Раздел 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Общие сведения об измерениях

Измерение – это опытное определение значений конкретной физической величины с помощью специального технического средства – измерительного прибора и выражение этих значений в принятых единицах.

Технические средства, используемые при проведении электрических измерений называются средствами электрических измерений [1].

Различают следующие виды средств электрических измерений:

· Меры;

· Электроизмерительные приборы;

· Измерительные преобразователи;

· Электроизмерительные установки;

· Измерительные информационные системы.

Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины с определенными свойствами (размерами). Меры используют как эталоны, образцовые или рабочие средства измерений. В зависимости от погрешностей меры подразделяют на классы точности.

Меры электрических величин служат для воспроизведения электрических величин (сопротивления, индуктивности, емкости, ЭДС и др.) заданного размера. К мерам электрических величин относятся измерительные резисторы, катушки индуктивности, измерительные конденсаторы, нормальные элементы и др.

Набор мер представляет собой специально подобранный комплект мер для воспроизведения электрических величин различного размера. Примерами набора мер являются магазины сопротивлений, магазины емкостей и др.

Электроизмерительный прибор – это техническое средство измерений электрических и магнитных величин: тока, напряжения, мощности, электрической энергии, магнитного потока, емкости, индуктивности, частоты и т.д., в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь – это средство электрических измерений, представляющее основную часть измерительного прибора, в котором измеряемая величина преобразуется в другую физическую величину в виде, удобном для подачи на индикаторные или регистрирующие устройства. Электроизмерительные преобразователи делятся на две группы:

1. Преобразователи электрических величин в электрические (шунты, делители напряжения, трансформаторы, усилители и др.);

2. Преобразователи неэлектрических величин в электрические (термо- и тензорезисторы, пьезоэлектрические, электростатические, магнитоэлектрические, гальваномагнитные и др. преобразователи).

Измерительная установка – это несколько объединенных средств электрических измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте и выполняющих определенные функции, обусловленные назначением установки. При помощи таких установок производят более сложные и точные измерения, чем при помощи отдельных измерительных приборов. Электроизмерительные установки используются, например, для поверки и градуировки электроизмерительных приборов, при проведении исследований свойств проводниковых, магнитных и изоляционных материалов, испытании электрических машин и др.

Измерительная информационная система представляет собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Измерительные информационные системы предназначены для автоматического получения измерительной информации от ряда ее источников, а также для передачи и обработки этой информации. Примером измерительной информационной систем является АСКУЭ – автоматизированная система контроля и учета электроэнергии, широко используемая на объектах жилищно-коммунального хозяйства.

Электроизмерительные приборы бывают аналоговые и цифровые.

В аналоговых приборах наблюдаемые показания являются непрерывными функциями измеряемых величин.

В цифровых приборах измеряемые величины преобразуются в дискретные сигналы и представлены в цифровой форме.

Все измерения в зависимости от способа получения результата делятся на прямые и косвенные.

При прямом измерении используют приборы непосредственной оценки, в которых измеряемую величину определяют непосредственно по показанию прибора, шкала которого проградуирована в соответствующих единицах.

Более точные, хотя и более сложные измерения в электротехнике проводят с использованием косвенного метода, так называемого метода сравнения, в основе которого лежит сравнение измеряемой величины с определенной воспроизводимой мерой. Метод сравнения может быть компенсационным и мостовым с использованием более сложных измерительных приборов, чем приборы непосредственной оценки.

Отечественные и международные стандарты метрологии устанавливают применение международной системы единиц СИ, основными единицами которой являются: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К) и кандела (кд).

Единицы электрических и магнитных величин являются составной частью международной системы единиц СИ и обязательно применимы в научно-технической литературе, а также в конструкторской, технологической и другой технической документации с использованием русских или международных обозначений единиц величин.

Наименования электрических, магнитных и некоторых других величин, их буквенные обозначения и единицы измерения в системе СИ приведены в Приложении 1.

Погрешности измерения

· Виды погрешностей

При любом измерении неизбежно некоторое расхождение между измеренным А_Ии действительным А_Дзначениями измеряемой величины, называемое погрешностью измерения.

Разность между показаниями прибора А_И и действительным значением измеряемой величины А_Д называется абсолютной погрешностью измерения и выражается в единицах измеряемой величины:

DА = А_И – А_Д. (2.1)

Оценкой точности произведенного измерения является относительная погрешность, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности DА к действительном (истинному) значению измеряемой величины А_Д, выраженное обычно в процентах:

. (2.2)

Точность измерения, связанная с точностью самого прибора оценивается приведенной погрешностью g, которая в свою очередь определяется отношением абсолютной погрешности DА к нормированному значению измеряемой величины А_Н:

. (2.3)

Отсюда следует, что абсолютная погрешность измерения может быть определена, как произведение приведенной погрешности g и нормированного значения измеряемой величины А_Н:

. (2.4)

Нормированное значение измеряемой величины А_Н для большинства приборов определяется верхним пределом или диапазоном измерения по шкале.

По своему характеру погрешности делятся на систематические, случайные и промахи.

В свою очередь, систематическая погрешность, присущая прибору, подразделяется на основную погрешность, обусловленную особенностями конструкции и несовершенством изготовления и дополнительнуюпогрешность, вызываемую влиянием на показания приборов различных внешних факторов (температура, влажность, давление, вибрации, внешние магнитные поля и т.д.).

· Классы точности измерительных приборов

Допустимое значение основной погрешности электроизмерительного прибора характеризует его класс точности.

Все электроизмерительные приборы подразделяются на восемь классов точности: 0, 05; 0.1; 0, 2; 0, 5; 1, 0; 1, 5; 2.5; 4, 0.

Число, обозначающее класс точности указывает на наибольшее допустимое значение основной погрешности прибора, выраженное в процентах.

Основная погрешность исчисляется в процентах от предела измерения прибора, а не от действительного значения измеряемой величины. Указанная погрешность характеризует только точность самого прибора, но не точность измерений, которая определяется относительной погрешностью.

Пример

Амперметр класса 1, 5 с пределом измерения 50 А может иметь погрешность ±1, 5× 50 А/100%=±0, 75 А, независимо от того, какой ток (большой или малый) измеряет при этом прибор. Класс точности указывается на шкале каждого измерительного прибора и представляет собой определенное число из вышеприведенного рада восьми чисел.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒