Sähköisten perusominaisuuksien mittaus. Tiivistelmä: Sähköpiirien parametrien mittaus

Objektit sähköiset mittaukset ovat kaikki sähköisiä ja magneettisia suureita: virta, jännite, teho, energia, magneettivuo jne. Näiden suureiden arvojen määrittäminen on välttämätöntä kaikkien sähkölaitteiden toiminnan arvioimiseksi, mikä määrittää mittausten poikkeuksellisen merkityksen sähkötekniikassa.

Sähköisiä mittauslaitteita käytetään laajalti myös ei-sähköisten suureiden (lämpötila, paine jne.) mittaamiseen, jotka tätä tarkoitusta varten muunnetaan suhteellisiksi. sähkömäärät. Tällaisia mittausmenetelmiä kutsutaan yhteisesti nimellä ei-sähköisten suureiden sähköiset mittaukset. Sähköisten mittausmenetelmien käyttö mahdollistaa mittaustulosten suhteellisen yksinkertaisen siirtämisen pitkiä matkoja (telemetria), ohjauskoneiden ja -laitteiden (automaattinen ohjaus), automaattisesti matemaattisten toimintojen suorittamisen mitatuille suureille, yksinkertaisesti tallentamisen (esim. nauhalle) edistymisen. ohjattujen prosessien jne. Sähkömittaukset ovat siis välttämättömiä monien erilaisten teollisten prosessien automatisoinnissa.

Neuvostoliitossa sähköinstrumenttien kehitys kulkee käsi kädessä maan sähköistyksen kehityksen kanssa ja erityisen nopeasti Suuren isänmaallisen sodan jälkeen. Laitteiston korkea laatu ja käytössä olevien mittalaitteiden tarvittava tarkkuus on taattu kaikkien mittojen ja mittalaitteiden valtion valvonnalla.

12.2 Mitat, mittausvälineet ja mittausmenetelmät

Minkä tahansa fysikaalisen suuren mittaaminen koostuu sen vertailusta fysikaalisen kokeen avulla vastaavan fysikaalisen suuren yksikkönä otettuun arvoon. Yleensä tällaiseen mitatun suuren vertailuun mittaan - mittayksikön todelliseen toistoon - tarvitaan vertailulaite. Esimerkiksi resistanssin mittana käytetään esimerkinomaista vastuskäämiä vertailulaitteen - mittasillan - kanssa.

Mittaus yksinkertaistuu huomattavasti, jos sellainen on suoralukulaite(kutsutaan myös osoittimeksi), joka näyttää mitatun suuren numeerisen arvon suoraan asteikolla tai kellotaululla. Esimerkkejä ovat ampeerimittari, volttimittari, wattimittari, sähköenergiamittari. Mittattaessa tällaisella laitteella mittaa (esim. esimerkillinen vastuskäämi) ei tarvita, mutta mittaa tarvittiin tämän laitteen asteikon asteikolla. Vertailulaitteilla on pääsääntöisesti suurempi tarkkuus ja herkkyys, mutta mittaus suorilla lukulaitteilla on helpompaa, nopeampaa ja halvempaa.

Riippuen siitä, miten mittaustulokset saadaan, on suoria, epäsuoria ja kumulatiivisia mittauksia.

Jos mittaustulos antaa suoraan halutun arvon tutkittavalle suurelle, niin tällainen mittaus kuuluu suorien mittausten määrään, esimerkiksi virranmittaus ampeerimittarilla.

Jos mitattava suure on määritettävä suorien muiden fyysisten suureiden mittausten perusteella, joihin mitattu suure liittyy tietyllä riippuvuudella, niin mittaus luokitellaan epäsuoraksi. Esimerkiksi sähköpiirielementin resistanssin mittaaminen on epäsuoraa, kun mitataan jännitettä volttimittarilla ja virtaa ampeerimittarilla.

On syytä muistaa, että epäsuoralla mittauksella tarkkuuden merkittävä heikkeneminen on mahdollista suoran mittauksen tarkkuuteen verrattuna, koska laskentayhtälöihin sisältyvien suureiden suorissa mittauksissa on lisätty virheitä.

Useissa tapauksissa lopullinen mittaustulos on johdettu useiden yksittäisten suureiden suorien tai epäsuorien mittausten ryhmien tuloksista, ja tutkittava suure riippuu mitatuista suureista. Tällaista mittausta kutsutaan kumulatiivinen. Esimerkiksi kumulatiivisiin mittauksiin kuuluu materiaalin sähkövastuksen lämpötilakertoimen määrittäminen materiaalin vastusmittausten perusteella eri lämpötiloissa. Kumulatiiviset mittaukset ovat tyypillisiä laboratoriotutkimuksille.

Välineiden ja mittojen käyttötavasta riippuen on tapana erottaa seuraavat päämittausmenetelmät: suora mittaus, nolla ja differentiaali.

Käytettäessä suoralla mittauksella(tai suoran lukemisen) mitattu arvo määräytyy

mittauslaitteen lukeman suora lukeminen tai suora vertailu tietyn fyysisen suuren mittaan (virran mittaus ampeerimittarilla, pituuden mittaus mittarilla). Tässä tapauksessa mittaustarkkuuden yläraja on mittauslaitteen tarkkuus, joka ei voi olla kovin korkea.

Mittattaessa nolla-menetelmä esimerkinomainen (tunnettu) arvo (tai sen toiminnan vaikutus) säädellään ja sen arvo saatetaan samalle tasolle mitatun arvon (tai sen toiminnan vaikutuksen) arvon kanssa. Mittauslaitteen avulla saavutetaan tässä tapauksessa vain tasa-arvo. Laitteen tulee olla erittäin herkkä, ja sitä kutsutaan nolla instrumentti tai nolla-osoitin. Tasavirran nolla-instrumentteina käytetään yleensä magnetosähköisiä galvanometrejä (katso § 12.7) ja vaihtovirrassa elektronisia nolla-indikaattoreita. Nollamenetelmän mittaustarkkuus on erittäin korkea ja sen määrää pääasiassa vertailumittojen tarkkuus ja nollainstrumenttien herkkyys. Sähkömittausten nollamenetelmistä silta- ja kompensointimenetelmät ovat tärkeimpiä.

Vielä suurempi tarkkuus voidaan saavuttaa differentiaaliset menetelmät mitat. Näissä tapauksissa mitattu arvo tasapainotetaan tunnetulla arvolla, mutta mittauspiiriä ei saada täyteen tasapainoon, vaan mitattujen ja tunnettujen arvojen välinen ero mitataan suoralla lukemalla. Differentiaalimenetelmiä käytetään kahden suuren vertaamiseen, joiden arvot eroavat vähän toisistaan.

SÄHKÖMITTAUKSET
sähkösuureiden, kuten jännitteen, vastuksen, virran, tehon, mittaus. Mittaukset tehdään erilaisilla keinoilla - mittauslaitteilla, piireillä ja erikoislaitteilla. Mittauslaitteen tyyppi riippuu mitattavan suuren tyypistä ja koosta (arvoalueesta) sekä vaaditusta mittaustarkkuudesta. Sähkömittauksissa käytetään SI-järjestelmän perusyksiköitä: voltti (V), ohm (Ohm), farad (F), henry (G), ampeeri (A) ja sekunti (s).
SÄHKÖARVOYKSIKÖIDEN STANDARDIT
Sähkömittaus on fysikaalisen suuren arvon määrittäminen (kokeellisin menetelmin) asianmukaisina yksikköinä (esim. 3 A, 4 V). Sähkösuureiden yksiköiden arvot määräytyvät kansainvälisellä sopimuksella fysiikan lakien ja mekaanisten suureiden yksiköiden mukaisesti. Koska kansainvälisten sopimusten määräämien sähkösuureiden yksiköiden "ylläpito" on täynnä vaikeuksia, ne esitetään "käytännöllisinä" sähkösuureiden yksikköstandardeina. Tällaisia standardeja tukevat eri maiden valtion metrologiset laboratoriot. Esimerkiksi Yhdysvalloissa National Institute of Standards and Technology on laillisesti vastuussa sähköyksiköiden standardien ylläpitämisestä. Ajoittain suoritetaan kokeita sähkösuureiden yksikköstandardien arvojen ja näiden yksiköiden määritelmien välisen vastaavuuden selventämiseksi. Teollisuusmaiden valtion metrologiset laboratoriot allekirjoittivat vuonna 1990 sopimuksen sähkösuureiden yksikköjen kaikkien käytännön standardien yhdenmukaistamisesta keskenään ja näiden määrien yksiköiden kansainvälisten määritelmien kanssa. Sähkömittaukset suoritetaan valtion jännite- ja tasavirtastandardien, tasavirtaresistanssin, induktanssin ja kapasitanssin standardien mukaisesti. Tällaisia standardeja ovat laitteet, joilla on vakaat sähköiset ominaisuudet, tai asennuksia, joissa jonkin fysikaalisen ilmiön perusteella toistetaan sähköinen suure, joka lasketaan tunnetuista fysikaalisten perusvakioiden arvoista. Watti- ja wattituntistandardeja ei tueta, koska on järkevämpää laskea näiden yksiköiden arvot määrittämällä yhtälöt, jotka yhdistävät ne muiden määrien yksiköihin. Katso myös FYSIKAALLISTEN MÄÄRIEN MITTAYKSIKÖT.
MITTAUSLAITTEET
Sähköiset mittauslaitteet mittaavat useimmiten joko sähkösuureiden hetkellisiä arvoja tai ei-sähköisiä suureita, jotka on muutettu sähköisiksi. Kaikki laitteet on jaettu analogisiin ja digitaalisiin. Edellinen näyttää yleensä mitatun suuren arvon nuolen avulla, joka liikkuu asteikkoa pitkin jakoineen. Jälkimmäiset on varustettu digitaalisella näytöllä, joka näyttää mitatun arvon numerona. Digitaalisia mittareita suositaan useimmissa mittauksissa, koska ne ovat tarkempia, helpompia lukea ja yleensä monipuolisempia. Digitaalisia yleismittareita ("monimittareita") ja digitaalisia volttimittareita käytetään mittaamaan DC-resistanssia sekä vaihtojännitettä ja -virtaa keskipitkällä tai suurella tarkkuudella. Analogiset laitteet korvataan vähitellen digitaalisilla, vaikka niille löytyy edelleen käyttöä, missä alhainen hinta on tärkeää ja suurta tarkkuutta ei tarvita. Resistanssin ja impedanssin (impedanssin) tarkimpia mittauksia varten on olemassa mittaussiltoja ja muita erikoismittareita. Tallennuslaitteita käytetään mittausarvon muutoksen kulun tallentamiseen ajan myötä - nauhurit ja elektroniset oskilloskoopit, analogiset ja digitaaliset.
DIGITAALISET INSTRUMENTIT
Kaikki paitsi yksinkertaisimmat digitaaliset mittarit käyttävät vahvistimia ja muita elektronisia komponentteja tulosignaalin muuntamiseen jännitesignaaliksi, joka sitten digitoidaan analogia-digitaalimuuntimella (ADC). Mitattua arvoa ilmaiseva numero näkyy LED- (LED), tyhjiöfluoresenssi- tai nestekide (LCD) -ilmaisimen (näytössä). Laite toimii yleensä sulautetun mikroprosessorin ohjauksessa ja yksinkertaisissa laitteissa mikroprosessori on yhdistetty ADC:hen yhdelle integroidulle piirille. Digitaaliset instrumentit soveltuvat hyvin käytettäväksi ulkoiseen tietokoneeseen liitettynä. Joissakin mittaustyypeissä tällainen tietokone vaihtaa laitteen mittaustoimintoja ja antaa tiedonsiirtokäskyjä niiden käsittelyä varten.
Analogia-digitaalimuuntimet. ADC:itä on kolme päätyyppiä: integroiva, peräkkäinen approksimaatio ja rinnakkais. Integroiva ADC laskee tulosignaalin keskiarvon ajan kuluessa. Kolmesta luetellusta tyypistä tämä on tarkin, vaikka myös "hitain". Integroivan ADC:n muunnosaika on alueella 0,001-50 s tai enemmän, virhe on 0,1-0,0003%. Peräkkäinen approksimaatio ADC-virhe on hieman suurempi (0,4-0,002%), mutta muunnosaika on 10 µs - 1 ms. Rinnakkais-ADC:t ovat nopeimpia, mutta myös vähiten tarkkoja: niiden muunnosaika on noin 0,25 ns, virhe 0,4 - 2 %.
Diskretisointimenetelmät. Signaali diskretoidaan ajassa mittaamalla se nopeasti yksittäisinä ajankohtina ja pitämällä (tallennettuna) mitatut arvot niin kauan kuin ne muunnetaan digitaaliseen muotoon. Vastaanotettujen diskreettien arvojen sarja voidaan näyttää käyränä, jolla on aaltomuoto; neliöimällä nämä arvot ja laskemalla ne yhteen, voit laskea signaalin RMS-arvon; Niitä voidaan käyttää myös nousuajan, maksimiarvon, aikakeskiarvon, taajuusspektrin jne. laskemiseen. Aikanäytteenotto voidaan tehdä joko yhden aaltomuotojakson aikana ("reaaliaikainen") tai (peräkkäin tai satunnaisesti näytteistetty) useiden toistuvien jaksojen aikana.
Digitaaliset volttimittarit ja yleismittarit. Digitaaliset volttimittarit ja yleismittarit mittaavat suuren kvasistaattisen arvon ja osoittavat sen numeerisesti. Volttimittarit mittaavat suoraan vain jännitettä, yleensä tasavirtaa, kun taas yleismittarit voivat mitata tasa- ja vaihtojännitettä, virtaa, tasavirtavastusta ja joskus lämpötilaa. Nämä ovat yleisimmät yleiskäyttöiset testilaitteet, joiden mittaustarkkuus on 0,2 - 0,001 %, ja niitä on saatavana 3,5- tai 4,5-numeroisella digitaalisella näytöllä. "Puolikokoinen" merkki (numero) on ehdollinen osoitus siitä, että näyttö voi näyttää numeroita, jotka ylittävät nimellisen merkkimäärän. Esimerkiksi 3,5-numeroinen (3,5-numeroinen) näyttö alueella 1-2V voi näyttää jännitteitä 1,999 V:iin asti.
Kokonaisvastusmittarit. Nämä ovat erikoislaitteita, jotka mittaavat ja näyttävät kondensaattorin kapasitanssin, vastuksen resistanssin, induktorin induktanssin tai kondensaattorin tai induktorin ja vastuksen välisen yhteyden kokonaisresistanssin (impedanssin). Tämän tyyppisiä laitteita on saatavana mittaamaan kapasitanssia 0,00001 pF - 99,999 µF, resistanssia 0,00001 Ω - 99,999 kΩ ja induktanssia 0,0001 mH - 99,999 G. Mittauksia voidaan tehdä yhdeltä laitteelta 0,50 MHz:n taajuudella. ei kata koko taajuusaluetta. Lähes 1 kHz:n taajuuksilla virhe voi olla vain 0,02 %, mutta tarkkuus laskee lähellä taajuusalueiden ja mittausarvojen rajoja. Useimmat laitteet voivat myös näyttää päämittausarvoista laskettuja johdettuja arvoja, kuten käämin laatutekijän tai kondensaattorin häviökertoimen.
ANALOGISET INSTRUMENTIT
Jännitteen, virran ja resistanssin mittaamiseen tasavirrassa käytetään analogisia magnetosähköisiä laitteita, joissa on kestomagneetti ja monikierros liikkuva osa. Tällaisille osoitintyyppisille laitteille on ominaista 0,5 - 5 % virhe. Ne ovat yksinkertaisia ja edullisia (esimerkiksi autojen mittarit, jotka näyttävät virran ja lämpötilan), mutta niitä ei käytetä, kun vaaditaan merkittävää tarkkuutta.
Magnetosähköiset laitteet. Tällaisissa laitteissa käytetään magneettikentän vuorovaikutusvoimaa virran kanssa liikkuvan osan käämin käännöksissä, mikä pyrkii kääntämään jälkimmäistä. Tämän voiman momentti tasapainotetaan vastavaikuttavan jousen luomalla momentilla siten, että jokainen virran arvo vastaa tiettyä nuolen paikkaa asteikolla. Liikkuva osa on muodoltaan monikierros vaijerikehys, jonka mitat ovat 3x5 - 25x35 mm, ja se on tehty mahdollisimman kevyeksi. Kivilaakereille asennettu tai metallinauhaan ripustettu liikkuva osa sijoitetaan vahvan kestomagneetin napojen väliin. Kaksi vääntömomenttia tasapainottavaa kierrejousta toimivat myös virranjohtimina liikkuvan osan käämitykseen. Magnetosähköinen laite reagoi liikkuvan osan käämin läpi kulkevaan virtaan ja on siksi ampeerimittari tai tarkemmin sanottuna milliammetri (koska mittausalueen yläraja ei ylitä noin 50 mA). Se voidaan sovittaa mittaamaan suurempia virtoja kytkemällä pieniresistanssinen shunttivastus rinnakkain liikkuvan osan käämin kanssa siten, että vain pieni osa mitatusta kokonaisvirrasta haarautuu liikkuvan osan käämiin. Tällainen laite soveltuu useilla tuhansilla ampeereilla mitatuille virroille. Jos kytket ylimääräisen vastuksen sarjaan käämin kanssa, laite muuttuu volttimittariksi. Jännitteen pudotus tällaisessa sarjakytkennässä on yhtä suuri kuin vastuksen resistanssin ja laitteen osoittaman virran tulo, joten sen asteikko voidaan jakaa voltteina. Ohmimittarin tekemiseksi magnetosähköisestä milliamperometristä sinun on kytkettävä siihen sarjassa mitatut vastukset ja syötettävä vakiojännite tähän sarjaliitäntään esimerkiksi akusta. Tällaisen piirin virta ei ole verrannollinen vastukseen, ja siksi tarvitaan erityinen asteikko epälineaarisuuden korjaamiseksi. Sitten on mahdollista tehdä suora lukema resistanssista asteikolla, vaikkakaan ei kovin suurella tarkkuudella.
Galvanometrit. Magnetosähköisiin laitteisiin kuuluu myös galvanometrejä - erittäin herkkiä laitteita erittäin pienten virtojen mittaamiseen. Galvanometreissä ei ole laakereita, niiden liikkuva osa on ripustettu ohuelle nauhalle tai kierteelle, käytetään vahvempaa magneettikenttää ja osoitin korvataan ripustuskierteeseen liimatulla peilillä (kuva 1). Peili pyörii liikkuvan osan mukana, ja sen kiertokulma arvioidaan sen heittämän valopisteen siirtymän perusteella noin 1 m. uA:n etäisyydelle asetetulla asteikolla.

TALLENNUSLAITTEET
Tallennuslaitteet tallentavat "historian" mitatun arvon muutoksesta. Yleisimmät tällaisten instrumenttien tyypit ovat liuskakartan tallentimet, jotka tallentavat määränmuutoskäyrän kartoituspaperinauhalle kynällä, analogiset elektroniset oskilloskoopit, jotka pyyhkäisevät prosessikäyrän katodisädeputken näytöllä, sekä digitaaliset oskilloskoopit, jotka tallentavat yksittäisen tai harvoin toistuvia signaaleja. Suurin ero näiden laitteiden välillä on tallennusnopeus. Liuvakarttatallentimet liikkuvine mekaanisine osineen soveltuvat parhaiten sekunneissa, minuutteissa ja jopa hitaammin muuttuvien signaalien tallentamiseen. Elektroniset oskilloskoopit pystyvät tallentamaan signaaleja, jotka muuttuvat ajan myötä sekunnin miljoonasosista useisiin sekunteihin.
SILTOJEN MITTAAMINEN
Mittaussilta on yleensä nelihaarainen sähköpiiri, joka koostuu vastuksista, kondensaattoreista ja induktoreista ja joka on suunniteltu määrittämään näiden komponenttien parametrien suhde. Virtalähde on kytketty piirin yhteen vastakkaisten napojen pariin ja nolla-anturi on kytketty toiseen. Mittaussiltoja käytetään vain niissä tapauksissa, joissa vaaditaan korkeinta mittaustarkkuutta. (Keskitarkkoihin mittauksiin digitaaliset instrumentit ovat parempia, koska niitä on helpompi käsitellä.) Parhaiden vaihtovirtamuuntajasiltojen virhe (suhteen mittauksen) on luokkaa 0,0000001 %. Yksinkertaisin resistanssimittaussilta kantaa keksijänsä C. Wheatstonen nimeä.
Dual DC mittaussilta. Kuparijohtimia on vaikea kytkeä vastukseen ilman, että kontaktivastus on luokkaa 0,0001 ohmia tai enemmän. Jos resistanssi on 1 Ω, tällainen virtajohto aiheuttaa vain 0,01 %:n virheen, mutta 0,001 Ω:n resistanssilla virhe on 10 %. Kaksoismittaussilta (Thomson-silta), jonka kaavio on esitetty kuvassa. 2 on suunniteltu mittaamaan pienten referenssivastusten resistanssia. Tällaisten nelinapaisten referenssivastusten resistanssi määritellään niiden potentiaalinapojen jännitteen (Rs-vastuksen p1, p2 ja Rx-vastuksen p3, p4 kuvassa 2) suhteeksi niiden virtaliittimien kautta kulkevaan virtaan ( c1, c2 ja c3, c4). Tällä tekniikalla liitäntäjohtojen vastus ei aiheuta virheitä halutun vastuksen mittaustulokseen. Kaksi lisävartta m ja n eliminoivat liitosjohdon 1 vaikutuksen liittimien c2 ja c3 välillä. Näiden käsivarsien vastukset m ja n valitaan siten, että yhtälö M/m = N/n täyttyy. Sitten muuttamalla vastusta Rs epätasapaino pienennetään nollaan ja Rx = Rs(N /M) löydetään.

Vaihtovirran siltojen mittaus. Yleisimmät AC-mittaussillat on suunniteltu mittaamaan joko verkkotaajuutta 50-60 Hz tai äänitaajuuksia (tyypillisesti noin 1000 Hz); erikoistuneet mittaussillat toimivat 100 MHz:n taajuuksilla. Pääsääntöisesti vaihtovirtasiltojen mittaamisessa käytetään muuntajaa kahden jalan sijaan, jotka asettavat tarkasti jännitteiden suhteen. Poikkeuksena tähän sääntöön on Maxwell-Wien-mittaussilta.
Maxwellin mittaussilta - Wien. Tällaisella mittaussillalla voit verrata induktanssistandardeja (L) kapasitanssistandardeihin käyttötaajuudella, jota ei tarkasti tunneta. Kapasitanssistandardeja käytetään tarkkuusmittauksissa, koska ne ovat rakenteeltaan tarkkuusinduktanssistandardeja yksinkertaisempia, kompaktimpia, helpompi suojata, eivätkä ne käytännössä aiheuta ulkoisia sähkömagneettisia kenttiä. Tämän mittaussillan tasapainoolosuhteet ovat: Lx = R2R3C1 ja Rx = (R2R3) /R1 (kuva 3). Silta on tasapainotettu myös "likaisen" teholähteen (eli signaalilähteen, joka sisältää perustaajuuden harmonisia) tapauksessa, jos Lx:n arvo ei riipu taajuudesta.

Muuntajan mittasilta. Yksi AC-mittaussiltojen eduista on tarkan jännitesuhteen asettamisen helppous muuntajan kautta. Toisin kuin vastuksista, kondensaattoreista tai induktoreista rakennetut jännitteenjakajat, muuntajat säilyttävät asetetun jännitesuhteen pitkään, ja niitä on harvoin kalibroitava. Kuvassa Kuvassa 4 on kaavio muuntajan mittaussillasta kahden identtisen impedanssin vertailua varten. Muuntajan mittaussillan haittoja ovat se, että muuntajan antama suhde riippuu jossain määrin signaalin taajuudesta. Tämä johtaa tarpeeseen suunnitella muuntajien mittaussiltoja vain rajoitetuille taajuusalueille, joilla passin tarkkuus on taattu.

jossa T on signaalin Y(t) jakso. Maksimiarvo Ymax on signaalin suurin hetkellinen arvo ja keskimääräinen itseisarvo YAA on itseisarvo, joka on keskiarvotettu ajan kuluessa. Sinimuotoisella värähtelymuodolla Yeff = 0,707Ymax ja YAA = 0,637Ymax.
Vaihtovirran jännitteen ja voimakkuuden mittaus. Lähes kaikki AC-jännite- ja -virtamittarit näyttävät arvon, jota ehdotetaan pidettävä tulosignaalin tehollisena arvona. Halvat instrumentit kuitenkin usein mittaavat signaalin keskimääräisen absoluuttisen tai maksimiarvon ja skaalaavat sen niin, että lukema vastaa ekvivalenttia tehollista arvoa olettaen, että tulosignaali on sinimuotoinen. Ei pidä unohtaa, että tällaisten laitteiden tarkkuus on erittäin alhainen, jos signaali ei ole sinimuotoinen. Laitteet, jotka pystyvät mittaamaan vaihtovirtasignaalien todellisia rms-arvoja, voivat perustua johonkin kolmesta periaatteesta: elektroninen kertolasku, signaalin näytteenotto tai lämpömuunnos. Kahteen ensimmäiseen periaatteeseen perustuvat instrumentit reagoivat pääsääntöisesti jännitteeseen ja lämpösähkömittarit - virtaan. Lisä- ja shunttivastuksia käytettäessä kaikki laitteet voivat mitata sekä virtaa että jännitettä.
Elektroninen kertolasku. Tulosignaalin neliöinti ja aikakeskiarvostus suoritetaan jossain määrin elektronisilla piireillä, joissa on vahvistimia ja epälineaarisia elementtejä matemaattisten toimintojen suorittamiseksi, kuten analogisten signaalien logaritmin ja antilogaritmin löytäminen. Tämän tyyppisten laitteiden virhe voi olla vain 0,009 %.
Signaalin diskretisointi. AC-signaali digitoidaan nopealla ADC:llä. Näytteenotettujen signaalien arvot neliötetään, summataan ja jaetaan näytteistettyjen arvojen lukumäärällä yhden signaalijakson aikana. Tällaisten laitteiden virhe on 0,01-0,1%.
Lämpösähköiset mittauslaitteet. Jännitteen ja virran tehollisten arvojen mittaamisen suurin tarkkuus saadaan lämpösähköisillä mittauslaitteilla. He käyttävät lämpövirtamuunninta pienen tyhjennetyn lasipatruunan muodossa, jossa on lämmityslanka (pituus 0,5-1 cm), jonka keskiosaan on kiinnitetty kuuma lämpöpariliitos pienellä helmellä. Helmi tarjoaa lämpökontaktin ja sähköeristyksen samanaikaisesti. Lämpötilan noustessa, joka liittyy suoraan lämmityslangan teholliseen arvoon, termo-EMF (DC-jännite) ilmestyy termoparin ulostuloon. Tällaiset muuntimet soveltuvat vaihtovirran mittaamiseen taajuudella 20 Hz - 10 MHz. Kuvassa Kuvassa 5 on kaavio sähköisestä lämpömittauslaitteesta, jossa on kaksi parametrien mukaan valittua lämpövirtamuuntajaa. Kun tulopiiriin syötetään AC-jännite Vac, TC1-muuntimen termoparin lähdössä ilmaantuu tasajännite, vahvistin A luo TC2-muuntimen lämmitysjohtoon tasavirran, jossa jälkimmäisen lämpöpari antaa. sama tasajännite, ja tavanomainen DC-laite mittaa lähtövirran.

Lisävastuksen avulla kuvattu virtamittari voidaan muuttaa volttimittariksi. Koska lämpömittarit mittaavat suoraan vain 2 mA ja 500 mA välisiä virtoja, suurempien virtojen mittaamiseen tarvitaan vastusshuntteja.
AC tehon ja energian mittaus. Kuorman kuluttama teho vaihtovirtapiirissä on yhtä suuri kuin kuorman jännitteen ja virran hetkellisten arvojen aikakeskiarvo. Jos jännite ja virta muuttuvat sinimuotoisesti (kuten yleensä), niin teho P voidaan esittää muodossa P = EI cosj, missä E ja I ovat jännitteen ja virran teholliset arvot ja j on vaihekulma jännitteen ja virran siniaaltojen (siirtokulma) . Jos jännite ilmaistaan voltteina ja virta ampeerina, teho ilmaistaan watteina. Kerroin cosj, jota kutsutaan tehokertoimeksi, kuvaa jännitteen ja virran vaihteluiden synkronointiastetta. Taloudellisesta näkökulmasta tärkein sähkömäärä on energia. Energia W määräytyy tehon ja sen kulumisajan tulon perusteella. Matemaattisessa muodossa tämä kirjoitetaan seuraavasti:

Jos aika (t1 - t2) mitataan sekunteina, jännite e on voltteina ja virta i ampeerina, energia W ilmaistaan wattisekunteina, ts. joulea (1 J = 1 Whs). Jos aika mitataan tunneissa, niin energia mitataan wattitunteina. Käytännössä sähkö on kätevämpää ilmaista kilowattitunteina (1 kWh = 1000 Whh).
Sähkömittarit aikajaolla. Aikajakoiset sähkömittarit käyttävät hyvin erikoista mutta tarkkaa menetelmää sähkötehon mittaamiseen. Tässä laitteessa on kaksi kanavaa. Yksi kanava on elektroninen kytkin, joka siirtää tai ei välitä Y-tulosignaalia (tai käänteistä -Y-tulosignaalia) alipäästösuodattimelle. Näppäimen tilaa ohjaa toisen kanavan lähtösignaali aikavälien "kiinni"/"auki" suhteella, joka on verrannollinen sen tulosignaaliin. Keskimääräinen signaali suodattimen lähdössä on yhtä suuri kuin kahden tulosignaalin aikakeskiarvotulo. Jos yksi tulo on verrannollinen kuormitusjännitteeseen ja toinen on verrannollinen kuormitusvirtaan, lähtöjännite on verrannollinen kuorman ottamaan tehoon. Tällaisten teollisuusmittareiden virhe on 0,02 % taajuuksilla 3 kHz asti (laboratoriomittareissa vain noin 0,0001 % 60 Hz:llä). Tarkkuusinstrumentteina niitä käytetään esimerkillisinä mittareina toimivien mittauslaitteiden tarkastamiseen.
Diskretisoivat wattimittarit ja sähkömittarit. Tällaiset laitteet perustuvat digitaalisen volttimittarin periaatteeseen, mutta niissä on kaksi tulokanavaa, jotka näyttelevät virta- ja jännitesignaaleja rinnakkain. Jokainen diskreetti arvo e(k), joka edustaa jännitesignaalin hetkellisiä arvoja näytteenottohetkellä, kerrotaan vastaavalla samalla saadun virtasignaalin diskreetillä arvolla i(k). Tällaisten tuotteiden aikakeskiarvo on teho watteina:

Akku, joka kerää erillisten arvojen tuotteita ajan myötä, antaa kokonaissähköenergian wattitunteina. Sähkömittareiden virhe voi olla jopa 0,01 %.
Induktio sähkömittarit. Induktiomittari ei ole muuta kuin pienitehoinen AC-moottori, jossa on kaksi käämiä - virtakäämi ja jännitekäämi. Käämien väliin asetettu johtava kiekko pyörii tehonsyöttöön verrannollisen vääntömomentin vaikutuksesta. Tätä momenttia tasapainottavat kestomagneetin levyyn indusoimat virrat siten, että kiekon pyörimisnopeus on verrannollinen kulutettuun tehoon. Levyn kierrosten määrä tietyn ajan kuluessa on verrannollinen kuluttajan tänä aikana vastaanottamaan kokonaissähköön. Levyn kierrosten lukumäärä lasketaan mekaanisella laskurilla, joka näyttää sähkön kilowattitunteina. Tämän tyyppisiä laitteita käytetään laajalti kotitalouksien sähkömittareina. Niiden virhe on yleensä 0,5%; niille on tunnusomaista pitkä käyttöikä kaikilla sallituilla virtatasoilla.
- sähkösuureiden mittaukset: sähköjännite, sähkövastus, virran voimakkuus, vaihtovirran taajuus ja vaihe, virtateho, sähköenergia, sähkövaraus, induktanssi, sähköinen kapasitanssi jne. ... Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja

sähköiset mittaukset- [V.A. Semenov. Englannin venäjän relesuojauksen sanakirja] Aiheet relesuojaus FI sähkömittaussähkönmittaus ... Teknisen kääntäjän käsikirja

E. Mittauslaitteita kutsutaan instrumenteiksi ja laitteiksi, jotka mittaavat E.:tä sekä magneettisia suureita. Suurin osa mittauksista rajoittuu virran voimakkuuden, jännitteen (potentiaalieron) ja sähkön määrän määrittämiseen. Ensyklopedinen sanakirja F.A. Brockhaus ja I.A. Efron - joukko elementtejä ja laitteita, jotka on kytketty tietyllä tavalla, muodostaen polun sähkövirran kulkua varten. Piiriteoria on teoreettisen sähkötekniikan osa, joka käsittelee matemaattisia menetelmiä sähkön ... ... Collier Encyclopedia

aerodynaamiset mittaukset Tietosanakirja "Aviation"

aerodynaamiset mittaukset- Riisi. 1. Aerodynaamiset mittaukset - prosessi, jossa kokeellisesti löydetään fysikaalisten suureiden arvot aerodynaamisessa kokeessa asianmukaisin teknisin keinoin. Erottele 2 tyyppiä Ja. ja.: staattinen ja dynaaminen. Klo…… Tietosanakirja "Aviation"

Sähkö- 4. Sähköstandardit radioverkkojen suunnittelua varten. M., Svyazizdat, 1961. 80 s.

Suunnitelma

Johdanto

Virtamittarit

Jännitteen mittaus

Magnetosähköisen järjestelmän yhdistetyt laitteet

Yleiskäyttöiset elektroniset mittauslaitteet

Shunttien mittaus

Laitteet vastuksen mittaamiseen

Maadoitusresistanssin määritys

magneettinen virtaus

Induktio

Bibliografia

Johdanto

Mittaukseksi kutsutaan fyysisen suuren arvon löytämistä empiirisesti erityisten teknisten välineiden - mittauslaitteiden avulla.

Näin ollen mittaus on informaatioprosessi, jossa kokemuksen avulla saadaan numeerinen suhde tietyn fyysisen suuren ja joidenkin sen arvojen välillä, kun niitä käytetään vertailuyksikkönä.

Mittaustulos on nimetty luku, joka saadaan mittaamalla fyysinen suure. Yksi mittauksen päätehtävistä on arvioida mitatun fyysisen suuren - mittausvirheen - todellisen ja todellisen arvojen lähentämisaste tai ero.

Sähköpiirien pääparametrit ovat: virran voimakkuus, jännite, vastus, virtateho. Näiden parametrien mittaamiseen käytetään sähköisiä mittalaitteita.

Sähköpiirien parametrien mittaus suoritetaan kahdella tavalla: ensimmäinen on suora mittausmenetelmä, toinen on epäsuora mittausmenetelmä.

Suoraan mittausmenetelmään kuuluu tuloksen saaminen suoraan kokemuksesta. Epäsuora mittaus on mittaus, jossa haluttu arvo löydetään tämän arvon ja suoran mittauksen tuloksena saadun arvon välisen tunnetun suhteen perusteella.

Sähköiset mittauslaitteet - laiteluokka, jota käytetään erilaisten sähkösuureiden mittaamiseen. Sähköisten mittauslaitteiden ryhmään kuuluvat varsinaisten mittauslaitteiden lisäksi myös muut mittauslaitteet - mittaukset, muuntimet, monimutkaiset asennukset.

Sähköiset mittauslaitteet luokitellaan seuraavasti: mitatun ja toistettavan fyysisen suuren mukaan (ampeerimittari, volttimittari, ohmimittari, taajuusmittari jne.); käyttötarkoituksen mukaan (mittauslaitteet, mittalaitteet, mittausmuuntimet, mittauslaitteistot ja -järjestelmät, apulaitteet); mittaustulosten toimitustavan mukaisesti (näyttö ja tallennus); mittausmenetelmän mukaan (laitteet suoraa arviointia ja vertailua varten); käyttötavan ja suunnittelun mukaan (paneelilevy, kannettava ja kiinteä); toimintaperiaatteen mukaan (sähkömekaaninen - magnetosähköinen, sähkömagneettinen, sähködynaaminen, sähköstaattinen, ferrodynaaminen, induktio, magnetodynaaminen; elektroninen; termosähköinen; sähkökemiallinen).

Tässä esseessä yritän puhua laitteesta, toimintaperiaatteesta, antaa kuvauksen ja lyhyen kuvauksen sähkömekaanisen luokan sähköisistä mittauslaitteista.

Virran mittaus

Ammeter - laite virran voimakkuuden mittaamiseksi ampeereina (kuva 1). Ampeerimittareiden asteikko on jaettu mikroampeereiksi, milliampeereiksi, ampeereiksi tai kiloampereiksi laitteen mittausrajojen mukaisesti. Ampeerimittari on kytketty sähköpiiriin sarjaan sen sähköpiirin osan kanssa (kuva 2), jossa virran voimakkuus mitataan; mittausrajan nostamiseksi - shuntilla tai muuntajan kautta.

Yleisimmät ampeerimittarit, joissa laitteen liikkuva osa nuolella pyörii kulman läpi, joka on verrannollinen mitatun virran arvoon.

Ampeerimittarit ovat magnetosähköisiä, sähkömagneettisia, sähködynaamisia, lämpö-, induktio-, detektori-, lämpösähköisiä ja valosähköisiä.

Magnetosähköiset ampeerimittarit mittaavat tasavirran voimakkuutta; induktio ja ilmaisin - vaihtovirta; muiden järjestelmien ampeerimittarit mittaavat minkä tahansa virran voimakkuutta. Tarkimmat ja herkimmät ovat magnetosähköiset ja sähködynaamiset ampeerimittarit.

Magnetosähköisen laitteen toimintaperiaate perustuu vääntömomentin luomiseen, joka johtuu kestomagneetin kentän ja runkokäämin läpi kulkevan virran välisestä vuorovaikutuksesta. Runkoon on liitetty nuoli, joka liikkuu asteikolla. Nuolen kiertokulma on verrannollinen virran voimakkuuteen.

Elektrodynaamiset ampeerimittarit koostuvat kiinteästä kelasta ja liikkuvasta käämistä, jotka on kytketty rinnan tai sarjaan. Kelojen läpi kulkevien virtojen välinen vuorovaikutus saa liikkuvan kelan ja siihen liitetyn nuolen taipumaan. Sähköpiirissä ampeerimittari on kytketty sarjaan kuorman kanssa ja korkealla jännitteellä tai suurilla virroilla muuntajan kautta.

Joidenkin kotitalousampeerimittareiden, milliammetrien, mikroampeerimittarien, magnetosähköisten, sähkömagneettisten, sähködynaamisten ja myös lämpöjärjestelmien tekniset tiedot on esitetty taulukossa 1.

Pöytä 1. Ammetrit, milliametrit, mikroampeerit

Instrumenttijärjestelmä	Laitetyyppi	Tarkkuusluokka	Mittausrajat
Magnetosähköinen	M109	0,5	yksi; 2; 5; 10 A
	M109/1	0,5	1,5-3 A
	M45M	1,0	75mV
	M45M	1,0	75-0-75mV
	M1-9	0,5	10-1000 uA
	M109	0,5	2; 10; 50 mA
	200 mA
	M45M	1,0	1,5-150 mA
sähkömagneettinen	E514/3	0,5	5-10 A
	E514/2	0,5	2,5-5 A
	E514/1	0,5	1-2 A
	E316	1,0	1-2 A
	3316	1,0	2,5-5 A
	E513/4	1,0	0,25-0,5-1 A
	E513/3	0,5	50-100-200mA
	E513/2	0,5	25-50-100mA
	E513/1	0,5	10-20-40mA
	E316	1,0	10-20 mA
Elektrodynaaminen	D510/1	0,5	0,1-0,2-0,5-1-2-5 A
lämpö	E15	1,0	30;50;100;300mA

Jännitteen mittaus

Volttimittari - suoran lukemisen mittauslaite jännitteen tai EMF:n määrittämiseen sähköpiireissä (kuva 3). Se on kytketty rinnan kuorman tai sähköenergialähteen kanssa (kuva 4).

Toimintaperiaatteen mukaan volttimittarit jaetaan: sähkömekaaniset - magnetosähköiset, sähkömagneettiset, sähködynaamiset, sähköstaattiset, tasasuuntaajat, termosähköiset; elektroninen - analoginen ja digitaalinen. Ajanvarauksella: tasavirta; vaihtovirta; impulssi; vaiheherkkä; valikoiva; yleismaailmallinen. Suunnittelun ja käyttötavan mukaan: paneeli; kannettava; paikallaan. Joidenkin kotitalouksien volttimetrien, magnetoelektristen, sähködynaamisten, sähkömagneettisten ja myös lämpöjärjestelmien millivolttimittareiden tekniset tiedot on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2. Volttimittarit ja millivolttimittarit

Instrumenttijärjestelmä	Laitetyyppi	Tarkkuusluokka	Mittausrajat
Elektrodynaaminen	D121	0,5	150-250V
D567	0,5	15-600V
Magnetosähköinen	M109	0,5	3-600V
M250	0,5	3; 50; 200; 400 V
M45M	1,0	75 mV;
75-0-75 mV
75-15-750-1500 mV
M109	0,5	10-3000 mV
sähköstaattinen	C50/1	1,0	30 V
С50/5	1,0	600 V
С50/8	1,0	3 kV
C96	1,5	7,5-15-30 kV
sähkömagneettinen	E515/3	0,5	75-600V
E515/2	0,5	7,5-60V
E512/1	0,5	1,5-15V
Elektronisella muuntimella	F534	0,5	0,3-300V
lämpö	E16	1,5	0,75-50V

Tasavirtapiireissä mittaamiseen käytetään magneettisähköjärjestelmän yhdistettyjä laitteita, ampeerivolttimittareita. Joidenkin laitetyyppien tekniset tiedot on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3 Magnetosähköisen järjestelmän yhdistetyt laitteet .

Nimi	Tyyppi	Tarkkuusluokka	Mittausrajat
Millivolt-millimetri	M82	0,5	15-3000 mV; 0,15-60 mA
Voltammeter	M128	0,5	75mV-600V; 5; 10; 20 A
ampeerivolttimittari	M231	1,5	75-0-75 mV; 100-0-100V; 0,005-0-0,005 A; 10-0-10 A
Voltammeter	M253	0,5	15mV-600V; 0,75mA-3A
Millivolt-millimetri	M254	0,5	0,15-60 mA; 15-3000 mV
Mikroampeerivolttimittari	M1201	0,5	3-750V; 0,3-750uA
Voltammeter	M1107	0,2	45mV-600V; 0,075mA-30A
milliampeerin volttimittari	M45M	1	7,5-150 V; 1,5 mA
Volttimittari	M491	2,5	3-30-300-600 V; 30-300-3000 kOhm
Ampeerimittarin volttimittari	M493	2,5	3-300 mA; 3-600V; 3-300 kOhm
Ampeerimittarin volttimittari	M351	1	75mV-1500V; 15 uA - 3000 mA; 200 ohmia - 200 mohmia

Tekniset tiedot yhdistetyistä laitteista - ampeerivolttimittarit ja ampeerivolttimittarit jännitteen ja virran sekä tehon mittaamiseen vaihtovirtapiireissä.

Yhdistetyt kannettavat DC- ja AC-piirien mittauslaitteet mittaavat DC- ja AC-virtoja ja -vastuksia, ja osa mittaa myös elementtien kapasitanssia erittäin laajalla alueella, ne ovat kompakteja, omatehoisia, mikä varmistaa niiden laajan käyttökohteen. Tämän tyyppisten laitteiden tarkkuusluokka tasavirralla on 2,5; muuttujalla - 4.0.

Yleiskäyttöiset elektroniset mittauslaitteet

Sähkösuureiden mittaamiseen käytetään laajalti yleismittauslaitteita (universaalivolttimittareita). Nämä laitteet mahdollistavat pääsääntöisesti vaihto- ja tasajännitteiden ja -virtojen, vastusten ja joissain tapauksissa signaalien taajuuden mittaamisen erittäin laajalla alueella. Kirjallisuudessa niitä kutsutaan usein universaaleiksi volttimittariksi, koska mikä tahansa instrumenttien mittaama arvo muunnetaan jollain tavalla jännitteeksi, jota vahvistetaan laajakaistavahvistimella. Laitteissa on nuoliasteikko (sähkömekaaninen tyyppinen laite) tai näyttö, jossa on nestekidenäyttö, joissakin laitteissa on sisäänrakennetut ohjelmat ja tulosten matemaattinen käsittely on järjestetty.

Taulukossa 4 on tietoja tietyntyyppisistä nykyaikaisista kotimaisista yleislaitteista.

Taulukko 4 Yleiset mittauslaitteet

Laitetyyppi	Mittausarvorajat, lisätoiminnot	lisäinformaatio
B7-21A	1 μV - 1000 V, 0,01 ohmia - 12 mohmia, taajuus jopa 20 kHz	paino 5,5 kg
B7-34A	1 μV - 1000 V, 1 mΩ - 10 MΩ, virhe 0,02 %	paino 10 kg
B7-35	0,1 mV - 1000 V, 0,1 μV-10 A, 1 ohm - 10 megohm,	akkukäyttöinen paino 2 kg
B7-36	0,1 mV - 1000 V, 1 ohm - 10 megohm,	Osoitin, paristokäyttöinen

Yleisinstrumenttien mukana toimitetaan seuraavat tarvikkeet:

1. 50KHz-1GHz AC jänniteanturi AC-jännitteen laajentamiseen kaikilla yleismalleilla ja yleismittareilla.

2. Korkeajännitteinen tasajännitteen jakaja 30 kV asti 1:1000. Taulukossa 5 on esitetty yleismallin V3-38V tekniset tiedot.

Taulukko 5. Digitaalisen millivolttimittarin B3-38V tekniset tiedot

Tekniset tiedot	Parametrit	Merkitys
AC jännite	Jännitealue Mittausraja	10 µV…300 V 1 mV/… /300 V (12 p / alueet, vaiheet 1-3)
	Taajuusalue	Normaali alue: 45 Hz…1 MHz Työalueet: 20 Hz ... 45 Hz; 1MHz - 3MHz; 3MHz-5MHz
	Mittausvirhe Lisävirhe Asettumisaika	±2 % (harmonisille) ±1/3xKg, Kg 20% (ei-harmonisille tärinälle)
	Suurin tulojännite Tuloimpedanssi	600 V (250 V DC) 4 MΩ/25 pF 1 mV/…/300 mV sisällä 5 MΩ / 15pF 1 V / ... / 300 V sisällä
Jännitemuuntaja	Ulostulojännite Muunnosvirhe lähtöimpedanssi
Laajakaistavahvistin	Suurin lähtöjännite	(100±20) mV
Näyttö	Indikaattorien tyyppi Näyttömuoto	LCD-ilmaisin 3½ numeroa
yhteisiä tietoja	Syöttöjännite Mittaustiedot	220V±10%, 50Hz 155x209x278 mm

Universaalit volttimittarit nestekidenäytöllä tasa- ja vaihtovirtojen ja jännitteiden mittaustuloksista, resistanssit 2/4 johdinpiirissä, taajuudet ja jaksot, vaihtovirran rms-arvon ja mielivaltaisen jännitteen mittaus.

Lisäksi vaihdettavien lämpötila-anturien läsnäollessa laitteet tarjoavat lämpötilan mittauksen -200 - +1110 0 С, tehomittauksen, suhteelliset tasot (dB), tallennuksen / lukemisen jopa 200 mittaustulokseen, automaattisen tai manuaalisen mittausrajojen valinnan. , sisäänrakennettu testiohjausohjelma, musiikillinen äänenhallinta.

Shunttien mittaus

Shuntit on suunniteltu laajentamaan virranmittauksen rajoja. Shuntti on kalibroitu, tavallisesti litteä, manganiinista valmistettu erikoismuotoinen johdin (vastus), jonka läpi mitattu virta kulkee. Jännitteen pudotus shuntin yli on virran lineaarinen funktio. Nimellisjännite vastaa shuntin nimellisvirtaa. Niitä käytetään pääasiassa DC-piireissä, joissa on magnetoelektriset mittauslaitteet. Pieniä virtoja (30 A asti) mitattaessa shuntit on rakennettu instrumentin koteloon. Suuria virtoja (7500 A asti) mitatessa käytetään ulkoisia shuntteja. Shuntit on jaettu tarkkuusluokkien mukaan: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 ja 0,5.

Jännitelaitteiden mittausrajojen laajentamiseksi käytetään kalibroituja vastuksia, joita kutsutaan lisäresistanssiksi. Lisävastukset on valmistettu manganiinieristetystä johdosta ja ne on myös jaettu tarkkuusluokkiin. Yksityiskohdat shunteista on esitetty taulukossa 6.

Taulukko 6 Shunttien mittaus

Tyyppi	Nimellisvirta, A	Nimellisjännitehäviö, mV	Tarkkuusluokka
R114/1	75	45	0,1
R114/1	150	45	0,1
R114/1	300	45	0,1
75RI	0,3-0,75	75	0,2
75RI	1,5-7,5	75	0,2
75RI	15-30	75	0,2
75RI	75	75	0,2
75SHS-0.2	300; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 4000	75	0,2
75SHS	5; 10; 20; 30; 50	75	0,5
75SHSM	75; 100; 150; 200; 300; 500; 750; 1 000	75	0,5

Laitteet vastuksen mittaamiseen

Sähkövastuksen mittaamiseen tarkoitettuja laitteita kutsutaan instrumenttien mittaamasta vastusalueesta riippuen ohmimitreiksi, mikroohmmereiksi, magohmmereiksi. Maadoituslaitteiden virran leviämisen vastuksen mittaamiseen käytetään maadoitusmittareita. Tietoja joistakin näistä laitteista on taulukossa 7.

Taulukko 7. Ohmimittarit, mikroohmimittarit, megaohmimittarit, maamittarit

laite	Tyyppi	Mittausrajat	Perusvirhe tai tarkkuusluokka
Vastusmittari	M218	0,1-1-10-100 ohmia 0,1-1-10-100 kOhm 0,1-1-10-100 MΩ	1,5-2,5%
Vastusmittari	M371	100-10 000 kOhm;	±1,5 %
Vastusmittari	M57D	0-1500 ohmia	±2,5 %
mikroohmimittari	M246	100-1000 µOhm 10-100mΩ-10Ω
mikroohmimittari	F415	100-1000 uOhm;	-
Megaohmimittari	М4101/5		1
Megaohmimittari	M503M		1
Megaohmimittari	М4101/1		1
Megaohmimittari	М4101/3		1

Maadoitusresistanssin määritys

Maadoitus tarkoittaa piirin tai laitteen sähköistä kytkentää maahan. Maadoitusta käytetään kytketyn piirin tai laitteen potentiaalin asettamiseen ja ylläpitämiseen mahdollisimman lähellä maapotentiaalia. Maadoituspiirin muodostaa johtime, puristin, jolla johdin liitetään elektrodiin, elektrodiin ja elektrodin ympärillä olevaan maahan. Maadoitusta käytetään laajalti sähkösuojaukseen. Esimerkiksi valaistuslaitteissa maadoitusta käytetään oikosulkemaan vikavirta maahan suojaamaan henkilöstöä ja laitteen osia korkeajännitteiseltä altistumiselta. Maadoituspiirin pieni resistanssi varmistaa, että vikavirta kulkee maahan ja suojareleet aktivoituvat nopeasti. Tämän seurauksena ylimääräinen jännite poistetaan mahdollisimman nopeasti, jotta henkilöstö ja laitteet eivät altistu sille. Laitteen vertailupotentiaalin kiinnittämiseksi parhaiten ESD-suojaustarkoituksiin ja laitteen kotelon jännitteiden rajoittamiseksi henkilöstön suojelemiseksi, maadoituspiirin ideaalivastuksen tulee olla nolla.

MAAvastuksen MITTAUSPERIAATE

Volttimittari mittaa jännitteen nastojen X ja Y välillä ja ampeerimittari mittaa nastojen X ja Z välillä kulkevaa virtaa (kuva 5).

Huomaa, että pisteet X, Y ja Z vastaavat 3-pistelaitteen pisteitä X, P ja C tai 4-pisteisen instrumentin pisteitä C1, P2 ja C2.

Ohmin lain E \u003d R I tai R \u003d E / I kaavoilla voimme määrittää elektrodin R maadoitusresistanssin. Esimerkiksi, jos E \u003d 20 V ja I \u003d 1 A, niin:

R = E / I = 20 / 1 = 20 ohmia

Kun käytät maadoituslaitetta, sinun ei tarvitse tehdä näitä laskelmia. Laite itse tuottaa mittaukseen tarvittavan virran ja näyttää suoraan maadoitusvastuksen arvon.

Otetaan esimerkiksi ulkomaisen valmistajan 1820 ER mittari (kuva 6 ja taulukko 8).

Taulukko 8 Tekniset tiedot Mittarityyppi 1820 ER

Tekniset tiedot	Parametrit	Arvot
Maavastus	Mittausrajat	kaksikymmentä; 200; 2000 ohmia
	Lupa	0,01 ohmia 20 ohmin rajalla 0,1 ohmia 200 ohmin rajalla 1 ohm 2000 ohmin rajalla
	Mittausvirhe	±(2,0 %+2 numeroa)
	testisignaali	820 Hz, 2 mA
Kosketusjännite	Mittausrajat	200 V, 50…60 Hz
	Lupa	1 V
	Mittausvirhe	±(1 %+2 numeroa)
yhteisiä tietoja	Indikaattori	LCD, suurin näytettävä luku 2000
	Syöttöjännite	1,5 V x 8 (tyyppi AA)
	mitat	170 x 165 x 92 mm
	Paino	1 kg

magneettinen virtaus

Yleistä tietoa.

magneettinen virtaus- flux magneettisen induktiovektorin integraalina äärellisen pinnan läpi. Määritetään pinnan yli olevan integraalin kautta

tässä tapauksessa pinta-alan vektorielementti määritellään seuraavasti

missä on pintaan nähden normaali yksikkövektori.

jossa α on magneettisen induktiovektorin ja pinta-alan normaalin välinen kulma.

Magneettivuo silmukan läpi voidaan ilmaista myös magneettikentän vektoripotentiaalin kiertona tätä silmukkaa pitkin:

Yksiköt

SI-järjestelmässä magneettivuon yksikkö on weber (Wb, mitta - V s \u003d kg m² s −2 A −1), CGS-järjestelmässä - maxwell (Mks); 1 Wb = 10 8 µs.

Laitetta magneettivuon mittaamiseksi kutsutaan Fluxmeter(lat. fluxus - virtaus ja ... mittari) tai webermeter.

Induktio

Magneettinen induktio- vektorisuure, joka on magneettikentän tehoominaisuus tietyssä avaruuden pisteessä. Näyttää voiman, jolla magneettikenttä vaikuttaa nopeudella liikkuvaan varaukseen.

Tarkemmin sanottuna on vektori sellainen, että Lorentzin voima, joka vaikuttaa nopeudella liikkuvaan varaukseen, on yhtä suuri

missä α on nopeus- ja magneettisen induktiovektorin välinen kulma.

Magneettinen induktio voidaan myös määritellä tasaiseen kenttään sijoitettuun virtaa kuljettavaan silmukkaan vaikuttavien voimien mekaanisten maksimimomenttien suhteeksi silmukan ja sen alueen virranvoimakkuuden tuloon.

Se on magneettikentän pääominaisuus, samanlainen kuin sähkökentän voimakkuusvektori.

CGS-järjestelmässä kentän magneettinen induktio mitataan gausseina (Gs), SI-järjestelmässä - tesloina (Tl)

1 T = 10 4 Gs

Magnetometrejä, joita käytetään magneettisen induktion mittaamiseen, kutsutaan teslametreiksi.

Bibliografia

1. Sähkötekniikan ja sähkölaitteiden käsikirja, Aliev I.I.

2. Sähkötekniikka, Ryabov V.I.

3. Nykyaikaiset mittaussähkölaitteet, Zhuravlev A.

Sähköpiirien pääparametrit ovat: DC-piirille vastus R, AC-piirin aktiiviselle resistanssille , induktanssi , kapasiteetti , monimutkainen vastus .

Useimmiten näiden parametrien mittaamiseen käytetään seuraavia menetelmiä: ohmimittari, ampeerimittari - volttimittari, silta. Kompensaattorien käyttö vastuksen mittaamiseen keskusteltu jo 4.1.8. Harkitse muita menetelmiä.

Ohmimittarit. Tasavirtapiirielementtien resistanssi voidaan mitata suoraan ja nopeasti ohmimittarilla. Kuvassa esitetyissä kaavioissa kuusitoista NIITÄ- magnetosähköinen mittausmekanismi.

Syöttöjännitteen vakioarvolla
mittausmekanismin lukemat riippuvat vain mitatun vastuksen arvosta
. Siksi asteikko voidaan jakaa vastuksen yksiköihin.

Resistanssisen elementin sarjakytkentäpiirille
(Kuva 4.16, ) osoittimen taipumakulma

Rinnakkaiskytkentäpiirille (kuva 4.16, )

missä - magnetosähköisen mittausmekanismin herkkyys; - mittausmekanismin vastus;
- lisävastuksen vastus. Koska kaikkien suureiden arvot yllä olevien yhtälöiden oikealla puolella, paitsi
, sitten poikkeutuskulma määräytyy arvon mukaan
.

Molempien kytkentäpiirien ohmimittarin asteikot ovat epätasaiset. Sarjapiirissä, toisin kuin rinnakkaisessa, asteikon nolla on kohdistettu liikkuvan osan enimmäiskiertokulmaan. Ohmimittarit, joissa on sarjapiiri, sopivat paremmin suurten vastusten mittaamiseen, ja rinnakkaispiirillä - pienet. Yleensä ohmimittarit valmistetaan kannettavien instrumenttien muodossa, joiden tarkkuusluokat ovat 1.5 ja 2.5. Virtalähteenä akkua käytetään. Tarve asettaa nolla korjaimella on tarkasteltujen ohmimittareiden suuri haittapuoli. Tämä haitta puuttuu ohmimitreistä, joissa on magnetosähköinen suhdemittari.

Ohmimittarin logometrin päällekytkentäkaavio on esitetty kuvassa. 4.17. Tässä kaaviossa 1 ja 2 - suhdemittarin kelat (niiden vastukset ja );
ja
- lisävastukset pysyvästi mukana piirissä.

sitten suhdemittarin nuolen poikkeama

eli poikkeutuskulma määräytyy arvon mukaan
eikä se riipu jännitteestä .

Suhdemittarilla varustetuilla ohmimittareilla on erilaiset rakenteet riippuen vaaditusta mittausrajasta, käyttötarkoituksesta (paneeli tai kannettava laite) jne.

Ampeerimittari - volttimittari menetelmä. Tämä menetelmä on epäsuora menetelmä DC- ja AC-piirielementtien resistanssin mittaamiseen. Ampeerimittari ja volttimittari mittaavat virran ja jännitteen vastuksen yli.
jonka arvo lasketaan sitten Ohmin lain mukaan:
. Resistanssin määrittämisen tarkkuus tällä menetelmällä riippuu sekä instrumenttien tarkkuudesta että käytetystä kytkentäpiiristä (kuva 4.18, ja ).

Kun mitataan suhteellisen pieniä resistanssia (alle 1 ohm), piiri kuvassa 1. 4.18, parempi, koska volttimittari on kytketty suoraan mitattuun vastukseen
, ja nykyinen ampeerimittarilla mitattuna on yhtä suuri kuin mitatun resistanssin virran summa ja virta volttimittarissa , eli
. Koska >>, sitten
.

Kun mitataan suhteellisen suuria resistanssia (yli 1 ohm), kuvassa 1 oleva piiri. 4.18, , koska ampeerimittari mittaa suoraan resistanssin virran
, ja jännitystä , volttimittarilla mitattu on yhtä suuri kuin ampeerimittarin jännitteiden summa
ja mitattu vastus
, eli
. Koska
>>
, sitten
.

Kaaviokaaviot elementtien impedanssin mittauslaitteiden kytkemisestä päälle
Vaihtovirtapiirit ampeerimittari - volttimittari -menetelmällä ovat samat kuin resistanssien mittauksessa
. Tässä tapauksessa mitattujen jännitearvojen mukaan ja nykyinen määrittää impedanssin
.

On selvää, että tällä menetelmällä ei voida mitata tarkistettavan vastuksen argumenttia. Siksi ampeerimittarilla - volttimittarilla voit mitata kelojen induktanssin ja kondensaattoreiden kapasitanssin, joiden häviöt ovat melko pieniä. Tässä tapauksessa

;
.