Способы расширения пределов измерения ЭИП.

Способы расширения пределов измерения ЭИП.

Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных

систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения.

Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4).

Ток Iи в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд,

составит:

Iи = U / (Rи + Rд),

где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи

добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока Iи,

протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

Uном / Rи = n U ном / (Rи + Rд)

откуда

Rд = Rи (n - 1)

Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт

представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта, к которым подводится ток I,

называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.

К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.

Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением

выходного напряжения Uном.Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:

Rш= Uном / Iном

Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую

часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют

небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими

измерительными механизмами.

Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом Rш.

Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью

Iи = I (Rш / Rш + Rи),

где Rи — сопротивление измерительного механизма.

Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:

Rш = Rи / (n - 1),

где n = I / Iи — коэффициент шунтирования.

Билет 8 (часть 2) Классификация погрешностей.

Погрешность средства измерения — разность между показанием средств измерений

(СИ) и истинным (действительным) значением измеряемой физ.величины (ФВ). Она характеризует

точность результатов измерений, проводимых данным средством.

Эти два понятия во многом близки друг к другу и классифицируются по одинаковым

признакам.

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся

случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же размера

ФВ, проведенных с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях.

Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, остающаяся

постоянной или закономерно меняющаяся при повторных измерениях одной и той же ФВ.

Прогрессирующая (дрейфовая)

погрешность — это непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени.

Грубая погрешность (промах) — это случайная погрешность результата отдельного

наблюдения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных

результатов этого ряда.

Абсолютная погрешность описывается формулой (1) и выражается в единицах измеряемой

Величины

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности измерения к

истинному значению измеряемой величины

Приведенная погрешность — это относительная погрешность, в которой абсолютная

погрешность СИ отнесена к условно принятому значению QN, постоянному во всем диапазоне

измерений или его части:

Инструментальная погрешность обусловлена погрешностью применяемого СИ. Иногда эту

погрешность называют аппаратурной.

Методическая погрешность измерения обусловлена:

• отличием принятой модели объекта измерения от модели, адекватно описывающей его

свойство, которое определяется путем измерения;

• влиянием способов применения СИ. Это имеет место, например, при измерении напряжения

вольтметром с конечным значением внутреннего сопротивления. В данном случае вольтметр

шунтирует участок цепи, на котором измеряется напряжение, и оно оказывается меньше, чем было до

присоединения вольтметра;

• влиянием алгоритмов (формул), по которым производятся вычисления результатов измерений;

• влиянием других факторов, не связанных со свойствами используемых средств измерения.

Субъективная (личная) погрешность измерения обусловлена погрешностью отсчета

оператором показаний по шкалам СИ, диаграммам регистрирующих приборов.

• аддитивные Δа, не зависящие от измеряемой величины;

• мультипликативные Δм, которые прямо пропорциональны измеряемой величине;

• нелинейные Δн, имеющие нелинейную зависимость от измеряемой величины.

Основной называется погрешность СИ, определяемая в нормальных условиях его применения

Дополнительной называется погрешность СИ, возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин.

Статическая погрешность — это погрешность СИ применяемого для

измерения ФВ, принимаемой за неизменную.

Динамической называется погрешность СИ,возникающая дополнительно при измерении переменной

ФВ и обусловленная несоответствием егореакции на скорость (частоту) изменения измеряемого сигнала.

 

Классификация измерений

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят

непосредственно по показаниям СИ.

Косвенные — это измерения, при которых значение измеряемой величины находят на

основании известкой зависимости между ней и величинами, подвергаемыми прямым

измерениям, которые проводились в одинаковых условиях.

Совокупными - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных

величин, при которых их искомые значения находят решением системы уравнений,

получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместными называются проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных

величин для установления зависимости между ними.

Равноточными называются измерения какой-либо ФВ, выполненные одинаковыми по

точности СИ и в одних и тех же условиях.

Неравноточными называются измерения ФВ,

выполненные различными по точности СИ и (или) в разных условиях.

Однократными называются измерения, выполненные один раз, к многократными

относятся измерения одного и того же размера ФВ, следующие друг за другом. При числе

отдельных измерений более четырех их результаты могут быть обработаны в соответствии с

требованиями мат.статистики. Это означает, что при четырех и более измерениях, входящих в

ряд, измерения можно считать многократными. Их проводят с целью уменьшения случайной

составляющей погрешности.

Погрешности, вызываемые влиянием скоростей изменения измеряемой величины,

называются динамическими.

Технические измерения проводятся рабочими СИ.

Метрологические измерения выполняются при помощи эталонов с целью

воспроизведения единиц ФВ для передачи их размера рабочим СИ

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких

основных величин и (или) использовании значений физических констант.

Относительное измерение — это измерение отношения определяемой величины к

одноименной.

Многолучевые осциллографы

 

14.Многолучевые осциллографы предназначены для одновременного наблюдения на одном экране нескольких сигналов.

Наибольшее распространение получили приборы, позволяющие наблюдать одновременно два сигнала

Осциллограмма 1 представляет собой сигнал, поступающий на вход исследуемой цепи, а осциллограмма 2 сигнал,

снимаемый с выхода. Для получения такого изображения используется двулучевая ЭЛТ, содержащая внутри общей

колбы два электронных прожектора со своими системами фокусировки вертикально и горизонтально отклоняющих пластин.

Обычно развертка обоих лучей осуществляется от общего генератора и усилителя горизонтального отклонения, что

обеспечивает отображение обоих сигналов в едином масштабе времени. Единый масштаб времени позволяет сравнивать

мгновенные значения напряжений, определять временные соотношения, измерять фазовый сдвиг и т. п. На Рис. 2 изображена

упрощенная структурная схема универсального двулучевого осциллографа.

Из схемы видно, что управление двумя лучами ЭЛТ осуществляется с помощью двух идентичных каналов Рис. 1 У1 и У2

содержащих те же элементы, что и каналы вертикального отклонения обычных осциллографов. Синхронизация авто

колебательной и запуск ждущей разверток производится от исследуемого сигнала, снимаемого с усилителей обоих каналов.

Особенностью ЭЛТ. применяемой в рассматриваемом приборе, является гашение луча во время обратного хода развертки

с помощью специальных бланкирующих пластин. При подаче импульсов с устройства управления яркостью изображения

на бланкирующие пластины лучи обоих электронных прожекторов резко отклоняются в сторону и не попадают на экран.

Имеются ЭЛТ и с большим числом лучей. Возможности применения таких приборов еще более широкие.

 

Электрических измерений неэлектрических величин (НЭВ).

Широкое распространение электрических

методов измерения НЭВ обусловлено следующими их преимуществами:

1. Возможность непрерывного измерения и контроля значений НЭВ с одновременной

автоматической регуляцией

2. Дистанционность измерения с использованием как проводных так и радиоканалов связи

3. Чрезвычайно широкий диапазон изменений чувствительности

4. Малая инерционность, и следовательно большое быстродействие

5. Простота оборудования, малые габариты и вес измерительных систем

6. Широкая возможность унификации узлов ИП

При измерений НЭВ электронными методами возникают две специфические задачи:

Во–первых: преобразование измеряемой НЭВ в электрическую величину с помощью

первичных измерительных преобразователей (ПИП).

Во–вторых: согласование ПИП как с исследуемой средой, её свойствами и характеристиками,

так и с последующими звеньями измерительной цепи.

В зависимости от вида сигнала, непосредственно получаемого с ПИП, они подразделяются на

генераторные (или активные) и параметрические (или пассивные).

К генераторным относятся ПИП, непосредственно преобразующие НЭВ в ток или напряжение

(термопары, вентильные фотоэлементы и др.)

У параметрических ПИП изменяется каких-либо параметр электрической цепи: R, C или L.

Классификация ЭИП и ЦИП.

по характеру измеряемых величин ЭИП делятся на подгруппы.

Пример

В3-38:

-В-подгруп. Приборов измерения напр.

-В3-вид, вольтметр переменного тока

-В3-38-тип

Гост делит приборы на 20 подгрупп:

Подгруппа В: ЭИП измерения напр.

В2-пост ток; В3-переменный; В4-импульсного; В7-универсальные;

Подгруппа Е: ЭИП измерения постоянных параметров цепи

Е3-измеритель индуктивности; Е4-измеритель добротности;Е6-измеритель сопротивления;

Е7-универсальный;Е8-измеритель емкости;

Подгруппа Ч: ЭИП измерения частоты и времени

Ч3-частометр электронно-счетный;

Подгруппа Г: Генераторы измерительные

Г2-генератор шумовых сигналов;Г3-низкочастотных сигналов;Г4-генераторы ВЧ;Г5-импульсов;

Г6-сигналов спец. Формы

Подгруппа С: ЭИП для наблюдения изменения формы сигнала и спектра

С1-осцилографы универсальные;С4-анализаторы спектра;С6-измерители не линейных

искажений;С8-осцилографы запоминающие;

Подгруппа У: усилители измерительные

У4-измерители НЧ;У5-УПТ;У7-усилители универсальные

Подгруппа К: комплексные измерительные установки

К3-автоматизированные;

Подгруппа Б: источники питания

Б5-пост. тока; Б2-переменного тока;

 

Синхронизация развертки.

Для получения неподвижной осциллограммы необходимо подобрать период (частоты)

развертки равным периоду (частоте) сигнала. В конструкции осциллографа предусматривается

такая возможность. Частоту генератора развертки оператор может устанавливать по своему

желанию. Однако простого подбора частоты развертки недостаточно. Сигнал и напряжение

развертки поступают от разных источников, и через некоторое время из-за нестабильности

генераторов установленное равенство периодов будет нарушено. Чтобы избежать этого, для

синхронизации генератора развертки осциллографа используют напряжение исследуемого

сигнала или специально сформированный сигнал, частота которого равна (кратна) частоте

исследуемого сигнала.

Измерение мощности

Можно измерить прямыми или косвенными методами.

На постоянном токе прямое изм.вольтметры ЭД системы

При косвенных амперметры и вольтметры МЭ и ЭД системы

На переменном токе Ваттметры ЭД системы

На ВЧ предпочтение прямым изм. Как более точным,СВЧ-только прямые.

В зависимости от способов включения в передающий тракт ВЧ и СВЧ ваттметры делятся

1)Ваттметры поглощаемой Р

2)Ваттметры проходящей Р

По способу преобразования энергии: тепловые,электронные,пондеромоторные,фотометрические

3.7) .ВАЗ,ВСКЗ и СВЗ. Методические погрешности при отклонении формы сигнала от номинальной.

Быстрый заряд конденсатора через диод до амплитудного значения и медленный разряд на нагрузочный резистор

Вольтметры СКЗ

ВХ.Устройство->детектор->УПТ->измеритель

Преобразователи ~U в –U пропорц СКЗ

1.ТЭП тепл.мет

2.Нелинейные с кв ф-ей преобр.

3.Аналог и Аналого-Дискр. Выч-алгоритмов

Квадратирующие элементы-лампы и ПП диоды

Вольтметры средних значений

Простейшие на пассивных элементах с выпрямлением диодами

В большинстве случаев шкала вольтметра проградуирована по СКЗ синусоидального напряжения.

Возникает погрешность при отклонении формы сигнала от sin. ,

Амплитудное

 

1)Классификация систематических погрешностей
Составляющая погрешностей, оставляющаяся постоянной или закономерно меняющаяся при повторных измерениях
4 вида:
1. Погрешность метода или теоретические погрешности. Измерение части объективной экстраполяция свойства

части на весь объект
2. Инструментальные погрешности и погрешности схемы измерения
3. Погрешности, обусловленные неправильной установкой и взаимным расположением СИ
4. Личные погрешности
~ запаздывание или опережение погрешностей регистрации

2)Метрологические характеристики СИ
Характеристики свойств СИ, оказывающие влияние на результаты измерений
Диапазон измерений- область значений измеряемой величины, для которых нормированы пределы погрешности
Диапазон показаний- область значений по шкале
Предел измерения-min/max
Цена деления шкалы- разность между величинами на двух соседних отметках
Длина деления шкалы
Чувствительность- способность реагировать на изменение измеряемой величины
Погрешность СИ
Основная погрешность-погрешность при нормальных условиях
Статическая погрешность- для постоянной величины
Динамическая погрешность- для величины переменной во времени
Погрешности эл.мех ИП
Постоянная(систематическая)+ случайная = полная погрешность измерений
Надежность

3) Расчет методических погрешностей I,U,P,R
Погрешность зависит от схемы измерения

Способы расширения пределов измерения ЭИП.

Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных

систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения.

Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4).

Ток Iи в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд,

составит:

Iи = U / (Rи + Rд),

где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи

добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока Iи,

протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

Uном / Rи = n U ном / (Rи + Rд)

откуда

Rд = Rи (n - 1)

Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт

представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта, к которым подводится ток I,

называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.

К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.

Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением

выходного напряжения Uном.Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:

Rш= Uном / Iном

Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую

часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют

небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими

измерительными механизмами.

Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом Rш.

Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью

Iи = I (Rш / Rш + Rи),

где Rи — сопротивление измерительного механизма.

Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:

Rш = Rи / (n - 1),

где n = I / Iи — коэффициент шунтирования.