Устройство электроизмерительных приборов.

 

Независимо от назначения и принципа действия, каждый электроизмерительный прибор состоит из следующих частей:

- корпус;

- измерительный механизм;

- шкала с делениями;

- корректор;

- вывод;

- зажим.

Приборы последних выпусков монтируются в пластмассовом корпусе (реже в металлическом).

Измерительный механизм – главная часть каждого измерительного прибора. Он состоит из подвижной системы с указательной стрелкой и успокоителем, пружин для создания противодействующего момента и неподвижной системы. Название измерительного механизма определяет систему приборов. Успокоителем называется приспособление для уменьшения времени колебаний подвижной части измерительного механизма, возникающих при включении прибора. Чаще всего применяются воздушные и электромагнитные успокоители.

Шкала прибора может быть равномерной и неравномерной. Цена деления шкалы прибора определяется отношением верхнего предела шкалы к количеству делений.

Корректор служит для установки стрелки прибора в нулевое положение.

Магнитоэлектрические приборы. Работают на принципе взаимодействия магнитного поля неподвижного постоянного магнита с током, проходящим по подвижной катушке. Измерительный механизм прибора состоит из подковообразного магнита с полосными наконечниками, неподвижного стального цилиндра, подвижной катушки, стрелки и спиральных пружин. Вращающий момент, действующий на подвижную часть измерительного механизма, и угол поворота стрелки пропорциональны измеряемому току.

Электромагнитные приборы. Работа этих приборов основана на принципе взаимодействия магнитного поля, создаваемого измеряемым током с подвижным стальным сердечником. Измерительный механизм прибора состоит из катушки с узкой щелью внутри, сердечника в виде лепестка из мягкой стали, которой поворачиваясь вокруг оси, может выходить в щель катушки. С осью связаны стрелка, поршень воздушного успокоителя и спиральная пружина, создающая противодействующий момент.

Электродинамические приборы. Работа этих приоров основана на принципе взаимодействия двух проводников с током. В приборах имеются две катушки: подвижная и неподвижная. Неподвижная катушка состоит из двух одинаковых частей, соединенных последовательно. Подвижная катушка закреплена на одной оси с указательной стрелкой, крылом воздушного успокоителя и двумя спиральными пружинами.

Индукционные приборы применяются только при переменном токе в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии. Приборы этой системы характеризуются применением нескольких неподвижных катушек, создающих вращающееся или бегущее магнитное поле, которое индуктирует токи в подвижной части прибора и вызывает ее движение.

Тепловые приборы. Принцип действия тепловых приборов основан на удлинении металлической нити (сплав платины с иридием или серебром) при нагревании ее током, которое затем преобразуется во вращательное движение подвижной части прибора. Тепловые приборы боятся перегрузки, точность приборов невелика, показания приборов зависят от температуры окружающей среды.

 

АНАЛОГОВЫЕ ПРИБОРЫ.

 

Для измерения напряжения, силы тока и сопротивления на постоянном токе применяются аналоговые магнитоэлектрические приборы с постоянным магнитом и многовитковой подвижной частью. Такие приборы стрелочного типа характеризуются погрешностью от 0,5 до 5%. Они просты и недороги (пример - автомобильные приборы, показывающие ток и температуру), но не применяются там, где требуется сколько-нибудь значительная точность.

 

 

ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ.

 

Во всех цифровых измерительных приборах (кроме простейших) используются усилители и другие электронные блоки для преобразования входного сигнала в сигнал напряжения, который затем преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Число, выражающее измеренное значение, выводится на светодиодный (СИД), вакуумный люминесцентный или жидкокристаллический (ЖК) индикатор (дисплей). Прибор обычно работает под управлением встроенного микропроцессора, причем в простых приборах микропроцессор объединяется с АЦП на одной интегральной схеме. Цифровые приборы хорошо подходят для работы с подключением к внешнему компьютеру. В некоторых видах измерений такой компьютер переключает измерительные функции прибора и дает команды передачи данных для их обработки.

Цифровые вольтметры и мультиметры. Цифровые вольтметры и мультиметры измеряют квазистатическое значение величины и указывают его в цифровой форме. Вольтметры непосредственно измеряют только напряжение, обычно постоянного тока, а мультиметры могут измерять напряжение постоянного и переменного тока, силу тока, сопротивление постоянному току и иногда температуру. Эти самые распространенные контрольно-измерительные приборы общего назначения с погрешностью измерения от 0,2 до 0,001% могут иметь 3,5- или 4,5-значный цифровой дисплей. "Полуцелый" знак (разряд) - это условное указание на то, что дисплей может показывать числа, выходящие за пределы номинального числа знаков. Например, 3,5-значный (3,5-разрядный) дисплей в диапазоне 1-2 В может показывать напряжение до 1,999 В.

Измерители полных сопротивлений. Это специализированные приборы, измеряющие и показывающие емкость конденсатора, сопротивление резистора, индуктивность катушки индуктивности или полное сопротивление (импеданс) соединения конденсатора или катушки индуктивности с резистором. Имеются приборы такого типа для измерения емкости от 0,00001 пФ до 99,999 мкФ, сопротивления от 0,00001 Ом до 99,999 кОм и индуктивности от 0,0001 мГ до 99,999 Г. Измерения могут проводиться на частотах от 5 Гц до 100 МГц, хотя ни один прибор не перекрывает всего диапазона частот. На частотах, близких к 1 кГц, погрешность может составлять лишь 0,02%, но точность снижается вблизи границ диапазонов частоты и измеряемых значений. Большинство приборов могут показывать также производные величины, такие, как добротность катушки или коэффициент потерь конденсатора, вычисляемые по основным измеренным значениям.

Вывод: Электроизмерительные приборы чаще всего измеряют мгновенные значения либо электрических величин, либо неэлектрических, преобразованных в электрические. Все приборы делятся на аналоговые и цифровые.