|
|
|
Методы измерения переменных токов и напряжений средней и низкой частоты |
|
Содержание.
Содержание. 2
Введение. 3
1. Методы измерения 3
1.1 Метод непосредственной оценки 4
1.2 Метод сравнения 5
2. Средства измерения (Электромеханические амперметры и вольтметры) 5
2.1 Магнитоэлектрические приборы 8
2.2 Электромагнитные приборы 13
2.3 Электродинамические приборы 16
2.4 Ферродинамические приборы 18
2.5 Электростатические приборы 18
2.6 Термоэлектрические приборы 20
2.7 Выпрямительные приборы 21
Заключение. 24
Введение.
В эпоху научно-технической революции темпы развития науки и техники в значительной степени определяются научным и техническим уровнем измерения. В свою очередь уровень развития измерительной техники является одним из важнейших показателей прогресса науки и техники. Это особенно справедливо для электрорадиоизмерений, поскольку исследования в области физики, радиотехники, электроники, космонавтики, медицины, биологии и других отраслей человеческой деятельности базируются на измерениях электромагнитных величин.
Основными направлениями качественной стороны развития электрорадиоизмерительной техники являются:
· повышение точности измерения;
· автоматизация процессов измерения;
· повышение быстродействия и надежности измерительных приборов;
· уменьшение потребляемой мощности питания и габаритов всех средств измерительной техники.
Электрорадиоизмерения, как и другие измерения, основаны на метрологии.
Метрология наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
1. Методы измерения
Перед измерением тока (напряжения) нужно иметь представление о его частоте, форме, ожидаемом значении, требуемой точности измерения и сопротивлении цепи, в которой производится измерение. Эти предварительные сведения позволят выбрать наиболее подходящий метод измерения и измерительный прибор.
Для измерения тока и напряжения применяют метод непосредственной оценки и метод сравнения.
1.1 Метод непосредственной оценки
Метод непосредственной оценки осуществляют с помощью прямопоказывающих приборов амперметров и вольтметров со шкалами, градуированными в единицах измеряемой величины. Амперметр включают последовательно с нагрузкой (в разрыв цепи); вольтметр присоединяют параллельно участку цепи, падение напряжения на котором нужно измерить (рис.1). Включенный в цепь прибор оказывает на ее режим определенное влияние, для уменьшения которого необходимо строго выполнять следующие условия:
· внутреннее сопротивление амперметра RA должно быть много меньше сопротивления нагрузки Rн;
· внутреннее сопротивление вольтметра RV должно быть много больше сопротивления нагрузки Rн;
Невыполнение этих условий приводит к систематической методической погрешности, которая приблизительно совпадет со значениями отношений RA/RН и RН/RV. Условие RV > RН особенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках (нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом.
С повышением частоты погрешность измерений тока увеличивается.
1.2 Метод сравнения
Метод сравнения обеспечивает более высокую точность измерения. Его осуществляют с помощью приборов компенсаторов, отличающихся тем свойством, что в момент измерения мощность от измеряемой цепи не потребляется, т.е. входное сопротивление практически бесконечно. Это свойство позволяет применять компенсаторы для измерения ЭДС. Метод сравнения реализуется
также в цифровых вольтметрах дискретного действия и аналоговых компенсационных вольтметрах, благодаря чему погрешность измерения составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента.
2. Средства измерения (Электромеханические амперметры и вольтметры)
Электромеханические измерительные приборы относятся к приборам прямого преобразования, в которых электрическая измеряемая величина х непосредственно преобразуется в показания отсчетного устройства. Таким образом, любой электромеханический прибор состоит из следующих главных частей:
· неподвижной, соединенной с корпусом прибора;
· подвижной, механической или оптической связанной с отсчетным устройством.
Отсчетное устройство предназначено для наблюдения значений измеряемой величины. Оно состоит из шкалы и указателя, располагаемых на лицевой стороне прибора. Шкалой называется совокупность отметок (штрихов), расположенных в определенной последовательности, и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. Шкалы могут быть равномерными и неравномерными (квадратичными, логарифмическими и др.). Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам называется ценой деления.
Указатели делятся на стрелочные и оптические. Оптические указатели состоят из источника света, зеркальца, расположенного на подвижной части, и системы зеркал удлиняющих путь луча света и направляющих его на полупрозрачную шкалу. Оптические указатели обеспечивают большую чувствительность прибора и меньшую погрешность отсчета по сравнению со стрелочным.
Подвижная часть прибора снабжается осью или полуосями, которые оканчиваются запресованными в них стальными кернами. Последние опираются на корундовые или рубиновые подпятники (Рис.2,а). Трение керна о подпятник снижает чувствительность и точность прибора, поэтому подвижную часть устанавливают на растяжках или подвесах (Рис.2,б,в).
Электромеханический измерительный прибор содержит следующие узлы:
· узел, создающий вращающий момент;
· узел, создающий противодействующий момент;
· успокоитель
Электромагнитная энергия Wэм поступает от измеряемого объекта в узел, создающий вращающий момент, и вызывает поворот подвижной части прибора. Вращающий момент Мв можно выразить уравнением Лангранжа второго рода:
(1)
Под воздействием вращающего момента подвижная часть всегда будет поворачиваться до упора. Необходим противодействующий момент Мп , направленный навстречу вращающему моменту. Противодействующий момент можно получить за счет механических или электрический сил. В первом случае он создается с помощью плоских спиральных пружин или металлических нитей, закрепленных концами на неподвижной и подвижной частях прибора и закручивающихся при повороте подвижной части. Механический противодействующий момент прямо пропорционален углу поворота а:
, (2)
где W удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругого элемента.
Во втором случае противодействующий момент создается за счет электромагнитной энергии измеряемой величины в соответствии с формулой .
Движение подвижной части прибора прекращается в некотором положении а0 , когда вращающий и противодействующий моменты окажутся равными друг другу: Мв=Мп (Рис.3). Подставляя значение Мв и Мп из формул 1 и 2, можно получить выражение для угла поворота
подвижной части прибора в виде
(3)
Если противодействующий момент создается за счет электромагнитной
1 2 3 4 ... последняя
|
|
|
|
 |
На сайте: |
, ,
|
