-300 V
termiczny E16 1,5 0,75-50 V

Do pomiaru w obwodach prądu stałego stosuje się połączone urządzenia układu magnetoelektrycznego, amperomierze. Dane techniczne niektórych typów urządzeń podano w tabeli 3.

Tabela 3 Połączone urządzenia układu magnetoelektrycznego .

Nazwa Typ Klasa dokładności Granice pomiaru
Miliwolt-miliamperomierz M82 0,5 15-3000mV; 0,15-60mA
Amperowoltomierz M128 0,5 75mV-600V; 5; 10; 20 A
amperoltomierz M231 1,5

75-0-75 mV; 100-0-100 V;

0,005-0-0,005 A; 10-0-10 A
Amperowoltomierz M253 0,5 15mV-600V; 0,75mA-3A
Miliwolt-miliamperomierz M254 0,5 0,15-60mA; 15-3000 mV
Mikroamperomierz M1201 0,5 3-750 V; 0,3-750uA
Amperowoltomierz M1107 0,2 45mV-600V; 0,075mA-30A
woltomierz miliamperowy M45M 1 7,5-150 V; 1,5 mA
Woltomierz M491 2,5

3-30-300-600 V;

30-300-3000 kiloomów
Woltomierz amperomierza M493 2,5 3-300mA; 3-600 V; 3-300 kiloomów
Woltomierz amperomierza M351 1

75mV-1500V;

15µA-3000mA;

200 Ohm-200 Mohm

Dane techniczne przyrządów kombinowanych - amperomierzy i amperomierzy do pomiaru napięcia i prądu oraz mocy w obwodach prądu przemiennego.

Kombinowane przyrządy przenośne do pomiarów w obwodach prądu stałego i przemiennego mierzą prądy stałe i przemienne oraz rezystancje, a niektóre mierzą również pojemność elementów w bardzo szerokim zakresie, są kompaktowe, posiadają własne zasilanie, co zapewnia ich szerokie zastosowanie. Klasa dokładności tego typu urządzeń przy prądzie stałym wynosi 2,5; na zmiennej - 4,0.

Uniwersalne elektroniczne przyrządy pomiarowe

Uniwersalne przyrządy pomiarowe (woltomierze uniwersalne) są szeroko stosowane do pomiaru wielkości elektrycznych. Urządzenia te umożliwiają z reguły pomiar napięć i prądów przemiennych i stałych, rezystancji, aw niektórych przypadkach częstotliwości sygnałów w bardzo szerokim zakresie. W literaturze często nazywane są woltomierzami uniwersalnymi, ze względu na fakt, że każda wartość mierzona przez przyrządy jest w jakiś sposób przetwarzana na napięcie, wzmacniane przez wzmacniacz szerokopasmowy. Urządzenia posiadają skalę strzałkową (urządzenie typu elektromechanicznego) lub wyświetlacz ze wskaźnikiem ciekłokrystalicznym, niektóre urządzenia mają wbudowane programy i zapewnione jest matematyczne przetwarzanie wyników.

Informacje o niektórych typach nowoczesnych domowych urządzeń uniwersalnych podano w tabeli 4.

Tabela 4 Uniwersalne przyrządy pomiarowe

Rodzaj urządzenia Granice wartości mierzonych, funkcje dodatkowe Dodatkowe informacje
B7-21A

1 μV-1000 V,

0,01 Ohm-12 Mohm,

częstotliwość do 20kHz

 waga 5,5 kg
B7-34A

1 μV-1000 V,

1 mΩ - 10 MΩ, błąd 0,02%

 waga 10 kg
B7-35

0,1mV-1000V,

0,1μV-10A,

1 om-10 megaomów,

 waga zasilana bateryjnie 2 kg
B7-36

0,1 mV-1000 V,

1 om-10 megaomów,

 Wskaźnik, zasilany bateryjnie

Do przyrządów uniwersalnych dołączone są następujące akcesoria:

1. Sonda napięcia AC 50KHz-1GHz do przedłużania napięcia AC ze wszystkimi uniwersalnymi woltomierzami i multimetrami.

2. Wysokonapięciowy dzielnik napięcia stałego do 30 kV 1:1000. W tabeli 5 przedstawiono dane techniczne uniwersalnego V3-38V.

Tabela 5. Dane techniczne miliwoltomierza cyfrowego B3-38V

Charakterystyka Opcje Oznaczający
Napięcie prądu zmiennego

Zakres napięcia

Granica pomiaru

10 µV…300 V

1 mV/… /300 V

(12 p / zakresy, krok 1-3)
Zakres częstotliwości

normalny obszar:

45 Hz…1 MHz

Obszary robocze:

20 Hz ... 45 Hz;

1MHz-3MHz;

3MHz-5MHz

Błąd pomiaru

Dodatkowy błąd

Czas ustalania

±2% (dla harmonicznych)

±1/3xKg, przy Kg 20% ​​​​(dla drgań nieharmonicznych)

Maksymalne napięcie wejściowe

Impedancja wejściowa

600 V (250 V prądu stałego)

4 MΩ/25 pF w granicach 1 mV/…/300 mV

5 MΩ / 15pF w granicach 1 V / ... / 300 V
Transformator napięcia

Napięcie wyjściowe

Błąd konwersji

impedancja wyjściowa
Wzmacniacz szerokopasmowy Maksymalne napięcie wyjściowe (100±20) mV
Wyświetlacz

Rodzaj wskaźników

Format wyswietlania

wskaźnik LCD

3 ½ cyfry
Wszystkie informacje

Napięcie zasilania

Dane wymiarowe

220V±10%, 50Hz

155x209x278 mm

Woltomierze uniwersalne z ciekłokrystalicznym wskazaniem wyników pomiarów prądów i napięć stałych i przemiennych, rezystancji w obwodzie 2/4-przewodowym, częstotliwości i okresów, pomiar wartości skutecznej prądu przemiennego i dowolnego napięcia.

Ponadto, w obecności wymiennych czujników termicznych, urządzenia zapewniają pomiar temperatury od -200 do +1110 0 С, pomiar mocy, poziomów względnych (dB), rejestrację / odczyt do 200 wyników pomiarów, automatyczny lub ręczny wybór granic pomiarowych , wbudowany program kontroli testów, kontrola dźwięku muzycznego.

Boczniki pomiarowe

Boczniki mają na celu rozszerzenie granic pomiaru prądu. Bocznik to skalibrowany, zwykle płaski przewodnik (rezystor) o specjalnej konstrukcji wykonany z manganu, przez który przepływa mierzony prąd. Spadek napięcia na boczniku jest liniową funkcją prądu. Napięcie znamionowe odpowiada prądowi znamionowemu bocznika. Stosowane są głównie w obwodach prądu stałego wraz z magnetoelektrycznymi przyrządami pomiarowymi. Podczas pomiaru małych prądów (do 30 A) boczniki są wbudowane w obudowę przyrządu. Podczas pomiaru dużych prądów (do 7500 A) stosuje się boczniki zewnętrzne. Boczniki są podzielone według klas dokładności: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 i 0,5.

Aby rozszerzyć granice pomiarowe urządzeń napięciowych, stosuje się skalibrowane rezystory, zwane dodatkowymi rezystancjami. Dodatkowe rezystory wykonane są z drutu w izolacji manganowej i również podzielone są na klasy dokładności. Szczegóły boczników przedstawiono w tabeli 6.

Tabela 6 Boczniki pomiarowe

Typ Prąd znamionowy, A Znamionowy spadek napięcia, mV Klasa dokładności
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

Przyrządy do pomiaru rezystancji

Przyrządy do pomiaru rezystancji elektrycznej, w zależności od zakresu rezystancji mierzonej przez przyrządy, nazywane są omomierzami, mikroomomierzami, magomomierzami. Do pomiaru rezystancji prądowej urządzeń uziemiających stosuje się mierniki uziemienia. Informacje o niektórych typach tych urządzeń zawiera tabela 7.

Tabela 7. Omomierze, mikroomomierze, megaomomierze, mierniki uziemienia

urządzenie Typ Granice pomiaru Błąd podstawowy lub klasa dokładności
Omomierz M218

0,1-1-10-100 omów

0,1-1-10-100 kOhm

0,1-1-10-100 MΩ

 1,5-2,5%
Omomierz M371

100-10 000 kiloomów;

 ±1,5%
Omomierz M57D 0-1500 omów ±2,5%
mikroomomierz M246

100-1000 µOhm

10-100mΩ-10Ω
mikroomomierz F415

100-1000 µOhm;

 -
Megaomomierz М4101/5 1
Megaomomierz M503M 1
Megaomomierz М4101/1 1
Megaomomierz М4101/3 1

Wyznaczanie rezystancji uziemienia

Uziemienie odnosi się do elektrycznego połączenia obwodu lub sprzętu z ziemią. Uziemienie służy do ustawiania i utrzymywania potencjału podłączonego obwodu lub sprzętu tak blisko potencjału uziemienia, jak to tylko możliwe. Obwód uziemiający jest utworzony przez przewodnik, zacisk, za pomocą którego przewodnik jest połączony z elektrodą, elektrodę i uziemienie wokół elektrody. Uziemienie jest szeroko stosowane w celu ochrony elektrycznej. Na przykład w sprzęcie oświetleniowym uziemienie służy do zwarcia prądu zwarciowego do uziemienia w celu ochrony personelu i komponentów sprzętu przed narażeniem na wysokie napięcie. Niska rezystancja obwodu uziemiającego zapewnia przepływ prądu zwarciowego do ziemi i szybkie zadziałanie przekaźników ochronnych. W rezultacie obce napięcie jest eliminowane tak szybko, jak to możliwe, aby nie narażać na nie personelu i sprzętu. Aby jak najlepiej ustalić potencjał odniesienia sprzętu do celów ochrony ESD i ograniczyć napięcia na obudowie sprzętu do ochrony personelu, idealna rezystancja obwodu uziemienia powinna wynosić zero.

ZASADA POMIARU REZYSTANCJI UZIEMIENIA

Woltomierz mierzy napięcie między pinami X i Y, a amperomierz mierzy prąd płynący między pinami X i Z (rys. 5).

Zwróć uwagę, że punkty X, Y i Z odpowiadają punktom X, P i C instrumentu 3-punktowego lub punktom C1, P2 i C2 instrumentu 4-punktowego.

Korzystając ze wzorów prawa Ohma E \u003d R I lub R \u003d E / I, możemy określić rezystancję uziemienia elektrody R. Na przykład, jeśli E \u003d 20 V i I \u003d 1 A, to:

R = E / I = 20 / 1 = 20 omów

Korzystając z testera uziemienia, nie trzeba wykonywać tych obliczeń. Urządzenie samo wygeneruje prąd niezbędny do pomiaru i bezpośrednio wskaże wartość rezystancji uziemienia.

Weźmy na przykład miernik zagranicznego producenta marki 1820 ER (ryc. 6 i tabela 8).


Tabela 8 Dane techniczne Miernik typu 1820 ostry dyżur

Charakterystyka Opcje Wartości
Rezystancja uziemienia Granice pomiaru 20; 200; 2000 omów
Pozwolenie

0,01 oma przy granicy 20 omów

0,1 oma przy granicy 200 omów

1 om na granicy 2000 omów
Błąd pomiaru ±(2,0%+2 cyfry)
sygnał testowy 820Hz, 2mA
Napięcie dotykowe Granice pomiaru 200 V, 50…60 Hz
Pozwolenie 1 V
Błąd pomiaru ±(1%+2 cyfry)
Wszystkie informacje Wskaźnik LCD, maksymalna wyświetlana liczba 2000
Napięcie zasilania 1,5 V x 8 (typ AA)
wymiary 170 x 165 x 92 mm
Waga 1 kg

strumień magnetyczny

Informacje ogólne.

strumień magnetyczny- strumień jako całka wektora indukcji magnetycznej przechodzącej przez powierzchnię skończoną. Zdefiniowane przez całkę po powierzchni


w tym przypadku element wektora pola powierzchni jest zdefiniowany jako

gdzie jest wektorem jednostkowym normalnym do powierzchni.

gdzie α jest kątem między wektorem indukcji magnetycznej a normalną do płaszczyzny pola.

Strumień magnetyczny przechodzący przez pętlę można również wyrazić za pomocą cyrkulacji potencjału wektorowego pola magnetycznego wzdłuż tej pętli:

Jednostki

W układzie SI jednostką strumienia magnetycznego jest weber (Wb, wymiar - V s \u003d kg m² s −2 A −1), w układzie CGS - maxwell (Mks); 1 Wb = 10 8 µs.

Nazywa się urządzenie do pomiaru strumienia magnetycznego Fluksomierz(z łac. fluxus - przepływ i ... miernik) lub webermeter.

Wprowadzenie

Indukcja magnetyczna- wielkość wektorową, która jest charakterystyką mocy pola magnetycznego w danym punkcie przestrzeni. Pokazuje siłę, z jaką pole magnetyczne działa na ładunek poruszający się z określoną prędkością.

Dokładniej, czy wektor jest taki, że siła Lorentza działająca na ładunek poruszający się z prędkością jest równa

gdzie α jest kątem między wektorami prędkości i indukcji magnetycznej.

Również indukcję magnetyczną można zdefiniować jako stosunek maksymalnego momentu mechanicznego sił działających na pętlę z prądem umieszczoną w jednorodnym polu do iloczynu natężenia prądu w pętli i jej powierzchni.

Jest to główna charakterystyka pola magnetycznego, podobna do wektora natężenia pola elektrycznego.

W układzie CGS indukcję magnetyczną pola mierzy się w gausach (Gs), w układzie SI – w teslach (Tl)

1 T = 10 4 gr

Magnetometry używane do pomiaru indukcji magnetycznej nazywane są teslametrami.


Bibliografia

1. Podręcznik elektrotechniki i sprzętu elektrycznego, Aliev I.I.

2. Elektrotechnika, Ryabov V.I.

3. Nowoczesny pomiarowy sprzęt elektryczny, Zhuravlev A.

Pomiary elektryczne obejmują pomiary takich wielkości fizycznych jak napięcie, rezystancja, prąd, moc. Pomiary wykonuje się za pomocą różnych środków - przyrządów pomiarowych, obwodów i specjalnych urządzeń. Rodzaj przyrządu pomiarowego zależy od rodzaju i wielkości (zakresu wartości) wielkości mierzonej, a także od wymaganej dokładności pomiaru. Pomiary elektryczne wykorzystują podstawowe jednostki układu SI: wolt (V), om (om), farad (F), henr (G), amper (A) i sekunda (s).

pomiar elektryczny- jest to znalezienie (metodami doświadczalnymi) wartości wielkości fizycznej, wyrażonej w odpowiednich jednostkach.

Wartości jednostek wielkości elektrycznych są określane w drodze umowy międzynarodowej zgodnie z prawami fizyki. Ponieważ „utrzymanie” jednostek wielkości elektrycznych określonych w umowach międzynarodowych jest obarczone trudnościami, są one przedstawiane jako „praktyczne” wzorce jednostek wielkości elektrycznych.

Normy są wspierane przez państwowe laboratoria metrologiczne różnych krajów. Od czasu do czasu przeprowadzane są eksperymenty w celu wyjaśnienia zgodności między wartościami standardów jednostek wielkości elektrycznych a definicjami tych jednostek. W 1990 r. państwowe laboratoria metrologiczne krajów uprzemysłowionych podpisały porozumienie w sprawie harmonizacji wszystkich praktycznych standardów jednostek wielkości elektrycznych między sobą oraz z międzynarodowymi definicjami jednostek tych wielkości.

Pomiary elektryczne przeprowadzane są zgodnie z normami państwowymi dotyczącymi napięcia i prądu stałego, rezystancji prądu stałego, indukcyjności i pojemności. Takimi wzorcami są urządzenia posiadające stabilne charakterystyki elektryczne lub instalacje, w których na podstawie jakiegoś zjawiska fizycznego odtwarzana jest wielkość elektryczna, obliczona ze znanych wartości podstawowych stałych fizycznych. Standardy wat i watogodzin nie są obsługiwane, ponieważ bardziej sensowne jest obliczanie wartości tych jednostek poprzez zdefiniowanie równań, które odnoszą je do jednostek innych wielkości.

Elektryczne przyrządy pomiarowe najczęściej mierzą wartości chwilowe wielkości elektrycznych lub wielkości nieelektrycznych przeliczonych na elektryczne. Wszystkie urządzenia dzielą się na analogowe i cyfrowe. Te pierwsze zwykle pokazują wartość wielkości mierzonej za pomocą strzałki poruszającej się po skali z podziałkami. Te ostatnie są wyposażone w cyfrowy wyświetlacz, który pokazuje mierzoną wartość jako liczbę.

Do większości pomiarów preferowane są mierniki cyfrowe, ponieważ są one wygodniejsze w dokonywaniu odczytów i ogólnie są bardziej wszechstronne. Multimetry cyfrowe („multimetry”) i woltomierze cyfrowe służą do pomiaru rezystancji prądu stałego o średniej do wysokiej dokładności, a także napięcia i prądu przemiennego.

Urządzenia analogowe są stopniowo zastępowane cyfrowymi, choć wciąż znajdują zastosowanie tam, gdzie ważny jest niski koszt i nie jest wymagana duża dokładność. Do najdokładniejszych pomiarów rezystancji i impedancji (impedancji) służą mostki pomiarowe i inne specjalistyczne mierniki. Do rejestrowania przebiegu zmian wartości mierzonej w czasie służą urządzenia rejestrujące – magnetofony i oscyloskopy elektroniczne, analogowe i cyfrowe.

Pomiary wielkości elektrycznych to jeden z najpowszechniejszych typów pomiarów. Dzięki stworzeniu przyrządów elektrycznych przetwarzających różne wielkości nieelektryczne na elektryczne, metody i środki przyrządów elektrycznych znajdują zastosowanie w pomiarach niemal wszystkich wielkości fizycznych.

Zakres elektrycznych przyrządów pomiarowych:

badania naukowe z zakresu fizyki, chemii, biologii itp.;

· procesów technologicznych w energetyce, hutnictwie, przemyśle chemicznym itp.;

· transport;

poszukiwanie i produkcja minerałów;

prace meteorologiczne i oceanologiczne;

diagnostyka medyczna;

· produkcja i eksploatacja urządzeń radiowo-telewizyjnych, samolotów i statków kosmicznych itp.

Różnorodność wielkości elektrycznych, szeroki zakres ich wartości, wymagania dotyczące wysokiej dokładności pomiaru, różnorodność warunków i obszarów zastosowania elektrycznych przyrządów pomiarowych doprowadziły do ​​powstania różnorodnych metod i środków pomiarów elektrycznych.

Pomiar „aktywnych” wielkości elektrycznych (natężenia prądu, napięcia elektrycznego itp.), charakteryzujących stan energetyczny mierzonego obiektu, opiera się na bezpośrednim oddziaływaniu tych wielkości na element pomiarowy i z reguły towarzyszy mu pobór określonej ilości energii elektrycznej z obiektu pomiarowego.

Pomiar „pasywnych” wielkości elektrycznych (rezystancji elektrycznej, jej składowych zespolonych, indukcyjności, tangensa strat dielektrycznych itp.), charakteryzujących właściwości elektryczne mierzonego obiektu, wymaga zasilenia mierzonego obiektu z zewnętrznego źródła energii elektrycznej oraz do pomiaru parametrów sygnału odpowiedzi.
Metody i środki pomiarów elektrycznych w obwodach prądu stałego i przemiennego znacznie się różnią. W obwodach prądu przemiennego zależą one od częstotliwości i charakteru zmian wielkości, a także od tego, jakie charakterystyki zmiennych wielkości elektrycznych (chwilowe, skuteczne, maksymalne, średnie) są mierzone.

Do pomiarów elektrycznych w obwodach prądu stałego najczęściej stosuje się przyrządy pomiarowe magnetoelektryczne i cyfrowe przyrządy pomiarowe. Do pomiarów elektrycznych w obwodach prądu przemiennego - przyrządy elektromagnetyczne, przyrządy elektrodynamiczne, przyrządy indukcyjne, przyrządy elektrostatyczne, mierniki elektryczne prostownikowe, oscyloskopy, mierniki cyfrowe. Niektóre z tych urządzeń są używane do pomiarów elektrycznych zarówno w obwodach prądu przemiennego, jak i stałego.

Wartości mierzonych wielkości elektrycznych mieszczą się w przybliżeniu w granicach: natężenia prądu - od do A, napięcia - od do V, rezystancji - od do Ohm, mocy - od W do kilkudziesięciu GW, częstotliwości prądu przemiennego - od do Hz . Zakresy mierzonych wartości wielkości elektrycznych mają ciągłą tendencję do rozszerzania się. Pomiary wysokich i ultrawysokich częstotliwości, pomiary małych prądów i dużych rezystancji, wysokich napięć oraz charakterystyki wielkości elektrycznych w elektrowniach dużej mocy zostały podzielone na działy, które opracowują specyficzne metody i środki pomiarów elektrycznych.

Poszerzenie zakresów pomiarowych wielkości elektrycznych związane jest z rozwojem technologii elektrycznych przetworników pomiarowych, w szczególności z rozwojem technologii wzmacniania i tłumienia prądów i napięć elektrycznych. Do specyficznych problemów pomiarów elektrycznych ultramałych i superdużych wartości wielkości elektrycznych należy walka ze zniekształceniami towarzyszącymi procesom wzmacniania i tłumienia sygnałów elektrycznych oraz opracowanie metod izolowania użytecznego sygnału od tła zakłóceń.

Granice dopuszczalnych błędów pomiarów elektrycznych wahają się od jednostek przybliżonych do %. Do stosunkowo zgrubnych pomiarów stosuje się przyrządy pomiarowe o działaniu bezpośrednim. W celu dokładniejszych pomiarów stosuje się metody realizowane za pomocą mostkowych i kompensacyjnych obwodów elektrycznych.

Wykorzystanie elektrycznych metod pomiarowych do pomiaru wielkości nieelektrycznych opiera się albo na znanej zależności między wielkościami nieelektrycznymi i elektrycznymi, albo na wykorzystaniu przetworników pomiarowych (czujników).

Aby zapewnić wspólną pracę czujników z wtórnymi przyrządami pomiarowymi, transmisję elektrycznych sygnałów wyjściowych czujników na odległość oraz zwiększyć odporność na zakłócenia przesyłanych sygnałów, stosuje się różne elektryczne pośrednie przetworniki pomiarowe, które z reguły jednocześnie wykonują funkcje wzmacniania (rzadziej tłumienia) sygnałów elektrycznych, a także transformacji nieliniowych z kompensacją nieliniowości czujników.

Na wejście pośrednich przetworników pomiarowych mogą być podawane dowolne sygnały (wartości) elektryczne, natomiast jako sygnały wyjściowe najczęściej stosuje się zunifikowane sygnały elektryczne prądu stałego, sinusoidalnego lub pulsacyjnego (napięcia). Sygnały wyjściowe AC wykorzystują modulację amplitudy, częstotliwości lub fazy. Przetworniki cyfrowe stają się coraz bardziej rozpowszechnione jako pośrednie przetworniki pomiarowe.

Złożona automatyzacja eksperymentów naukowych i procesów technologicznych doprowadziła do powstania skomplikowanych środków instalacji pomiarowych, systemów pomiarowych i informatycznych, a także do rozwoju telemetrii i telemechaniki radiowej.

Współczesny rozwój pomiarów elektrycznych charakteryzuje się wykorzystaniem nowych efektów fizycznych. Np. efekty kwantowe Josephsona, Halla itp. są obecnie wykorzystywane do tworzenia bardzo czułych i precyzyjnych elektrycznych przyrządów pomiarowych.Osiągnięcia elektroniki są szeroko wprowadzane do techniki pomiarowej, stosowana jest mikrominiaturyzacja przyrządów pomiarowych, ich interfejs z techniką komputerową, automatyzacją elektrycznych procesów pomiarowych, a także ujednoliceniem wymagań metrologicznych i innych dla nich.

Rezystancja, pojemność i indukcyjność to główne parametry obwodów elektrycznych, których pomiar często spotyka się w praktyce. Znanych jest wiele metod ich pomiaru, a przemysł przyrządowy produkuje do tego celu szeroką gamę przyrządów pomiarowych. Wybór jednej lub drugiej metody pomiaru i sprzętu pomiarowego zależy od rodzaju mierzonego parametru, jego wartości, wymaganej dokładności pomiaru, charakterystyki mierzonego obiektu itp. W tym przypadku jest prostszy w konstrukcji i tańszy niż podobny przyrząd do pomiarów prądu przemiennego. Jednak pomiary w środowiskach o dużej wilgotności lub rezystancjach uziemienia są wykonywane tylko na prądzie przemiennym, ponieważ wynik pomiaru na prądzie stałym będzie zawierał duże błędy wynikające z wpływu procesów elektrochemicznych.

Podstawowe metody i środki pomiaru rezystancji obwodu elektrycznego dla prądu stałego

Zakres rezystancji mierzonych w praktyce jest szeroki (od 10 8 do 10 omów) i jest warunkowo podzielony przez wartości rezystancji na małe (mniej niż 10 omów), średnie (od 10 do 10 6 omów) i duże (ponad 10 6 omów), w których każdy pomiar rezystancji ma swoją własną charakterystykę.

Rezystancja jest parametrem, który objawia się tylko wtedy, gdy przez obwód przepływa prąd elektryczny, dlatego pomiarów dokonuje się w działającym urządzeniu lub stosuje się przyrząd pomiarowy z własnym źródłem prądu. Należy zadbać o to, aby wynikowa wartość elektryczna poprawnie odzwierciedlała tylko zmierzoną rezystancję i nie zawierała zbędnych informacji, które są postrzegane jako błąd pomiaru. Rozważ z tego punktu widzenia cechy pomiaru małych i dużych rezystancji.

Podczas pomiaru małych rezystancji, takich jak uzwojenia transformatora lub krótkie przewody, przez rezystancję przepływa prąd i mierzony jest spadek napięcia występujący na tej rezystancji. na ryc. 10.1 pokazuje schemat połączeń do pomiaru rezystancji Kx krótki przewodnik. Ten ostatni jest podłączony do źródła zasilania I przez dwa przewody łączące o własnej rezystancji ja str. Na skrzyżowaniach tych przewodów o zmierzonej rezystancji rezystancje styków /? j. Znaczenie Ja i zależy od materiału przewodu łączącego, jego długości i przekroju, wartości /? k - z obszaru stykających się części, ich czystości i wytrzymałości na ściskanie. A więc wartości liczbowe Ja i i zależą od wielu przyczyn i trudno je z góry określić, ale można podać przybliżony szacunek. Jeżeli przewody łączące są wykonane z krótkiego drutu miedzianego o przekroju kilku milisekund

Ryż. 10.1.

konduktor

metrów, a rezystancje styków mają czystą i dobrze ściśniętą powierzchnię, to możemy przyjąć przybliżone szacunki 2(Ja i + ja k)* 0,01 oma.

Jako zmierzone napięcie w obwodzie z ryc. 10.1 można zastosować 11 p, i 22 czy?/ 33 . Jeśli wybrano II p., wówczas wynik pomiaru odzwierciedla całkowitą rezystancję obwodu między zaciskami 1-G:

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

Tutaj drugim wyrazem jest błąd, którego względna wartość wynosi 5 w procentach jest równa:

5 = I ~ Tak 100 = 2 kp + Jak 100.

do x*x

Podczas pomiaru niskich rezystancji błąd ten może być duży. Na przykład, jeśli akceptujemy 2(Ja i + ja k)* 0,01 oma i ja x = 0,1 oma, a następnie 5 * 10%. Błąd 5 zmniejszy się, jeśli wybierzesz jako mierzone napięcie I 22:

mam 22 lata = i 22/1 = Ix + 2I K.

Tutaj rezystancja przewodów ołowianych jest wyłączona z wyniku pomiaru, ale pozostaje wpływ Lk.

Wynik pomiaru będzie całkowicie wolny od wpływu ja str I ja k, jeśli wybierzesz?/33 jako zmierzone napięcie.

Schemat przełączania I w tym przypadku nazywane są czterocęgowymi: pierwsza para cęgów 2-2" przeznaczona jest do dostarczania prądu i nazywana jest cęgami prądowymi, druga para cęgów 3-3" służy do odłączenia napięcia od mierzonej rezystancji i jest zwane cęgami potencjału.

Stosowanie cęgów prądowych i potencjałowych przy pomiarach małych rezystancji jest główną techniką eliminowania wpływu przewodów połączeniowych i rezystancji przejściowych na wynik pomiaru.

Podczas pomiaru dużych rezystancji, na przykład rezystancji izolatorów, postępuje się w następujący sposób: do przedmiotu przykłada się napięcie, a wynikowy prąd jest mierzony i na podstawie tego oceniana jest wartość zmierzonej rezystancji.

Podczas badania dielektryków należy pamiętać, że ich rezystancja elektryczna zależy od wielu warunków - temperatury otoczenia, wilgotności, wycieku na zabrudzoną powierzchnię, wartości napięcia probierczego, czasu jego działania itp.

Pomiar rezystancji obwodu elektrycznego na prąd stały w praktyce najczęściej przeprowadza się metodą amperomierza i woltomierza, metodą ratiometryczną lub mostkową.

Metoda amperomierza i woltomierza. Metoda ta opiera się na oddzielnym pomiarze prądu I w obwodzie mierzonej rezystancji Kx i stres I na jego cęgach i późniejsze obliczenie wartości zgodnie z odczytami przyrządów pomiarowych:

ja x = u/i.

Zwykle prąd / mierzy się amperomierzem i napięciem I - woltomierz, to wyjaśnia nazwę metody. Podczas pomiaru rezystancji wysokoomowych, takich jak rezystancja izolacji, prąd / jest mały i jest mierzony za pomocą miliamperomierza, mikroamperomierza lub galwanometru. Podczas pomiaru niskiej rezystancji, na przykład kawałka drutu, wartość okazuje się niewielka I a do jego pomiaru używa się miliwoltomierzy, mikrowoltomierzy lub galwanometrów. Jednak we wszystkich tych przypadkach metoda pomiaru zachowuje swoją nazwę - amperomierz i woltomierz. Możliwe schematy włączania urządzeń pokazano na ryc. 10.2, a, b.


Ryż. 10.2. Schematy pomiarów małych (A) i duży (B) opór

Metoda amperomierza i woltomierza

Zaletą metody jest prostota jej wykonania, wadą stosunkowo mała dokładność wyniku pomiaru, ograniczona klasą dokładności zastosowanych przyrządów pomiarowych oraz błędem metodycznym. To ostatnie wynika z wpływu mocy pobieranej przez przyrządy pomiarowe podczas procesu pomiarowego, czyli na końcową wartość rezystancji własnych amperomierza ja A i woltomierz jestem w

Wyraźmy błąd metodologiczny w kategoriach parametrów obwodu.

Na schemacie z ryc. 10.2, A woltomierz pokazuje wartość napięcia na zaciskach I, a amperomierz jest sumą prądów 1 U +/. Dlatego wynik pomiaru I, obliczone na podstawie odczytów przyrządów będą się różnić od I:

l_ i i I*

ja + 1 U ja / ja x + i mam 1 + ja x / ja y "

Względny błąd pomiaru w procentach

  • 1 + ja x / ja y

Tutaj obowiązuje przybliżona równość, ponieważ przy prawidłowej organizacji eksperymentu zakłada się, że warunek ja y » ja x.

Na schemacie z ryc. 10.2, 6 amperomierz pokazuje wartość prądu w obwodzie z I, a woltomierz to suma spadków napięć ja x i i amperomierz i A. Biorąc to pod uwagę, możliwe jest obliczenie wyniku pomiaru z odczytów przyrządów:

+ Jestem.

C + C l

Względny błąd pomiaru w procentach w tym przypadku wynosi:

Z wyrażeń uzyskanych dla błędów względnych widać, że na schemacie z ryc. 10.2, A na błąd metodologiczny wyniku pomiaru ma wpływ tylko rezystancja Ja mam; aby zmniejszyć ten błąd, konieczne jest zapewnienie warunku ja x " ja y. Na schemacie z ryc. 10.2, B na błąd metodologiczny wyniku pomiaru ma wpływ tylko tzw Jestem; zmniejszenie tego błędu uzyskuje się przez spełnienie warunku ja x » ja a. Zatem w praktycznym zastosowaniu tej metody można zalecić zasadę: pomiar małych rezystancji należy prowadzić według schematu z rys. 10.2, A podczas pomiaru wysokich rezystancji należy preferować obwód z ryc. 10.2, B.

Błąd metodyczny wyniku pomiaru można wyeliminować poprzez wprowadzenie odpowiednich poprawek, jednak do tego konieczna jest znajomość wartości ja A I jestem w Jeśli są znane, to z wyniku pomiaru według schematu z ryc. 10.2, B odjąć wartość Jestem; na schemacie rys. 10.2, A wynik pomiaru odzwierciedla równoległe połączenie rezystancji I I jestem na więc wartość I obliczone według wzoru

Jeżeli tą metodą stosuje się źródło zasilania o zadanym napięciu, to eliminuje się konieczność mierzenia napięcia woltomierzem, a skalę amperomierza można od razu skalibrować w wartościach mierzonej rezystancji. Ta zasada jest podstawą działania wielu produkowanych przez przemysł modeli omomierzy z oceną bezpośrednią. Uproszczony schemat obwodu takiego omomierza pokazano na ryc. 10.3. Obwód zawiera źródło EMF ?, dodatkowy rezystor I i amperomierz (zwykle mikroamperomierz) A. Po podłączeniu do zacisków mierzonego obwodu rezystancyjnego I prąd płynie w obwodzie I pod działaniem którego ruchoma część amperomierza obraca się o kąt a, a jego wskazówka odchyla się o A podział skali:

Z/ ja + ja A + I

Gdzie Z, - podziałka (stała) amperomierza; ja - rezystancja amperomierza.

Ryż. 10.3. Schemat ideowy omomierza z połączeniem szeregowym

zmierzony opór

Jak widać z tego wzoru, skala omomierza jest nieliniowa, a stabilność charakterystyki kalibracyjnej wymaga zapewnienia stabilności wszystkich wielkości wchodzących w skład równania. Tymczasem źródło zasilania w takich urządzeniach jest zwykle realizowane w postaci suchego ogniwa galwanicznego, którego EMF spada w miarę rozładowywania. Wprowadzenie poprawki na zmianę ?, jak widać z równania, jest możliwe poprzez odpowiednią korektę Z" Lub Ja jestem. W niektórych omomierzach Z, jest regulowany poprzez zmianę indukcji w szczelinie układu magnetycznego amperomierza za pomocą bocznika magnetycznego.

W takim przypadku relacja zostaje zachowana e/s, a charakterystyka kalibracji urządzenia zachowuje swoją wartość niezależnie od wartości mi. Modyfikacja Z, wykonuje się w następujący sposób: zaciskami urządzenia, do którego jest podłączony Kx zwarcie (ja x = 0) i regulując położenie bocznika magnetycznego, wskazówka amperomierza jest ustawiana na zero na skali; ten ostatni znajduje się w skrajnie prawym punkcie skali. To kończy regulację i urządzenie jest gotowe do pomiaru rezystancji.

W połączonych przyrządach amperomierze, regulacja Z, jest niedopuszczalne, ponieważ doprowadzi to do naruszenia kalibracji urządzenia w trybach pomiaru prądów i napięć. Dlatego w takich urządzeniach poprawka na zmianę pola elektromagnetycznego Siema wprowadza się poprzez regulację rezystancji zmiennego rezystora dodatkowego.Procedura regulacji jest taka sama jak w urządzeniach z indukcją magnetyczną nastawianą za pomocą bocznika magnetycznego w szczelinie roboczej. W takim przypadku zmienia się charakterystyka kalibracji urządzenia, co prowadzi do dodatkowych błędów metodologicznych. Jednak parametry obwodu dobiera się tak, aby wskazany błąd był mały.

Istnieje inny sposób podłączenia mierzonej rezystancji - nie szeregowo z amperomierzem, ale równolegle z nim (ryc. 10.4). Związek pomiędzy I a kąt wychylenia części ruchomej również w tym przypadku jest nieliniowy, jednak zero na skali znajduje się po lewej stronie, a nie po prawej, jak to miało miejsce w poprzedniej wersji. Ten sposób podłączenia mierzonej rezystancji jest stosowany przy pomiarach małych rezystancji, ponieważ pozwala ograniczyć pobór prądu.

Elektroniczny omomierz może być zrealizowany w oparciu o wzmacniacz prądu stałego o dużym wzmocnieniu, on-

Ryż. 10.4.

zmierzony opór

Na przykład na wzmacniaczu operacyjnym (wzmacniacz operacyjny). Schemat takiego urządzenia pokazano na ryc. 10,5. Jego główną zaletą jest liniowość skali do odczytu wyników pomiarów. Wzmacniacz operacyjny jest objęty ujemnym sprzężeniem zwrotnym przez mierzony rezystor I, zasilanie stabilizowane napięcie ? / 0 jest podawane na wejście wzmacniacza przez rezystor pomocniczy / ?, a woltomierz jest podłączony do wyjścia RU Przy dużym wewnętrznym wzmocnieniu wzmacniacza operacyjnego, niskiej mocy wyjściowej i wysokiej impedancji wejściowej, napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego wynosi:

i dla zadanych wartości i 0 i /?, skala przyrządu pomiarowego może być wyskalowana w jednostkach rezystancji, aby odczytać wartość Kx ponadto będzie liniowy w zakresie zmiany napięcia od 0 do ?/out max - maksymalnego napięcia na wyjściu wzmacniacza operacyjnego.

Ryż. 10,5. Elektroniczny omomierz

Ze wzoru (10.1) wynika, że ​​maksymalna wartość mierzonej rezystancji wynosi:

«, t „=-«,%="? 00.2)

Aby zmienić granice pomiaru, przełącz wartości rezystancji rezystora /? lub napięcia? / 0.

Podczas pomiaru rezystancji o małej rezystancji istnieje możliwość zamiany w obwodzie rezystorów mierzonych i pomocniczych. Wtedy napięcie wyjściowe będzie odwrotnie proporcjonalne do wartości I:

i wx = -u 0 ^. (10.3)

Należy zauważyć, że ta metoda przełączania nie pozwala na pomiar rezystancji o niskiej rezystancji mniejszej niż dziesiątki omów, ponieważ rezystancja wewnętrzna źródła napięcia odniesienia, która jest ułamkami lub jednostkami omów, okazuje się być połączona szeregowo z mierzonym rezystancji i wprowadza znaczny błąd pomiaru. Ponadto w tym przypadku traci się główną zaletę urządzenia - liniowość odczytu mierzonej rezystancji, a przesunięcie zera i prąd wejściowy wzmacniacza mogą wprowadzać znaczne błędy.

Rozważ specjalny obwód do pomiaru niskich rezystancji, wolny od tych niedociągnięć (ryc. 10.6). Zmierzony rezystor I wraz z rezystorem ja 3 tworzy dzielnik napięcia na wejściu wzmacniacza operacyjnego. Napięcie na wyjściu obwodu w tym przypadku wynosi:

Ryż. 10.6.

Jeśli wybierzesz " I, wtedy wyrażenie zostanie uproszczone, a skala instrumentu będzie liniowa względem I:

Elektroniczny omomierz nie pozwala na pomiar reaktancji, ponieważ włączenie zmierzonej indukcyjności lub

pojemność w obwodzie zmieni zależności fazowe w obwodzie sprzężenia zwrotnego OS i wzory (10.1) - (10.4) staną się niepoprawne. Ponadto wzmacniacz operacyjny może stracić stabilność, aw obwodzie nastąpi generowanie.

metoda ratiometryczna. Metoda ta polega na pomiarze stosunku dwóch prądów /, i / 2, z których jeden przepływa przez obwód o zmierzonej rezystancji, a drugi przez obwód o znanej rezystancji. Oba prądy są wytwarzane przez to samo źródło napięcia, więc niestabilność tego drugiego praktycznie nie wpływa na dokładność wyniku pomiaru. Schemat ideowy omomierza opartego na logometrze pokazano na ryc. 10.7. Obwód zawiera mechanizm pomiarowy oparty na logometrze, układzie magnetoelektrycznym z dwoma ramkami, z których jedna podczas przepływu prądu wytwarza moment odchylający, a druga moment przywracający. Zmierzoną rezystancję można połączyć szeregowo (ryc. 10.7, A) lub równolegle (ryc. 10.7, B) względem ramy mechanizmu pomiarowego.


Ryż. 10.7. Obwody omomierza oparte na ratiometrze do pomiaru dużych (A)

i mały (B) opór

Połączenie szeregowe stosuje się przy pomiarach średnich i dużych rezystancji, równoległe - przy pomiarach małych rezystancji. Rozważ działanie omomierza na przykładzie obwodu z ryc. 10,7, A. Jeśli zaniedbamy rezystancję uzwojeń ramek logometru, to kąt obrotu ruchomej części a zależy tylko od stosunku rezystancji: gdzie /, i / 2 - prądy płynące przez ramy ratiometru; ja 0 - rezystancja ramek logometru; /?, - znany opór; I - zmierzony opór.

Rezystancja rezystora /?, określa zakres rezystancji mierzonych przez omomierz. Napięcie zasilania ratiometru wpływa na czułość jego mechanizmu pomiarowego na zmiany mierzonej rezystancji i nie powinno być niższe od pewnego poziomu. Zwykle napięcie zasilania mierników ustala się z pewnym marginesem, aby jego ewentualne wahania nie wpływały na dokładność wyniku pomiaru.

Dobór napięcia zasilania oraz sposób jego uzyskania uzależniony jest od przeznaczenia omomierza oraz zakresu mierzonych rezystancji: przy pomiarach małych i średnich rezystancji stosuje się baterie suche, baterie lub zasilacze z sieci przemysłowej, przy pomiarach dużych rezystancji , specjalne generatory o napięciu 100, 500, 1000 V i więcej.

Metodę ratiometryczną stosuje się w megaomomierzach ES0202/1G i ES0202/2G z wewnętrznym elektromechanicznym generatorem napięcia. Służą do pomiaru dużych (10..10 9 Ohm) rezystancji elektrycznych, do pomiaru rezystancji izolacji przewodów elektrycznych, kabli, złączy, transformatorów, uzwojeń maszyn elektrycznych i innych urządzeń, a także do pomiaru rezystancji powierzchniowych i objętościowych materiałów izolacyjnych.

Podczas pomiaru rezystancji izolacji elektrycznej megaomomierzem należy wziąć pod uwagę temperaturę i wilgotność otaczającego powietrza, od których wartości zależy możliwy niekontrolowany upływ prądu.

Omomierze cyfrowe znajdują zastosowanie w laboratoriach badawczych, kalibracyjnych i naprawczych, w zakładach przemysłowych produkujących rezystory, czyli tam, gdzie wymagana jest zwiększona dokładność pomiaru. Te omomierze umożliwiają ręczną, automatyczną i zdalną kontrolę zakresów pomiarowych. Wyprowadzenie informacji o zakresie pomiarów, wartości liczbowej wartości mierzonej odbywa się w równoległym kodzie dwójkowo-dziesiętnym.

Schemat budowy omomierza Shch306-2 pokazano na ryc. 10.8. Omomierz zawiera jednostkę konwersji / jednostkę wyświetlacza 10, Blok kontrolny 9, zasilacz, mikrokomputer 4 i blok wyjściowy 11.


Ryż. 10.8. Schemat budowy omomierza typu Shch306-2

Blok konwersji zawiera wejściowy przetwornik skali 2, integrator 8 i jednostka sterująca 3. Mierzony rezystor 7 jest podłączony do obwodu sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego. W zależności od cyklu pomiarowego przez mierzony rezystor przepuszczany jest prąd odpowiadający zakresowi pomiarowemu, z uwzględnieniem dodatkowego prądu spowodowanego przesunięciem zera wzmacniaczy operacyjnych. Z wyjścia przetwornika wagi podawane jest napięcie na wejście integratora, wykonane zgodnie z zasadą całkowania wielocyklowego z pomiarem prądu rozładowania.

Algorytm sterowania zapewnia pracę przetwornika i integratora wagi oraz komunikację z mikrokomputerem.

W jednostce sterującej przedziały czasowe są wypełnione impulsami zegarowymi, które następnie docierają do wejść czterech liczników najbardziej i najmniej znaczących cyfr. Informacje otrzymane na wyjściach liczników są odczytywane w pamięci o dostępie swobodnym (RAM) mikrokomputera.

Pobranie z jednostki sterującej informacji o wyniku pomiaru i trybie pracy omomierza, przetworzenie i doprowadzenie danych do postaci wymaganej do wskazania, obróbka matematyczna wyniku, wyprowadzenie danych do pomocniczej pamięci RAM jednostki sterującej, kontrola pracy omomierza i inne funkcje są przypisane do mikroprocesora 5, znajduje się w jednostce mikrokomputera. Stabilizatory znajdują się w tym samym bloku. 6 do zasilania urządzeń omomierza.

Omomierz jest zbudowany na mikroukładach o wysokim stopniu integracji.

Specyfikacje

Zakres pomiarowy 10L..10 9 Ohm. Klasa dokładności dla granic pomiarowych: 0,01 / 0,002 dla 100 omów; 0,005/0,001 dla 1,10, 100 kΩ; 0,005/0,002 dla 1 MΩ; 0,01/0,005 dla 10 MΩ; 0,2/0,04 dla 100 MΩ; 0,5/0,1 dla 1 GΩ (w liczniku wartości podane są w trybie bez akumulacji danych, w mianowniku z akumulacją).

Liczba miejsc po przecinku: 4,5 w zakresach z górną granicą 100 MΩ, 1 GΩ; 5,5 w pozostałych zakresach w trybie bez sumowania, 6,5 w trybie z sumowaniem.

Przenośne multimetry cyfrowe, na przykład seria produkcyjna M83 Labirynty / I mogą być stosowane jako omomierze o klasie dokładności 1,0 lub 2,5.

Studiując elektrotechnikę, trzeba zajmować się wielkościami elektrycznymi, magnetycznymi i mechanicznymi oraz mierzyć te wielkości.

Mierzenie wielkości elektrycznej, magnetycznej lub jakiejkolwiek innej oznacza porównanie jej z inną jednorodną wielkością traktowaną jako jednostka.

W artykule omówiono klasyfikację pomiarów, najważniejsze dla . Taka klasyfikacja może obejmować klasyfikację pomiarów z metodologicznego punktu widzenia, tj. w zależności od ogólnych metod uzyskiwania wyników pomiarów (rodzaje lub klasy pomiarów), klasyfikację pomiarów w zależności od zastosowania zasad i przyrządów pomiarowych (pomiar metody) oraz klasyfikację pomiarów w zależności od dynamiki mierzonych wartości.

Rodzaje pomiarów elektrycznych

W zależności od ogólnych metod uzyskiwania wyniku pomiaru dzieli się je na następujące typy: bezpośrednie, pośrednie i łączone.

Do pomiarów bezpośrednich obejmują te, których wynik uzyskano bezpośrednio z danych eksperymentalnych. Pomiar bezpośredni można warunkowo wyrazić wzorem Y = X, gdzie Y jest pożądaną wartością wielkości mierzonej; X jest wartością uzyskaną bezpośrednio z danych eksperymentalnych. Ten rodzaj pomiaru obejmuje pomiary różnych wielkości fizycznych za pomocą przyrządów wyskalowanych w ustalonych jednostkach.

Np. pomiary natężenia prądu amperomierzem, temperatury termometrem itp. Ten rodzaj pomiaru obejmuje również pomiary, w których pożądaną wartość wielkości określa się przez bezpośrednie porównanie jej z miarą. Zastosowane środki i prostota (lub złożoność) eksperymentu nie są brane pod uwagę przy klasyfikacji pomiaru jako bezpośredniego.

Pomiar pośredni to taki pomiar, w którym żądaną wartość wielkości wyznacza się na podstawie znanego związku między tą wielkością a wielkościami poddanymi pomiarom bezpośrednim. W przypadku pomiarów pośrednich wartość liczbową mierzonej wielkości określa się, obliczając według wzoru Y = F(Xl, X2 ... Xn), gdzie Y jest pożądaną wartością mierzonej wielkości; X1, X2, Xn - wartości mierzonych wielkości. Jako przykład pomiarów pośrednich można wskazać pomiar mocy w obwodach prądu stałego amperomierzem i woltomierzem.

Wspólne pomiary nazywane są tymi, w których pożądane wartości przeciwstawnie nazwanych wielkości są określane przez rozwiązanie układu równań wiążących wartości poszukiwanych wielkości z bezpośrednio mierzonymi wielkościami. Przykładem łączonych pomiarów jest wyznaczenie współczynników we wzorze odnoszącym rezystancję rezystora do jego temperatury: Rt = R20

Metody pomiarów elektrycznych

W zależności od zestawu metod stosowania zasad i środków pomiaru, wszystkie metody dzielą się na metodę oceny bezpośredniej i metody porównawcze.

Istota metoda oceny bezpośredniej polega na tym, że wartość wielkości mierzonej ocenia się na podstawie wskazań jednego (pomiary bezpośrednie) lub kilku (pomiary pośrednie) przyrządów, wstępnie skalibrowanych w jednostkach wielkości mierzonej lub w jednostkach innych wielkości, na których wielkość mierzona zależy.

Najprostszym przykładem metody oceny bezpośredniej jest pomiar wielkości za pomocą jednego przyrządu, którego skala jest wyskalowana w odpowiednich jednostkach.

Druga duża grupa elektrycznych metod pomiarowych jest zjednoczona pod ogólną nazwą metody porównawcze. Obejmują one wszystkie te metody pomiarów elektrycznych, w których zmierzona wartość jest porównywana z wartością odtworzoną przez pomiar. Cechą charakterystyczną metod porównawczych jest więc bezpośredni udział miar w procesie pomiarowym.

Metody porównawcze dzielą się na: zerową, różniczkową, podstawieniową i koincydencyjną.

Metoda zerowa to metoda porównywania wielkości mierzonej z miarą, w której efekt netto wielkości na wskaźnik jest redukowany do zera. Tak więc, po osiągnięciu równowagi, zanika określone zjawisko, na przykład prąd w odcinku obwodu lub napięcie na nim, co można zarejestrować za pomocą urządzeń służących do tego celu - wskaźników zerowych. Ze względu na dużą czułość wskaźników zerowych, a także możliwość wykonywania pomiarów z dużą dokładnością, uzyskuje się również większą dokładność pomiaru.

Przykładem zastosowania metody zerowej może być pomiar rezystancji elektrycznej mostka z jego pełnym wyważeniem.

Na metoda różnicowa, jak i zero, wielkość mierzoną porównuje się bezpośrednio lub pośrednio z miarą, a wartość wielkości mierzonej w wyniku porównania ocenia się na podstawie różnicy między efektami wywołanymi jednocześnie przez te wielkości i znaną wartością odtworzony przez miarę. Zatem w metodzie różniczkowej występuje niepełne zbilansowanie wielkości mierzonej i na tym polega różnica między metodą różniczkową a zerową.

Metoda różnicowa łączy w sobie niektóre cechy metody oceny bezpośredniej i niektóre cechy metody zerowej. Może dać bardzo dokładny wynik pomiaru, jeśli tylko wartość mierzona i pomiar niewiele się od siebie różnią.

Na przykład, jeśli różnica między tymi dwiema wielkościami wynosi 1% i jest mierzona z błędem do 1%, to błąd pomiaru pożądanej wartości zmniejsza się tym samym do 0,01%, jeśli błąd pomiaru nie jest brany pod uwagę konto. Przykładem zastosowania metody różniczkowej jest pomiar woltomierzem różnicy dwóch napięć, z których jedno jest znane z dużą dokładnością, a drugie jest wartością pożądaną.

metoda zastępcza polega na naprzemiennym mierzeniu przyrządem pożądanej wartości i pomiarze tym samym przyrządem miary, która odtwarza wartość jednorodną z wartością mierzoną. Na podstawie wyników dwóch pomiarów można obliczyć pożądaną wartość. Dzięki temu, że oba pomiary wykonywane są tym samym przyrządem w tych samych warunkach zewnętrznych, a pożądaną wartość określa stosunek wskazań przyrządu, błąd wyniku pomiaru jest znacznie zmniejszony. Ponieważ błąd przyrządu zwykle nie jest taki sam w różnych punktach skali, największą dokładność pomiaru uzyskuje się przy tych samych odczytach przyrządu.

Przykładem zastosowania metody podstawieniowej może być pomiar stosunkowo dużego rezystora poprzez naprzemienny pomiar prądu płynącego przez rezystor kontrolowany i referencyjny. Zasilanie obwodu podczas pomiarów musi być wykonane z tego samego źródła prądowego. Rezystancja źródła prądu i urządzenia mierzącego prąd powinna być bardzo mała w porównaniu z rezystancjami zmiennymi i przykładowymi.

Metoda dopasowania- jest to metoda, w której różnica między wartością mierzoną a wartością odtworzoną przez miarę jest mierzona za pomocą koincydencji kresek podziałki lub sygnałów okresowych. Metoda ta jest szeroko stosowana w praktyce pomiarów nieelektrycznych.

Przykładem jest pomiar długości. W pomiarach elektrycznych przykładem jest pomiar prędkości obrotowej ciała za pomocą stroboskopu.

Wskażemy więcej klasyfikacja pomiarów na podstawie zmiany w czasie wartości mierzonej. W zależności od tego, czy mierzona wartość zmienia się w czasie, czy pozostaje niezmieniona podczas procesu pomiaru, wyróżnia się pomiary statyczne i dynamiczne. Pomiary statyczne to pomiary wartości stałych lub ustalonych. Obejmują one pomiary wartości efektywnych i amplitudowych wielkości, ale w stanie ustalonym.

Jeśli mierzone są chwilowe wartości wielkości zmieniających się w czasie, wówczas pomiary nazywane są dynamicznymi. Jeżeli podczas pomiarów dynamicznych przyrządy pomiarowe pozwalają na ciągłe monitorowanie wartości mierzonej wielkości, takie pomiary nazywane są ciągłymi.

Można zmierzyć wielkość mierząc jej wartości w określonych chwilach t1, t2 itd. W efekcie nie wszystkie wartości mierzonej wielkości będą znane, a jedynie wartości w wybranych chwilach. Takie pomiary nazywane są dyskretnymi.

Główne parametry obwodów elektrycznych to: dla obwodu prądu stałego rezystancja R, dla rezystancji czynnej obwodu prądu przemiennego , indukcyjność , pojemność , złożony opór .

Najczęściej do pomiaru tych parametrów stosuje się następujące metody: omomierz, amperomierz - woltomierz, mostek. Zastosowanie kompensatorów do pomiaru rezystancji już omówione w 4.1.8. Rozważ inne metody.

Omomierze. Rezystancję elementów obwodu prądu stałego można zmierzyć bezpośrednio i szybko za pomocą omomierza. Na schematach przedstawionych na ryc. 16 ICH- magnetoelektryczny mechanizm pomiarowy.

Przy stałej wartości napięcia zasilania
odczyty mechanizmu pomiarowego zależą tylko od wartości mierzonej rezystancji
. Dlatego skala może być wyskalowana w jednostkach oporu.

Dla obwodu połączenia szeregowego elementu z rezystancją
(Rysunek 4.16, ) kąt odchylenia wskazówki

,

Dla obwodu połączenia równoległego (ryc. 4.16, )


,

Gdzie - czułość magnetoelektrycznego mechanizmu pomiarowego; - rezystancja mechanizmu pomiarowego;
- rezystancja dodatkowego rezystora. Ponieważ wartości wszystkich wielkości po prawej stronie powyższych równań, z wyjątkiem
, wtedy kąt odchylenia jest określany przez wartość
.

Skale omomierza dla obu obwodów przełączających są nierówne. W obwodzie szeregowym, w przeciwieństwie do obwodu równoległego, zero skali pokrywa się z maksymalnym kątem obrotu części ruchomej. Omomierze z obwodem szeregowym są bardziej odpowiednie do pomiaru wysokich rezystancji, a z obwodem równoległym - małych. Zwykle omomierze są wykonywane w postaci przenośnych przyrządów o klasach dokładności 1,5 i 2,5. Jako źródło zasilania używana jest bateria. Konieczność zerowania za pomocą korektora jest poważną wadą rozważanych omomierzy. Ta wada jest nieobecna w omomierzach z ratiometrem magnetoelektrycznym.

Schemat włączania logometru w omomierzu pokazano na ryc. 4.17. W tym schemacie 1 i 2 - cewki ratiometru (ich rezystancje I );
I
- dodatkowe rezystory włączone na stałe w obwód.

,

następnie odchylenie strzałki ratiometru

,

tj. kąt odchylenia jest określony przez wartość
i nie zależy od napięcia .

Omomierze z ratiometrem mają różne konstrukcje w zależności od wymaganego limitu pomiarowego, przeznaczenia (tablica rozdzielcza lub urządzenie przenośne) itp.

Amperomierz - metoda woltomierza. Metoda ta jest pośrednią metodą pomiaru rezystancji elementów obwodów prądu stałego i przemiennego. Amperomierz i woltomierz mierzą odpowiednio prąd i napięcie na rezystancji.
którego wartość jest następnie obliczana zgodnie z prawem Ohma:
. Dokładność określenia rezystancji tą metodą zależy zarówno od dokładności przyrządów, jak i zastosowanego obwodu przełączającego (ryc. 4.18, I ).

Podczas pomiaru stosunkowo małych rezystancji (mniej niż 1 om) obwód na ryc. 4.18, preferowane, ponieważ woltomierz jest podłączony bezpośrednio do mierzonej rezystancji
i prąd , mierzone amperomierzem, jest równe sumie prądu w zmierzonej rezystancji i prąd w woltomierzu , tj.
. Ponieważ >>, To
.

Podczas pomiaru stosunkowo dużych rezystancji (ponad 1 om) obwód na ryc. 4.18, , ponieważ amperomierz bezpośrednio mierzy prąd w rezystancji
, i napięcie , zmierzone woltomierzem jest równe sumie napięć na amperomierzu
i zmierzoną rezystancję
, tj.
. Ponieważ
>>
, To
.

Schematyczne schematy włączania urządzeń do pomiaru impedancji elementów
Obwody prądu przemiennego wykorzystujące metodę amperomierzowo-woltomierzową są takie same jak do pomiaru rezystancji
. W tym przypadku zgodnie ze zmierzonymi wartościami napięcia i aktualne określić impedancję
.

Jest oczywiste, że ta metoda nie może zmierzyć argumentu weryfikowanej rezystancji. Dlatego za pomocą metody amperomierza - woltomierza można zmierzyć indukcyjność cewek i pojemność kondensatorów, których straty są dość małe. W tym przypadku

;
.