Меры .Меры э.д.с., сопротивления, индуктивности, емкости.

Меры.Меры э.д.с., сопротивления, индуктивности, емкости.

По назначению меры делят на образцовые (ОМ) и рабочие(РМ).

ОМ-мера, служит для поверки и градуировки по ней рабочих СИ.

РМ- служат для измерения. По точности воспроизведения физ. величины ОМ бывает 1-го, 2-го и 3-го разряда. Наивысшей точностью обладают ОМ 1-го разряда. По количеству воспроизводимых размеров ФВ меры делят на однозначные(воспринимают ФВ 1-го размера), многозначные(воспринимают ряд одноименных величин различного размера) и наборы мер(представляет собой спец. подобранный комплект мер, применяемый не только по отдельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения одноименных величин разл. размера). В практике измерений в качестве однозначных мер электрического сопротивления используются образцовые сопротивления. Они выполняются в виде катушек на одно значение сопротивления из ряда .Класс точности образцовых сопротивлений лежит в пределах 0,0005-0,1. Значение сопротивлений 10^-5-10^-10 в качестве однозначных мер индуктивности исп-ся образцовые катушки инд-ти. Они обычно изгот-ся в виде плоских катушек из изолированной тонкой проволоки, намотанной на каркас. Их номиналы 10^-6 –1 Гн Класс точности 0,05-0,5. В качестве однозначных мер емкости применяют воздушные и газонаполненные конденсаторы со слюдяной изоляцией. Емкость возд. конденсаторов не превышает 10пФ, класс точности 0,005-1. Однозначной мерой ЭДС и напряжения явл-ся нормальные элементы(НЭ). Они представляют собой спец. хим. источник эл-ой энергии, ЭДС которого известна с большой точностью и при неизменной внешней температуре отличается большим постоянством во времени. Их выпускают 2-х видов: с насыщенным и ненасыщенным раствором электролита. Насыщенные НЭ выпускаются с высокой степенью однотипности, что обеспечивает разброс при t=20°, Е₂₀=1,0185-1,0187, класс точности 0,0002-0,02. ЭДС ненасыщенных НЭ менее стабильна и выполняются они более низких классов точности. НЭ должен хранится при постоянной температуре, тряска для них не допустима, от них нельзя брать большие токи. К многозначным мерам также относят измерительные генераторы, калибраторы, измерительные конд-ры перем. емкости, вариометры-меры перем. инд-ти, магазины сопротивлений, емкостей, индуктивностей.

 

 

4.Электрические измерительные преобразователи. Шунты. Добавочные резисторы. Измерительные усилители.

Для того, чтобы использовать измерительный механизм (ИМ) для различных пределов измерения токов и напряжения широко применяются масштабные эл. измерительные преобразователи (шунты, добавочные сопротивления, измерительные трансформаторы и усилители)

Шунт - калиброванное сопротивление включенное //-но к измерительному механизму. Имеют 2 пары зажимов токовые – для включения в цепь измерительного тока, и потенциальные. В качестве элементов используют зажимы, прутки и т.д. Они выполняются из манганина.

 

Шунты м.б. малого и большого сопротивления.

Добавочными резисторами называют калибровочные резисторы вкл. последовательно с ИМ.

 

Добавочные резисторы изготавливаются из манганинной проволоки. Применяется для напряжения до 30кВт с частотой до 20кГц.

Измерительные трансформаторы делятся натр-ры тока и тр-ры напряжения. Используются как преобразователи >-х переменных токов в относительно малые токи и напряжения

Измерительные усилители служат для изменения масштаба измерительной величины, для согласования вх прибора с объектом измерения, а также отдельных узлов прибора м/у собой. Независимо от назначения преобразует сигнал измеренной информации и поэтому в большинстве случаев должны иметь высокую стабильность коэф-та усиления в заданном частотном диапазоне, а также уменьшение дрейфа нуля, умен-ся собств. потребление мощности, линейность амплитудной характеристики усиления. Различают усилители перем. тока и пост. тока. Усилители перем. тока делят на усилители НЧ 10Гц-10кГц, СЧ 10-100кГц, ультра ВЧ более 100КГц.

 

Принцип действия, устройство и основы теории электродинамических(ЭД) и ферродинамических(ФД) ИМ.

В ЭД ИМ вращающий момент возникает в рез-те взаимод-я маг. полей неподв. и подв. катушек с токами.

При наличии тока в обмотках катушек возникают силы, стремящиеся повернуть подв. часть так, чтобы маг. потоки Ф1 и Ф2 подв. и неподв. катушек совпали.

взаимная индуктивность между двумя катушками. Индуктивности катушек не зависят от угла поворота. из уравнения следует, что: 1) при изменении токов знак не меняется. Эти приборы могут применяться для измерения токов в цепях перем. и пост. токов;

2) характер шкалы зависит от произведения токов и закона изменения , т.е. от формы катушек и их взаимного расположения. Изменяя в некоторых пределах выражение d /d можно несколько линеаризовать шкалу;

3) полученное ур-е явл. общ. для различных конструкций ЭД и может быть конкретизировано для отд. случаев.

ФД ИМ предназначены для работы в условиях вибрации, тряски, ударов, т.е. дост. жестких усл. Отличаются от ЭД тем, что у них неподв. катушка находится в сердечнике из ферромагнитного материала. Принцип действия ФД ИМ возникает в результате взаимодействия потока подв. катушки и потока, созд-го неподв. катушками. Если маг. поле в воздушном зазоре радиальное(индукция пост.), то для определения мгновенного значения вращ. момента ток подв. катушки. Среднее значение вращ. момента если допустить, что при работе используется линейный участок кривой намагничивания материала .Подставив это значение в выражение М, и пренебрегая углом потерь и считая, что , то в статическом режиме из выражения следует, что угол отклонения ферромагнитной части ФД ИМ пропорционален токам и зависит от угла между токами.

 

 

10. Принцип действия, устройство и основы теории электростатических и индукционных ИМ.

Электростатические ИМ Вращ. момент возникает в рез-те взаимод-я двух систем заряженных проводников, одна из которых является подвижной. Из принципа действия электростатического ИМ следует, что непосредственно они могут измерять только напряжение (вольтметры)В эл/статических ИМ отклонение подвижной части связано с изменением емкости, которое происходит или вследствие изменения активной площади пластин, или при изменении расстояния между пластинами. ЭС ИМ состоит из одной или нескольких камер (2). Каждая камера представляет собой две металлические пластины с воздушным зазором между ними. В зазоры этих камер свободно входят тонкие аллюминиевые пластины (1) подвижной части. Если к подвижным и неподвижным пластинам подвести напряжение, они кажутся заряженными, противоположными по знаку, в результате чего под действием ЭС сил притяжения подвижные пластины, жестко укрепленные на оси будут стремиться войти внутрь камеры.

Обороту этих пластин противодействет закручивание пружины.

; ; ; ;

ЭС вольтметры могут применяться для измерения в цепях и переменного, и постоянного тока, т.к. при изменении полярности напряжения, направление отклонения подвижной части не меняется.

Индукционные ИМ Его механизм состоит из одного или нескольких неподвижных электромагнитов и подвижного диска. Вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитных потоков, пронизывающих диск с токами в диске. В зависимости от числа потоков, пересекающих диск. ИИМ м/б одноточными и многоточными. Состоят из двух электромагнитов 1 и 2, алюминиевого диска 3. Магнитные потоки Ф1 и Ф2, создаваемые токами I1 и I2 сдвинуты относительно друг друга на угол j. Эти потоки пересекают диск и наводят в нем ЭДС Е1, Е2. Они сдвинуты на угол p/2. Эти ЭДС будут создавать токи в диске I_1,2 и I_2.2. Эти токи будут отставать от своих ЭДС на углы a1 a2. Мгновенное значение вращающего момента от взаимодействия магнитного потока ; ;

;Ср. зн-е вращающего момента: ;

;Т.к. индукционное сопротивление диска мало по сравнению с его активным сопротивлением, поэтому a₁=0 a₂=0 то g=p/2 следовательно М =0. Вращающий момент от взаимодействия потока Ф1 с током I₁₂ равен нулю, а также =0 вращающие моменты от взаимодействия Ф2 с I₂₂. Определим взаимод-ие от вращ-х моментов. Пренебрегая индуктивностью дисков, т.е a₁=0 a₂=0 ;

; ;Различие знаков у М1 и М2 указывает на то, что один контур тока втягивается в м/поле, а другой выталкивается из него. Для определения направления результирующего момента пользуются правилом, по которому сила взаимодействия или момент направлены от опережающего по фазе тока к отстающему. Результирующий вращающий момент, действующий на подвижную часть:

При однородной структуре диска и при синусоидальном характере изменения потоков, можно допустить, что токи в диске I₁₂ и I₂₂ связаны с порождающими их потоками зависимостями:

;Результирующий момент:

Если противодействующий момент создается упругим элементом (спиральной пружиной), то в статическом режиме М=Мпрот.

На базе измерительных механизмов выполняются амперметры, фазометры

Магнитоэлектрические гальванометры (Г)

Гальванометры – электроизмерительные приборы с неградуированной шкалой и служащие для измерения малых токов и напр-й, а также для установления факта присутствия I или U в цепи (ноль - индикатор).

По конструкции отсчетного устройства Г-ры бывают: со встроенной и отдельной шкалой.

Г-ры с отдельной шкалой обычно наз-т зеркальными. Они всегда имеют подвижную часть на подвесе, на котором крепиться зеркало.

Конструктивно Г на подвесе представляют собой магнито - элек-ий ИМ, у кот-го на подвес крепится зеркальце, на кот-е от осветительной лампы проектир-ся с помощью линзы изображение нити.

Отраженное световое пятно при помощи линзы попадает на шкалу. Чувст-ть Г к току, выражается в линейных единицах.

l - расстояние от зеркальца до шкалы.

если чувствительность выражена в мм/град, то постоянная Г делятся на деления

 

Постоянная зеркальных Г лежит в пред-х ()А/мм, для Г со встроенной шкалой ()

Чувуств-ть Г к напряж-ю связана с чувс-ю к току.

Сопр-е Г. Rг определяет важные характеристики (динамические) Г. Для того, чтобы найти эту завис-ть, рассм-м теорию МЭГ.

Характер движения подвиж-й части в значит. степени зависит от Rг, сост-щей из внутр. и сопр. rг и сопр. внеш. цепи rвн. Для оценки влияния сопротивления и других параметров Г на его динам. свойства и время успокоения подвижной части найдем зависимость угла отклонения функции времени при измерении изменяемой величины, т.е. рас-им работу Г в динамическом режиме

Вращающий момент M=BSwI

В МЭГ используется м/индукционное успокоение. Коэф. p можно представить в виде p=p1+p2, р1 - коэф. успокоения рамки вследствии ее трения о воздух, р2 - коэф. м/индукц. успокоения. р1 - не поддается изменению и регулировке, его можно считать величиной постоянной. Коэф. р2 можно определить.

Известно, что м/индукц. успокоение возникает в результате взаимодействия м/поля постоянного магнита с током, индуцируемом в обмотке рамки при ее перемещении.

Величина тока в обмотке рамки будет определяться возникающей при повороте рамки ЭДС:

c учетом сопр-ия рамки, тока в рамке

 

движения подв. части есть линейное диф/ур 2-го порядка с пост. коэф-ми и правой частью. Характеристическое уравнение имеет вид

корни равны

 

для удобства

-степень успокоения, w0-собственная частота. Различают 3 случая: 1) <1-корни мнимые разные; 2) >1 –корни вещественные разные; 3) =1 корни вещественные равные.

 

При =0 колебания будут свободными и незатухающими. В этом случае

при <1 процесс колебательный(затухающие колебания), при >1 процесс апериодический, =1 отклонение монотонно приближается к установившемуся режиму.

 

 

Электромагнитные приборы

В амперметрах катушка ИМ включается последовательно в цепь измеряемого тока, изменение пределов измерения в диапазоне до 200 А производиться путем секционирования обмотки катушки, и включение секций последовательно или параллельно, на более высокие токи для расширения пределов измерения применяют измерительные трансформаторы тока.

В вольтметрах катушки и добавочное сопротивление соединены последовательно. Изменение производиться путем секционирования катушек для напряжения выше 700В применяют измерительные трансформаторы напряжения.

Электродинамические приборы

У амперметров при изменении токов до 0,5А подвижные и неподвижные катушки соединены последовательно.

На токе свыше 0.5А подвиж-я и неподвиж-я катушки соединены параллельно.

В этом случае для компенсации температурной и частотной погрешности последовательно включается добавочное сопротивление R1 и R2 из манганита и меди соответственно, и индуктивности L1 и L2.

Электродинамические приборы чаще всего выполняют на 2 предела измерения, чаще всего путем переключения обмотки катушек. На большой предел измерений используют измерительный трансформатор. Для вольтметров неподвижная и подвижная катушки включаются последовательно, температурная компенсация такая же как у ЭМ вольтметров.

Ферродинамические приборы

Амперметры и вольтметры имеют схожие схемы включения подвижной и неподвижной катушек как у ЭД приборов. Некоторая разница может быть лишь в элементах схем компенсации, поскольку кроме температурной и частотной погрешности они обладают погрешностью вызванной наличием сердечника. К ним относят погрешности от нелинейности кривой намагничивания, от потерь в материале сердечника и от гистерезиса. Первые 2 –е погрешности можно учесть при градуировке, а для уменьшения погрешности от гистерезиса магнитопровод изготовляют из материала с малой коэрцитивной силой.

ЭД частотомеры

Измерение частоты переменного тока может производиться при помощи ЭМ и ЭД ИМ.

Пар-ры цепи подвижной катушки Б1 подбираются так, чтобы фазовый сдвиг м/у током I1 и напр Uх был 90 град. Пар-ры цепи неподвижной катушки А и подвижной катушки Б2, R2,C2,L2 подбираются так, чтобы в этой цепи при частоте Fх=1/(2p ) равной среднему значению диапазона измерения был резонанс при этом угол отклонения подвижной части (a) такого ИМ является ф-цией отношения a=F1(х2/х1) х1=1/(w_хС1) w_х=2pf_х; х2=w_хL2-1/(w_хС2)Þ a=F1(f_х), значит шкала такого приб. М. Б. проградуирована в единицах частоты.

 

ЭД фазометры.

Для измерения угла сдвига фаз м/у током и напряжением, а также коэффициентом мощности в однофазной цепи применяют фазометры из ЭМ ф. Наиб. Распр. Ф. ЭД-й, ФД-й и ЭМ-й с-мы. Для эт. ЭД ф. Векторная диаграмма.

Для эт. Логометра справедливо рав-во

, a-угол поворотной части. Для данного ф. С учетом векторной диаграммы. . Если пар-ры парал. Цепи подобрать т. о., чтобы i1=i2; b=g, то получим a=j.

 

15. Индукционные счетчики электрической энергии переменного тока.

Выполняются на базе ИИМ. Основными элементами счетчика являются электромагниты А и Б, котор. наз-ся соотв. последов. (А) и ||-м (Б) электромагнитом. Обмотка А вкл посл-но, а обм Б ||-но. Есть Алюминиевый диск Д. Обм эл-магнита Б вып из тонкого провода и имеет большое число витков, обмотка А имеет небольшое число витков относительно толстого провода. Ток, протекающий по послед-ной обм созд поток Ф_И, котор проходит через сердечник эл-магнита А и через сердечник эл-магнита Б и дважды пересек диск. Ток, протекающ по ||-й обм созд магн поток Ф_И и поток Ф_L. Поток Ф_и замыкаясь через противополюс пересекает диск в одном месте. Ф_L замыкаясь через боковые стержни электромагнита Б и диск не пересек и участия в создании вращ момента не принимает, он наз нерабочим магнитным потоком. Ф_и – рабочий магнитный поток. Переменные магнитные потоки Ф_и, Ф_I наводят вихревые токи I_ФИ и I_ФI. От взаимодействия тока I_ФИ c магнитным потоком Ф_И и Ф_I с I_ФI создается вращающий момент М=K1*U*I*cos(ФИ) – пропорциональные мощности переменного тока. Диск вращаясь в поле постоянного магнита пересекает его магнитный поток, который индуктирует в нем вихревыет токи, при взаимодействии этих токов с магнитным потоком магнита создается тормозной момент пропорциональный частоте вращения Мт=К2(da/dt). При равномерном вращении диска и достаточной частоте его вращения, когда трением в опорах можно пренебречь, вращающий и тормозной моменты будут равны. К1*U*I cos(ФИ)= К2(da/dt). p*dt=(К2*da)/K1. Интегрируя обе части уравнения получим: D=t2-t1 W=C*N – энергия, израсходованная в цепи за интервал Dt; N – число оборотов диска за Dt; С – постоянная счетчика.

Отсчеты энергии производятся по показаниям счетного механизма. Единица электрической энергии (1кВТ*час) регистрируемая счетным механизмом соответствует определенному числу оборотов диска счетчика. Это соотношение наз. передаточным числом А и указывается на счетчике. Величина, обратная передаточному числу наз номинальной постоянной счетчика. Эти величины (А, С, N) зависят только от конструкции счетного механизма и для данного счетчика остаются постоянными. Под действительной постоянной счетчика понимается количество энергии действительно израсходованной в цепи за один оборот диска. Эта энергия м.б. измерена с помощью образцовых приборов. Зная значение постоянных C и N можно определить относительную и приведенную погрешность счетчика.

b=(W’-W)/W=((Cн-C)/C)*100% W’ – энергия, измеренная счетчиком.

 

 

Выпрямительные приборы.

Представляют собой сочетание магнитоэлектрического выпрямительного механизма с одним или несколькими полупров-ми выпрямителями.

Схемы выпрямительных вольтметров:

а) малых напряжений

б) больших напряжений.

 

Ток в цепи вольтметра будет определяться добавочным сопротивлением R и эквивалентным сопротивлением выпрямителя. Значительное изменение R выпрямителя в зависимости влияет от температуры существенно влияет на величину тока. Для уменьшения погрешности, вызванной изменением температуры в вольтметрах с малыми пределами измерения (сх.а) часть добавочного сопротивления выполняется из меди, что позволяет скомпенсировать изменение R выпрямителя.

У вольтметра с большим пределом измерения значительную погрешность вносит изменение коэффициента выпрямления. Для устранения этой погрешности выпрямительное устройство шунтируется с сопротивлением, состоящим из манганина и меди (сх.б). в этой схеме с увеличением температуры сопротивление шунта увеличивается коэффициент выпрямления и доля тока, идущего в выпрямительную схему.

Для компенсации дополнительной погрешности от изменения частоты в выпрямительных вольтметрах (сх.а) предусмотрен конденсатор С, а в (сх.б) предусмотрена индуктивность.

Выпрямительные амперметры.

а) на малые токи

б) на большие токи

Компенсация погрешности от изменения температуры и частоты в выпрямительных амперметрах производиться по тому же принципу, что у вольтметров.

Все выпрямительные приборы выполняются комбинированными и многопредельными. Диапазон измерения по току 3мА-6 А, по напряжению 75мВ-600 В.

Термоэлектрические приборы.

Это соединение м/эл. механизмов с одним или несколькими термопреобразователями. Основными частями является термопара и нагреватель. Термопреобразователи м.б. контактными и бесконтактными:

К свободным концам термопары подсоединяется м/эл. механизм. В термоэлектрических амперметрах в цепь термопары включается добавочное сопротивление R . Оно необходимо для регулировки значения тока прибора и для снижения влияния на прибор окружающей температуры, выполняется оно из манганина. Т/эл. приборы выполняются на диапазон измерений по току до 1,5 А, по напряжению до 300 мВ, класс точности 1,5%.

 

 

Методика измерения

Сначала устанавливают рабочий ток. Для этого переключатель П ставят в положение «а» и изменяя r1 устанавливаем нулевое показание гальванометра. При этом Ен=I*Rн. Откуда можно найти значение рабочего тока компенсатора. После установки рабочего тока переключатель П устанавливают в положение «б» и перемещением движка А, сопротивления r, добиваются отсутствия тока в гальванометре. При этом Ех=I*rx. Этот способ требует постоянства значения рабочего тока во время измерений. Это достигается определенной конструкцией регулируемого сопротивления r, на котором создается компенсирующее напряжение, оно выполняется в виде декады.

 

 

 

Мосты для измерения L и Q.

Если одно из плеч моста образовано испытуемой катушкой и сопротивлением,то в смежное плечо мы должны вкл –ть образцовую L R2, R4- чисто активные сопр-ия. Если для получения равновесия оказалось необходимым вкл-ть R последовательно с L_x, то условие равновесия будет иметь вид (r+R_x+јωL_x)R4=(R0+ јωL₀)R2;

R_x=R0*R2/R4-r; L_x=L₀R2/R4

Если для получения равновесия резистор r последовательно с L₀, то условие равновесия будет иметь вид:

R_x=(R0+r)R2/R4; L_x=L₀R2/R4

Для измерения индуктивности L_x м/но воспользоваться образцовой C.

Lx=C*r2*r3

 

В плечо противоположное измеряемому вкл-ся образцовый конденсатор с //-но присоединенным к нему резистором.

 

- для обоих схем

 

 

Мосты постоянного тока.

Двойной мост

I1=I2; I3=I4; Ix=Iн;

Определим условие равновесия моста пологая для простоты что сопротивления соединительных проводов и контактов входят в состав сопротивлений плеч.

При равновесии моста ч/з гальванометр ток=0

 

Если выполнить условие r1r4=r2r3, то второй член выражения сократиться и получиться:

Для того чтобы некоторая неточность выполнения этого условия r1r4=r2r3 не создавало заметной погрешности сопротивления r стремятся сделать как можно меньше. С этой целью r включают в виде отрезка достаточно толстого медного провода.

 

 

Классификация ЦИУ.

Основные метрологические св-ва ЦИУ опред-ся способом преобразования непрерывной величины в код, т.к. дальнейшая передача и преобразование кода практически не вносит погрешности. Поэтому основная классификация определяется по способу преобразования непрерывной велечины.

1 гр. ЦИУ последовательного счета:

Признаки: значение измеряемой величины сначала преобразуются в числоимпульсный код, который затем преобразуется в другие коды, удобные для управления отчетным устройством и для выдачи кода в другие приборы.

2 гр. ЦИУ поразрядного уравновешивания:

Основаны на использовании метода сравнения и вычисления

3 гр. ЦИУ считывания

На основе метода считывания

Классификация по:

1) измеряемой величине (вольтметры, частотомеры)

2) в зависимости от степени усреднения значений измеряемой величины

3) по режиму работы. Разделяются на:а)циклические (развертывающие)

б)следящие (процесс преобразования начинается только при отклонении измеряемой величины от ранее измеренной (характер процесса преобразования зависит от значения отклонения измеряемой величины)

В циклических приборах весь процесс преобразования протекает всегда независимо от значения измеряемой величины по заданной программе от начала до конца. Далее процесс повторяется.

Кроме того все ЦИУ делятся по точности, быстродействию и надежности.

 

25. ЦИП с непосредственным преобразованием в код временных интервалов. Приборы для измерения интервала времени. Фазометры. Частотомеры.

Временные интервалы tx могут быть измерены путем подсчета числа квантующихся импульсов стабил. частоты f0=1/T0 пришедших на счетчик за время tx.

ГИСЧ – генератор импульсов стабилизации частоты

Цикл начинается с установки в пересчет. устройство(ПУ) и триггере (Tr). При поступлении старт – импульса Tr открывается, открывается ключ К. Т.о. импульсы ГИСЧ начинают поступать на вход ПУ. После окончания tx стоп импульс возвращает триггер в исходное состоянии. Ключ К закрывается. На отсчет. устройство (ОУ) будет зафиксировано число, которое будет приблизительным временем tx/

Фазометры.

Сдвиг фаз между 2-мя U-ми Ux1 и Ux2 легко преобразуется во временной интервал tx. Поэтому схема фазометра отличаются от предыдущей схемы 2-мя формирователями Ф1 и Ф2, форм-ие старт и стоп импульсы в момент перехода кривых напряжений ч/з 0 и блока выделения временных интервалов, кот. из серии импульсов выдел. только 2.

То – период измерения напряжения Ux1 и Ux2

 

 

Частотомеры

Прибор отличается от прибора измерения времен. интервалов наличием блока выделения временных интервалов выдающего старт и стоп импульсы ч/з интервал tx=nTx, где Тх – период измерения напряжений

n=1,2,3...

N=n*(Tx/To)=n*(f0/fx);

 

.

 

 

26. ЦИП с непосредственным преобразованием в код временных интервалов. Время-импульсный вольтметр.

Принцип действия его состоит в том, что измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется во временной интервал Тx, путем сравнения Ux с линейно изменяющимся напряжением Uk. Далее временной интервал измеряется теми же способами.

Структурная схема:

ГЛИН – генератор линейно изм-гося напряжения

СУ – сравнивающее устройство

ГИСЧ – генератор импульса счета частоты

Тг – триггер

К – ключ

ПУ – пересчетное устройство

ОУ – отсчетное устройство

При запуске старт импульсом в какой-то начальный момент времени t. ГЛИН начнет вырабатывать напряжение. В момент времени t₁ сработает Тг, который откроет К и запустит ГЛИН. Напряжение Uk на выходе ГЛИН начнет изменяться по линейному закону и на вход ПУ под-ся импульсы стабильной частоты. В момент времени t₂ СУ стоп импульсом ч/з Тг и К прекратит подачу импульсов ПУ. Т.о. за время t_x=t₂-t₁ в ОУ будет зафиксировано число n.

Эт. интервал времени

K – коэффициент характеризующий скорость изменения напряжения Uk.

 

 

27. ЦИП с непосредственным преобразованием в код частоты. Частотомер. Частотный интегрирующий вольтметр.

1. частотомер

П.д. пр-ра основан на подсчете числа импульсов частотой f x за интервал времени t и

ГИЗД – генератор импульсов заданной длительности ч/з Тг откроет К на время tи, за это время импульсы частотой fx сформир. Ф пойдут на вход ОУ в кол-ве N.

2. Интегрирующие вольтметры.

В этом приборе измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется в частоту f x=KUx K - коэффициент преобразования. Затем эта частота измеряется по предыдущей схеме на ОУ будет зафиксировано число N:

Показания прибора пропорциональны среднему значению Ux.

 

 

28. ЦИП с непосредственным преобразованием в код напряжения постоянного тока.

Циклический вольтметр

В этом приборе измеряемое напряжение U_X в начале преобразуется в число-импульсный код путем сравнения U_X с известным напряжением U_k возрастающим во времени скачками.

Рисунок

ГЛСН- генератор линейно-ступенчатого напряжения ГИ. При подаче стартового импульса ТГ опрокидывается, изменеяет состояние и своим выходным сигналом открывает ключ К. Импульсы от Ги начинают проходить через К на вход ГЛСН, выраб-го U_k и на ПУ. Напряжение U_k нв выходе ГЛСн начинает возрастать по линейно-ступенчатому закону. При U_х=U_k с определенной погрешностью СУ выдает стон-импульс, возвращающий ТГ в исходное состояние. ТГ закрывает К и тем самым прекращает поступление импульсов на вход ГЛСН и ПУ. На ОУ будет зафиксировано число N, пропорциональное измеряемому напряжению.

 

 

 

Подготовка измерительного эксперимента.

Измерение выполняется с целью изучения или оценки каких-либо свойств объектов или процессов. Для получения необх. измер. информации с минимальными материальными и временными затратами необходимо тщательно подготовить эксперимент.

В зависимости от цели решают следующие задачи: что измерять, как измерять, чем, с какой точностью. Если производится измерение переменных токов или напряжений необходимо знать форму этого напряжения или тока, его частоту, диапазон возможных изменений.

Для того, чтобы дать ответ на вопрос «что измерять», необходимо составить возможно полное представление о модели объекта, параметры и характеристики которого необходимо оценить. Правильный выбор модели позволит верно трактовать результаты измерения и обеспечивает наряду с другими условиями необходимую точность измерения.

Для обеспечения требуемой точности необходимо учитывать влияние на точность результата метода измерения, СИ, а также внешних факторов.

Должна быть выработана методика проведения эксперимента. Эта методика определяет совокупность приемов и способов использ-я СИ, средств вычисления и вспомогат. устр-в, обеспеч-х получение рез-та измер. с необх. точностью.

При выборе способа и СИ следует стремиться к тому, чтобы рез-т измер-я соответствовал знач-ю измер. вел-ны по опр-ю, т.е. чтобы погреш-ть измерения была достаточно мала. Для этого нужно соблюдать 2 условия:

1) на входы должны действовать вел-ны, предст-е собой аргументы ф-ций, выбранных в качестве измеряемой вел-ны или сами эти измеряемые вел-ны.

2) СИ должны осуществлять измер. преобраз-я, по возможности близкое, соотв-е измеряемой величине, т.е. вых-й сигнал СИ д/б связан со вх-м сигналом, соотношением по возможности близким соотв-й формуле.

Первая группа обуславливая методическую составляющую погрешности измер-я, вторая группа - инструментальная.

Если возможно применить такие СИ, которые с достаточной степенью приближения выполняют измер. образования, соотв-е определению измер-й величины, то измерения относят к прямым.

При этом вых-й сигнал прямо соотв-т знач-ю вых-й величины.

Измерения, конечные рез-ты которых получают путем осуществлению математ-х операций над результатами прямых измерений называют косвенными.

К косвенным относят и такие измерения, целью которых является определение значения величины, предст-т собой известную функцию некоторых других величин, определяемых прямым измерением.

Для оценки инструментальной погрешности пользуются данными, основанными на нормативно-технической документации на выбираемые СИ.

Для оценки методической погрешности нет априорных исходных данных. Они определяются только разрабатываемой методикой измерения.

 

 

Меры.Меры э.д.с., сопротивления, индуктивности, емкости.

По назначению меры делят на образцовые (ОМ) и рабочие(РМ).

ОМ-мера, служит для поверки и градуировки по ней рабочих СИ.

РМ- служат для измерения. По точности воспроизведения физ. величины ОМ бывает 1-го, 2-го и 3-го разряда. Наивысшей точностью обладают ОМ 1-го разряда. По количеству воспроизводимых размеров ФВ меры делят на однозначные(воспринимают ФВ 1-го размера), многозначные(