Измерения электрических величин

Обработка измерительного сигнала

Обработка измерительного сигнала производится во всех узлах измерительной системы, не предназначенных для непосредственного восприятия измеряемой величины чувствительным элементом. Под анализом сигнала понимаю оценку измерительных сигналов с определенных точек зрения в амплитудной, временной или частотной области, что позволяет получить сведения о процессе, которые не могут быть получены при элементарной обработке измерительного сигнала. Сюда входит: определение всех видов средних значений, распределений, корреляций, преобразований и зависимости, необходимых для описания детерминированных или стохастических, стационарных или нестационарных процессов передачи сигнала.

Требования к измерительному сигналу:

1) Измерительный сигнал является достоверным отображением переменных процесса;

2) Погрешности измерения всех видов имеют лишь пренебрежительно малую величину;

3) Необходимо учитывать погрешности, возникающие между измерением и анализом;

4) Ощутимое влияние на качество обработки информации и анализа сигнала оказывает выбор входного измерительного диапазона соответствующих устройств.

Описание случайных переменных осуществляют в трех принципиально различных областях: амплитудной, временной и частотной.

Временные и частотные характеристики сигнала связаны преобразованием Фурье. Амплитудные распределения определяют во всех случаях, когда нужно наблюдать стохастически колеблющиеся величины в течение короткого и продолжительного времени. Вычислительные устройства для анализа амплитуд нашли свои области применения:

1) Контроль за производственными процессами (информация о равномерности свойств и качестве выпускаемой продукции);

2) Контроль за состоянием технических систем всех видов (своевременное распознавание намечающихся повреждений);

3) Контроль состояния окружающей среды в течение продолжительных периодов (вибрации, радиоактивные излучения, сейсмическая активность).

В основе всех единиц измерения, используемых в электротехнике, лежат 4 основные единицы: метр, килограмм, секунда и ампер.

Действующее значение получают при всех способах измерения, в соответствии с которыми ток измеряется по создаваемому им тепловому эффекту. Действующее значение показывают также электромагнитные измерительные приборы. Приборы, измеряющие действенное значение, потребляют большую мощность. Измерительные приборы, служащие для индикации мгновенных значений (электронно-лучевые, электромеханические осциллографы) имею собственную инерционность, которую можно определить в виде частотной или переходной характеристик.

Частотная характеристика.

Показывающие приборы для измерения переменных величин формируют квадратичное или выпрямленное линейное среднее значение за период измеряемой величины. Одной из основных целей электроизмерительной техники является визуальное, то есть оптическое представление значений электрических величин. В большинстве случаев это сводится к преобразованию измеряемой электрической величины в отклонение указателя, стрелки или в скорость вращения. В зависимости от инерционности механической системы можно, используя принципиально одинаковые конструкции измерять средние значения быстроизменяющихся электрических сил и мгновенные значения сравнительно медленно изменяющихся электрических сил.

Измерения тока, напряжения, мощности, энергии и частоты

1 Пропорциональные (с линейной зависимостью) измерительные приборы: вольтметр, амперметр,

2 Измерительные приборы, осуществляющие функцию возведения в квадрат – приборы, в которых созданный электрической величиной момент вращения пропорционален квадрату этой величины (напряжение, ток). С помощью таких приборов можно измерять эффективное значение постоянных или переменных величин высокой частоты. Электростатические измерительные приборы измеряют возникающие в электрическом поле силы, пропорциональны квадрату напряженности электрического поля. Термоэлектрическое измерительные приборы – биметалические пластинки (измеряемый ток непосредственно или косвенно нагревает биметаллическую полоску, которая изгибается в соответствии с нагревом, а отклонение биметалла спирали или линейного элемента являются мерой действующего значения), термоэлементы (обусловленный током нагрев непосредственно или косвенно измеряется термоэлементом. Термоэлектродвижущая сила, являющаяся мерой действующего значения тока, измеряется магнитоэлектрическим прибором.

3 Измерительные приборы, осуществляющие функцию умножения. Основные приборы – электродинамические. Для измерения других электрических величин, таких как частота, угол фазового сдвига, отношение двух токов, используются логометры, в которых совмещены магнитоэлектрические и электродинамические принципы.

Дата добавления: 2014-01-04