1. Введение. Особенности электронных измерений

Записано с моих слов Логуновой В. А. (точность хромает – не правлено).

Большинство современных информационных систем основано на использовании электрической энергии. Компьютерная, микропроцессорная техника, цифровая и аналоговая электроника определяет построение подавляющего большинства современных информационных систем. Это приводит к тому, что в такие системы, в большинстве случаев, для передачи измерительной информации необходимо преобразование сигналов несущих эту информацию в электрическую форму.

Выходные сигналы всех ранее рассмотренных измерительных преобразований преобразуемы в электрические сигналы. Информационными параметрами последних (электрических сигналов) могут являться величины напряжений, силы тока, различные варианты модуляций частоты электрических колебаний.

В качестве информационных параметров могут использоваться параметры электрических цепей измерительных преобразователей. Впрочем, характеристики электрических цепей при измерении (измерительным преобразователем) обязательно преобразуются в указанные ранее изменения параметров энергетического потока (например, сила тока, частота и т.д.).

В связи с вышеизложенным, в рамках курса «Измерительная Техника» будем рассматривать исключительно электрические измерения, т.е. не принимая во внимание такую измерительную техника как манометр давления с аналоговой индикацией, жидкостный термометр и т.д.

Электрические измерения в конкретных технических областях применения разделяют на:

- измерения в энергетике (измерения связанные с процессами получения, преобразования, передачи и потребления больших объемов электрической энергии);

- электротехнические измерения (измерения связанные с учебной дисциплиной «Электротехника»). В принципе конкретные вышеназванные энергетические измерения можно отнести в эту группу;

- измерения в электронике (область измерения связанная с измерением специфических параметров и характеристик устройств электроники, как аналоговой, так и цифровой);

- измерения в радиоэлектронике (данный вид измерений является частным случаем предыдущих. Эти измерения связанны с нахождением специфических параметров устройств радиоэлектроники, которые зависят от процессов использования каналов передачи информации – электромагнитных волн).

Для реализации всех вышеизложенных измерений могут использоваться как электромеханические (электротехнические), так и электронные измерительные компоненты (измерительные приборы). В связи с этим будем рассматривать все эти измерения как электрические измерения.

Электрическим измерениям присущи следующие особенности:

1) Их принято разделять на 2 группы:

- измерения параметров электрических цепей;

- измерение параметров сигналов.

Поскольку измерения электрические, очевидно, что носитель сигнала электрическая величина, т.е. один из вышеупомянутых параметр энергетического потока.

Примечание: ранее было отмечено, что параметры цепей обязательно выделяются в виде параметров энергетического потока. Этот энергетический поток может задаваться и источником энергии электрического приема.

Примечание: весь комплекс подхода к электроизмерениям в связи с разложением на эти 2 группы неоднозначен. При измерении необходимо учитывать конкретные принципы построения конкретных электрических цепей, в частности в контролируемой цепи может присутствовать гальваническая развязка питания (ПК, старые модели телевизоров и т.д.).

2) Огромный диапазон значений измеряемых величин, например электрическая мощность от 10^-18 до 10ⁿ кВт, аналогичны диапазоны токов, напряжений, частоты (от постоянных до электромагнитных). Это определяет применение различных приборов, т.к. никакой прибор не в состоянии охватить весь диапазон измеряемой величины.

3) Контролируемые электрические цепи, конечно же, имеют собственные входные и выходные сопротивления (комплексные импедансы). В связи с этим измерительный прибор при подключении к контролируемой цепи должен оказывать на нее минимальное воздействие (вносить минимальное возмущение), определяющие дополнительную погрешность. Т.е. измерительный прибор должен стремиться к минимализации отбора электрической энергии от контролируемой цепи, следовательно, его входной импеданс должен быть оптимизирован для конкретного электрического измерения.