Pri studiju elektrotehnike treba se baviti električnim, magnetskim i mehaničkim veličinama i mjeriti te veličine.

Izmjeriti električnu, magnetsku ili bilo koju drugu veličinu znači usporediti je s drugom homogenom veličinom uzetom kao jedinica.

Ovaj članak govori o klasifikaciji mjerenja koja su najvažnija za. Ova klasifikacija uključuje klasifikaciju mjerenja s metodološkog stajališta, tj. ovisno o općim tehnikama dobivanja rezultata mjerenja (vrste ili klase mjerenja), klasifikaciju mjerenja ovisno o uporabi principa i mjernih instrumenata (mjerne metode) i klasifikacija mjerenja ovisno o dinamici mjerenih veličina.

Vrste električnih mjerenja

Ovisno o općim metodama dobivanja rezultata, mjerenja se dijele na sljedeće vrste: izravna, neizravna i zajednička.

Prema izravnim mjerenjima uključuju one čiji su rezultati dobiveni izravno iz eksperimentalnih podataka. Izravno mjerenje može se konvencionalno izraziti formulom Y = X, gdje je Y željena vrijednost mjerene veličine; X je vrijednost izravno dobivena iz eksperimentalnih podataka. Ova vrsta mjerenja uključuje mjerenja raznih fizikalne veličine pomoću instrumenata kalibriranih u utvrđenim jedinicama.

Primjerice, mjerenje struje ampermetrom, temperature termometrom i sl. U ovu vrstu mjerenja spadaju i mjerenja kod kojih se željena vrijednost neke veličine utvrđuje izravnim uspoređivanjem s mjerom. Korištena sredstva i jednostavnost (ili složenost) eksperimenta ne uzimaju se u obzir pri klasificiranju mjerenja kao izravnog.

Neizravno mjerenje je mjerenje u kojem se željena vrijednost veličine nalazi na temelju poznatog odnosa između te veličine i veličina koje su podvrgnute izravnom mjerenju. Kod neizravnih mjerenja brojčana vrijednost izmjerene veličine određuje se izračunavanjem pomoću formule Y = F(Xl, X2 ... Xn), gdje je Y željena vrijednost izmjerene veličine; X1, X2, Xn - vrijednosti izmjerenih veličina. Kao primjer neizravnih mjerenja možemo navesti mjerenje snage u strujnim krugovima istosmjerna struja ampermetar i voltmetar.

Mjerenje zglobova nazivaju se one u kojima se željene vrijednosti suprotnih veličina određuju rješavanjem sustava jednadžbi koje povezuju vrijednosti traženih veličina s neposredno izmjerenim veličinama. Primjer zajedničkog mjerenja je određivanje koeficijenata u formuli koja povezuje otpor otpornika s njegovom temperaturom: Rt = R20

Električne metode mjerenja

Ovisno o skupu tehnika za korištenje principa i sredstava mjerenja, sve metode se dijele na metode neposredne procjene i metode usporedbe.

Esencija metoda izravne procjene leži u činjenici da se vrijednost izmjerene veličine prosuđuje prema očitanjima jednog (izravna mjerenja) ili više (posredna mjerenja) instrumenata, prethodno kalibriranih u jedinicama mjerene veličine ili u jedinicama drugih veličina na koje se mjeri mjerena veličina. ovisi.

Najjednostavniji primjer metode izravne procjene je mjerenje veličine jednim uređajem čija je skala graduirana u odgovarajućim jedinicama.

Druga velika skupina električnih mjernih metoda objedinjena je pod općim nazivom metode usporedbe. Tu spadaju sve one metode električnih mjerenja u kojima se izmjerena vrijednost uspoređuje s vrijednošću koju mjerilo reproducira. Tako, razlikovna značajka metode usporedbe je izravno sudjelovanje mjera u procesu mjerenja.

Metode usporedbe dijele se na: nulte, diferencijalne, supstitucijske i slučajne.

Nulta metoda je metoda usporedbe izmjerene vrijednosti s mjerom, u kojoj se rezultirajući učinak utjecaja vrijednosti na indikator dovodi na nulu. Dakle, kada se postigne ravnoteža, opaža se nestanak određene pojave, na primjer, struje u dijelu strujnog kruga ili napona na njemu, što se može zabilježiti uređajima koji služe za tu svrhu - nul-indikatorima. Zbog visoke osjetljivosti nul-indikatora, kao i zbog toga što se mjerenja mogu provoditi s velikom točnošću, postiže se veća točnost mjerenja.

Primjer korištenja nulte metode bilo bi mjerenje električni otpor most sa svojim punim balansiranjem.

Na diferencijalna metoda, kao i s nulom, izmjerena veličina uspoređuje se izravno ili neizravno s mjerom, a vrijednost izmjerene veličine kao rezultat usporedbe prosuđuje se prema razlici u učincima koje te količine istodobno proizvode i prema poznatoj vrijednosti reproduciranoj po mjeri. Dakle, kod diferencijalne metode dolazi do nepotpunog uravnoteženja izmjerene veličine i to je razlika između diferencijalne metode i nulte metode.

Diferencijalna metoda kombinira neke od značajki metode izravne procjene i neke od značajki nulte metode. Može dati vrlo točan rezultat mjerenja, samo ako se izmjerena veličina i mjera malo razlikuju jedna od druge.

Na primjer, ako je razlika između ove dvije veličine 1% i mjeri se s pogreškom do 1%, tada se pogreška u mjerenju željene količine smanjuje na 0,01%, ako se ne uzme u obzir pogreška mjerenja . Primjer primjene diferencijalne metode je mjerenje voltmetrom razlike dvaju napona od kojih je jedan poznat s velikom točnošću, a drugi je željena vrijednost.

Metoda zamjene sastoji se u naizmjeničnom mjerenju željene veličine uređajem i mjerenju istim uređajem mjere koja reproducira homogenu količinu mjerenom veličinom. Na temelju rezultata dvaju mjerenja može se izračunati željena vrijednost. Zbog činjenice da se oba mjerenja provode istim instrumentom pod istim vanjskim uvjetima, a željena vrijednost određena je omjerom očitanja instrumenta, pogreška rezultata mjerenja je značajno smanjena. Budući da pogreška instrumenta obično nije ista na različitim točkama ljestvice, najveća točnost mjerenja postiže se s istim očitanjima instrumenta.

Primjer primjene metode supstitucije bilo bi mjerenje relativno velike struje naizmjeničnim mjerenjem struje koja teče kroz kontrolirani i referentni otpornik. Strujni krug tijekom mjerenja mora se napajati iz istog izvora struje. Otpor izvora struje i uređaja za mjerenje struje mora biti vrlo malen u usporedbi s promjenjivim i referentnim otporom.

Metoda podudaranja je metoda u kojoj se razlika između izmjerene vrijednosti i vrijednosti reproducirane mjerom mjeri pomoću podudarnosti oznaka ljestvice ili periodičnih signala. Ova metoda se široko koristi u praksi neelektričnih mjerenja.

Primjer je mjerenje duljine. U električnim mjerenjima primjer je mjerenje brzine vrtnje tijela stroboskopom.

Naznačimo i mi klasifikacija mjerenja na temelju promjena u vremenu mjerene veličine. Ovisno o tome mijenja li se mjerena veličina tijekom vremena ili ostaje nepromijenjena tijekom procesa mjerenja, razlikuju se statička i dinamička mjerenja. Statička mjerenja su mjerenja stalnih ili ustaljenih vrijednosti. To uključuje mjerenje efektivnih i amplitudnih vrijednosti veličina, ali u stabilnom stanju.

Ako se mjere trenutne vrijednosti vremenski promjenjivih veličina, tada se mjerenja nazivaju dinamičkim. Ako tijekom dinamičkih mjerenja mjerni instrumenti omogućuju kontinuirano praćenje vrijednosti izmjerene veličine, takva se mjerenja nazivaju kontinuiranim.

Moguće je izmjeriti veličinu mjerenjem njezinih vrijednosti u određenim vremenima t1, t2, itd. Kao rezultat toga, neće biti poznate sve vrijednosti izmjerene veličine, već samo vrijednosti u odabranim vremenima. Takva mjerenja nazivaju se diskretna.

Mjerenje električnih parametara obavezan je korak u razvoju i proizvodnji elektroničkih proizvoda. Za kontrolu kvalitete proizvedenih uređaja potrebno je postupno praćenje njihovih parametara. Ispravno određivanje funkcionalnosti budućeg kontrolno-mjernog kompleksa zahtijeva određivanje vrsta električne kontrole: industrijska ili laboratorijska, potpuna ili selektivna, statistička ili pojedinačna, apsolutna ili relativna itd.

U strukturi proizvodnje proizvoda razlikuju se sljedeće vrste kontrole:

• Ulazna kontrola;
• Interoperacijska kontrola;
• Praćenje radnih parametara;
• Ispitivanja prihvatljivosti.

U proizvodnji tiskane ploče i elektroničke komponente (područje ciklusa inženjeringa instrumenata), potrebno je izvršiti ulazna kontrola kvaliteta sirovina i komponenti, električna kontrola kvalitete metalizacije gotovih tiskanih pločica, kontrola radnih parametara sklopljenih elektroničkih komponenti. Za rješavanje ovih problema moderni proizvodni sustavi uspješno koriste električne upravljačke sustave tipa adaptera, kao i sustave s "letećim" sondama.

Proizvodnja komponenata u paketu (zapakirani proizvodni ciklus) će pak zahtijevati ulaznu parametarsku kontrolu pojedinačnih kristala i paketa, naknadnu međuoperacijsku kontrolu nakon zavarivanja kristalnih vodova ili njegove ugradnje, te konačno parametarsku i funkcionalnu kontrolu gotov proizvod.

Proizvodnja poluvodičkih komponenti i integriranih sklopova (proizvodnja čipova) zahtijevat će detaljniju kontrolu električne karakteristike. U početku je potrebno kontrolirati svojstva ploče, površinska i volumetrijska, nakon čega se preporuča kontrola karakteristika glavnih funkcionalnih slojeva, a nakon nanošenja slojeva metalizacije provjeriti kvalitetu izvedbe i električna svojstva. Nakon primitka strukture na pločici potrebno je provesti parametarska i funkcionalna ispitivanja, izmjeriti statičke i dinamičke karakteristike, pratiti integritet signala, analizirati svojstva strukture i verificirati radne karakteristike.

Parametarska mjerenja:

Parametarska analiza uključuje skup tehnika za mjerenje i praćenje pouzdanosti parametara napona, struje i snage, bez praćenja funkcionalnosti uređaja. Električno mjerenje uključuje primjenu električnog podražaja na uređaj koji se mjeri (DUT) i mjerenje odziva DUT-a. Parametarska mjerenja provode se na istosmjernoj struji (standardna istosmjerna mjerenja strujno-naponskih karakteristika (volt-amperske karakteristike), mjerenje strujnih krugova itd.), na niske frekvencije(višelančana mjerenja kapacitivno-naponskih karakteristika (CV karakteristike), kompleksna mjerenja impedancije i imitancije, analiza materijala itd.), mjerenja impulsa (impulsne I-V karakteristike, otklanjanje grešaka u vremenu odziva itd.). Za rješavanje problema parametarskih mjerenja koristi se veliki broj specijalizirane upravljačke i mjerne opreme: generatori proizvoljnih valnih oblika, izvori napajanja (konstantni i naizmjenična struja), sorsometri, ampermetri, voltmetri, multimetri, LCR i mjerači impedancije, parametarski analizatori i krivulje, i još mnogo toga, kao i veliki broj dodataka, pribora i pribora.

Primjena:

• Mjerenje osnovnih karakteristika (struja, napon, snaga) električnih krugova;
• Mjerenje otpora, kapaciteta i induktiviteta pasivnih i aktivnih elemenata električnih krugova;
• Mjerenje ukupne impedancije i imitanse;
• Mjerenje strujno-naponskih karakteristika u kvazistatičkim i pulsni modovi;
• Mjerenje strujno-naponskih karakteristika u kvazistatičkom i višefrekventnom načinu rada;
• Karakterizacija poluvodičkih komponenti;
• Analiza kvarova.

Funkcionalna mjerenja:

Funkcionalna analiza uključuje skup tehnika za mjerenje i praćenje performansi uređaja tijekom osnovnih operacija. Ove tehnike vam omogućuju da izgradite model (fizički, kompaktni ili bihevioralni) uređaja na temelju podataka dobivenih tijekom procesa mjerenja. Analiza dobivenih podataka omogućuje vam praćenje stabilnosti karakteristika proizvedenih uređaja, njihovo istraživanje i razvoj novih, otklanjanje grešaka u tehnološkim procesima i prilagodbu topologije. Za rješavanje funkcionalnih mjernih problema koristi se velik broj specijalizirane ispitne i mjerne opreme: osciloskopi, mrežni analizatori, brojači frekvencija, mjerači šuma, mjerači snage, spektralni analizatori, detektori i mnogi drugi, kao i veliki broj pribora, pribora i uređaji.

Primjena:

• Mjerenje slabih signala: parametri prijenosa i refleksije signala, upravljanje manipulacijom;
• Mjerenja jakog signala: kompresija pojačanja, Load-Pull mjerenja itd.;
• Generiranje i pretvorba frekvencija;
• Analiza valnog oblika u vremenskoj i frekvencijskoj domeni;
• Mjerenje vrijednosti buke i analiza parametara buke;
• Provjera čistoće signala i analiza intermodulacijske distorzije;
• Analiza integriteta signala, standardizacija;

Mjerenja sonde:

Mjerenja sonde treba posebno istaknuti. Aktivan razvoj mikro i nanoelektronike doveo je do potrebe za točnim i pouzdanim mjerenjima na pločici, koja su moguća samo uz kvalitetan, stabilan i pouzdan kontakt koji ne uništava uređaj. Rješenje ovih problema postiže se korištenjem sondnih stanica, posebno dizajniranih za određenu vrstu mjerenja koje provode sondno upravljanje. Postaje su dizajnirane posebno za isključivanje vanjskih utjecaja, vlastite buke i održavanje "čistoće" eksperimenta. Sve mjere su dane na razini ploče/krhotine, prije nego što se podijeli na kristale i zapakira.

Primjena:

• Mjerenje koncentracije nositelja naboja;
• Mjerenje površinskog i volumenskog otpora;
• Analiza kvalitete poluvodičkih materijala;
• Provođenje parametarskog ispitivanja na razini pločice;
• Ponašanje funkcionalne analize na razini pločica;
• Provođenje mjerenja i nadzora elektrofizičkih parametara (vidi dolje) poluvodičkih uređaja;
• Kontrola kvalitete tehnoloških procesa.

Radio mjerenja:

Mjerenje radijskih emisija, elektromagnetska kompatibilnost, ponašanje signala primopredajnih uređaja i antensko-fiderskih sustava, kao i njihova otpornost na smetnje, zahtijevaju posebne vanjski uvjeti izvođenje eksperimenta. RF mjerenja zahtijevaju poseban pristup. Ne samo karakteristike prijemnika i odašiljača, već i vanjsko elektromagnetsko okruženje (ne isključujući interakciju vremena, frekvencije i karakteristika snage, kao i položaj svih elemenata sustava jedan u odnosu na drugi, te dizajn aktivnog elementi) pridonose svojim utjecajem.

Primjena:

• Radar i nalaz smjera;
• Telekomunikacije i komunikacijski sustavi;
• Elektromagnetska kompatibilnost i otpornost na buku;
• Analiza integriteta signala, standardizacija.

Elektrofizička mjerenja:

Mjerenje električnih parametara često je usko povezano s mjerenjem/utjecajem fizičkih parametara. Elektrofizička mjerenja koriste se za sve uređaje koji bilo koji vanjski utjecaj pretvaraju u električnu energiju i/ili obrnuto. LED diode, mikroelektromehanički sustavi, fotodiode, senzori tlaka, protoka i temperature, kao i svi uređaji koji se temelje na njima, zahtijevaju kvalitativnu i kvantitativnu analizu interakcije fizičkih i električnih karakteristika uređaja.

Primjena:

• Mjerenje intenziteta, valnih duljina i smjera zračenja, strujno-naponskih karakteristika, svjetlosnog toka i LED spektra;
• Mjerenje osjetljivosti i šuma, strujno-naponskih karakteristika, spektralnih i svjetlosnih karakteristika fotodioda;
• Analiza osjetljivosti, linearnosti, točnosti, rezolucije, pragova, zazora, buke, prijelaznog odziva i energetske učinkovitosti za MEMS aktuatore i senzore;
• Analiza karakteristika poluvodičkih uređaja (kao što su MEMS aktuatori i senzori) u vakuumu iu visokotlačnoj komori;
• Analiza karakteristika temperaturnih ovisnosti, kritičnih struja i utjecaja polja u supravodičima.

Električna mjerenja uključuju mjerenja fizičkih veličina kao što su napon, otpor, struja i snaga. Mjerenja se vrše pomoću raznim sredstvima– mjerni instrumenti, sklopovi i posebni uređaji. Vrsta mjernog uređaja ovisi o vrsti i veličini (rasponu vrijednosti) mjerne veličine, kao i o potrebnoj točnosti mjerenja. Osnovne SI jedinice koje se koriste u električnim mjerenjima su volt (V), ohm (Ω), farad (F), henry (H), amper (A) i sekunda (s).

Električno mjerenje je određivanje (eksperimentalnim metodama) vrijednosti fizikalne veličine izražene u odgovarajućim jedinicama.

Vrijednosti jedinica električnih veličina određene su međunarodnim sporazumom u skladu sa zakonima fizike. Budući da je „održavanje“ jedinica električnih veličina određenih međunarodnim ugovorima prepuno poteškoća, one se predstavljaju kao „praktični“ etaloni za jedinice električnih veličina.

Etalone podržavaju državni mjeriteljski laboratoriji različite zemlje. S vremena na vrijeme provode se eksperimenti kako bi se razjasnila korespondencija između vrijednosti standarda jedinica električnih veličina i definicija tih jedinica. Godine 1990. državni mjeriteljski laboratoriji industrijaliziranih zemalja potpisali su sporazum o usklađivanju svih praktičnih etalona jedinica električnih veličina međusobno i s međunarodnim definicijama jedinica tih veličina.

Električna mjerenja provode se u skladu s državnim standardima jedinica napona i istosmjerne struje, otpora istosmjerne struje, induktiviteta i kapaciteta. Takvi etaloni su uređaji koji imaju stabilna električna svojstva, odnosno instalacije u kojima se na temelju određene fizikalne pojave reproducira električna veličina izračunata iz poznatih vrijednosti temeljnih fizikalnih konstanti. Standardi za vat i vat-sat nisu podržani, budući da je prikladnije izračunati vrijednosti ovih jedinica pomoću definirajućih jednadžbi koje ih povezuju s jedinicama drugih veličina.

Električni mjerni instrumenti najčešće mjere trenutne vrijednosti ili električnih veličina ili neelektričnih veličina pretvorenih u električne. Svi uređaji dijele se na analogne i digitalne. Prvi obično pokazuju vrijednost izmjerene veličine pomoću strelice koja se pomiče po skali s podjelama. Potonji su opremljeni digitalnim zaslonom koji prikazuje izmjerenu vrijednost u obliku broja.

Digitalni instrumenti su poželjniji za većinu mjerenja, budući da su prikladniji za očitavanje i općenito su svestraniji. Digitalni multimetri ("multimetri") i digitalni voltmetri koriste se za mjerenje istosmjernog otpora, kao i izmjeničnog napona i struje, srednje do visoke točnosti.

Analogne uređaje postupno zamjenjuju digitalni, iako se i dalje koriste tamo gdje je važna niska cijena i nije potrebna velika točnost. Za najtočnija mjerenja otpora i impedancije postoje mjerni mostovi i drugi specijalizirani mjerači. Za bilježenje tijeka promjena izmjerene vrijednosti kroz vrijeme koriste se instrumenti za bilježenje - trakasti snimači i elektronički osciloskopi, analogni i digitalni.

Mjerenja električnih veličina jedna su od najčešćih vrsta mjerenja. Zahvaljujući stvaranju električnih uređaja koji pretvaraju različite neelektrične veličine u električne, metode i sredstva električni uređaji koriste se u mjerenjima gotovo svih fizikalnih veličina.

Područje primjene električnih mjernih instrumenata:

· Znanstveno istraživanje u fizici, kemiji, biologiji itd.;

· tehnološki procesi u energetici, metalurgiji, kemijskoj industriji itd.;

· prijevoz;

· istraživanje i proizvodnja mineralnih sirovina;

· meteorološki i oceanološki rad;

· medicinska dijagnostika;

· proizvodnju i rad radijskih i televizijskih uređaja, zrakoplova i svemirska letjelica i tako dalje.

Veliki izbor električnih veličina, široki rasponi njihovih vrijednosti, zahtjeva visoka preciznost mjerenja, raznolikost uvjeta i područja primjene električnih mjernih instrumenata doveli su do različitih metoda i sredstava električnih mjerenja.

Mjerenje "aktivnih" električnih veličina (struja, električni napon itd.), koji karakterizira energetsko stanje mjernog objekta, temelji se na izravnom utjecaju tih veličina na sredstva osjetljivog elementa i, u pravilu, popraćen je potrošnjom određene količine električna energija od objekta mjerenja.

Mjerenje "pasivnih" električnih veličina (električni otpor, njegove složene komponente, induktivitet, tangens dielektričnog gubitka itd.) koje karakteriziraju električna svojstva mjernog objekta zahtijeva napajanje mjernog objekta iz vanjskog izvora električne energije i mjerenje parametara odziva signal.
Metode i načini električnih mjerenja u istosmjernim i izmjeničnim krugovima bitno se razlikuju. U krugovima izmjenične struje ovise o učestalosti i prirodi promjene veličina, kao io tome koje se karakteristike promjenjivih električnih veličina (trenutačne, efektivne, maksimalne, prosječne) mjere.

Za električna mjerenja u istosmjernim krugovima najviše se koriste magnetoelektrični mjerni instrumenti i digitalni mjerni uređaji. Za električna mjerenja u krugovima izmjenične struje - elektromagnetski instrumenti, elektrodinamički instrumenti, indukcijski instrumenti, elektrostatički instrumenti, ispravljački električni mjerni instrumenti, osciloskopi, digitalni mjerni instrumenti. Neki od navedenih instrumenata koriste se za električna mjerenja u izmjeničnim i istosmjernim krugovima.

Vrijednosti izmjerenih električnih veličina su približno unutar sljedećih granica: jakost struje - od do A, napon - od do V, otpor - od do Ohma, snaga - od W do desetaka GW, frekvencija izmjenične struje - od do Hz. Rasponi izmjerenih vrijednosti električnih veličina imaju stalnu tendenciju širenja. Mjerenja na visokim i ultravisokim frekvencijama, mjerenje malih struja i velikih otpora, visokih napona i karakteristika električnih veličina u snažnim elektranama postale su sekcije koje razvijaju specifične metode i sredstva električnih mjerenja.

Proširenje mjernih područja električnih veličina povezano je s razvojem tehnologije električnih mjernih pretvarača, posebice s razvojem tehnologije pojačanja i slabljenja električnih struja i napona. Specifični problemi električnih mjerenja ultra-malih i ultra-velikih vrijednosti električnih veličina uključuju borbu protiv izobličenja koja prate procese pojačanja i slabljenja električnih signala, te razvoj metoda za izolaciju korisnog signala od pozadinskog šuma. .

Granice dopuštenih pogrešaka u električnim mjerenjima kreću se od približno jedinica do %. Za relativno gruba mjerenja koriste se izravni mjerni instrumenti. Za točnija mjerenja koriste se metode koje se provode pomoću premosnih i kompenzacijskih električnih krugova.

Korištenje električnih mjernih metoda za mjerenje neelektričnih veličina temelji se ili na poznatom odnosu između neelektričnih i električnih veličina ili na uporabi mjernih pretvarača (senzora).

Kako bi se osigurao zajednički rad senzora sa sekundarnim mjernim instrumentima, prijenos električnih izlaznih signala senzora na udaljenost i povećanje otpornosti na šum odaslanih signala, koriste se različiti električni međumjerni pretvarači, koji u pravilu istodobno obavljaju funkcije pojačanja (rjeđe, prigušenje) električnih signala, kao i nelinearne transformacije za kompenzaciju nelinearnosti senzora.

Na ulaz međumjernih pretvarača mogu se dovoditi bilo koji električni signali (veličine), a kao izlazni signali najčešće se koriste objedinjeni električni signali istosmjerne, sinusne ili impulsne struje (napona). AC izlazni signali koriste amplitudnu, frekvencijsku ili faznu modulaciju. Digitalni pretvarači postaju sve rašireniji kao međumjerni pretvarači.

Složena automatizacija znanstvenih eksperimenata i tehnoloških procesa dovela je do stvaranja složenih sredstava mjernih instalacija, mjernih i informacijskih sustava, kao i do razvoja telemetrijske tehnike i radiotelemehanike.

Suvremeni razvoj električnih mjerenja karakterizira uporaba novih fizikalnih učinaka. Na primjer, trenutno, za stvaranje vrlo osjetljivih i visoko preciznih električnih mjernih instrumenata, kvantni efekti Josephson, Hall i dr. Dostignuća elektronike široko se uvode u mjernu tehniku, koristi se mikrominijaturizacija mjernih instrumenata, njihovo sučelje s računalnom tehnologijom, automatizacija električnih mjernih procesa, kao i objedinjavanje mjeriteljskih i drugih zahtjeva za njih.

Plan

Uvod

Mjerači struje

Mjerenje napona

Kombinirani uređaji magnetoelektričnog sustava

Univerzalni elektronički mjerni instrumenti

Mjerni šantovi

Instrumenti za mjerenje otpora

Određivanje otpora tla

Magnetski tok

Indukcija

Bibliografija

Uvod

Mjerenje je postupak pronalaženja vrijednosti fizikalne veličine eksperimentalnim putem, pomoću posebnih tehničkih sredstava – mjernih instrumenata.

Dakle, mjerenje je informacijski proces dobivanja, eksperimentalnim putem, numeričkog odnosa između dane fizikalne veličine i neke od njezinih vrijednosti, uzetih kao jedinica za usporedbu.

Rezultat mjerenja je imenovani broj dobiven mjerenjem fizičke veličine. Jedan od glavnih zadataka mjerenja je procijeniti stupanj aproksimacije ili razlike između istinitog i prave vrijednosti mjerena fizikalna veličina – pogreška mjerenja.

Glavni parametri električnih krugova su: struja, napon, otpor, strujna snaga. Za mjerenje ovih parametara koriste se električni mjerni instrumenti.

Mjerenje parametara električnih krugova provodi se na dva načina: prvi je izravna metoda mjerenja, drugi je neizravna metoda mjerenja.

Metoda izravnog mjerenja uključuje dobivanje rezultata izravno iz iskustva. Neizravno mjerenje je mjerenje u kojem se željena veličina nalazi na temelju poznatog odnosa između te veličine i količine dobivene kao rezultat izravnog mjerenja.

Električni mjerni instrumenti su klasa uređaja koji se koriste za mjerenje različitih električnih veličina. Skupina električnih mjernih instrumenata također uključuje, osim samih mjernih instrumenata, i druge mjerne instrumente - mjerila, pretvarače, složene instalacije.

Električni mjerni instrumenti razvrstavaju se na sljedeći način: prema izmjerenoj i ponovljivoj fizičkoj veličini (ampermetar, voltmetar, ommetar, frekvencijski metar i dr.); prema namjeni (mjerni instrumenti, mjere, mjerni pretvarači, mjerne instalacije i sustavi, pomoćni uređaji); po načinu davanja rezultata mjerenja (prikaz i snimanje); metodom mjerenja (uređaji za izravnu procjenu i uređaji za usporedbu); metodom primjene i dizajna (ploča, prijenosna i stacionarna); prema principu rada (elektromehanički - magnetoelektrični, elektromagnetski, elektrodinamički, elektrostatski, ferodinamički, indukcijski, magnetodinamički; elektronički; termoelektrični; elektrokemijski).

U ovom eseju pokušat ću govoriti o uređaju, principu rada, dati opis i Kratak opis električni mjerni instrumenti elektromehaničke klase.

Mjerenje struje

Ampermetar je uređaj za mjerenje jakosti struje u amperima (slika 1). Ljestvica ampermetara kalibrirana je u mikroamperima, miliamperima, amperima ili kiloamperima u skladu s mjernim granicama uređaja. U električnom krugu ampermetar je spojen u seriju s dijelom električnog kruga (slika 2) u kojem se mjeri struja; za povećanje granice mjerenja - s šantom ili kroz transformator.

Najčešći ampermetri su oni kod kojih se pomični dio uređaja sa kazaljkom zakrene za kut razmjeran jakosti struje koja se mjeri.

Ampermetri su magnetoelektrični, elektromagnetski, elektrodinamički, toplinski, indukcijski, detektorski, termoelektrični i fotoelektrični.

Magnetoelektrični ampermetri mjere istosmjernu struju; indukcija i detektor - izmjenična struja; ampermetri drugih sustava mjere jakost bilo koje struje. Najtočniji i najosjetljiviji su magnetoelektrični i elektrodinamički ampermetri.

Načelo rada magnetoelektričnog uređaja temelji se na stvaranju zakretnog momenta zbog interakcije između polja trajnog magneta i struje koja prolazi kroz namot okvira. Na okvir je spojena strelica koja se kreće duž ljestvice. Kut rotacije strelice proporcionalan je jakosti struje.

Elektrodinamički ampermetri sastoje se od nepomičnih i pomičnih svitaka spojenih paralelno ili serijski. Interakcija između struja koje prolaze kroz zavojnice uzrokuje otklone pomične zavojnice i strelice povezane s njom. U električnom krugu ampermetar je spojen u seriju s teretom, a kada visoki napon ili velike struje – preko transformatora.

Tehnički podaci nekih vrsta kućnih ampermetara, miliampermetara, mikroampermetara, magnetoelektričnih, elektromagnetskih, elektrodinamičkih i toplinskih sustava dani su u tablici 1.

Stol 1. Ampermetri, miliampermetri, mikroampermetri

Mjerenje napona

Voltmetar - mjerni uređaj za izravno očitavanje za određivanje napona ili EMF u električnim krugovima (slika 3). Spojen paralelno na trošilo ili izvor električne energije (slika 4).

Prema principu rada voltmetri se dijele na: elektromehaničke - magnetoelektrične, elektromagnetske, elektrodinamičke, elektrostatičke, ispravljačke, termoelektrične; elektronički – analogni i digitalni. Prema namjeni: istosmjerna struja; naizmjenična struja; puls; osjetljiv na fazu; selektivno; univerzalni. Po dizajnu i načinu primjene: ploča; prenosiv; stacionarni. Tehnički podaci nekih domaćih voltmetara, milivoltmetara magnetoelektričnih, elektrodinamičkih, elektromagnetskih i toplinskih sustava prikazani su u tablici 2.

Tablica 2. Voltmetri i milivoltmetri

Za mjerenja u krugovima istosmjerne struje koriste se kombinirani instrumenti magnetoelektričnog sustava, amper-voltmetri. Tehnički podaci o pojedinim vrstama uređaja dati su u tablici 3.

Tablica 3. Kombinirani uređaji magnetoelektričnog sustava.

Tehnički podaci o kombiniranim instrumentima - ampervoltmetrima i ampervoltmetrima za mjerenje napona i struje, kao i snage u krugovima izmjenične struje.

Kombinirani prijenosni instrumenti za mjerenje istosmjernih i izmjeničnih strujnih krugova omogućuju mjerenje istosmjernih i izmjeničnih struja i otpora, a neki i kapacitivnost elemenata u vrlo širokom rasponu, kompaktni su i imaju autonomno napajanje, što osigurava njihovu široka primjena. Klasa točnosti ove vrste DC uređaja je 2,5; na varijabli – 4,0.

Univerzalni elektronički mjerni instrumenti

ELEKTRIČNA MJERENJA
mjerenje električnih veličina kao što su napon, otpor, struja, snaga. Mjerenja se vrše različitim sredstvima - mjernim instrumentima, strujnim krugovima i posebnim uređajima. Vrsta mjernog uređaja ovisi o vrsti i veličini (rasponu vrijednosti) mjerne veličine, kao i o potrebnoj točnosti mjerenja. Osnovne SI jedinice koje se koriste u električnim mjerenjima su volt (V), ohm (Ω), farad (F), henry (H), amper (A) i sekunda (s).
STANDARDI JEDINICA ELEKTRIČNIH VELIČINA
Električno mjerenje je određivanje (eksperimentalnim metodama) vrijednosti fizikalne veličine izražene u odgovarajućim jedinicama (na primjer, 3 A, 4 V). Vrijednosti jedinica električnih veličina određene su međunarodnim ugovorom u skladu sa zakonima fizike i jedinicama mehaničkih veličina. Budući da je „održavanje“ jedinica električnih veličina određenih međunarodnim ugovorima prepuno poteškoća, one se prikazuju kao „praktični“ etaloni jedinica električnih veličina. Takve standarde podržavaju državni mjeriteljski laboratoriji u različitim zemljama. Na primjer, u Sjedinjenim Državama Nacionalni institut za standarde i tehnologiju snosi zakonsku odgovornost za održavanje standarda za jedinice električnih veličina. S vremena na vrijeme provode se eksperimenti kako bi se razjasnila korespondencija između vrijednosti standarda jedinica električnih veličina i definicija tih jedinica. Godine 1990. državni mjeriteljski laboratoriji industrijaliziranih zemalja potpisali su sporazum o usklađivanju svih praktičnih etalona jedinica električnih veličina međusobno i s međunarodnim definicijama jedinica tih veličina. Električna mjerenja provode se u skladu s državnim standardima jedinica napona i istosmjerne struje, otpora istosmjerne struje, induktiviteta i kapaciteta. Takvi etaloni su uređaji koji imaju stabilna električna svojstva, odnosno instalacije u kojima se na temelju određene fizikalne pojave reproducira električna veličina izračunata iz poznatih vrijednosti temeljnih fizikalnih konstanti. Standardi za vat i vat-sat nisu podržani, budući da je prikladnije izračunati vrijednosti ovih jedinica pomoću definirajućih jednadžbi koje ih povezuju s jedinicama drugih veličina. vidi također MJERNE JEDINICE FIZIKALNIH VELIČINA.
MJERNI INSTRUMENTI
Električni mjerni instrumenti najčešće mjere trenutne vrijednosti ili električnih veličina ili neelektričnih veličina pretvorenih u električne. Svi uređaji dijele se na analogne i digitalne. Prvi obično pokazuju vrijednost izmjerene veličine pomoću strelice koja se pomiče po skali s podjelama. Potonji su opremljeni digitalnim zaslonom koji prikazuje izmjerenu vrijednost u obliku broja. Digitalni instrumenti poželjniji su za većinu mjerenja jer su točniji, lakše ih je očitati i općenito su svestraniji. Digitalni multimetri ("multimetri") i digitalni voltmetri koriste se za mjerenje istosmjernog otpora, kao i izmjeničnog napona i struje, srednje do visoke točnosti. Analogne uređaje postupno zamjenjuju digitalni, iako se i dalje koriste tamo gdje je važna niska cijena i nije potrebna velika točnost. Za najtočnija mjerenja otpora i impedancije postoje mjerni mostovi i drugi specijalizirani mjerači. Za bilježenje tijeka promjena izmjerene vrijednosti kroz vrijeme koriste se instrumenti za bilježenje - trakasti snimači i elektronički osciloskopi, analogni i digitalni.
DIGITALNI INSTRUMENTI
U svim digitalnim mjerni instrumenti(osim najjednostavnijih) pojačala i druge elektroničke komponente služe za pretvaranje ulaznog signala u naponski signal, koji se potom analogno-digitalnim pretvaračem (ADC) pretvara u digitalni oblik. Broj koji izražava izmjerenu vrijednost prikazuje se na svjetlosnoj diodi (LED), vakuumskom fluorescentnom ili tekućem kristalnom (LCD) indikatoru (zaslonu). Uređaj obično radi pod kontrolom ugrađenog mikroprocesora, a kod jednostavnih uređaja mikroprocesor je kombiniran s ADC-om na jednom integriranom krugu. Digitalni uređaji dobro su prilagođeni za rad kada su spojeni na vanjsko računalo. U nekim vrstama mjerenja takvo računalo prebacuje mjerne funkcije uređaja i daje naredbe za prijenos podataka za njihovu obradu.
Analogno-digitalni pretvarači. Postoje tri glavne vrste ADC-a: integrirajući, sukcesivne aproksimacije i paralelni. Integrirajući ADC izračunava prosjek ulaznog signala tijekom vremena. Od tri navedena tipa, ovaj je najtočniji, iako najsporiji. Vrijeme pretvorbe integrirajućeg ADC-a kreće se od 0,001 do 50 s ili više, pogreška je 0,1-0,0003%. Pogreška sukcesivne aproksimacije ADC-a je nešto veća (0,4-0,002%), ali je vrijeme pretvorbe iz ELEKTRIČNA MJERENJE 10 μs u ELEKTRIČNA MJERENJA 1 ms. Paralelni ADC su najbrži, ali i najmanje točni: vrijeme pretvorbe im je oko 0,25 ns, pogreška je od 0,4 do 2%.
Metode diskretizacije. Signal se uzorkuje u vremenu brzim mjerenjem u pojedinim točkama vremena i čuvanjem (spremanjem) izmjerenih vrijednosti dok se pretvaraju u digitalni oblik. Niz dobivenih diskretnih vrijednosti može se prikazati na zaslonu u obliku valnog oblika; kvadriranjem ovih vrijednosti i zbrajanjem, možete izračunati srednju kvadratnu vrijednost signala; također se mogu koristiti za izračunavanje vremena porasta, maksimalne vrijednosti, vremenskog prosjeka, frekvencijskog spektra itd. Vremensko uzorkovanje može se provesti ili tijekom jednog razdoblja signala ("stvarno vrijeme") ili (sa sekvencijalnim ili nasumičnim uzorkovanjem) tijekom niza ponavljajućih razdoblja.
Digitalni voltmetri i multimetri. Digitalni voltmetri i multimetri mjere kvazistatičku vrijednost veličine i prikazuju je u digitalnom obliku. Voltmetri izravno mjere samo napon, obično DC, dok multimetri mogu mjeriti DC i AC napon, struju, DC otpor i ponekad temperaturu. Ovi najčešći ispitni instrumenti opće namjene, s točnošću mjerenja u rasponu od 0,2 do 0,001%, mogu imati digitalni zaslon od 3,5 ili 4,5 znamenki. Znak "polucijeli broj" (znamenka) je konvencija koja označava da zaslon može prikazati brojeve izvan nominalnog broja znakova. Na primjer, 3,5-znamenkasti (3,5-znamenkasti) zaslon u rasponu od 1-2V može prikazati napone do 1,999V.
Mjerači impedancije. To su specijalizirani instrumenti koji mjere i prikazuju kapacitet kondenzatora, otpor otpornika, induktivitet induktora ili ukupni otpor (impedanciju) spoja kondenzatora ili induktora na otpornik. Dostupni su instrumenti ove vrste za mjerenje kapaciteta od 0,00001 pF do 99,999 µF, otpora od 0,00001 ohma do 99,999 kohma i induktiviteta od 0,0001 mH do 99,999 H. Mjerenja se mogu vršiti na frekvencijama od 5 Hz do 100 MHz, iako jedan uređaj radi ne pokriva cijeli raspon frekvencija. Na frekvencijama blizu 1 kHz, pogreška može biti samo 0,02%, ali se točnost smanjuje blizu granica frekvencijskih raspona i izmjerenih vrijednosti. Većina instrumenata također može prikazati izvedene vrijednosti, kao što je faktor kvalitete zavojnice ili faktor gubitka kondenzatora, izračunate iz glavnih izmjerenih vrijednosti.
ANALOGNI UREĐAJI
Za mjerenje napona, struje i otpora pri istosmjernoj struji koriste se analogni magnetoelektrični uređaji s permanentnim magnetom i pokretnim dijelom s više zavoja. Takve uređaje tipa pokazivača karakterizira pogreška od 0,5 do 5%. Oni su jednostavni i jeftini (na primjer, automobilski instrumenti koji pokazuju struju i temperaturu), ali se ne koriste tamo gdje je potrebna značajna točnost.
Magnetoelektrični uređaji. Takvi uređaji koriste silu interakcije magnetsko polje sa strujom u zavojima namota pokretnog dijela, nastojeći okrenuti potonji. Moment te sile uravnotežuje se momentom koji stvara suprotna opruga, tako da svaka vrijednost struje odgovara određenom položaju strelice na skali. Pokretni dio ima oblik višenavojnog žičanog okvira dimenzija od 3-5 do 25-35 mm i izrađen je što je moguće lakše. Pokretni dio, postavljen na kamene ležajeve ili obješen na metalnu traku, smješten je između polova jakog trajnog magneta. Dvije spiralne opruge koje uravnotežuju moment ujedno služe i kao vodiči za namatanje pokretnog dijela. Magnetoelektrični uređaj reagira na struju koja prolazi kroz namot njegovog pokretnog dijela, pa je stoga ampermetar ili, točnije, miliampermetar (budući da gornja granica mjernog područja ne prelazi približno 50 mA). Može se prilagoditi za mjerenje većih struja spajanjem otpornika niskog otpora paralelno s namotom pokretnog dijela tako da se samo mali dio ukupne struje koja se mjeri razgrana u namotu pokretnog dijela. Takav je uređaj prikladan za struje mjerene u tisućama ampera. Ako spojite dodatni otpornik u seriju s namotom, uređaj će se pretvoriti u voltmetar. Pad napona na takvom serijskom spoju jednak je umnošku otpora otpornika i struje koju pokazuje uređaj, tako da se njegova skala može kalibrirati u voltima. Da biste napravili ohmmetar od magnetoelektričnog miliampermetra, morate na njega spojiti serijski mjerljive otpornike i primijeniti serijska veza konstantan napon, na primjer iz baterije. Struja u takvom krugu neće biti proporcionalna otporu, pa je stoga potrebna posebna ljestvica za ispravljanje nelinearnosti. Tada će biti moguće izravno očitati otpor na vagi, iako ne s velikom točnošću.
Galvanometri. U magnetoelektrične uređaje spadaju i galvanometri - visokoosjetljivi instrumenti za mjerenje iznimno malih struja. Galvanometri nemaju ležajeve, pokretni dio im je obješen na tanku vrpcu ili nit, koristi se jače magnetsko polje, a kazaljku zamjenjuje zrcalo zalijepljeno na nit ovjesa (slika 1). Zrcalo se okreće zajedno s pokretnim dijelom, a kut njegove rotacije procjenjuje se pomakom svjetlosne točke koju baca na skalu postavljenu na udaljenosti od oko 1 m. Najosjetljiviji galvanometri mogu dati odstupanje skale od 1 mm uz promjenu struje od samo 0,00001 μA.

UREĐAJI ZA SNIMANJE
Instrumenti za snimanje bilježe “povijest” promjena vrijednosti mjerene veličine. Najčešći tipovi takvih instrumenata uključuju zapisivače trakastih dijagrama, koji bilježe krivulju promjene vrijednosti olovkom na vrpci dijagramskog papira, analogne elektronske osciloskope, koji prikazuju krivulju procesa na ekranu katodne cijevi, i digitalne osciloskope. , koji pohranjuju pojedinačne ili rijetko ponavljane signale. Glavna razlika između ovih uređaja je brzina snimanja. Trakasti snimači, sa svojim pokretnim mehaničkim dijelovima, najprikladniji su za snimanje signala koji se mijenjaju tijekom sekundi, minuta ili čak i sporije. Elektronički osciloskopi mogu bilježiti signale koji se mijenjaju tijekom vremena od milijuntinki sekunde do nekoliko sekundi.
MJERNI MOSTOVI
Mjerni most je obično četverokraki strujni krug, sastavljen od otpornika, kondenzatora i induktora, dizajniran za određivanje omjera parametara ovih komponenti. Na jedan par suprotnih polova kruga spojen je izvor napajanja, a na drugi nulti detektor. Mjerni mostovi se koriste samo u slučajevima kada je potrebna najveća točnost mjerenja. (Za mjerenja srednje točnosti bolje je koristiti digitalne instrumente jer je njima lakše rukovati.) Najbolji mjerni mostovi AC transformatora imaju pogrešku (mjerenje omjera) reda veličine 0,0000001%. Najjednostavniji most za mjerenje otpora nazvan je po svom izumitelju Charlesu Wheatstoneu.
Dvostruki istosmjerni mjerni most. Teško je spojiti bakrene žice na otpornik bez uvođenja kontaktnog otpora reda veličine 0,0001 ohma ili više. U slučaju otpora od 1 Ohma, takav strujni vod unosi pogrešku reda veličine samo 0,01%, ali za otpor od 0,001 Ohm pogreška će biti 10%. Dvostruki mjerni most (Thomsonov most), čiji je dijagram prikazan na Sl. 2, namijenjen je za mjerenje otpora referentnih otpornika male vrijednosti. Otpor takvih četveropolnih referentnih otpornika definiran je kao omjer napona na njihovim potencijalnim stezaljkama (p1, p2 otpornika Rs i p3, p4 otpornika Rx na slici 2) i struje kroz njihove strujne stezaljke (c1, c2 i c3, c4). Ovom tehnikom otpor spojnih žica ne unosi pogreške u rezultat mjerenja željenog otpora. Dva dodatna kraka m i n eliminiraju utjecaj spojne žice 1 između stezaljki c2 i c3. Otpori m i n ovih krakova odabrani su tako da je zadovoljena jednakost M/m = N/n. Tada se promjenom otpora Rs neravnoteža svodi na nulu i nalazi se Rx = Rs(N /M).

AC mjerni mostovi. Najčešći AC mjerni mostovi dizajnirani su za mjerenje ili na frekvenciji linije 50-60 Hz ili na audio frekvencijama (obično oko 1000 Hz); specijalizirani mjerni mostovi rade na frekvencijama do 100 MHz. U pravilu se u izmjeničnim mjernim mostovima umjesto dva kraka koji precizno postavljaju omjer napona koristi transformator. Izuzetak od ovog pravila je Maxwell-Wien mjerni most.
Maxwell - Wien mjerni most. Takav mjerni most omogućuje usporedbu etalona induktiviteta (L) s etalonima kapaciteta na radnoj frekvenciji koja nije točno poznata. Standardi kapacitivnosti koriste se u visoko preciznim mjerenjima jer su jednostavnijeg dizajna od preciznih standarda induktiviteta, kompaktniji su, lakše ih je zaštititi i ne stvaraju praktički nikakva vanjska elektromagnetska polja. Uvjeti ravnoteže ovog mjernog mosta su sljedeći: Lx = R2R3C1 i Rx = (R2R3) / R1 (slika 3). Most je uravnotežen čak i u slučaju "nečistog" napajanja (tj. izvora signala koji sadrži harmonike osnovne frekvencije) ako je vrijednost Lx neovisna o frekvenciji.

gdje je T period signala Y(t). Maksimalna vrijednost Ymax je najveća trenutna vrijednost signala, a prosječna apsolutna vrijednost YAA je apsolutna vrijednost prosječna tijekom vremena. Sa sinusoidnim oblikom oscilacije, Yeff = 0,707Ymax i YAA = 0,637Ymax.
Mjerenje izmjeničnog napona i struje. Gotovo svi instrumenti za mjerenje izmjeničnog napona i struje pokazuju vrijednost koja se predlaže smatrati efektivnom vrijednošću ulaznog signala. Međutim, jeftini instrumenti često zapravo mjere srednju apsolutnu ili maksimalna vrijednost signala i ljestvica je kalibrirana tako da očitanje odgovara ekvivalentnoj efektivnoj vrijednosti, pod pretpostavkom da je ulazni signal sinusoidan. Ne treba zanemariti da je točnost takvih uređaja izuzetno niska ako je signal nesinusoidan. Instrumenti koji mogu mjeriti stvarnu efektivnu vrijednost AC signala mogu se temeljiti na jednom od tri principa: elektronsko množenje, uzorkovanje signala ili toplinska pretvorba. Uređaji koji se temelje na prva dva principa, u pravilu, reagiraju na napon, a toplinski električni mjerni instrumenti - na struju. Kada se koriste dodatni i shunt otpornici, svi uređaji mogu mjeriti i struju i napon.
Elektronsko množenje. Provodi se kvadriranje i usrednjavanje tijekom vremena ulaznog signala do neke aproksimacije elektronički sklopovi s pojačalima i nelinearnim elementima za izvođenje takvih matematičke operacije, poput pronalaženja logaritma i antilogaritma analognih signala. Uređaji ove vrste mogu imati pogrešku reda veličine samo 0,009%.
Uzorkovanje signala. AC signal se pretvara u digitalni oblik pomoću ADC-a velike brzine. Uzorkovane vrijednosti signala se kvadriraju, zbroje i dijele s brojem uzorkovanih vrijednosti u jednom razdoblju signala. Pogreška takvih uređaja je 0,01-0,1%.
Termički električni mjerni instrumenti. Najveću točnost mjerenja efektivnih vrijednosti napona i struje daju toplinski električni mjerni instrumenti. Oni koriste toplinski strujni pretvarač u obliku male vakuumirane staklene posude s grijaćom žicom (dužine 0,5-1 cm), na čiji je središnji dio pričvršćen topli spoj termoelementa pomoću sićušne kuglice. Perla osigurava toplinski kontakt i istovremeno električnu izolaciju. S povećanjem temperature, izravno povezanom s efektivnom vrijednošću struje u grijaćoj žici, na izlazu termoelementa pojavljuje se termo-EMF (napon istosmjerne struje). Takvi pretvarači prikladni su za mjerenje izmjenične struje s frekvencijom od 20 Hz do 10 MHz. Na sl. 5 prikazano kružni dijagram toplinski električni mjerni uređaj s dva toplinska strujna pretvarača odabrana prema parametrima. Kada se na ulazu kruga dovede izmjenični napon Vac, na izlazu termoelementa pretvarača TC1 pojavljuje se istosmjerni napon, pojačalo A stvara istosmjernu struju u grijaćoj žici pretvarača TC2, pri čemu termoelement potonji proizvodi isti napon istosmjerne struje, a konvencionalni uređaj za istosmjernu struju mjeri izlaznu struju.

Ako se vrijeme (t1 - t2) mjeri u sekundama, napon e - u voltima, a struja i - u amperima, tada će se energija W izraziti u vat-sekundama, tj. džula (1 J = 1 Wh). Ako se vrijeme mjeri u satima, tada se energija mjeri u vat satima. U praksi je praktičnije električnu energiju izraziti u kilovat-satima (1 kW*h = 1000 Wh).
Brojila električne energije s vremenskim dijeljenjem. Mjerila električne energije s vremenskim dijeljenjem koriste vrlo jedinstvenu, ali preciznu metodu mjerenja električne energije. Ovaj uređaj ima dva kanala. Jedan kanal je elektronički prekidač koji propušta ili ne propušta Y ulazni signal (ili obrnuti -Y ulazni signal) do niskopropusnog filtra. Stanje ključa kontrolira izlazni signal drugog kanala s omjerom vremenskih intervala "zatvoreno"/"otvoreno" proporcionalno njegovom ulaznom signalu. Prosječni signal na izlazu filtra jednak je vremenskom prosjeku produkta dvaju ulaznih signala. Ako je jedan ulazni signal proporcionalan naponu opterećenja, a drugi je proporcionalan struji opterećenja, tada je izlazni napon proporcionalan snazi ​​koju troši opterećenje. Pogreška takvih industrijskih brojača je 0,02% na frekvencijama do 3 kHz (laboratorijski su oko samo 0,0001% na 60 Hz). Kao instrumenti visoke preciznosti koriste se kao standardni brojači za provjeru ispravnih mjernih instrumenata.
Uzorkovanje vatmetara i brojila električne energije. Takvi uređaji temelje se na principu digitalnog voltmetra, ali imaju dva ulazna kanala koji paralelno uzorkuju strujne i naponske signale. Svaka vrijednost uzorka e(k), koja predstavlja trenutne vrijednosti signala napona u trenutku uzorkovanja, množi se s odgovarajućom vrijednošću uzorka i(k) trenutnog signala dobivenog u isto vrijeme. Vremenski prosjek takvih proizvoda je snaga u vatima:

Zbrajalo koje akumulira produkte diskretnih vrijednosti tijekom vremena daje ukupnu električnu energiju u vat-satima. Pogreška mjerača električne energije može biti i do 0,01%.
Indukcijska brojila električne energije. Indukcijski mjerač nije ništa drugo do izmjenični elektromotor male snage s dva namota - strujnim i naponskim. Vodljivi disk smješten između namota rotira pod utjecajem momenta proporcionalnog potrošenoj snazi. Ovaj okretni moment je uravnotežen strujama koje u disku inducira permanentni magnet, tako da je brzina rotacije diska proporcionalna potrošnji energije. Broj okretaja diska za određeno vrijeme proporcionalan je ukupnoj električnoj energiji koju potrošač primi za to vrijeme. Broj okretaja diska se broji mehaničkim brojačem, koji pokazuje električnu energiju u kilovat-satima. Uređaji ove vrste naširoko se koriste kao mjerači električne energije u kućanstvu. Njihova greška je obično 0,5%; imaju dug radni vijek pod bilo kojim dopuštene razine Trenutno
- mjerenja električnih veličina: električni napon, električni otpor, struja, frekvencija i faza izmjenične struje, strujna snaga, električna energija, električni naboj, induktivitet, električni kapacitet itd.... Velika sovjetska enciklopedija

električna mjerenja- - [V.A. Semenov. Englesko-ruski rječnik relejne zaštite] Teme relejna zaštita EN električna mjerenja mjerenje električne energije ... Vodič za tehničke prevoditelje

E. mjerni uređaji su instrumenti i uređaji koji služe za mjerenje E., kao i magnetskih veličina. Većina mjerenja svodi se na određivanje struje, napona (razlike potencijala) i količine električne energije.… … Enciklopedijski rječnik F.A. Brockhaus i I.A. Efron - skup elemenata i uređaja povezanih na određeni način, tvoreći stazu za prolaz električna struja. Teorija strujnih krugova dio je teorijske elektrotehnike koji se bavi matematičkim metodama za proračun električnih... ... Collierova enciklopedija

aerodinamička mjerenja Enciklopedija "Zrakoplovstvo"

aerodinamička mjerenja- Riža. 1. aerodinamička mjerenja postupak empirijskog pronalaženja vrijednosti fizikalnih veličina u aerodinamičkom eksperimentu pomoću odgovarajućih tehničkih sredstava. Postoje 2 tipa IA: statički i dinamički. U…… Enciklopedija "Zrakoplovstvo"

Električni - 4. Električni kodovi projektiranje radijskih mreža. M., Svyazizdat, 1961. 80 str.