Реферат измерение электрического напряжения

Реферат: Измерение параметров электрических цепей

Комбинированные приборы магнитоэлектрической системы

Универсальные электронные измерительные приборы

Приборы для измерения сопротивлений

Определение сопротивления заземления

Измерением называют нахождение значения физической величины опытным путем, с помощью специальных технических средств – измерительных приборов.

Таким образом, измерение – это информационный процесс получения опытным путем численного отношения между данной физической величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения.

Результат измерения – именованной число, найденное путем измерения физической величины. Одна из основных задач измерения – оценка степени приближения или разности между истинным и действительным значениями измеряемой физической величины – погрешности измерения.

Основными параметрами электрических цепей являются: сила тока, напряжение, сопротивление, мощность тока. Для измерения этих параметров используют электроизмерительные приборы.

Измерение параметров электрических цепей осуществляется двумя способами: первый – прямой метод измерения, второй – косвенный метод измерения.

Прямой метод измерения подразумевает получения результата непосредственно из опыта. Косвенным измерением называют измерение, при котором искомая величина находится на основании известной зависимости между этой величиной и величиной, полученной в результате прямого измерения.

Электроизмерительные приборы – класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений – меры, преобразователи, комплексные установки.

Электроизмерительные приборы классифицируются следующем образом: по измеряемой и воспроизводимой физической величине (амперметр, вольтметр, омметр, частометр и др.); по назначению (измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства); по способу предоставления результатов измерений (показывающие и регистрирующие); по методу измерений (приборы непосредственно оценки и приборы сравнения); по способу применения и по конструкции (щитовые, переносные и стационарные); по принципу действия (электромеханические – магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, ферродинамические, индукционные, магнитодинамические; электронные; термоэлектрические; электрохимические).

В данном реферате я постараюсь рассказать об устройстве, принципе действия, дать описание и краткую характеристику электроизмерительным приборам электромеханического класса.

Амперметр – прибор для измерения силы тока в амперах (рис.1). Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи (рис.2) , силу тока в котором измеряют; для увеличения предела измерений — с шунтом или через трансформатор.

Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол, пропорциональной величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Принцип действия магнитоэлектрического прибора основан на создании крутящего момента, благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки. С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки пропорционален силе тока.

Электродинамические амперметры состоят из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействия между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки. В электрическом контуре амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при высоком напряжении или больших токах — через трансформатор.

Технические данные некоторых типов отечественных амперметров, миллиамперметров, микроамперметров, магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, а также тепловой систем приведены в таблице 1.

Таблица 1. Амперметры, миллиамперметры, микроамперметры

Вольтметр — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях (рис. 3). Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии (рис.4).

По принципу действия вольтметры разделяются на: электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические; электронные — аналоговые и цифровые. По назначению: постоянного тока; переменного тока; импульсные; фазочувствительные; селективные; универсальные. По конструкции и способу применения: щитовые; переносные; стационарные. Технические данные некоторых отечественных вольтметров, милливольтметров магнитоэлектрической, электродинамической, электромагнитной, а также тепловой систем представлены в таблице 2.

Таблица 2. Вольтметры и милливольтметры

Комбинированные приборы магнитоэлектрической системы

Для измерения в цепях постоянного тока используются комбинированные приборы магнитоэлектрической системы ампер-вольметры. Технические данные о некоторых типах приборов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Комбинированные приборы магнитоэлектрической системы .

Технические данные о комбинированных приборах – ампервольметрах и ампервольтваттметрах для измерения напряжения и тока, а также мощности в цепях переменного тока.

Комбинированные переносные приборы для измерения в цепях постоянного и переменного токов обеспечивают измерение постоянных и переменных токов и сопротивлений, а некоторые – также емкость элементов в весьма широком диапазоне, отличаются компактностью, имеют автономное питание, что обеспечивает их широкое применение. Класс точности этого типа приборов на постоянном токе 2,5; на переменном – 4,0.

Универсальные электронные измерительные приборы

Универсальные измерительные приборы (универсальные вольтметры) находят широкое применение для измерения электрических величин. Эти приборы позволяют, как правило, измерять в исключительно широких пределах переменные и постоянные напряжения и токи, сопротивления, в некоторых случаях частоту сигналов. В литературе их часто называют универсальными вольтметрами, в силу того, что любая измеряемая приборами величина так или иначе преобразуется в напряжение, усиливается широкополосным усилителем. Приборы имеют стрелочную шкалу (прибор электромеханического типа), либо дисплей с жидкокристаллическим индикатором, в некоторых приборах имеются встроенные программы, обеспечивается математическая обработка результатов.

Сведения о некоторых типах современных отечественных универсальных приборов приведены в таблице 4.

Таблица 4. Универсальные измерительные приборы

Источник

Реферат на тему: Электроизмерительные приборы

• Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
• Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

Если вы хотите научиться сами правильно выполнять и писать рефераты по любым предметам, то на странице «что такое реферат и как его сделать» я подробно написала.

Введение

Измерительный прибор — измерительный прибор, позволяющий непосредственно считывать значения измеряемой величины. В аналоговых измерительных приборах отсчет производится по шкале, в цифровых — по цифровому считывающему устройству. Индикационные измерительные устройства предназначены только для визуального считывания показаний, регистрирующие измерительные устройства снабжены устройством для их фиксации, чаще всего на бумаге. Регистрирующие измерительные устройства подразделяются на самозаписывающие, позволяющие получать запись показаний в виде диаграммы, и печатные, обеспечивающие печать показаний в цифровом виде. В средствах измерения прямого действия (например, манометре, амперметре) проводится одно или несколько преобразований измеренного значения, и его значение находится без сравнения с известным одноименным значением. В средствах сравнения измеренное значение напрямую сравнивается с одноименным значением, воспроизводимым мерой (примеры — равнополочные весы, электрический потенциометр, компаратор для линейных мер). Типы измерительных устройств включают в себя интегрирующие измерительные устройства, в которых входное значение интегрируется во времени или по другой независимой переменной (электрические счетчики, газовые счетчики), и суммирующие измерительные устройства, которые дают значение двух или более значений, передаваемых через разные каналов (ваттметр, суммирующий мощность нескольких электрических генераторов).

Для автоматизации управления технологическими процессами измерительные приборы часто комплектуются дополнительными регулирующими, счетно-решающими и регулирующими устройствами, работающими по заданным программам.

Чувствительность измерительного устройства — это отношение перемещения стрелки устройства относительно шкалы (выраженное в линейных или угловых единицах) к изменению значения измеряемой величины, вызвавшего это перемещение.

Шкала (от латинского scala — лестница) измерительного прибора, часть считывающего устройства прибора, представляющая собой набор отметок (точек, штрихов, расположенных в определенной последовательности) и нанесенных на некоторых из них счетными числами или другими соответствующими символами. к серии последовательных значений измеряемой величины. Определяются параметры шкалы — ее пределы, деление шкалы (разница значений величины, соответствующих двум соседним отметкам) и т. д. предельными значениями измерения, реализуемыми измерительным механизмом прибора, чувствительностью прибора и требуемой точностью считывания. В зависимости от конструкции считывающего устройства деления шкалы могут быть расположены по окружности, дуге или прямой линии, а сама шкала может быть равномерной, квадратичной, логарифмической и т. д. Основные деления шкалы, соответствующие числовым обозначениям, наносятся более длинными (или более толстыми) линиями. Показания измеряются невооруженным глазом на расстояниях между делениями до 0,7 мм, при меньшем — с помощью лупы или микроскопа. Для дробной оценки делений шкалы используются дополнительные шкалы — нониусы.

Вернье — это вспомогательная шкала, с помощью которой отсчитываются доли деления основной шкалы измерительного прибора. Прототип современного нониуса был предложен французским математиком П. Вернье, поэтому нониус часто называют нониусом. Нониус получил свое название от португальца П. Нунеса (латинизированное имя Нониус), предложившего другое подобное устройство для подсчета долей деления шкалы, которое сейчас, однако, не используется. Различают линейные, гониометрические, спиральные, поперечные и другие типы нониуса. Использование линейного нониуса основано на разнице между интервалами деления основной шкалы и нониуса. Длина верньера (целое число его делений) точно укладывается в определенное целое число делений основной шкалы. Когда нулевая отметка нониуса совпадает с любой отметкой L основной шкалы, результат измерения A соответствует значению, определяемому отметкой L; если нулевая отметка нониуса не совпадает с L, значение A = L + ki , где k — количество делений нониуса от нуля до совпадающего со штрихом основной шкалы; i — наименьшая доля деления основной шкалы, которая может быть оценена с помощью нониуса (обычно i = 0,1; 0,05 или 0,02 мм ). Принцип счета с помощью гониометрического нониуса, применяемого в ряде оптико-механических устройств, такой же, как и с помощью линейного нониуса.

Считывающее устройство измерительного прибора (аналогового или цифрового) — это часть устройства, предназначенная для считывания его показаний. Считывающее устройство аналогового устройства обычно состоит из шкалы и указателя, причем указатель или шкала могут быть подвижными. По типу указателя считывающие устройства делятся на указательные и световые. В индикаторах часового типа стрелка движется концом относительно отметок шкалы. Конец стрелы может быть копьевидным или выполнен в виде ножа или натянутой нити. В двух последних случаях весы снабжены зеркалом, чтобы исключить ошибку считывания, вызванную параллаксом. В световых считывающих устройствах роль стрелки выполняет луч света, отраженный от зеркала, закрепленного на подвижной части устройства. Положение последних зависит от положения светового изображения на шкале, по которой отсчитываются показания. Светочитающее устройство позволяет устранить погрешность параллакса и повысить чувствительность устройства за счет увеличения длины указателя и удвоения угла его поворота.

Считывающее устройство цифрового устройства позволяет получать показания непосредственно в цифровом виде. Для создания изображений чисел используются цифровые индикаторы различного дизайна. Механические индикаторы состоят из нескольких роликов или дисков с цифрами по окружности и ряда окон, в которых отображаются номера отдельных роликов (дисков). Такими измерительными приборами комплектуются, например, счетчики электроэнергии. Электромеханические индикаторы содержат движущиеся части с изображениями чисел, перемещаемые электромеханическими приводными устройствами. В электрических индикаторах используются лампы накаливания, люминесцентные или газоразрядные элементы и электронно-лучевые трубки, формирующие изображения чисел.

Точность измерения — это характеристика измерения, отражающая степень близости его результатов к истинному значению измеряемой величины. Чем меньше результат измерения отклоняется от истинного значения величины, то есть чем меньше его ошибка, тем выше точность измерения независимо от того, является ли ошибка систематической, случайной или содержит оба компонента. Иногда ошибка указывается как количественная оценка точности измерения, однако погрешность противоположна точности, и логичнее указать обратную величину относительной погрешности (без учета ее знака) как оценку погрешности. точность измерения; например, если относительная погрешность составляет ± 10-5, то точность составляет 105.

Точность меры и измерительного устройства — это степень близости значений меры или показаний измерительного устройства к истинному значению величины, воспроизводимой мерой или измеренной устройством. Точные меры или измерительные приборы имеют небольшие ошибки, как систематические, так и случайные.

Классы точности средств измерений — это обобщенная характеристика средств измерений, которая служит индикатором пределов основных и дополнительных погрешностей, установленных для них государственными стандартами, и других параметров, влияющих на точность. Введение классов точности облегчает стандартизацию средств измерений и их выбор для измерений с требуемой точностью.

Из-за разнообразия измеряемых величин и средств измерений невозможно ввести единый способ выражения пределов допустимых погрешностей и единых обозначений классов точности. Если пределы погрешности выражены в виде приведенной погрешности (т. е. в процентах от верхнего предела измерения, диапазона измерения или длины шкалы прибора), а также в виде относительной погрешности (т. е. в виде процента от фактической значение величины), то классы точности обозначают числом, соответствующим значению ошибки. Например: класс точности 0,1 соответствует ошибке 0,1%. Многие показывающие устройства (амперметры, вольтметры, манометры и т. д.) Выполнены в соответствии с приведенной погрешностью, выраженной в процентах от верхнего предела измерения. В этих случаях используется несколько классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1.0; 1,5; 2,5; 4.0.

Электродинамическое устройство

Электродинамическое устройство — это измерительное устройство, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Электродинамическое устройство состоит из измерительного преобразователя, преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы. Наиболее распространены электродинамические устройства с подвижной катушкой, внутри которых движущаяся катушка расположена на оси со стрелкой. Крутящий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создается пружиной, с которой соединена ось. Когда моменты равны, стрелка останавливается. Электродинамические инструменты являются наиболее точными электрическими измерительными приборами, используемыми для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеренного значения. Такое включение обмоток используется в электродинамических устройствах для измерения напряжения и тока (вольтметры и амперметры). Электродинамические измерительные механизмы также используются для измерения мощности (ваттметры). В этом случае ток, пропорциональный току, проходит через неподвижную катушку, а ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи, проходит через подвижную катушку. Показания счетчика пропорциональны активной или реактивной электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде логометров они используются как частотомеры, фазометры и фарадометры. Электродинамические устройства изготавливаются в основном с портативными приборами высокой точности — класса 0,1; 0,2; 0,5. Разновидностью электродинамических устройств является ферродинамическое устройство, в котором магнитный сердечник из ферромагнитного материала используется для усиления магнитного поля неподвижной катушки. Такие устройства предназначены для работы в условиях вибрации, ударов и ударов. Класс точности ферродинамических устройств 1,5 и 2,5.

Электростатическое устройство

Электростатическое устройство — это измерительное устройство, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии электродов, несущих противоположные электрические заряды. В электростатическом устройстве измеренное значение преобразуется в напряжение переменного или постоянного тока, которое обнаруживается электростатическим измерительным механизмом. Измеренное напряжение подается на подвижный электрод, закрепленный на оси, связанной со стрелкой, и на неподвижный электрод, изолированный от него. В результате взаимодействия зарядов, возникающих на электродах, на оси появляется крутящий момент, пропорциональный квадрату приложенного напряжения. Пружина, действующая на ось, создает момент, противодействующий крутящему моменту и пропорциональный углу поворота оси подвижного электрода. При взаимодействии вращающего и противодействующего моментов стрелка измерительного механизма поворачивается на угол, пропорциональный квадрату напряжения, приложенного к электродам. Шкала, откалиброванная в единицах измеряемых величин, оказывается неровной, часто это выполняется со световым индикатором. Электростатический прибор обычно используется для измерения переменного или постоянного напряжения, в том числе высокочастотного. Эти устройства отличаются низким энергопотреблением и независимостью показаний от частоты. На них действуют внешние электростатические поля, которые ослабляются внутренней защитой прибора. Электростатический прибор высочайшего класса точности 0,005.

Термоэлектрическое устройство

Термоэлектрический прибор — это измерительный прибор для измерения силы переменного тока, реже электрического напряжения, мощности. Это комбинация магнитоэлектрического измерителя с одним или несколькими термопреобразователями. Термопара состоит из термопары (или нескольких термопар) и нагревателя, через который протекает измеряемый ток. Под действием тепла, выделяемого нагревателем, между свободными концами термопары возникает термоэлектрическая мощность, которая измеряется магнитоэлектрическим измерителем. Для расширения диапазона измерений термопреобразователей применяется высокочастотный ИТТ.

Термоэлектрические устройства обеспечивают относительно высокую точность измерения в широком диапазоне частот и независимость показаний от формы тока, протекающего через нагреватель. Их основные недостатки — зависимость показаний от температуры окружающей среды, значительная собственная потребляемая мощность, недопустимость больших перегрузок (не более 1,5 раза). В основном они используются для измерения действующего значения переменного тока (от единиц мкА до нескольких десятков А) в диапазоне частот от нескольких десятков Гц до нескольких сотен МГц с погрешностью 1-5%.

Электромагнитное устройство

Электромагнитное устройство — измерительное устройство, принцип действия которого основан на взаимодействии магнитного поля, пропорционального измеряемой величине, с сердечником из ферромагнитного материала. Основными элементами электромагнитного устройства являются: измерительная схема, преобразующая измеренное значение в постоянный или переменный ток, и измерительный механизм электромагнитной системы. Электрический ток в катушке электромагнитной системы создает электромагнитное поле, которое втягивает сердечник в катушку, что приводит к крутящему моменту на оси, пропорциональному квадрату тока, протекающего через катушку. В результате воздействия на ось пружины создается момент, который противодействует крутящему моменту и пропорционален углу поворота оси. Когда моменты взаимодействуют, ось и связанная с ней стрелка поворачиваются на угол, пропорциональный квадрату измеренного значения. Когда моменты равны, стрелка останавливается.

Электромагнитные амперметры и вольтметры производятся для измерений в основном в цепях переменного тока частотой 50 Гц. В электромагнитном амперметре катушка измерительного механизма включена последовательно в цепь измеряемого тока, в вольтметре — параллельно. Электромагнитные измерительные механизмы также используются в ратиометрах. Чаще всего панельные счетчики имеют классы точности 1,5 и 2,5, хотя есть приборы классов 0,5 и даже 0,1 с рабочей частотой до 800 Гц.

Магнитоэлектрическое устройство

Магнитоэлектрическое устройство — это инструмент прямой оценки для измерения силы электрического тока, напряжения или количества электричества в цепях постоянного тока. Подвижная часть измерительного механизма магнитоэлектрического устройства перемещается за счет взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током. Наиболее распространены магнитоэлектрические устройства с подвижной рамой, находящейся в поле постоянного магнита. Когда ток течет по виткам рамы, возникают силы, формирующие крутящий момент. Ток подводится к раме через пружины или скобы, которые создают механический момент встречного вращения. Под действием обоих моментов рамка перемещается на угол, пропорциональный току в кадре. Только небольшие токи силой от нескольких мкА до десятков мА могут пропускаться непосредственно через обмотку корпуса, чтобы не перегреть обмотки и не растяжки. Для расширения пределов измерения тока и напряжения к корпусу подключаются шунтирующие и дополнительные сопротивления, подключаемые извне или встроенные. Существуют магнитоэлектрические устройства, в которых постоянный магнит помещен внутри движущейся катушки, а также магнитоэлектрические устройства с движущимся магнитом, установленным на оси внутри неподвижной катушки. Также используются магнитоэлектрические ратиометры. Магнитоэлектрические устройства с подвижным магнитом проще, имеют меньшие габариты и вес, но меньшую точность и чувствительность, чем устройства с подвижной рамой. Для подсчета показаний используется указка или световая указка: луч света от осветителя направляется на зеркало, закрепленное на подвижной части прибора, отражается от него и образует светлое пятно с темной линией в центре. в масштабе магнитоэлектрического устройства.

Отличительные особенности магнитоэлектрического устройства — равномерная шкала, хорошее демпфирование, высокая точность и чувствительность, низкое энергопотребление; они чувствительны к перегрузкам, механическим ударам и ударам и не очень чувствительны к воздействию внешних магнитных полей и температуры окружающей среды.

Электроизмерительный комбинированный прибор

Комбинированное электрическое измерительное устройство — измерительное устройство, в котором один измерительный механизм или несколько различных измерительных преобразователей с общим считывающим устройством используются для измерения (неодновременного) двух или более величин. Шкала или считывающее устройство электрического измерительного комбинированного прибора градуируется в единицах измеряемых величин. Наиболее широко используемые приборы для измерения электрического напряжения, переменного и постоянного тока — ампервольтметры; напряжения, постоянного и переменного тока и сопротивления — ампер-вольтметры (авометры); индуктивность, постоянное напряжение, количество импульсов — универсальные цифровые электрические комбинированные приборы.

Амперметр

Амперметр — прибор для измерения постоянного и переменного тока в амперах (А). Шкала амперметра откалибрована в килоамперах, миллиамперах или микроамперах в соответствии с диапазоном измерения прибора. Амперметр включен последовательно в электрическую цепь; для увеличения предела измерения — шунтом или через трансформатор. Под действием тока движущаяся часть устройства вращается; угол поворота стрелки, связанной с ним, пропорционален силе тока. Существуют амперметры, использующие магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические (ферромагнитные), термоэлектрические и выпрямительные системы.

В зависимости от области применения конструкции амперметра обеспечивают защиту от внешних воздействий — они устойчивы к перепадам температуры (от 60 ° C до — 60 ° C), вибрациям, сотрясениям и могут работать при относительной влажности 80-98%.

Ваттметр

Ваттметр — это прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространены электродинамические ваттметры, механизм которых состоит из неподвижной катушки, включенной последовательно с нагрузкой (токовая цепь), и подвижной катушки , включаемой через большой последовательный резистор R, параллельный нагрузке (цепь напряжения). Работа ваттметра основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении через них электрического тока. В этом случае крутящий момент, вызывающий отклонение подвижной части устройства и подключенной к нему стрелки (указателя), пропорционален произведению силы тока и напряжения при постоянном токе, а также косинусу фазы угол между током и напряжением при переменном токе. Применяются также ферродинамические ваттметры, реже индукционные, термоэлектрические и электростатические.

Промышленность СССР выпускала переносные (лабораторные) электродинамические ваттметры классов точности 0,2 и 0,5, предназначенные для измерения постоянного и переменного (частотой до 5 кГц ) токов. Измерения мощности при частоте переменного тока более 5 кГц проводятся термоэлектрическими ваттметрами. Для измерения мощности на электростанциях обычно используют панельные (стационарные) ваттметры, обычно ферродинамические и реже индукционные.

Мощность в трехфазных цепях измеряется трехфазными ваттметрами, которые представляют собой конструктивную комбинацию трех (двух) механизмов однофазных ваттметров. Подвижные катушки трехфазных ваттметров усилены на общей оси, суммируя тем самым создаваемые ими крутящие моменты. В цепи высокого напряжения ваттметр включается через измерительные трансформаторы (тока и напряжения).

Вольтметр

Вольтметр — это электрическое устройство для измерения ЭДС или напряжений в электрических цепях. Вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Первым в мире вольтметром был «индикатор электрической силы» русского физика Г. Рихмана (1745 г.). Принцип действия «указателя» используется и в современном электростатическом вольтметре.

Наиболее простыми в изготовлении, дешевыми и надежными в эксплуатации являются вольтметры электромагнитные. В основном они используются в качестве стационарных в распределительных щитах электростанций и промышленных предприятий, реже — в качестве лабораторных приборов. Недостатками таких вольтметров являются относительно большое собственное энергопотребление (3-7 Вт) и высокая индуктивность обмотки, что приводит к значительной зависимости показаний вольтметра от частоты.

Наиболее чувствительными и точными вольтметрами являются магнитоэлектрические, однако они подходят для измерений только в цепях постоянного тока. В комплекте с термоэлектрическими, полупроводниковыми или ламповыми преобразователями переменного тока в постоянный они используются для измерения напряжения в цепях переменного тока. Такие вольтметры называются термоэлектрическими, выпрямительными и электронными и используются в основном в лабораторной практике. Выпрямительные вольтметры используются для измерений в звуковом диапазоне частот, а термоэлектрические и электронные — в высоких частотах. Недостатком этих устройств является существенное влияние на правильность их считывания формы измеряемой кривой напряжения.

Электронные вольтметры имеют сложные схемы с использованием недостаточно стабильных элементов (электронные лампы, малые электрические сопротивления и конденсаторы), что приводит к снижению их надежности и точности. Однако они незаменимы для измерений в маломощных радиосхемах, поскольку имеют большой входной импеданс и работают в широком диапазоне частот (от 50 Гц до 100 МГц) с ошибками, не превышающими 3% верхнего предела измерения. Также выпускаются электронные вольтметры для измерения амплитуды импульсов напряжения длительностью от десятых долей микросекунды с скважностью до 2500.

В начале ХХ века. широкое распространение получили вольтметры тепловых и индукционных систем; в настоящее время их промышленное производство прекращено из-за присущих им недостатков — большого собственного энергопотребления и зависимости показаний от температуры окружающей среды.

Фазомер

Фазомер — устройство для измерения косинуса фазового угла (или коэффициента мощности) между напряжением и током в электрических цепях переменного тока промышленной частоты или для измерения разности фаз электрических колебаний. Измерение косинуса фазового угла на промышленной частоте осуществляется электромеханическими фазометрами с прямым отсчетом, в которых измерительным механизмом служит логометр (электродинамический, ферродинамический, электромагнитный или индукционный); отклонение подвижной части логометра зависит от фазового сдвига соответствующих напряжения и тока. В качестве фазометра для широкого частотного диапазона используются электронные счетчики для интервалов времени между моментами прохождения коррелированных колебаний через ноль, а также градуированные измерительные фазовращатели в сочетании с индикаторами нулевой разности фаз (например, с фазовые детекторы). Погрешности измерения электромеханическими фазометрами 1-3 °, электронными 0,05-0,1 °.

Частотомер

Частотомер — прибор для измерения частоты периодических процессов (колебаний). Частота механических колебаний обычно измеряется с помощью вибромеханических частотомеров и электрических частотомеров, используемых вместе с преобразователями механической вибрации в электрические. Простейший вибрационный механический частотомер, действие которого основано на резонансе, представляет собой серию упругих пластин, укрепленных с одного конца на общем основании. Пластины подбираются по длине и массе таким образом, чтобы частоты их собственных колебаний составляли некую дискретную шкалу, по которой определяется значение измеренной частоты. Механические колебания, воздействующие на основание частотомера, вызывают вибрацию упругих пластин, при этом наибольшая амплитуда колебаний наблюдается у пластины, у которой собственная частота колебаний равна (или близка по величине) к измеренной частоте.

Для измерения частоты электрических колебаний используются электромеханические, электродинамические, электронные, электромагнитные, магнитоэлектрические частотомеры. Простейший электромеханический частотомер вибрационного типа состоит из электромагнита и ряда упругих пластин (как в механическом частотомере) на общем основании, соединенных с якорем электромагнита. Измеренные электрические колебания подводятся к обмотке электромагнита; Возникающие при этом колебания якоря передаются пластинам, колебания которых определяют значение измеряемой частоты. В электродинамических частотомерах основным элементом является логометр, в одну из ветвей которого включен колебательный контур, постоянно настроенный на среднюю частоту для диапазона измерения этого прибора. Когда такой частотомер подключен к электрической цепи переменного тока измеряемой частоты, подвижная часть логометра отклоняется на угол, пропорциональный фазовому сдвигу между токами в катушках ратиометра, который зависит от соотношения измеряемых величин. частота и резонансная частота колебательного контура. Погрешность измерения электродинамического частотомера 10-12 — 5 · 10-14.

Частота электромагнитных колебаний в радиочастотном и микроволновом диапазоне частот измеряется с помощью электронных частотомеров (волновомеров) — резонансных, гетеродинных, цифровых и др.

Работа измерителя резонансной частоты основана на сравнении измеренной частоты с собственной частотой электрического контура (или микроволнового резонатора), настроенного на резонанс с измеренной частотой. Измеритель резонансной частоты состоит из колебательного контура с петлей связи, воспринимающей электромагнитные колебания (радиоволны), детектора, усилителя и индикатора резонанса. При измерении схема настраивается с помощью калиброванного конденсатора (или поршневого резонатора в микроволновом диапазоне) на частоту воспринимаемых электромагнитных колебаний до возникновения резонанса, который фиксируется по наибольшему отклонению стрелки индикатора. Погрешность измерения таким частотомером составляет 5,10-3 — 5 · 10-4. В гетеродинных частотомерах измеренная частота сравнивается с известной частотой (или ее гармониками) образцового генератора — гетеродина. При настройке частоты гетеродина на частоту измеряемых колебаний на выходе смесителя (где сравниваются частоты) возникают биения, которые после усиления отображаются стрелочным индикатором, телефоном или (реже) осциллографом. Относительная погрешность гетеродинных частотомеров составляет 5 · 10-4 — 5 · 10-6.

Широко используются цифровые частотомеры, принцип которых заключается в подсчете количества периодов измеренных колебаний за определенный промежуток времени. Электронный счетчик частотомера состоит из формирующего устройства, которое преобразует синусоидальное напряжение измеряемой частоты в последовательность униполярных импульсов, селектора временных импульсов, который открывается на определенный период времени (обычно от 10-4 до 10 секунд), электронный счетчик, подсчитывающий количество импульсов на выходе селектора, и цифровой индикатор. Современные цифровые частотомеры работают в диапазоне частот 10-4 — 109 Гц, относительная погрешность измерения 10-9 — 10-11; чувствительность 10-2 В. Такие частотомеры используются в основном для проверки радиооборудования, а с применением различных измерительных преобразователей — для измерения температуры, вибрации, давления, деформации и других физических величин.

Своеобразными образцами частотомеров высшей точности являются эталоны и эталоны частоты, погрешность которых лежит в пределах 10-12 — 5.10-14. Тахометр служит измерителем частоты вращения валов машин и механизмов.

Осциллограф

Осциллограф (от лат. Oscillo — качающийся) электронно-лучевой — прибор для наблюдения функциональной взаимосвязи между двумя или более величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этого сигналы параметра и функции подаются на взаимно перпендикулярные отклоняющие пластины осциллографической электронно-лучевой трубки, и графическое изображение зависимости на экране трубки наблюдается, измеряется и фотографируется. Это изображение называется формой волны. Чаще всего осциллограмма отображает форму электрического сигнала во времени. По нему вы можете определить полярность, амплитуду и длительность сигнала. Осциллограф часто имеет вертикальную и горизонтальную шкалу V и горизонтальную шкалу на экране трубки. Это позволяет одновременно наблюдать и измерять временные и амплитудные характеристики всего сигнала или его части, а также измерять параметры случайных или однократных сигналов. Иногда изображение исследуемого сигнала сравнивают с калибровочным или используют компенсационный метод измерения.

Важными характеристиками осциллографа, определяющими его рабочие возможности, являются: коэффициент отклонения — отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванному этим напряжением (В / см или В / дел); полоса пропускания — диапазон частот , в пределах которого коэффициент отклонения осциллографа уменьшается не более чем на 3 дБ по отношению к его значению в средней (ссылка) частоты; время нарастания, в течение которого переходная характеристика осциллографа увеличивается с 0,1 до 0,9 пикового значения (часто используется вместо ширины полосы); верхняя. частота среза полосы пропускания f in связана с соотношением :; коэффициент развертки — отношение времени к величине отклонения луча, вызванного напряжением развертки в течение этого времени (в сек / см или сек / дел); скорость записи — максимальная скорость движения луча по экрану, при которой обеспечивается фотографирование или сохранение (для запоминающего осциллографа) одиночного сигнала. Перечисленные параметры определяют амплитудный, временной и частотный диапазоны исследуемых сигналов.

Погрешность измерения сигнала зависит от ошибок коэффициента девиации и коэффициента развертки (обычно

2-5%) от частоты (длительности) исследуемого сигнала и ширины полосы (времени нарастания сигнала).

Омметр

Омметр — это устройство прямого считывания для измерения электрических активных (омических) сопротивлений. Виды омметров: мегомметры, тераомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений. Выпускаются омметры с магнитоэлектрическим измерителем и омметры с магнитоэлектрическим логометром.

Работа магнитоэлектрического омметра основана на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания. Для измерения сопротивлений от сотен Ом до нескольких МОм измеритель и измеряемое сопротивление подключаются последовательно. При малых значениях сопротивления (до нескольких Ом) измеритель и приемник включаются параллельно. При постоянных U и C отклонение зависит от rx, поэтому для облегчения измерений шкала измерителя может быть градуирована в Ом. Погрешность такого омметра составляет 5-10% от длины рабочей части шкалы.

Часто омметр входит в состав комбинированного прибора — амперметра. Если требуются более точные измерения, омметр использует мостовой метод измерения. Для повышения чувствительности измерителя и точности измерений в таких омметрах используются электронные усилители.

С 60-х гг. в XX веке стали использовать электронные омметры с цифровым считыванием измеренного значения сопротивления, а также устройства, обеспечивающие возможность подключения к компьютеру. Диапазон измерения сопротивления таких омметров составляет от 1 МОм до 100 МОм и выше; погрешность 0,01-0,05%.

Анализатор частотного спектра

Анализатор частотного спектра представляет собой измерительный прибор для лабораторного использования для изучения частотных спектров, наблюдаемых на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), импульсной и амплитудно-модулированных колебаний в диапазонах длин волн 3 и 10 см. Для получения осциллографического изображения спектра исследуемых колебаний в координатах «мощность — частота» в анализаторе спектра используется супергетеродинный радиоприемник, в котором подаваемые на вход колебания при необходимости ослабляются аттенюаторами, преобразованными по частоте, усиливается и подается на вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ; частота гетеродина приемника изменяется линейно на ± 8 МГц (в диапазоне 10 см) или на ± 30 МГц (в диапазоне 3 см) во времени с напряжением пилообразной развертки, одновременно прикладываемым к цепям, изменяющим частоты гетеродина, а также к горизонтальным пластинам ЭЛТ. Анализатор спектра оснащен частотной калибровкой, выполняемой генератором калибровочных меток с плавной регулировкой амплитуды и частоты от 1 до 10 МГц. Анализатор спектра может измерять дрейф частоты генератора, небольшую разницу частот между двумя генераторами и т. д.

Заключение

Измерительные приборы и средства измерения — законы природных явлений, как выражения количественных соотношений между факторами явлений, выводятся из измерений этих факторов. Устройства, адаптированные для таких измерений, называются измерительными устройствами. Любое измерение любой сложности сводится к измерениям и приборам измерения пространственности, времени, движения и давления, для которых могут быть выбраны произвольные единицы измерения, но постоянные или так называемые абсолютные.

История наук, нуждающихся в измерениях, показывает, что точность методов измерения и средств измерений, а также конструкция соответствующих измерений и средств измерений постоянно повышаются. Результатом этого роста является новая формулировка законов природы.

Как бы старательно измерения и измерительные приборы ни производились при их повторении, в условиях эксперимента всегда видны одни и те же, неидентичные результаты. Сделанные наблюдения требуют математической обработки, иногда очень сложной; только после этого найденные значения можно использовать для определенных выводов.

Цель изучения электроизмерительных приборов — получение будущим инженером необходимого минимума теоретических знаний о методах измерения, устройстве и принципе действия современных приборов и электронных устройств, используемых в современной электротехнике, а также получение практических знаний и навыков. в работе с измерительным оборудованием.

Список литературы

1. Поливанов К.М., Теоретические основы электротехники, 2-е изд., Ч. 1, 3, М., 1973-75.
2. Городецкий И.Е., Основы технических измерений в машиностроении, М., 1952.
3. Арутюнов О.Л., Электроизмерительные приборы и измерения, М., 1952.
4. Фремке А. В., Электрические измерения, 4-е изд., Л., 1977.
5. Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения, 3-е изд., М., 1977.
6. Червякова В. И., Термоэлектрические устройства, М.-Л., 1966.
7. Мизюк Л. Я. Электромеханические и электронные фазометры, М. — Л., 1963.
8. Чек И., Осциллографы в измерительной технике, пер. с ним. М., 1964.
9. Шкурин Г.П., Справочник по электрическим и электронным измерительным приборам, М., 1973.
10. Ильюнин К.К., Справочник по электроизмерительным приборам, Л., 19743.
11. Брокгауз Ф.А., Ефрон И.А., Энциклопедический словарь, М.

Посмотрите похожие темы рефератов возможно они вам могут быть полезны:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Источник