Учебные материалы
Электрическим измерением называют нахождение значений физических величин в электронике и электротехнике опытным путем с помощью специальных технических средств (например, с помощью электроизмерительных приборов).
Устройства, воспроизводящие единицу измерения, с которой сравнивается измеряемая величина, называются мерами.
В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяют на эталоны, образцовые и рабочие.
Эталоны обеспечивают воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей для данного уровня техники точностью.
Образцовые меры служат для поверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов.
Рабочие меры используют для поверки измерительных приборов и для непосредственных измерений в научных организациях и на промышленных предприятиях.
В зависимости от способа получения результатов измерения делят на два вида: прямые и косвенные.
Прямыми называют измерения, при которых искомое значение физической величины определяют непосредственно по показанию прибора. К ним относятся: измерение тока амперметром, электроэнергии — счетчиком, напряжения — вольтметром и др.
Косвенными называют измерения, при которых искомое значение физической величины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, полученными в результате прямых измерений (определение электрического сопротивления R по показаниям амперметра и вольтметра, т. е. R = U/I).
В зависимости от приемов использования принципов измерений и измерительных приборов все методы измерения делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.
Под методом непосредственной оценки понимают метод, при котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (значение тока — по амперметру, значение напряжения — по вольтметру и др.).
Метод непосредственной оценки прост, но отличается сравнительно невысокой точностью.
Методом сравнения называют метод, при котором измеряемая величина в измерительной цепи сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой.
Методы сравнения подразделяют на нулевой, дифференциальный и замещения.
Нулевой метод — это метод сравнения измеряемой величины с мерой, в котором результирующий эффект воздействия сравниваемых величин на прибор доводят до нуля (измерение электрического сопротивления с помощью уравновешенного моста).
Дифференциальный метод — это метод сравнения, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой (измерение электрического сопротивления с помощью неуравновешенного моста).
Метод замещения — это метод сравнения, в котором измеряемую величину в измерительной цепи замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
Уважаемые студенты!
Специалисты нашего сайта готовы оказать помощь в учёбе по разным предметам:
✔ Решение задач
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах
Источник
Методы электрических измерений
Вопрос
Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.
Электрические заряды взаимодействуют между собой, т. е. одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные притягиваются. Силы взаимодействия электрических зарядов определяются законом Кулона и направлены по прямой линии, соединяющей точки, в которых сосредоточены заряды.
Согласно закону Кулона, сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональна произведению количеств электричества в этих зарядах, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и зависит от среды, в которой находятся заряды:
Вопрос
Потенциал — Величина, характеризующая запас энергии тела, находящегося в данной точке поля (электрического, магнитного).
Напряжённость электри́ческого по́ля— векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный точечный заряд, помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда
Вопрос
Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.
Проводники
К проводникам относятся все металлы и их сплавы, а также электротехнический уголь
К жидким проводникам относятся:вода, раствор солей, кислот и щелочей.
К газообразным относятся ионизированные газы.
Электрический ток в твердых проводниках-это направленное движение свободных электронов под действием ЭДС.
Свойства проводников:Электрические, Физические, Механические, Химические.
Диэлектрики
Не пропускают электрический ток .Диэлектрики обладают высоким удельным сопротивлением. Используются для защиты проводника от влаги, механических повреждений, пыли.
Диэлектрики бывают:твердые- все неметаллы;жидкие- масла, синтетические жидкости СОВОЛ, СОВТОЛ; газообразные- все газы: воздух, кислород, азот и т.д.
Свойства диэлектриков:Электрические свойства, Физико-химические свойства, Химические, Механические.
Вопрос
Виды электрических измерений.Прямым измерениям относятся те, результат которых получается непосредственно из опытных данных. Прямое измерение условно можно выразить формулой Y = Х, К этому виду измерений относятся измерения различных физических величин при помощи приборов, градуированных в установленных единицах. К этому виду измерений относятся и измерения, при которых искомое значение величины определяется непосредственным сравнением ее с мерой
Косвенным называется такое измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях числовое значение измеряемой величины определяется путем вычисления по формуле Y = F (Xl, Х2 . Хn), В качестве примера косвенных измерений можно указать на измерение мощности в цепях постоянного тока амперметром и вольтметром.
Совместными измерениями называются такие, при которых искомые значения разноименных величин определяются путем решения системы уравнений, связывающих значения искомых величин с непосредственно измеренными величинами. В качестве примера совместных измерений можно привести определение коэффициентов в формуле, связывающей сопротивление резистора с его температурой: Rt = R20 [1+α (T1-20)+β(T1-20)]
Методы электрических измерений
Нулевой метод — это метод сравнения измеряемой величины с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на индикатор доводится до нуля. Таким образом, при достижении равновесия наблюдается исчезновение определенного явления, например тока в участке цепи или напряжения на нем, что может быть зафиксировано при помощи служащих для этой цели приборов — нуль-индикаторов. Вследствие высокой чувствительности нуль-индикаторов, а также потому, что меры могут быть выполнены с большой точностью, получается и большая точность измерений. Примером применения нулевого метода может быть измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
При дифференциальном методе, так же как и при нулевом, измеряемая величина сравнивается непосредственно или косвенно с мерой, а о значении измеряемой величины в результате сравнения судят по разности одновременно производимых этими величинами эффектов и по известной величине, воспроизводимой мерой. Таким образом, в дифференциальном методе происходит неполное уравновешивание измеряемой величины, и в этом заключается отличие дифференциального метода от нулевого.
Метод замещения заключается в поочередном измерении искомой величины прибором и измерении этим же прибором меры, воспроизводящей однородную с измеряемой величину. По результатам двух измерений может быть вычислена искомая величина. Вследствие того что оба измерения делаются одним и тем же прибором в одинаковых внешних условиях, а искомая величина определяется по отношению показаний прибора, в значительной мере уменьшается погрешность результата измерения. Так как погрешность прибора обычно неодинакова в различных точках шкалы, наибольшая точность измерения получается при одинаковых показаниях прибора.
Метод совпадений — это такой метод, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. Этот метод широко применяется в практике неэлектрических измерений. Примером может служить измерение длиныштангенциркулем с нониусом. В электрических измерениях в качестве примера можно привести измерение частоты вращения тела стробоскопом.
Источник
Виды и методы электрических измерений
Описание презентации по отдельным слайдам:
Тема 5.1. Виды и методы электрических измерений
1.Прямые и косвенные измерения. 2. Методы измерений 3. Классификация погрешностей 4. Характеристики электроизмерительных приборов
Измерением называется нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств. Прямые измерения – при которых значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных – сравнением ее размера с размером, воспроизводимым мерой, или в виде показания измерительного прибора (измерение длины линейкой, температуры –термометром, напряжения –вольтметром). Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера (гиря, метр, токовые весы). Косвенные – те, при которых значение измеряемой величины находят по промежуточным результатам прямых измерений других величин, связанных с измеряемой известной зависимостью. Например, мощность Р=UI можно найти по результатам измерений напряжения U вольтметром и силы тока I амперметром.
Методы измерений — совокупность приемов использования средств и принципов измерений. При измерениях электрических величин применяются методы непосредственной оценки и сравнения.
Метод непосредственной оценки основан на использовании измерительных приборов, шкалы которых проградуированы в единицах измеряемой величины. При этом получают значение измеряемой величины непосредственно, без каких-либо дополнительных действий со стороны лица, проводящего измерение, и без вычислений, кроме умножения его показаний на постоянную измерительного прибора или цену деления.
Из методов сравнения в электрических измерениях чаще других используются: методы противопоставления, дифференциальный и нулевой методы. Метод противопоставления состоит в том, что на вход сравнивающего устройства (компаратора) одновременно подаются сигналы измеряемой величины и одноименной ей величины, размер которой воспроизводится мерой, а соотношение между ними определяют по выходному сигналу сравнивающего устройства (например, измерение напряжения постоянного тока с помощью компенсатора путем сравнения с ЭДС нормального элемента). Дифференциальный метод измерений заключается в том, что на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и величины, размер которой воспроизводится мерой.
Нулевой метод измерений состоит в том, что результат измерения, равный разности между измеряемой величиной и величиной, размер которой воспроизводится мерой, доводят до нуля. R1·R4 = R2·R3- условие равновесия моста
Средствами измерений называют технические средства, предназначенные для использования при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Погрешности измерений определяются главным образом погрешностями средств измерений, но они не тождественны им. В зависимости от формы числового выражения погрешности независимо от вида различают: абсолютные и относительны – для измерений; абсолютные, относительны и приведенные – для средств измерений.
Абсолютная погрешность – это разность между измеренной величиной (показанием прибора ) и действительным значением измеряемой величины, т.е. для измерений (1) Относительная погрешность (в %), определяется как Приведенная погрешность(в%) выражается как отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению.
В зависимости от характера и причин появления погрешности измерений и средств измерений делят на систематические (детерминированные) и случайные (индетерминированные, стохастические). Различают еще грубые погрешности и промахи.
Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения, которая при повторении равноточных измерений неизменного размера остается постоянной или закономерной. Эта погрешность может быть изучена и результат может быть уточнен путем внесения поправок, если числовые значения этих погрешностей определены, или путем применения таких способов измерения, которые дают возможность исключить влияние систематических погрешностей без их определения. Числовые значения систематической погрешности определяются путем поверки средств измерений.
Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, которая при повторении измерений изменяется случайным образом. Случайные погрешности могут быть обнаружены при повторных измерениях одной и той же величины, когда получаются неодинаковые результаты. Их нельзя исключить (так, как неизвестны причины, их вызвавшие), но их влияние на результат измерения может быть теоретически учтен при обработке результатов измерений методами теории вероятностей и математической статистики.
Грубая погрешность- погрешность, существенно превышающая ожидаемую. Результаты с грубыми погрешностями обнаруживают и исключают из рассмотрения. Промах – следствие неисправности средства измерений, ошибочного считывания показаний, их записи и т.п.
В зависимости от условий применения средств измерений их систематические погрешности подразделяются на основные и дополнительные. Основная – погрешность средств измерений в условиях, которые установлены нормативно-техническими документами как нормальные для данных средств измерений. Дополнительными погрешностями называют изменения погрешности средства измерений, вызванные отклонениями влияющих величин от нормальных значений.
Класс точности средства измерений — обобщенная его характеристика, определяемая пределами основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средства измерений, влияющими на его точность. Средствам измерений с двумя или более диапазонами измерений одной и той же физической величины допускается присваивать два или более классов точности. Пределы допустимых основной и дополнительных погрешностей средства измерений определенного класса точности выражают в форме абсолютных, относительных и приведенных погрешностей в зависимости от характера их связи с информативным параметром входного или выходного сигнала.
На шкале прибора: 1. Род тока 2 Класс точности 3. Год выпуска, заводской № 4. № стандарта на эту группу приборов 5. обозначение прибора 6. заводской товарный знак 7. степень защищенности от полей 8. принцип действия.
1. В цепи протекает ток 20 А. Амперметр показывает 20,1 А. Найдите относительную погрешность измерения 2. Класс точности прибора 1,0. Чему равна приведенная погрешность прибора?
1.Назовите основные единицы измерения в СИ 2. Что такое электрические измерения? 3. Чем характеризуется точность измерения? 4. На шкале прибора нанесён знак. Какой это прибор?
Средствами измерений называют технические средства, предназначенные для использования при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Метрологические характеристики средств измерений — характеристики, от которых зависит точность результатов измерений, выполняемых с помощью этих средств. Набор мер — комплект конструктивно обособленных мер, применяемых в различных сочетаниях (магазин резисторов, магазин емкостей и т. п.). Измерительным прибором называют средство измерений, предназначенное для выработки сигнала в форме, доступной для непосредственного восприятия измерительной информации наблюдателем, благодаря наличию отсчетного устройства (вольтметр, амперметр). Измерительный преобразователь — средство измерений, предназначенное для преобразования входного измерительного сигнала в выходной сигнал, удобный для дальнейшего преобразования, передачи, обработки и хранения измерительной информации, но не поддающийся непосредственному восприятию наблюдателем (измерительный трансформатор, калиброванный шунт и т. п.). Измерительная система — совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи.
Параметр измерительного сигнала, содержащий измерительную информацию, называется информативным параметром. Эталон — средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной таблице средствам измерений и официально утвержденное в качестве эталона. Средства измерения весьма разнообразны по назначению, принципу действия, метрологическим характеристикам и другим параметрам. Рассмотрим наиболее общие из них.
По метрологическому назначению средства измерений делят на образцовые и рабочие. Образцовыми называются средства измерений, служащие для поверки других средств измерений и официально утвержденные в качестве образцовых. Рабочими называются средства измерений, используемые для выполнения различных измерений, но не служащие для поверки других средств измерений. Образцовые и рабочие средства измерений аттестуют и поверяют с помощью других, более точных образцовых средств соответствующего разряда, согласно схеме передачи размеров единиц, приведенной на рисунке.
По функциональному назначению средства измерений подразделяют на измерительные приборы и измерительные преобразователи. Соответственно форме представления измерительной информации, содержащейся в выходных сигналах, измерительные приборы бывают аналоговые и цифровые. Аналоговым называется прибор, информативный параметр выходного сигнала которого является физическим аналогом измеряемой величины (информативного параметра входного сигнала). Например, перемещение подвижной рамки электромеханического вольтметра — аналог измеряемого напряжения. Цифровым называется прибор, у которого выходной сигнал содержит информацию о значении измеряемой величины, закодированную в цифровой форме. Аналоговые измерительные приборы по виду отсчетного устройства делят на показывающие и регистрирующие, а в зависимости от вида информативного параметра — на интегрирующие и суммирующие.
Показывающим называется прибор, допускающий только считывание показаний (с помощью подвижного указателя и неподвижной шкалы или неподвижного указателя и подвижной шкалы). Регистрирующим называется прибор, в котором предусмотрена автоматическая фиксация измерительной информации. В регистрирующих приборах результат измерения представляется в форме записи на диаграмме (одноточечные самопишущие приборы) или печатью в цифровой форме (печатающие аналоговые многоточечные приборы, одно-, многоточечные цифровые приборы). Интегрирующим называется прибор, в котором входная величина интегрируется по времени или по другой независимой переменной (счетчик электрической энергии, например, интегрирует мощность по времени). Суммирующим называется прибор, показания которого функционально связаны с суммой двух и более величин, подводимых к нему по разным каналам связи. Классификация средств измерения по измеряемой величине отражается в наименовании прибора (вольтметр, частотомер и т. п.). Комбинированными (мультиметрами) называются измерительные приборы, позволяющие измерять две (и более) разноименные величины, а приборы, работающие как на постоянном, так и переменном токе — универсальными.
Написать виды измерений (прямые, косвенные, совокупные, совместные) Рассортируйте единицы измерения на составные и основные.
Источник
