Последствия признания крестьянского (фермерского) хозяйства банкротом
1. С момента принятия решения о признании крестьянского (фермерского) хозяйства банкротом и об открытии конкурсного производства государственная регистрация главы крестьянского (фермерского) хозяйства в качестве индивидуального предпринимателя утрачивает силу.
2. Арбитражный суд направляет копию решения о признании крестьянского (фермерского) хозяйства банкротом и об открытии конкурсного производства в орган, зарегистрировавший главу крестьянского (фермерского) хозяйства в качестве индивидуального предпринимателя.
з дисципліни «Методи та засоби відмірювань»
для напрямку 6.051001
«Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології»
галузі 0510 “Метрологія, вимірювальна техніка
та інформаційно-вимірювальні технології”
Херсон 2009
Конспект лекцій з дисципліни «Методи та засоби вимірювань» для напрямку 6.051001 «Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології» галузі 0510 “Метрологія, вимірювальна техніка та інформаційно-вимірювальні технології”. - Херсон, ХНТУ, 2009. – 21с.
Укладач: к.т.н., доц.. Литвиненко В.М.
Рецензент к.т.н., доцент Голощапов С.С.
Затверджено на засідані кафедри Метрології та інформаційно-вимірювальних технологій протокол № від «» 2009 р.
Зав. кафедрою В.З. Лубяний
ЗМІСТОВНИЙ МОДУЛЬ №1. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИ
1.1. Загальні відомості про вимірювання
Вимірювання – це знаходження значення фізичної величини досвідченим шляхом за допомогою технічних засобів.
Об'єкт вимірювання – це складне явище, що характеризується безліччю окремих величин (параметрів) кожен з яких може бути измерян окремо, але в реальних умовах діє на вимірювальний пристрій спільно з рештою всіх основних параметрів.
Результат вимірювання – це значення фізичної величини знайдене шляхом її вимірювання.
Засіб вимірювання – це технічний засіб, що використовуваний при вимірюванні і має нормовані метрологічні характеристики.
Основне рівняння вимірювання:
X = A[X],
де А – відвернуте число, що називається числовим значенням фізичної величини.
[X] – одиниці фізичної величини.
Дійсне значення фізичної величини – це значення, яке ідеальним чином відображало б в кількісному і якісному відношенні відповідні властивості об'єкту.
Дійсне значення фізичної величини – це значення знайдене інструментальним шляхом і настільки наближене до дійсного значення, що для даної мети може бути використано замість неї.
Метод вимірювання – сукупність прийомів використовуваних принципів і засобів вимірювань.
Принцип вимірювання – сукупність фізичних явищ, на яких засновано вимірювання.
Погрішності – це відхилення результату вимірювання від дійсного значення вимірюваної величини:
D = XД - ХИ.
Абсолютна погрішність – це вираз в єдиному вимірюванні.
Відносна погрішність – це відношення абсолютної погрішності до дійсного значення вимірюваної величини.
σ = (∆/ ХИ)·100%.
Точність вимірювання – кількість вимірювань, що відображає близькість його результатів до дійсного значення величини:
ε = | ХИ/∆|.
1.2. Методи вимірювань
Таблиця. Класифікація вимірювання
По залежності
вимірюваної величини
від часу
Статичні вимірювання (не залежать від часу).
Динамічні вимірювання.
По совокупностям вимірюваної величини, що склалися
Максимально можлива точність
технічні
контрольно-перевірочні.
По числу вимірювань виконаних для отримання результатів
Одноразове вимірювання (спостереженням).
Багатократне вимірювання.
За способом отримання результатів
Прямі Непрямі Сукупні Сумісні
Класифікація є умовною і визначається сукупністю споріднених за природою або техніці фізичних величин.
Вимірювання максимально можливої точності для сучасного рівня технік и – це сумарне пов'язане із створенням еталонів і універсальних фізичних констант.
Контрольно-перевірочні – вимірювання погрішності яких повинні ув'язуватися з вимогами технологічних процесів. Такі вимірювання здійснюються службами метрологічного забезпечення.
Технічні вимірювання – характеризуються погрішностями, які забезпечуються використовуваними порівнянням змін. Це найпоширеніший вид вимірювань.
Вимірювання з одноразовим спостереженням називаються звичайними, а з багатократним – статистичними.
Під спостереженням при вимірюванні розуміється операція вимірювання в результаті якої виходять одне значення з групи значень що підлягають сумісній обробці для отримання результатів вимірювань.
Прямі вимірювання – вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних, в цьому випадку значення зміряної величини зазвичай визначають за шкалою вимірювального приладу або проводять відповідно домножения показань приладу.
Непрямі – вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять на основі відомої залежності між цією величиною і зміряними величинами:
у = f(x1;x2;.;xn).
Наприклад: вимірювання опору методом вольтметра-амперметра.
Сукупні вимірювання – проведення одночасного підсумовування декількох однорідних величин при яких шукане значення визначається рішенням системи рівнянь отриманих при прямих вимірюваннях різних поєднань цих величин.
F1(x1; x2;.; xn; y1; y2;.; yn, k11; k12. k1n)= 0;
....................
Fn(x1; x2;.; xn; y1; y2;.; yn, kn1; kn2. knn)= 0,
де xi – величини, значення яких визначаються прямими вимірюваннями.
yi – шукана величина.
kij – відомі величини.
Сумісні – вимірювання, які проводяться одночасно для декількох не однойменних величин з метою визначення залежності між ними. Наприклад:
Rt = R0(1 + бt +вt2).
Для визначення трьох невідомих (R0,б,в) необхідно провести 3 вимірювання опору Rt1, Rt2, Rt3, при різних значеннях t і скласти систему рівнянь:
R0(1 + бt1 +вt12) - Rt1 = 0;
R0(1 + бt2 +вt22) - Rt2 = 0;
R0(1 + бt3 +вt32) - Rt3 = 0.
Методи вимірювання діляться на дві групи: 1)метод безпосередньої оцінки і 2) метод порівняння з мірою.
Прямі вимірювання є загальними для всіх видів вимірювань.
Міра – це засіб вимірювання призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру.
Метод безпосередньої оцінки (відліку) – це метод вимірювання, при якому шукана величина визначається безпосередньо по відліковому пристрою вимірюючого приладу прямої дії (це прилад, в якому сигнал вимірюваної інформації рухається тільки в одному напрямі, – з входу на вихід – динамометр). В цьому випадку процес характеризується швидкістю, але точність вимірювань не висока. Для підвищення точності використовується допоміжна шкала або метод збігу шкал, т.з. Ноніусная шкала(наприклад, штангенциркуль). Це справедливо для лінійних вимірювань.
Методи порівняння з мірою: проводиться порівняння вимірюваної величини і величини вимірюваної міри.
Відмінність – це безпосередня участь в процесі вимірювання міри, тобто відомої величини однорідною з вимірюваною.
1. Нульовий метод – різниця вимірюваної і відомої величини зводиться в процесі вимірювання до нуля. Це фіксується високочутливим приладом – нульиндикатором. Забезпечується висока точність вимірювань.
2. Диференціальний метод – різниця вимірюваної і відомої величини відтворною мірою змінюється за допомогою вимірювального приладу. Вимірювана величина визначається по відомій величині (заходи) і сумарній різниці.
3. Метод заміщення – проводиться почерговим підключенням на вхід приладів вимірюваної величини і відомої величини. За двома свідченнями оцінюється значення невідомої величини.
4. Метод збігу – вимірюється різниця між вимірюваною величиною і величиною відтворної міри. При цьому використовується збіг (???) шкал або періодичних сигналів. Наприклад, стробоскопічне вимірювання частоти обертання валу.
Погрішності вимірювання
В процесі вимірювань погрішність виявляється у вигляді суми двох складових
Δ = σ + θ
σ – випадкова погрішність (різниця між результатом одиничного спостереження і математичним очікуваним результатом).
θ – систематична погрішність.
σ = χ – M[χ],
де M[χ] = mx,
,
mx – математичне очікування випадкової величини
θ – это відхилення mx від результатів спостереження від дійсного значення вимірюваної величини.
θ = M[χ] – χD.
Характеристикою розсіювання результатів спостереження відносно mx є дисперсія
D[χ] = M[(χ - mx)2] = ,
і середнє квадратичне відношення
.
θ – це складова погрішності вимірювань, що залишається постійною або що закономірно змінюється при повторних вимірюваннях однієї і тієї ж величини.
Така погрішність виключається введенням поправки при виявленні і оцінюванні цієї погрішності.
θ ділиться на:
1. Погрішність методу (обумовлена недосконалістю методів вимірювання).
2. Інструментальні (залежать від погрішності вживаних засобів вимірювання).
3. погрішність установки (є наслідком неправильної установки засобів вимірювань).
4. Погрішність від впливаючих величин (це наслідок дії на об'єкт і засоби вимірювання зовнішніх чинників: t0, вологість…).
5. Суб'єктивна погрішність (неправильні навики виконання вимірювань).
По характеру проявів θ розділяться на:
1) постійні (не змінюють свого значення при повторному вимірюванні);
2) змінні (змінюють значення).
Якщо вона убуває або зростає, її називають прогресивною.
Класифікація погрішності вимірювань:
За причинами появи, або місцем виникнення виділяють методичну, інструментальну та суб'єктивну складові похибок вимірювань.
Методична складова похибки вимірювання – це наслідок недосконалості методу вимірювання, або деяких наближень у розрахункових формулах.
Інструментальна складова похибки вимірювання зумовлена властивостями засобів вимірювальної техніки – якістю виготовлення та стабільністю мір, вимірювальних приладів і перетворювачів, способом градуювання та похибкою відліку вимірювальних приладів (ціна поділки аналогових або одиниця найменшого розряду цифрових) та взаємодією цих засобів з об'єктом вимірювання.
Суб'єктивна складова похибки вимірювання може виникати через недосконалість органів чуття спостерігача, а також через його недосвідченість і неуважність у момент відліку показу.
За наявністю, або відсутністю функціонального зв'язку між похибкою вимірювання та значенням вимірюваної фізичної величини розрізняють адитивну та мультиплікативну складові похибок вимірювання.
Адитивна похибка не залежить від значення вимірюваної фізичної величини. Приклад систематичної адитивної похибки – зміщення нуля характеристики аналогового вимірювального приладу.
Мультиплікативна похибка залежить від значення вимірюваної фізичної величини. Така похибка виникає,наприклад, за рахунок зміни температури навколишнього середовища, що приводить до зміни опору котушки, наприклад, амперметра і при наявності шунта у вимірювальній схемі, опір якого залишається незмінним, змінюється і отже відношення RА / RШ теж залежить від температури навколишнього середовища. Тому вимірювання струму І відбуватиметься із систематичною похибкою, значення якої пропорційне значеню вимірюваної фізичної величини.
1.3. Засоби вимірювань електричних величин та їх основні характеристики
Класифікація засобів вимірювань
Залежно від функціонального призначення і конструктивного виконання розрізняють наступні види засобів вимірювань:
1. заходи, призначені для відтворення фізичної величини заданого розміру (однозначні заходи) або ряду розмірів (багатозначні заходи). Як приклади однозначних заходів можна назвати гирю (міра маси), косинець (міра прямого кута), плоскопаралельну кінцеву міру довжини. До багатозначних заходів слід віднести вимірювальну лінійку, транспортир, вимірювальну судину, а також ступінчастий шаблон, кутову кінцеву міру з декількома робочими кутами;
2. вимірювальні перетворювачі, призначені для перетворення сигналу вимірювальної інформації і видачі його в будь-якій формі, зручній для подальшого перетворення, передачі і зберігання, але непіддатливою безпосередньому сприйняттю оператором. Приклади вимірювальних перетворювач—термопара, пружина динамометра, мікрометрична пара гвинт-гайка;
3. вимірювальні прилади, призначені для отримання вимірювальної інформації від вимірюваної фізичної величини, перетворення її і видачі у формі, що піддається безпосередньому сприйняттю оператором. Прилад включає один або декілька вимірювальних перетворювачів і приєднаний до них пристрій відображення вимірювальної інформації типу шкала-покажчик, покажчик-диаграмний папір (показуючі або записуючі аналогові прилади), або типу числового табло, цифродрукуючого пристрою («цифрові» або дискретні прилади);
4. індикатори—особливий вид засобів вимірювань у вигляді технічного пристрою або речовини, призначеної для встановлення наявності якої-небудь фізичної величини або визначення її порогового значення (індикатор фазового дроту електропроводки, індикатор контакту вимірювального наконечника приладу лінійних вимірювань з поверхнею деталі, лакмусовий папір, "індикатор пожежі в приміщенні", індикатори охоронної сигналізації). В деяких випадках як індикатори можуть використовуватися вимірювальні прилади (омметр при перевірці обриву в електричному ланцюзі, часи-будильник, граничний вимірювальний перетворювач електроконтакта з візуальною або звуковою сигналізацією, званий іноді «реле геометричних розмірів»).
Основні і допоміжні засоби вимірювань і додаткові пристрої можуть бути об'єднані у вимірювальні установки або вимірювальні системи.
Класифікація вимірювальних приладів по узагальнених ознаках. Позначення приладів
Електронні вимірювальні прилади і заходи електричних величин для них згідно ГОСТ 15094-69 розділені по характеру вимірювань і виду вимірюваних фізичних величин на підгрупи, що позначаються прописними буквами російського алфавіту. Наприклад, приладам для вимірювання напруги привласнена буква В, приладам для вимірювання частоти – буква Ч і т.д.
Прилади, що входять підгрупу, діляться на види відповідно виконуваній функції. Видам привласнюється буквено-цифрове позначення, що складається з букви підгрупи і номера вигляду. Так наприклад, вигляд «Вольтметри змінного струму» позначається В3, вигляд «вольтметри імпульсного струму» - В4 і т.д. Повне найменування приладу визначається найменуванням вигляду, до якого прилад відноситься.
По сукупності технічних характеристик і черговості розробок прилади кожного виду розділяються на типи, яким відповідає порядковий номер моделі. Таким чином, усередині вигляду прилади розрізняють по номеру моделі.
Позначення приладу складається з позначення виду номера моделі, причому перед останнім ставиться дефіс.
Прописна буква російського алфавіту, що стоїть після номера моделі, указує на те, що прилад модернізувався. Порядковий номер букви в алфавіті відповідає числу модернізацій. Буква Т свідчить про те, що прилад призначений для експлуатації в умовах тропічного клімату. При модернізації таких приладів буква Т ставиться після букви модернізації.
Ще один додатковий елемент позначення введений, щоб відрізняти конструктивного виконання приладів з однаковими електричними характеристиками. У подібних випадках після номера моделі через дріб ставиться цифра, що відзначає порядковий номер конструктивної модифікації.
Позначення багатофункціонального (комбінованого) приладу, що вимірює декілька параметрів, складається з позначення вигляду, до якого прилад відноситься по основній виконуваній функції. До буквеного позначення виду таких приладів додають букву До, якщо в даній підгрупі відсутній вигляд «універсальні».
Блоки приладів входять в підгрупу Я. Их позначення складається з позначення вигляду, до якого відноситься блок підгрупи Я, з додаванням індексу підгрупи по виконуваній функції.
Класи точності і нормування погрішності засобів вимірювань
Дуже важливою характеристикою приладу (засоби вимірювання) є його клас точності. Класом точності засобу вимірювання називають узагальнену характеристику засобу вимірювань, визначувану межами основних і додаткових похибок (а також іншими властивостями засобів вимірювань, що впливають на точність), що припускаються, значення яких встановлюються в стандартах на окремі види засобів вимірювань.
Слід підкреслити, що клас точність приладу характеризує його властивості відносно точності, але не є безпосереднім показником точності вимірювань, що проводяться за допомогою цього приладу.
Межа основної похибки, що припускається, – це найбільша основна погрішність засобу вимірювань, при якій засіб вимірювань по технічних вимогах може бути допущений до застосування.
Межа основної абсолютної похибки вимірювального приладу, що припускається, може бути виражена:
1. – одним значенням:
,
де - межа абсолютної похибки приладу, що припускається;
- постійна величина.
Це відноситься до приладів, у яких переважає аддитивна складова погрішності;
2. – залежністю межі похибки, що припускається, від свідчення приладу Аn, представленою двочленною формулою:
,
де b – постійна величина.
Така формула застосовується для приладів, у яких аддитивна і мультиплікативна погрішності співвимірювані.
Межа основної відносної похибки, що припускається, від вимірювального приладу в загальному вигляді (у відсотках від свідчення Аn приладу):
(1)
відповідно до цього виразу можливі два способи виразу погрішності :
1. коли а=0, то і тоді після підстановки в (1) отримаємо . Позначивши 100b=h, отримаємо:
2. коли а ≠0, тобто , то
.
Позначимо 100а=d|Aк|, де Aк – кінцеве значення шкали (встановленої межі вимірювань). Тоді:
(2)
Якщо позначити h+d=c, то отримаємо кінцевий вираз межі основної відносної похибки вимірювального приладу, що припускається:
(3)
Межа основної відносної похибки, що припускається, згідно ГОСТ можна виразити і в логарифмічних одиницях – децибелах:
,
де H=10 при вимірюванні потужності, енергії і інших енергетичних величин; Н=20 при вимірюванні напруги, сили струму, напруженості поля і т.д.
- межа похибки, що припускається, у відносних одиницях.
Межа основної приведеної похибки вимірювального приладу, що припускається, представлена у відсотках від нормуючого значення L:
.
З викладеного видно, що при вимірюваннях за допомогою приладів, межа відносної похибки яких, що припускається, визначається (2) і (3), можливе значення відносної погрішності свідчення приладу тим менше, чим ближче за свідчення Аn до кінцевого значення шкали (встановленої межі вимірювань). Найменше значення погрішності – коли Аn=Ак. При роботі на початковій ділянці шкали відносна погрішність свідчення може вийти великою. Тому слід вибирати вимірювальний прилад з таким кінцевим значенням шкали (так встановити межу вимірювань), щоб звіт знаходився в останній частині шкали, ближче до відмітки Ак.
У багатьох цифрових вимірювальних приладів необхідна межа вимірювань встановлюється автоматично.
Міри і еталони електричних величин
Еталон сили струму
Державний еталон 1 ампер – це комплекс, в який входять струмові ваги і міра електричного опору, що грає роль еталону опору.
Струмові ваги – це ваги важелів, до одного кінця коромисла яких підвішений соленоїд, а до іншого – гиря, відомої маси. Під дією струму між соленоїдами виникає сила тяжіння, визначувана довжиною дроту і силою струму.
Погрішність такого еталону , СКО відтворюється . Для відтворення одиниці сили змінного струму застосовується спеціальний еталон, що включає стабілізоване джерело постійного і змінного струму, потенціометри постійного і змінного струму і компенсуючого термоелектричного перетворювача. Систематична погрішність такого перетворювача – 2*10-4, діапазон відтворних значень сили струму: 10мА – 10А (для постійного струму діапазон складає 10-12 А – 30А).
Для частоти вище 100кГц і до 300МГц застосовують еталон, в якому як порівнюючий елемент застосовується електродинамічний амперметр і фотоелектричний компаратор.
У вимірювальних приладах робочі еталони сили струму не застосовуються, а замість них використовують роздільно заходи електричного опору і напруги.
Міри ЕРС і напруги
Державний еталон напруги заснований на використанні ефекту Джозефсона, що полягає у виникненні електричної напруги між двома провідниками, поміщеними у високочастотне електричне поле і розділеними діелектриком ефект забезпечує погрішність відтворення приблизно 10-6.
Крім державного еталону для зберігання одиниці електричної напруги застосовують так звані нормальні гальванічні елементи. Вони можуть грати роль як робочих еталонів, так і державних еталонів копій. У останньому випадку нормальний елемент поміщається в термостат і безперервно контролюється Т0.
Як еталон змінної напруги з частотою від 20Гц до 30МГц використовується комплекс, що складається з міри постійної напруги, двох потенціометрів і компенсуючого термоелектричного перетворювача і джерела змінної напруги. Погрішність відтворення приблизно 8*10-4. для частоти до 3ГГц застосовується аналогічний еталон, погрішність відтворення якого приблизно 2*10-2 (2% для державного еталону).
Як робочий еталон напруги у вимірювальних приладах застосовується стабілітрон або нормальний елемент.
Міри часу і частоти
Як зразкові засоби вимірювання частоти застосовуються квантові і кварцові заходи. Найбільшу точність забезпечує квантові заходи. Вони засновані на використанні однієї із спектральних ліній випромінювання або чи поглинання атомів молекул речовини. Конструктивно така міра є генератором з кварцовою стабілізацією, синхронізованою по частоті квантів генератора, тобто лазера. Замість квантового генератора можуть застосовуватися квантові дискримінатори.
Для заходів частоти нормуються дві характеристики відносної погрішності: довготривала нестабільність, яка нормується за 30 днів, за добу, за годину, і короткочасна нестабільність (інтервал від 1 мс до
10с). Для квантових мір нормуються обидві характеристики. Довготривала нестабільність визначається характеристиками лазера квантового дискримінатора, короткочасна нестабільність визначається характеристиками ланцюгів автопідстроювання квантового генератора.
Як робочі зразкові міри частоти застосовують кварцові опорні генератори, а вони безпосередньо вбудовуються в прилад. Вони мають нестабільність частоти до 2*10-11 за 1с і до5*10-11за добою (довготривала нестабільність).
Недоліком кварцових еталонів є тривалий час входження в режим. Квантові міри входять в режим практично миттєво.
Державний первинний еталон часу і частоти є комплекс з наступних засобів вимірювань:
1. цезієві квантові міри (призначені для відтворення одиниць часу і частоти);
2. водневі квантові міри (призначені для зберігання одиниць часу і частоти);
3. групи квантового годинника (призначені для зберігання шкал часу);
4. апаратура для передачі розміру одиниці в оптичний діапазон, що складається з групи лазерів і СВЧ генератора;
5. апаратура для внутрішнього і зовнішнього звірень одиниць часу і частоти;
6. засоби забезпечення, що включають термостати, стабілізатори напруги, передавачі сигналів точного часу і т.д.;
Забезпечується погрішність не більше 2*10-14 за інтервал часу від 100с до 24 годин. СКО еталону часу і частоти складає 5*10-14. Це найточніший зі всіх еталонів фізичних величин, що існують на сьогоднішній день.
Для перевірки місцевих заходів частоти від державного первинного еталону по радіо передають сигнали зразків частот в декількох діапазонах. Звірення з цими сигналами здійснюється за допомогою спецприймальників, що вбудовуються в місцеві заходи частоти
Еталон одиниці електричного опору
Еталон складається з 10 манганінових котушок опору з номінальним опором 1 Ом і мостової вимірювальної установки для передачі розміру одиниці опору. Погрішність державного еталону складає 5*10-7, СКО=1*10-7.
Як робочі еталони опори застосовують магазини опору з манганіновими котушками. За допомогою перемикачів котушки можуть з'єднуватися послідовно в будь-яких поєднаннях, що робить такий еталон багатозначною мірою (можна, наприклад, задавати значення опору в діапазоні від 1 до 99999 Ом з кроком 1 Ом).
Еталон електричної ємності
Складається із зразкового конденсатора, розміщеного у вакуумному блоці, і вимірювального моста для передачі одиниці розміру ємкості. Робоча частота моста складає 1кГц. Погрішність державного еталону ємкості складає 5*10-7 при СКО не більше 2*10-7.
Еталон індуктивності
Складається з чотирьох тороїдальних котушок і моста для передачі розміру одиниці індуктивності, що працює на частоті 1кГц. Погрішність державного еталону складає 5*10-6 при СКО=1*10-6.
1.4. Вимірювання електричних величин
Вимірювання струму
Сила струму в електричному ланцюзі виміряється амперметром, що включається послідовно з навантаженням (рис 1, а).
При вимірі струму амперметром в електричному ланцюзі необхідно враховувати її потужність, тому що включення амперметра в ланцюг особливо малопотужну, викликає зменшення вимірюваного струму в ланцюзі і приводить до погрішності виміру. Так, при вимірі струму Ix амперметром із внутрішнім опором RA у ланцюзі приймача з опором R при напрузі джерела U струми без амперметра і з ним рівні соответственно
Ix = U/R; IA = U/(R + RA).
Відносна методична погрішність виміру
γM1 = чи , (4)
якщо врахувати, что потужність приймача Рr = RI2A, а потужність, споживана амперметром, РА = ra2a.
Рис. 1. Схема вимірювання струму амперметром у ланцюзі навантаження
Методична погрішність виміру струму амперметром пропорційна внутрішньому опору амперметра і споживаної їм потужності. Тому амперметри повинні мати малий внутрішній опір і для виміру струму в ланцюзі варто вибирати амперметр, що споживає потужність, значительно менше потужності ланцюга.
Для розширення меж виміру амперметра і спрощення його ВМ у ланцюгах постійного струму застосовуються шунти – спеціальні резистори, що включаються параллельно амперметру (рис 1, б), а в ланцюгах перемінного струму – в основному вимірювальні трансформатори струму.
Шунти (рис 1, г) виготовляються з манганінового дроту, чи стрічки стрижнів, укріплених на латунних наконечниках, чотирьорхполюсні, тобто з двома парами полюсів (токовими і потенційними, що усувають погрішність за рахунок опорів сполучних проводів і контактів). Шунти бувають внутрішні, з якими відградуйовані амперметри (до 100 А), і зовнішні на струми до 10 кА.
Шунт включається паралельно котушці амперметра Rк (рис 1, б). Тому що струми в паралельно з'єднаних елементах пропорційні їхнім опорам: IК/Iш = Rш/Rк, чи Iк/(I – Iк) = Rш/Rк, то
I = (1 + Rк/Rш) Iк = рIк, (5)
де
p=1+ Rк/Rш = I/Iк (6)
називається коефіцієнтом шунтування. Для зручності відліків його вибирають кратним десяти. Отже, опір шунта, виражений через параметри амперметра,
Rш = Rк/(p – 1). (7)
Номінальний струм амперметра із шунтом (найбільший припустимий) більше номінального струму в його котушці Iк.ном, при якому стрелка приладу відхиляється на всю шкалу;
Iном = рIк. ном. (8)
Для зменшення температурної погрішності амперметра із шунтом через зміну опору RK котушки ВМ послідовно з нею включається додатковий резистор опором Rд з манганіну (рис 1, в). Манганін має дуже малий температурний коефіцієнт опору αмн. У цьому випадку середній арифметичний температурний коефіцієнт галузі з котушкою (з мідного проводу)
αср = (9)
навіть при значному температурному коефіцієнті ам міді буде незначним. Багатограничні амперметри комплектуються багатограничними шунтами.
Вимір напруги
Напруга в ланцюзі виміряється вольтметром, що включається паралельно джерелу, чи приймачу ділянці ланцюга.
Вольтметр – прилад, що складається з ВМ будь-якої системи з послідовно включеним додатковим резистором з активним опором Rд (рис 2, а). Щоб вольтметр не споживав багато енергії і этим самої не порушував нормальний режим роботи ланцюга, а таким щоб виміри були більш точними, його опір Rв = Rк + Rд = const повинний бути значним і тим більшим, чим більша вимірювана ним номінальна напруга (для напруг 150 – 300 В доходить до декількох десятків тисяч Ом).
Дійсно, при вимірі напруги Uх на опорі приймача R у ланцюзі з напругою джерела U і опором проводів лінії Rл маємо:
Рис. 2.До вимірювання напруги вольтметром
без вольтметра
Ux = RI = ;
з вольтметром
Uв = RэкI = ,
де Rэк = .
Отже, відносна погрішність виміру
γмU = .
Через потужності з обліком того, що R = U2/P, Rв — U2/Pв і звичайно R/Rв << 1,
γмU. (10)
Таким чином, методична погрішність виміру напруги вольтметром пропорційний відношенню потужностей вольтметра і приймача і зменшується зі збільшенням опору вольтметра.
Напруга, що наміряється, створює в обмотці вольтметра за законом Ома невеликий струм (міліампери) Ів= Uв/Rв, що викликає відхилення стрілки приладу на деякий кут α, наприклад для магнітоелектричної системи α = S'Iв = S'/Rв = SU, для електромагнітної системи α = S'Iв = S'2/RШкала приладу може градуюватися безпосередньо у вольтах.
Для розширенні меж виміру вольтметром в ланцюгах з напругою до 660 В застосовуються додаткові резистори, у ланцюгах змінного струму з більш ВН – вимірювальні трансформатори напруги. Додаткові резистори (рис 2, б и г) виготовляються з тонкого магнітного дроту, намотаної (для перемінного струму – біфілярно) на каркас з ізоляційного матеріалу (дерева, пластмаси, гетинаксу, порцеляни й ін.). Вони бувають внутрішні, убудовані в прилад (рис.2, б), і зовнішні (рис.2, г).
З ВМ з номінальним струмом у котушці Iк.ном за допомогою додаткових резисторів можна виготовити вольтметр на будь-яку напругу (див. Рис.2,а) чи багатограничний вольтметр (рис.2,б). Для цього необхідно виконати умову, щоб при номінальній напрузі Uном струм котушки ВМ не перевищував номінального значення Iк.ном. Значення опору додаткового резистора вольтметра Rд (див. Рис.2, а) визначається на підставі другого закону Кирхгофа:
Якщо у формулі (11) кратність отношения номінальних напруга вольтметра і его котушки позначити як множник
р = Uном/Uк.ном, (12)
то одержимо
Rд = (p-1) Rк. (13)
Отже, опір додаткового резистора вольтметра повинний бути в (р—1) раз більше опору его вимірювальної котушки.
Вимір опорів
У залежності від значення опори поділяються на три групи: малі (до 1 Ом), середні (від 1 до 100 000 Ом) і великі (більш 100000 Ом).
Вимір опорів амперметром і вольтметром. Метод застосовується для технічних вимірів середніх опорів з точністю, що не перевищує 1–3 %. Опори визначаються побічно (на підставі закону Ома) за показниками амперметра і вольтметра, включених так, як показано на рис 3, а і б:
Rx = U/I. (14)
Більш точні результати досягаються при визначенні опорів з урахуванням струму вольтметра в схемі на рис 3, а:
Rx = , (15)
чи з урахуванням падіння напруги в амперметрі в схемі на рис 3, б:
Rx = (U – UA)/I = U/I – RA. (16)
Якщо використовувати вираження (14), то перша схема дає більш точні результати при вимірі малих опорів, а друга – середніх опорів.
Метод заміщення. Методом заміщення за схемою на рис 3, в здійснюється вимір середніх опорів. У положенні 1 перемикача SA вимірюють струм резистора Rx, у положенні 2 зміною опору резистора R0 (магазин опорів) домагаються того ж показання амперметра. Очевидно, якщо I0 = Ix, то Rx – R0.
Рис. 3. Вимірювання середніх опорів косвеним шляхом (а, б) и методом заміщення (в)
Рис. 4. Зовнішній вигляд багатограничного омметра типу М371 (а) і послідовна (б) і рівнобіжна (в) схеми омметрів
Вимір опорів омметрами. Омметри (рис 4, а) – стрілочні прилади з магнітоелектричним ВМ для безпосереднього виміру опорів. Вони мають послідовну чи паралельну схему.
Омметр із послідовною схемою, застосовуваний для вимірів великих опорів (рис 4,б), складається з джерела постійного струму GB (несколько сухих елементів), послідовно до якого підключаються магнітоелектричний ВМ, додатковий резистор опором Rд і вимірюваний опір Rx. Відповідно до формули (16) струм омметра
I = α/S = Зα = E/(R + Rx) і α = , чи
α = k/(R + Rx), (17)
де R = rвт + Rк + Rд; коефіцієнт k = E/C.
Таким чином, кут відхилення стрілки омметра знаходиться в зворотній залежності від значення вимірюваного опору Rx і шкала приладу може градуюватися безпосередньо в Омах (нуль шкали – праворуч). Тому що е.р.с. джерела зменшується з часом, то для підтримки k=E/C=const за допомогою спеціального магнітного шунта зменшується відповідно магнітна індукція в повітряному зазорі ВМ. Для этого перед виміром Rx натискають кнопку SB (шунтуєтся Rx) і рукоятку шунта повертають вправо, поки стрілка не установиться на нуль шкали.
Іншим способом компенсації зміни э.д. с. джерела, застосовуваним у ряді омметрів, є зміна опору Rд.
В омметрах з рівнобіжною схемою, використовуваних для вимірів щодо малих опорів (рис. 4, в), вимірюване опір Rx підключається паралельно ВМ. При струмах у котушці Iк і в джерелі I спадання напруги на ВМ RкIк = RэкI = , а
Iк = ,
відкіля
α = , (18)
де k = rвт + Rд + Rэк.
Отже, при постійних Е, С, k і Rк кут відхилення стрілки омметра знаходиться в прямої залежності від значення вимірюваного опору Rx (нуль шкали ліворуч). Перед виміром у даному омметрі також за допомогою магнітного шунта проводиться регулювання С (чи Rд) при відключеному Rx, поки стрілка приладу не установиться на крайньому розподілі шкали (∞). Багатограничні омметри сполучать у собі послідовну і паралельну схеми і замість магнітних шунтів звичайно мають регульовані резистори.
Омметри-логометри. Показання цих омметрів не залежать від напруги джерела і тому вони не мають потребу в регулюванні чутливості перед виміром опорів: зі зміною э.д. с. джерела харчування струми в котушках логометра змінюються, але їхнє відношення залишається незмінним.
Мегомметри. Мегомметр – це омметр із логометром магнітоелектричної системи і звичайно генератором постійного струму (індуктором). Призначений для виміру великих опорів (опорів ізоляції в електроустановках без напруги). Щитові і переносні мегомметри випускаються різних типів на напруги 100-2500 В (зі збільшенням напруги збільшується межа виміру).
Рис. 5. Принципова схема (а), зовнішній вигляд (б) мегомметра типау М1101М и включення кабелю через охране кільце (в)
На рис. 5, а показана принципова схема двограничного мегомметра типу М1101М (останнє М – модернізований), широко застосовуваного і випускається на 100, 500 і 1000 В (рис.5. б). Вимірюваний опір Rx підключається до затисків приладу Л (лінія) і 3 (земля). Межа виміру приладу змінюється за допомогою перемикача П. При цьому Rx у положенні перемикача «кОм» включається паралельно котушці II логометра через резистор Rд2, а в положенні «МОм» – послідовно з нею. Затиск Э (екран), з'єднаний з екраном усього приладу і плюсом індуктора, використовується при вимірі опору ізоляції кабелю через охоронне кільце, як показано на рис. 5,б, для відводу від ВМ поверхневих струмів між затисками Л и 3 (опір ізоляції визначається об'ємними струмами, що протікають радіально від струмоведучої жили до зовнішньої оболонки кабелю).
Стан ізоляції електроустановок періодично перевіряється, наприклад мегомметром, для того, щоб визначити, чи не змінився опір нижче припустимих норм (для силових і освітлювальних мереж номінальною напругою до 1000 В, як і для електричних машин, воно повино бути не нижче 0,5 Мом), чи систематично контролюється під напругою вольтметрами.
Вимір опорів мостами
Точні виміри опорів здійснюються по методу порівняння за допомогою урівноважених мостів постійного і перемінного струмів, що забезпечують точність виміру до ± 0,05 %.
Середні і великі опори виміряються четырехплечими (одинарними) мостами постійного струму.
Четырехплечий міст (рис.6, а і б) складається з трьох магазинів опорів R1, R2 і R, що утворять з вимірюваним опором Rx замкнутий чотирикутник ABCD, в одну з діагоналей якого включається гальванометр (кульовий індикатор) НИ, я в іншу – джерело постійного струму GB (несколько сухих елементів, чи акумулятор выпрямитель). Регульовані опори R1, R2 і R підбирають так, щоб при включеному джерелі (натиснутій кнопці SBJ) і короткочасному натисканні кнопки SB2 стрілка НИ не відхилялося ни вправо, ни уліво від нуля шкали (Iг = 0). Дли урівноваженого моста потенціали крапок B і D однакові і, отже, будуть дорівнюють падінню напруги на його плечах: uab= uaд, Uвc= Uдс, тобто
R1I1 = Rx3; R2I2 = RI4.
Розділивши першу рівність на другу з обліком того, що струми I1 = I2 і I3 = I4, одержимо
R1/R2 = Rx/R,
відкіля
Rx = RR1/R2. (19)
Опори R1 і R2 називаються плічми відношення, R – плечем порівняння. Отримане співвідношення не зміниться, якщо гальванометр і джерело поміняти місцями в діагоналях моста.
Малі опори виміряються більш складними подвійними чи мостами чотирьохплечими одинарними, у яких малий вимірюваний опір Rx (див. Рис.6, а) включається так, що опори сполучних проводів і контактів не входять у плече Rx (використовуються токові і потенційні його затиски).
Рис. 6. Схеми та зовнішній вигляд вимірювальних мостів:
а, б – типу Р333, в, г – типу Р577
Мости змінного струму (рис.7, в и г) застосовуються в основному для виміру індуктивності і ємності. Як нульовий індикатор у них використовується вібраційний гальванометр ВГ чи осцилографічний індикатор.
Якщо плечі моста представити комплексними опорами Z1 Z2, Z3 і Z4 з комплексними струмами в них I1, I2, I3 і I4, то при досягненні рівноваги (Iг = 0) I1 = I2, I3 = I4, і комплексні напруги пліч будуть рівні:
Z1I1 = Z3I3; Z2I2 = Z4J4. (20)
Розділивши почленно першу рівність на другу, одержимо умову рівноваги моста:
Z1/Z2 = Z3/Z4; Z1Z4 = Z2Z3.
Записуючи в умові рівноваги моста комплексні опори в показовій формі, знаходимо:
ZZ= Zzejφ2 Z3ejφ3,
Рис. 7. Схеми мостів змінного струму для вимірювання ємності
конденсатора Сх(а) і параметрів індуктивної котушки Lx, Rx (б)
чи
Z1Z4= Z2Z3e, (21)
де Zi – модулі комплексних опорів, а φi, – їхні аргументи.
Комплексні числа рівні, якщо порізно рівні їхні модулі й аргументи; тому умова рівноваги моста можна представити у виді двох рівностей:
Z1Z4 = Z2Z3, φ1 + φ4 = φ2 + φ3. (22)
Отже, умовами рівноваги чотирьохплечового одинарного моста змінного струму є рівність добутків модулів опорів і рівність сум аргументів опорів противолежачих пліч. Тому для зрівноважування моста необхідне регулювання не менш двох параметрів елементів моста. З умови рівності аргументів опорів противолежачих пліч моста випливають наступні важливі практичні висновки:
1. Якщо два суміжних плеча, наприклад 1 і 2, містять тільки активні опори (φ1 = φ2 = 0), то два інших суміжних плеча (3 і 4) повинні чи володіти індуктивностями, чи емкостями (φ3 = φ4).
2. При наявності тільки активного опору в двох протилежних плечах, наприклад 1 і 4 (φ1 = φ4 = 0), одне з двох інших пліч (2 і 3) повинне мати індуктивність, а інше – ємністю (φ2 = φ3), щоб φ2 + φ3 = 0.
Таким чином, мости змінного струму при вимірі індуктивних і ємнісних опорів дають можливість порівнювати їх між собою.
Схеми мостів змінного струму, застосовувані для виміру ємності конденсатора (без утрат) і параметрів індуктивної котушки зображені на рис. 7, де С0 – зразкова ємність.
Шукана ємність, порівнювана з С0,
Сх = С0· (R3/R4).
Виміру ємності конденсаторів з малими втратами і визначення тангенса кута втрат 6 виконують за допомогою моста з більш складної (послідовної) схемою.
Параметри індуктивної котушки визначаються на підставі загального рівняння рівноваги моста (19):
rx = R2R3/R4; Lx = C1R2R3.
Комплексні опори для схеми на рис.7 праворуч рівні відповідно
z1 = rx + jLxω; Z2 = R2; Z3 = R3; Z4 = .
Промисловість виготовляє для різних цілей мости постійного струму типів Р369 (одинарний), Р3009 (одинарно-подвійний), ММВ (переносний), Р4056 і ін.; змінного струму типів Р571М (для вимірів З, L, tg δ), P577 (для вимірів З, L, R), P5026 (для вимірів С и tg δ), Р5066 (для вимірів С и L) і ін.; напівавтоматичні й автоматичні цифрові; універсальні типів Р50 і РОЗУМ-3, придатні для вимірів опорів у ланцюгах перемінного і постійного струмів.
Вимір ємності конденсаторів часто проводять фарадометром – приладом безпосередньої оцінки, у схемі якого використовується логометр електродинамічної чи електромагнітної системи. Ємність конденсатора й індуктивність котушки можуть бути обмірювані також (з невеликою точністю) за допомогою приладів, що показують, методом амперметра-вольтметра-ваттметра.
Неврівноважені мости постійного струму (мости, у яких струм у вимірювальній діагоналі відмінний від нуля) широко використовуються у вимірювальній техніці для вимірів неелектричних величин (температури, рівня рідини, швидкості потоку чи газу рідини й ін.). У вимірювальну діагональ таких мостів для підвищення точності виміру часто включають магнітоелектричний логометр. Значення вимірюваної величини відраховується по шкалі приладу у вимірювальній діагоналі.
Вимір напруг, струмів і опорів потенціометрами
Найбільш точні виміри (погрішність ± 0,001 % і менше) напруги, різниці потенціалів, э.д. с. і функціонально зв'язаних з ними за законом Ома струму й опору здійснюються за допомогою потенціометрів (компенсаторів), що відносяться до приладів порівняння з використанням нульового методу. Вимір потенціометром зводиться до зрівноважування (компенсації) невідомої напруги (э.д. с.) Ux відомим спаданням напруги Uк. Метод виміру покладений в основу роботи багатьох автоматичних аналогових і цифрових приладів.
Потенціометр постійного струму (рис. 8, а і б) має джерело GBвсп (э.д. с. несколько вольт) у робочому ланцюзі зі струмом Iр у компенсаційному резисторі R, гальванометр Г в якості нульового індикатора і додаткове джерело – міру е.р.с. en. З метою підвищення точності вимірів використовуються нормальні елементи типів НЭ-65 (при t = 20 °С с Еn = 1,01850 ÷ 1,01870 В) чи Э-303 (при t = 20°С с EN = 1,086 ÷ 1,0194 В).
Перед виміром невідомої напруги Ux перемикач SA встановлюють у положення 1 і дія э.д. с. врівноважується напругою на компенсаційному резисторі R (змінюють Rpeг доти, поки стрілка гальванометра Г не установиться на нуль шкали, коли en = RIp). Потім при тому ж встановленому рабочем струмі перемикач SA переводять у положення 2 і здійснюють зрівноважування невідомої напруги Ux за допомогою движка Д компенсаційного резистора до установки стрілки гальванометра на нуль (rad = RK). У цьому випадку Ux = RкIP.
Підставивши в цю рівність значення робочого струму Iр з попереднього рівняння, одержимо
Ux = ENRK/R. (23)
Схеми і конструкції сучасних потенціометрів звичайно передбачають можливість безпосереднього відліку вимірюваної напруги по положенню їх ручок.
Промисловість виготовляє потенціометри постійного струму типів ПП-63 (переносні), Р377, Р379, РЗООЗ; напівавтоматичні – Р363, Р355 (для перевірки і градуировки приладів), автоматичні – Р332 і інших типів. Потенціометри відрізняються між собою схемою з'єднання котушок компенсаційного резистора, числом розрядів відліку. За значенням опору робочої цінуй вони поділяються на потенціометри високого опору (високоомні) і високої провідності (низькоомні).
Потенціометри використовуються також для перевірки точних приладів. Вони володіють високим вхідним опором. Тому застосовуються для вимірів у ланцюгах з малими напругами і е.р.с., наприклад з термопарами.
Рис. 8. Схеми і зовнішній вигляд потенциометра постійного струму з
нормальним елементом Э-303 і дільником напруги з вхідним
опором 100 кОм;
а, б – типу Р307, в, г – типа ДН-1
Розширення меж вимірів потенціометрів здійснюється за допомогою спеціальних дільників напруги типів ДН і Р (рис.8, г). Вимірювана напруга Ux підводиться до потенціометра через дільник напруги (рис.8, в) і показання потенціометра uк збільшується на коефіцієнт дільника R/r, тому що на потенціометрі діє лишь частина вимірюваної напруги, рівна r/R. У момент компенсації вимірювана напруга
Uх = Uк/r. (24)
Звичайно вхідний опір дільника напруги беруть рівним 100 кОм з коефіцієнтами 10, 100, 500 чи 1000, що дозволяє вимірювати компенсаторами напруги до 1000 В і більше.
Для виміру потенціометром сили струму в якому-небудь ланцюзі (наприклад, при перевірці амперметра) у ланцюг послідовно з навантаженням Rн включається прецизійний резистор R0 (відрізняється великою точністю виготовлення і високою стабільністю опору) і на ньому потенціометром виміряється напруга Uх = U0. Тоді за законом Ома
Ix = U0/R0. (25)
Щоб визначити опір Rx резистора, його включають послідовно в ланцюг із прецизійним резистором R0 і потенціометром по черзі вимірюють спадання напруги Ux і U0 на них. Тому що в послідовному ланцюзі напруги на ділянках пропорційні їхнім опорам, тобто Uх/U0 = Rx/R0, той шуканий опір
Rx = R0Ux/U0. (26)
Звичайно потенціометрами вимірюють малі і середні опори. Потенціометри перемінного струму застосовуються для вимірів напруг (э.д. с.) і струмів по амплітуді і фазі, а також опорів. Однак точність таких вимірів значно менше, ніж на постійному струмі, що порозумівається труднощями одержання прецизійного джерела э.д. с. перемінного струму. У СРСР виготовляються прямокутно-координатні (чи комплексні) потенціометри типів ДО509, Р56/2 номінальної частоти 40-60 Гц із відліком вимірюваної напруги у виді векторної суми двох взаємно перпендикулярного складових і типу В5015 підвищених частот (400-9600 Гц).
Вимір потужності
Вимір потужності ланцюга постійного струму. Потужність у ланцюзі постійного струму, як і в ланцюзі змінного струму з активним опором навантаження RH може бути визначена за допомогою амперметра і вольтметра за схемою на мал. 8.16, a чи б, оскільки Р = UI.
Для безпосереднього виміру потужності маються спеціальні стрілочні прилади – ваттметры електродинамічної, і ферродинамической систем, що включаються в ланцюг по схемах на мал. 8.23, a і б.
Рис. 9. Измерение мощности ваттметром електродинамічної
(феродинамічної) системи:
а, б – схеми включення; в, г – умовні позначення ваттметра на схемах
Кут повороту рухливої частини ваттметра електродинамічної системи в ланцюзі постійного струму
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав!Последнее добавление
F1(x1; x2;.; xn; y1; y2;.; yn, k11; k12. k1n)= 0;
,
,
,
.
,
- межа абсолютної похибки приладу, що припускається;
- постійна величина.
,
(1)
:
і тоді після підстановки в (1) отримаємо 
. Позначивши 100b=h, отримаємо: 
, то
.
(2)
(3)
,
- межа похибки, що припускається, у відносних одиницях.
.
, СКО відтворюється 
. Для відтворення одиниці сили змінного струму застосовується спеціальний еталон, що включає стабілізоване джерело постійного і змінного струму, потенціометри постійного і змінного струму і компенсуючого термоелектричного перетворювача. Систематична погрішність такого перетворювача – 2*10-4, діапазон відтворних значень сили струму: 10мА – 10А (для постійного струму діапазон складає 10-12 А – 30А).
чи 
, (4)
(9)
;
,
.
.
. (10)
Шкала приладу може градуюватися безпосередньо у вольтах.
, (15)
, чи
, а
,
, (18)
Z
= Zzejφ2 Z3ejφ3,
= Z2Z3e
, (21)
.
