Классификация элементов измерения.

Элементы измерения делятся:

I. по роду измеряемой величины:

1) Собственные измерения (когда измеряемая величина измеряется электрическими методами).

2) Неэлектрические измерения (измерения неэлектрических величин электрическими методами).

3) Магнитное измерение (когда измеряется магнитная величина).

II. по расстоянию от объекта измерения до приёмника:

1) Дистанционные измерения (на расстоянии). Разновидность – телеизмерения.

2) Непосредственные измерения (вблизи).

III. по количеству раз измерения измеряемой величины:

1) Однократные (n=1).

2) Многократные (n>1).

Многократные измерения позволяют учесть случайную составляющую погрешности. Для этого используются методы математической статистики.

Примечание: в последнее время появились статистические измерения. Они позволяют определить числовые значения случайных процессов.

IV. в зависимости от поведения измеряемой величины во времени:

1) Статические.

2) Динамические.

V. по точности получения результата измерения:

1) Высокоточные (эталонные).

2) Технические. Гарантируют определённую точность.

VI. в зависимости от способа снятия показания:

1) Непрерывные (в любой момент времени можно измерить).

2) Дискретные (Δtд = const, Δtд = var).

VII. по способу получения результата измерения:

1) Прямые.

2) Косвенные.

3) Совокупные.

4) Совместные.

Прямые. Когда измеряемая величина измеряется непосредственно (X=Q).

Пример.

Косвенные. Та величина, которую мы хотим найти, измеряется не непосредственно, а измеряется другими, с ней связанными функционально (X=F(Q1, Q2, …)).

Пример.

X = P – мощность.

 

Совокупные. Результат находится из решения системы уравнений, связывающих ту величину, которую надо определить, с другими, которые измеряются при различных их сочетаниях.

Пример.

X = Pм –?

Pг – гистерезис, Pвт - вихревые токи.

Опыт №1

Опыт №2

Совместные. Это те же совокупные, только величины разные.

Классификация методов измерения.

 

I. 1) Непосредственное

Одной природы X и Xo.

СУ обладает высокой чувствительностью (компараторы и другие).

Опосредованное

Х не имеет образцовой пары:

II. 3) Одновременное

Одновременное

III. 5) Нулевой

О результате судят по совпадению отметки от измеряемой величины и от образцовой величины

 

Пример 1.

Потенциометр постоянного тока (компенсатор постоянного тока).

Этот прибор служит для измерения с высокой точностью постоянного напряжения и единственный ум еет мерить ЭДС.

Eo – образцовое напряжение – это нормальный химический элемент и его ЭДС известно с высокой точностью.

Rо – образцовое сопротивление. Известно с высокой точностью.

Rк – образцовое высокоточное переменное сопротивление, чья шкала градуируется.

Rр.т – переменное сопротивление для измерения рабочего тока.

НИ – «нуль-индикатор». В его качестве используется высокочувствительный магнитоэлектрический гальванометр (до А).

1 положение переключателя: установка рабочего тока.

2 положение переключателя: измерение Ux.

Работа схемы.

1) Переключатель в положение 1. Меняем Rр.т, пока ток через НИ не станет равным нулю (Iни = 0)

2) Переключатель в положение 2. Меняем Rк, пока ток через НИ не станет неравным нулю (Iни ≠ 0)

Когда переключаем переключатель в положение 2, тогда ток не идёт. Меряем чистую ЭДС без внутреннего сопротивления.

Пример 2.

Потенциометр переменного тока (компенсатор).

Предназначен для измерения переменного напряжения с относительно высокой точностью по следующим причинам: здесь используется 2 метода (прямого измерения и сравнения). Метод прямого измерения применяется из-за того, что нету образцового источника.

Рассмотрим 2-х координатный потенциометр:v

Uк – компенсированное образцовое напряжение.

Идея: скомпенсировать.

 

 

Rкx, Rкy – высокоточные сопротивления.

М – катушка взаимной индуктивности.

Схема установки рабочего тока состоит из: вспомогательного напряжения Uвсп, амперметра, Rр.т.

По амперметру выставляем Iр.т.

Есть ω. Следовательно должна быть поправка (компенсатор частоты).

Попеременно изменяя Rкx и Rкy добиваемся на НИ в идеале нуля (в реале минимума).

Пример 3.

Одинарный мост постоянного тока.

Мостовые схемы имеют не менее 2 диагоналей.

Это 4-х плечий мост (R1,2,3,4 – плечи).

Существует понятие равновесия моста.

Iни = 0 (если ток через НИ равен нулю, то мост уравновешен)

Пусть

Iни = 0, если или .

Используется этот мост для измерения Rx с высокой точностью.

Можно Rx подключить вместо R1234, как хотим.

 

R2 меняем пока ток Iни = 0 (мост в равновесии). Это будет когда

R2 здесь плечо сравнения.

R3,4 – плечи сравнения.

Rx ~10 Ом до Ом.

Когда уже начинает сказываться сопротивление изоляции.

Дифференциальный.

Он менее точный чем нулевой, но более точный чем прямой.

Пример 1.

Ux = 99 В ÷ 121 В

а) прямой метод.

б) дифференциальный метод.

Пример 2.

Неравновесный мост постоянного тока.

 

= 1 кОм (5%, 10%)

В точки с и d вставляем резистор где точно 1 кОм: = 1 кОм. Затем меняем сопротивление R2 пока не добьёмся Iни = 0 (нулевой метод). После этого в точки с и d вставляем новые резисторы и смотрим, равны ли номинальному . Если не равны, то отбраковываем (если не равны номинальному, следовательно Iни ≠ 0).

Метод используется для отбраковки сопротивлений не равных номинальному.

Метод совпадения.

Используется, когда об измеряемой величине судят по совпадению отметки этой величины и образцовой.

Пример: оптический пирометр.

1) Меняется сопротивление, из-за этого меняется ток и, следовательно, меняется температура нити накала.

2) Всё это происходит пока тело и нить накала не сравняются по цвету. Это значит, что температура нити накала равна искомой . Записывают показания амперметра. Существует градуированный график, по которому возможно по значению тока узнать искомую температуру.