Règles d'entretien et de réparation des câbles de communication

5.4. Mesures des caractéristiques électriques des câbles, lignes aériennes et mixtes

5.4.1. Mesure des caractéristiques électriques des câbles, lignes aériennes et mixtes réseaux locaux des communications sont effectuées afin de vérifier la conformité des caractéristiques aux normes établies et de prévenir les situations d'urgence.

5.4.2. Les mesures électriques des lignes sont effectuées par l'équipe de mesure de l'entreprise de communication conformément aux « Directives » en vigueur pour les mesures électriques des lignes GTS et STS.

5.4.3. Le groupe de mesure effectue les types de mesures électriques de lignes suivants :

Programmé (périodique);

Mesures pour déterminer les emplacements des dommages ;

Mesures de contrôle effectuées après travaux de réparation et de restauration ;

Mesures lors de la mise en service des lignes nouvellement construites et reconstruites ;

Des mesures pour affiner le parcours ligne de câble et la profondeur du câble ;

Mesures pour vérifier la qualité des produits (câbles, fils, parafoudres, fusibles, socles, coffrets, coffrets de commutation, isolateurs, etc.) issus de l'industrie, avant leur installation sur les lignes.

Les types de paramètres mesurés et les volumes de mesures prévues, de contrôle et de réception des caractéristiques électriques des câbles, lignes aériennes et mixtes des réseaux de communication locaux sont indiqués comme spécifié dans la clause 5.4.2. "Manuels".

5.4.4. Les caractéristiques électriques mesurées des câbles, lignes aériennes et mixtes des réseaux locaux de communication doivent être conformes aux normes données en annexe 4.

5.4.5. Les résultats des mesures programmées, de contrôle et d'urgence des caractéristiques électriques des lignes servent de données initiales pour déterminer l'état des structures linéaires et de base pour l'élaboration de plans de courant et révision et des projets de reconstruction de bâtiments.

Lorsqu’on étudie le génie électrique, il faut traiter des grandeurs électriques, magnétiques et mécaniques et mesurer ces grandeurs.

Mesurer une grandeur électrique, magnétique ou toute autre signifie la comparer à une autre grandeur homogène prise comme unité.

Cet article traite de la classification des mesures les plus importantes. Cette classification comprend la classification des mesures d'un point de vue méthodologique, c'est-à-dire en fonction des techniques générales d'obtention des résultats de mesure (types ou classes de mesures), la classification des mesures en fonction de l'utilisation de principes et d'instruments de mesure (méthodes de mesure) et la classification des mesures en fonction de la dynamique des grandeurs mesurées.

Types de mesures électriques

Selon les méthodes générales d'obtention du résultat, les mesures sont réparties selon les types suivants : directes, indirectes et conjointes.

Vers des mesures directes inclure ceux dont les résultats sont obtenus directement à partir de données expérimentales. La mesure directe peut être exprimée conditionnellement par la formule Y = X, où Y est la valeur souhaitée de la quantité mesurée ; X est une valeur directement obtenue à partir de données expérimentales. Ce type de mesure comprend des mesures de divers grandeurs physiques en utilisant des instruments calibrés dans des unités établies.

Par exemple, mesurer le courant avec un ampèremètre, la température avec un thermomètre, etc. Ce type de mesure comprend également les mesures dans lesquelles la valeur souhaitée d'une grandeur est déterminée en la comparant directement avec la mesure. Les moyens utilisés et la simplicité (ou la complexité) de l'expérience ne sont pas pris en compte pour qualifier une mesure de directe.

La mesure indirecte est une mesure dans laquelle la valeur souhaitée d'une grandeur est trouvée sur la base d'une relation connue entre cette grandeur et les grandeurs soumises à des mesures directes. Dans les mesures indirectes, la valeur numérique de la valeur mesurée est déterminée en calculant à l'aide de la formule Y = F(Xl, X2 ... Xn), où Y est la valeur souhaitée de la valeur mesurée ; X1, X2, Xn - valeurs des grandeurs mesurées. A titre d'exemple de mesures indirectes, on peut citer la mesure de puissance dans les circuits CC ampèremètre et voltmètre.

Mesures conjointes sont appelés ceux dans lesquels les valeurs souhaitées de quantités opposées sont déterminées en résolvant un système d'équations reliant les valeurs des quantités recherchées avec des quantités directement mesurées. Un exemple de mesures conjointes est la détermination des coefficients dans la formule reliant la résistance d'une résistance à sa température : Rt = R20

Méthodes de mesure électrique

En fonction de l'ensemble des techniques d'utilisation des principes et des moyens de mesure, toutes les méthodes sont divisées en méthodes d'évaluation directe et méthodes de comparaison.

Essence méthode d'évaluation directe réside dans le fait que la valeur de la grandeur mesurée est jugée par les lectures d'un (mesures directes) ou de plusieurs (mesures indirectes) instruments, pré-étalonnés en unités de la grandeur mesurée ou en unités d'autres grandeurs sur lesquelles la grandeur mesurée ça dépend.

L'exemple le plus simple de méthode d'évaluation directe est la mesure d'une grandeur avec un seul appareil dont l'échelle est graduée en unités appropriées.

Le deuxième grand groupe de méthodes de mesure électrique est réuni sous le nom général méthodes de comparaison. Celles-ci incluent toutes les méthodes de mesures électriques dans lesquelles la valeur mesurée est comparée à la valeur reproduite par la mesure. Ainsi, trait distinctif les méthodes de comparaison sont la participation directe des mesures au processus de mesure.

Les méthodes de comparaison sont divisées comme suit : zéro, différentielle, substitution et coïncidence.

La méthode zéro est une méthode de comparaison d'une valeur mesurée avec une mesure, dans laquelle l'effet résultant de l'influence des valeurs sur l'indicateur est ramené à zéro. Ainsi, lorsque l'équilibre est atteint, on observe la disparition d'un certain phénomène, par exemple le courant dans une section du circuit ou la tension sur celle-ci, qui peut être enregistrée à l'aide d'appareils servant à cet effet - des indicateurs nuls. En raison de la sensibilité élevée des indicateurs nuls et également du fait que les mesures peuvent être effectuées avec une grande précision, une plus grande précision de mesure est obtenue.

Un exemple d'utilisation de la méthode nulle serait de mesurer résistance électrique pont avec son équilibrage complet.

À méthode différentielle, ainsi qu'avec zéro, la grandeur mesurée est comparée directement ou indirectement à la mesure, et la valeur de la grandeur mesurée à la suite de la comparaison est jugée par la différence des effets produits simultanément par ces grandeurs et par la valeur connue reproduite par la mesure. Ainsi, dans la méthode différentielle, un équilibrage incomplet de la valeur mesurée se produit, et c'est la différence entre la méthode différentielle et la méthode zéro.

La méthode différentielle combine certaines caractéristiques de la méthode d’évaluation directe et certaines caractéristiques de la méthode zéro. Cela peut donner un résultat de mesure très précis, si seulement la quantité mesurée et la mesure diffèrent peu l'une de l'autre.

Par exemple, si la différence entre ces deux quantités est de 1 % et est mesurée avec une erreur allant jusqu'à 1 %, alors l'erreur de mesure de la quantité souhaitée est réduite à 0,01 %, si l'erreur de mesure n'est pas prise en compte. . Un exemple d'application de la méthode différentielle est la mesure avec un voltmètre de la différence entre deux tensions, dont l'une est connue avec une grande précision et l'autre est la valeur souhaitée.

Méthode de substitution consiste à mesurer alternativement la grandeur désirée avec un appareil et à mesurer avec le même appareil une mesure qui reproduit une grandeur homogène avec la grandeur mesurée. A partir des résultats de deux mesures, on peut calculer quantité requise. Étant donné que les deux mesures sont effectuées par le même instrument dans le même conditions extérieures, et la valeur souhaitée est déterminée par le rapport des lectures de l'instrument, l'erreur du résultat de mesure est considérablement réduite. Étant donné que l’erreur de l’instrument n’est généralement pas la même en différents points de l’échelle, la plus grande précision de mesure est obtenue avec les mêmes lectures d’instrument.

Un exemple d'application de la méthode de substitution serait d'en mesurer un relativement important en mesurant alternativement le courant circulant à travers une résistance contrôlée et une résistance de référence. Lors des mesures, le circuit doit être alimenté par la même source de courant. La résistance de la source de courant et de l'appareil mesurant le courant doit être très faible par rapport aux résistances variables et de référence.

Méthode de correspondance- il s'agit d'une méthode dans laquelle la différence entre la valeur mesurée et la valeur reproduite par la mesure est mesurée par coïncidence de graduations ou de signaux périodiques. Cette méthode est largement utilisée dans la pratique des mesures non électriques.

Un exemple est la mesure de la longueur. Dans les mesures électriques, un exemple est la mesure de la vitesse de rotation d’un corps avec une lumière stroboscopique.

Indiquons également classification des mesures basée sur les changements dans le temps de la valeur mesurée. Selon que la grandeur mesurée évolue dans le temps ou reste inchangée pendant le processus de mesure, on distingue les mesures statiques et dynamiques. Les mesures statiques sont des mesures de valeurs constantes ou stables. Il s'agit notamment de mesures des valeurs efficaces et d'amplitude des grandeurs, mais en régime permanent.

Si des valeurs instantanées de grandeurs variables dans le temps sont mesurées, alors les mesures sont dites dynamiques. Si, lors de mesures dynamiques, les instruments de mesure permettent de surveiller en permanence les valeurs de la grandeur mesurée, ces mesures sont dites continues.

Il est possible de mesurer une grandeur en mesurant ses valeurs à certains instants t1, t2, etc. De ce fait, toutes les valeurs de la grandeur mesurée ne seront pas connues, mais seulement les valeurs à des instants choisis. De telles mesures sont dites discrètes.

Les mesures électriques incluent les mesures de grandeurs physiques telles que la tension, la résistance, le courant et la puissance. Les mesures sont effectuées à l'aide divers moyens– instruments de mesure, circuits et appareils spéciaux. Le type d'appareil de mesure dépend du type et de la taille (plage de valeurs) de la valeur mesurée, ainsi que de la précision de mesure requise. Les unités SI de base utilisées dans les mesures électriques sont le volt (V), l'ohm (Ω), le farad (F), le Henry (H), l'ampère (A) et la seconde (s).

Mesure électrique est la détermination (à l'aide de méthodes expérimentales) de la valeur d'une grandeur physique exprimée dans des unités appropriées.

Les valeurs des unités de grandeurs électriques sont déterminées par un accord international conformément aux lois de la physique. Le « maintien » des unités de grandeurs électriques déterminées par les accords internationaux étant semé d'embûches, elles sont présentées comme des normes « pratiques » d'unités de grandeurs électriques.

Les normes sont soutenues par les laboratoires métrologiques d'État différents pays. De temps en temps, des expériences sont menées pour clarifier la correspondance entre les valeurs des étalons des unités de grandeurs électriques et les définitions de ces unités. En 1990, les laboratoires nationaux de métrologie des pays industrialisés ont signé un accord pour harmoniser toutes les normes pratiques d'unités de grandeurs électriques entre eux et avec les définitions internationales des unités de ces grandeurs.

Les mesures électriques sont effectuées conformément aux normes de l'État pour les unités de tension et de courant continu, de résistance au courant continu, d'inductance et de capacité. De telles normes sont des appareils présentant des caractéristiques électriques stables ou des installations dans lesquelles, sur la base d'un certain phénomène physique, une grandeur électrique est reproduite, calculée à partir des valeurs connues des constantes physiques fondamentales. Les normes de watt et de wattheure ne sont pas prises en charge, car il est plus approprié de calculer les valeurs de ces unités en définissant des équations qui les relient à des unités d'autres quantités.

Les instruments de mesure électriques mesurent le plus souvent des valeurs instantanées soit de grandeurs électriques, soit de grandeurs non électriques converties en grandeurs électriques. Tous les appareils sont divisés en analogiques et numériques. Les premiers indiquent généralement la valeur de la grandeur mesurée au moyen d'une flèche se déplaçant le long d'une échelle à divisions. Ces derniers sont équipés d'un affichage numérique qui affiche la valeur mesurée sous forme de chiffre.

Les instruments numériques sont préférables pour la plupart des mesures, car ils sont plus pratiques pour effectuer des lectures et, en général, plus polyvalents. Les multimètres numériques (« multimètres ») et les voltmètres numériques sont utilisés pour mesurer la résistance, la tension et la force CC avec une précision moyenne à élevée. CA.

Les appareils analogiques sont progressivement remplacés par des appareils numériques, même s'ils sont toujours utilisés là où un faible coût est important et où une grande précision n'est pas nécessaire. Pour les mesures les plus précises de résistance et d’impédance, il existe des ponts de mesure et autres compteurs spécialisés. Pour enregistrer l'évolution des changements de la valeur mesurée au fil du temps, des appareils d'enregistrement sont utilisés - enregistreurs sur bande et oscilloscopes électroniques, analogiques et numériques.

Les mesures de grandeurs électriques sont l’un des types de mesures les plus courants. Grâce à la création de dispositifs électriques qui convertissent diverses grandeurs non électriques en grandeurs électriques, procédés et moyens appareils électriques sont utilisés dans les mesures de presque toutes les grandeurs physiques.

Champ d'application des instruments de mesure électriques :

· recherche scientifique en physique, chimie, biologie, etc.;

· procédés technologiques dans l'énergie, la métallurgie, l'industrie chimique, etc.;

· transport;

· exploration et production de ressources minérales;

· travaux météorologiques et océanologiques ;

· diagnostics médicaux;

· fabrication et exploitation d'appareils de radio et de télévision, d'aéronefs et vaisseau spatial etc.

Une grande variété de grandeurs électriques, de larges plages de valeurs, d'exigences haute précision Les mesures, la variété des conditions et des domaines d'application des instruments de mesure électriques ont conduit à une variété de méthodes et de moyens de mesures électriques.

Mesure de grandeurs électriques « actives » (courant, tension électrique etc.), caractérisant l'état énergétique de l'objet à mesurer, repose sur l'impact direct de ces grandeurs sur les moyens de l'élément sensible et, en règle générale, s'accompagne de la consommation d'une certaine quantité énergie électrique de l’objet à mesurer.

Mesurer des grandeurs électriques « passives » (résistance électrique, ses composantes complexes, inductance, tangente de perte diélectrique, etc.) caractérisant les propriétés électriques de l'objet à mesurer nécessite d'alimenter l'objet à mesurer à partir d'une source d'énergie électrique externe et de mesurer les paramètres de la réponse. signal.
Les méthodes et moyens de mesures électriques dans les circuits DC et AC diffèrent considérablement. Dans les circuits à courant alternatif, ils dépendent de la fréquence et de la nature du changement de grandeurs, ainsi que des caractéristiques des grandeurs électriques variables (instantanées, efficaces, maximales, moyennes) qui sont mesurées.

Pour les mesures électriques dans les circuits à courant continu, les instruments de mesure magnétoélectriques et les appareils de mesure numériques sont les plus largement utilisés. Pour les mesures électriques dans les circuits à courant alternatif - instruments électromagnétiques, instruments électrodynamiques, instruments à induction, instruments électrostatiques, instruments de mesure électriques redresseurs, oscilloscopes, instruments de mesure numériques. Certains des instruments répertoriés sont utilisés pour les mesures électriques dans les circuits AC et DC.

Les valeurs des grandeurs électriques mesurées sont approximativement comprises dans la plage : intensité du courant - de à A, tension - de à V, résistance - de à Ohm, puissance - de W à des dizaines de GW, fréquence du courant alternatif - de à Hz . Les plages de valeurs mesurées des grandeurs électriques ont une tendance continue à s'élargir. Mesures à hautes et ultra-hautes fréquences, mesure de faibles courants et de hautes résistances, haute tension et les caractéristiques des grandeurs électriques dans les centrales électriques puissantes sont divisées en sections qui développent des méthodes et des moyens spécifiques de mesures électriques.

L'élargissement des plages de mesure des grandeurs électriques est associé au développement de la technologie des transducteurs de mesure électriques, notamment au développement de la technologie d'amplification et d'affaiblissement des courants et tensions électriques. Les problèmes spécifiques des mesures électriques de valeurs ultra-petites et ultra-grandes de grandeurs électriques incluent la lutte contre les distorsions accompagnant les processus d'amplification et d'affaiblissement des signaux électriques, et le développement de méthodes pour isoler un signal utile d'un fond de bruit .

Les limites des erreurs tolérées dans les mesures électriques vont d'environ unités à %. Pour des mesures relativement grossières, des instruments de mesure directe sont utilisés. Pour des mesures plus précises, on utilise des méthodes mises en œuvre à l'aide de circuits électriques en pont et en compensation.

L'utilisation de méthodes de mesure électriques pour mesurer des grandeurs non électriques repose soit sur la relation connue entre grandeurs non électriques et électriques, soit sur l'utilisation de transducteurs de mesure (capteurs).

Pour assurer le fonctionnement conjoint des capteurs avec des instruments de mesure secondaires, transmettre les signaux de sortie électriques des capteurs à distance et augmenter l'immunité au bruit des signaux transmis, divers convertisseurs de mesure électriques intermédiaires sont utilisés, qui, en règle générale, remplissent simultanément les fonctions d'amplification. (moins souvent, atténuation) des signaux électriques, ainsi que des transformations non linéaires pour compenser la non-linéarité des capteurs.

Tous les signaux électriques (valeurs) peuvent être fournis à l'entrée des transducteurs de mesure intermédiaires ; les signaux électriques unifiés de courant (tension) continu, sinusoïdal ou pulsé sont le plus souvent utilisés comme signaux de sortie. Les signaux de sortie CA utilisent une modulation d'amplitude, de fréquence ou de phase. Les convertisseurs numériques sont de plus en plus répandus en tant que convertisseurs de mesure intermédiaires.

Automatisation complexe des expériences scientifiques et processus technologiques conduit à la création d'outils complets installations de mesure, les systèmes de mesure et d'information, ainsi qu'au développement de la technologie de télémétrie et de la radiotélémécanique.

Le développement moderne des mesures électriques se caractérise par l’utilisation de nouveaux effets physiques. Par exemple, actuellement, pour créer des instruments de mesure électriques de haute sensibilité et de haute précision, effets quantiques Josephson, Hall, etc. Les réalisations électroniques sont largement introduites dans la technologie de mesure, la microminiaturisation des instruments de mesure est utilisée, leur interface avec la technologie informatique, l'automatisation des processus de mesure électrique, ainsi que l'unification des exigences métrologiques et autres pour ceux-ci.

MESURES ÉLECTRIQUES
mesure de grandeurs électriques telles que tension, résistance, courant, puissance. Les mesures sont effectuées à l'aide de divers moyens - instruments de mesure, circuits et appareils spéciaux. Le type d'appareil de mesure dépend du type et de la taille (plage de valeurs) de la valeur mesurée, ainsi que de la précision de mesure requise. Les unités SI de base utilisées dans les mesures électriques sont le volt (V), l'ohm (Ω), le farad (F), le Henry (H), l'ampère (A) et la seconde (s).
NORMES D'UNITÉS DE GRANDEURS ÉLECTRIQUES
La mesure électrique est la détermination (à l'aide de méthodes expérimentales) de la valeur d'une grandeur physique exprimée dans des unités appropriées (par exemple, 3 A, 4 V). Les valeurs des unités de grandeurs électriques sont déterminées par accord international conformément aux lois de la physique et aux unités de grandeurs mécaniques. Le « maintien » des unités de grandeurs électriques déterminées par les accords internationaux étant semé d'embûches, elles sont présentées comme des normes « pratiques » d'unités de grandeurs électriques. Ces normes sont soutenues par les laboratoires métrologiques d'État de différents pays. Par exemple, aux États-Unis, le National Institute of Standards and Technology est légalement responsable du maintien des normes pour les unités de grandeurs électriques. De temps en temps, des expériences sont menées pour clarifier la correspondance entre les valeurs des étalons des unités de grandeurs électriques et les définitions de ces unités. En 1990, les laboratoires nationaux de métrologie des pays industrialisés ont signé un accord pour harmoniser toutes les normes pratiques d'unités de grandeurs électriques entre eux et avec les définitions internationales des unités de ces grandeurs. Les mesures électriques sont effectuées conformément aux normes de l'État pour les unités de tension et de courant continu, de résistance au courant continu, d'inductance et de capacité. De telles normes sont des appareils présentant des caractéristiques électriques stables ou des installations dans lesquelles, sur la base d'un certain phénomène physique, une grandeur électrique est reproduite, calculée à partir des valeurs connues des constantes physiques fondamentales. Les normes de watt et de wattheure ne sont pas prises en charge, car il est plus approprié de calculer les valeurs de ces unités en définissant des équations qui les relient à des unités d'autres quantités. Voir aussi UNITÉS DE MESURE DES GRANDEURS PHYSIQUES.
INSTRUMENTS DE MESURE
Les instruments de mesure électriques mesurent le plus souvent des valeurs instantanées soit de grandeurs électriques, soit de grandeurs non électriques converties en grandeurs électriques. Tous les appareils sont divisés en analogiques et numériques. Les premiers indiquent généralement la valeur de la grandeur mesurée au moyen d'une flèche se déplaçant le long d'une échelle à divisions. Ces derniers sont équipés d'un affichage numérique qui affiche la valeur mesurée sous forme de chiffre. Les instruments numériques sont préférables pour la plupart des mesures car ils sont plus précis, plus faciles à prendre et généralement plus polyvalents. Les multimètres numériques (« multimètres ») et les voltmètres numériques sont utilisés pour mesurer la résistance CC, ainsi que la tension et le courant CA, avec une précision moyenne à élevée. Les appareils analogiques sont progressivement remplacés par des appareils numériques, même s'ils sont toujours utilisés là où un faible coût est important et où une grande précision n'est pas nécessaire. Pour les mesures les plus précises de résistance et d’impédance, il existe des ponts de mesure et autres compteurs spécialisés. Pour enregistrer l'évolution des changements de la valeur mesurée au fil du temps, des instruments d'enregistrement sont utilisés - enregistreurs à bande et oscilloscopes électroniques, analogiques et numériques.
INSTRUMENTS NUMÉRIQUES
En tout numérique instruments de mesure(sauf les plus simples) des amplificateurs et autres composants électroniques sont utilisés pour convertir le signal d'entrée en un signal de tension, qui est ensuite converti sous forme numérique par un convertisseur analogique-numérique (ADC). Un nombre exprimant la valeur mesurée est affiché sur un indicateur (écran) à diode électroluminescente (DEL), fluorescent sous vide ou à cristaux liquides (LCD). L'appareil fonctionne généralement sous le contrôle d'un microprocesseur intégré, et dans les appareils simples, le microprocesseur est combiné avec un CAN sur un seul circuit intégré. Les appareils numériques sont bien adaptés au travail lorsqu’ils sont connectés à un ordinateur externe. Dans certains types de mesures, un tel ordinateur commute les fonctions de mesure de l'appareil et donne des commandes de transmission de données pour leur traitement.
Convertisseurs analogique-numérique. Il existe trois principaux types d'ADC : intégrateur, approximation successive et parallèle. Un CAN intégrateur fait la moyenne du signal d’entrée au fil du temps. Parmi les trois types répertoriés, celui-ci est le plus précis, bien que le plus lent. Le temps de conversion de l'ADC intégrateur varie de 0,001 à 50 s ou plus, l'erreur est de 0,1 à 0,0003 %. L'erreur de l'approximation successive ADC est légèrement plus grande (0,4-0,002 %), mais le temps de conversion est de MESURES ÉLECTRIQUES 10 μs à MESURES ÉLECTRIQUES 1 ms. Les CAN parallèles sont les plus rapides, mais aussi les moins précis : leur temps de conversion est d'environ 0,25 ns, l'erreur est de 0,4 à 2 %.
Méthodes de discrétisation. Le signal est échantillonné dans le temps en le mesurant rapidement à des moments individuels et en conservant (enregistrant) les valeurs mesurées pendant qu'elles sont converties sous forme numérique. La séquence de valeurs discrètes obtenues peut être affichée sur l'écran sous la forme d'une forme d'onde ; en mettant ces valeurs au carré et en les additionnant, vous pouvez calculer la valeur quadratique moyenne du signal ; ils peuvent également être utilisés pour calculer le temps de montée, la valeur maximale, la moyenne temporelle, le spectre de fréquences, etc. L'échantillonnage temporel peut être effectué soit sur une seule période de signal (« temps réel »), soit (avec un échantillonnage séquentiel ou aléatoire) sur un certain nombre de périodes répétitives.
Voltmètres et multimètres numériques. Les voltmètres et multimètres numériques mesurent une valeur quasi statique d'une grandeur et l'indiquent sous forme numérique. Les voltmètres mesurent directement uniquement la tension, généralement CC, tandis que les multimètres peuvent mesurer la tension CC et CA, le courant, la résistance CC et parfois la température. Ce sont les instruments les plus courants usage général avec une erreur de mesure de 0,2 à 0,001 % peut avoir un affichage numérique à 3,5 ou 4,5 chiffres. Le caractère (chiffre) « demi-entier » est une convention indiquant que l'écran peut afficher des nombres au-delà du nombre nominal de caractères. Par exemple, un affichage à 3,5 chiffres (3,5 chiffres) dans la plage 1-2 V peut afficher des tensions jusqu'à 1,999 V.
Impédancemètres. Ce sont des instruments spécialisés qui mesurent et affichent la capacité d'un condensateur, la résistance d'une résistance, l'inductance d'un inducteur ou la résistance totale (impédance) de la connexion d'un condensateur ou d'un inducteur à une résistance. Des instruments de ce type sont disponibles pour mesurer la capacité de 0,00001 pF à 99,999 µF, la résistance de 0,00001 ohm à 99,999 kohm et l'inductance de 0,0001 mH à 99,999 H. Les mesures peuvent être effectuées à des fréquences de 5 Hz à 100 MHz, bien qu'un appareil le fasse. ne couvre pas toute la gamme de fréquences. À des fréquences proches de 1 kHz, l'erreur peut descendre jusqu'à 0,02 %, mais la précision diminue à proximité des limites des plages de fréquences et des valeurs mesurées. La plupart des instruments peuvent également afficher des valeurs dérivées, telles que le facteur de qualité d'une bobine ou le facteur de perte d'un condensateur, calculées à partir des principales valeurs mesurées.
APPAREILS ANALOGIQUES
Pour mesurer la tension, le courant et la résistance en courant continu, des appareils magnétoélectriques analogiques avec un aimant permanent et une partie mobile multitours sont utilisés. De tels dispositifs de type pointeur se caractérisent par une erreur de 0,5 à 5 %. Ils sont simples et peu coûteux (par exemple, les instruments automobiles indiquant le courant et la température), mais ne sont pas utilisés lorsqu'une précision significative est requise.
Appareils magnétoélectriques. De tels appareils utilisent la force d'interaction champ magnétique avec du courant dans les spires du bobinage du mobile, tendant à faire tourner ce dernier. Le moment de cette force est équilibré par le moment créé par le ressort opposé, de sorte que chaque valeur actuelle correspond à une certaine position de la flèche sur l'échelle. La partie mobile a la forme d'une armature en fil multitours de dimensions de 3-5 à 25-35 mm et est aussi légère que possible. La partie mobile, montée sur des paliers en pierre ou suspendue à une bande métallique, est placée entre les pôles d'un puissant aimant permanent. Deux ressorts spiraux qui équilibrent le couple servent également de conducteurs pour le remontage de la partie mobile. Un dispositif magnétoélectrique réagit au courant traversant le bobinage de sa partie mobile, et est donc un ampèremètre ou, plus précisément, un milliampèremètre (puisque la limite supérieure de la plage de mesure ne dépasse pas environ 50 mA). Il peut être adapté pour mesurer des courants plus importants en connectant une résistance shunt à faible résistance en parallèle avec l'enroulement de la partie mobile, de sorte que seule une petite fraction du courant total mesuré soit branchée dans l'enroulement de la partie mobile. Un tel dispositif convient aux courants mesurés en plusieurs milliers d’ampères. Si vous connectez une résistance supplémentaire en série avec le bobinage, l'appareil se transformera en voltmètre. La chute de tension aux bornes d'une telle connexion en série est égale au produit de la résistance de la résistance et du courant affiché par l'appareil, son échelle peut donc être calibrée en volts. Pour fabriquer un ohmmètre à partir d'un milliampèremètre magnétoélectrique, vous devez y connecter des résistances mesurées en série et appliquer connexion série tension constante, par exemple provenant d'une batterie. Le courant dans un tel circuit ne sera pas proportionnel à la résistance et une échelle spéciale est donc nécessaire pour corriger la non-linéarité. Il sera alors possible de lire directement la résistance sur la balance, mais pas avec une très grande précision.
Galvanomètres. Les appareils magnétoélectriques comprennent également des galvanomètres - des instruments très sensibles pour mesurer des courants extrêmement faibles. Les galvanomètres n'ont pas de roulements ; leur partie mobile est suspendue à un mince ruban ou fil, un champ magnétique plus fort est utilisé et l'aiguille est remplacée par un miroir collé au fil de suspension (Fig. 1). Le miroir tourne avec la partie mobile, et l'angle de sa rotation est estimé par le déplacement de la tache lumineuse qu'il projette sur une échelle installée à une distance d'environ 1 m. Les galvanomètres les plus sensibles sont capables de donner un écart d'échelle de . 1 mm avec une variation de courant de seulement 0,00001 μA.

APPAREILS D'ENREGISTREMENT
Les instruments d'enregistrement enregistrent « l'historique » des changements dans la valeur de la quantité mesurée. Les types les plus courants de tels instruments comprennent les enregistreurs à bande, qui enregistrent une courbe de changement de valeur avec un stylo sur une bande de papier graphique, les oscilloscopes électroniques analogiques, qui affichent la courbe de processus sur l'écran d'un tube cathodique, et les oscilloscopes numériques. qui stockent des signaux uniques ou rarement répétés. La principale différence entre ces appareils est la vitesse d'enregistrement. Les enregistreurs à bande, avec leurs pièces mécaniques mobiles, sont les plus adaptés à l'enregistrement de signaux qui changent en secondes, en minutes ou même plus lentement. Les oscilloscopes électroniques sont capables d'enregistrer des signaux qui évoluent dans le temps, de quelques millionièmes de seconde à plusieurs secondes.
PONTS DE MESURE
Le pont de mesure est généralement un pont à quatre bras circuit électrique, composé de résistances, de condensateurs et d'inductances, conçu pour déterminer le rapport des paramètres de ces composants. Une source d'alimentation est connectée à une paire de pôles opposés du circuit et un détecteur nul est connecté à l'autre. Les ponts de mesure ne sont utilisés que dans les cas où la plus grande précision de mesure est requise. (Pour les mesures de précision moyenne, il est préférable d'utiliser des instruments numériques car ils sont plus faciles à manipuler.) Les meilleurs ponts de mesure pour transformateurs alternatifs ont une erreur (mesure de rapport) de l'ordre de 0,0000001 %. Le pont le plus simple pour mesurer la résistance porte le nom de son inventeur, Charles Wheatstone.
Double pont de mesure DC. Difficile de se connecter à une résistance fils de cuivre, sans introduire de résistance de contact de l'ordre de 0,0001 Ohm ou plus. Dans le cas d'une résistance de 1 Ohm, une telle avance de courant introduit une erreur de l'ordre de seulement 0,01 %, mais pour une résistance de 0,001 Ohm l'erreur sera de 10 %. Pont de mesure double (pont de Thomson), dont le schéma est représenté sur la Fig. 2, est destiné à mesurer la résistance de résistances de référence de petite valeur. La résistance de ces résistances de référence à quatre pôles est définie comme le rapport de la tension à leurs bornes de potentiel (p1, p2 de la résistance Rs et p3, p4 de la résistance Rx sur la figure 2) au courant traversant leurs bornes de courant (c1, c2 et c3, c4). Avec cette technique, la résistance des fils de connexion n'introduit pas d'erreurs dans le résultat de la mesure de la résistance souhaitée. Deux bras supplémentaires m et n éliminent l'influence du fil de connexion 1 entre les bornes c2 et c3. Les résistances m et n de ces bras sont choisies pour que l'égalité M/m = N/n soit satisfaite. Ensuite, en changeant la résistance Rs, le déséquilibre est réduit à zéro et on trouve Rx = Rs(N /M).

Ponts de mesure AC. Les ponts de mesure CA les plus courants sont conçus pour mesurer soit à une fréquence de ligne de 50 à 60 Hz, soit à des fréquences audio (généralement autour de 1 000 Hz) ; les ponts de mesure spécialisés fonctionnent à des fréquences allant jusqu'à 100 MHz. En règle générale, dans les ponts de mesure AC, au lieu de deux bras qui règlent avec précision le rapport de tension, un transformateur est utilisé. Les exceptions à cette règle incluent le pont de mesure Maxwell-Wien.
Maxwell - Pont de mesure de Vienne. Un tel pont de mesure permet de comparer des étalons d'inductance (L) avec des étalons de capacité à une fréquence de fonctionnement qui n'est pas connue avec précision. Les étalons de capacité sont utilisés dans les mesures de haute précision car ils sont de conception plus simple que les étalons d'inductance de précision, plus compacts, plus faciles à protéger et ne créent pratiquement aucun champ électromagnétique externe. Les conditions d'équilibre de ce pont de mesure sont les suivantes : Lx = R2R3C1 et Rx = (R2R3)/R1 (Fig. 3). Le pont est équilibré même dans le cas d'une alimentation « impure » (c'est-à-dire une source de signal contenant des harmoniques de la fréquence fondamentale) si la valeur de Lx est indépendante de la fréquence.

où T est la période du signal Y(t). La valeur maximale Ymax est la plus grande valeur instantanée du signal, et la valeur absolue moyenne YAA est la valeur absolue moyennée dans le temps. Avec une forme d'oscillation sinusoïdale, Yeff = 0,707Ymax et YAA = 0,637Ymax.
Mesure de tension et de courant alternatif. Presque tous les instruments de mesure de tension et de courant alternatifs affichent une valeur qu'il est proposé de considérer comme la valeur efficace du signal d'entrée. Cependant, les instruments bon marché mesurent souvent la moyenne absolue ou valeur maximale signal, et l'échelle est calibrée de sorte que la lecture corresponde à la valeur efficace équivalente, en supposant que le signal d'entrée est sinusoïdal. Il ne faut pas oublier que la précision de tels dispositifs est extrêmement faible si le signal est non sinusoïdal. Les instruments capables de mesurer la valeur efficace réelle des signaux CA peuvent être basés sur l'un des trois principes suivants : multiplication électronique, échantillonnage du signal ou conversion thermique. En règle générale, les appareils basés sur les deux premiers principes réagissent à la tension et les instruments de mesure électriques thermiques - au courant. Lors de l'utilisation de résistances supplémentaires et shunt, tous les appareils peuvent mesurer à la fois le courant et la tension.
Multiplication électronique. La mise au carré et la moyenne dans le temps du signal d'entrée avec une certaine approximation sont effectuées circuits électroniques avec des amplificateurs et des éléments non linéaires pour effectuer de tels opérations mathématiques, comme trouver le logarithme et l'antilogarithme de signaux analogiques. Les appareils de ce type peuvent avoir une erreur de l'ordre de seulement 0,009 %.
Échantillonnage de signaux. Le signal AC est converti sous forme numérique à l'aide d'un CAN haute vitesse. Les valeurs du signal échantillonné sont mises au carré, additionnées et divisées par le nombre de valeurs échantillonnées dans une période de signal. L'erreur de ces appareils est de 0,01 à 0,1 %.
Instruments de mesure électriques thermiques. La plus grande précision dans la mesure des valeurs efficaces de tension et de courant est fournie par les instruments de mesure thermoélectriques. Ils utilisent un convertisseur de courant thermique sous la forme d'un petit récipient en verre sous vide avec un fil chauffant (0,5 à 1 cm de long), à la partie médiane duquel une jonction chaude de thermocouple est fixée avec une petite perle. Le cordon assure à la fois le contact thermique et l'isolation électrique. Avec une augmentation de la température, directement liée à la valeur efficace du courant dans le fil chauffant, une thermo-EMF (tension continue) apparaît à la sortie du thermocouple. De tels convertisseurs conviennent pour mesurer un courant alternatif avec une fréquence de 20 Hz à 10 MHz. Sur la fig. 5 montré schéma de circuit appareil de mesure électrique thermique avec deux convertisseurs de courant thermique sélectionnés en fonction de paramètres. Lorsqu'une tension alternative Vac est appliquée à l'entrée du circuit, une tension continue apparaît à la sortie du thermocouple du convertisseur TC1, l'amplificateur A crée un courant continu dans le fil chauffant du convertisseur TC2, auquel le thermocouple de ce dernier produit la même tension continue, et un appareil à courant continu conventionnel mesure le courant de sortie.

Si le temps (t1 - t2) est mesuré en secondes, la tension e - en volts et le courant i - en ampères, alors l'énergie W sera exprimée en watt-secondes, c'est-à-dire joules (1 J = 1 Wh). Si le temps se mesure en heures, alors l’énergie se mesure en wattheures. En pratique, il est plus pratique d’exprimer l’électricité en kilowattheures (1 kW*h = 1 000 Wh).
Compteurs d'électricité en temps partagé. Les compteurs d’électricité à temps partagé utilisent une méthode très unique mais précise pour mesurer la puissance électrique. Cet appareil dispose de deux canaux. Un canal est un commutateur électronique qui transmet ou non le signal d'entrée Y (ou le signal d'entrée -Y inversé) au filtre passe-bas. L'état de la clé est contrôlé par le signal de sortie du deuxième canal avec un rapport d'intervalles de temps "fermé"/"ouvert" proportionnel à son signal d'entrée. Le signal moyen à la sortie du filtre est égal à la moyenne temporelle du produit des deux signaux d'entrée. Si un signal d'entrée est proportionnel à la tension de charge et l'autre est proportionnel au courant de charge, alors la tension de sortie est proportionnelle à la puissance consommée par la charge. L'erreur de ces compteurs industriels est de 0,02 % à des fréquences allant jusqu'à 3 kHz (ceux de laboratoire ne sont que d'environ 0,0001 % à 60 Hz). En tant qu'instruments de haute précision, ils sont utilisés comme compteurs standards pour vérifier les instruments de mesure en état de marche.
Wattmètres d’échantillonnage et compteurs électriques. De tels dispositifs sont basés sur le principe d'un voltmètre numérique, mais disposent de deux canaux d'entrée qui échantillonnent les signaux de courant et de tension en parallèle. Chaque valeur d'échantillon e(k), représentant les valeurs instantanées du signal de tension au moment de l'échantillonnage, est multipliée par la valeur d'échantillon correspondante i(k) du signal de courant obtenu au même moment. La moyenne temporelle de ces produits est la puissance en watts :

Un additionneur qui accumule les produits de valeurs discrètes au fil du temps donne l'électricité totale en wattheures. L'erreur des compteurs d'électricité peut être aussi faible que 0,01 %.
Compteurs d'électricité à induction. Un compteur à induction n'est rien de plus qu'un moteur électrique à courant alternatif de faible puissance avec deux enroulements : un enroulement de courant et un enroulement de tension. Un disque conducteur placé entre les enroulements tourne sous l'influence d'un couple proportionnel à la puissance consommée. Ce couple est équilibré par les courants induits dans le disque par un aimant permanent, de sorte que la vitesse de rotation du disque soit proportionnelle à la consommation électrique. Le nombre de tours du disque pendant un temps donné est proportionnel à l'électricité totale reçue par le consommateur pendant ce temps. Le nombre de tours du disque est compté par un compteur mécanique, qui indique l'électricité en kilowattheures. Les appareils de ce type sont largement utilisés comme compteurs d'électricité domestique. Leur erreur est généralement de 0,5 % ; ils ont une longue durée de vie sous toutes conditions niveaux admissibles actuel.
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Électrique - 4. Codes électriques conception de réseaux de diffusion radio. M., Svyazizdat, 1961. 80 p.