План

Вступ

Вимірники сили струму

Вимірювання напруги

Комбіновані прилади магнітоелектричної системи

Універсальні електронні вимірювальні прилади

Шунти вимірювальні

Прилади для вимірювання опорів

Визначення опору заземлення

Магнітний потік

Індукція

Список літератури

Вступ

Вимірюванням називають знаходження значення фізичної величини досвідченим шляхом, за допомогою спеціальних технічних засобів – вимірювальних приладів.

Таким чином, вимір – це інформаційний процес отримання досвідченим шляхом чисельного відношення між даною фізичною величиною та деяким її значенням, прийнятим за одиницю порівняння.

Результат виміру – іменоване число, знайдене шляхом виміру фізичної величини. Одне з основних завдань вимірювання – оцінка ступеня наближення чи різниці між істинним і дійсним значеннями фізичної величини, що вимірюється – похибки вимірювання.

Основними параметрами електричних ланцюгів є сила струму, напруга, опір, потужність струму. Для вимірювання цих параметрів використовують електровимірювальні прилади.

Вимірювання параметрів електричних кіл здійснюється двома способами: перший – прямий метод виміру, другий – непрямий метод виміру.

Прямий метод виміру передбачає отримання результату безпосередньо з досвіду. Непрямим виміром називають вимір, при якому шукана величина знаходиться на підставі відомої залежності між цією величиною та величиною, отриманої в результаті прямого виміру.

Електровимірювальні прилади - клас пристроїв, які застосовуються для вимірювання різних електричних величин. До групи електровимірювальних приладів входять також крім власне вимірювальних приладів та інші засоби вимірювання – заходи, перетворювачі, комплексні установки.

Електровимірювальні прилади класифікуються наступним чином: за вимірюваною та відтворюваною фізичною величиною (амперметр, вольтметр, омметр, частометр та ін.); за призначенням (вимірювальні прилади, заходи, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні установки та системи, допоміжні пристрої); за способом надання результатів вимірювань (що показують та реєструють); за методом вимірювань (прилади безпосередньо оцінки та прилади порівняння); за способом застосування та конструкції (щитові, переносні та стаціонарні); за принципом дії (електромеханічні - магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, електростатичні, феродинамічні, індукційні, магнітодинамічні; електронні; термоелектричні; електрохімічні).

У даному рефераті я постараюся розповісти про пристрій, принцип дії, дати опис та коротку характеристику електровимірювальних приладів електромеханічного класу.

Вимірювання сили струму

Амперметр – прилад вимірювання сили струму в амперах (рис.1). Шкалу амперметрів градуюють у мікроамперах, міліамперах, амперах або кілоамперах відповідно до меж вимірювання приладу. В електричний ланцюг амперметр включається послідовно з тією ділянкою електричного ланцюга (рис.2) силу струму в якому вимірюють; збільшення межі вимірів - з шунтом чи через трансформатор.

Найбільш поширені амперметри, в яких частина приладу, що рухається, зі стрілкою повертається на кут, пропорційній величині вимірюваного струму.

Амперметри бувають магнітоелектричними, електромагнітними, електродинамічними, тепловими, індукційними, детекторними, термоелектричними та фотоелектричними.

Магнітоелектричними амперметрами вимірюють силу постійного струму; індукційними та детекторними - силу змінного струму; амперметри інших систем вимірюють силу будь-якого струму. Найточнішими та чутливішими є магнітоелектричні та електродинамічні амперметри.

Принцип дії магнітоелектричного приладу заснований на створенні моменту, що крутить, завдяки взаємодії між полем постійного магніту і струмом, який проходить через обмотку рамки. З рамкою з'єднано стрілку, яка переміщається за шкалою. Кут повороту стрілки пропорційний силі струму.

Електродинамічні амперметри складаються з нерухомої та рухомої котушок, з'єднаних паралельно або послідовно. Взаємодія між струмами, що проходять через котушки, викликає відхилення рухомої котушки та з'єднаної з нею стрілки. В електричному контурі амперметр послідовно з'єднується з навантаженням, а при високій напрузі або великих струмах - через трансформатор.

Технічні дані деяких типів вітчизняних амперметрів, міліамперметрів, мікроамперметрів, магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної та теплової систем наведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Амперметри, міліамперметри, мікроамперметри

Система приладу	Тип приладу	Клас точності	Межі виміру
Магнітоелектрична	М109	0,5	1; 2; 5; 10 А
	М109/1	0,5	1,5-3 А
	М45М	1,0	75мВ
			75-0-75мВ
	М1-9	0,5	10-1000 мкА
	М109	0,5	2; 10; 50 мА
	200 мА
	М45М	1,0	1,5-150 мА
Електромагнітна	Е514/3	0,5	5-10 А
	Е514/2	0,5	2,5-5 А
	Е514/1	0,5	1-2 А
	Е316	1,0	1-2 А
	3316	1,0	2,5-5 А
	Е513/4	1,0	0,25-0,5-1 А
	Е513/3	0,5	50-100-200 мА
	Е513/2	0,5	25-50-100 мА
	Е513/1	0,5	10-20-40 мА
	Е316	1,0	10-20 мА
Електродинамічна	Д510/1	0,5	0,1-0,2-0,5-1-2-5А
Теплова	Е15	1,0	30; 50; 100; 300 мА

Вимірювання напруги

Вольтметр - вимірювальний пристрій безпосереднього відліку для визначення напруги або ЕРС в електричних ланцюгах (рис. 3). Підключається паралельно до навантаження або джерела електричної енергії (рис.4).

За принципом дії вольтметри поділяються на: електромеханічні – магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, електростатичні, випрямляючі, термоелектричні; електронні - аналогові та цифрові. По призначенню: постійного струму; змінного струму; імпульсні; фазочутливі; селективні; Універсальні. За конструкцією та способом застосування: щитові; переносні; стаціонарні. Технічні дані деяких вітчизняних вольтметрів, мілівольтметрів магнітоелектричної, електродинамічної, електромагнітної та теплової систем представлені в таблиці 2.

Таблиця 2. Вольтметри та мілівольтметри

Система приладу	Тип приладу	Клас точності	Межі виміру
Електродинамічна	Д121	0,5	150-250 В
Д567	0,5	15-600 В
Магнітоелектрична	М109	0,5	3-600 В
М250	0,5	3; 50; 200; 400 В
М45М	1,0	75 мВ;
75-0-75 мВ
75-15-750-1500 мВ
М109	0,5	10-3000 мВ
Електростатична	С50/1	1,0	30 В
С50/5	1,0	600 В
С50/8	1,0	3 кВ
С96	1,5	7,5-15-30 кВ
Електромагнітна	Е515/3	0,5	75-600 В
Е515/2	0,5	7,5-60 В
Е512/1	0,5	1,5-15 В
З електронним перетворювачем	Ф534	0,5	0,3-300 В
Теплова	Е16	1,5	0,75-50 В

Для вимірювання ланцюгах постійного струму використовуються комбіновані прилади магнітоелектричної системи ампер-вольметри. Технічні дані про деякі типи приладів наведено у таблиці 3.

Таблиця 3. Комбіновані прилади магнітоелектричної системи .

Найменування	Тип	Клас точності	Межі виміру
Міллівольт-міліамперметр	М82	0,5	15-3000 мВ; 0,15-60 мА
Вольтамперметр	М128	0,5	75 мВ-600; 5; 10; 20 А
Ампервольтметр	М231	1,5	75-0-75 мВ; 100-0-100 В; 0,005-0-0,005 А; 10-0-10 А
Вольтамперметр	М253	0,5	15 мВ-600; 0,75 мА-3А
Міллівольт-міліамперметр	М254	0,5	0,15-60 мА; 15-3000 мВ
Мікроампервольтметр	М1201	0,5	3-750; 0,3-750 мкА
Вольтамперметр	М1107	0,2	45 мВ-600; 0,075 мА-30 А
Мілліампервольтметр	М45М	1	7,5-150; 1,5 мА
Вольтомметр	М491	2,5	3-30-300-600 В; 30-300-3000 кОм
Ампервольтомметр	М493	2,5	3-300 мА; 3-600; 3-300 ком
Ампервольтомметр	М351	1	75 мВ-1500; 15 мкА-3000 мА; 200 Ом-200 Мом

Технічні дані про комбіновані прилади – ампервольметри та ампервольтваттметри для вимірювання напруги та струму, а також потужності в ланцюгах змінного струму.

Комбіновані переносні прилади для вимірювання в ланцюгах постійного і змінного струмів забезпечують вимірювання постійних і змінних струмів і опорів, а деякі також ємність елементів у широкому діапазоні, відрізняються компактністю, мають автономне живлення, що забезпечує їх широке застосування. Клас точності цього приладів на постійному струмі 2,5; на змінному – 4,0.

Універсальні електронні вимірювальні прилади

Універсальні вимірювальні прилади (універсальні вольтметри) знаходять широке застосування вимірювання електричних величин. Ці прилади дозволяють, як правило, вимірювати у виключно широких межах змінні та постійні напруги та струми, опори, в деяких випадках частоту сигналів. У літературі їх часто називають універсальними вольтметрами, через те, що будь-яка вимірювана приладами величина так чи інакше перетворюється на напругу, посилюється широкосмуговим підсилювачем. Прилади мають стрілочну шкалу (прилад електромеханічного типу) або дисплей з рідкокристалічним індикатором, в деяких приладах є вбудовані програми, забезпечується математична обробка результатів.

Відомості про деякі типи сучасних вітчизняних універсальних приладів наведено у таблиці 4.

Таблиця 4. Універсальні вимірювальні прилади

Тип приладу	Межі вимірюваних величин, додаткові функції	додаткові відомості
В7-21А	1 мкВ-1 000 В, 0,01 Ом-12 Мом, частота до 20 КГц	вага 5,5 кг
В7-34А	1 мкВ-1 000 В, 1 мОм - 10 Мом, похибка 0,02%	вага 10 кг
В7-35	0,1 мВ-1000, 0,1 мкВ-10 А, 1 Ом-10 МОм,	батарейне живлення вага 2 кг
В7-36	0,1 мВ-1 000, 1 Ом-10 МОм,	Стрілечне, батарейне живлення

До універсальних приладів додаються аксесуари:

1. Пробник для вимірювання змінної напруги в діапазоні 50 кГц-1 ГГц для розширення змінної напруги всіма універсальними вольтметрами та мультиметрами.

2. Дільник постійної напруги високовольтний до 30 кВ 1: 1000. У таблиці 5 наведено технічні дані універсального В3-38В.

Таблиця 5. Технічні дані цифрового мілівольтметра В3-38В

Характеристики	Параметри	Значення
Змінна напруга	Діапазон напруг Межа виміру	10 мкВ ... 300 В 1 мВ/… /300 В (12 п/діапазонів, крок 1-3)
	Діапазон частоти	Нормальна область: 45 Гц ... 1 МГц Робочі області: 20 Гц … 45 Гц; 1 МГц-3 МГц; 3 МГц-5 МГц
	Похибка вимірювання Додаткова похибка Час встановлення показань	±2% (для гармонійних коливань) ±1/3хКг, при Кг 20% (для негармонічних коливань)
	Максимальна вхідна напруга Вхідний імпеданс	600 В (250 В постійна складова) 4 МОм/25 пФ на межах 1 мВ/…/300 мВ 5 МОм/15пФ на межах 1 В/…/300 В
Перетворювач напруги	Вихідна напруга Похибка перетворення Вихідний опір
Широкосмуговий підсилювач	Максимальна вихідна напруга	(100±20) мВ
Дисплей	Тип індикаторів Формат індикації	ЖК – індикатор 3 ½ розряду
Загальні дані	Напруга живлення Габаритні дані	220 ± 10%, 50 Гц 155х209х278 мм

Універсальні вольтметри з рідкокристалічною індикацією результатів вимірювання постійного та змінного струмів та напруг, опір за 2/4 провідною схемою, частоти та періоди, вимірювання середньоквадратичного значення змінного струму та напруги довільної форми.

Крім того, за наявності змінних термодатчиків прилади забезпечують вимірювання температури від -200 до +1110 0 С, вимірювання потужності, відносних рівнів (дБ), запис/зчитування до 200 результатів вимірювань, автоматичний або ручний вибір меж вимірювань, вбудовану програму тестового контролю, музичний звуковий контроль.

Шунти вимірювальні

Шунти призначені для розширення меж вимірювання струму. Шунт являє собою калібрований зазвичай плоский, провідник (резистор) спеціальної конструкції з манганіну, яким проходить вимірюваний струм. Падіння напруги на шунті є лінійною функцією струму. Номінальній напрузі відповідає номінальний струм шунта. Застосовуються в основному в ланцюгах постійного струму в комплекті з вимірювальними магнітоелектричними приладами. При вимірі невеликих струмів (до 30 А) шунти вбудовуються у корпус приладу. При вимірі великих струмів (до 7500 А) використовуються зовнішні шунти. Шунти поділяються за класами точності: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 та 0,5.

Для розширення меж вимірювання приладів за напругою використовуються резистори калібровані, звані додатковими опорами. Додаткові резистори виготовляють із манганинового ізольованого дроту і також поділяються за класами точності. Відомості про шунти представлені у таблиці 6.

Таблиця 6. Вимірювальні шунти

Тип	Номінальний струм, А	Номінальне падіння напруги, мВ	Клас точності
Р114/1	75	45	0,1
Р114/1	150	45	0,1
Р114/1	300	45	0,1
75РІ	0,3-0,75	75	0,2
75РІ	1,5-7,5	75	0,2
75РІ	15-30	75	0,2
75РІ	75	75	0,2
75ШС-0,2	300; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 4000	75	0,2
75ШС	5; 10; 20; 30; 50	75	0,5
75ШСМ	75; 100; 150; 200; 300; 500; 750; 1 000	75	0,5

Прилади для вимірювання опорів

Прилади для вимірювання електричного опору, залежно від діапазону вимірюваного приладами опору, називають омметрами, мікроомметрами, магаомметрами. Для вимірювання опору розтіканню струму заземлювальних пристроїв використовуються вимірювачі заземлення. Відомості про деякі типи цих приладів наведено у таблиці 7.

Таблиці 7. Омметри, мікроомметри, мегаомеєтри, вимірювачі заземлення

Прилад	Тип	Межі виміру	Основна похибка чи клас точності
Омметр	М218	0,1-1-10-100 Ом 0,1-1-10-100 кОм 0,1-1-10-100 МОм	1,5-2,5%
Омметр	М371	100-10000 кОм;	±1,5%
Омметр	М57Д	0-1 500 Ом	±2,5%
Мікроомметр	М246	100-1 000 мкОм 10-100 мОм-10 Ом
Мікроомметр	Ф415	100-1000 мкОм;	-
Мегаомметр	М4101/5		1
Мегаомметр	М503М		1
Мегаомметр	М4101/1		1
Мегаомметр	М4101/3		1

Визначення опору заземлення

Під терміном заземлення мається на увазі електричне підключення будь-якого ланцюга чи обладнання до землі. Заземлення використовується для встановлення та підтримання потенціалу підключеного ланцюга або обладнання максимально близьким до потенціалу землі. Ланцюг заземлення утворений провідником, затискачем, за допомогою якого провідник підключений до електрода, електрода і ґрунту навколо електрода. Заземлення широко використовується для електричного захисту. Наприклад, в освітлювальній апаратурі заземлення використовується для замикання на землю струму пробою, щоб захистити персонал та компоненти обладнання від впливу високої напруги. Низький опір ланцюга заземлення забезпечує стікання струму пробою на землю та швидке спрацювання захисних реле. В результаті стороння напруга якнайшвидше усувається, щоб не піддавати її впливу персонал та обладнання. Щоб найкраще фіксувати опорний потенціал апаратури з метою її захисту від статичної електрики та обмежити напруги на корпусі обладнання для захисту персоналу, ідеальний опір ланцюга заземлення має дорівнювати нулю.

ПРИНЦИП ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУ Землі

Вольтметр вимірює напругу між штирями X і Y і амперметром - струм, що протікає між штирями X і Z (рис.5)

Зауважимо, що точки X, Y та Z відповідають точкам X, P і C приладу, що працює за 3-точковою схемою або точками С1, Р2 і С2 приладу, що працює за 4-точковою схемою.

Користуючись формулами закону Ома E = R I або R = E / I, ми можемо визначити опір заземлення електрода R. Наприклад, якщо Е = 20 і I = 1 А, то:

R = E / I = 20 / 1 = 20 Ом

При використанні тестера заземлення не потрібно проводити ці обчислення. Прилад сам згенерує необхідний вимірювання струм і прямо покаже значення опору заземлення.

Наприклад розглянь вимірювач зарубіжної фірми виробника марки 1820 ER (рис.6 та таблиця 8).

Таблиця 8 Технічні дані вимірювача типу 1820 ER

Характеристики	Параметри	Значення
Опір заземлення	Межі вимірів	20; 200; 2000 Ом
	Дозвіл	0,01 Ом на межі 20 Ом 0,1 Ом на межі 200 Ом 1 Ом на межі 2000 Ом
	Похибка вимірювання	±(2,0%+2 од.мл.розряду)
	Тест-сигнал	820 Гц, 2 мА
Напруга дотику	Межі вимірів	200 В, 50 ... 60 Гц
	Дозвіл	1 В
	Похибка вимірювання	±(1%+2 од.мл.розряду)
Загальні дані	Індикатор	РКІ, що максимально індикується число 2 000
	Напруга живлення	1,5 В х 8 (тип АА)
	габаритні розміри	170 х 165 х 92 мм
	Маса	1 кг

Магнітний потік

Загальні відомості.

Магнітний потік- Потік як інтеграл вектора магнітної індукції через кінцеву поверхню. Визначається через інтеграл поверхнею

при цьому векторний елемент площі поверхні визначається як

де – одиничний вектор, нормальний до поверхні.

де α - кут між вектором магнітної індукції та нормаллю до площини площі.

Магнітний потік через контур можна виразити через циркуляцію векторного потенціалу магнітного поля по цьому контуру:

Одиниці виміру

У системі СІ одиницею магнітного потоку є вебер (Вб, розмірність - В·с = кг·м²·с −2 ·А −1), у системі СГС - максвел (Мкс); 1 Вб = 108 Мкс.

Прилад для вимірювання магнітних потоків називається Флюксметр(від латів. fluxus - протягом і … метр) або веберметр.

Індукція

Магнітна індукція- Векторна величина, що є силовою характеристикою магнітного поля в даній точці простору. Показує, з якою силою магнітне поле діє на заряд, що рухається зі швидкістю.

Точніше, - це такий вектор, що сила Лоренца, що діє на заряд, що рухається зі швидкістю, дорівнює

де α - кут між векторами швидкості та магнітної індукції.

Також магнітна індукція може бути визначена як відношення максимального механічного моменту сил, що діють на рамку зі струмом, поміщену в однорідне поле, до твору сили струму в рамці на її площу.

Є основною характеристикою магнітного поля, аналогічною вектор напруженості електричного поля.

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), у системі СІ – у теслах (Тл)

1 Тл = 10 4 Гс

Магнітометри, які застосовуються для вимірювання магнітної індукції, називають тесламетрами.

Список літератури

1. Довідник з електротехніки та електрообладнання, Алієв І.І.

2. Електротехніка, Рябов В.І.

3. Сучасне вимірювальне електроустаткування, Журавльов А.

До електричних вимірів відносяться виміри таких фізичних величин, як напруга, опір, сила струму, потужність. Вимірювання виробляються за допомогою різних засобів - вимірювальних приладів, схем та спеціальних пристроїв. Тип вимірювального приладу залежить від виду та розміру (діапазону значень) вимірюваної величини, а також від необхідної точності вимірювання. В електричних вимірах використовуються основні одиниці системи СІ: вольт (В), ом (Ом), фарада (Ф), генрі (Г), ампер (А) та секунда (с).

Електричний вимір- Це знаходження (експериментальними методами) значення фізичної величини, вираженого у відповідних одиницях.

Значення одиниць електричних величин визначаються міжнародною угодою відповідно до законів фізики. Оскільки «підтримка» одиниць електричних величин, визначених міжнародними угодами, пов'язані з труднощами, їх представляють «практичними» зразками одиниць електричних величин.

Еталони підтримуються державними метрологічними лабораторіями різних країн. Іноді проводяться експерименти щодо уточнення відповідності між значеннями еталонів одиниць електричних величин та визначеннями цих одиниць. У 1990 державні метрологічні лабораторії промислово розвинених країн підписали угоду про узгодження всіх практичних зразків одиниць електричних величин між собою та з міжнародними визначеннями одиниць цих величин.

Електричні виміри проводяться відповідно до державних еталонів одиниць напруги та сили постійного струму, опору постійному струму, індуктивності та ємності. Такі зразки являють собою пристрої, що мають стабільні електричні характеристики, або установки, в яких на основі якогось фізичного явища відтворюється електрична величина, що обчислюється за відомими значеннями фундаментальних фізичних констант. Еталони вата і ват-години не підтримуються, тому що більш доцільно обчислювати значення цих одиниць за визначальними рівняннями, що пов'язують їх з одиницями інших величин.

Електровимірювальні прилади найчастіше вимірюють миттєві значення або електричних величин, або неелектричних, перетворених на електричні. Усі прилади поділяються на аналогові та цифрові. Перші зазвичай показують значення вимірюваної величини за допомогою стрілки, що переміщається за шкалою з поділками. Другі мають цифровий дисплей, який показує виміряне значення величини у вигляді числа.

Цифрові прилади у більшості вимірів більш переважні, оскільки вони зручніші при знятті показань і, загалом, універсальніші. Цифрові універсальні вимірювальні прилади («мультиметри») та цифрові вольтметри застосовуються для вимірювання із середньою та високою точністю опору постійному струму, а також напруги та сили змінного струму.

Аналогові прилади поступово витісняються цифровими, хоча вони знаходять застосування там, де важлива низька вартість і не потрібна висока точність. Для найточніших вимірювань опору та повного опору (імпедансу) існують вимірювальні мости та інші спеціалізовані вимірювачі. Для реєстрації ходу зміни величини, що вимірюється в часі, застосовуються реєструючі прилади – стрічкові самописці та електронні осцилографи, аналогові та цифрові.

Вимірювання електричних величин є одним із найпоширеніших видів вимірювань. Завдяки створенню електротехнічних пристроїв, що перетворюють різні неелектричні величини на електричні, методи та засоби електричні прилади використовуються при вимірах практично всіх фізичних величин.

Область застосування електровимірювальних приладів:

· Наукові дослідження у фізиці, хімії, біології та ін;

· технологічні процеси в енергетиці, металургії, хімічній промисловості та ін;

· Транспорт;

· Розвідка та видобуток корисних копалин;

· Метеорологічні та океанологічні роботи;

· медична діагностика;

· Виготовлення та експлуатація радіо та телевізійних пристроїв, літаків та космічних апаратів тощо.

Велика різноманітність електричних величин, широкі діапазони їх значень, вимоги високої точності вимірювань, різноманітність умов та областей застосування електровимірювальних приладів зумовили різноманітність методів та засобів електричних вимірювань.

Вимірювання "активних" електричних величин (сили струму, електричної напруги та ін), що характеризують енергетичний стан об'єкта вимірювань, ґрунтується на безпосередньому впливі цих величин на засіб чутливий елемент і, як правило, супроводжується споживанням деякої кількості електричної енергії від об'єкта вимірювань.

Вимірювання "пасивних" електричних величин (електричного опору, його комплексних складових, індуктивності, тангенсу кута діелектричних втрат та ін), що характеризують електричні властивості об'єкта вимірювань, вимагає підживлення об'єкта вимірювань від стороннього джерела електричної енергії та вимірювання параметрів сигналу у відповідь.
Методи та засоби електричних вимірювань у ланцюгах постійного та змінного струму істотно різняться. У ланцюгах змінного струму вони залежить від частоти і характеру зміни величин, і навіть від цього, які характеристики змінних електричних величин (миттєві, діючі, максимальні, середні) вимірюються.

Для електричних вимірювань у ланцюгах постійного струму найбільш широко застосовують вимірювальні магнітоелектричні прилади та цифрові вимірювальні пристрої. Для електричних вимірювань у ланцюгах змінного струму - електромагнітні прилади, електродинамічні прилади, індукційні прилади, електростатичні прилади, електровимірювальні прилади, осцилографи, цифрові вимірювальні прилади. Деякі з перелічених приладів застосовують для електричних вимірювань як ланцюгах змінного, і постійного струму.

Значення вимірюваних електричних величин полягають приблизно в межах: сили струму – від до А, напруги – від до В, опору – від до Ом, потужності – від Вт до десятків ГВт, частоти змінного струму – від до Гц. Діапазони вимірюваних значень електричних величин мають безперервну тенденцію розширення. Вимірювання на високих і надвисоких частотах, вимірювання малих струмів і великих опорів, високих напруг і характеристик електричних величин у потужних енергетичних установках виділилися розділи, що розвивають специфічні методи та засоби електричних вимірювань.

Розширення діапазонів вимірювань електричних величин пов'язане з розвитком техніки вимірювальних електричних перетворювачів, зокрема з розвитком техніки посилення та ослаблення електричних струмів і напруг. До специфічних проблем електричних вимірів надмалих і надвеликих значень електричних величин відносяться боротьба з спотвореннями, що супроводжують процеси посилення та ослаблення електричних сигналів, та розробка методів виділення корисного сигналу на тлі перешкод.

Межі похибок електричних вимірювань, що допускаються, коливаються приблизно від одиниць до %. Для порівняно грубих вимірів користуються вимірювальними приладами прямої дії. Для більш точних вимірювань використовуються методи, що реалізуються за допомогою мостових та компенсаційних електричних кіл.

Застосування методів електричних вимірювань для вимірювання неелектричних величин ґрунтується або на відомому зв'язку між неелектричними та електричними величинами, або на застосуванні вимірювальних перетворювачів (датчиків).

Для забезпечення спільної роботи датчиків з вторинними вимірювальними приладами, передачі електричних вихідних сигналів датчиків на відстань, підвищення перешкодостійкості сигналів, що передаються застосовують різноманітні електричні проміжні вимірювальні перетворювачі, що виконують одночасно, як правило, функції посилення (рідше, ослаблення) електричних сигналів, а також нелінійні перетворення з метою компенсації нелінійності датчиків.

На вхід проміжних вимірювальних перетворювачів можуть бути подані будь-які електричні сигнали (величини), як вихідні сигнали найбільш часто використовують електричні уніфіковані сигнали постійного, синусоїдального або імпульсного струму (напруги). Для вихідних сигналів змінного струму використовується амплітудна, частотна або фазова модуляція. Все більш широке поширення як проміжні вимірювальні перетворювачі отримують цифрові перетворювачі.

Комплексна автоматизація наукових експериментів та технологічних процесів призвела до створення комплексних засобів вимірювальних установок, вимірювально-інформаційних систем, а також розвитку техніки телеметрії, радіотелемеханіки.

Сучасний розвиток електричних вимірів характеризується використанням нових фізичних ефектів. Наприклад, в даний час для створення високочутливих і високоточних електровимірювальних приладів застосовуються квантові ефекти Джозефсона, Холла та ін. інших вимог щодо них.

Опір, ємність та індуктивність є основними параметрами електричних ланцюгів, з виміром яких часто доводиться зустрічатися на практиці. Відомо багато методів їхнього вимірювання, а приладобудівна промисловість випускає для цієї мети засоби вимірювання широкої номенклатури. Вибір того чи іншого методу вимірювання та вимірювальної апаратури залежить від виду вимірюваного параметра, його значення, необхідної точності вимірювання, особливостей об'єкта вимірювання тощо. Наприклад, вимірювання опорів твердих провідників, як правило, проводиться на постійному струмі, оскільки прилад для вимірювань цьому випадку простіше за конструкцією і дешевше, ніж аналогічний прилад для вимірювань на змінному струмі. Однак вимір у середовищах, що мають високу вологість, або опорів заземлень проводиться тільки на змінному струмі, так як результат вимірювання на постійному струмі міститиме великі похибки через вплив електрохімічних процесів.

Основні методи та засоби вимірювання опору електричного ланцюга постійному струму

Діапазон вимірюваних практично опорів широкий (від 10 8 до 10 ь Ом), і його умовно ділять за значеннями опорів на малі (менше 10 Ом), середні (від 10 до 10 6 Ом) і великі (понад 10 6 Ом), в кожній з яких вимір опорів має особливості.

Опір - параметр, що проявляється тільки при проходженні в ланцюзі електричного струму, тому вимірювання проводяться у працюючому пристрої або використовується вимірювальний прилад із власним джерелом струму. Необхідно подбати про те, щоб отримана електрична величина правильно відображала тільки опір, що вимірювається, і не містила зайвої інформації, яка сприймається як похибка вимірювання. Розглянемо з цього погляду особливості вимірювання малих та великих опорів.

При вимірі малих опорів, наприклад обмоток трансформаторів або коротких проводів, через опір пропускається струм, а падіння напруги, що виникло на цьому опорі, вимірюється. На рис. 10.1 показана схема з'єднань при вимірюванні опору До хкороткого провідника. Останній підключається до джерела струму Iза допомогою двох сполучних провідників із власним опором Я п.У місцях з'єднання цих провідників з вимірюваним опором утворюються перехідні опори контактів /? к. Значення Я ізалежить від матеріалу сполучного провідника, його довжини та перерізу, значення /? до - від площі частин, що стикаються, їх чистоти і сили стиснення. Таким чином, числові значення Я іі залежить від багатьох причин і визначити їх заздалегідь важко, але можна дати приблизну оцінку. Якщо з'єднувальні провідники виконані коротким мідним дротом з перетином в кілька квадратних мілі-

Мал. 10.1.

провідника

метрів, а контактні опори мають чисту та добре стислу поверхню, то для наближених оцінок можна прийняти 2(Я і + Я до)* 0,01 Ом.

Як вимірювана напруга в схемі рис. 10.1 можна використовувати 11 п, І 22або?/33. Якщо вибрано II п,то результат виміру відображає повний опір ланцюга між затискачами 1-Г:

Яц =? /, / / ​​= Яд + 2 (Л І + Л К).

Тут другий доданок є похибкою, відносне значення якої 5 у відсотках дорівнює:

5 = Я(Х ~ Ях 100 = 2 Кп + Як 100.

до х * х

При вимірі малих опорів ця похибка може бути великою. Наприклад, якщо прийняти 2(Я і + Я до)* 0,01 Ом, а Я х = 0,1 Ом, то 5*10 %. Похибка 5 зменшиться, якщо в якості вимірюваної напруги вибрати і 22:

Я 22 = і 22/1 = Я х + 2Я До.

Тут опір проводів, що підводять, виключається з результату вимірювання, але залишається вплив Л к.

Результат виміру буде повністю вільний від впливу Я пі Я до,якщо як вимірювана напруга вибрати? / 33 .

Схему включення Я хв такому випадку називають чотиризатискною: перша пара затискачів 2-2" призначена для підведення струму і називається струмовими затискачами, друга пара затискачів 3-3" - для знімання напруги з вимірюваного опору і називається потенційними затискачами.

Застосування струмових та потенційних затискачів при вимірюванні малих опорів є основним прийомом для усунення впливу з'єднувальних проводів та перехідних опорів на результат вимірювання.

При вимірі великих опорів, наприклад опорів ізоляторів, надходять так: до об'єкта прикладають напругу, а струм вимірюють і по ньому судять про значення вимірюваного опору.

При випробуванні діелектриків слід мати на увазі, що їхній електричний опір залежить від багатьох умов - навколишньої температури, вологості, витоків по брудній поверхні, значення випробувального напруження, тривалості його дії і т.д.

Вимір опору електричної ланцюга постійному струму практично виробляється найчастіше методом амперметра і вольтметра, логометричним чи мостовим методом.

Метод амперметра та вольтметра.Цей метод заснований на окремому вимірі струму Iв ланцюзі вимірюваного опору До хта напруги іна його затисках та подальшому обчисленні значення за показаннями вимірювальних приладів:

Я х = та/і.

Зазвичай струм / вимірюють амперметром, а напруга і -вольтметром цим пояснюється назва методу. При вимірі високоомних опорів, наприклад опору ізоляції, струм/малий та його вимірюють міліамперметром, мікроамперметром або гальванометром. При вимірі низькоомних опорів, наприклад шматка дроту, виявляється малим значення іі для його вимірювання застосовують мілівольтметри, мікровольтметри чи гальванометри. Однак у всіх цих випадках метод вимірювання зберігає своє найменування-амперметра та вольтметра. Можливі схеми включення приладів показано на рис. 10.2, а, б.

Мал. 10.2. Схеми для вимірювань малих (а)і великих (б)опорів

методом амперметра та вольтметра

Гідність методу полягає в простоті його реалізації, недолік - порівняно невисокій точності результату вимірювання, яка обмежена класом точності вимірювальних приладів, що застосовуються, і методичною похибкою. Остання зумовлена ​​впливом потужності, що споживається вимірювальними приладами в процесі вимірювання, тобто кінцевим значенням власних опорів амперметра Я Ата вольтметра Я в.

Виразимо методичну похибку через параметри схеми.

У схемі рис. 10.2, авольтметр показує значення напруги на затискачі Я х,а амперметр - суму струмів 1 У +/. Отже, результат виміру Я,обчислений за показаннями приладів, відрізнятиметься від Я х:

л _та й Я*

I + 1 У та/Я х + і Я у 1 + Я х /Я у "

Відносна похибка виміру у відсотках

• 1 + Я х /Я у

Тут наближена рівність справедлива, оскільки за правильної організації експерименту передбачається виконання умови Я у » Я х.

У схемі рис. 10.2, 6 амперметр показує значення струму в ланцюзі з Я х,а вольтметр - суму падінь напруги на Я х іта амперметрі та А.З огляду на це можна за показаннями приладів обчислити результат вимірювання:

+ Я А.

Ц+Ц л

Відносна похибка вимірювання у відсотках у цьому випадку дорівнює:

З одержаних виразів для відносних похибок видно, що у схемі рис. 10.2, ана методичну похибку результату вимірювання впливає лише опір Я у;для зниження цієї похибки необхідно забезпечити умову Я х «Я у.У схемі рис. 10.2, бна методичну похибку результату вимірювання впливає лише Я А;зниження цієї похибки досягається виконанням умови Я х » Я А.Таким чином, за практичного використання даного методу можна рекомендувати правило: вимірювання малих опорів слід проводити за схемою рис. 10.2, апри вимірі великих опорів перевагу слід віддавати схемою рис. 10.2, б.

Методичну похибку результату виміру можна виключити шляхом введення відповідних поправок, але для цього необхідно знати значення Я Аі Я в.Якщо вони відомі, то результат вимірювання за схемою рис. 10.2, бслід відняти значення Я А;у схемі рис. 10.2, арезультат виміру відображає паралельне з'єднання опорів Я хі Я,тому значення Я хобчислюється за формулою

Якщо при даному методі застосувати джерело живлення з заздалегідь відомим напругою, необхідність вимірювання напруги вольтметром відпадає, а шкалу амперметра можна відразу відградуювати в значеннях опору, що вимірюється. На цьому принципі засновано дію багатьох моделей омметрів безпосередньої оцінки, що випускаються промисловістю. Спрощена принципова схема такого омметра показано на рис. 10.3. Схема містить джерело ЕРС?, додатковий резистор Я дта амперметр (зазвичай мікроамперметр) А.При підключенні до затискачів схеми опору, що вимірюється. Я хв ланцюзі виникає струм I,під дією якого рухлива частина амперметра повертається на кут а, яке покажчик відхиляється на арозподілі шкали:

С/ Я а + Я А + Я х

де С, -ціна поділу (постійна) амперметра; Я А -опір амперметра.

Мал. 10.3. Принципова схема омметра із послідовним включенням

вимірюваного опору

Як видно з цієї формули, шкала омметра нелінійна, і стабільність градуювальної характеристики вимагає забезпечення стабільності всіх величин, що входять до рівняння. Тим часом джерело живлення в таких приладах зазвичай реалізується у вигляді сухого гальванічного елемента, ЕРС якого падає в міру його розряду. Ввести поправку на зміну?, як видно з рівняння, можна шляхом відповідного регулювання З„або Я – я.У деяких омметрах З,регулюється шляхом зміни індукції зазор магнітної системи амперметра за допомогою магнітного шунта.

У цьому випадку підтримується сталість відносин е/С,та градуювальна характеристика приладу зберігає своє значення незалежно від значення е.Регулювання З,проводиться так: затискачі приладу, до яких підключається До х,замикаються коротко (Я х = 0) і регулювання положення магнітного шунта домагаються установки покажчика амперметра на нульову позначку шкали; остання розташована на крайній правій точці шкали. На цьому регулювання закінчується, і пристрій готовий до вимірювання опорів.

У комбінованих приладах ампервольтомметри регулювання З,неприпустима, оскільки це призведе до порушення градуювання приладу в режимах вимірювань струмів та напруги. Тому у таких приладах поправку на зміну ЕРС евводять регулюванням опору змінного додаткового резистора Процедура регулювання та ж, що і в приладах з магнітною індукцією, що регулюється магнітним шунтом, в робочому зазорі. В цьому випадку градуювальна характеристика приладу змінюється, що призводить до додаткових методичних похибок. Однак параметри схеми вибираються так, щоб зазначена похибка була невеликою.

Можливий інший спосіб підключення вимірюваного опору – не послідовно з амперметром, а паралельно до нього (рис. 10.4). Залежність між Я хі кутом відхилення рухомої частини в даному випадку також нелінійна, проте нульова позначка на шкалі розташована зліва, а не праворуч, як це має місце у попередньому варіанті. Такий спосіб підключення вимірюваного опору застосовується при вимірюванні малих опорів, оскільки дозволяє обмежити споживаний струм.

Електронний омметрможе бути реалізований на базі підсилювача постійного струму з великим коефіцієнтом посилення, на-

Мал. 10.4.

вимірюваного опору

приклад на операційному підсилювачі (ОУ). Схему такого приладу показано на рис. 10.5. Його головна перевага – лінійність шкали для відліку результатів вимірів. ОУ охоплено негативним зворотним зв'язком через вимірюваний резистор Я х,живильну стабілізовану напругу?/ 0 подано на вхід підсилювача через допоміжний резистор /?, а до виходу підключений вольтметр РУПри великому власному коефіцієнті посилення ОУ, низькому вихідному та високому вхідному його опорах, вихідна напруга ОУ є:

та для заданих значень та 0та /?, шкалу вимірювального приладу можна проградуювати в одиницях вимірювання опору для відліку значення До х,причому вона буде лінійною в межах зміни напруги від 0 до?/вих тах - максимальної напруги на виході ОУ.

Мал. 10.5. Електронний омметр

З формули (10.1) видно, що максимальне значення вимірюваного опору є:

«, т „=-«,%="? 00.2)

Для зміни меж вимірювань перемикають значення опору резистора /?, або напруги?/0.

При вимірі низькоомних опорів можна у схемі поміняти місцями вимірюваний та допоміжний резистори. Тоді вихідна напруга буде обернено пропорційно величині Я х:

і шх =-і 0^. (10.3)

Слід зауважити, що даний спосіб включення не дозволяє вимірювати низькоомні опори менше десятків Ом, оскільки внутрішній опір джерела опорної напруги, яке становить частки або одиниці Ом, виявляється послідовно включеним з вимірюваним опором і вносить істотну похибку в вимірювання. Крім того, в цьому випадку втрачається основна перевага приладу - лінійність відліку опору, що вимірюється, а зсув нуля і вхідний струм підсилювача можуть вносити істотні помилки

Розглянемо спеціальну схему виміру малих опорів, вільну від цих недоліків (рис. 10.6). Вимірюваний резистор Я хразом із резистором Я 3утворює дільник напруги на вході ОУ. Напруга на виході схеми в цьому випадку дорівнює:

Мал. 10.6.

Якщо вибрати » Я х,той вираз спроститься і шкала приладу буде лінійною щодо Я х:

Електронний омметр не дозволяє вимірювати реактивні опори, оскільки включення вимірюваної індуктивності або

ємності в схему змінить фазові співвідношення в ланцюзі зворотного зв'язку ОУ та формули (10.1)-(10.4) стануть невірними. Крім того, ОУ може втратити стійкість і у схемі виникне генерація.

Логометричний метод.Цей метод заснований на вимірі відношення двох струмів /, і / 2 один з яких протікає по ланцюгу з вимірюваним опором, а інший - по ланцюгу, опір якого відомий. Обидва струму створюються одним джерелом напруги, тому нестабільність останнього практично не впливає на точність результату виміру. p align="justify"> Принципова схема омметра на основі логометра представлена ​​на рис. 10.7. Схема містить вимірювальний механізм на основі логометра, магнітоелектричної системи з двома рамками, одна з яких при протіканні струму створює відхиляючий, а інша - момент, що повертає. Опір, що вимірюється, може бути включено послідовно (рис. 10.7, а)або паралельно (рис. 10.7, б)щодо рамки вимірювального механізму.

Мал. 10.7. Схеми омметрів на основі логометра для вимірювання великих (а)

та малих (б)опорів

Послідовне включення застосовується для вимірювання середніх і великих опорів, паралельне - для вимірювання малих опорів. Розглянемо роботу омметра з прикладу схеми рис. 10.7, а.Якщо знехтувати опором обмоток рамок логометра, то кут повороту рухомої частини залежить тільки від відношення опорів: де /, і / 2 - струми через рамки логометра; Я 0 -опір рамок логометра; /?, - Відомий опір; Я х -вимірюваний опір.

Опором резистора /?, визначається діапазон вимірюваних омметром опорів. Напруга живлення логометра впливає на чутливість його вимірювального механізму до зміни вимірюваного опору і не повинна бути нижчою за певний рівень. Зазвичай напругу живлення логометрів встановлюють із деяким запасом для того, щоб його можливі коливання не впливали на точність результату вимірювання.

Вибір напруги живлення та спосіб його одержання залежать від призначення омметра та діапазону вимірюваних опорів: при вимірюванні малих та середніх опорів застосовують сухі батареї, акумулятори або джерела живлення від промислової мережі, при вимірюванні великих опорів – спеціальні генератори з напругою 100, 500, 100 більше.

Логометричний метод застосований у мегаомметрах ЕС0202/1Г та ЕС0202/2Г з внутрішнім електромеханічним генератором напруги. Вони застосовуються для вимірювання великих (10..10 9 Ом) електричних опорів, для вимірювання опору ізоляції електричних проводів, кабелів, роз'ємів, трансформаторів, обмоток електричних машин та інших пристроїв, а також вимірювання поверхневих і об'ємних опорів ізоляційних матеріалів.

При вимірюванні за допомогою мегаомметра опору електричної ізоляції слід враховувати температуру та вологість навколишнього повітря, від значення яких залежать можливі неконтрольовані витоки струму.

Цифрові омметри застосовуються в науково-дослідних, перевірочних та ремонтних лабораторіях, на промислових підприємствах, що виготовляють резистори, тобто там, де потрібна підвищена точність вимірів. У цих омметрах передбачається ручне, автоматичне та дистанційне керування діапазонами вимірювань. Виведення інформації про діапазон вимірювань, числове значення вимірюваної величини проводиться в паралельному двійково-десятковому коді.

Структурну схему омметра Щ306-2 представлено на рис. 10.8. Омметр включає блок перетворення /, блок індикації 10, блок керування 9, блок живлення, мікроЕОМ 4 та блок виведення результатів 11.

Мал. 10.8. Структурна схема омметра типу Щ306-2

Блок перетворення містить вхідний масштабний перетворювач 2, інтегратор 8 та блок управління 3. Вимірюваний резистор 7 підключається до ланцюга зворотного зв'язку операційного підсилювача. Через вимірюваний резистор залежно від такту вимірювання пропускається струм, що відповідає діапазону вимірювання, включаючи додатковий струм, викликаний зсувом нуля операційних підсилювачів. З виходу масштабного перетворювача напруга подається на вхід інтегратора, виконаного за принципом інтегрування багатотактного з вимірюванням величини розрядного струму.

Алгоритм управління забезпечує роботу масштабного перетворювача та інтегратора, а також зв'язок із мікроЕОМ.

У блоці управління відбувається заповнення інтервалів часу тактовими імпульсами, які потім надходять на входи чотирьох лічильників старших і молодших розрядів. Інформація, отримана на виходах лічильників, зчитується в оперативному пристрої (ОЗУ) мікроЕОМ.

Знімання інформації з блоку управління про результат вимірювання та режим роботи омметра, обробка та приведення даних до виду, необхідного для індикації, математична обробка результату, виведення даних у допоміжне ОЗП блоку управління, управління роботою омметра та інші функції покладені на мікропроцесор 5, розташований у блоці мікро-ЕОМ. У цьому ж блоці знаходяться стабілізатори 6 для живлення пристроїв Омметра.

Омметр побудований на мікросхемах підвищеного ступеня інтеграції.

Технічні характеристики

Діапазон вимірів 10Л..10 9 Ом. Клас точності меж вимірювань: 0,01/0,002 для 100 Ом; 0,005/0,001 для 1,10, 100 кОм; 0,005/0,002 для 1 МОм; 0,01/0,005 для 10 МОм; 0,2/0,04 для 100 МОм; 0,5/0,1 для 1 Гом (у чисельнику дано значення в режимі без накопичення даних, у знаменнику - з накопиченням).

Число десяткових розрядів: 4,5 у діапазонах з верхньою межею 100 МОм, 1 ГОм; 5,5 в інших діапазонах в режимі без підсумовування, 6,5 в режимі сумування.

Портативні цифрові мультиметри,наприклад серії М83 виробництва Мазієс/іможуть використовуватися як омметр класу точності 1.0 або 2.5.

При вивченні електротехніки доводиться мати справу з електричним, магнітними та механічними величинами та вимірювати ці величини.

Виміряти електричну, магнітну чи будь-яку іншу величину - це означає порівняти її з іншою однорідною величиною, прийнятою за одиницю.

У цій статті розглянуто класифікацію вимірювань, найважливішу для . До такої класифікації можна віднести класифікацію вимірювань з методологічної точки зору, тобто залежно від загальних прийомів отримання результатів вимірювань (види або класи вимірювань), класифікацію вимірювань залежно від використання принципів та засобів вимірювань (методи вимірювань) та класифікацію вимірювань залежно від динаміки вимірюваних величин.

Види електричних вимірів

Залежно від загальних прийомів отримання результату виміру поділяються такі види: прямі, непрямі і спільні.

До прямих виміріввідносяться ті, результат яких виходить безпосередньо з дослідних даних. Прямий вимір умовно можна виразити формулою Y = Х, де Y - потрібне значення вимірюваної величини; X-значення, безпосередньо одержуване з дослідних даних. До цього виду вимірів відносяться виміри різних фізичних величин за допомогою приладів, градуйованих у встановлених одиницях.

Наприклад, вимірювання сили струму амперметром, температури - термометром і т. д. До цього виду вимірювань відносяться і вимірювання, при яких значення величини, що шукається, визначається безпосереднім порівнянням її з мірою. Застосовувані засоби та простота (або складність) експерименту при віднесенні виміру до прямого не враховуються.

Непрямим називається такий вимір, у якому шукане значення величини знаходять виходячи з відомої залежності між цією величиною і величинами, подвергаемыми прямим вимірам. При непрямих вимірах числове значення вимірюваної величини визначається шляхом обчислення за формулою Y = F (Xl, Х2 ... Хn), де Y - значення величини, що вимірюється; Х1, Х2, Хn – значення виміряних величин. Як приклад непрямих вимірів можна зазначити вимірювання потужності в ланцюгах постійного струму амперметром і вольтметром.

Спільними виміраминазиваються такі, у яких шукані значення різноіменних величин визначаються шляхом розв'язання системи рівнянь, що пов'язують значення шуканих величин з безпосередньо виміряними величинами. Як приклад спільних вимірювань можна навести визначення коефіцієнтів у формулі, що зв'язує опір резистора з його температурою: Rt = R20

Методи електричних вимірів

Залежно від сукупності прийомів використання принципів та засобів вимірювань усі методи поділяються на метод безпосередньої оцінки та методи порівняння.

Сутність методу безпосередньої оцінкиполягає в тому, що про значення вимірюваної величини судять за показанням одного (прямі вимірювання) або кількох (непрямі вимірювання) приладів, заздалегідь проградуйованих в одиницях вимірюваної величини або одиницях інших величин, від яких залежить вимірювана величина.

Найпростішим прикладом методу безпосередньої оцінки може бути вимірювання будь-якої величини одним приладом, шкала якого проградуйована у відповідних одиницях.

Друга велика група методів електричних вимірів об'єднана під загальною назвою методів порівняння. До них відносяться всі ті методи електричних вимірювань, при яких вимірювана величина порівнюється з величиною, що відтворюється мірою. Таким чином, відмінною рисою методів порівняння є безпосередня участь заходів у процесі виміру.

Методи порівняння поділяються на такі: нульовий, диференціальний, заміщення та збіги.

Нульовий метод - це метод порівняння вимірюваної величини з мірою, у якому результуючий ефект на величину індикатор доводиться до нуля. Таким чином, при досягненні рівноваги спостерігається зникнення певного явища, наприклад, струму в ділянці ланцюга або напруги на ньому, що може бути зафіксовано за допомогою приладів - нуль-індикаторів. Внаслідок високої чутливості нуль-індикаторів, а також тому, що заходи можуть бути виконані з великою точністю, виходить і більша точність вимірів.

Прикладом застосування нульового методу може бути вимірювання електричного опору мостом з повним врівноваженням.

При диференційному методі, так само як і при нульовому, вимірювана величина порівнюється безпосередньо або опосередковано з мірою, а про значення вимірюваної величини в результаті порівняння судять по різниці одночасно вироблених цими величинами ефектів і відомою величиною, що відтворюється мірою. Таким чином, у диференціальному методі відбувається неповне врівноваження вимірюваної величини, і в цьому полягає відмінність диференціального методу від нульового.

Диференціальний метод поєднує у собі частина ознак методу безпосередньої оцінки та частина ознак нульового методу. Він може дати вельми точний результат виміру, якщо вимірювана величина і міра мало відрізняються один від одного.

Наприклад, якщо різниця цих двох величин дорівнює 1% і вимірюється з похибкою до 1%, то цим похибка вимірювання шуканої величини зменшується до 0,01%, якщо не враховувати похибки міри. Прикладом застосування диференціального методу може бути вимірювання вольтметром різниці двох напруг, з яких одна відома з великою точністю, а інша є шуканою величиною.

Метод заміщенняполягає в почерговому вимірі шуканої величини приладом і вимірі цим же приладом заходи, що відтворює однорідну величину, що вимірюється. За результатами двох вимірів може бути обчислена потрібна величина. Внаслідок того, що обидва виміри робляться тим самим приладом в однакових зовнішніх умовах, а шукана величина визначається по відношенню до показань приладу, значною мірою зменшується похибка результату вимірювання. Так як похибка приладу зазвичай неоднакова в різних точках шкали, найбільша точність виміру виходить при однакових показаннях приладу.

Прикладом застосування методу заміщення може бути вимірювання порівняно великого шляхом послідовного вимірювання сили струму, що протікає через контрольований резистор і зразковий. Живлення ланцюга при вимірюваннях повинно проводитися від одного джерела струму. Опір джерела струму і приладу, що вимірює струм, має бути дуже мало порівняно зі змінним та зразковим опорами.

Метод збігів- це такий метод, при якому різницю між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, вимірюють, використовуючи збіг позначок шкал або періодичних сигналів. Цей метод широко застосовується у практиці неелектричних вимірів.

Прикладом може бути вимірювання довжини. В електричних вимірах як приклад можна навести вимір частоти обертання тіла стробоскопом.

Вкажемо ще класифікацію вимірювань за ознакою зміни у часі вимірюваної величини. Залежно від цього, чи змінюється вимірювана величина у часі чи залишається у процесі виміру незмінною, розрізняються статичні і динамічні виміри. Статичними називаються виміри постійних або значень, що встановилися. До них відносяться і вимірювання діючих і амплітудних значень величин, але в режимі, що встановився.

Якщо вимірюються миттєві значення величин, що змінюються в часі, то вимірювання називаються динамічними . Якщо за динамічних вимірах засоби вимірювань дозволяють безперервно стежити за значеннями вимірюваної величини, такі виміри називаються безперервними.

Можна здійснити вимірювання будь-якої величини шляхом вимірювань її значень в деякі моменти часу t1, t2 і т. д. В результаті виявляться відомими не всі значення величини, що вимірювається, а лише значення у вибрані моменти часу. Такі виміри називаються дискретними.

Основними параметрами електричних кіл є: для ланцюга постійного струму опір R, для ланцюга змінного струму активний опір , індуктивність , ємність , комплексний опір .

Найчастіше для вимірювання цих параметрів застосовують такі методи: омметра, амперметра - вольтметра, бруківки. Застосування компенсаторів для вимірювання опорів вже розглядалося у п. 4.1.8. Розглянемо інші методи.

Омметри.Безпосередньо та швидко опору елементів ланцюга постійного струму можна виміряти за допомогою омметра. У схемах, поданих на рис. 16 ЇМ- магнітоелектричний вимірювальний механізм.

При постійному значенні напруги живлення
показання вимірювального механізму залежать тільки від значення опору, що вимірюється
. Отже, шкала може бути відградуйована в одиницях опору.

Для послідовної схеми включення елемента з опором
(Рис. 4.16, ) кут відхилення стрілки

,

Для паралельної схеми включення (Рис. 4.16, )

,

де - чутливість магнітоелектричного вимірювального механізму; - Опір вимірювального механізму;
- Опір додаткового резистора. Оскільки значення всіх величин у правій частині вищенаведених рівнянь, крім
, то кут відхилення визначається значенням
.

Шкали омметрів для обох схем нерівномірні включення. У послідовній схемі включення, на відміну від паралельної, нуль шкали поєднаний з максимальним кутом повороту рухомої частини. Омметри з послідовною схемою включення більш придатні вимірювання великих опорів, і з паралельної схемою - малих. Зазвичай омметри виконують як переносних приладів класів точності 1,5 і 2,5. Як джерело живлення застосовують батарею. Необхідність встановлення нуля за допомогою коректора є великим недоліком розглянутих омметрів. Цей недолік відсутній у омметрів із магнітоелектричним логометром.

Схема включення логометра в омметр представлена ​​на рис. 4.17. У цій схемі 1 та 2 - котушки логометра (їх опору і );
і
- додаткові резистори, постійно включені до схеми.

,

то відхилення стрілки логометра

,

тобто кут відхилення визначається значенням
і не залежить від напруги .

Омметри з логометром мають різні конструкції в залежності від необхідної межі вимірювання, призначення (щитовий або переносний прилад) і т.п.

Метод амперметра – вольтметра. Цей метод є непрямим методом вимірювання опору елементів ланцюгів постійного та змінного струмів. Амперметром і вольтметром вимірюються відповідно струм і напруга на опорі
значення якого потім розраховується за законом Ома:
. Точність визначення опорів цим методом залежить як від точності приладів, так і від схеми включення, що застосовується (рис. 4.18, і ).

При вимірі щодо невеликих опорів (менше 1 Ом) схема на рис. 4.18, краще, так як вольтметр підключений безпосередньо до вимірюваного опору
, А струм , що вимірюється амперметром, дорівнює сумі струму у вимірюваному опорі та струму у вольтметрі , тобто.
. Так як >>, то
.

При вимірі відносно великих опорів (більше 1 Ом) краще схема на рис. 4.18, , так як амперметр безпосередньо вимірює струм у опорі
, а напруга , що вимірюється вольтметром, дорівнює сумі напруг на амперметрі
та вимірюваному опорі
, тобто.
. Так як
>>
, то
.

Принципові схеми вмикання приладів для вимірювання повного опору елементів
ланцюги змінного струму методом амперметра - вольтметра ті ж, що й для вимірювання опорів
. У цьому випадку за виміряними значеннями напруги і струму визначають повний опір
.

Очевидно, що цим методом не можна виміряти аргумент опору, що повіряється. Тому методом амперметра - вольтметра можна вимірювати індуктивності котушок та ємності конденсаторів, втрати в яких досить малі. В цьому випадку

;
.