24. Измеряемые параметры электрических сигналов.

Измерения тока и напряжения характеризуется рядом принципиальных особенностей, основными из которых являются: исключительно широкая область частот, очень широкие пределы измеряемых токов и напряжений, большое многообразие форм переменных токов и напряжений, малая мощность источников сигналов, предьявляющая жесткие требования к входному импедансу амперметров и вольтметров. Электрические сигналы в виде напряжения или тока характеризуются прежде всего мгновенным значением, т е значением напряжения или тока в заданный момент времени. Мгновенные значения напряжений представляют интерес при исследовании формы сигналов, например, с помощью осциллографа. Вольтметрами и амперметрами измеряют остальные параметры. К этим параметрам относятся максимальные и минимальные значения. U_max и U_min, I_max и I_min. Если сигнал содержит постоянную составляющую, она называется средним значением сигнала и определяется за период T: U= 1/T* ∫U(t)dt. В этом случае важными параметрами сигнала являются наибольшее и наименьшее значение переменной составляющего сигнала, называемые соответственно пиковым отклонением вверх (U_в) и пиковыми отклонением вниз (U_н). Если сигнал не содержит постоянной составляющей (например гармонический сигнал или меандр), он будет характеризоваться средневыпрямленными значением U_св= 1/T* ∫ |U(t)|dt и амплитудой U_m. Величина А=U_max-U_min=U_в-U_н=2U_m называется размахом сигнала. Для однополярных сигналов U_св=Ū. Наконец важным параметром является среднеквадратическое значение сигнала определяемое по формуле U_ck= корень из(1/T*∫ U²(t)dt) и характеризующее энергетический уровень его. Существует определенная связь между всеми названными параметрами зависящими от формы сигнала. Эту связь принято характеризовать коэффициентами амплитуды k_a и k_ф . k_a=U_max/U_ск k_ф=U_ск/U_св .

25. Общие сведения об электромеханических приборах.

Электромеханический прибор широко используется для измерения переменных и постоянных токов и напряжений низкой частоты. Часто встречается как индикатор отсчёта в радиоизмерительных приборах. Электромеханические приборы являются типичным примером измерительных приборов прямого преобразования, в которых электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части относительно неподвижной (отклонение стрелки). Чаще всего это перемещение является угловым, поэтому рассматриваются не силу действующие на прибор, а моменты сил.

Структурная схема электромеханического прибора:

ИП-Измерительный преобразователь, ИМ- измерительный механизм, ОУ- отсчетное устройство.

Измерительный преобразователь преобразует измеряемую величину X в некоторую величину Y, которая непосредственно влияет на измерительный механизм (ИМ). Измерительный механизм является основной частью измерительного прибора и состоит из элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение. Здесь электромагнитная энергия преобразуется в механическую, которая приводит в действие подвижную часть, к которой крепится стрелка. Шкала – неподвижна. Подвижная часть ИМ поворачивается под действием вращающего момента М_в, определяемого в соответствии с общим уравнением динамики системы как скорость изменения энергии электромагнитного поля W, сосредоточенного в ИМ, по углу поворота подвижной части:

Если бы действовал только вращающий момент М_в, то стрелка отклонялась бы до упора при любом измерении, следовательно, создаётся противодействующий момент М_п, пропорциональный A и противоположный М_в.

По способу создания противодействия M_п приборы делятся на :

1.С механическим приводом, который создаётся с помощью спиральных пружин или нитей растяжек:

где - удельный противодействующий момент, который определяется свойствами пружины.

2.С электромагнитным противодействием

Стрелка отклоняется на угол, который является функцией:

В процессе измерения подвижная часть требует некоторого времени для своего успокоения, которое связано с моментом инерцией. Для уменьшения данного эффекта применяются устройства-успокоители, а момент создаваемы ими наз-ся моментом успокоения. Он М_у всегда направлен навстречу движению и пропорционален угловой скорости отклонения:

- коэффициент успокоения.

Способы создания (способ преобразования электромагнитной энергии в механическую) - основа для классификации электромеханических приборов:

1. Магнитоэлектрические.

2. Электродинамический.

3. Электромагнитные.

4. Электростатические.

5. Индукционные.

Для измерения токов и напряжений применяются приборы первых четырёх групп.