- •1. Шунты: назначение, принцип действия, расчетные формулы. Причины, ограничивающие область применения шунтов при измерении больших токов?
- •2. Делители напряжения: назначение, принцип действия, расчетные формулы. Причины, ограничивающие области применения делителей напряжения при измерении больших напряжений?
- •3. Измерительные приборы: определение, способы классификации. Классификации аналоговых и цифровых приборов электрических величин?
- •4. Электрический сигнал измерительной информации: определение, способы классификации, примеры различных видов сигналов.
- •5. Информативные параметры постоянного и периодического сигналов измерительной информации: виды параметров и их характеристика.
- •6. Информативные параметры импульсного сигнала измерительной информации: определение прямоугольного импульса, виды параметров и их характеристика.
- •7 Магнитоэлектрический измерительный механизм: схема, поясняющая принцип действия, достоинства и недостатки, условное обозначение, области применения.
- •8 Электромагнитный измерительный механизм (эмим): схема, поясняющая принцип действия, достоинства и недостатки, условное обозначение, области применения.
- •10 Электростатический измерительный механизм: схема, поясняющая принцип действия, достоинства и недостатки, условное обозначение, области применения.
- •11 Индукционный измерительный механизм: схема, поясняющая принцип действия, достоинства и недостатки, условное обозначение, области применения.
- •12. Магнитоэлектрический измерительный механизм с выпрямительным преобразователем: схема, поясняющая принцип действия, особенности, достоинства и недостатки, условное обозначение, области применения?
- •14 Измерение силы постоянного тока. Схемы, формулы, погрешности измерения. Способы расширения пределов измерений амперметров.
- •15 Измерение постоянного напряжения. Схемы, формулы, погрешности измерения. Способы расширения пределов измерений вольтметров.
- •16 Прямое измерение активной мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока. Схемы включения ваттметров при большом и малом сопротивлении нагрузки, систематические погрешности измерения.
- •20. Измерение реактивной мощности в симметричных и несимметричных трехфазных цепях. Схемы включения ваттметров для методов одного, двух и трех приборов.
- •21 Измерение активной электрической энергии. Принцип действия индукционного счетчика. Приборы для измерения активной энергии в цепях постоянного и переменного тока; схемы их включения.
- •23 Методы измерения активного сопротивления. Метод амперметра-вольтметра. Схемы включения приборов при большом и малом сопротивлении нагрузки, систематические погрешности измерения.
- •25 Мостовой метод измерения сопротивления. Схема измерения, формулы, погрешности. Виды мостовых методов измерения сопротивления, их достоинства и недостатки.
- •26 Компенсационный метод измерения сопротивления. Сущность метода, схема измерения, формулы, погрешность. Схема и принцип действия компенсатора постоянного тока.
- •27 Методы измерения емкости и индуктивности. Схемы измерения, основные формулы. Погрешности измерения емкости и индуктивности.
- •28 Цифровые измерительные приборы: определение, структурная схема, принцип действия, достоинства и недостатки, области применения.
- •29 Особенности измерения переменных токов и напряжений. Информативные параметры и поправочные множители для магнитоэлектрических, выпрямительных, цифровых и электронных пиковых вольтметров.
- •32 Измерение частоты цифровыми частотомерами. Обобщённая структурная схема цифрового частотомера и его принцип действия. Диапазон и погрешность измерений частоты цифровым частотомером.
- •34 Измерение интервалов времени цифровыми приборами. Способы измерения малых интервалов времени. Принцип действия электронного делителя частоты.
29 Особенности измерения переменных токов и напряжений. Информативные параметры и поправочные множители для магнитоэлектрических, выпрямительных, цифровых и электронных пиковых вольтметров.
Рабочими средствами измерений переменных токов и напряжений являются амперметры (микро-, мили-, килоамперметры), вольтметры (микро-, мили-, киловольтметры), компенсаторы переменного тока, универсальные и комбинированные приборы, а также регистрирующие приборы и электронные осциллографы.
Особенностью измерений переменных токов и напряжений является то, что они изменяются во времени. В общем случае изменяющаяся во времени величина может быть полностью представлена мгновенными значениями в любой момент времени. Переменные во времени величины могут быть также охарактеризованы своими отдельными параметрами (например, амплитудой) или интегральными параметрами, в качестве которых используют действующее значение, средневыпрямленное значение и среднее значение.
Таким образом при измерении переменных токов и напряжений могут измеряться их действующие, амплитудные, средневыпрямленные, средние и мгновенные значения. В практике электрических измерений чаще всего приходится измерять синусоидальные переменные токи и напряжения, которые обычно характеризуются действующим значением. Поэтому подавляющее большинство средств измерений переменных токов и напряжений градуируются в действующих значениях для синусоидальной формы кривой тока ил» напряжения.
Измерения действующих значений переменных токов и напряжений осуществляют различными средствами измерений. Наименьшие верхние пределы измерений переменных токов и напряжений на несколько порядков больше, чем постоянных. Это объясняется тем, что воздействия внешнего переменного магнитного поля и паразитных резистивно-емкостных связей, отмеченные выше, особенно сильно влияют при измерении переменных величин. Малые переменные токи измеряют цифровыми, электронными и выпрямительными приборами, малые переменные напряжения — электронными вольтметрами. Наиболее широкий диапазон измерений переменных токов при прямом включении средств измерений обеспечивают выпрямительные приборы. Они имеют относительно широкий диапазон и при измерении переменных напряжений. Следует также учесть, что эти приборы при отключении выпрямителя используются как магнитоэлектрические приборы для измерений постоянных токов и напряжений. Переменные токи свыше килоампера и переменные напряжения свыше киловольта измеряют с помощью наружных измерительных трансформаторов тока или напряжения электромагнитными, выпрямительными и электродинамическими приборами. Измерения высоких переменных напряжений (до 75 кВ) при прямом включении средств измерений позволяют осуществлять электростатические киловольтметры.
В наиболее широком частотном диапазоне при измерений переменных токов работают термоэлектрические и электронные приборы, а при измерении переменных напряжений — электронные и электростатические приборы. Термоэлектрические вольтметры имеют ограниченное применение из-за большой мощности, потребляемой ими из цепи измерения. В наиболее узком частотном диапазоне работают электродинамические и электромагнитные приборы. Верхняя граница их частотного диапазона обычно не превышает единиц килогерц. Однако можно указать общую закономерность: с увеличением значения измеряемой величины верхняя граница частотного диапазона, как правило, уменьшается. При этом наблюдается и другая закономерность, отмеченная ранее: с увеличением частоты погрешность измерений увеличивается.
При измерениях действующих значений переменных токов и напряжений, форма кривой которых отличается от синусоидальной, возникает дополнительная погрешность. Эта погрешность минимальна у средств измерений, работающих в широкой полосе частот, при условии, что выходной сигнал этих средств определяется действующим значением входной величины. Наименее чувствительны к изменению формы кривой переменных токов и напряжений термоэлектрические, электростатические и электронные приборы. Наиболее точные измерения действующих значений синусоидальных токов и напряжений можно осуществить электродинамическими приборами, цифровыми приборами и компенсаторами переменного тока. Однако погрешность измерений переменных токов и напряжений больше, чем постоянных. Например, компенсатор переменного тока типа К509 в области частот от 40 до 60 Гц измеряет ЭДС и напряжения с минимальной допускаемой основной погрешностью ±0,1 %. Такую же точность в более широкой области частот обеспечивают электродинамические амперметры и миллиамперметры типа Д5054 и вольтметры типа Д5055.
Информативные параметры и поправочные множителеи:
мгновенное значение сигнала U(t)
амплитудное значение сигнала Um
размах Up=Um+
период Т
частота
угловая скорость
начальная фаза сигнала ψ0 – угол между начальным значением сигнала и начальным моментом времени
постоянная составляющая сигнала U0 – среднее значение сигнала за период.
переменная составляющая сигнала y(t)=U(t)-U0
средневыпрямленное значение напряжения – среднее значение за период: 1) однополупериодн. Um/п 2) 2х полупериодн. 2Um/п
среднеквадратическое (действующее) значение сигнала
Действующее и средневыпрямленное значение сигналов взаимосвязаны между собой:
коэффициент формы сигнала
Коэффициент отклонения сигнала
30 Измерение частоты электрических сигналов. Диапазон и поддиапазоны измеряемых частот. Особенности измерения частоты. Средства измерений частоты методом непосредственной оценки: виды, диапазоны измерений, классы точности, области применения.
В современной практике измеряют частоту в диапазоне 10-2 … 1011 Гц.
Весь спектр частот электромагнитных колебаний делят на два диапазона – низких и высоких частот.
Низкие частоты делят на:
инфразвуковые < 20 Гц
звуковые до 20*103 Гц
ультразвуковые 20…200 кГц
Высокие частоты делят на:
высокие 200 кГц … 30 МГц
ультравысокие 30…300 МГц
сверхвысокие >300 МГц
Измерение частоты по сравнению с измерениями других физических величин возможно с очень большой точностью, обусловленной высокой помехозащищённостью частотного сигнала и возможностью преобразования частоты с большой точностью в цифровой код. Погрешность измерения частоты зависит от выбранных средств и методов измерений и различна для разных диапазонов частот. Минимальная погрешность измерения частоты . Наибольшую сложность вызывает измерение инфразвуковых и сверхвысоких частот.
В зависимости от диапазона измерений и требуемой точности, используют различные методы и средства измерений.
Для измерения частоты в узком диапазоне (до 550Гц) при наибольшей частоте 2500Гц применяют электродинамические и электромагнитные частотомеры. К.Т эл.динам. частотомеров 1; 1,5; эл.магн. частотомеров 1,5; 2,5.
Для измерения низкой частоты в узком диапазоне (до 55 Гц) могут применятся резонансные частотомеры, класс точности которых 1-2,5.
В диапазоне высоких и сверхвысоких частот, частота может измеряться высокочастотными резонансными частотомерами, в которых, в отличие от электромеханических резонансных частотомеров, используется колебательный контур из катушки индуктивности и конденсатора. Погрешность измерения частоты в этом случае составляет
Нz
48 49 50 51
Для измерения частоты в широком диапазоне (от 10 Гц до нескольких МГц) могут применяться электронные аналоговые частотомеры, класс точности 0,5 – 2,5.
31 Средства измерений частоты методом сравнения с мерой. Измерение частоты методами линейной и круговой развёртки. Измерение частоты с помощью фигур Лиссажу. Диапазоны и погрешности измерений частоты перечисленными методами.
Для измерения частоты электрических сигналов получил распространение метод сравнения, отличающийся относительной простотой, сравнительно высокой точностью и пригодностью для использования в широком диапазоне частот. Измеряемая частота определяется по равенству или кратности известной частоте. Индикатором равенства или кратности частот может служить электронный осциллограф. Этот способ измерения частоты пригоден для измерения частот в пределах полосы пропускания электронно-лучевой трубки. Измерение частоты можно производить при линейной, синусоидальной и круговой развёртках.
Метод линейной развёртки:
П ри измерении частоты на экране осциллографа получают синусоидальный сигнал. Затем определяют расстояние L по шкале, соответствующее периоду сигнала в числе делений шкалы. Затем рассчитывают неизвестную частоту fx по формуле:
, где:
fx – неизвестная частота;
mt – установленный коэффициент развёртки;
L – расстояние по шкале, соответствующее периоду сигнала.
Достоинства метода – возможность измерять частоты сигналов любой формы.
Недостатки метода – большая погрешность измерения 5-10%.
Метод круговой развёртки:
Э тот метод имеет большую точность, но здесь необходим генератор образцовой частоты.
На входы X и Y подают напряжение U с образцовой частотой fобр. Измеряют сигнал подаваемый на вход упр. яркости луча z. Если fx кратно fобр то на экране осциллографа возникают окружности в виде штриховых линий. Число штрихов равно кратности сигналов, поэтому получаем: fx=n*fобр, где n – число штрихов. Это метод позволяет измерить частоту в 50-100 раз больше образцовой. Погрешность определяется только погрешностью генератора образцовой частоты.
Измерение частоты методом фигур Лиссажу:
В этом случае неизвестную частоту fx подают на пластину Y, а частоту fобр на пластину Х.
где nг и nв – число пересечений фигуры Лиссажу горизонтальной и вертикальной осей экрана осциллографа.
Где: 0, п/4, п/2 – фазовый сдвиг
1:1, 1:2 – отношение
При измерении частоты этим методом стараются чтобы кратность частоты не превышало 10, иначе фигуры очень трудно рассматривать.