- •Файл взят с сайта www.Kodges.Ru, на котором есть еще много интересной литературы
- •1.1. Определение и классификация измерений, методов и средств измерений. Единицы физических величин
- •1.2. Погрешности измерений
- •1.3. Погрешности средств измерений
- •1.4. Характеристики электроизмерительных приборов
- •2.2. Меры единиц электрических величин
- •2.3. Эталоны единиц электрических величин
- •3.1. Шунты и добавочные резисторы
- •3.2. Измерительные трансформаторы. Общие понятия
- •3.3. Измерительные трансформаторы тока
- •3.4. Измерительные трансформаторы напряжения
- •3 5. Измерительные трансформаторы постоянного тока
- •3 6. Лабораторная работа № 1.
- •4.1. Общие вопросы
- •4 2 Технические требования
- •6 5 Мостовые цепи
- •Часть 2. Поверка амперметра
- •7.5. Самопишущие приборы прямого действия
- •7.6. Светолучевые осциллографы
- •8 1. Классификация. Общие сведения
- •8.2. Электронные вольтметры
- •6 4 Методы коррекции погрешностей
1.1. Определение и классификация измерений, методов и средств измерений. Единицы физических величин
Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и достижения требуемой точности называется метрологией.
Измерением называется нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств.
Измерения должны выполняться в общепринятых единицах.
В СССР в 1963 г. введена Международная система единиц (СИ). Основными единицами СИ являются: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К) и кандела (кд). Кроме основных единиц установлены производные единицы. В табл. 1.1 приведены наиболее употребительные производные единицы электрических и магнитных величин.
Наименования крагных и дольных единиц образуются путем применения приставок, приведенных в табл. 1.2.
Средствами электрических измерений называют технические средства, используемые при электрических измерениях и имеющие нормированные погрешности. Различают следующие виды средств электрических измерений: 1) меры; 2) электроизмерительные приборы; 3) измерительные преобразователи; 4) электроизмерительные установки; 5) измерительные информационные системы.
Мерой называется средство измерений, предназна
ченное для воспроизведения физической величины заданного размера, например измерительная катушка сопротивления, конденсатор, гиря. Набор мер представляет собой специально подобранный комплект мер для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера. Примерами набора мер являются магазины сопротивлений, емкостей и т. д.
Таблица 1.1. Производные единицы электрических и магнитных величин
Обозначение
Величина
Работа, энергия, количество теплоты Мощность
Количество электричества Электрическое напряжение, разность
потенциалов, ЭДС Напряженность электрического поля
Электрическое сопротивление Электрическая емкость Поток магнитной индукции Индуктивность и взаимная индуктивность Магнитная индукция Напряженность магнитного поля
J
W
С V
V/m
Q
F
Wb
н
т
А/т
А
Hz
Дж
Вт Кл В
В/м
Ом
Ф
Вб Гн
Тл
А/м
А
Гц
джоуль
ватт кулон вольт
вольт
на метр ом
вебер
генри
тесла
ампер на метр ампер герц
Таблица
1.2. Приставки к единицам
Приставка
Отношение
к основной единице
Обозначение
Приставка
Отношение
к основной единице
Обозначение
русское
международное
русское
международное
Пико
10-12
П
Р
Дека
10
Да
da
Нано
10-9
Н
tl
Гекто
102
Г
h
Микро
ю-6
MK
(X
Кило
10s
К
k
Миллн
10—3
м
т
Мега
10е
М
М
Саитн
10-2
с
с
Гига
Ю9
Г
G
Деци
10-1
д
d
Тера
101?
т
Т
Электроизмерительными приборами называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации, т. е. информации о значениях измеряемой величины, в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например амперметр, вольтметр, ваттметр, фазометр.
Измерительными преобразователями называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительные преобразователи можно разделить на: 1) преобразователи электрических величин в электрические, например шунты, делители напряжения, трансформаторы; 2) преобразователи неэлектрических величин в электрические, например термоэлектрические термометры, терморезисторы, тензорезисторы, индуктивные преобразователи.
Электроизмерительная установка состоит из ряда средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. При помощи таких установок можно в ряде случаев производить более сложные и более точные измерения, чем при помощи отдельных измерительных приборов. Электроизмерительные установки широко используются, например, для поверки и градуировки электроизмерительных приборов и испытаний магнитных материалов.
Измерительные информационные системы представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Они предназначены для автоматического получения измерительной информации от ряда ее источников, а также для ее передачи и обработки (подробнее см. гл. 17).
В зависимости от способа получения результата измерения делятся на прямые и косвенные.
Прямыми называются измерения, результат которых получается непосредственно из опытных данных. Примеры прямых измерений: измерение тока амперметром, температуры термометром, массы на весах.
Косвенными называются измерения, при которых искомая величина непосредственно не измеряется, а ее значение находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными в результате прямых измерений. Например, мощность Р в цепях постоянного тока вычисляют по формуле P—UI\ напряжение U в этом случае измеряют вольтметром, а ток / — амперметром.
В зависимости от совокупности приемов использования принципов и средств измерений все методы делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.
Под методом непосредственной оценки понимают метод, по которому измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, т. е. прибора, осуществляющего преобразование измерительного сигнала в одном направлении (без применения обратной связи), например измерение тока амперметром, измерение давления пружинным манометром. Метод непосредственной оценки прост, но отличается относительно низкой точностью.
Методом сравнения называют метод, по которому измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Отличительной чертой метода сравнения является непосредственное участие меры в процессе измерения, например измерение сопротивления путем сравнения его с мерой сопротивления — образцовой катушкой сопротивления, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями. Методы сравнения обеспечивают большую точность измерения, чем методы непосредственной оценки, но это достигается за счет усложнения процесса измерения.
Методы сравнения подразделяются на нулевые, дифференциальные и замещения.
Нулевой метод — это метод сравнения измеряемой величины с мерой, в котором действие измеряемой величины на индикатор сводится к нулю встречным действием известной величины. Примером может служить измерение электрического сопротивления при помощи уравновешенного моста.
Дифференциальный метод — это метод сравнения с мерой, по которому прибором измеряется разность между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. По дифференциальному методу происходит неполное уравновешивание измеряемой величины, и в этом заключается отличие дифференциального метода от нулевого. Примером этого метода может служить измерение электрического сопротивления при помощи неуравновешенного моста. В этом случае измеряемое сопротивление будет определяться не только известными сопротивлениями плеч моста, но и показанием индикатора.
Метод замещения — это метод сравнения с мерой, по которому измеряемая величина Ах заменяется в измерительной установке известной величиной Ло, воспроизводимой мерой, причем путем изменения величины Ло измерительная установка приводится в прежнее состояние, т. е. достигаются те же показания приборов, что и при действии величины Ах. В результате Ах—А0. Из всех разновидностей методов сравнения метод замещения наибочее точен, так как при замене измеряемой величины известной никаких изменений в состоянии и действии измерительной установки не происходит, вследствие этого погрешность в показаниях измерительных приборов не влияет на результат измерения. Примером метода замещения может служить измерение сопротивления с поочередным включением измеряемого сопротивления и регулируемого образцового сопротивления в одно и то же плечо моста.