Tipuri și metode de măsurători electrice

Când studiezi inginerie electrică, trebuie să te ocupi și să măsori mărimile electrice, magnetice și mecanice.

A măsura o mărime electrică, magnetică sau de altă natură înseamnă a o compara cu o altă mărime omogenă luată ca unitate.

Acest articol discută cea mai importantă clasificare de măsurare pentru teoria și practica măsurătorilor electrice… Această clasificare poate include clasificarea măsurătorilor din punct de vedere metodologic, adică în funcţie de metodele generale de obţinere a rezultatelor măsurătorilor (tipuri sau clase de măsurători), clasificarea măsurătorilor în funcţie de utilizarea principiilor şi aparatelor de măsurare (metode de măsurare) şi clasificarea măsurătorilor în funcţie de dinamica valorilor măsurate.

Tipuri de măsurători electrice

În funcție de metodele generale de obținere a rezultatului, măsurătorile se împart în următoarele tipuri: directe, indirecte și comune.

Pentru măsurătorile directe includeți cele al căror rezultat este obținut direct din date experimentale.Măsurarea directă poate fi exprimată în mod convențional prin formula Y = X, unde Y este valoarea dorită a valorii măsurate; X — valoare obţinută direct din datele experimentale. Acest tip de măsurare implică măsurători ale diferitelor mărimi fizice folosind instrumente calibrate în unități stabilite.

De exemplu, măsurători de curent cu un ampermetru, temperatură cu un termometru etc. Acest tip de măsurare include și măsurători în care valoarea dorită a unei cantități este determinată prin compararea directă cu o măsură. Mijloacele utilizate și simplitatea (sau complexitatea) experimentului nu sunt luate în considerare la atribuirea unei măsurători în linie dreaptă.

Indirecta se numeste astfel de masurare, in care valoarea dorita a marimii se gaseste pe baza relatiei cunoscute dintre aceasta cantitate si marimile supuse masuratorilor directe. Pentru măsurători indirecte, valoarea numerică a valorii măsurate se determină prin calcularea formulei Y = F (Xl, X2 ... Xn), unde Y — valoarea necesară a valorii măsurate; NS1, X2, Xn - valorile cantităților măsurate. Un exemplu de măsurători indirecte este măsurarea puterii în circuitele DC cu un ampermetru și un voltmetru.

Măsurătorile comune se numesc acelea pentru care valorile necesare ale diferitelor mărimi sunt determinate prin rezolvarea sistemului de ecuații care conectează valorile mărimilor necesare cu mărimile măsurate direct. Ca exemplu de măsurători comune, poate fi dată definiția coeficienților din formula referitor la rezistența de rezistență cu temperatura sa: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Metode de măsurare electrică

În funcție de setul de tehnici de utilizare a principiilor și instrumentelor de măsurare, toate metodele sunt împărțite într-o metodă de evaluare directă și metode de comparare.

Esența metodei de evaluare directă constă în faptul că valoarea mărimii măsurate este estimată din citirile unuia (măsurători directe) sau mai multor dispozitive (măsurători indirecte), precalibrate în unități ale mărimii măsurate sau în unități de alte mărimi de care depinde mărimea măsurată.

Cel mai simplu exemplu de metodă de estimare directă este măsurarea fiecărei mărimi cu un dispozitiv a cărui scară este gradată în unitățile corespunzătoare.

Al doilea grup mare de metode de măsurare electrică este combinat sub denumirea generală de metode de comparare... Ele includ toate acele metode de măsurare electrică în care valoarea măsurată este comparată cu valoarea reprodusă de măsură. Astfel, o trăsătură distinctivă a metodelor de comparare este implicarea directă a măsurilor în procesul de măsurare.

Metodele de comparare sunt împărțite în următoarele: nulă, diferențială, substituție și potrivire.

Metoda nulă Aceasta este o metodă de comparare a unei valori măsurate cu o măsură în care rezultatul influenței valorilor asupra măsurii este redus la zero. Astfel, la atingerea echilibrului, un anumit fenomen dispare, de exemplu, curentul dintr-o secțiune a unui circuit sau tensiunea pe acesta, care poate fi înregistrată cu ajutorul dispozitivelor care servesc acestui scop. — indicatori zero. Datorită sensibilității ridicate a indicatorilor zero și, de asemenea, pentru că măsurătorile pot fi efectuate cu mare precizie, se obține și o precizie ridicată a măsurătorilor.

Un exemplu de aplicare a metodei nul ar fi măsurarea rezistenței electrice printr-o punte complet echilibrată.

În metoda diferențială, ca și în metoda nulă, valoarea măsurată este comparată direct sau indirect cu măsura, iar valoarea valorii măsurate ca urmare a comparației este judecată după diferența dintre efectele produse simultan de aceste valori. și valoarea cunoscută reprodusă de măsură. Astfel, cu metoda diferențială se obține o echilibrare incompletă a valorii măsurate, iar aceasta este diferența dintre metoda diferențială și zero.

Metoda diferenţială combină unele dintre caracteristicile metodei estimării directe şi unele dintre caracteristicile metodei nulului. Poate oferi un rezultat de măsurare foarte precis numai dacă valoarea măsurată și măsura sunt ușor diferite una de cealaltă.

De exemplu, dacă diferența dintre aceste două mărimi este de 1% și este măsurată cu o eroare de până la 1%, atunci eroarea de măsurare a mărimii dorite este astfel redusă la 0,01% dacă erorile de măsurare nu sunt luate în considerare. Un exemplu de aplicare a metodei diferențiale este măsurarea diferenței dintre două tensiuni cu un voltmetru, dintre care una este cunoscută cu mare precizie, iar cealaltă este valoarea dorită.

O metodă de substituție constă în măsurarea succesivă a valorii dorite cu un aparat și măsurarea cu același dispozitiv a unei măsuri care reproduce o valoare omogenă cu valoarea măsurată. Valoarea dorită poate fi calculată din rezultatele a două măsurători.Datorită faptului că ambele măsurători sunt efectuate de același dispozitiv în aceleași condiții externe, iar valoarea dorită este determinată de raportul citirilor dispozitivului, eroarea rezultatului măsurării este redusă semnificativ. Deoarece eroarea instrumentului nu este de obicei aceeași în diferite puncte ale scalei, cea mai mare precizie de măsurare este obținută cu aceleași citiri ale instrumentului.

Un exemplu de aplicare a metodei de substituție ar fi măsurarea unui relativ mare Rezistenta electrica DC prin măsurarea succesivă a curentului care circulă prin rezistorul controlat şi probă. Circuitul trebuie alimentat de aceeași sursă de curent în timpul măsurătorilor. Rezistența sursei de curent și a dispozitivului care măsoară curentul trebuie să fie foarte mică în comparație cu rezistențele variabile și ale eșantionului.

Metoda de potrivire Aceasta este o metodă în care diferența dintre valoarea măsurată și valoarea reprodusă din măsurare este măsurată folosind potrivirea marcajului scalei sau a semnalelor periodice. Această metodă este utilizată pe scară largă în practica măsurătorilor non-electrice.

Un exemplu în acest sens este măsurarea lungimii vernierului etrier… În măsurătorile electrice, un exemplu este măsurarea vitezei corpului cu un stroboscop.

De asemenea, vom indica o clasificare a măsurătorilor pe baza modificării în timp a valorii măsurate... În funcție de faptul că valoarea măsurată se modifică în timp sau rămâne neschimbată în timpul procesului de măsurare, se face distincția între măsurătorile statice și cele dinamice. Static se referă la măsurători ale valorilor constante sau staționare.Acestea includ măsurători ale valorilor rms și ale amplitudinii cantităților, dar în stare de echilibru.

Dacă se măsoară valori instantanee ale mărimilor care variază în timp, atunci măsurătorile se numesc dinamice... Dacă în timpul măsurătorilor dinamice instrumentele de măsurare vă permit să observați continuu valorile mărimii măsurate, astfel de măsurători se numesc continue.

Este posibil să se efectueze măsurători ale oricărei mărimi prin măsurarea valorilor acesteia în anumite momente de timp t1, t2 etc. Ca urmare, nu vor fi cunoscute toate valorile cantității măsurate, ci doar valorile la momentele selectate. Astfel de măsurători se numesc separate.