Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета




НазваниеУчебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета
страница11/15
Дата публикации17.08.2013
Размер1.71 Mb.
ТипУчебное пособие
zadocs.ru > Физика > Учебное пособие
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15
^

Глава 2. СРЕДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ


Средствами электрических измерений называют технические средства, имеющие нормированные метрологические характеристики, используемые при электрических измерениях физических величин.

Различают следующие виды средств электрических измерений: меры; измерительные преобразователи; электроизмерительные приборы; электроизмерительные установки; измерительные информационные системы (рис. 7).

2.1.1. Меры


Мерами называют средства измерений, предназначенные для материального воспроизведения известных значений физической величины. Сама физическая величина, способ ее воспроизведения и поддержания регламентируются соответствующими государственными стандартами (ГОСТами). Вместе с измерительными приборами меры образуют материальную основу для выполнения измерений – средства измерений.

По числу воспроизводимых значений физической величины меры разделяются на однозначные и многозначные. Совокупность мер, применяемых как отдельно, так и в различных сочетаниях, служащие для воспроизведения ряда значений физической величины называется набором мер (например, магазины сопротивлений, емкости и индуктивности).

В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяются на эталоны, образцовые и рабочие меры (рис. 8).

Э
талоном
(в метрологии) называют средство измерений высокой точности, основывающиеся на неизменных во времени свойствах веществ или тел, применяемые для воспроизведения и хранения единиц измерения физической величины и передачи ее размера другим средствам измерений (в институтах метрологии). Второе основное предназначение эталона – обеспечение единства и правильности измерений в стране.

Эталоны могут представлять собой особо точные меры, измерительные приборы и даже установки, включающие в себя ряд приборов и устройств.

Эталоны принято разделять на:

 искусственные - платиноиридиевый эталон килограмма, групповой эталон Ома, рабочий эталон метра и т.п.;

 естественные - включающие в себя не только средства измерений, но и применение этих средств в процессе воспроизведения единиц измерения в соответствии с принятым методом установленной спецификации (например, совокупность средств, служащих для воспроизведения единицы длины – метра в длинах световой волны)*.

Естественные эталоны обладают рядом преимуществ: возможностью независимого воспроизведения в разных странах; неизменностью во времени; восстановимостью при повреждениях.

Эталоны разделяются на:

  международные;

 национальные (государственные).

Пример: международный эталон – прототип килограмма; национальный – первичный эталон килограмма РФ (ранее СССР) (одна из копий прототипа, которой присвоен №12).

Национальные (государственные) эталоны зависимости от точности воспроизведения единицы и назначения разделяются на:

  первичные - обеспечивающие воспроизведение единицы с наивысшей достижимой в стране точностью;

  вторичные - значение которых устанавливается по первичному эталону.

Вторичные эталоны подразделяются на (см. рис. 8):

  эталоны копии – заменяют первичные эталоны при метрологических работах, служат для уменьшения износа и исключения возможности повреждения последних;

 эталоны свидетели служат для контроля сохранности первичных эталонов;

 эталоны сравнения применяются для международных сличений национальных эталонов;

 рабочие эталоны используются для поверки образцовых средств измерений физических величин высших разрядов.

Вторичные эталоны, как правило, представляют собой искусственные эталоны.

Так как эталоны являются одной из групп средств измерений, принадлежащих к мерам они по своему составу также могут быть однозначными (метр №11, килограмм №12), групповыми (эталон Вольта, состоящий из 20 нормальных элементов) и представлять собой эталонные наборы (гирь, ареометров и т.п.).

Число первичных эталонов определяется числом единиц измерения, воспроизводимых с помощью эталона в стране. Для каждой единицы измерения может быть только один первичный эталон. Число вторичных эталонов определяется уровнем точности и территориальной рассредоточенности образцовых средств измерений, подлежащих поверке с применением эталонов.

Число и точность эталонов определяется развитием науки и техники эксперимента.

Образцовые меры это средства измерения, предназначенные для поверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов. Они могут в отдельных случаях использоваться непосредственно для точных измерений. В зависимости от точности образцовые меры подразделяются на три разряда. Образцовые меры первого разряда наиболее точные и поверяются непосредственно по рабочим эталонам. Образцовые меры второго разряда поверяются по образцовым мерам первого разряда. Образцовые меры, поверяемые по образцовым мерам второго разряда являются образцовыми мерами третьего разряда.

Рабочие меры это устройства, предназначенные для воспроизведения широкого диапазона номинальных значений физических величин. Различают однозначные и многозначные меры, а также наборы мер. Используются для поверки измерительных приборов и для измеренй на промышленных предприятиях и в научных организациях.

Основные свойства мер:

  • Номинальное значение меры (однозначной) – значение физической величины, приписанное ей при изготовлении;

  • Действительное значение меры (истинное или действительное) – значение физической величины, определяемое во время поверки меры путем сравнения с образцовыми мерами (мерами более высокого класса);

  • Абсолютная погрешность меры – разность между номинальным и истинным (действительным) значением воспроизводимой величины*.

  • Класс точности меры – обобщенная метрологическая характеристика, определяющая предельное значение погрешности воспроизведения физической величины.

  • Стабильность меры - способность меры к воспроизведению физической величины неизменного значения в течение длительного времени (иногда говорят о временной стабильности).

  • Малая зависимость значения меры от внешних факторов окружающей среды и условий применения;

  • ^ Аддитивность и удобство при применении нескольких мер в измерительных процессах.

Пример 1: Мерой магнитного потока называют средство измерения, предназначенное для воспроизведения определенного значения магнитного потока с заданной погрешностью [11].

Как правило, это катушка, состоящая из двух обмоток: первичной (намагничивающей) и вторичной. При протекании тока ^ I в первичной обмотке (1 – рис. 9) со вторичной обмоткой (2 – рис. 9) сцепляется магнитный поток Ф = КФI. На самом деле КФ коэффициент потокосцепления или взаимной индуктивности. В случае меры магнитного потока КФ принято называть постоянной меры по магнитному потоку, единицей измерения в этом случае считается Вб/А (Вебер на Ампер) или Гн (Генри).

Они выполняются в виде пары коаксиальных круговых контуров (а), пары катушек одинакового диаметра (б), пары концентрических обмоток разного диаметра (в), сочетания меры магнитной индукции 1 измерительной обмотки 2 (г), сочетания обмотки в виде соленоида 1 и расположенной поверх нее сосредоточенной обмотки 2 (д), катушки Кэмпбелла (е), катушки с расширенной областью нулевого поля в районе вторичной обмотки (ж).

Магнитный поток в мерах воспроизводится при пропускании через первичную обмотку постоянного тока (при его переключении) и переменного тока низкой частоты (до 300 Гц), когда не сказываются переходные процессы. При этом такие параметры, как индуктивность обмоток, емкость между обмотками и межвитковая емкость не играют особого значения. В области частот более 300 Гц меры магнитного потока принято называть мерами взаимной индуктивности.

М
еры магнитного потока предназначены для воспроизведения единицы магнитного потока, а также для градуировки рабочих средств измерений (веберметров, флюксметров, определения постоянных измерительных катушек и т.п.). Постоянная мер находится в интервале 10-4 – 10-2 Вб/А.

Пример 2: Государственный первичный эталон магнитного потока (ГОСТ 8.030-83) предназначен для воспроизведения и хранения единицы магнитного потока и передачи размера единицы при помощи вторичных эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений, применяемым в народном хозяйстве [12].

В состав эталона входят: катушка магнитного потока типа Кэмпбелла на кварцевом каркасе*, установка для измерения приращений магнитного потока индукционным методом с измерительным преобразователем сравнения – катушкой магнитного потока. Основные свойства эталона:

  • Номинальное значение магнитного потока Ф – 0,01 Вб;

  • Номинальное значение постоянной по магнитному потоку КФ катушки Кэмпбелла равно 0,01 Вб/Ф;

  • Единица магнитного потока воспроизводится со средним квадратичным отклонением S0 не хуже 1,010-5 при 24 независимых измерениях;

  • Неисключенная систематическая погрешность 0 не превышает 1,710-5.

^ Меры электрических величин – устройства, предназначенные для воспроизведения единиц измерения электрических величин и их определенных кратных или дольных значений (воспроизводятся единицы сопротивления, емкости, индуктивности, взаимной индуктивности; мера э.д.с. осуществляется в виде нормального элемента, дающего только одно значение э.д.с. ~ 1,0187 В*; мер тока, электрической мощности, энергии и т.п. нет).

Меры электрических величин бывают:

  • постоянного значения – измерительные катушки сопротивления, измерительные катушки индуктивности и взаимной индуктивности, конденсаторы постоянной емкости;

  • ступенчато-переменного значения – магазины сопротивлений, магазины индуктивностей и взаимных индуктивностей, магазины емкостей;

  • плавно-переменного значения – измерительные реохорды, вариометры индуктивности и взаимной индуктивности, конденсаторы переменной емкости.
^

2.1.2. Измерительные преобразователи


Измерительными преобразователями называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации недоступной для непосредственного восприятия наблюдателем в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения.

В основе работы ИП использовано то или иное физическое явление (процесс), происходящее под действием измеряемой физической величины.

Измерительный преобразователь, в основе действия которого лежат прямые преобразования физической величины получил название первичного преобразователя измеряемых величин. Это связано с тем, что он, как правило, является первым звеном измерительной цепи.

Измерительный преобразователь, как правило, предназначен для выпол­нения одного частного измерительного преобразования. Работа измери­тельных преобразователей протекает в сложных условиях, так как объект исследования в большинстве случаев характеризуется множеством параметров, каждый из кото­рых действует на измерительный преобразователь. Задача экспериментатора – получение информации об одном параметре, называемом измеряемой величиной. Все остальные побочные параметры про­цесса измерения относятся к помехам.

Каждому измерительному преоб­разователю приписывается естественная входная величина, для измерения которой на фоне помех данный измерительный преобразователь предназначен. По этому же принципу выделяется естественная выходная величина преобразователя.

Пример: Контактные термометры – термометры сопротивления (в основе действия лежит изменение электросопротивления преобразователя с изменением температуры); термопары (в основе действия лежит термоэлектрический эффект Зеебека).

^ По виду преобразуемых физических величин преобразователи делятся на:

  1. Преобразователи электрических величин в электрические - это добавочные сопротивления, шунты и делители напряжения, измерительные трансформаторы т.п.

  2. ^ Преобразователи неэлектрических величин в электрические -это индукционные преобразователи (разного рода катушки; гальваномагнитные преобразователи), гальваномагнитные преобразователи (преобразователи Холла, магниторезисторы, магнитодиоды и др.), термоэлектрические преобразователи (термопары, терморезисторы) и т.п.

По виду естественной выходной электрической ве­личины преобразователи подразделяются на:

  1. Генераторные (с выходной величиной или и внутрен­ним сопротивлением ).

  2. Параметрические (с ЭДС и выходной величиной в виде изменения R, L или С как функции от х).

Основные свойства измерительных преобразователей

 Функция преобразования измерительного преобразователя — это зависимость выходной величины от входной, описы­ваемая аналитическим выражением или графиком.

 Чувствительность* преобразователя это свойство преобразователя, заключающееся в возможности преобразования измеряемого сигнала в форму, удобную для дальнейшей обработки или позволяющую наблюдателю воспринять значение измеряемой физической величины, оцениваемое с помощью коэффициентов преобразования.

Коэффициент преобразования (мера чувствительности преобразователя) – отношение изменения сигнала на выходе преобразователя к вызывающему его изменению сигнала на входе преобразователя. Наименование естественной выходной величины преобразователя зависит от природы входной и выходной величин и записывается как отношение единицы входной величины к единице выходной величины.

Пример: - для реостатного преобразователя еди­ница чувствительности – Ом/мм;

- для термопары – мВ/К;

- для фото­элемента - мкА/лм;

- для двигателя - об/(сВ) или Гц/В;

- для галь­ванометра - мм/мкА и т. д.

Порог чувствительности измерительного преобразователя* - выражается в единицах измеряемой величины и характеризует предельные возможности при работе в режиме нуль-индикатора (под порогом чувствительности понимают наименьшее изменение входного сигнала, способное вызвать заметное изменение выходной величины преобразователя).

Ориентационная зависимость преобразователя – свойство преобразователей или измерительных приборов, предназначенных для измерения параметров векторных величин (находит отражение в диаграммах направленности).

Реальные и номинальные характеристики измерительных преобразователей. В связи с тем, что преобразователи изготавливаются и градуируются индивидуально их характеристики, как правило, несколько отличаются друг от друга, занимая некоторую полосу. Поэтому в, па­спорте измерительного преобразователя приводится либо реальные характеристики присущие каждому преобразователю (например, преобразователи Холла), либо некоторая сред­няя характеристика, называемая номинальной.

Погрешности измерительных преобразователей

^ Разность между но­минальной (паспортной) и реальной характеристиками преобразо­вателя называется абсолютной погрешностью измерительного преобразователя. Различают систематические, случайные и прогрессирующие погрешности.

 Систематическими называются по­грешности, не изменяющиеся с течением времени или являющиеся не изменяющимися во времени функциями определенных параметров. Систематические погрешности, как правило, могут быть практически полностью устранены введением соответст­вующих поправок.

Постоянные система­тические погрешности внешне себя никак не проявляют и могут долгое время оставаться незамеченными. Они могут быть выявлены путем измерения физической величины либо разными однотипными приборами, либо разными методами. Иногда может быть полезной поверка нуля и чувствительности измерительного прибора путем по­вторной аттестации прибора по образцовым мерам.

К систематическим погрешностям можно отнести большинство дополнительных погрешностей, являющихся не изме­няющимися во времени функциями вызывающих их влияющих вели­чин (температура, частота, напряжение и т. п.). Эти погрешности бла­годаря постоянству во времени функций влияния также могут быть скорректированы введением дополнительных корректирующих пре­образователей, воспринимающих влияющую величину и вводящих соответствующую поправку в результат преобразования основного преобразователя.

Прогрессирующими называются погрешности, медленно изменяю­щиеся с течением времени. Эти погрешности, как правило, вызываются процессами старения тех или иных деталей аппаратуры (разрядка источников питания, старение резисторов, конденсаторов, деформа­ция механических деталей, усадка бумажной ленты в самопишущих приборах и т. д.). Особенностью прогрессирующих погрешностей яв­ляется то, что они могут быть скорректированы без выяснения вызвавших их причин введением поправки, лишь в дан­ный момент времени. Далее они вновь монотонно возрастают.

Особенности прогрессирующих погрешностей:

  • прогрессирующие погреш­ности требуют непрерывного повторения коррекции, и тем более ча­стого, чем менее желательно их остаточное значение;

  • с точки зре­ния теории вероятностей их изменение во времени представляет собой нестационарный процесс и не может быть описано в рамках хорошо разработанной теории стационарных процессов.

Случайными называются неопределенные по своему значению или недостаточно изученные погрешности, в появлении различных значе­ний которых нам не удается установить какой-либо закономерности. Они определяются сложной совокупностью причин, трудно поддаю­щихся анализу. Их частные значения не могут быть предсказаны, а для всей их совокупности может быть установлена закономерность лишь для частот появления их различных значений. Присутствие слу­чайных погрешностей (в отличие от систематических) легко обнару­живается при повторных измерениях в виде некоторого разброса ре­зультатов. В подавляющем большинстве случаев процесс появления случайных погрешностей есть стационарный случайный процесс. По­этому размер случайных погрешностей характеризуют указанием за­кона распределения их вероятностей или указанием параметров этого закона, разработанных в теории вероятностей и теории инфор­мации.

Для обеспечения возможности масштабирования и распознавания получаемой информации измерительные преобразователи снабжаются (в большинстве случаев) индивидуальными паспортами или ярлыками, где содержатся технические и метрологические характеристики преобразователя. В случае неоднозначной зависимости выходной характеристики преобразователя от входной величины последние снабжаются градировочными зависимостями или градуировочными таблицами (например, термоэлектрические преобразователи или термопары).

Преобразователи в совокупности с оснасткой, элементами подключения и крепления и т.п. получили название датчиков.

Преобразователи (или датчики) могут быть расположены далеко от приборов или устройств обрабатывающих или собирающих и хранящих полученную с них информацию.
^

2.1.3. Электроизмерительные приборы


Электроизмерительные приборы это средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации функционально связанных с измеряемыми физическими величинами, в форме, доступной для непосредственного наблюдения.

Для обеспечения возможности измерения той или иной физической величины в принятых единицах обязательно должна участвовать мера. Электроизмерительный прибор может быть заранее отградуирован в единицах измеряемой величины, т.е. мера используется на этапе изготовления и метрологической аттестации измерительного прибора.
^

1.1.3.1. Способы классификации электроизмерительных приборов


По способу обработки измеряемой информации

Электроизмерительные приборы, показания которых являются непрерывными функциями изменения измеряемой величины, называются аналоговыми приборами.

Электроизмерительные приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представлены в цифровой форме, называются цифровыми приборами.

^ По способу отображения измеряемой информации

Электроизмерительные приборы могут быть разделены на показывающие и регистрирующие в зависимости от того допускают ли они только считывание, считывание и регистрацию, или только регистрацию показаний.

Если регистрирующий прибор отображает показания в форме диаграммы, его относят к группе самопишущих приборов. Электроизмерительный прибор называют печатающим, если предусмотрено отображение цифровой информации в печатной форме.

^ По способу построения измерительного прибора

Суммирующие если показания электроизмерительного прибора функционально связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к ним по разным каналам.

Интегрирующие электроизмерительные приборы позволяющие получать суммарное (интегральное) значение измеряемой величины за время проведения эксперимента или действия прибора. Процесс измерения заключается в непрерывном суммировании малых значений изменения измеряемой величины, конечное значение которой в каждый промежуток времени может быть считано на специальном индикаторе.

Компарирующие приборы или приборы сравнения (компараторы) служат для сравнения измеряемой величины с эталонной (образцовой) величиной. К ним относятся мосты различного типа, потенциометры и т.п.

Классификация электроизмерительных приборов может быть построена:

  • по принципу действия (магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные, термоэлектрические, вибрационные, электростатические и т.д.);

  • по роду измеряемой величины (приборы для измерения постоянных или переменных величин);

  • по типу измеряемой величины (величины тока, напряжения и электродвижущей силы, электрического сопротивления, мощности электрического тока, электрической энергии, частоты, угла сдвига фаз).

Дальнейшее подразделение приборов по каким-либо существенным признакам представляет собой параллельные классификации, позволяющие выявлять, например, их техническую сущность и оформление: по конструктивному исполнению - стационарные и переносные измерительные приборы; по степени защищенности – пыле-, водо-, брызгозащищенные, ударо- вибростойкие, герметичные и т.п.
^

2.1.3.2. Характеристики электроизмерительных приборов


Метрологические характеристики

Метрологическими называют характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Знание метрологических характеристик необходимо для правильного выбора средств измерений и оценки точности результатов измерений.

Перечни метрологических характеристик средств измерений регламентируются ГОСТ 8.009-72 "Нормируемые метрологические характеристики средств измерений". Для средств измерения электрических величин общего назначения перечень метрологических характеристик устанавливает ГОСТ 22261-76.

Основная метрологическая характеристика средств измерений - погрешность.

 В зависимости от изменения во времени измеряемой величины погрешности средств измерений разделяют на:

1) статическую - погрешность, возникающую при измерении постоянной во времени величины;

2) динамическую - разность между погрешностью измерения в динамическом режиме (т.е. при изменении измеряемой величины во времени) и статической погрешностью измерения величины, соответствующей значению измеряемой величины в данный момент времени.

 В зависимости от характера изменения погрешностей средств измерений различают:

1) систематическую - погрешность, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся;

2) случайную - погрешность, изменяющуюся случайным образом.

 В зависимости от условий возникновения погрешности различают:

1) основную погрешность - погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях;

2) дополнительную погрешность - погрешность средства измерения, вызванную отклонением одной из влияющих величин от нормального значения или выходом за пределы нормального значения.

Пределы дополнительных погрешностей устанавливают в виде постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или в виде постоянных значений по интервалам рабочей области влияющей величины; путем указания отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу; путем указания зависимости предела допускаемой дополнительной погрешности, от влияющей величины (предельной функции влияния); путем указания функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.

К метрологическим характеристикам относятся также:

Вариация показаний прибора — это наибольшая раз­ность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины. Она определяется при плавном подходе стрелки к испытуемой отметке шкалы при дви­жении ее один раз от начальной, а второй раз от конеч­ной отметок шкалы. Вариация показаний характеризует степень устойчивости показаний прибора при одних и тех же условиях измерения одной и той же величины. Она приближенно равна удвоенной погрешности от тре­ния, так как причиной вариации в основном является трение в опорах подвижной части.

Динамические характеристики средств измерений - характеристики инерционных свойств средств измерений, определяющие зависимость выходного сигнала средства измерения от меняющихся во времени величин.

Входное и выходное сопротивление средств измерений.

От входного сопротивления зависит мощность измерительного прибора, которую он потребляет от цепи, в которой работает.

От выходного полного сопротивления измерительного прибора зависит допустимая нагрузка на преобразователь.

Эксплуатационные характеристики свойств средств измерений

Чувствительностью S электроизмерительного при­бора к измеряемой величине Х называется производная от перемещения указателя (стрелки измерительного механизма) а по измеряемой величине Х:

. (50) .

Перемещение указателя а, которое выражается в де­лениях шкалы или миллиметрах, для обширной группы приборов определяется, в первую очередь, углом откло­нения подвижной части измерительного механизма. Кроме того, оно зависит от типа отсчетного устройства и его характеристик (стрелочный или световой указатель, длина шкалы, число делений шкалы и др.).

Чувствительность измерительного механизма приборов этой группы (при любом отсчетном устройстве) равна:

. (51) .

Выражением (51) определяется чувствительность прибора в данной точке шкалы. Если чувствительность постоянна, т. е. не зависит от измеряемой величины, то ее можно определять как отношение перемещения указателя (стрелки измерительного механизма и т.п.) к измеряемой величине или численно равна перемещению указателя, соответствующему еди­нице измеряемой величины*.

. (52) .

У приборов с постоянной чувствительностью переме­щение указателя пропорционально измеряемой величи­не, т. е. шкала прибора равномерна.

Чувствительность прибора имеет размерность, зави­сящую от характера измеряемой величины, поэтому, ког­да пользуются термином "чувствительность", говорят, например, о "чувствительности прибора к току", "чувствительности прибора к напряжению" и т.д. Например, чувствитель­ность вольтметра к напряжению равна 10 дел/В.

Если чувствительность прибора не постоянна, т.е. прибор имеет неравномерную шкалу, то для такого прибора может нормироваться допускаемая погрешность для некоторой области значений измеряемой величины, называемой диапазоном измерения.

Величина, обратная чувствительности, назы­вается постоянной прибора (или ценой деления). Она равна числу единиц измеряемой величины, приходящихся на одно деление шкалы. Например, если S, то .

 Порогом чувствительности - наименьшее значение входной величины, способное вызвать заметное изменение показания прибора.

Понятие порога чувствительности распространяется на цифровые приборы и счетчики.

 Потребляемая мощность При включении электроизмерительного прибора в цепь, находящуюся под напряжением, прибор потребля­ет от этой цепи некоторую мощность. В большинстве случаев эта мощность мала с точки зрения экономии электроэнергии. Но при измерении в маломощных цепях в результате потребления приборами мощности может измениться режим работы цепи, что приведет к увеличе­нию погрешности измерения. Поэтому малое потребле­ние мощности от цепи, в которой осуществляется изме­рение, является достоинством прибора.

Мощность, потребляемая приборами в зависимости от принципа действия, назначения прибора и предела измерения, имеет самые различные значения и для боль­шинства приборов лежит в пределах от 10-12 до 15 Вт.

 Время установления показаний После включения электроизмерительного прибора в электрическую цепь до момента установления показаний прибора, когда можно произвести отсчет, проходит не­который промежуток времени (время успокоения). Под временем установления показаний следовало бы пони­мать тот промежуток времени, который проходит с мо­мента изменения измеряемой величины до момента, ког­да указатель займет положение, соответствующее ново­му значению измеряемой величины. Однако если учесть, что всем приборам присуща некоторая погрешность, то время, которое занимает перемещение указателя в пре­делах допустимой погрешности прибора, не представля­ет интереса.

Под временем установления показаний электроиз­мерительного прибора понимается промежуток времени, прошедший с момента подключения или изменения из­меряемой величины до момента, когда отклонение ука­зателя от установившегося значения не превышает 1,5% длины шкалы. Время установления показаний для боль­шинства типов показывающих приборов не превышает 4 сек.

 Надежность электроизмерительных приборов - способность их сохранить заданные характе­ристики при определенных условиях работы в течение заданного времени.

Если значение одной или несколь­ких характеристик прибора выходит из заданных пре­дельных значений, то говорят, что имеет место отказ. Количественной мерой надежности является минималь­ная вероятность безотказной работы прибора в заданных промежутке времени и условиях работы (наработка на отказ, которая регламентируется ГОСТ 22261-76 в виде ряда значений).

 Вероятностью безотказной работы называется веро­ятность того, что в течение определенного времени Т не­прерывной работы не произойдет ни одного отказа. Вре­мя безотказной работы указано в описаниях приборов. Часто пользуются приближенным значением этого показателя, определяемым отношением числа приборов, про­должающих после определенного времени Т безотказно работать, к общему числу испытываемых приборов.

Пример: Например, для амперметров и вольтметров типа Э8027 минимальное значение вероятности безотказной работы равно 0,96 за 2000 ч. Следовательно, вероятность того, что прибор данного типа сохранит заданные ха­рактеристики после 2000 ч работы, составляет не менее 0,96, иными словами, из 100 приборов данного типа пос­ле работы в течение 2000 ч, как правило, не более че­тырех приборов будут нуждаться в ремонте.

 Среднее время безотказной работы прибора (показатель надежности), - среднее арифметическое время исправной ра­боты каждого прибора. Обычно, когда приборы начи­нают выпускать серийно, некоторая небольшая часть их отбирается для испытаний на надежность. Показатели надежности, определенные по результатам этих испыта­ний, присваивают всей серии приборов.

 Гарантийным сроком называют период времени, в те­чение которого завод-изготовитель гарантирует исправ­ную работу изделия при соблюдении правил эксплуата­ции прибора. Например, для микроамперметров типа М266М предприятие-изготовитель гарантирует безвоз­мездную замену или ремонт прибора в течение 36 месяцев со дня отгрузки с предприятия, а для частотомеров ти­па Э373 этот срок составляет 11 лет.

 Время установления рабочего режима.

 электрическая прочность.

 сопротивление изоляции.

 способность переносить механические воздействия (вибро- и ударопрочность).

Могут быть и другие характеристики, регламентированные госстандартами в которых также описаны методы испытаний средств измерений (ГОСТ 22261‑76).
^

2.1.4. Электроизмерительные установки


Электроизмерительной установкой называют совокупность функционально и конструктивно объединенных средств электрических измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для выполнения одной или нескольких задач.

Как правило, в состав электроизмерительной установки входят устройства для получения измерительной информации (преобразователи физических величин), в зависимости от метода измерения меры, устройства для обработки информации (измерительные приборы и схемы обработки информации – процессоры или ЭВМ) и т.п. Совокупность составных элементов показывает, что электроизмерительным установкам присущи все свойства измерительных устройств, перечисленных в п.п. 2.1.1, 2.1.2 и 2.1.3.

Измерительная установка позволяет предусмотреть определенный метод измерения и заранее оценить точность измерения получаемой измерительной информации.

Пример: Вибрационный магнитометр – измерительная установка для исследования зависимости величины удельной намагниченности (магнитного момента единицы массы) ферромагнитных образцов малых размеров от величины перемагничивающего поля.

В ее состав входят первичные преобразователи магнитных величин (магнитного параметра - индукционный (измерительные катушки), величины перемагничивающего поля - гальваномагнитный (преобразователь Холла)), два измерительных канала для усиления и обработки переменной и постоянной Э.Д.С. соответственной, возникающих в преобразователях в процессе проведения магнитных измерений, устройства для преобразования сигнала измерительной информации и согласования его с устройствами регистрации (двухкоординатным самописцем, цифровыми вольтметрами) или ПЭВМ (АЦП по обеим каналам), также регулируемый источник тока и арматура и кабели для межблочных соединений. При подготовке установки к работе используется эталонный образец (эталон единицы удельной намагниченности насыщения или эталон магнитного момента насыщения).

Измеряемые магнитные характеристики:

- Магнитный момент единицы массы s испытуемого образца (удельная намагниченность);

- Величина внешнего перемагничивающего поля Не.

Определяемые магнитные характеристики:

- Максимальная sm и остаточная sr удельная намагниченность;

- Максимальная Im и остаточная Ir намагниченность;

- Коэрцитивная сила по намагниченности НcI;

- Коэрцитивная сила по индукции НcB;

- Остаточная индукция Вr;

- Максимальное энергетическое произведение (ВН)max;

- Параметр квадратичности петли гистерезиса Вkk (Вk‑0,94pIr; Нk - размагничивающее поле, в котором намагниченность 4pIr=0,9 от 4pIr).

Допустимые режимы эксплуатации

- Погрешность измерения удельной намагниченности по отношению к эталонному образцу не превышает ^ 1,5%;

- Погрешность измерения перемагничивающего поля не хуже 2,5%;

- Напряженность перемагничивающего поля - 30 кЭ (2400 кА/м);

- Питание вибрационного магнитометра осуществляется от сети переменного тока частотой 50 1 Гц напряжением 380/220 ±10% В;

- Потребляемая мощность не более 4,5 кВт;

- Максимальный ток в нагрузке не превышает 25-30 А;

- Для размещения установки на месте эксплуатации необходима площадь 6 м2 ;

- Масса установки не более 900 кг.
^

2.1.5. Измерительные информационные системы


Измерительные информационные системы (ИИС) представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенную для автоматического сбора измерительной информации от ряда источников. Многократное (например, поочередное) использование одних и тех же преобразователей сигналов, несущих измерительную информацию обеспечивает передачу измерительной информации на те или иные расстояния по каналам связи и представление ее в том или ином удобном виде.

Как и в предыдущем случае можно рассмотреть и параметры измерительных информационных систем.

ИИС могут быть: информационными; измерительно-вычислительными или измерительно-управляющими, автоматического контроля, технической диагностики и т.п.

ИИС могут применяться как на территории какого-либо объекта, так и с передачей измерительной информации с объекта на принимающий пункт по каналам связи (локальные, региональные, глобальные).
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15

Похожие:

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие (электронная версия) Вологда 2001 Рецензенты: Козьяков...
Козьяков А. Ф. профессор Московского Государственного технического университета им. Н. Э. Баумана

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие Санкт-Петербург Издательство Политехнического университета...
...

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие Москва, 2008 удк 621. 395. 34 Ббк 32. 881 Баскаков...
...

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconIх классов по русскому языку тверь 2012
Рекомендовано к печати кафедрой русского языка Тверского государственного университета (протокол №1 от 6 сентября 2012 г.)

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебно-методическое пособие Рекомендовано учебно-методическим советом...
Мигранов Н. Г., проф., д-р физ мат наук кафедра «Общая и теоретическая физика» Башкирского государственного педагогического университета...

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие написано в соответствии с действующей программой...
Рецензент: профессор кафедры физики имени А. М. Фабриканта Московского энергетического института (технического университета) В. А....

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие Москва Издательство Российского университета дружбы народов удк 811. 161. 1 Ббк
Методика преподавания русского языка как неродного (нового): Учебное пособие для преподавателей и студентов. М.: Издательство Российского...

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие красноярск 2006 удк ббк д рецензенты
Охватывает все стороны нашего бытия, харак

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие для аспирантов гуманитарного профиля Орел 2007 удк...
Пахарь Л. И. Философия и история науки: Учебное пособие для аспирантов гуманитарного профиля. ­­– Орел: Издательство огу, 2007. –...

Учебное пособие Тверь, 2003 удк 621. 318 001. 41 Рецензенты: кафедра физики Тверского государственного технического университета iconУчебное пособие Иваново 1992 удк 621. 7
В пособии дается систематизированное представление о технологии производства продукции на предприятиях металлургического и машиностроительного...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов