Elektrotehnikat õppides tuleb tegeleda elektriliste, magnetiliste ja mehaaniliste suurustega ning neid suurusi mõõta.

Elektrilise, magnetilise või mis tahes muu suuruse mõõtmine tähendab selle võrdlemist mõne muu homogeense suurusega, mida võetakse ühikuna.

Selles artiklis käsitletakse kõige olulisemate mõõtmiste klassifikatsiooni. See klassifikatsioon hõlmab mõõtmiste klassifitseerimist metoodilisest aspektist, s.o sõltuvalt mõõtmistulemuste saamise üldistest võtetest (mõõtmiste liigid või klassid), mõõtmiste klassifikatsiooni sõltuvalt põhimõtete ja mõõtevahendite kasutamisest (mõõtmismeetodid) mõõtmiste klassifikatsioon sõltuvalt mõõdetud suuruste dünaamikast.

Elektrimõõtmiste tüübid

Sõltuvalt tulemuse saamise üldistest meetoditest jagatakse mõõtmised järgmisteks tüüpideks: otsene, kaudne ja liigend.

Otseste mõõtmiste suunas hõlmab neid, mille tulemused on saadud otse katseandmetest. Otsest mõõtmist saab tinglikult väljendada valemiga Y = X, kus Y on mõõdetava suuruse soovitud väärtus; X on väärtus, mis on saadud otse katseandmetest. Seda tüüpi mõõtmised hõlmavad mitmesuguseid mõõtmisi füüsikalised kogused kindlaksmääratud ühikutes kalibreeritud instrumentide abil.

Näiteks voolu mõõtmine ampermeetriga, temperatuuri mõõtmine termomeetriga jne. Seda tüüpi mõõtmine hõlmab ka mõõtmisi, mille puhul määratakse suuruse soovitud väärtus mõõtmisega vahetult võrreldes. Mõõtmise otseseks liigitamisel ei võeta arvesse kasutatud vahendeid ega katse lihtsust (või keerukust).

Kaudne mõõtmine on mõõtmine, mille käigus leitakse suuruse soovitud väärtus selle suuruse ja otsemõõdetavate suuruste vahelise teadaoleva seose alusel. Kaudsetel mõõtmistel määratakse mõõdetud suuruse arvväärtus arvutamise teel valemiga Y = F(Xl, X2 ... Xn), kus Y on mõõdetava suuruse soovitud väärtus; X1, X2, Xn - mõõdetud suuruste väärtused. Kaudsete mõõtmiste näitena võime tuua välja vooluahelate võimsuse mõõtmise DC ampermeeter ja voltmeeter.

Liigeste mõõtmised nimetatakse neid, milles vastupidiste suuruste soovitud väärtused määratakse võrrandisüsteemi lahendamisega, mis ühendab otsitavate suuruste väärtused otse mõõdetud suurustega. Liigeste mõõtmise näide on koefitsientide määramine valemis, mis seostab takisti takistust selle temperatuuriga: Rt = R20

Elektrilised mõõtmismeetodid

Olenevalt mõõtmispõhimõtete ja -vahendite kasutamise tehnikate komplektist jagunevad kõik meetodid otsehindamise meetodiks ja võrdlusmeetoditeks.

Essents otsene hindamismeetod seisneb selles, et mõõdetud suuruse väärtust hinnatakse ühe (otsesed mõõtmised) või mitme (kaudsed mõõtmised) instrumendi näitude järgi, mis on eelnevalt kalibreeritud mõõdetud suuruse ühikutes või muude suuruste ühikutes, millel mõõdetud suurus on oleneb.

Otsese hindamismeetodi lihtsaim näide on suuruse mõõtmine ühe seadmega, mille skaala on gradueeritud vastavates ühikutes.

Teine suur elektrimõõtmismeetodite rühm on koondatud üldnimetuse alla võrdlusmeetodid. Nende hulka kuuluvad kõik need elektrilise mõõtmise meetodid, mille puhul mõõdetud väärtust võrreldakse mõõte abil reprodutseeritud väärtusega. Seega eristav omadus võrdlusmeetodid on meetmete otsene osalemine mõõtmisprotsessis.

Võrdlusmeetodid jagunevad järgmisteks: null-, diferentsiaal-, asendus- ja kokkusattumus.

Nullmeetod on meetod mõõdetud väärtuse võrdlemiseks mõõduga, mille puhul väärtuste mõju indikaatorile nullitakse. Seega, kui tasakaal on saavutatud, täheldatakse teatud nähtuse kadumist, näiteks voolutugevust ahela sektsioonis või sellel olevat pinget, mida saab salvestada selleks otstarbeks mõeldud seadmetega - nullindikaatorid. Tänu nullnäitajate suurele tundlikkusele ja ka seetõttu, et mõõtmisi saab läbi viia suure täpsusega, saavutatakse suurem mõõtmistäpsus.

Nullmeetodi kasutamise näide oleks mõõtmine elektritakistus sild oma täieliku tasakaalustamisega.

Kell diferentsiaalmeetod, nagu ka nulliga, võrreldakse mõõdetud suurust otseselt või kaudselt mõõduga ning mõõdetud suuruse väärtust võrdluse tulemusena hinnatakse nende suuruste samaaegselt tekitatud mõjude erinevuse ja teadaoleva reprodutseeritud väärtuse järgi. mõõdu järgi. Seega toimub diferentsiaalmeetodi puhul mõõdetud väärtuse mittetäielik tasakaalustamine ja see on erinevus diferentsiaalmeetodi ja nullmeetodi vahel.

Diferentsiaalmeetod ühendab endas osa otsese hindamismeetodi tunnuseid ja mõningaid nullmeetodi omadusi. See võib anda väga täpse mõõtmistulemuse, kui ainult mõõdetud suurus ja mõõt üksteisest vähe erinevad.

Näiteks kui nende kahe suuruse erinevus on 1% ja seda mõõdetakse kuni 1% veaga, siis kui mõõtmisviga mitte arvestada, väheneb soovitud suuruse mõõtmise viga 0,01%-ni. . Diferentsiaalmeetodi rakendamise näiteks on kahe pinge erinevuse mõõtmine voltmeetriga, millest üks on suure täpsusega teada ja teine ​​on soovitud väärtus.

Asendusmeetod seisneb vaheldumisi soovitud suuruse mõõtmises seadmega ja sama seadmega mõõtmises, mis taastoodab mõõdetud kogusega homogeense suuruse. Kahe mõõtmise tulemuste põhjal saab arvutada soovitud väärtuse. Tänu sellele, et mõlemad mõõtmised tehakse sama instrumendiga samadel välistingimustel ja soovitud väärtuse määrab instrumendi näitude suhe, väheneb oluliselt mõõtetulemuse viga. Kuna instrumendi viga ei ole skaala erinevates punktides tavaliselt sama, saavutatakse suurim mõõtmistäpsus samade mõõteriistade näitude korral.

Asendusmeetodi rakendamise näide oleks suhteliselt suure mõõtmine, mõõtes vaheldumisi juhitavat takistit ja võrdlustakistit läbivat voolu. Ahel peab mõõtmise ajal olema toidetud samast vooluallikast. Vooluallika ja voolu mõõtva seadme takistus peab muutuva ja etalontakistusega võrreldes olema väga väike.

Sobitamise meetod on meetod, mille puhul mõõdetakse mõõdetud väärtuse ja mõõduga reprodutseeritud väärtuse erinevust skaalamärkide või perioodiliste signaalide kokkulangemise abil. Seda meetodit kasutatakse laialdaselt mitteelektriliste mõõtmiste praktikas.

Näiteks on pikkuse mõõtmine. Elektriliste mõõtmiste puhul on näiteks keha pöörlemiskiiruse mõõtmine strobovalgusega.

Märkame ka mõõtmiste klassifikatsioon mõõdetud väärtuse ajamuutuste põhjal. Sõltuvalt sellest, kas mõõdetud suurus ajas muutub või jääb mõõtmisprotsessi jooksul muutumatuks, eristatakse staatilist ja dünaamilist mõõtmist. Staatilised mõõtmised on konstantsete või püsiväärtuste mõõtmised. Need hõlmavad koguste efektiivsete ja amplituudiväärtuste mõõtmist, kuid püsiseisundis.

Kui mõõdetakse ajas muutuvate suuruste hetkeväärtusi, nimetatakse mõõtmisi dünaamilisteks. Kui dünaamiliste mõõtmiste ajal võimaldavad mõõteriistad pidevalt jälgida mõõdetud suuruse väärtusi, nimetatakse selliseid mõõtmisi pidevaks.

Suurust on võimalik mõõta, mõõtes selle väärtusi teatud ajahetkedel t1, t2 jne. Selle tulemusena ei teata mitte kõiki mõõdetud suuruse väärtusi, vaid ainult väärtusi valitud aegadel. Selliseid mõõtmisi nimetatakse diskreetseteks.

Elektriliste parameetrite mõõtmine on elektroonikatoodete väljatöötamise ja tootmise kohustuslik etapp. Valmistatud seadmete kvaliteedi kontrollimiseks on vajalik nende parameetrite samm-sammult jälgimine. Tulevase juhtimis- ja mõõtekompleksi funktsionaalsuse korrektseks määramiseks on vaja kindlaks määrata elektrijuhtimise tüübid: tööstuslik või laboratoorne, täielik või valikuline, statistiline või üksik, absoluutne või suhteline jne.

Toote tootmise struktuuris eristatakse järgmisi kontrollitüüpe:

• Sissetulev kontroll;
• Koostöökontroll;
• Tööparameetrite jälgimine;
• Vastuvõtu testid.

Tootmise ajal trükkplaadid ja elektroonilised komponendid (instrumendi inseneritsükli ala), on vaja läbi viia sisendi juhtimine tooraine ja komponentide kvaliteet, valmis trükkplaatide metalliseerimise elektriline kvaliteedikontroll, kokkupandud elektroonikakomponentide tööparameetrite kontroll. Nende probleemide lahendamiseks kasutavad kaasaegsed tootmissüsteemid edukalt adapter-tüüpi elektrijuhtimissüsteeme, aga ka "lendavate" sondidega süsteeme.

Komponentide valmistamine pakendis (pakendatud tootmistsükkel) nõuab omakorda üksikute kristallide ja pakendite sissetulevat parameetrilist juhtimist, järgnevat interoperatiivset juhtimist pärast kristallijuhtmete keevitamist või selle paigaldamist ning lõpuks parameetrilist ja funktsionaalset juhtimist. valmistoode.

Pooljuhtkomponentide ja integraallülituste tootmine (kiibi tootmine) nõuab täpsemat kontrolli elektrilised omadused. Esialgu on vaja kontrollida plaadi omadusi, nii pinna- kui ka mahulisi, pärast mida on soovitatav kontrollida peamiste funktsionaalsete kihtide omadusi ning pärast metalliseerimiskihtide pealekandmist kontrollida selle jõudluse kvaliteeti ja elektrilisi omadusi. Pärast struktuuri saamist vahvlile on vaja läbi viia parameetriline ja funktsionaalne testimine, mõõta staatilisi ja dünaamilisi omadusi, jälgida signaali terviklikkust, analüüsida struktuuri omadusi ja kontrollida jõudlusnäitajaid.

Parameetrilised mõõtmised:

Parameetriline analüüs sisaldab tehnikate komplekti pinge, voolu ja võimsuse parameetrite usaldusväärsuse mõõtmiseks ja jälgimiseks, ilma seadme funktsionaalsust jälgimata. Elektriline mõõtmine hõlmab elektrilise stiimuli rakendamist mõõdetavale seadmele (DUT) ja DUT-i reaktsiooni mõõtmist. Parameetrilisi mõõtmisi tehakse alalisvoolul (voolu-pinge karakteristikute standardsed alalisvoolu mõõtmised (volt-ampri karakteristikud), toiteahelate mõõtmine jne), madalad sagedused(mahtuvus-pinge karakteristikute (CV karakteristikute) mitmeahelalised mõõtmised, komplekstakistuse ja immitantsi mõõtmised, materjalide analüüs jne), impulsi mõõtmised (impulsi I-V karakteristikud, reaktsiooniaja silumine jne). Parameetriliste mõõtmiste probleemide lahendamiseks kasutatakse suurt hulka spetsiaalseid juhtimis- ja mõõteseadmeid: suvalised lainekuju generaatorid, toiteallikad (konstantsed ja AC), allikamõõturid, ampermeetrid, voltmeetrid, multimeetrid, LCR- ja impedantsimõõturid, parameetrilised analüsaatorid ja kõverajälgijad ning palju muud, samuti suur hulk tarvikuid, tarvikuid ja kinnitusvahendeid.

Rakendus:

• Elektriahelate põhiomaduste (vool, pinge, võimsus) mõõtmine;
• Elektriahelate passiivsete ja aktiivsete elementide takistuse, mahtuvuse ja induktiivsuse mõõtmine;
• Kogutakistuse ja immittantsi mõõtmine;
• Voolu-pinge karakteristikute mõõtmine kvaasistaatilises ja impulsi režiimid;
• Voolu-pinge karakteristikute mõõtmine kvaasistaatilises ja mitmesageduslikus režiimis;
• Pooljuhtkomponentide iseloomustus;
• Ebaõnnestumise analüüs.

Funktsionaalsed mõõdud:

Funktsionaalne analüüs sisaldab tehnikate komplekti seadme jõudluse mõõtmiseks ja jälgimiseks põhitoimingute ajal. Need meetodid võimaldavad teil mõõtmisprotsessi käigus saadud andmete põhjal koostada seadme mudeli (füüsiline, kompaktne või käitumuslik). Saadud andmete analüüs võimaldab jälgida toodetavate seadmete omaduste stabiilsust, uurida neid ja välja töötada uusi, siluda tehnoloogilisi protsesse ja kohandada topoloogiat. Funktsionaalsete mõõtmisprobleemide lahendamiseks kasutatakse suurt hulka spetsiaalseid testimis- ja mõõteseadmeid: ostsilloskoobid, võrguanalüsaatorid, sagedusloendurid, müramõõturid, võimsusmõõturid, spektrianalüsaatorid, detektorid ja paljud teised, samuti suur hulk tarvikuid, tarvikuid. ja seadmeid.

Rakendus:

• Nõrkade signaalide mõõtmine: signaali edastamise ja peegelduse parameetrid, manipuleerimise juhtimine;
• Tugeva signaali mõõtmised: võimenduse tihendus, koormuse-tõmbe mõõtmised jne;
• Sageduse genereerimine ja muundamine;
• Lainekuju analüüs aja- ja sagedusvaldkondades;
• Mürakuju mõõtmine ja müraparameetrite analüüs;
• Signaali puhtuse kontrollimine ja intermodulatsiooni moonutuste analüüs;
• Signaali terviklikkuse analüüs, standardimine;

Sondi mõõdud:

Sondi mõõtmised tuleks eraldi esile tõsta. Mikro- ja nanoelektroonika aktiivne areng on kaasa toonud vajaduse teha vahvlil täpseid ja usaldusväärseid mõõtmisi, mis on võimalikud vaid kvaliteetse, stabiilse ja töökindla kontaktiga, mis ei riku seadet. Nende probleemide lahendus saavutatakse sondijaamade kasutamisega, mis on spetsiaalselt loodud teatud tüüpi mõõtmiseks, mis teostab sondi juhtimist. Jaamad on loodud spetsiaalselt välismõjude, oma müra välistamiseks ja katse "puhtuse" säilitamiseks. Kõik mõõtmised on antud vahvli/killu tasemel, enne kui see jagatakse kristallideks ja pakendatakse.

Rakendus:

• Laengukandjate kontsentratsiooni mõõtmine;
• Pinna- ja mahutakistuse mõõtmine;
• Pooljuhtmaterjalide kvaliteedi analüüs;
• Parameetrilise testimise läbiviimine vahvli tasemel;
• Funktsionaalanalüüsi käitumine vahvli tasemel;
• Pooljuhtseadmete elektrofüüsikaliste parameetrite (vt allpool) mõõtmiste läbiviimine ja monitooring;
• Tehnoloogiliste protsesside kvaliteedikontroll.

Raadio mõõtmised:

Raadiokiirguse, elektromagnetilise ühilduvuse, transiiverseadmete ja antenni toitesüsteemide signaalikäitumise, samuti nende häiretekindluse mõõtmiseks on vaja erimeetmeid. välised tingimused katse läbiviimine. RF-mõõtmised nõuavad eraldi lähenemist. Mitte ainult vastuvõtja ja saatja omadused, vaid ka väline elektromagnetiline keskkond (ei välista aja-, sagedus- ja võimsusomaduste koostoimet ning ka süsteemi kõigi elementide asukohta üksteise suhtes ja aktiivsete elementide konstruktsiooni). elemendid) oma mõju avaldavad.

Rakendus:

• Radari ja suuna leidmine;
• Telekommunikatsiooni- ja sidesüsteemid;
• Elektromagnetiline ühilduvus ja mürakindlus;
• Signaali terviklikkuse analüüs, standardimine.

Elektrofüüsikalised mõõtmised:

Elektriliste parameetrite mõõtmine on sageli tihedalt seotud füüsikaliste parameetrite mõõtmise/mõjuga. Elektrofüüsikalisi mõõtmisi kasutatakse kõigi seadmete puhul, mis muudavad igasuguse välismõju elektrienergiaks ja/või vastupidi. LED-id, mikroelektromehaanilised süsteemid, fotodioodid, rõhu-, voolu- ja temperatuuriandurid, aga ka kõik nendel põhinevad seadmed nõuavad seadmete füüsikaliste ja elektriliste omaduste koosmõju kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi.

Rakendus:

• Kiirguse intensiivsuse, lainepikkuste ja suuna, voolu-pinge karakteristikute, valgusvoo ja LED-spektri mõõtmine;
• Fotodioodide tundlikkuse ja müra, voolu-pinge karakteristikute, spektraal- ja valguskarakteristikute mõõtmine;
• MEMS-ajamite ja andurite tundlikkuse, lineaarsuse, täpsuse, eraldusvõime, lävede, lõtku, müra, transientreaktsiooni ja energiatõhususe analüüs;
• Pooljuhtseadmete (nagu MEMS-i täiturmehhanismid ja andurid) omaduste analüüs vaakumis ja kõrgsurvekambris;
• Ülijuhtide temperatuurisõltuvuste, kriitiliste voolude ja väljade mõju omaduste analüüs.

Elektrilised mõõtmised hõlmavad füüsiliste suuruste, nagu pinge, takistus, vool ja võimsus, mõõtmist. Mõõtmised tehakse kasutades erinevaid vahendeid– mõõteriistad, ahelad ja eriseadmed. Mõõteseadme tüüp sõltub mõõdetud väärtuse tüübist ja suurusest (väärtuste vahemikust), samuti nõutavast mõõtetäpsusest. Elektrilistes mõõtmistes kasutatavad SI põhiühikud on volt (V), oomi (Ω), farad (F), henry (H), amper (A) ja sekund (s).

Elektriline mõõtmine on sobivates ühikutes väljendatud füüsikalise suuruse väärtuse määramine (kasutades katsemeetodeid).

Elektriliste suuruste ühikute väärtused määratakse rahvusvahelise kokkuleppega vastavalt füüsikaseadustele. Kuna rahvusvaheliste lepingutega määratud elektrisuuruste ühikute "hooldus" on raskusi, esitatakse need elektriliste suuruste ühikute "praktiliste" standarditena.

Standardeid toetavad riiklikud metroloogialaborid erinevad riigid. Aeg-ajalt tehakse katseid, et selgitada elektriliste suuruste ühikute standardite väärtuste ja nende ühikute määratluste vastavust. 1990. aastal sõlmisid tööstusriikide riiklikud metroloogialaborid lepingu, et ühtlustada omavahel kõik elektriliste suuruste ühikute praktilised standardid ja nende suuruste ühikute rahvusvahelised määratlused.

Elektrilised mõõtmised viiakse läbi vastavalt pinge- ja alalisvoolu, alalisvoolu takistuse, induktiivsuse ja mahtuvuse riigistandarditele. Sellised standardid on stabiilsete elektriliste omadustega seadmed või paigaldised, milles teatud füüsikalise nähtuse alusel taasesitatakse elektriline suurus, mis arvutatakse põhiliste füüsikaliste konstantide teadaolevatest väärtustest. Vatt- ja vatt-tunni standardeid ei toetata, kuna nende ühikute väärtusi on sobivam arvutada defineerivate võrrandite abil, mis seovad need muude suuruste ühikutega.

Elektrilised mõõteriistad mõõdavad kõige sagedamini kas elektriliste suuruste või mitteelektriliste suuruste hetkväärtusi, mis on muudetud elektrilisteks. Kõik seadmed on jagatud analoog- ja digitaalseadmeteks. Esimesed näitavad tavaliselt mõõdetud suuruse väärtust noole abil, mis liigub piki jaotustega skaalat. Viimased on varustatud digitaalse ekraaniga, mis näitab mõõdetud väärtust numbri kujul.

Enamiku mõõtmiste jaoks on eelistatud digitaalsed mõõteriistad, kuna need on näitude võtmiseks mugavamad ja üldiselt mitmekülgsemad. Digitaalseid multimeetreid ("multimeetreid") ja digitaalseid voltmeetreid kasutatakse alalisvoolutakistuse, aga ka vahelduvpinge ja -voolu mõõtmiseks keskmise kuni suure täpsusega.

Analoogseadmed asenduvad järk-järgult digitaalsete vastu, kuigi neid kasutatakse endiselt seal, kus madal hind on oluline ja suurt täpsust pole vaja. Takistuse ja impedantsi täpseimaks mõõtmiseks on olemas mõõtesillad ja muud spetsiaalsed arvestid. Mõõdetud väärtuse muutuste edenemise salvestamiseks aja jooksul kasutatakse salvestusvahendeid - ribasalvestiid ja elektroonilisi ostsilloskoope, analoog- ja digitaalseid.

Elektriliste suuruste mõõtmine on üks levinumaid mõõtmisliike. Tänu elektriseadmete loomisele, mis muudavad mitmesuguseid mitteelektrilisi suurusi elektrilisteks, meetodeid ja vahendeid elektriseadmed kasutatakse peaaegu kõigi füüsikaliste suuruste mõõtmisel.

Elektriliste mõõtevahendite kasutusala:

· teaduslikud uuringud füüsikas, keemias, bioloogias jne;

· tehnoloogilised protsessid energeetikas, metallurgias, keemiatööstuses jne;

· transport;

· maavarade uurimine ja tootmine;

· meteoroloogilised ja okeanoloogilised tööd;

· meditsiiniline diagnostika;

· raadio- ja televisiooniseadmete tootmine ja käitamine, lennukid ja kosmoselaev jne.

Lai valik elektrilisi koguseid, laiad nende väärtuste vahemikud, nõuded kõrge täpsusega mõõtmised, elektriliste mõõteriistade tingimuste ja kasutusalade mitmekesisus on toonud kaasa mitmesuguseid elektrimõõtmise meetodeid ja vahendeid.

"Aktiivsete" elektriliste suuruste (voolu, elektripinge jne), mis iseloomustab mõõteobjekti energiaseisundit, põhineb nende suuruste otsesel mõjul tundliku elemendi vahenditele ja reeglina kaasneb sellega teatud koguse tarbimine. elektrienergia mõõtmisobjektilt.

Mõõteobjekti elektrilisi omadusi iseloomustavate “passiivsete” elektriliste suuruste (elektritakistus, selle komplekskomponendid, induktiivsus, dielektrilise kadude puutuja jne) mõõtmine eeldab mõõteobjekti toitmist välisest elektrienergia allikast ja reaktsiooni parameetrite mõõtmist. signaali.
Elektriliste mõõtmiste meetodid ja vahendid alalis- ja vahelduvvooluahelates erinevad oluliselt. Vahelduvvooluahelates sõltuvad need suuruste muutumise sagedusest ja iseloomust, samuti sellest, milliseid muutuvate elektriliste suuruste (hetk, efektiivne, maksimaalne, keskmine) karakteristikke mõõdetakse.

Elektrilisteks mõõtmisteks alalisvooluahelates kasutatakse enim magnetoelektrilisi mõõteriistu ja digitaalseid mõõteseadmeid. Elektrilisteks mõõtmisteks vahelduvvooluahelates - elektromagnetilised instrumendid, elektrodünaamilised instrumendid, induktsiooninstrumendid, elektrostaatilised instrumendid, alaldi elektrilised mõõteriistad, ostsilloskoobid, digitaalsed mõõteriistad. Mõningaid loetletud seadmeid kasutatakse elektriliste mõõtmiste jaoks nii vahelduv- kui alalisvooluahelates.

Mõõdetud elektriliste suuruste väärtused on ligikaudu järgmistes piirides: voolutugevus - alates kuni A, pinge - alates kuni V, takistus - alates kuni oomi, võimsus - alates W kuni kümned GW, vahelduvvoolu sagedus - alates kuni Hz. Elektriliste suuruste mõõdetud väärtuste vahemikel on pidev kalduvus laieneda. Mõõtmised kõrgetel ja ülikõrgetel sagedustel, madalate voolude ja suurte takistuste, kõrgete pingete ja elektriliste suuruste karakteristikute mõõtmine võimsates elektrijaamades on muutunud lõikudeks, mis arendavad spetsiifilisi elektrimõõtmise meetodeid ja vahendeid.

Elektriliste suuruste mõõtevahemike laiendamine on seotud elektriliste mõõtemuundurite tehnoloogia arenguga, eelkõige elektrivoolude ja pingete võimendamise ja nõrgendamise tehnoloogia arenguga. Elektriliste suuruste üliväikeste ja ülisuurte väärtuste elektriliste mõõtmiste spetsiifilised probleemid hõlmavad võitlust elektriliste signaalide võimendamise ja nõrgenemise protsessidega kaasnevate moonutuste vastu ning meetodite väljatöötamist kasuliku signaali isoleerimiseks müra taustast. .

Elektriliste mõõtmiste lubatud vigade piirid jäävad vahemikku ligikaudu ühikutest %. Suhteliselt jämedate mõõtmiste jaoks kasutatakse otseseid mõõtevahendeid. Täpsemate mõõtmiste jaoks kasutatakse meetodeid, mida rakendatakse sild- ja kompensatsioonielektriahelate abil.

Elektriliste mõõtmismeetodite kasutamine mitteelektriliste suuruste mõõtmisel põhineb kas mitteelektriliste ja elektriliste suuruste teadaoleval seosel või mõõtemuundurite (andurite) kasutamisel.

Andurite ühistöö tagamiseks sekundaarsete mõõteriistadega, andurite elektriliste väljundsignaalide vahemaa tagant edastamiseks ja edastatavate signaalide mürakindluse suurendamiseks kasutatakse mitmesuguseid elektrilisi vahemõõtemuundureid, mis reeglina täidavad funktsioone samaaegselt. elektriliste signaalide võimendamine (harvemini summutamine), samuti mittelineaarsed teisendused andurite mittelineaarsuse kompenseerimiseks.

Vahemõõtemuundurite sisendisse saab anda mistahes elektrilisi signaale (väärtusi) väljundsignaalidena kasutatakse kõige sagedamini alalis-, siinus- või impulssvoolu (pinge) elektrilisi signaale. Vahelduvvoolu väljundsignaalid kasutavad amplituudi-, sagedus- või faasimodulatsiooni. Digitaalmuundurid on muutumas vahemõõtemuunduriteks üha laiemalt levinud.

Teaduslike katsete ja tehnoloogiliste protsesside kompleksne automatiseerimine viis keerukate mõõteseadmete, mõõte- ja infosüsteemide loomiseni, samuti telemeetriatehnoloogia ja raadiotelemehaanika arendamiseni.

Elektrimõõtmiste kaasaegset arengut iseloomustab uute füüsikaliste efektide kasutamine. Näiteks praegu ülitundlike ja ülitäpsete elektriliste mõõteriistade loomiseks, kvantefektid Josephson, Hall jt. Elektroonika saavutusi võetakse laialdaselt mõõtetehnoloogiasse, kasutatakse mõõteriistade mikrominiaturiseerimist, nende liidest arvutitehnoloogiaga, elektriliste mõõtmisprotsesside automatiseerimist, samuti neile esitatavate metroloogiliste ja muude nõuete ühtlustamist.

Plaan

Sissejuhatus

Voolumõõtjad

Pinge mõõtmine

Magnetoelektrilise süsteemi kombineeritud seadmed

Universaalsed elektroonilised mõõteriistad

Šuntide mõõtmine

Instrumendid takistuse mõõtmiseks

Maandustakistuse määramine

Magnetvoog

Induktsioon

Viited

Sissejuhatus

Mõõtmine on füüsikalise suuruse väärtuse katseline leidmine, kasutades selleks spetsiaalseid tehnilisi vahendeid - mõõteriistu.

Seega on mõõtmine informatiivne protsess, mille käigus saadakse eksperimentaalselt arvuline seos antud füüsikalise suuruse ja selle mõningate väärtuste vahel, mida võetakse võrdlusühikuna.

Mõõtmise tulemuseks on füüsikalise suuruse mõõtmisel leitud nimeline arv. Mõõtmise üks peamisi ülesandeid on hinnata tõese ja tõese ja erinevuse lähedusastet tõelised väärtused mõõdetud füüsikaline suurus – mõõtmisviga.

Elektriahelate peamised parameetrid on: vool, pinge, takistus, vooluvõimsus. Nende parameetrite mõõtmiseks kasutatakse elektrilisi mõõteriistu.

Elektriahelate parameetrite mõõtmine toimub kahel viisil: esimene on otsene mõõtmismeetod, teine ​​on kaudne mõõtmismeetod.

Otsene mõõtmismeetod hõlmab tulemuse saamist otse kogemusest. Kaudne mõõtmine on mõõtmine, mille käigus leitakse soovitud suurus selle suuruse ja otsese mõõtmise tulemusena saadud suuruse teadaoleva seose alusel.

Elektrilised mõõteriistad on seadmete klass, mida kasutatakse erinevate elektriliste suuruste mõõtmiseks. Elektriliste mõõteriistade rühma kuuluvad lisaks mõõteriistadele endile ka muud mõõteriistad - mõõdikud, muundurid, komplekspaigaldised.

Elektrilised mõõteriistad liigitatakse järgmiselt: mõõdetud ja reprodutseeritava füüsikalise suuruse järgi (ampermeeter, voltmeeter, oommeeter, sagedusmõõtur jne); otstarbe järgi (mõõteriistad, mõõdud, mõõtemuundurid, mõõtepaigaldised ja süsteemid, abiseadmed); mõõtmistulemuste esitamise meetodil (kuvamine ja salvestamine); mõõtmismeetodi järgi (otsehindamisseadmed ja võrdlusseadmed); kasutusviisi ja disaini järgi (paneel-paneel, kaasaskantav ja statsionaarne); vastavalt tööpõhimõttele (elektromehaaniline - magnetoelektriline, elektromagnetiline, elektrodünaamiline, elektrostaatiline, ferrodünaamiline, induktsioon, magnetodünaamiline; elektrooniline; termoelektriline; elektrokeemiline).

Selles essees püüan rääkida seadmest, tööpõhimõttest, annan kirjelduse ja lühikirjeldus elektromehaanilise klassi elektrilised mõõteriistad.

Voolu mõõtmine

Ampermeeter on seade voolu mõõtmiseks amprites (joonis 1). Ampermeetrite skaala kalibreeritakse mikroamprites, milliamprites, amprites või kiloamprites vastavalt seadme mõõtepiiridele. Elektriahelas on ampermeeter ühendatud järjestikku elektriahela selle osaga (joonis 2), milles voolu mõõdetakse; mõõtepiiri suurendamiseks - šundi või trafo kaudu.

Levinumad on need ampermeetrid, mille puhul osutiga seadme liikuv osa pöörleb läbi nurga, mis on võrdeline mõõdetava voolu tugevusega.

Ampermeetrid on magnetoelektrilised, elektromagnetilised, elektrodünaamilised, termilised, induktsioon-, detektor-, termoelektrilised ja fotoelektrilised.

Magnetoelektrilised ampermeetrid mõõdavad alalisvoolu; induktsioon ja detektor - vahelduvvool; teiste süsteemide ampermeetrid mõõdavad mis tahes voolu tugevust. Kõige täpsemad ja tundlikumad on magnetoelektrilised ja elektrodünaamilised ampermeetrid.

Magnetoelektrilise seadme tööpõhimõte põhineb pöördemomendi loomisel, mis on tingitud püsimagneti välja ja raami mähist läbiva voolu vastastikmõjust. Raamiga on ühendatud nool, mis liigub mööda skaalat. Noole pöördenurk on võrdeline voolutugevusega.

Elektrodünaamilised ampermeetrid koosnevad fikseeritud ja liikuvatest poolidest, mis on ühendatud paralleelselt või järjestikku. Mähiseid läbivate voolude vastastikmõju põhjustab liikuva pooli ja sellega ühendatud noole läbipainde. Elektriahelas on ampermeeter ühendatud koormusega järjestikku ja millal kõrgepinge või suured voolud - läbi trafo.

Teatud tüüpi kodumaiste ampermeetrite, milliampermeetrite, mikroampermeetrite, magnetoelektriliste, elektromagnetiliste, elektrodünaamiliste ja termiliste süsteemide tehnilised andmed on toodud tabelis 1.

Tabel 1. Ampermeetrid, milliammeetrid, mikroampermeetrid

Pinge mõõtmine

Voltmeeter - otselugemisseade elektriahelate pinge või EMF määramiseks (joonis 3). Ühendatud paralleelselt koormuse või elektrienergia allikaga (joonis 4).

Vastavalt tööpõhimõttele jagunevad voltmeetrid: elektromehaanilised - magnetoelektrilised, elektromagnetilised, elektrodünaamilised, elektrostaatilised, alaldi, termoelektrilised; elektrooniline - analoog ja digitaalne. Eesmärgi järgi: alalisvool; AC; pulss; faasitundlik; valikuline; universaalne. Disaini ja kasutusviisi järgi: paneel; kaasaskantav; paigal. Mõnede kodumaiste voltmeetrite, magnetoelektriliste, elektrodünaamiliste, elektromagnetiliste ja termiliste süsteemide millivoltmeetrite tehnilised andmed on toodud tabelis 2.

Tabel 2. Voltmeetrid ja millivoltmeetrid

Alalisvooluahelates mõõtmiseks kasutatakse magnetoelektrilise süsteemi kombineeritud instrumente, ampervoltmeetreid. Teatud tüüpi seadmete tehnilised andmed on toodud tabelis 3.

Tabel 3. Magnetoelektrilise süsteemi kombineeritud seadmed.

Tehnilised andmed kombineeritud instrumentide kohta - ampervoltmeetrid ja ampervoltmeetrid pinge ja voolu, samuti võimsuse mõõtmiseks vahelduvvooluahelates.

Alalis- ja vahelduvvooluahelate mõõtmiseks mõeldud kombineeritud kaasaskantavad instrumendid võimaldavad mõõta alalis- ja vahelduvvoolu ning takistusi ning mõned pakuvad ka elementide mahtuvust väga laias vahemikus, on kompaktsed ja autonoomse toiteallikaga, mis tagab nende töökindluse. lai rakendus. Seda tüüpi alalisvooluseadmete täpsusklass on 2,5; muutujal – 4,0.

Universaalsed elektroonilised mõõteriistad

ELEKTRIMÕÕTMED
elektriliste suuruste, nagu pinge, takistus, vool, võimsus, mõõtmine. Mõõtmised tehakse erinevate vahenditega - mõõteriistad, ahelad ja spetsiaalsed seadmed. Mõõteseadme tüüp sõltub mõõdetud väärtuse tüübist ja suurusest (väärtuste vahemikust), samuti nõutavast mõõtetäpsusest. Elektrilistes mõõtmistes kasutatavad SI põhiühikud on volt (V), oomi (Ω), farad (F), henry (H), amper (A) ja sekund (s).
ELEKTRIKOGUSTE ÜHIKUTE STANDARDID
Elektriline mõõtmine on sobivates ühikutes (näiteks 3 A, 4 V) väljendatud füüsikalise suuruse väärtuse määramine (kasutades katsemeetodeid). Elektriliste suuruste ühikute väärtused määratakse rahvusvahelise kokkuleppega vastavalt füüsikaseadustele ja mehaaniliste suuruste ühikutele. Kuna rahvusvaheliste lepingutega määratud elektrisuuruste ühikute "hooldus" on raskusi, esitatakse need elektriliste suuruste ühikute "praktiliste" standarditena. Selliseid standardeid toetavad eri riikide riiklikud metroloogialaborid. Näiteks Ameerika Ühendriikides kannab riiklik standardite ja tehnoloogia instituut juriidilist vastutust elektriliste koguste ühikute standardite säilitamise eest. Aeg-ajalt tehakse katseid, et selgitada elektriliste suuruste ühikute standardite väärtuste ja nende ühikute määratluste vastavust. 1990. aastal sõlmisid tööstusriikide riiklikud metroloogialaborid lepingu, et ühtlustada omavahel kõik elektriliste suuruste ühikute praktilised standardid ja nende suuruste ühikute rahvusvahelised määratlused. Elektrilised mõõtmised viiakse läbi vastavalt pinge- ja alalisvoolu, alalisvoolu takistuse, induktiivsuse ja mahtuvuse riigistandarditele. Sellised standardid on stabiilsete elektriliste omadustega seadmed või paigaldised, milles teatud füüsikalise nähtuse alusel taasesitatakse elektriline suurus, mis arvutatakse põhiliste füüsikaliste konstantide teadaolevatest väärtustest. Vatt- ja vatt-tunni standardeid ei toetata, kuna nende ühikute väärtusi on sobivam arvutada defineerivate võrrandite abil, mis seovad need muude suuruste ühikutega. Vaata ka FÜÜSIKALISTE KOGUSTE MÕÕTÜHIKUD.
MÕÕTEVAHENDID
Elektrilised mõõteriistad mõõdavad kõige sagedamini kas elektriliste suuruste või mitteelektriliste suuruste hetkväärtusi, mis on muudetud elektrilisteks. Kõik seadmed on jagatud analoog- ja digitaalseadmeteks. Esimesed näitavad tavaliselt mõõdetud suuruse väärtust noole abil, mis liigub piki jaotustega skaalat. Viimased on varustatud digitaalse ekraaniga, mis näitab mõõdetud väärtust numbri kujul. Enamiku mõõtmiste jaoks on eelistatavad digitaalsed mõõteriistad, kuna need on täpsemad, hõlpsamini võetavad ja üldiselt mitmekülgsemad. Digitaalseid multimeetreid ("multimeetreid") ja digitaalseid voltmeetreid kasutatakse alalisvoolutakistuse, aga ka vahelduvpinge ja -voolu mõõtmiseks keskmise kuni suure täpsusega. Analoogseadmed asenduvad järk-järgult digitaalsete vastu, kuigi neid kasutatakse endiselt seal, kus madal hind on oluline ja suurt täpsust pole vaja. Takistuse ja impedantsi täpseimaks mõõtmiseks on olemas mõõtesillad ja muud spetsiaalsed arvestid. Mõõdetud väärtuse muutuste edenemise salvestamiseks aja jooksul kasutatakse salvestusvahendeid - ribasalvestiid ja elektroonilisi ostsilloskoope, analoog- ja digitaalseid.
DIGITAALNE INSTRUMENDID
Kõikjal digitaalselt mõõteriistad(v.a. kõige lihtsamad) kasutatakse sisendsignaali pingesignaaliks teisendamiseks võimendeid ja muid elektroonikakomponente, mis seejärel analoog-digitaalmuunduri (ADC) abil muudetakse digitaalseks. Mõõdetud väärtust väljendav arv kuvatakse valgusdioodil (LED), vaakumfluorestsentsil või vedelkristallil (LCD) indikaatoril (ekraanil). Seade töötab tavaliselt sisseehitatud mikroprotsessori juhtimisel ning lihtsates seadmetes on mikroprotsessor kombineeritud ADC-ga ühel integraallülitusel. Digiseadmed sobivad hästi töötama, kui need on ühendatud välise arvutiga. Teatud tüüpi mõõtmiste puhul lülitab selline arvuti seadme mõõtefunktsioone ümber ja annab andmeedastuskäsklusi nende töötlemiseks.
Analoog-digitaalmuundurid. ADC-sid on kolm peamist tüüpi: integreeriv, järjestikune lähendamine ja paralleelne. Integreeriv ADC keskmistab sisendsignaali aja jooksul. Kolmest loetletud tüübist on see kõige täpsem, kuigi ka aeglasem. Integreeriva ADC teisendusaeg jääb vahemikku 0,001 kuni 50 s või rohkem, viga on 0,1-0,0003%. Järjestikuse lähenduse ADC viga on veidi suurem (0,4-0,002%), kuid teisendusaeg on ELEKTRIMÕÕTMISEST 10 μs kuni ELEKTRIMÕÕTMISED 1 ms. Paralleelsed ADC-d on kiireimad, kuid ka kõige vähem täpsed: nende teisendusaeg on umbes 0,25 ns, viga on 0,4 kuni 2%.
Diskretiseerimismeetodid. Signaali diskreetimine toimub ajaliselt, mõõtes seda kiiresti üksikutel ajahetkedel ja säilitades (salvestades) mõõdetud väärtusi, kuni need digitaalkujule teisendatakse. Saadud diskreetsete väärtuste jada saab kuvada ekraanil lainekuju kujul; nende väärtuste ruudustamisel ja summeerimisel saate arvutada signaali ruutkeskmise väärtuse; neid saab kasutada ka tõusuaja, maksimumväärtuse, aja keskmise, sagedusspektri jne arvutamiseks. Ajaproovi saab teha kas ühe signaaliperioodi jooksul ("reaalajas") või (jada- või juhusliku diskreetiga) mitme korduva perioodi jooksul.
Digitaalsed voltmeetrid ja multimeetrid. Digitaalsed voltmeetrid ja multimeetrid mõõdavad koguse kvaasistaatilist väärtust ja näitavad seda digitaalsel kujul. Voltmeetrid mõõdavad otseselt ainult pinget, tavaliselt alalisvoolu, samas kui multimeetrid saavad mõõta alalis- ja vahelduvpinget, voolu, alalisvoolu takistust ja mõnikord ka temperatuuri. Nendel kõige tavalisematel üldotstarbelistel testimisseadmetel, mille mõõtmistäpsus on vahemikus 0,2–0,001%, võib olla 3,5- või 4,5-kohaline digitaalne ekraan. "Pooltäisarv" märk (number) on kokkulepe, mis näitab, et ekraan võib kuvada märkide nominaalarvust suuremaid numbreid. Näiteks 3,5-kohaline (3,5-kohaline) ekraan vahemikus 1-2V võib näidata pingeid kuni 1,999V.
Impedantsi mõõturid. Need on spetsiaalsed instrumendid, mis mõõdavad ja kuvavad kondensaatori mahtuvust, takisti takistust, induktiivpooli induktiivsust või kondensaatori või induktiivpooli ja takisti ühendamise kogutakistust (impedantsi). Seda tüüpi instrumendid on saadaval mahtuvuse mõõtmiseks vahemikus 0,00001 pF kuni 99,999 µF, takistust 0,00001 oomi kuni 99,999 kohmi ja induktiivsust 0,0001 mH kuni 99,999 H. Mõõtmisi saab teha sagedustel 1 MHz kuni 50 Hzn. ei hõlma kogu sagedusvahemikku. 1 kHz lähedastel sagedustel võib viga olla isegi 0,02%, kuid sagedusalade ja mõõdetud väärtuste piiride lähedal täpsus väheneb. Enamik instrumente suudab kuvada ka tuletatud väärtusi, nagu mähise kvaliteeditegur või kondensaatori kadudegur, mis on arvutatud peamistest mõõdetud väärtustest.
ANALOOGSSEADMED
Pinge, voolu ja takistuse mõõtmiseks alalisvoolul kasutatakse püsimagneti ja mitme pöördega liikuva osaga analoogmagnetoelektriseadmeid. Selliseid pointer-tüüpi seadmeid iseloomustab viga 0,5 kuni 5%. Need on lihtsad ja odavad (näiteks autoinstrumendid, mis näitavad voolu ja temperatuuri), kuid neid ei kasutata seal, kus on vaja olulist täpsust.
Magnetoelektrilised seadmed. Sellised seadmed kasutavad interaktsioonijõudu magnetväli vooluga liikuva osa mähise keerdudes, kaldudes viimast pöörama. Selle jõu momenti tasakaalustab vastasvedru tekitatud moment, nii et iga voolu väärtus vastab noole teatud positsioonile skaalal. Liikuv osa on mitme pöördega traatraami kujuga mõõtmetega 3-5 kuni 25-35 mm ja on tehtud võimalikult kergeks. Liikuv osa, mis on paigaldatud kivilaagritele või riputatud metallribale, asetatakse tugeva püsimagneti pooluste vahele. Kaks spiraalvedrut, mis tasakaalustavad pöördemomenti, toimivad ka liikuva osa mähise juhtidena. Magnetoelektriline seade reageerib selle liikuva osa mähist läbivale voolule ja on seetõttu ampermeeter või täpsemalt milliampermeeter (kuna mõõtmisvahemiku ülempiir ei ületa ligikaudu 50 mA). Seda saab kohandada suuremate voolude mõõtmiseks, ühendades liikuva osa mähisega paralleelselt väikese takistusega šunttakisti, nii et liikuva osa mähisesse hargneb vaid väike osa mõõdetavast koguvoolust. Selline seade sobib paljudes tuhandetes amprites mõõdetavate voolude jaoks. Kui ühendate mähisega järjestikku täiendava takisti, muutub seade voltmeetriks. Pingelang sellisel jadaühendusel on võrdne takisti takistuse ja seadme näidatud voolu korrutisega, seega saab selle skaalat kalibreerida voltides. Magnetoelektrilisest milliammeetrist oommeetri valmistamiseks peate sellega ühendama jadamisi mõõdetud takistid ja rakendama jadaühendus pidev pinge, näiteks akust. Sellise vooluahela vool ei ole võrdeline takistusega ja seetõttu on mittelineaarsuse korrigeerimiseks vaja spetsiaalset skaalat. Siis on võimalik takistust skaalal otse lugeda, kuigi mitte väga suure täpsusega.
Galvanomeetrid. Magnetoelektriliste seadmete hulka kuuluvad ka galvanomeetrid – ülitundlikud instrumendid üliväikeste voolude mõõtmiseks. Galvanomeetritel pole laagreid, nende liikuv osa on riputatud õhukesele lindile või niidile, kasutatakse tugevamat magnetvälja ja osuti asendatakse riputuskeerme külge liimitud peegliga (joon. 1). Peegel pöörleb koos liikuva osaga ja selle pöördenurka hinnatakse valguspunkti nihke järgi, mis on paigaldatud umbes 1 m kaugusele. Kõige tundlikumad galvanomeetrid on võimelised andma skaala hälvet 1 mm voolu muutusega vaid 0,00001 μA.

SALVESTUSSEADMED
Salvestusseadmed salvestavad mõõdetud koguse väärtuse muutuste "ajalugu". Selliste instrumentide levinumad tüübid on ribakaardisalvestid, mis salvestavad väärtuse muutumise kõvera pliiatsiga kaardipaberilindile, analoogelektroonilised ostsilloskoobid, mis kuvavad protsessikõverat elektronkiiretoru ekraanil, ja digitaalsed ostsilloskoobid. , mis salvestavad üksikuid või harva korduvaid signaale. Peamine erinevus nende seadmete vahel on salvestuskiirus. Liikuvate mehaaniliste osadega ribasalvestid sobivad kõige paremini signaalide salvestamiseks, mis muutuvad sekundite, minutite või isegi aeglasemalt. Elektroonilised ostsilloskoobid on võimelised salvestama signaale, mis aja jooksul muutuvad miljondiksekunditest mitme sekundini.
SILDADE MÕÕTMINE
Mõõtesild on tavaliselt neljaharuline elektriahel, mis koosneb takistitest, kondensaatoritest ja induktiivpoolidest, mis on ette nähtud nende komponentide parameetrite suhte määramiseks. Vooluahela ühe vastaspooluse paariga on ühendatud toiteallikas ja teisega nulldetektor. Mõõtesillasid kasutatakse ainult juhtudel, kui nõutakse suurimat mõõtmistäpsust. (Keskmise täpsusega mõõtmiseks on parem kasutada digitaalseid instrumente, sest neid on lihtsam käsitseda.) Parimatel vahelduvvoolutrafo mõõtesilladel on viga (suhte mõõtmine) suurusjärgus 0,0000001%. Lihtsaim takistuse mõõtmise sild on oma nime saanud selle leiutaja Charles Wheatstone'i järgi.
Kahekordne alalisvoolu mõõtesild. Vaskjuhtmete ühendamine takistiga on raske ilma kontakttakistust 0,0001 oomi või rohkem tekitamata. 1-oomise takistuse korral põhjustab selline voolujuhe viga suurusjärgus 0,01%, kuid takistuse 0,001 oomi korral on viga 10%. Topeltmõõtesild (Thomsoni sild), mille skeem on näidatud joonisel fig. 2, on ette nähtud väikese väärtusega etalontakistite takistuse mõõtmiseks. Selliste neljapooluseliste etalontakistite takistus on määratletud kui nende potentsiaalsete klemmide pinge (p1, p2 takisti Rs ja p3, takisti Rx p4 joonisel 2) ja nende vooluklemmide (c1, c2 ja c3, c4). Selle tehnika puhul ei too ühendusjuhtmete takistus soovitud takistuse mõõtmise tulemusesse vigu. Kaks täiendavat haru m ja n kõrvaldavad ühendusjuhtme 1 mõju klemmide c2 ja c3 vahel. Nende harude takistused m ja n valitakse nii, et võrdus M/m = N/n on täidetud. Seejärel, muutes takistust Rs, vähendatakse tasakaalustamatust nullini ja leitakse Rx = Rs(N /M).

Vahelduvvoolu mõõtesillad. Kõige tavalisemad vahelduvvoolu mõõtesillad on mõeldud mõõtmiseks kas liinisagedusel 50–60 Hz või helisagedustel (tavaliselt umbes 1000 Hz); spetsiaalsed mõõtesillad töötavad sagedustel kuni 100 MHz. Reeglina kasutatakse vahelduvvoolu mõõtesildades kahe pingesuhte täpselt määrava haru asemel trafot. Selle reegli erand on Maxwell-Wien mõõtesild.
Maxwell - Wieni mõõtesild. Selline mõõtesild võimaldab võrrelda induktiivsuse standardeid (L) mahtuvusstandarditega töösagedusel, mis pole täpselt teada. Mahtuvusstandardeid kasutatakse ülitäpsetel mõõtmistel, kuna need on disainilt lihtsamad kui täppisinduktiivsuse standardid, kompaktsemad, kergemini varjestatavad ja praktiliselt ei tekita väliseid elektromagnetvälju. Selle mõõtesilla tasakaalutingimused on järgmised: Lx = R2R3C1 ja Rx = (R2R3) / R1 (joonis 3). Sild on tasakaalustatud isegi "ebapuhta" toiteallika (st põhisageduse harmoonilisi sisaldava signaaliallika) korral, kui Lx väärtus on sagedusest sõltumatu.

kus T on signaali Y(t) periood. Maksimaalne väärtus Ymax on signaali suurim hetkeväärtus ja keskmine absoluutväärtus YAA on aja jooksul keskmistatud absoluutväärtus. Sinusoidse võnkekujuga Yeff = 0,707Ymax ja YAA = 0,637Ymax.
Vahelduvvoolu pinge ja voolu mõõtmine. Peaaegu kõik vahelduvvoolu pinge ja voolu mõõtmise instrumendid näitavad väärtust, mida soovitatakse pidada sisendsignaali efektiivseks väärtuseks. Odavad instrumendid mõõdavad aga sageli tegelikult keskmist absoluutset või maksimaalne väärtus signaal ja skaala kalibreeritakse nii, et näit vastab samaväärsele efektiivsele väärtusele, eeldades, et sisendsignaal on siinuskujuline. Ei tasu tähelepanuta jätta, et selliste seadmete täpsus on ülimalt madal, kui signaal on mittesinusoidne. Instrumendid, mis on võimelised mõõtma vahelduvvoolu signaalide tegelikku efektiivväärtust, võivad põhineda ühel kolmest põhimõttest: elektrooniline korrutamine, signaali diskreetimine või termiline muundamine. Kahel esimesel põhimõttel põhinevad seadmed reageerivad reeglina pingele ja elektrilised termilised mõõteriistad voolule. Lisa- ja šunttakistite kasutamisel saavad kõik seadmed mõõta nii voolu kui pinget.
Elektrooniline korrutamine. Sisendsignaali aja jooksul tehakse ruudus ja keskmistamine teatud lähenduseni elektroonilised ahelad võimendite ja mittelineaarsete elementidega selliste teostamiseks matemaatilised tehted, nagu analoogsignaalide logaritmi ja antilogaritmi leidmine. Seda tüüpi seadmete viga võib olla vaid 0,009%.
Signaali diskreetimine. Vahelduvvoolu signaal teisendatakse digitaalseks vormiks, kasutades kiiret ADC-d. Valitud signaali väärtused ruudustatakse, summeeritakse ja jagatakse ühe signaaliperioodi diskreetsete väärtuste arvuga. Selliste seadmete viga on 0,01-0,1%.
Elektrilised soojusmõõteriistad. Pinge ja voolu efektiivsete väärtuste mõõtmise suurima täpsuse tagavad elektrilised termilised mõõteriistad. Nad kasutavad soojusvoolu muundurit väikese evakueeritud klaasanuma kujul koos küttejuhtmega (pikkusega 0,5-1 cm), mille keskosa külge on kinnitatud termopaari kuumliitmik tillukese helmega. Helme tagab termilise kontakti ja samal ajal elektriisolatsiooni. Temperatuuri tõusuga, mis on otseselt seotud küttejuhtme voolu efektiivse väärtusega, ilmub termopaari väljundisse termo-EMF (alalisvoolu pinge). Sellised muundurid sobivad vahelduvvoolu mõõtmiseks sagedusega 20 Hz kuni 10 MHz. Joonisel fig. 5 näidatud elektriskeem parameetrite järgi valitud kahe soojusvoolu muunduriga soojuselektriline mõõteseade. Kui ahela sisendile rakendatakse vahelduvvoolupinget Vac, tekib muunduri TC1 termopaari väljundisse alalisvoolupinge, võimendi A tekitab muunduri TC2 küttejuhtmes alalisvoolu, mille juures termopaar. viimane toodab sama alalisvoolu pinget ja tavaline alalisvooluseade mõõdab väljundvoolu.

Kui aega (t1 - t2) mõõdetakse sekundites, pinget e - voltides ja voolu i - amprites, väljendatakse energiat W vatt-sekundites, st. džaulides (1 J = 1 Wh). Kui aega mõõdetakse tundides, siis energiat mõõdetakse vatt-tundides. Praktikas on mugavam väljendada elektrienergiat kilovatt-tundides (1 kW*h = 1000 Wh).
Ajajagatud elektriarvestid. Ajajagatud elektriarvestid kasutavad elektrienergia mõõtmiseks väga ainulaadset, kuid täpset meetodit. Sellel seadmel on kaks kanalit. Üks kanal on elektrooniline lüliti, mis edastab Y sisendsignaali (või vastupidise -Y sisendsignaali) madalpääsfiltrile või ei edasta. Klahvi olekut juhib teise kanali väljundsignaal ajavahemike "suletud"/"avatud" suhtega, mis on võrdeline selle sisendsignaaliga. Keskmine signaal filtri väljundis on võrdne kahe sisendsignaali korrutise aja keskmisega. Kui üks sisendsignaal on võrdeline koormuspingega ja teine ​​on võrdeline koormusvooluga, siis on väljundpinge võrdeline koormuse poolt tarbitava võimsusega. Selliste tööstuslike loendurite viga on sagedustel kuni 3 kHz 0,02% (laboratoorsetel on 60 Hz juures ainult 0,0001%). Kõrgtäppisinstrumentidena kasutatakse neid standardsete loenduritena töötavate mõõteriistade kontrollimiseks.
Proovivõtu vattmeetrid ja elektriarvestid. Sellised seadmed põhinevad digitaalse voltmeetri põhimõttel, kuid neil on kaks sisendkanalit, mis proovivad paralleelselt voolu- ja pingesignaale. Iga näidisväärtus e(k), mis tähistab pingesignaali hetkeväärtusi diskreetimishetkel, korrutatakse samaaegselt saadud voolusignaali vastava näidisväärtusega i(k). Selliste toodete aja keskmine on võimsus vattides:

Summeerija, mis akumuleerib aja jooksul diskreetsete väärtuste korruseid, annab kogu elektrienergia vatt-tundides. Elektriarvestite viga võib olla isegi 0,01%.
Induktsioon elektriarvestid. Induktsioonmõõtur pole midagi muud kui väikese võimsusega vahelduvvoolu elektrimootor, millel on kaks mähist – voolumähis ja pingemähis. Mähiste vahele asetatud juhtiv ketas pöörleb tarbitava võimsusega võrdelise pöördemomendi mõjul. Seda pöördemomenti tasakaalustavad püsimagneti poolt kettasse indutseeritud voolud, nii et ketta pöörlemiskiirus on võrdeline energiatarbimisega. Ketta pöörete arv etteantud aja jooksul on võrdeline kogu elektrienergiaga, mille tarbija selle aja jooksul saab. Ketta pöörete arvu loeb mehaaniline loendur, mis näitab elektrienergiat kilovatt-tundides. Seda tüüpi seadmeid kasutatakse laialdaselt kodumajapidamiste elektriarvestitena. Nende viga on tavaliselt 0,5%; neil on pikk kasutusiga mis tahes all lubatud tasemed praegune.
- elektriliste suuruste mõõtmine: elektripinge, elektritakistus, vool, vahelduvvoolu sagedus ja faas, vooluvõimsus, elektrienergia, elektrilaeng, induktiivsus, elektriline mahtuvus jne... Suur Nõukogude entsüklopeedia

elektrilised mõõtmised- - [V.A. Semenov. Inglise-vene releekaitse sõnaraamat] Teemad releekaitse EN elektrimõõtmineelektrimõõtmine ... Tehniline tõlkija juhend

E. mõõteseadmed on instrumendid ja seadmed, mida kasutatakse E., samuti magnetsuuruste mõõtmiseks. Enamik mõõtmisi taandub voolu, pinge (potentsiaalivahe) ja elektrienergia koguse määramisele.… … Entsüklopeediline sõnaraamat F.A. Brockhaus ja I.A. Ephron - teatud viisil ühendatud elementide ja seadmete kogum, mis moodustab möödasõidutee elektrivool. Vooluahelateooria on teoreetilise elektrotehnika osa, mis käsitleb matemaatilisi meetodeid elektri... ... Collieri entsüklopeedia

aerodünaamilised mõõtmised Entsüklopeedia "Lennundus"

aerodünaamilised mõõtmised- Riis. 1. aerodünaamilised mõõtmised, füüsikaliste suuruste väärtuste empiirilise leidmise protsess aerodünaamilises katses, kasutades sobivaid tehnilisi vahendeid. I.A-d on kahte tüüpi: staatiline ja dünaamiline. Kell…… Entsüklopeedia "Lennundus"

Elektriline - 4. Elektrilised koodid raadioringhäälingu võrkude projekteerimine. M., Svjazizdat, 1961. 80 lk.