Методы измерения. В зависимости от объекта измерений, требуемой точности результата, диапазона рабочих частот, допустимого напряжения на измеряемом объекте применяют различные

В зависимости от объекта измерений, требуемой точности результата, диапазона рабочих частот, допустимого напряжения на измеряемом объекте применяют различные методы измерений. Наибольшее применение при измерении параметров линейных элементов получили метод вольтметра-амперметра, метод непосредственной оценки и мостовой метод.

Метод вольтметра-амперметра является косвенным, так как сводится к расчету по закону Ома параметров целей на основании результатов измерений. Этот метод используется при измерении активного и полного сопротивлений, емкости, индуктивности.

Метод непосредственной оценки реализуется в приборах прямого действия и используется для измерений сопротивления, емкости и индуктивности.

Мостовые методы применяют для измерения параметров линейных элементов. Мостовые средства измерений характеризуются высокой точностью, широким диапазоном измеряемых значений, высокой чувствительностью.

Измерение активных сопротивлений. В основу измерения активного (…..) сопротивления положен закон Ома. Поэтому определить сопротивление R можно, пропуская известный ток I через резистор, ……. сопротивление которого измеряется, и определяя падение напряжения на нем.

Параметры электромеханических систем приведены в табл. 1.2.

Удобнее и точнее измерять сопротивление при помощи моста Уитстона.

Рис. 1.1 Принципиальная схема моста Уитстона

Таблица 1.2 - Предельные параметры электромеханических приборов различных систем

Система	Основная величина преобразуемая в угол отклонения	Род тока, диапазон частот	Наименование приборов	Пределы измерений	Наивысший класс точности
минимальный	максимальный
Магнитоэлектрическая	Сила тока I	Постоянный	Амперметры Вольтметры Гальванометры Осиметры	0,1·10^-6 А 0,3·10^-3В 1·10^-4 Ом	______	0,1
Электромагнитная	Сила тока I^2	Постоянный, переменный 40Гц – 8 Гц	Амперметры Вольтметры	0,005 А 0,75 В	300 А 600 В	0,2
Электродинамическая	Сила тока I1*I2	Постоянный, переменный 40Гц – 20 Гц	Амперметры Вольтметры Ваттметры Фазометры Частотометры	0,001 А 0,045 В 0,75 Вт - 1Гц	10 А 600 В - - -	0,05
Индукционная	Сила тока I1*I2	Переменный 50, 60, 400 Гц	Счетчики электрической энергии, ваттметры	номинальные значения 57,7 В 1А	номинальные значения 380 В 50А	1,0

Источник постоянного напряжения питает две ветви R_X R_N и R₁ R₂ схемы моста. Измеренное сопротивление R можно уровнять с известным сопротивлением R_N эталонного резистора, изменяя отношение R₁/ R₂ до тех пор, пока ток в нуль-гальвонометре G не станет равным нулю. При этом справедливы равенства

Если R_X очень мало (в пределах 19 Н – 1 мкОм), то переходные сопротивления получаются сопоставимыми с измеряемыми и вносят значительную погрешность в результат измерения.

В этом случае применяют более сложный мост Томпсона. В мосте Томпсона для неизвестного сопротивления применяется четырехпроводная схема: два токопровода и два подвода для напряжения, электрически расположенные за переходными сопротивлениями и предназначенные для измерения напряжения собственно на сопротивлении. Точность измерения порядка 1%. Точность лабораторных мостов достигает 10^-6 и более.

Измерение полных сопротивлений. Полные сопротивления цепи можно определять, питая цепь переменным и измеряя ток I и напряжение U его модулю и по их взаимному положению по фазе. Это можно осуществить при помощи схемы рис. 1.2.

Рис. 1.2 Принципиальная схема моста Томпсона

Этот способ измерения полных сопротивлений применяют в первую очередь на энергетических объектах.

Для схемы справедливы соотношения:

Для измерения полных сопротивлений можно применять также и мостовые схемы сходные с мостом Уитстона. Когда нуль-индикатор n (рис. 1.3) показывает U_n = 0, соблюдается соотношение Z₁ = Z₂·Z₃/Z₄

Рис. 1.3 Мостовая схема для измерения полных сопротивлений

Неизвестное сопротивление Z_Х здесь играет роль Z₁. Остальные полные сопротивления, входящие в схему, следует выбирать так, чтобы они обеспечивали возможность выполнения вышеприведенного равенства по величине и фазе. Кроме того, схема должна включать известное образцовое полное сопротивление.

На рис. 1.4 показан мост Вина, применяемый для измерения емкости конденсаторов.

Неизвестное полное сопротивление, соответствующее емкости С_Х с углом потерь δ_Х может быть легко определено по образцовой емкости с минимальными потерями С_N его калибровочному резистору с сопротивлением потерь R_б и по отношению сопротивлений R₁/ R₂. При этом

Рис. 1.4 Принципиальная схема моста Вина

При использовании мостов для измерения полных сопротивлений необходимо следить за тем, чтобы частота измерений располагалась в диапазоне, на который рассчитано соответствующее полное сопротивление.

В цифровых измерительных приборах (ЦИП) непрерывный сигнал преобразуется в дискретный выходной сигнал, представленный в цифровой форме. Преимущества ЦИП перед аналоговыми приборами, обусловлены малой погрешностью измерений, высокой чувствительностью, большим быстродействием, отсутствием субъективной ошибки, отсчета результата измерений, возможностью автоматизации и простой реализации возможности документирования результатов измерений.

Технические характеристики ЦИП представлены в табл. 1.3.

Значительному прогрессу цифровых средств измерений способствует применение микропроцессоров (МП). На их основе в ЦИП выполняется автокалибровка, самодиагностика, математическая обработка результатов измерений, линеаризацию характеристик измерительных преобразователей, коррекцию нуля.

Таблица 1.3 – Технические характеристики Цифровых измерительных приборов

Средство измерения	Диапазон измерения
На постоянном токе	На переменном токе	Сопротивление
Значение	Частота
Вольтметры	1·10^-9-1·10^3В	1·10^-4-1·10^3В	0,05Гц-100кГц	-
Омметры	-	-	-	10^-8-10^16Ом
Комбинирован-ные приборы	1·10^-9-1·10^3В 1·10^-11-5А	1·10^-6-1·10^3В 1·10^-7-5А	-	-
Средство измерения	Предел допускаемой погрешности измерения,%	Время изме-рения, с	Потребля-емая мощность В·А
на постоянном токе	на переменном токе	сопротивле-ние
Вольтметры	0,2-0,0005	0,5-0,06	-	60-1·10^3
Омметры	-	-	0,005-20,0	1·10^3-5
Комбинированные приборы	0,5-0,002 0,5-0,01	1,0-0,05 -	1,5-0,005 -	60-1·10^-2 -	-

Кроме того, МП управляют временем измерения, осуществляют автоматический выбор диапазона и выполняют функции интерфейса.

Дата добавления: 2014-12-10