Электрические величины

Основные методы измерения электри­ческих величин:

1. Непосредственной оценки.

2. Сравнения: дифференциальный; нулевой; замещения; противопоставления; совпадения.

При методе непосредствен­ной оценки значение измеряемой величины определяется по отсчетному устройству. На использовании этого ме­тода основаны все показывающие при­боры (амперметры, вольтметры, ват­тметры и т. д.). Измеряемая величина сравнивается с единицей измерения опо­средованно путем градуировки прибора по образцовым средствам измерений. Наиболее точными приборами этой груп­пы являются приборы класса точнос­ти 0,05.

При методе сравнения изме­ряемая величина определяется на основе сравнения воздействия измеряемой вели­чины с воздействием меры.

Дифференциальный метод заключается в том, что прибором оцени­вается разность между измеряемой вели­чиной и образцовой мерой. Этот метод позволяет полу­чать результаты измерений с высокой точностью даже при применении сравни­тельно неточных приборов. На исполь­зовании этого метода основана работа измерительных мостов постоянного и переменного тока. Чем ближе значение меры к истинному значению измеряе­мой величины, тем выше точность из­мерений.

Частным случаем дифференциально­го метода является нулевой ме­тод, заключающийся в том, что резуль­тирующий эффект воздействия измеря­емой величины и меры на прибор сравне­ния доводится до нуля. Метод исполь­зуется при измерении напряжения по­стоянного тока компенсатором (потен-

циометром) постоянного тока, при из­мерениях электрического сопротивления мостом с полным уравновешиванием и других измерениях.

Метод замещения является разновидностью дифференциального или нулевого метода. При этом методе из­меряемая величина сравнивается с мерой разновременно. Метод используется при измерении сопротивлений, емкости и др.

Метод противопоставле­ния заключается в том, что измеряе­мая величина и противопоставляемая ей мера одновременно воздействуют на прибор сравнения. По показаниям при­бора устанавливают соотношение меж­ду измеряемой величиной и мерой. В схеме измерения имеются два источ­ника энергии. Примером метода проти­вопоставления служит метод частичного или полного уравновешивания (компен­сационный) двух ЭДС или напряжений.

Метод совпадений состоит в измерении разности между искомой величиной и мерой с использованием совпадения отметок шкал или перио­дических сигналов. Метод применяют для измерения частоты.

Технические характеристики средств измерения (СИ), влияющие на резуль­таты и погрешности измерений, назы­ваются метрологическими характеристи­ками (ГОСТ 22261-82, ГОСТ 8.009-84 и т. д.).

Технические характеристики СИ нор­мируются в определенных условиях эк­сплуатации.

Подаваемый на вход СИ сигнал харак­теризуется несколькими параметрами. Информативный параметр входного сиг­нала СИ функционально связан с изме­ряемой величиной и используется для передачи ее значения или является сам измеряемой величиной. Неинформатив­ный параметр входного сигнала СИ функционально не связан с измеряемой величиной (является одним из видов влияющих величин).

Вследствие неисправностей СИ или из-за грубых ошибок оператора возни­кают погрешности, значительно превы­шающие присущие данному СИ систе­матические и случайные погрешности. Такие погрешности называют промахом. Эти погрешности выявляются при статис­тической обработке наблюдений, и ре­зультаты должны быть исключены как неверные.

Погрешности, возникающие в нор­мальных условиях работы СИ, называют­ся основными. Изменение основной по­грешности, обусловленное изменением внешних условий относительно нормаль­ных, вызывает появление дополнитель­ных погрешностей.

При нормировании погрешностей СИ устанавливают пределы допускаемых по­грешностей (основной и всех дополни­тельных), а также нормальные условия и допускаемые отклонения от нормаль­ных значений для всех влияющих вели­чин. Обобщенной характеристикой пре­делов допускаемых погрешностей явля­ется класс точности СИ.

Важными характеристиками СИ яв­ляются, кроме того, диапазон и преде­лы измерений, стабильность, чувстви­тельность, быстродействие и др.

Диапазон измерений представляет со­бой область значений измеряемой! вели­чины, для которой нормированы допус­каемые погрешности СИ, и наибольшее значение диапазона измерения является пределом измерения. В многопредель­ных приборах диапазон измерений раз­бивается на поддиапазоны I - XI, при­чем их верхние значения выбираются так, чтобы снизить относительную по­грешность измерений 5 (рис. 1).

Постоянство во времени метрологи­ческих характеристик обусловливает ста­бильность СИ.

Чувствительность СИ представляет со­бой способность реагировать на изменение входного сигнала. Она определяется отношением изменения сигнала на выхо­де СИ (АА_П) к вызывающему его изме­нению измеряемой величины (АА):

Быстродействие СИ Характеризуется интервалом времени, требуемым для реализации единичного измерения. Быстродействие современных СИ имеет широкий диапазон значений. Так, анало­говые приборы со стрелочным отсчетом позволяют осуществлять одно измере­ние за несколько секунд, в то время как цифровые приборы могут обеспе­чить до сотен тысяч измерений в се­кунду.

Мощность, потребляемая СИ от изме­ряемой цепи, характеризует степень вза­имодействия СИ и измеряемого объекта, влияние СИ на характеристики объекта измерения или другие приборы и устрой­ства при их подключении друг к другу. Потребляемая мощность характеризует­ся значениями входного сопротивления СИ, При повышении частоты измеряемо­го сигнала входное сопротивление явля­ется комплексным, зависящим от часто­ты. Это сопротивление характеризуется активной и реактивной составляющими (омическим сопротивлением, емкостью и индук7гивностью).

Современные электроустановки в большой степени характеризуются не­линейными вольтамперными характерис­тиками, что ведет к появлению нелиней­ных искажений в электрических цепях, т. е. к искажению синусоидальной формы кривых напряжения и тока. Значитель­ные искажения синусоидальной формы кривой могут привести к нежелательным последствиям: к возникновению резо-

нансных явлений на частотах, кратных измеряемой, к опасным для изоляции пиковым повышениям напряжения, к дополнительным потерям электроэнер­гии в сетях, к помехам в устройствах автоматики, телемеханики и линиях связи и т. д. В связи с изложенным выявление нелинейных искажений и выбор СИ, обеспечивающих получение требуемого результата, являются необ­ходимыми.

В зависимости от системы исполь­зуемого СИ и градуировки шкалы показания прибора могут соответство­вать среднему, среднеквадратическому или амплитудному значению измеряе­мой величины (напряжения тока или мощности). Большинство СИ перемен­ного тока градуируют в среднеквадра-тических значениях. Среднее, средне-квадратическое и амплитудное значе­ния измеряемых величин в зависимости от закона их изменения (формы кривой) приведены в табл. 2.

В зависимости от вида выработки сиг­налов измерительной информации сред­ства измерения электрических величин делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы характеризуют­ся большой номенклатурой выпускае­мых СИ для широкого диапазона значе­ний и параметров. Однако уже достиг­нуты определенные пределы точности измерений, обеспечиваемые средствами аналоговой техники.

Представление измерительной инфор­мации у цифровых измерительных при­боров (ЦИП) в виде кода обеспечивает необходимый переход ее единичных из­мерений к массовым, т. е. к получению, переработке и регистрации больших по­токов информации в сочетании с высо­кой точностью и высоким быстродейст­вием.

Наиболее распространены измерения напряжения постоянного и переменного тока и силы постоянного и пе­ременного тока

Дата добавления: 2014-01-13