Elektrisko mērījumu veidi un metodes
Studējot elektrotehniku, jārisina un jāmēra elektriskie, magnētiskie un mehāniskie lielumi.
Lai izmērītu elektrisku, magnētisku vai citu lielumu, tas ir jāsalīdzina ar citu viendabīgu lielumu, kas ņemts par vienību.
Šajā rakstā ir apskatīta vissvarīgākā mērījumu klasifikācija elektrisko mērījumu teorija un prakse… Šī klasifikācija var ietvert mērījumu klasifikāciju no metodoloģiskā viedokļa, t.i. atkarībā no vispārīgajām mērījumu rezultātu iegūšanas metodēm (mērījumu veidi vai klases), mērījumu klasifikācija atkarībā no principu un mērierīču izmantošanas (mērīšanas metodes) un mērījumu klasifikācija atkarībā no izmērīto vērtību dinamikas.
Elektrisko mērījumu veidi
Atkarībā no vispārējām rezultāta iegūšanas metodēm mērījumus iedala šādos veidos: tiešie, netiešie un locītavu.
Tiešajiem mērījumiem ietver tos, kuru rezultāts ir iegūts tieši no eksperimentālajiem datiem.Tiešo mērījumu var nosacīti izteikt ar formulu Y = X, kur Y ir vēlamā izmērītās vērtības vērtība; X — vērtība, kas iegūta tieši no eksperimentālajiem datiem. Šis mērījumu veids ietver dažādu fizisko lielumu mērījumus, izmantojot instrumentus, kas kalibrēti noteiktās vienībās.
Piemēram, strāvas mērīšana ar ampērmetru, temperatūras mērīšana ar termometru utt. Šis mērījumu veids ietver arī mērījumus, kur vēlamā daudzuma vērtību nosaka tiešā salīdzinājumā ar mēru. Piešķirot taisnas līnijas mērījumu, netiek ņemti vērā izmantotie līdzekļi un eksperimenta vienkāršība (vai sarežģītība).
Netiešo sauc par tādu mērījumu, kurā vēlamā daudzuma vērtība tiek atrasta, pamatojoties uz zināmo saistību starp šo lielumu un tiešajiem mērījumiem pakļautajiem lielumiem. Netiešajiem mērījumiem izmērītās vērtības skaitlisko vērtību nosaka, aprēķinot formulu Y = F (Xl, X2 ... Xn), kur Y — nepieciešamā mērītās vērtības vērtība; NS1, X2, Xn — izmērīto lielumu vērtības. Netiešo mērījumu piemērs ir jaudas mērīšana līdzstrāvas ķēdēs ar ampērmetru un voltmetru.
Par kopīgiem mērījumiem sauc tos, kuriem dažādu lielumu vajadzīgās vērtības nosaka, risinot vienādojumu sistēmu, kas savieno vajadzīgo lielumu vērtības ar tieši izmērītajiem lielumiem. Kā savienojumu mērījumu piemēru var sniegt koeficientu definīciju formulā attiecībā uz pretestības rezistoru un tā temperatūru: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Elektrisko mērīšanas metodes
Tiešās novērtēšanas metodes būtība ir tāda, ka izmērītā daudzuma vērtību nosaka pēc vienas (tiešie mērījumi) vai vairāku (netiešie mērījumi) ierīču rādījumiem, kas iepriekš kalibrēti izmērītā daudzuma vienībās vai mērvienībās. citi lielumi, no kuriem atkarīgs izmērītā lieluma lielums.
Vienkāršākais tiešās novērtēšanas metodes piemērs ir katra daudzuma mērīšana ar ierīci, kuras skala ir graduēta atbilstošās mērvienībās.
Otra lielā elektrisko mērīšanas metožu grupa ir apvienota zem vispārīgā nosaukuma salīdzināšanas metodes... Tās ietver visas tās elektriskās mērīšanas metodes, kurās izmērītā vērtība tiek salīdzināta ar mēra reproducēto vērtību. Tādējādi salīdzināšanas metožu atšķirīga iezīme ir mēru tieša iesaistīšana mērīšanas procesā.
Salīdzināšanas metodes ir sadalītas šādās: nulles, diferenciālās, aizstāšanas un saskaņošanas.
Nulles metode Šī ir metode izmērītās vērtības salīdzināšanai ar mērījumu, kurā vērtību ietekmes rezultāts uz mērījumu tiek samazināts līdz nullei. Tādējādi, sasniedzot līdzsvaru, pazūd noteikta parādība, piemēram, strāva ķēdes posmā vai spriegums tai, ko var reģistrēt ar šim nolūkam paredzētu ierīču palīdzību. — nulles rādītāji. Pateicoties nulles indikatoru augstajai jutībai, kā arī tāpēc, ka mērījumus var veikt ar lielu precizitāti, tiek iegūta arī augsta mērījumu precizitāte.
Nulles metodes pielietojuma piemērs varētu būt elektriskās pretestības mērīšana caur pilnībā līdzsvarotu tiltu.
Diferenciālajā metodē, tāpat kā nulles metodē, izmērītā vērtība tiek tieši vai netieši salīdzināta ar mērījumu, un izmērītās vērtības vērtību salīdzināšanas rezultātā vērtē pēc starpības starp efektiem, ko vienlaikus rada šīs vērtības. un zināmā vērtība, ko atveido pasākums. Tādējādi ar diferenciālo metodi tiek iegūta izmērītās vērtības nepilnīga līdzsvarošana, un tā ir atšķirība starp diferenciālo metodi un nulli.
Diferenciālā metode apvieno dažus tiešās novērtējuma metodes raksturlielumus un dažus nulles metodes raksturlielumus. Tas var sniegt ļoti precīzu mērījuma rezultātu tikai tad, ja izmērītā vērtība un mērs nedaudz atšķiras viens no otra.
Piemēram, ja starpība starp šiem diviem lielumiem ir 1% un tiek mērīta ar kļūdu līdz 1%, tad, ja neņem vērā mērījumu kļūdas, vēlamā lieluma mērījumu kļūda tiek samazināta līdz 0,01%. Diferenciālās metodes pielietojuma piemērs ir divu spriegumu starpības mērīšana ar voltmetru, no kuriem viens ir zināms ar augstu precizitāti, bet otrs ir vēlamā vērtība.
Aizstāšanas metodes piemērošanas piemērs varētu būt relatīvi liela mērīšana Līdzstrāvas elektriskā pretestība secīgi mērot strāvu, kas plūst caur kontrolēto rezistoru un paraugu. Mērījumu laikā ķēdei jābūt darbinātai no viena un tā paša strāvas avota. Strāvas avota un ierīces, kas mēra strāvu, pretestībai jābūt ļoti mazai, salīdzinot ar mainīgo un izlases pretestību.
Saskaņošanas metode Šī ir metode, kurā mēra starpību starp izmērīto vērtību un vērtību, kas reproducēta no mērījuma, izmantojot skalas atzīmes vai periodisko signālu saskaņošanu. Šo metodi plaši izmanto neelektrisko mērījumu praksē.
Piemērs tam ir garuma mērīšana nonija suports… Elektrisko mērījumu piemērs ir ķermeņa ātruma mērīšana ar stroboskopu.
Norādīsim arī mērījumu klasifikāciju, pamatojoties uz izmērītās vērtības izmaiņām laikā... Atkarībā no tā, vai izmērītā vērtība laika gaitā mainās vai paliek nemainīga mērījumu procesā, izšķir statiskos un dinamiskos mērījumus. Statiski attiecas uz nemainīgu vai stacionāru vērtību mērījumiem.Tie ietver lielumu efektīvās vērtības un amplitūdas vērtību mērījumus, bet vienmērīgā stāvoklī.
Ja mēra laikā mainīgo lielumu momentānās vērtības, tad mērījumus sauc par dinamiskiem... Ja dinamisko mērījumu laikā mērinstrumenti ļauj nepārtraukti novērot izmērītā lieluma vērtības, šādus mērījumus sauc par nepārtrauktiem.
Ir iespējams veikt jebkura lieluma mērījumus, izmērot tā vērtības noteiktos laika punktos t1, t2 utt. Rezultātā nebūs zināmas visas izmērītā daudzuma vērtības, bet tikai vērtības izvēlētajos laikos. Šādus mērījumus sauc par atsevišķiem.