การวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าพื้นฐาน สรุป: การวัดค่าพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้า

วัตถุ การวัดทางไฟฟ้าเป็นปริมาณไฟฟ้าและแม่เหล็กทั้งหมด: กระแส, แรงดัน, พลังงาน, พลังงาน, ฟลักซ์แม่เหล็ก ฯลฯ การกำหนดค่าของปริมาณเหล่านี้จำเป็นต้องประเมินการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดซึ่งกำหนดความสำคัญพิเศษของการวัดในงานวิศวกรรมไฟฟ้า .

อุปกรณ์วัดทางไฟฟ้าใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้า (อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ) ซึ่งจะถูกแปลงเป็นสัดส่วนตามวัตถุประสงค์เพื่อจุดประสงค์นี้ ปริมาณไฟฟ้า วิธีการวัดดังกล่าวเรียกรวมกันว่า การวัดทางไฟฟ้าของปริมาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้าการใช้วิธีการวัดทางไฟฟ้าทำให้สามารถส่งข้อมูลการอ่านค่าเครื่องมือในระยะทางไกล (มาตรศาสตร์) เครื่องควบคุมและอุปกรณ์ (การควบคุมอัตโนมัติ) ได้ค่อนข้างง่าย ดำเนินการทางคณิตศาสตร์โดยอัตโนมัติกับค่าที่วัดได้ เพียงบันทึก (เช่น บนเทป) ความคืบหน้า ของกระบวนการควบคุม ฯลฯ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีการวัดทางไฟฟ้าในระบบอัตโนมัติของกระบวนการผลิตที่หลากหลาย

ในสหภาพโซเวียต การพัฒนาการก่อสร้างเครื่องใช้ไฟฟ้าดำเนินไปควบคู่ไปกับการพัฒนากระแสไฟฟ้าของประเทศ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอย่างรวดเร็วหลังมหาสงครามแห่งความรักชาติ คุณภาพของอุปกรณ์และความแม่นยำที่จำเป็นของอุปกรณ์วัดในการใช้งานนั้นรับประกันโดยการควบคุมดูแลของรัฐของมาตรการและอุปกรณ์วัดทั้งหมด

12.2 มาตรการ เครื่องมือวัด และวิธีการวัด

การวัดปริมาณทางกายภาพใด ๆ ประกอบด้วยการเปรียบเทียบโดยการทดลองทางกายภาพกับค่าของปริมาณทางกายภาพที่สอดคล้องกันซึ่งเป็นหน่วย ในกรณีทั่วไปสำหรับการเปรียบเทียบปริมาณที่วัดได้กับหน่วยวัด - การทำซ้ำที่แท้จริงของหน่วยวัด - คุณต้องการ อุปกรณ์เปรียบเทียบตัวอย่างเช่น ขดลวดความต้านทานที่เป็นแบบอย่างถูกใช้เป็นตัววัดความต้านทานร่วมกับอุปกรณ์เปรียบเทียบ - สะพานวัด

การวัดจะง่ายขึ้นอย่างมากหากมี เครื่องอ่านโดยตรง(เรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์บ่งชี้) แสดงค่าตัวเลขของค่าที่วัดได้โดยตรงบนมาตราส่วนหรือแป้นหมุน ตัวอย่าง เช่น แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ วัตต์มิเตอร์ เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า เมื่อทำการวัดด้วยอุปกรณ์ดังกล่าว ไม่จำเป็นต้องใช้การวัด (เช่น คอยล์ต้านทานที่เป็นแบบอย่าง) แต่จำเป็นต้องมีการวัดเมื่อทำการปรับเทียบมาตราส่วนของอุปกรณ์นี้ ตามกฎแล้ว เครื่องมือเปรียบเทียบจะมีความแม่นยำและความไวสูงกว่า แต่การวัดด้วยเครื่องมือโดยตรงนั้นง่ายกว่า เร็วกว่าและถูกกว่า

ขึ้นอยู่กับวิธีการรับผลการวัด ความแตกต่างระหว่างการวัดโดยตรง ทางอ้อม และการวัดสะสม

หากผลการวัดให้ค่าที่ต้องการของปริมาณที่ตรวจสอบโดยตรง การวัดดังกล่าวจะเป็นของจำนวนเส้นตรง เช่น การวัดกระแสด้วยแอมมิเตอร์

หากต้องกำหนดปริมาณที่วัดได้บนพื้นฐานของการวัดโดยตรงของปริมาณทางกายภาพอื่น ๆ ซึ่งปริมาณที่วัดได้นั้นสัมพันธ์กับการพึ่งพาอาศัยกัน การวัดจะอ้างอิงถึงทางอ้อม ตัวอย่างเช่น การวัดความต้านทานขององค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าเมื่อวัดแรงดันด้วยโวลต์มิเตอร์และกระแสด้วยแอมมิเตอร์จะเป็นทางอ้อม

โปรดทราบว่าด้วยการวัดทางอ้อม ความแม่นยำจะลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับความแม่นยำด้วยการวัดโดยตรง เนื่องจากการเพิ่มข้อผิดพลาดในการวัดโดยตรงของปริมาณที่รวมอยู่ในสมการที่คำนวณได้

ในหลายกรณี ผลการวัดขั้นสุดท้ายได้มาจากผลลัพธ์ของการวัดปริมาณแต่ละปริมาณโดยตรงหรือโดยอ้อมหลายกลุ่ม และปริมาณที่ตรวจสอบจะขึ้นอยู่กับปริมาณที่วัดได้ มิตินี้เรียกว่า สะสม.ตัวอย่างเช่น การวัดสะสมรวมถึงการหาค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุโดยพิจารณาจากการวัดความต้านทานของวัสดุที่อุณหภูมิต่างๆ การวัดโดยรวมเป็นเรื่องปกติสำหรับการวิจัยในห้องปฏิบัติการ

ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้เครื่องมือและการวัด เป็นเรื่องปกติที่จะแยกความแตกต่างของวิธีการวัดพื้นฐานต่อไปนี้: การวัดโดยตรง, ศูนย์และค่าดิฟเฟอเรนเชียล

เมื่อใช้ การวัดโดยตรง(หรือการอ่านโดยตรง) ค่าที่วัดได้ถูกกำหนดโดย

การอ่านค่าการอ่านของอุปกรณ์วัดโดยตรงหรือการเปรียบเทียบโดยตรงกับการวัดปริมาณทางกายภาพที่กำหนด (การวัดกระแสด้วยแอมมิเตอร์ การวัดความยาวด้วยมิเตอร์) ในกรณีนี้ ขีดจำกัดบนของความแม่นยำในการวัดคือความแม่นยำของอุปกรณ์บ่งชี้การวัด ซึ่งต้องไม่สูงมาก

เมื่อวัด วิธีศูนย์ค่าที่เป็นแบบอย่าง (ที่ทราบ) (หรือผลของการกระทำ) ถูกควบคุมและค่าของมันถูกทำให้เท่าเทียมกันกับมูลค่าของค่าที่วัดได้ (หรือผลของการกระทำของมัน) ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์วัด ในกรณีนี้ ความเท่าเทียมกันเท่านั้นที่ทำได้ อุปกรณ์ต้องมีความไวสูงและเรียกว่า อุปกรณ์ศูนย์หรือ ตัวบ่งชี้ที่เป็นโมฆะกัลวาโนมิเตอร์แบบแมกนีโตอิเล็กทริก (ดู § 12.7) มักใช้เป็นอุปกรณ์ศูนย์สำหรับกระแสตรง และตัวบ่งชี้ศูนย์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับกระแสสลับ ความแม่นยำในการวัดค่าของวิธีศูนย์มีค่าสูงมาก และพิจารณาจากความแม่นยำของมาตรฐานอ้างอิงและความไวของเครื่องมือวัดค่าศูนย์เป็นหลัก ในบรรดาวิธีการวัดทางไฟฟ้าที่เป็นศูนย์ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือสะพานและการชดเชย

สามารถทำได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นด้วย วิธีดิฟเฟอเรนเชียลการวัด ในกรณีเหล่านี้ ค่าที่วัดได้จะมีความสมดุลกับค่าที่ทราบ แต่วงจรการวัดจะไม่ถูกทำให้สมดุลสมบูรณ์ และความแตกต่างระหว่างค่าที่วัดได้และค่าที่ทราบจะถูกวัดโดยการอ่านโดยตรง ใช้วิธีการเชิงอนุพันธ์เพื่อเปรียบเทียบปริมาณสองปริมาณซึ่งค่าต่างกันเพียงเล็กน้อย

การวัดทางไฟฟ้า
การวัดปริมาณไฟฟ้า เช่น แรงดัน ความต้านทาน กระแส กำลังไฟฟ้า การวัดทำได้โดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น เครื่องมือวัด วงจร และอุปกรณ์พิเศษ ประเภทของอุปกรณ์วัดขึ้นอยู่กับประเภทและขนาด (ช่วงของค่า) ของค่าที่วัดได้ เช่นเดียวกับความแม่นยำในการวัดที่ต้องการ ในการวัดทางไฟฟ้า ใช้หน่วยพื้นฐานของระบบ SI: โวลต์ (V), โอห์ม (โอห์ม), ฟารัด (F), เฮนรี่ (G), แอมแปร์ (A) และวินาที (s)
เกณฑ์มาตรฐานของหน่วยค่าไฟฟ้า
การวัดทางไฟฟ้าคือการค้นหา (โดยวิธีการทดลอง) ค่าของปริมาณทางกายภาพที่แสดงในหน่วยที่เหมาะสม (เช่น 3 A, 4 V) ค่าของหน่วยปริมาณไฟฟ้าถูกกำหนดโดยข้อตกลงระหว่างประเทศตามกฎหมายของฟิสิกส์และหน่วยของปริมาณทางกล เนื่องจาก "การบำรุงรักษา" ของหน่วยปริมาณไฟฟ้าที่กำหนดโดยข้อตกลงระหว่างประเทศนั้นเต็มไปด้วยความยากลำบาก จึงถูกนำเสนอเป็นมาตรฐาน "เชิงปฏิบัติ" ของหน่วยปริมาณไฟฟ้า มาตรฐานดังกล่าวได้รับการดูแลโดยห้องปฏิบัติการมาตรวิทยาของรัฐในประเทศต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติมีหน้าที่รับผิดชอบตามกฎหมายในการรักษามาตรฐานทางไฟฟ้า ในบางครั้งจะมีการทดลองเพื่อชี้แจงความสอดคล้องระหว่างค่ามาตรฐานของหน่วยปริมาณไฟฟ้าและคำจำกัดความของหน่วยเหล่านี้ ในปี 1990 ห้องปฏิบัติการมาตรวิทยาของรัฐของประเทศอุตสาหกรรมได้ลงนามในข้อตกลงเกี่ยวกับความสอดคล้องของมาตรฐานการปฏิบัติทั้งหมดของหน่วยปริมาณไฟฟ้าระหว่างกันและกับคำจำกัดความสากลของหน่วยของปริมาณเหล่านี้ การวัดทางไฟฟ้าดำเนินการตามมาตรฐานระดับชาติสำหรับแรงดันไฟกระแสตรงและความแรง ความต้านทานกระแสตรง การเหนี่ยวนำ และความจุ มาตรฐานดังกล่าวเป็นอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เสถียรหรือการติดตั้งซึ่งบนพื้นฐานของปรากฏการณ์ทางกายภาพบางอย่างปริมาณไฟฟ้าจะถูกทำซ้ำซึ่งคำนวณจากค่าที่รู้จักของค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน ไม่รองรับมาตรฐานของวัตต์และวัตต์-ชั่วโมง เนื่องจากเป็นการสมควรมากกว่าที่จะคำนวณค่าของหน่วยเหล่านี้ตามสมการเชิงประกอบที่เชื่อมต่อกับหน่วยของปริมาณอื่นๆ ดูสิ่งนี้ด้วยหน่วยวัดปริมาณทางกายภาพ
เครื่องมือวัด
เครื่องมือวัดทางไฟฟ้า ส่วนใหญ่มักจะวัดค่าทันทีของปริมาณไฟฟ้าหรือค่าที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่แปลงเป็นค่าไฟฟ้า อุปกรณ์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นอนาล็อกและดิจิตอล แบบแรกมักจะแสดงค่าของค่าที่วัดได้โดยใช้ลูกศรที่เคลื่อนที่ไปตามมาตราส่วนที่มีการแบ่งส่วน ด้านหลังมีจอแสดงผลดิจิตอลที่แสดงค่าที่วัดได้ของปริมาณในรูปของตัวเลข เครื่องมือดิจิทัลเป็นที่นิยมสำหรับการวัดส่วนใหญ่ เนื่องจากมีความแม่นยำมากกว่า สะดวกกว่าสำหรับการอ่านค่า และโดยทั่วไปแล้ว ใช้งานได้หลากหลายกว่า อุปกรณ์วัดอเนกประสงค์แบบดิจิตอล ("มัลติมิเตอร์") และโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลใช้สำหรับวัดด้วยความต้านทาน DC ที่มีความแม่นยำปานกลางและสูง ตลอดจนแรงดันและกระแสไฟ AC อุปกรณ์อนาล็อกค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์ดิจิทัล แม้ว่าจะยังพบแอปพลิเคชันที่ต้นทุนต่ำมีความสำคัญและไม่ต้องการความแม่นยำสูง สำหรับการวัดความต้านทานและอิมพีแดนซ์ที่แม่นยำที่สุด มีสะพานวัดและเมตรพิเศษอื่นๆ ในการลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงของค่าที่วัดได้เมื่อเวลาผ่านไปจะใช้อุปกรณ์บันทึก - เครื่องบันทึกแบบแถบและออสซิลโลสโคปแบบอิเล็กทรอนิกส์, อนาล็อกและดิจิตอล
เครื่องมือดิจิทัล
เครื่องมือวัดดิจิทัลทั้งหมด (ยกเว้นเครื่องมือที่ง่ายที่สุด) ใช้เครื่องขยายเสียงและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เพื่อแปลงสัญญาณอินพุตเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะถูกแปลงเป็นดิจิทัลโดยตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) ตัวเลขที่แสดงค่าที่วัดได้จะแสดงบนไดโอดเปล่งแสง (LED) ไฟแสดงหลอดฟลูออเรสเซนต์สูญญากาศหรือผลึกเหลว (LCD) (จอแสดงผล) อุปกรณ์มักจะทำงานภายใต้การควบคุมของไมโครโปรเซสเซอร์แบบฝัง และในอุปกรณ์ธรรมดา ไมโครโปรเซสเซอร์จะถูกรวมเข้ากับ ADC บนวงจรรวมเดียว เครื่องมือดิจิทัลเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ภายนอก ในการวัดบางประเภท คอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะสลับฟังก์ชันการวัดของอุปกรณ์และให้คำสั่งสำหรับการส่งข้อมูลสำหรับการประมวลผล
ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล ADC มีสามประเภทหลัก: การบูรณาการ การประมาณแบบต่อเนื่อง และแบบขนาน ADC ที่รวมเข้าด้วยกันจะเฉลี่ยสัญญาณอินพุตในช่วงเวลาหนึ่ง จากสามประเภทที่ระบุไว้ นี่เป็นประเภทที่ถูกต้องที่สุด แม้ว่าจะ "ช้าที่สุด" เวลาในการแปลงของ ADC ที่ผสานรวมอยู่ในช่วง 0.001 ถึง 50 วินาทีหรือมากกว่า ข้อผิดพลาดคือ 0.1-0.0003% ข้อผิดพลาด ADC ของการประมาณที่ต่อเนื่องกันนั้นสูงขึ้นเล็กน้อย (0.4-0.002%) แต่เวลาในการแปลงมาจากการวัดทางไฟฟ้า 10 μs ถึงการวัดทางไฟฟ้า 1 มิลลิวินาที ADC แบบขนานนั้นเร็วที่สุด แต่ก็มีความแม่นยำน้อยที่สุดเช่นกัน: เวลาในการแปลงอยู่ที่ 0.25 ns ข้อผิดพลาดคือ 0.4 ถึง 2%
วิธีการสุ่มตัวอย่างสัญญาณจะถูกสุ่มตัวอย่างในเวลาโดยการวัดอย่างรวดเร็ว ณ จุดหนึ่งของเวลาและถือ (บันทึก) ค่าที่วัดได้สำหรับเวลาที่แปลงเป็นรูปแบบดิจิทัล ลำดับของค่าที่ไม่ต่อเนื่องที่ได้รับสามารถแสดงบนหน้าจอในรูปแบบของรูปคลื่นที่มีรูปคลื่น โดยการยกกำลังสองและรวมค่าเหล่านี้ ค่า rms ของสัญญาณสามารถคำนวณได้ นอกจากนี้ยังใช้ในการคำนวณเวลาเพิ่มขึ้น ค่าสูงสุด ค่าเฉลี่ยเวลา สเปกตรัมความถี่ ฯลฯ การสุ่มตัวอย่างเวลาสามารถทำได้ในช่วงสัญญาณเดียว ("เรียลไทม์") หรือ (ด้วยการสุ่มตัวอย่างตามลำดับหรือแบบสุ่ม) ในช่วงเวลาที่เกิดซ้ำหลายครั้ง
โวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลและมัลติมิเตอร์โวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลและมัลติมิเตอร์วัดค่ากึ่งคงที่ของปริมาณและระบุเป็นตัวเลข โวลต์มิเตอร์โดยตรงจะวัดเฉพาะแรงดันไฟ ปกติคือ DC ในขณะที่มัลติมิเตอร์สามารถวัดแรงดันไฟ AC และ DC ค่าแอมแปร์ ความต้านทาน DC และบางครั้งอุณหภูมิ เครื่องมือวัดเอนกประสงค์ทั่วไปที่มีความแม่นยำ 0.2 ถึง 0.001% เหล่านี้สามารถติดตั้งกับจอแสดงผลดิจิตอล 3.5 หรือ 4.5 หลักได้ อักขระ "ครึ่งจำนวนเต็ม" (หลัก) เป็นตัวบ่งชี้ตามเงื่อนไขว่าจอแสดงผลสามารถแสดงตัวเลขนอกจำนวนอักขระที่ระบุได้ ตัวอย่างเช่น จอแสดงผล 3.5 หลัก (3.5 หลัก) ในช่วง 1-2 V สามารถแสดงแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 1.999 V
เครื่องวัดความต้านทานเหล่านี้เป็นเครื่องมือพิเศษที่วัดและระบุความจุของตัวเก็บประจุ ความต้านทานของตัวต้านทาน การเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ หรืออิมพีแดนซ์ (อิมพีแดนซ์) ของการเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำกับตัวต้านทาน เครื่องมือประเภทนี้มีให้สำหรับวัดความจุตั้งแต่ 0.00001 pF ถึง 99.999 μF ความต้านทานตั้งแต่ 0.00001 ohm ถึง 99.999 kΩ และความเหนี่ยวนำจาก 0.0001 mH ถึง 99.999 G การวัดสามารถทำได้ที่ความถี่ตั้งแต่ 5 Hz ถึง 100 MHz แม้ว่าจะไม่มีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่ง ไม่ครอบคลุมช่วงความถี่ทั้งหมด ที่ความถี่ใกล้ 1 kHz ข้อผิดพลาดได้เพียง 0.02% แต่ความแม่นยำลดลงใกล้ขอบเขตของช่วงความถี่และค่าที่วัดได้ เครื่องมือส่วนใหญ่ยังสามารถแสดงปริมาณที่ได้รับ เช่น ค่า Q-factor ของคอยล์ หรือค่า loss factor ของตัวเก็บประจุ ซึ่งคำนวณจากค่าหลักที่วัดได้
เครื่องมืออนาล็อก
ในการวัดแรงดัน กระแส และความต้านทานของกระแสตรง จะใช้อุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกแบบแอนะล็อกที่มีแม่เหล็กถาวรและชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หลายรอบ อุปกรณ์ประเภทลูกศรดังกล่าวมีข้อผิดพลาด 0.5 ถึง 5% ใช้งานง่ายและราคาไม่แพง (เช่น มาตรวัดกระแสไฟและอุณหภูมิของรถยนต์) แต่จะไม่นำไปใช้ในจุดที่ต้องการความแม่นยำอย่างมาก
อุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกในอุปกรณ์ดังกล่าวจะใช้แรงของปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับกระแสในการหมุนของขดลวดของส่วนที่เคลื่อนที่ซึ่งมีแนวโน้มที่จะหมุนส่วนหลัง โมเมนต์ของแรงนี้มีความสมดุลโดยโมเมนต์ที่สร้างขึ้นโดยสปริงตรงข้าม เพื่อให้แต่ละค่าของกระแสสอดคล้องกับตำแหน่งที่แน่นอนของลูกศรบนมาตราส่วน ชิ้นส่วนที่เคลื่อนย้ายได้มีลักษณะเป็นโครงลวดแบบหมุนได้หลายทางที่มีขนาดตั้งแต่ 3 - 5 ถึง 25 - 35 มม. และมีน้ำหนักเบาที่สุด ส่วนที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งติดตั้งอยู่บนลูกปืนหินหรือห้อยจากแถบโลหะ จะถูกวางไว้ระหว่างขั้วของแม่เหล็กถาวรที่แข็งแรง สปริงเกลียวสองตัวที่ปรับสมดุลแรงบิดยังทำหน้าที่เป็นตัวนำของขดลวดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว อุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกทำปฏิกิริยากับกระแสที่ไหลผ่านขดลวดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ดังนั้นจึงเป็นแอมมิเตอร์หรือแม่นยำกว่าคือมิลลิแอมป์มิเตอร์ (เนื่องจากขีดจำกัดบนของช่วงการวัดไม่เกิน 50 mA) สามารถปรับเพื่อวัดกระแสที่มีความแรงมากขึ้นโดยการเชื่อมต่อตัวต้านทาน shunt ที่มีความต้านทานต่ำขนานกับขดลวดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ เพื่อให้ส่วนเล็ก ๆ ของกระแสที่วัดได้ทั้งหมดถูกแยกออกเป็นขดลวดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ อุปกรณ์ดังกล่าวเหมาะสำหรับกระแสที่วัดได้หลายพันแอมแปร์ หากต่อตัวต้านทานเพิ่มเติมแบบอนุกรมกับขดลวด อุปกรณ์จะเปลี่ยนเป็นโวลต์มิเตอร์ แรงดันตกคร่อมการเชื่อมต่อแบบอนุกรมนั้นเท่ากับผลคูณของความต้านทานของตัวต้านทานและกระแสที่แสดงโดยอุปกรณ์ เพื่อให้สามารถกำหนดมาตราส่วนได้เป็นโวลต์ ในการสร้างโอห์มมิเตอร์จากมิลลิแอมป์มิเตอร์แบบแมกนีโตอิเล็กทริก คุณต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานที่วัดแบบอนุกรมกับตัวต้านทานนั้นและใช้แรงดันคงที่กับการเชื่อมต่อซีรีส์นี้ เช่น จากแบตเตอรี่ กระแสในวงจรดังกล่าวจะไม่แปรผันตามความต้านทาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตราส่วนพิเศษเพื่อแก้ไขความไม่เป็นเชิงเส้น จากนั้นจะสามารถทำการอ่านค่าความต้านทานบนสเกลได้โดยตรง แม้ว่าจะไม่ได้มีความเที่ยงตรงสูงมากก็ตาม
กัลวาโนมิเตอร์อุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกยังรวมถึงกัลวาโนมิเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีความไวสูงสำหรับการวัดกระแสต่ำมาก กัลวาโนมิเตอร์ไม่มีแบริ่ง ส่วนที่เคลื่อนที่ของมันถูกแขวนไว้บนริบบิ้นหรือด้ายบาง ๆ ใช้สนามแม่เหล็กที่แรงกว่า และลูกศรจะถูกแทนที่ด้วยกระจกที่ติดกาวที่เกลียวของช่วงล่าง (รูปที่ 1) กระจกจะหมุนไปพร้อมกับส่วนที่เคลื่อนที่ได้ และมุมของการหมุนจะประมาณการโดยการเคลื่อนที่ของจุดไฟที่ฉายบนมาตราส่วนที่ตั้งไว้ที่ระยะประมาณ 1 ม. แกลวาโนมิเตอร์ที่มีความละเอียดอ่อนที่สุดสามารถให้ค่าเบี่ยงเบนมาตราส่วนของ 1 มม. โดยมีการเปลี่ยนแปลงกระแสเพียง 0.00001 μA

อุปกรณ์บันทึก
อุปกรณ์บันทึกจะบันทึก "ประวัติ" ของการเปลี่ยนแปลงมูลค่าของค่าที่วัดได้ ประเภทที่พบบ่อยที่สุดของเครื่องมือดังกล่าว ได้แก่ เครื่องบันทึกแผนภูมิแถบ ซึ่งบันทึกเส้นโค้งค่าบนเทปกระดาษกราฟด้วยปากกา ออสซิลโลสโคปอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก ซึ่งกวาดเส้นโค้งกระบวนการบนหน้าจอหลอดแคโทด-เรย์ และออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลซึ่งจัดเก็บไว้เพียงเครื่องเดียว หรือสัญญาณซ้ำๆ กันน้อยมาก ความแตกต่างหลักระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้คือความเร็วในการบันทึก เครื่องบันทึกแบบสตริปซึ่งมีชิ้นส่วนกลไกเคลื่อนที่ เหมาะที่สุดสำหรับการบันทึกสัญญาณที่เปลี่ยนเป็นวินาที นาที หรือช้ากว่านั้น ในทางกลับกัน ออสซิลโลสโคปแบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถลงทะเบียนสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาจากหนึ่งในล้านของวินาทีเป็นหลายวินาที
สะพานวัด
สะพานวัดมักจะเป็นวงจรไฟฟ้าสี่แขนที่ประกอบด้วยตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำ ออกแบบมาเพื่อกำหนดอัตราส่วนของพารามิเตอร์ของส่วนประกอบเหล่านี้ แหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อกับขั้วตรงข้ามของวงจรหนึ่งคู่และตัวตรวจจับค่าว่างเชื่อมต่อกับอีกขั้วหนึ่ง สะพานวัดใช้เฉพาะเมื่อต้องการความแม่นยำในการวัดสูงสุดเท่านั้น (สำหรับการวัดที่มีความแม่นยำปานกลาง ควรใช้เครื่องมือดิจิทัลเพราะจัดการง่ายกว่า) สะพานหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับที่ดีที่สุดมีข้อผิดพลาด (การวัดอัตราส่วน) อยู่ที่ 0.00000001% สะพานที่ง่ายที่สุดสำหรับการวัดความต้านทานได้รับการตั้งชื่อตามผู้ประดิษฐ์ C. Wheatstone
สะพานวัด DC แบบคู่เป็นการยากที่จะเชื่อมต่อสายทองแดงกับตัวต้านทานโดยไม่เพิ่มความต้านทานการสัมผัสของคำสั่ง 0.0001 โอห์มขึ้นไป ในกรณีของความต้านทาน 1 โอห์ม ตะกั่วปัจจุบันทำให้เกิดข้อผิดพลาดในลำดับเพียง 0.01% แต่สำหรับความต้านทาน 0.001 โอห์ม ข้อผิดพลาดจะเป็น 10% สะพานวัดคู่ (สะพานทอมสัน) แผนภาพแสดงในรูปที่ 2 ออกแบบมาเพื่อวัดความต้านทานของตัวต้านทานอ้างอิงที่มีค่าน้อย ความต้านทานของตัวต้านทานอ้างอิงสี่ขั้วดังกล่าวถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าข้ามขั้วที่อาจเกิดขึ้น (p1, p2 ของตัวต้านทาน Rs และ p3, p4 ของตัวต้านทาน Rx ในรูปที่ 2) ต่อกระแสผ่านขั้วปัจจุบัน ( c1, c2 และ c3, c4) ด้วยเทคนิคนี้ ความต้านทานของสายเชื่อมต่อจะไม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในผลลัพธ์ของการวัดความต้านทานที่ต้องการ แขนเพิ่มเติมสองอัน m และ n ไม่รวมอิทธิพลของสายเชื่อมต่อ 1 ระหว่างแคลมป์ c2 และ c3 ความต้านทาน m และ n ของแขนเหล่านี้ถูกเลือกเพื่อให้เกิดความเท่าเทียมกัน M / m = N / n จากนั้นเปลี่ยนแนวต้าน Rs ลดความไม่สมดุลเป็นศูนย์และหา Rx = Rs (N / M)

สะพานวัดกระแสสลับสะพานวัดกระแสสลับที่พบบ่อยที่สุดได้รับการออกแบบเพื่อวัดที่ความถี่หลักที่ 50-60 Hz หรือที่ความถี่เสียง (โดยปกติประมาณ 1,000 Hz) สะพานวัดเฉพาะทางทำงานที่ความถี่สูงถึง 100 MHz ตามกฎแล้วในสะพานวัดกระแสสลับจะใช้หม้อแปลงแทนแขนสองข้างที่กำหนดอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำ ข้อยกเว้นของกฎนี้รวมถึงสะพานวัด Maxwell-Wien
สะพานวัด Maxwell-Wienสะพานวัดดังกล่าวทำให้สามารถเปรียบเทียบมาตรฐานการเหนี่ยวนำ (L) กับมาตรฐานความจุที่ความถี่ในการทำงานที่ไม่รู้จักได้ มาตรฐานความจุใช้ในการวัดที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากมีโครงสร้างที่ง่ายกว่ามาตรฐานการเหนี่ยวนำที่แม่นยำ มีขนาดกะทัดรัดกว่า คัดกรองได้ง่ายกว่า และแทบไม่สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกเลย สภาวะสมดุลของสะพานวัดนี้มีดังต่อไปนี้: Lx = R2R3C1 และ Rx = (R2R3) / R1 (รูปที่ 3) สะพานมีความสมดุลแม้ในกรณีของแหล่งจ่ายไฟที่ "ไม่สะอาด" (เช่น แหล่งสัญญาณที่มีฮาร์โมนิกของความถี่พื้นฐาน) หากค่า Lx ไม่ขึ้นกับความถี่

สะพานวัดหม้อแปลงข้อดีอย่างหนึ่งของสะพานวัดกระแสสลับคือ ง่ายต่อการกำหนดอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนโดยใช้หม้อแปลง ต่างจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่สร้างจากตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ หรือตัวเหนี่ยวนำ หม้อแปลงรักษาอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าให้คงที่เป็นเวลานานและแทบไม่ต้องมีการปรับเทียบใหม่ ในรูป 4 แสดงไดอะแกรมของสะพานวัดหม้อแปลงสำหรับเปรียบเทียบอิมพีแดนซ์สองชนิดที่เป็นชนิดเดียวกัน ข้อเสียของสะพานวัดหม้อแปลงรวมถึงความจริงที่ว่าอัตราส่วนที่กำหนดโดยหม้อแปลงขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณในระดับหนึ่ง สิ่งนี้นำไปสู่ความจำเป็นในการออกแบบสะพานวัดหม้อแปลงสำหรับช่วงความถี่ที่จำกัดเท่านั้น ซึ่งรับประกันความถูกต้องของหนังสือเดินทาง

โดยที่ T คือคาบของสัญญาณ Y (t) ค่าสูงสุด Ymax คือค่าสูงสุดของสัญญาณทันที และค่าสัมบูรณ์เฉลี่ย YAA คือค่าสัมบูรณ์ที่เฉลี่ยตามช่วงเวลา ด้วยรูปแบบการสั่นแบบไซน์ Yeff = 0.707Ymax และ YAA = 0.637Ymax
การวัดแรงดันไฟกระแสสลับและกระแสไฟเครื่องมือเกือบทั้งหมดสำหรับวัดแรงดันไฟกระแสสลับและกระแสไฟแสดงค่าที่เสนอให้ถือเป็นค่าประสิทธิผลของสัญญาณอินพุต อย่างไรก็ตาม เครื่องมือต้นทุนต่ำมักจะวัดค่าสัญญาณสัมบูรณ์เฉลี่ยหรือสูงสุด และปรับมาตราส่วนเพื่อให้การอ่านสอดคล้องกับค่าประสิทธิผลที่เทียบเท่ากัน โดยสมมติว่าสัญญาณอินพุตเป็นแบบไซน์ ไม่ควรมองข้ามว่าความแม่นยำของอุปกรณ์ดังกล่าวนั้นต่ำมากหากสัญญาณนั้นไม่ใช่ไซน์ เครื่องมือที่สามารถวัดค่า RMS จริงของสัญญาณ ac ได้นั้นขึ้นอยู่กับหนึ่งในสามหลักการ: การคูณอิเล็กตรอน การสุ่มตัวอย่างสัญญาณ หรือการแปลงความร้อน อุปกรณ์ตามหลักการสองข้อแรกจะตอบสนองต่อแรงดันไฟและมิเตอร์ไฟฟ้าความร้อนต่อกระแส เมื่อใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติมและตัวต้านทานแบบแบ่ง อุปกรณ์ทั้งหมดสามารถวัดได้ทั้งกระแสและแรงดัน
การคูณทางอิเล็กทรอนิกส์การยกกำลังสองและการหาค่าเฉลี่ยเวลาของสัญญาณอินพุตในการประมาณค่าบางอย่างดำเนินการโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีแอมพลิฟายเออร์และองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้น เพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์ เช่น การหาลอการิทึมและแอนติลอการิทึมของสัญญาณแอนะล็อก เครื่องมือประเภทนี้อาจมีข้อผิดพลาดเพียง 0.009%
การสุ่มตัวอย่างสัญญาณสัญญาณ AC ถูกแปลงเป็นดิจิทัลโดยใช้ ADC ที่รวดเร็ว ค่าสัญญาณสุ่มตัวอย่างจะถูกยกกำลังสอง, รวมและหารด้วยจำนวนค่าที่ไม่ต่อเนื่องในช่วงสัญญาณเดียว ข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ดังกล่าวคือ 0.01-0.1%
อุปกรณ์วัดความร้อนด้วยไฟฟ้าความแม่นยำสูงสุดในการวัดค่าที่มีประสิทธิภาพของแรงดันและกระแสนั้นมาจากอุปกรณ์วัดความร้อนด้วยไฟฟ้า พวกเขาใช้ตัวแปลงกระแสความร้อนในรูปแบบของตลับแก้วขนาดเล็กที่มีการอพยพด้วยลวดความร้อน (ยาว 0.5-1 ซม.) ไปยังส่วนตรงกลางซึ่งมีจุดเชื่อมต่อแบบเทอร์โมคัปเปิลด้วยลูกปัดขนาดเล็ก ลูกปัดให้สัมผัสความร้อนและฉนวนไฟฟ้าในเวลาเดียวกัน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับค่าประสิทธิผลของกระแสในลวดความร้อน เทอร์โม-EMF (แรงดันไฟ DC) จะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตของเทอร์โมคัปเปิล ทรานสดิวเซอร์เหล่านี้เหมาะสำหรับการวัดกระแสสลับที่มีความถี่ 20 Hz ถึง 10 MHz ในรูป 5 แสดงแผนผังของอุปกรณ์วัดความร้อนด้วยไฟฟ้าที่มีตัวแปลงกระแสความร้อนสองตัวที่ตรงกับพารามิเตอร์ เมื่อแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ Vac ถูกนำไปใช้กับอินพุตของวงจร แรงดันไฟตรงจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตของเทอร์โมคัปเปิลของตัวแปลง TC1 แอมพลิฟายเออร์ A จะสร้างกระแสตรงในลวดความร้อนของตัวแปลง TC2 ซึ่งเทอร์โมคัปเปิลของ หลังให้แรงดัน DC เท่ากันและอุปกรณ์ DC ทั่วไปวัดกระแสไฟขาออก

การใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติม มิเตอร์ปัจจุบันที่อธิบายสามารถเปลี่ยนเป็นโวลต์มิเตอร์ได้ เนื่องจากมิเตอร์ไฟฟ้าวัดความร้อนจะวัดกระแสได้โดยตรงจาก 2 ถึง 500 mA เท่านั้น ตัวต้านทานแบบแบ่งจึงจำเป็นเพื่อวัดกระแสที่สูงขึ้น
การวัดกำลังไฟฟ้ากระแสสลับและพลังงานกำลังไฟฟ้าที่ใช้โดยโหลดในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเท่ากับผลคูณเวลาเฉลี่ยของแรงดันไฟทันทีและค่ากระแสของโหลด หากแรงดันและกระแสเปลี่ยนแปลงแบบไซน์ (ตามปกติในกรณีนี้) พลังงาน P สามารถแสดงเป็น P = EI cosj โดยที่ E และ I เป็นค่าประสิทธิผลของแรงดันและกระแส และ j คือมุมเฟส (เปลี่ยนมุม) ของไซนัสของแรงดันและกระแส ... หากแรงดันไฟฟ้าแสดงเป็นโวลต์และกระแสเป็นแอมแปร์ พลังงานจะแสดงเป็นหน่วยวัตต์ ปัจจัย cosj เรียกว่าตัวประกอบกำลัง กำหนดระดับของความบังเอิญของแรงดันไฟฟ้าและความผันผวนของกระแส จากมุมมองทางเศรษฐกิจ ปริมาณไฟฟ้าที่สำคัญที่สุดคือพลังงาน พลังงาน W ถูกกำหนดโดยผลิตภัณฑ์ของพลังงานและเวลาที่ใช้ ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ เขียนได้ดังนี้

หากเวลา (t1 - t2) วัดเป็นวินาที แรงดันไฟฟ้า e เป็นโวลต์ และกระแส i เป็นแอมแปร์ พลังงาน W จะแสดงเป็นหน่วยวัตต์-วินาที กล่าวคือ จูลส์ (1 J = 1 Whs) หากวัดเวลาเป็นชั่วโมง พลังงานจะเป็นหน่วยวัตต์-ชั่วโมง ในทางปฏิบัติ จะสะดวกกว่าในการแสดงกระแสไฟฟ้าในหน่วยกิโลวัตต์-ชั่วโมง (1 kW * h = 1,000 Wh)
มิเตอร์ไฟฟ้าแบ่งเวลามิเตอร์ไฟฟ้าแบบแบ่งเวลาใช้วิธีการวัดพลังงานไฟฟ้าที่ไม่เหมือนใครแต่แม่นยำ อุปกรณ์ดังกล่าวมีสองช่อง หนึ่งช่องสัญญาณคือสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านหรือไม่ผ่านอินพุต Y (หรืออินพุต -Y ย้อนกลับ) ไปยังตัวกรองความถี่ต่ำ สถานะของสวิตช์ถูกควบคุมโดยสัญญาณเอาท์พุตของช่องสัญญาณที่สองด้วยอัตราส่วนของช่วงเวลา "ปิด" / "เปิด" ตามสัดส่วนของสัญญาณอินพุต สัญญาณเฉลี่ยที่เอาต์พุตของตัวกรองเท่ากับผลคูณเวลาเฉลี่ยของสัญญาณอินพุตทั้งสอง หากสัญญาณอินพุตหนึ่งเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าข้ามโหลดและอีกสัญญาณหนึ่งเป็นกระแสโหลด แรงดันเอาต์พุตจะเป็นสัดส่วนกับกำลังไฟฟ้าที่โหลดใช้ ข้อผิดพลาดของเมตรที่ผลิตในอุตสาหกรรมดังกล่าวคือ 0.02% ที่ความถี่สูงถึง 3 kHz (ตัวในห้องปฏิบัติการ - ของคำสั่งเพียง 0.0001% ที่ 60 Hz) เป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูง ใช้เป็นเครื่องวัดที่เป็นแบบอย่างในการตรวจสอบเครื่องมือวัดที่ทำงานอยู่
แยกวัตต์มิเตอร์และมิเตอร์ไฟฟ้าอุปกรณ์ดังกล่าวใช้หลักการของโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล แต่มีช่องสัญญาณอินพุตสองช่องที่สุ่มตัวอย่างสัญญาณกระแสและแรงดันแบบขนาน แต่ละค่าที่ไม่ต่อเนื่องกัน e (k) แทนค่าทันทีของสัญญาณแรงดันในขณะที่สุ่มตัวอย่างจะถูกคูณด้วยค่าที่ไม่ต่อเนื่องที่สอดคล้องกัน i (k) ของสัญญาณปัจจุบันที่ได้รับในเวลาเดียวกัน ค่าเฉลี่ยเมื่อเวลาผ่านไปของงานดังกล่าวคือกำลังในหน่วยวัตต์:

สารเติมแต่งที่สะสมผลิตภัณฑ์ที่มีค่าไม่ต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไปจะให้กระแสไฟฟ้าทั้งหมดเป็นหน่วยวัตต์-ชั่วโมง ข้อผิดพลาดของมิเตอร์ไฟฟ้าอาจต่ำถึง 0.01%
มิเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำมิเตอร์เหนี่ยวนำไม่มีอะไรมากไปกว่ามอเตอร์กระแสสลับกำลังต่ำที่มีขดลวดสองเส้น - กระแสและแรงดัน ดิสก์นำไฟฟ้าที่วางอยู่ระหว่างขดลวดจะหมุนภายใต้การกระทำของแรงบิดตามสัดส่วนของการใช้พลังงาน ช่วงเวลานี้มีความสมดุลโดยกระแสที่เหนี่ยวนำในดิสก์โดยแม่เหล็กถาวร ดังนั้นความเร็วในการหมุนของดิสก์จะเป็นสัดส่วนกับการใช้พลังงาน จำนวนรอบของดิสก์ในช่วงเวลาที่กำหนดเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่ผู้บริโภคได้รับในช่วงเวลานี้ จำนวนรอบของดิสก์จะถูกนับโดยตัวนับเชิงกล ซึ่งแสดงกระแสไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง อุปกรณ์ประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องวัดไฟฟ้าในครัวเรือน ตามกฎแล้วข้อผิดพลาดคือ 0.5%; มีอายุการใช้งานยาวนานในทุกระดับปัจจุบันที่อนุญาต
- การวัดปริมาณไฟฟ้า: แรงดันไฟ, ความต้านทานไฟฟ้า, ความแรงของกระแส, ความถี่และเฟสของกระแสสลับ, กำลังไฟฟ้า, พลังงานไฟฟ้า, ประจุไฟฟ้า, ความเหนี่ยวนำ, ความจุไฟฟ้า ฯลฯ ... ... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

การวัดทางไฟฟ้า- - [V.A. Semenov. พจนานุกรมรีเลย์ป้องกันภาษาอังกฤษรัสเซีย] หัวข้อรีเลย์ป้องกัน EN การวัดทางไฟฟ้า การวัดค่าไฟฟ้า... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

E. เครื่องมือวัดเป็นอุปกรณ์และอุปกรณ์ที่ใช้วัด E. เช่นเดียวกับปริมาณแม่เหล็ก การวัดส่วนใหญ่จะลดลงเพื่อกำหนดความแรงของกระแส แรงดัน (ความต่างศักย์) และปริมาณไฟฟ้า ... ... พจนานุกรมสารานุกรมของ F.A. Brockhaus และ I.A. Efron - ชุดขององค์ประกอบและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อในลักษณะที่แน่นอนซึ่งเป็นเส้นทางสำหรับกระแสไฟฟ้า ทฤษฎีวงจรเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมไฟฟ้าเชิงทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับวิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับการคำนวณทางไฟฟ้า ... ... สารานุกรมของถ่านหิน

การวัดตามหลักอากาศพลศาสตร์ สารานุกรม "การบิน"

การวัดตามหลักอากาศพลศาสตร์- ข้าว. 1. การวัดตามหลักอากาศพลศาสตร์ - กระบวนการค้นหาค่าเชิงประจักษ์ของปริมาณทางกายภาพในการทดลองตามหลักอากาศพลศาสตร์โดยใช้วิธีการทางเทคนิคที่เหมาะสม I.A. มี 2 ประเภท: สแตติกและไดนามิก ที่… … สารานุกรม "การบิน"

ไฟฟ้า- 4. มาตรฐานไฟฟ้าสำหรับการออกแบบเครือข่ายวิทยุกระจายเสียง มอสโก, Svyazizdat, 1961.80 น.

วางแผน

บทนำ

เมตรปัจจุบัน

วัดแรงดัน

อุปกรณ์รวมของระบบแมกนีโตอิเล็กทริก

อุปกรณ์วัดอิเล็กทรอนิกส์อเนกประสงค์

ทางแยกวัด

เครื่องมือวัดความต้านทาน

การหาค่าความต้านทานดิน

สนามแม่เหล็ก

การเหนี่ยวนำ

บรรณานุกรม

บทนำ

การวัดเรียกว่าการหาค่าของปริมาณทางกายภาพเชิงประจักษ์ โดยใช้วิธีการทางเทคนิคพิเศษ - เครื่องมือวัด

ดังนั้น การวัดจึงเป็นกระบวนการที่ให้ข้อมูลในการหาอัตราส่วนเชิงตัวเลขระหว่างปริมาณทางกายภาพที่กำหนดและค่าบางส่วนของปริมาณเชิงประจักษ์ โดยนำมาเป็นหน่วยเปรียบเทียบ

ผลการวัดเป็นตัวเลขที่ระบุชื่อซึ่งพบโดยการวัดปริมาณทางกายภาพ งานหลักของการวัดอย่างหนึ่งคือการประมาณระดับของการประมาณหรือความแตกต่างระหว่างค่าจริงและค่าจริงของปริมาณทางกายภาพที่วัดได้ - ข้อผิดพลาดในการวัด

พารามิเตอร์หลักของวงจรไฟฟ้าคือ: ความแรงของกระแส, แรงดัน, ความต้านทาน, กำลังไฟฟ้า เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าใช้สำหรับวัดค่าพารามิเตอร์เหล่านี้

การวัดพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้าทำได้สองวิธี วิธีแรกเป็นวิธีการวัดโดยตรง วิธีที่สองเป็นวิธีการวัดทางอ้อม

วิธีการวัดโดยตรงหมายถึงการได้รับผลลัพธ์โดยตรงจากประสบการณ์ การวัดทางอ้อมคือการวัดซึ่งพบค่าที่ต้องการบนพื้นฐานของความสัมพันธ์ที่ทราบระหว่างค่านี้กับค่าที่ได้รับจากการวัดโดยตรง

เครื่องมือวัดทางไฟฟ้า - ประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้วัดปริมาณไฟฟ้าต่างๆ กลุ่มเครื่องมือวัดทางไฟฟ้ายังรวมถึงนอกเหนือจากเครื่องมือวัดจริง เครื่องมือวัดอื่น ๆ - การวัด ตัวแปลง การติดตั้งที่ซับซ้อน

อุปกรณ์วัดทางไฟฟ้าจำแนกได้ดังนี้: ตามปริมาณทางกายภาพที่วัดและทำซ้ำได้ (แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ โอมมิเตอร์ เครื่องวัดความถี่ ฯลฯ); ตามวัตถุประสงค์ (เครื่องมือวัด การวัด ทรานสดิวเซอร์การวัด การติดตั้งและระบบการวัด อุปกรณ์เสริม) โดยวิธีการให้ผลการวัด (แสดงและลงทะเบียน) โดยวิธีการวัด (อุปกรณ์ประเมินโดยตรงและอุปกรณ์เปรียบเทียบ) โดยวิธีการใช้งานและโดยการออกแบบ (แผงบอร์ดแบบพกพาและเครื่องเขียน) ตามหลักการทำงาน (ไฟฟ้า - เครื่องกลไฟฟ้า, แม่เหล็กไฟฟ้า, อิเล็กโทรไดนามิก, ไฟฟ้าสถิต, เฟอร์โรไดนามิก, การเหนี่ยวนำ, แมกนีโตไดนามิก, อิเล็กทรอนิกส์, เทอร์โมอิเล็กทริก, ไฟฟ้าเคมี)

ในบทความนี้ ฉันจะพยายามบอกคุณเกี่ยวกับอุปกรณ์ หลักการทำงาน ให้คำอธิบายและคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าของคลาสเครื่องกลไฟฟ้า

การวัดกระแส

แอมมิเตอร์ - อุปกรณ์สำหรับวัดความแรงของกระแสเป็นแอมแปร์ (รูปที่ 1) มาตราส่วนแอมมิเตอร์ได้รับการสอบเทียบในไมโครแอมแปร์ มิลลิแอมป์ แอมแปร์ หรือกิโลแอมแปร์ตามขีดจำกัดการวัดของอุปกรณ์ แอมมิเตอร์เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกับส่วนของวงจรไฟฟ้านั้น (รูปที่ 2) ซึ่งวัดกระแส เพื่อเพิ่มขีด จำกัด การวัด - ด้วยการแบ่งหรือผ่านหม้อแปลง

แอมมิเตอร์ที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งส่วนที่เคลื่อนที่ของอุปกรณ์ที่มีลูกศรจะหมุนไปตามมุมที่เป็นสัดส่วนกับขนาดของกระแสที่วัดได้

แอมมิเตอร์เป็นแม่เหล็ก, แม่เหล็กไฟฟ้า, อิเล็กโทรไดนามิก, ความร้อน, การเหนี่ยวนำ, เครื่องตรวจจับ, เทอร์โมอิเล็กทริกและโฟโตอิเล็กทริก

แอมมิเตอร์แบบแมกนีโตอิเล็กทริกวัดกระแสตรง การเหนี่ยวนำและเครื่องตรวจจับ - ความแรงของกระแสสลับ แอมมิเตอร์ของระบบอื่นวัดความแรงของกระแสใด ๆ ที่แม่นยำและละเอียดอ่อนที่สุดคือแอมมิเตอร์แบบแมกนีโตอิเล็กทริกและอิเล็กโทรไดนามิก

หลักการทำงานของอุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกขึ้นอยู่กับการสร้างแรงบิด อันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กถาวรกับกระแสที่ไหลผ่านขดลวดของเฟรม ลูกศรเชื่อมต่อกับเฟรมและเคลื่อนที่ไปตามมาตราส่วน มุมการหมุนของลูกศรเป็นสัดส่วนกับความแรงของกระแส

แอมมิเตอร์ไฟฟ้าไดนามิกประกอบด้วยขดลวดคงที่และขดลวดเคลื่อนที่ที่เชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรม ปฏิกิริยาระหว่างกระแสที่ไหลผ่านขดลวดทำให้เกิดการโก่งตัวของขดลวดเคลื่อนที่และลูกศรที่เชื่อมต่ออยู่ ในวงจรไฟฟ้า แอมมิเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด และที่ไฟฟ้าแรงสูงหรือกระแสสูง ผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า

ข้อมูลทางเทคนิคของแอมมิเตอร์ในประเทศบางประเภท, มิลลิแอมป์มิเตอร์, ไมโครมิเตอร์, แมกนีโตอิเล็กทริก, แม่เหล็กไฟฟ้า, อิเล็กโทรไดนามิกรวมถึงระบบระบายความร้อนแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. แอมมิเตอร์ มิลลิแอมมิเตอร์ ไมโครมิเตอร์

ระบบเครื่องมือ	ประเภทอุปกรณ์	ระดับความแม่นยำ	ขีดจำกัดการวัด
แมกนีโตอิเล็กทริก	M109	0,5	1; 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 μA
	M109	0,5	2; สิบ; 50 mA
	200 mA
	M45M	1,0	1.5-150 mA
แม่เหล็กไฟฟ้า	E514 / 3	0,5	5-10 A
	E514 / 2	0,5	2.5-5 A
	E514 / 1	0,5	1-2 อา
	E316	1,0	1-2 อา
	3316	1,0	2.5-5 A
	E513 / 4	1,0	0.25-0.5-1 A
	E513 / 3	0,5	50-100-200 mA
	E513 / 2	0,5	25-50-100 mA
	E513 / 1	0,5	10-20-40 mA
	E316	1,0	10-20 mA
อิเล็กโทรไดนามิก	D510 / 1	0,5	0.1-0.2-0.5-1-2-5 A
ความร้อน	E15	1,0	30; 50; 100; 300 mA

วัดแรงดัน

โวลต์มิเตอร์ - อุปกรณ์วัดการอ่านโดยตรงสำหรับกำหนดแรงดันไฟฟ้าหรือ EMF ในวงจรไฟฟ้า (รูปที่ 3) มีการเชื่อมต่อแบบขนานกับโหลดหรือแหล่งพลังงาน (รูปที่ 4)

ตามหลักการของการทำงาน โวลต์มิเตอร์แบ่งออกเป็น: ระบบเครื่องกลไฟฟ้า - แม่เหล็กไฟฟ้า, แม่เหล็กไฟฟ้า, ไฟฟ้าไดนามิก, ไฟฟ้าสถิต, วงจรเรียงกระแส, เทอร์โมอิเล็กทริก; อิเล็กทรอนิกส์ - อนาล็อกและดิจิตอล โดยการนัดหมาย: กระแสตรง; กระแสสลับ; ชีพจร; ไวต่อเฟส; เลือก; สากล. โดยการออกแบบและวิธีการใช้: แผงบอร์ด; แบบพกพา; เครื่องเขียน. ข้อมูลทางเทคนิคของโวลต์มิเตอร์ในประเทศ มิลลิโวลต์มิเตอร์ของแมกนีโตอิเล็กทริก อิเล็กโทรไดนามิก แม่เหล็กไฟฟ้า และระบบระบายความร้อนแสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 โวลต์มิเตอร์และมิลลิโวลต์มิเตอร์

ระบบเครื่องมือ	ประเภทอุปกรณ์	ระดับความแม่นยำ	ขีดจำกัดการวัด
อิเล็กโทรไดนามิก	D121	0,5	150-250V
D567	0,5	15-600V
แมกนีโตอิเล็กทริก	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
ไฟฟ้าสถิต	C50 / 1	1,0	30 นิ้ว
C50 / 5	1,0	600 V
C50 / 8	1,0	3 kV
S96	1,5	7.5-15-30 kV
แม่เหล็กไฟฟ้า	E515 / 3	0,5	75-600V
E515 / 2	0,5	7.5-60V
E512 / 1	0,5	1.5-15V
ด้วยตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์	แบบฟอร์ม 534	0,5	0.3-300V
ความร้อน	E16	1,5	0.75-50V

สำหรับการวัดในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง จะใช้เครื่องมือที่รวมกันของระบบแมกนีโตอิเล็กทริกแอมแปร์-โวลมิเตอร์ ข้อมูลทางเทคนิคของอุปกรณ์บางประเภทแสดงไว้ในตารางที่ 3

ตารางที่ 3 อุปกรณ์รวมของระบบแมกนีโตอิเล็กทริก .

ชื่อ	ประเภทของ	ระดับความแม่นยำ	ขีดจำกัดการวัด
มิลลิโวลต์-มิลลิแอมป์มิเตอร์	M82	0,5	15-3000 mV; 0.15-60 mA
โวลต์มิเตอร์	M128	0,5	75mV-600V; 5; สิบ; 20 A
แอมแปร์โวลต์มิเตอร์	M231	1,5	75-0-75 mV; 100-0-100 โวลต์; 0.005-0-0.005 ก; 10-0-10 อา
โวลต์มิเตอร์	M253	0,5	15mV-600V; 0.75mA-3A
มิลลิโวลต์-มิลลิแอมป์มิเตอร์	M254	0,5	0.15-60 มิลลิแอมป์; 15-3000 mV
ไมโครแอมแปร์โวลต์มิเตอร์	M1201	0,5	3-750 โวลต์; 0.3-750 μA
โวลต์มิเตอร์	M1107	0,2	45mV-600V; 0.075mA-30A
มิลลิแอมแปร์โวลต์มิเตอร์	M45M	1	7.5-150V; 1.5 mA
โวลต์มิเตอร์	M491	2,5	3-30-300-600 โวลต์; 30-300-3000 kΩ
แอมแปร์โวลต์มิเตอร์	M493	2,5	3-300 มิลลิแอมป์; 3-600 โวลต์; 3-300 kΩ
แอมแปร์โวลต์มิเตอร์	M351	1	75 mV-1500 V; 15 μA-3000 mA; 200 โอห์ม-200 โอห์ม

ข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่รวมกัน - แอมแปร์-โวลมิเตอร์ และ แอมแปร์-โวลต์-วัตต์มิเตอร์ สำหรับวัดแรงดันและกระแส ตลอดจนกำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องมือแบบพกพารวมสำหรับการวัดในวงจร DC และ AC ให้การวัดกระแส DC และ AC และความต้านทาน และบางส่วนยังมีความจุขององค์ประกอบในช่วงกว้างมาก มีขนาดกะทัดรัด มีแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการใช้งานอย่างแพร่หลาย ระดับความแม่นยำของอุปกรณ์ประเภทนี้ที่กระแสคงที่ 2.5; บนตัวแปร - 4.0

อุปกรณ์วัดอิเล็กทรอนิกส์อเนกประสงค์

อุปกรณ์วัดอเนกประสงค์ (โวลต์มิเตอร์แบบสากล) ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดปริมาณไฟฟ้า อุปกรณ์เหล่านี้อนุญาตให้ตามกฎในการวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสสลับและกระแสตรงที่หลากหลายมาก ความต้านทานและในบางกรณีความถี่ของสัญญาณ ในวรรณคดีพวกเขามักถูกเรียกว่าโวลต์มิเตอร์สากลเนื่องจากค่าใด ๆ ที่วัดโดยเครื่องมือจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าโดยขยายด้วยเครื่องขยายสัญญาณบรอดแบนด์ อุปกรณ์มีแป้นหมุน (อุปกรณ์ประเภทไฟฟ้า) หรือจอแสดงผลพร้อมตัวบ่งชี้ผลึกเหลว อุปกรณ์บางตัวมีโปรแกรมในตัว มีการประมวลผลผลลัพธ์ทางคณิตศาสตร์

ข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์สากลภายในประเทศที่ทันสมัยบางประเภทแสดงไว้ในตารางที่ 4

ตารางที่ 4 เครื่องมือวัดอเนกประสงค์

ประเภทอุปกรณ์	ขีดจำกัดค่าที่วัดได้ ฟังก์ชันเพิ่มเติม	ข้อมูลเพิ่มเติม
V7-21A	1 μV-1000 V, 0.01 โอห์ม-12 โมห์ ความถี่สูงถึง 20 kHz	น้ำหนัก 5.5 กก.
V7-34A	1 μV-1000 V, 1 mΩ - 10 MΩ ข้อผิดพลาด 0.02%	น้ำหนัก 10 กก.
B7-35	0.1mV-1000V, 0.1 μV-10 A, 1 โอห์ม-10 MOhm,	น้ำหนักแบตเตอรี่ 2 กก.
B7-36	0.1mV-1000V, 1 โอห์ม-10 MOhm,	สวิตซ์, ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

อุปกรณ์เสริมติดอยู่กับอุปกรณ์สากล:

1. หัววัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 50 kHz-1 GHz สำหรับขยายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยโวลต์มิเตอร์และมัลติมิเตอร์แบบสากลทั้งหมด

2. ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงสูงสุด 30 kV 1: 1,000 ตารางที่ 5 แสดงข้อมูลทางเทคนิคของ V3-38V สากล

ตารางที่ 5. ข้อมูลทางเทคนิคของมิลลิโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล V3-38V

ข้อมูลจำเพาะ	ตัวเลือก	ความหมาย
แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ	ช่วงแรงดันไฟฟ้า ขีด จำกัด การวัด	10 ไมโครโวลต์ ... 300 โวลต์ 1 mV /… / 300 V (12 p / ช่วง ขั้นตอนที่ 1-3)
	ช่วงความถี่	พื้นที่ปกติ: 45 Hz ... 1 MHz พื้นที่ทำงาน: 20 เฮิร์ต ... 45 เฮิร์ตซ์; 1 เมกะเฮิรตซ์-3 เมกะเฮิรตซ์; 3 MHz-5 MHz
	ข้อผิดพลาดในการวัด ข้อผิดพลาดเพิ่มเติม ตั้งเวลา	± 2% (สำหรับการสั่นแบบฮาร์มอนิก) ± 1 / 3xKg ที่ Kg 20% (สำหรับการสั่นสะเทือนที่ไม่ใช่ฮาร์มอนิก)
	แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุด อิมพีแดนซ์อินพุต	600 โวลต์ (250 โวลต์กระแสตรง) 4 MOhm / 25 pF ที่ 1 mV /… / 300 mV 5 MOhm / 15pF ที่ 1 V / ... / 300 V
หม้อแปลงแรงดัน	แรงดันขาออก ข้อผิดพลาดในการแปลง อิมพีแดนซ์เอาต์พุต
เครื่องขยายเสียงบรอดแบนด์	แรงดันไฟขาออกสูงสุด	(100 ± 20) mV
แสดง	ประเภทตัวบ่งชี้ รูปแบบการแสดงผล	ตัวบ่งชี้ LCD 3 ½ หลัก
ข้อมูลทั้งหมด	แรงดันไฟจ่าย ข้อมูลมิติ	220V ± 10%, 50Hz 155x209x278 มม.

โวลต์มิเตอร์แบบสากลพร้อมตัวบ่งชี้ผลึกเหลวของผลลัพธ์ของการวัดกระแสและแรงดันไฟ AC และ DC, ความต้านทานของสาย 2/4, ความถี่และระยะเวลา, การวัดค่า AC rms และแรงดันไฟฟ้าตามอำเภอใจ

นอกจากนี้ เมื่อมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบเปลี่ยนได้ อุปกรณ์ยังให้การวัดอุณหภูมิตั้งแต่ -200 ถึง +1110 0 С, การวัดกำลังไฟฟ้า, ระดับสัมพัทธ์ (dB), บันทึก/อ่านผลการวัดได้ถึง 200 รายการ, การเลือกการวัดแบบอัตโนมัติหรือแบบแมนนวล ขีด จำกัด, โปรแกรมควบคุมการทดสอบในตัว, การควบคุมเสียงดนตรี

ทางแยกวัด

Shunts ออกแบบมาเพื่อขยายขีดจำกัดของการวัดปัจจุบัน ตัวแบ่งคือตัวนำ (ตัวต้านทาน) ที่ปรับเทียบแล้วซึ่งมักจะแบนของการออกแบบพิเศษที่ทำจากแมงกานินซึ่งกระแสที่วัดได้จะไหลผ่าน แรงดันตกคร่อมการแบ่งเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของกระแส แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสอดคล้องกับกระแสไฟที่กำหนดของการแบ่ง ส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงพร้อมอุปกรณ์วัดแบบแมกนีโตอิเล็กทริก เมื่อวัดกระแสขนาดเล็ก (สูงถึง 30 A) ตัวแบ่งจะถูกสร้างขึ้นในกล่องอุปกรณ์ เมื่อวัดกระแสสูง (สูงถึง 7500 A) จะใช้การแบ่งภายนอก การแบ่งแบ่งตามคลาสความแม่นยำ: 0.02; 0.05; 0.1; 0.2 และ 0.5

ตัวต้านทานปรับเทียบที่เรียกว่าความต้านทานเพิ่มเติมใช้เพื่อขยายขีดจำกัดการวัดแรงดันไฟฟ้าของเครื่องมือ ตัวต้านทานเพิ่มเติมทำจากลวดแมงกานินที่หุ้มฉนวนและแบ่งย่อยตามระดับความแม่นยำ การแบ่งแสดงในตารางที่ 6

ตารางที่ 6 ทางแยกวัด

ประเภทของ	จัดอันดับปัจจุบันA	พิกัดแรงดันตก mV	ระดับความแม่นยำ
P114 / 1	75	45	0,1
P114 / 1	150	45	0,1
P114 / 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

เครื่องมือวัดความต้านทาน

อุปกรณ์สำหรับวัดความต้านทานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับช่วงของความต้านทานที่วัดโดยอุปกรณ์นั้นเรียกว่าโอห์มมิเตอร์, ไมโครโอห์มมิเตอร์, มาโอห์มมิเตอร์ ในการวัดความต้านทานการแพร่กระจายของกระแสของอุปกรณ์กราวด์จะใช้มิเตอร์กราวด์ ข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์เหล่านี้บางประเภทแสดงไว้ในตารางที่ 7

ตารางที่ 7. โอห์มมิเตอร์, ไมโครโอห์มมิเตอร์, เมกูโอมิเตอร์, เมตรกราวด์

เครื่องใช้ไฟฟ้า	ประเภทของ	ขีดจำกัดการวัด	ข้อผิดพลาดพื้นฐานหรือระดับความแม่นยำ
โอห์มมิเตอร์	M218	0.1-1-10-100 โอห์ม 0.1-1-10-100 kΩ 0.1-1-10-100 MΩ	1,5-2,5%
โอห์มมิเตอร์	M371	100-10,000 kΩ;	± 1.5%
โอห์มมิเตอร์	M57D	0-1 500 โอห์ม	± 2.5%
ไมโครโอห์มมิเตอร์	M246	100-1000 ไมโครโอห์ม 10-100mΩ-10Ω
ไมโครโอห์มมิเตอร์	แบบฟอร์ม 415	100-1000 ไมโครโอห์ม;	-
เมกะโอห์มมิเตอร์	M4101 / 5		1
เมกะโอห์มมิเตอร์	M503M		1
เมกะโอห์มมิเตอร์	M4101 / 1		1
เมกะโอห์มมิเตอร์	M4101 / 3		1

การหาค่าความต้านทานกราวด์

การต่อลงดินหมายถึงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของวงจรหรืออุปกรณ์ใดๆ กับกราวด์ การต่อลงดินใช้เพื่อตั้งค่าและรักษาศักยภาพของวงจรที่เชื่อมต่อหรืออุปกรณ์ให้ใกล้เคียงกับศักย์กราวด์มากที่สุด วงจรกราวด์ถูกสร้างขึ้นโดยตัวนำ ซึ่งเป็นแคลมป์ที่ตัวนำนั้นเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรด อิเล็กโทรด และกราวด์รอบอิเล็กโทรด การต่อสายดินใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อการป้องกันทางไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์ให้แสงสว่าง การต่อกราวด์จะใช้กับกระแสไฟฟ้าขัดข้องของดิน เพื่อป้องกันบุคลากรและส่วนประกอบอุปกรณ์จากไฟฟ้าแรงสูง ความต้านทานต่ำของวงจรกราวด์ช่วยให้แน่ใจว่ากระแสไฟผิดปกติของโลกไหลลงมาและรีเลย์ป้องกันทำงานอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าภายนอกถูกกำจัดโดยเร็วที่สุดเพื่อไม่ให้บุคลากรและอุปกรณ์สัมผัสกับมัน เพื่อให้จับศักยภาพอ้างอิงของอุปกรณ์ได้ดีที่สุดเพื่อป้องกันไฟฟ้าสถิตย์และเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเครื่องเพื่อป้องกันบุคลากร ความต้านทานการต่อลงดินในอุดมคติควรเป็นศูนย์

หลักการของการวัดความต้านทานดิน

โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันระหว่างพิน X และ Y และแอมป์มิเตอร์ - กระแสที่ไหลระหว่างพิน X และ Z (รูปที่ 5)

โปรดทราบว่าจุด X, Y และ Z สอดคล้องกับจุด X, P และ C ของอุปกรณ์ที่ทำงานในรูปแบบ 3 จุด หรือจุด C1, P2 และ C2 ของอุปกรณ์ที่ทำงานในรูปแบบ 4 จุด

การใช้สูตรของกฎของโอห์ม E = R I หรือ R = E / I เราสามารถกำหนดความต้านทานการต่อลงดินของอิเล็กโทรด R ได้ ตัวอย่างเช่น ถ้า E = 20 V และ I = 1 A ดังนั้น:

R = E / I = 20/1 = 20 โอห์ม

เมื่อใช้เครื่องทดสอบกราวด์ คุณไม่จำเป็นต้องทำการคำนวณเหล่านี้ ตัวอุปกรณ์จะสร้างกระแสที่จำเป็นสำหรับการวัดและแสดงค่าความต้านทานกราวด์โดยตรง

ตัวอย่างเช่น พิจารณามาตรวัดของผู้ผลิตต่างประเทศ ยี่ห้อ 1820 ER (รูปที่ 6 และตารางที่ 8)

ตารางที่ 8 ข้อมูลทางเทคนิคสำหรับมิเตอร์ชนิด 1820 เอ่อ

ข้อมูลจำเพาะ	ตัวเลือก	ค่า
ความต้านทานโลก	ขีดจำกัดการวัด	ยี่สิบ; 200; 2000 โอห์ม
	การอนุญาต	0.01 โอห์ม ที่ขีดจำกัด 20 โอห์ม 0.1 โอห์ม ที่ขีดจำกัด 200 โอห์ม 1 โอห์ม ที่ขีดจำกัด 2,000 โอห์ม
	ข้อผิดพลาดในการวัด	± (2.0% + 2 หน่วยมล. ของการปล่อย)
	ทดสอบสัญญาณ	820 Hz, 2 mA
แรงดันไฟสัมผัส	ขีดจำกัดการวัด	200 V, 50 ... 60 Hz
	การอนุญาต	1 นิ้ว
	ข้อผิดพลาดในการวัด	± (1% + 2 หน่วยมล. ของการปล่อย)
ข้อมูลทั้งหมด	ตัวบ่งชี้	LCD จำนวนที่แสดงสูงสุด 2,000
	แรงดันไฟจ่าย	1.5V x 8 (ชนิด AA)
	ขนาด	170 x 165 x 92 มม.
	น้ำหนัก	1 กก.

สนามแม่เหล็ก

ข้อมูลทั่วไป.

สนามแม่เหล็ก- ฟลักซ์เป็นอินทิกรัลของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นผิวจำกัด กำหนดโดยปริพันธ์เหนือพื้นผิว

ในกรณีนี้ องค์ประกอบเวกเตอร์ของพื้นที่ผิวถูกกำหนดเป็น

เวกเตอร์หน่วยตั้งฉากกับพื้นผิวอยู่ที่ไหน

โดยที่ α คือมุมระหว่างเวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กกับค่าปกติกับระนาบของพื้นที่

ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงจรยังสามารถแสดงผ่านการหมุนเวียนของศักย์เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กตามวงจรนี้:

หน่วย

ในระบบ SI หน่วยของฟลักซ์แม่เหล็กคือ Weber (Wb, มิติ - V · s = kg · m² · s −2 · A −1) ในระบบ CGS - Maxwell (Ms); 1 Wb = 10 8 น.

อุปกรณ์วัดฟลักซ์แม่เหล็กเรียกว่า Fluxmeter(จาก Lat. fluxus - กระแสและ ... เมตร) หรือเว็บมิเตอร์

การเหนี่ยวนำ

การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก- ปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งเป็นลักษณะแรงของสนามแม่เหล็ก ณ จุดที่กำหนดในอวกาศ แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กแรงแค่ไหนต่อประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว

ที่แม่นยำกว่านั้น มันเป็นเวกเตอร์ที่แรงลอเรนซ์ที่กระทำต่อประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับ

โดยที่ α คือมุมระหว่างเวกเตอร์ของความเร็วและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

นอกจากนี้ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กยังสามารถกำหนดเป็นอัตราส่วนของโมเมนต์เชิงกลสูงสุดของแรงที่กระทำต่อเฟรมที่มีกระแสวางในสนามสม่ำเสมอ ต่อผลคูณของกระแสในเฟรมตามพื้นที่

เป็นลักษณะสำคัญของสนามแม่เหล็ก คล้ายกับเวกเตอร์ของความแรงของสนามไฟฟ้า

ในระบบ CGS การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามวัดเป็นเกาส์ (G) ในระบบ SI - ในเทสลา (T)

1 T = 10 4 G

Magnetometers ที่ใช้ในการวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเรียกว่า teslameters

บรรณานุกรม

1. หนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้า I.I.

2. วิศวกรรมไฟฟ้า V.I. Ryabov

3. อุปกรณ์วัดไฟฟ้าที่ทันสมัย Zhuravlev A.

พารามิเตอร์หลักของวงจรไฟฟ้าคือ: สำหรับวงจร DC ความต้านทาน NS, สำหรับความต้านทานกระแสสลับของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ , ตัวเหนี่ยวนำ , ความจุ , ความต้านทานที่ซับซ้อน .

ส่วนใหญ่มักใช้วิธีต่อไปนี้ในการวัดพารามิเตอร์เหล่านี้: โอห์มมิเตอร์, แอมมิเตอร์ - โวลต์มิเตอร์, สะพาน การใช้ตัวชดเชยสำหรับการวัดความต้านทาน ได้กล่าวไปแล้วในข้อ 4.1.8 ลองพิจารณาวิธีอื่นๆ

โอห์มมิเตอร์สามารถวัดความต้านทานขององค์ประกอบของวงจร DC ได้โดยตรงและรวดเร็วโดยใช้โอห์มมิเตอร์ ในไดอะแกรมที่แสดงในรูปที่ 16 พวกเขา- กลไกการวัดด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ที่แรงดันไฟคงที่
การอ่านค่ากลไกการวัดขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานที่วัดได้เท่านั้น
. ดังนั้น เครื่องชั่งจึงสามารถสอบเทียบได้ในหน่วยความต้านทาน

สำหรับวงจรอนุกรมสำหรับการเปิดองค์ประกอบที่มีความต้านทาน
(รูปที่ 4.16, ) มุมโก่งลูกศร

สำหรับการเชื่อมต่อแบบขนาน (รูปที่ 4.16, )

ที่ไหน - ความไวของกลไกการวัดแมกนีโตอิเล็กทริก - ความต้านทานของกลไกการวัด
- ความต้านทานของตัวต้านทานเพิ่มเติม เนื่องจากค่าของปริมาณทั้งหมดอยู่ทางด้านขวาของสมการข้างต้น ยกเว้น
, จากนั้นมุมโก่งตัวจะถูกกำหนดโดยค่า
.

สเกลโอห์มมิเตอร์สำหรับรูปแบบสวิตชิ่งทั้งสองแบบไม่สม่ำเสมอ ในรูปแบบการสลับตามลำดับ ตรงกันข้ามกับแบบขนาน ศูนย์ของมาตราส่วนจะอยู่ในแนวเดียวกับมุมสูงสุดของการหมุนของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ โอห์มมิเตอร์ที่มีวงจรเชื่อมต่อแบบอนุกรมเหมาะสำหรับการวัดความต้านทานขนาดใหญ่และมีวงจรขนานขนาดเล็ก โดยปกติโอห์มมิเตอร์จะทำในรูปแบบของเครื่องมือพกพาที่มีระดับความแม่นยำ 1.5 และ 2.5 เป็นแหล่งพลังงาน ใช้แบตเตอรี่ ความจำเป็นในการตั้งศูนย์โดยใช้ตัวแก้ไขเป็นข้อเสียที่สำคัญของโอห์มมิเตอร์ที่พิจารณา ข้อเสียนี้ไม่มีอยู่ในโอห์มมิเตอร์ด้วยเครื่องวัดอัตราส่วนแบบแมกนีโตอิเล็กทริก

แผนภาพสำหรับการเปิดเครื่องอัตราส่วนในโอห์มมิเตอร์แสดงในรูปที่ 4.17. ในโครงการนี้ 1 และ 2 - คอยล์ logometer (ความต้านทาน และ );
และ
- ตัวต้านทานเพิ่มเติมรวมอยู่ในวงจรอย่างถาวร

แล้วส่วนเบี่ยงเบนของลูกศรอัตราส่วนเมตร

กล่าวคือ มุมโก่งตัวถูกกำหนดโดยค่า
และไม่ขึ้นกับแรงดันไฟ .

โอห์มมิเตอร์ที่มีเครื่องวัดอัตราส่วนมีการออกแบบที่หลากหลายขึ้นอยู่กับขีดจำกัดการวัดที่ต้องการ วัตถุประสงค์ (แผงหรืออุปกรณ์พกพา) เป็นต้น

แอมมิเตอร์ - วิธีโวลต์มิเตอร์... วิธีนี้เป็นวิธีการทางอ้อมในการวัดความต้านทานขององค์ประกอบของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรง แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์วัดกระแสและแรงดันข้ามความต้านทานตามลำดับ
ค่าที่คำนวณตามกฎของโอห์ม:
... ความแม่นยำในการกำหนดความต้านทานด้วยวิธีนี้ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของอุปกรณ์และวงจรสวิตชิ่งที่ใช้ (รูปที่ 4.18, และ ).

เมื่อวัดความต้านทานค่อนข้างต่ำ (น้อยกว่า 1 โอห์ม) วงจรในรูปที่ 4.18, ดีกว่าเนื่องจากโวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อโดยตรงกับความต้านทานที่วัดได้
และปัจจุบัน , วัดด้วยแอมมิเตอร์, เท่ากับผลรวมของกระแสในความต้านทานที่วัดได้ และกระแสในโวลต์มิเตอร์ , เช่น.
... เพราะ >>, แล้ว
.

เมื่อวัดความต้านทานที่ค่อนข้างใหญ่ (มากกว่า 1 โอห์ม) วงจรในรูปที่ 4.18, เนื่องจากแอมมิเตอร์วัดกระแสในความต้านทานโดยตรง
, และความตึงเครียด , วัดด้วยโวลต์มิเตอร์เท่ากับผลรวมของแรงดันไฟบนแอมมิเตอร์
และวัดความต้านทาน
, เช่น.
... เพราะ
>>
, แล้ว
.

แผนผังของการสลับอุปกรณ์สำหรับวัดอิมพีแดนซ์ขององค์ประกอบ
วงจรไฟฟ้ากระแสสลับโดยวิธีแอมมิเตอร์-โวลต์มิเตอร์จะเหมือนกับการวัดความต้านทาน
. ในกรณีนี้ตามค่าแรงดันไฟที่วัดได้ และปัจจุบัน กำหนดอิมพีแดนซ์
.

เห็นได้ชัดว่าวิธีนี้ไม่สามารถวัดอาร์กิวเมนต์ของการต่อต้านที่กำลังตรวจสอบได้ ดังนั้นวิธีแอมมิเตอร์ - โวลต์มิเตอร์จึงสามารถใช้วัดความเหนี่ยวนำของขดลวดและความจุของตัวเก็บประจุได้ซึ่งความสูญเสียค่อนข้างน้อย ในกรณีนี้

;
.