Odpor, kapacita a indukčnosť sú hlavné parametre elektrických obvodov, s meraním ktorých sa v praxi často stretávame. Je známych veľa spôsobov ich merania a prístrojový priemysel vyrába na tento účel širokú škálu meracích prístrojov. Výber jednej alebo druhej metódy merania a meracieho zariadenia závisí od typu meraného parametra, jeho hodnoty, požadovanej presnosti merania, vlastností meraného objektu atď. V tomto prípade je konštrukčne jednoduchší a lacnejší ako podobný prístroj na meranie striedavého prúdu. Merania v prostrediach s vysokou vlhkosťou alebo zemnými odpormi sa však vykonávajú iba na striedavý prúd, pretože výsledok merania na jednosmerný prúd bude obsahovať veľké chyby v dôsledku vplyvu elektrochemických procesov.
Základné metódy a prostriedky merania odporu elektrického obvodu proti jednosmernému prúdu
Rozsah meraných odporov v praxi je široký (od 10 8 do 10 ohmov) a je podmienene rozdelený hodnotami odporu na malé (menej ako 10 ohmov), stredné (od 10 do 10 6 ohmov) a veľké (nad 10 6 ohmov), v každom z nich má meranie odporu svoje vlastné charakteristiky.
Odpor je parameter, ktorý sa prejaví až pri prechode elektrického prúdu obvodom, preto sa merania vykonávajú v pracovnom zariadení alebo sa používa merací prístroj s vlastným zdrojom prúdu. Treba dbať na to, aby výsledná elektrická hodnota správne odrážala len nameraný odpor a neobsahovala zbytočné informácie, čo je vnímané ako chyba merania. Z tohto hľadiska zvážte vlastnosti merania malých a veľkých odporov.
Pri meraní malých odporov, ako sú vinutia transformátora alebo krátke vodiče, prechádza cez odpor prúd a meria sa pokles napätia, ktorý na tomto odpore vzniká. Na obr. 10.1 je znázornená schéma zapojenia na meranie odporu K x krátky vodič. Ten je pripojený k zdroju energie ja cez dva spojovacie vodiče s vlastným odporom Ja p. Na miestach prechodu týchto vodičov s nameraným odporom sú prechodové odpory /? j) Význam Ja a závisí od materiálu pripojovacieho vodiča, jeho dĺžky a prierezu, hodnoty /? k - z oblasti kontaktných častí, ich čistoty a pevnosti v tlaku. Teda číselné hodnoty Ja a a závisia od mnohých dôvodov a je ťažké ich vopred určiť, ale možno ich približne odhadnúť. Ak sú pripojovacie vodiče vyrobené z krátkeho medeného drôtu s prierezom niekoľkých štvorcových mili-
Ryža. 10.1.
vodič
metrov a prechodové odpory majú čistý a dobre stlačený povrch, potom pre približné odhady môžeme vziať 2 (Ja a + ja k)* 0,01 ohm
Ako namerané napätie v obvode na obr. 10.1 je možné použiť 11 p a 22 alebo?/ 33 . Ak je vybratá II p, potom výsledok merania odráža celkový odpor obvodu medzi svorkami 1-G:
Yats = ?/,//= Yad + 2 (L I + L K).
Druhým pojmom je chyba, ktorej relatívna hodnota 5 percent sa rovná:
5 = ja ~ No 100 = 2 Kp + Jak 100.
do x*x
Pri meraní nízkych odporov môže byť táto chyba veľká. Napríklad, ak prijmeme 2 (Ja a + ja k)* 0,01 ohm a I x = 0,1 ohm, potom 5 * 10%. Chyba 5 sa zníži, ak zvolíte ako merané napätie a 22:
ja mam 22 = a 22/1 = I x + 2I K.
Tu je odpor prívodných vodičov vylúčený z výsledku merania, ale vplyv Lk zostáva.
Výsledok merania bude úplne neovplyvnený Ja p a ja k, ak si vyberiete? / 33 ako merané napätie.
Schéma prepínania ja v tomto prípade sa nazývajú štvorsvorkové: prvý pár 2-2" svoriek je určený na napájanie prúdu a nazývajú sa prúdové svorky, druhý pár svoriek 3-3" slúži na odstránenie napätia z meraného odporu a je nazývané potenciálne svorky.
Použitie prúdových a potenciálových svoriek pri meraní nízkych odporov je hlavnou technikou na elimináciu vplyvu spojovacích vodičov a prechodových odporov na výsledok merania.
Pri meraní vysokých odporov, napríklad odporov izolantov, sa postupuje nasledovne: na predmet sa privedie napätie, zmeria sa výsledný prúd a z neho sa usúdi hodnota nameraného odporu.
Pri skúšaní dielektrík treba mať na pamäti, že ich elektrický odpor závisí od mnohých podmienok – okolitej teploty, vlhkosti, úniku na znečistenom povrchu, hodnoty skúšobného napätia, jeho trvania atď.
Meranie odporu elektrického obvodu proti jednosmernému prúdu sa v praxi najčastejšie realizuje metódou ampérmetra a voltmetra, pomerovou alebo mostíkovou metódou.
Metóda ampérmetra a voltmetra. Táto metóda je založená na samostatnom meraní prúdu ja v obvode meraného odporu K x a stres a na jeho svorkách a následný výpočet hodnoty podľa údajov meracích prístrojov:
I x = u/i.
Zvyčajne sa prúd / meria ampérmetrom a napätie a - voltmeter, to vysvetľuje názov metódy. Pri meraní vysokoohmických odporov, ako je izolačný odpor, je prúd / malý a meria sa miliampérmetrom, mikroampérmetrom alebo galvanometrom. Pri meraní nízkeho odporu, napríklad kúska drôtu, sa hodnota ukáže ako malá a a na jej meranie sa používajú milivoltmetre, mikrovoltmetre alebo galvanometre. Vo všetkých týchto prípadoch si však metóda merania zachováva svoj názov - ampérmeter a voltmeter. Možné schémy zapínania zariadení sú znázornené na obr. 10.2, a, b.
Ryža. 10.2. Schémy na meranie malých (a) a veľký (b) odpor
metóda ampérmetra a voltmetra
Výhoda metódy spočíva v jednoduchosti jej implementácie, nevýhoda v relatívne nízkej presnosti výsledku merania, ktorá je limitovaná triedou presnosti použitých meracích prístrojov a metodickou chybou. Ten je spôsobený vplyvom energie spotrebovanej meracími prístrojmi počas procesu merania, inými slovami, konečnou hodnotou vlastných odporov ampérmetra. Ja A a voltmetrom som na
Vyjadrime metodickú chybu z hľadiska parametrov obvodu.
V schéme na obr. 10.2, a voltmeter ukazuje hodnotu napätia na svorkách ja, a ampérmeter je súčet prúdov 1 U +/. Preto výsledok merania ja, vypočítané z údajov prístroja sa budú líšiť od ja:
l_ a a ja*
I + 1 U i / I x + a ja mám 1 + I x / I y "
Relatívna chyba merania v percentách
- 1 + I x / I y
Tu platí približná rovnosť, keďže pri správnej organizácii experimentu sa predpokladá splnenie podmienky I y » I x.
V schéme na obr. 10.2, 6 ampérmeter ukazuje hodnotu prúdu v obvode s ja, a voltmeter je súčet poklesov napätia naprieč Ja x a a ampérmeter a A. Vzhľadom na to je možné vypočítať výsledok merania z údajov prístrojov:
+ Som.
C + Cl
Relatívna chyba merania v percentách sa v tomto prípade rovná:
Z výrazov získaných pre relatívne chyby je možné vidieť, že v schéme na obr. 10.2, a metodická chyba výsledku merania je ovplyvnená len odporom Mám; na zníženie tejto chyby je potrebné zabezpečiť stav Ja x "Ja y. V schéme na obr. 10.2, b metodickú chybu výsledku merania ovplyvňuje len Som; zníženie tejto chyby sa dosiahne splnením podmienky I x » I A. Pri praktickom použití tejto metódy teda môžeme odporučiť pravidlo: meranie nízkych odporov by sa malo vykonávať podľa schémy na obr. 10.2, a pri meraní vysokých odporov treba uprednostniť obvod z obr. 10.2, b.
Metodickú chybu výsledku merania je možné odstrániť zavedením príslušných korekcií, na to je však potrebné poznať hodnoty Ja A a som na Ak sú známe, potom z výsledku merania podľa schémy na obr. 10.2, b odpočítať hodnotu Som; v diagrame na obr. 10.2, a výsledok merania odráža paralelné zapojenie odporov ja a som na teda hodnotu ja vypočítané podľa vzorca
Ak sa pri tejto metóde použije zdroj s vopred stanoveným napätím, potom nie je potrebné merať napätie voltmetrom a stupnicu ampérmetra je možné okamžite kalibrovať na hodnoty nameraného odporu. Tento princíp je základom fungovania mnohých modelov priamo vyhodnocovacích ohmmetrov vyrábaných v priemysle. Zjednodušená schéma zapojenia takéhoto ohmmetra je znázornená na obr. 10.3. Obvod obsahuje zdroj EMF ?, prídavný odpor ja a ampérmeter (zvyčajne mikroampérmeter) ALE. Pri pripojení na svorky obvodu meraného odporu ja v obvode preteká prúd ja pri ktorej pôsobení sa pohyblivá časť ampérmetra otáča o uhol a a jeho ukazovateľ sa odchyľuje o a mierkové rozdelenie:
S/ Ja a + Ja A + ja
kde S, - deliaca hodnota (konštanta) ampérmetra; ja A- odpor ampérmetra.
Ryža. 10.3. Schematický diagram ohmmetra so sériovým zapojením
nameraný odpor
Ako je zrejmé z tohto vzorca, stupnica ohmmetra je nelineárna a stabilita kalibračnej charakteristiky vyžaduje zabezpečenie stability všetkých veličín zahrnutých v rovnici. Medzitým je zdroj energie v takýchto zariadeniach zvyčajne implementovaný vo forme suchého galvanického článku, ktorého EMF pri vybíjaní klesá. Zaviesť korekciu na zmenu ?, ako je zrejmé z rovnice, je možné vhodnou úpravou S" alebo Som. V niektorých ohmmetroch S, sa reguluje zmenou indukcie v medzere magnetického systému ampérmetra pomocou magnetického bočníka.
V tomto prípade je vzťah zachovaný e/s, a kalibračná charakteristika prístroja si zachováva svoju hodnotu bez ohľadu na hodnotu e.Úprava S, je vyrobený nasledovne: svorky zariadenia, ku ktorému je pripojený K x skratovať (I x = 0) a nastavením polohy magnetického bočníka sa ukazovateľ ampérmetra na stupnici nastaví na nulu; ten sa nachádza v krajnom pravom bode stupnice. Tým je nastavenie dokončené a zariadenie je pripravené na meranie odporu.
V kombinovaných prístrojoch ampérmetre, nastavovanie S, je neprijateľné, pretože to povedie k narušeniu kalibrácie zariadenia v režimoch merania prúdov a napätí. Preto v takýchto zariadeniach korekcia na zmenu EMF áno zavedené nastavením odporu premenného prídavného rezistora Postup nastavenia je rovnaký ako pri zariadeniach s magnetickou indukciou nastaviteľnou magnetickým bočníkom v pracovnej medzere. V tomto prípade sa mení kalibračná charakteristika zariadenia, čo vedie k ďalším metodickým chybám. Parametre obvodu sú však zvolené tak, aby indikovaná chyba bola malá.
Existuje aj iný spôsob zapojenia meraného odporu - nie sériovo s ampérmetrom, ale paralelne s ním (obr. 10.4). Vzťah medzi ja a uhol vychýlenia pohyblivej časti je v tomto prípade tiež nelineárny, avšak nulová značka na stupnici je umiestnená vľavo, nie vpravo, ako je tomu v predchádzajúcej verzii. Tento spôsob pripojenia meraného odporu sa používa pri meraní nízkych odporov, nakoľko umožňuje obmedziť odber prúdu.
Elektronický ohmmeter možno realizovať na báze jednosmerného zosilňovača s vysokým ziskom, na-
Ryža. 10.4.
nameraný odpor
Napríklad na operačnom zosilňovači (op-amp). Schéma takéhoto zariadenia je znázornená na obr. 10.5. Jeho hlavnou výhodou je linearita stupnice na odčítanie výsledkov merania. Operačný zosilňovač je pokrytý negatívnou spätnou väzbou cez meraný odpor ja, napájacie stabilizované napätie? / 0 sa privádza na vstup zosilňovača cez pomocný odpor /? a na výstup je pripojený voltmeter RU S veľkým vlastným ziskom operačného zosilňovača, nízkym výstupom a vysokými vstupnými impedanciami je výstupné napätie operačného zosilňovača:
a pre dané hodnoty a 0 a /?, stupnica meracieho prístroja môže byť odstupňovaná v jednotkách odporu na odčítanie hodnoty K x navyše bude lineárny v rámci zmeny napätia z 0 na? / out max - maximálne napätie na výstupe operačného zosilňovača.
Ryža. 10.5. Elektronický ohmmeter
Zo vzorca (10.1) je zrejmé, že maximálna hodnota nameraného odporu je:
«, t „=-«,%="? 00,2)
Ak chcete zmeniť limity merania, prepnite hodnoty odporu rezistora /? alebo napätia? / 0.
Pri meraní nízkoodporových odporov je možné zameniť merané a pomocné odpory v obvode. Potom bude výstupné napätie nepriamo úmerné hodnote ja:
a wx = -u 0 ^. (10.3)
Je potrebné poznamenať, že tento spôsob prepínania neumožňuje meranie nízkoodporových odporov menších ako desiatky ohmov, pretože vnútorný odpor zdroja referenčného napätia, ktorým sú zlomky alebo jednotky ohmov, je zapojený do série s nameraným odpor a predstavuje značnú chybu merania. Okrem toho sa v tomto prípade stráca hlavná výhoda zariadenia - linearita čítania nameraného odporu a posun nuly a vstupný prúd zosilňovača môžu spôsobiť významné chyby.
Zvážte špeciálny obvod na meranie nízkych odporov bez týchto nedostatkov (obr. 10.6). Meraný odpor ja spolu s odporom ja 3 tvorí napäťový delič na vstupe operačného zosilňovača. Napätie na výstupe obvodu je v tomto prípade:
Ryža. 10.6.
Ak si vyberiete "ja, potom sa výraz zjednoduší a stupnica prístroja bude lineárna vzhľadom na ja:
Elektronický ohmmeter neumožňuje meranie reaktancií, keďže zahrnutie meranej indukčnosti resp
kapacita v obvode zmení fázové vzťahy v spätnoväzbovom obvode OS a vzorce (10.1) - (10.4) sa stanú nesprávnymi. Okrem toho môže operačný zosilňovač stratiť stabilitu a v obvode dôjde ku generovaniu.
pomerová metóda. Táto metóda je založená na meraní pomeru dvoch prúdov /, a / 2, z ktorých jeden preteká obvodom s nameraným odporom a druhý obvodom, ktorého odpor je známy. Oba prúdy sú vytvárané rovnakým zdrojom napätia, takže nestabilita druhého prakticky neovplyvňuje presnosť výsledku merania. Schematický diagram ohmmetra na základe logometra je znázornený na obr. 10.7. Obvod obsahuje merací mechanizmus na báze logometra, magnetoelektrický systém s dvoma rámami, z ktorých jeden pri pretekaní prúdu vytvára vychyľovací moment a druhý vytvára vratný moment. Meraný odpor je možné zapojiť do série (obr. 10.7, a) alebo paralelne (obr. 10.7, b) vzhľadom na rám meracieho mechanizmu.
Ryža. 10.7. Ohmmetrové obvody založené na pomerovom merači na meranie veľkých (a)
a malé (b) odpor
Sériové zapojenie sa používa pri meraní stredných a veľkých odporov, paralelné - pri meraní nízkych odporov. Zvážte činnosť ohmmetra pomocou príkladu obvodu na obr. 10.7, a. Ak zanedbáme odpor vinutia rámov logometra, potom uhol natočenia pohyblivej časti a závisí len od pomeru odporov: kde /, a / 2 - prúdy cez rámy pomerového merača; ja 0 - odpor rámov logometra; /?, - známy odpor; ja - nameraný odpor.
Odpor rezistora /?, nastavuje rozsah odporov meraných ohmmetrom. Napájacie napätie pomerového merača ovplyvňuje citlivosť jeho meracieho mechanizmu na zmeny meraného odporu a nemalo by byť pod určitou úrovňou. Zvyčajne je napájacie napätie pomerových meračov nastavené s určitou rezervou, aby jeho prípadné kolísanie neovplyvňovalo presnosť výsledku merania.
Voľba napájacieho napätia a spôsob jeho získania závisí od účelu ohmmetra a rozsahu meraných odporov: pri meraní nízkych a stredných odporov sa používajú suché batérie, batérie alebo napájacie zdroje z priemyselnej siete, pri meraní vysokých odporov , špeciálne generátory s napätím 100, 500, 1000 V a viac.
Pomerová metóda sa používa v megaohmmetroch ES0202/1G a ES0202/2G s vnútorným elektromechanickým generátorom napätia. Používajú sa na meranie veľkých (10..10 9 Ohm) elektrických odporov, na meranie izolačného odporu elektrických vodičov, káblov, konektorov, transformátorov, vinutí elektrických strojov a iných zariadení, ako aj na meranie povrchových a objemových odporov. izolačných materiálov.
Pri meraní elektrického izolačného odporu megohmetrom treba brať do úvahy teplotu a vlhkosť okolitého vzduchu, ktorých hodnota určuje prípadný nekontrolovaný únik prúdu.
Digitálne ohmmetre sa používajú vo výskumných, kalibračných a opravárenských laboratóriách, v priemyselných podnikoch, ktoré vyrábajú rezistory, t.j. tam, kde je potrebná zvýšená presnosť merania. Tieto ohmmetre umožňujú manuálne, automatické a diaľkové ovládanie meracích rozsahov. Výstup informácie o rozsahu meraní, číselnej hodnote nameranej hodnoty sa vykonáva v paralelnom binárno-desatinnom kóde.
Štrukturálny diagram ohmmetra Shch306-2 je znázornený na obr. 10.8. Ohmmeter obsahuje prevodnú jednotku / zobrazovaciu jednotku 10, Ovládací blok 9, napájací zdroj, mikropočítač 4 a výstupný blok 11.
Ryža. 10.8. Štrukturálna schéma ohmmetra typu Shch306-2
Konverzný blok obsahuje vstupný prevodník 2, integrátor 8 a riadiacou jednotkou 3. Meraný odpor 7 je pripojený k spätnoväzbovému obvodu operačného zosilňovača. V závislosti od meracieho cyklu prechádza cez meraný odpor prúd zodpovedajúci rozsahu merania, vrátane prídavného prúdu spôsobeného nulovým posunom operačných zosilňovačov. Z výstupu prevodníka stupnice je napätie privedené na vstup integrátora, vyrobeného podľa princípu viaccyklovej integrácie s meraním vybíjacieho prúdu.
Riadiaci algoritmus zabezpečuje činnosť prevodníka a integrátora stupnice, ako aj komunikáciu s mikropočítačom.
V riadiacej jednotke sú časové intervaly vyplnené hodinovými impulzmi, ktoré potom prichádzajú na vstupy štyroch počítadiel najvýznamnejších a najmenej významných číslic. Informácie prijaté na výstupoch čítačov sa čítajú v pamäti RAM (random access memory) mikropočítača.
Vyvolanie informácií z riadiacej jednotky o výsledku merania a režime činnosti ohmmetra, spracovanie a uvedenie údajov do podoby potrebnej na indikáciu, matematické spracovanie výsledku, výstup údajov do pomocnej RAM riadiacej jednotky, ovládanie činnosti ohmmetra a ďalšie funkcie sú priradené mikroprocesoru 5, umiestnený v jednotke mikropočítača. V tom istom bloku sú umiestnené stabilizátory. 6 na napájanie ohmmetrových zariadení.
Ohmmeter je postavený na mikroobvodoch s vysokým stupňom integrácie.
technické údaje
Rozsah merania 10L..10 9 Ohm. Trieda presnosti pre limity merania: 0,01 / 0,002 pre 100 Ohm; 0,005/0,001 pre 1,10, 100 kΩ; 0,005/0,002 pre 1 MΩ; 0,01/0,005 pre 10 MΩ; 0,2/0,04 pre 100 MΩ; 0,5/0,1 pre 1 GΩ (v čitateli sú hodnoty uvedené v režime bez akumulácie dát, v menovateli - s akumuláciou).
Počet desatinných miest: 4,5 v rozsahoch s horným limitom 100 MΩ, 1 GΩ; 5,5 vo zvyšných rozsahoch v režime bez sčítania, 6,5 v režime so sčítaním.
Prenosné digitálne multimetre, napríklad výrobná séria M83 Bludisko/i možno použiť ako ohmmetre triedy presnosti 1.0 alebo 2.5.
Meranie elektrických parametrov je povinným krokom vo vývoji a výrobe elektronických produktov. Na kontrolu kvality vyrábaných zariadení je potrebná postupná kontrola ich parametrov. Správna definícia funkčnosti budúceho riadiaceho a meracieho komplexu si vyžaduje definíciu typov elektrického riadenia: priemyselné alebo laboratórne, úplné alebo selektívne, štatistické alebo jednoduché, absolútne alebo relatívne atď.
V štruktúre výroby výrobkov sa rozlišujú tieto typy kontroly:
- Vstupné ovládanie;
- Medzioperačné riadenie;
- Kontrola prevádzkových parametrov;
- Akceptačné testy.
Pri výrobe dosiek plošných spojov a elektronických zostáv (oblasť prístrojového cyklu) je potrebné vykonávať vstupnú kontrolu kvality surovín a komponentov, kontrolu elektrickej kvality pokovovania hotových dosiek plošných spojov, kontrolu prevádzkových parametrov montovanej elektroniky zhromaždenia. Na vyriešenie týchto problémov sa v modernej výrobe úspešne používajú elektrické riadiace systémy typu adaptéra, ako aj systémy s "lietajúcimi" sondami.
Výroba súčiastok v balíku (balený výrobný cyklus) si zase vyžiada vstupnú parametrickú kontrolu jednotlivých kryštálov a balíkov, následnú medzioperačnú kontrolu po odvarení vývodov čipu alebo jeho osadení a napokon parametrickú a funkčnú kontrolu hotového výrobku. .
Na výrobu polovodičových súčiastok a integrovaných obvodov (výroba kryštálov) bude potrebná podrobnejšia kontrola elektrických charakteristík. Najprv je potrebné kontrolovať vlastnosti dosky, povrchové aj objemové, potom sa odporúča kontrolovať charakteristiky hlavných funkčných vrstiev a po nanesení metalizačných vrstiev skontrolovať kvalitu jej výkonu a elektrických vlastností. Po prijatí konštrukcie na platňu je potrebné vykonať parametrickú a funkčnú kontrolu, meranie statických a dynamických charakteristík, kontrolu integrity signálu, analýzu vlastností konštrukcie a overenie výkonu.
Parametrické merania:
Parametrická analýza zahŕňa súbor metód na meranie a riadenie spoľahlivosti napäťových, prúdových a výkonových parametrov bez kontroly funkčnosti zariadenia. Meranie elektrických parametrov zahŕňa aplikáciu elektrického stimulu na merané zariadenie (DUT) a meranie odozvy DUT. Parametrické merania sa vykonávajú pri jednosmernom prúde (štandardné jednosmerné merania prúdovo-napäťových charakteristík (CVC), merania výkonových obvodov a pod.), pri nízkych frekvenciách (viacfrekvenčné merania kapacitno-napäťových charakteristík (C-V charakteristiky), merania komplexná impedancia a imitácia, analýza materiálov a pod.), meranie impulzov (impulzné I–V charakteristiky, ladenie doby odozvy atď.). Na riešenie problémov parametrických meraní sa používa veľké množstvo špecializovaných riadiacich a meracích zariadení: generátory ľubovoľných priebehov, napájacie zdroje (DC a AC), merače zdrojov, ampérmetre, voltmetre, multimetre, LCR a merače impedancie, parametrické analyzátory a krivky. značkovače a mnohé ďalšie., ako aj veľké množstvo príslušenstva, príslušenstva a príslušenstva.
Aplikácia:
- Meranie základných charakteristík (prúd, napätie, výkon) elektrických obvodov;
- Meranie odporu, kapacity a indukčnosti pasívnych a aktívnych prvkov elektrických obvodov;
- Meranie celkovej impedancie a imitácie;
- Meranie CVC v kvázistatických a pulzných režimoch;
- Meranie CV charakteristík v kvázistatických a multifrekvenčných režimoch;
- Charakterizácia polovodičových komponentov;
- Analýza porúch.
Funkčné merania:
Funkčná analýza zahŕňa súbor techník na meranie a riadenie výkonu zariadenia pri vykonávaní základných operácií. Tieto techniky umožňujú zostaviť model (fyzikálny, kompaktný alebo behaviorálny) zariadenia na základe údajov získaných počas procesu merania. Analýza prijatých údajov umožňuje kontrolovať stabilitu charakteristík vyrábaných zariadení, študovať ich a vyvíjať nové, ladiť technologické procesy a korigovať topológiu. Na riešenie problémov funkčných meraní sa používa veľké množstvo špecializovaných kontrolných a meracích zariadení: osciloskopy, sieťové analyzátory, frekvenčné merače, hlukomery, merače výkonu, spektrálne analyzátory, detektory a mnohé ďalšie, ako aj veľké množstvo príslušenstva. , príslušenstvo a príslušenstvo.
Aplikácia:
- Meranie slabých signálov: parametre prenosu a odrazu signálu, riadenie manipulácie;
- Meranie silných signálov: kompresia zosilnenia, merania záťaže a ťahu atď.;
- Generovanie a konverzia frekvencie;
- Analýza tvaru vlny v časovej a frekvenčnej oblasti;
- Meranie hladiny hluku a analýza parametrov hluku;
- Overenie čistoty signálu a analýza intermodulačného skreslenia;
- Analýza integrity signálu, štandardizácia;
Merania sondy:
Merania sondy by mali byť oddelené. Aktívny vývoj mikro- a nanoelektroniky viedol k potrebe presných a spoľahlivých meraní na waferi, čo je možné len s kvalitným, stabilným a spoľahlivým kontaktom, ktorý nezničí DUT. Riešenie týchto problémov sa dosahuje použitím sondových staníc, špeciálne navrhnutých pre špecifický typ merania, ktoré vykonávajú kontrolu sondy. Stanice sú navrhnuté špeciálne tak, aby vylúčili vonkajšie vplyvy, vlastný hluk a zachovali „čistotu“ experimentu. Všetky merania sú uvedené na úrovni platní/úlomkov, pred ich oddelením na kryštály a balením.
Aplikácia:
- Meranie koncentrácie nosičov náboja;
- Meranie povrchového a objemového odporu;
- Analýza kvality polovodičových materiálov;
- Vykonávanie parametrickej kontroly na úrovni dosky;
- Správanie funkčnej analýzy na úrovni platne;
- Vykonávanie meraní a kontroly elektrofyzikálnych parametrov (pozri nižšie) polovodičových zariadení;
- Kontrola kvality technologických procesov.
Rádiové merania:
Meranie rádiových emisií, elektromagnetickej kompatibility, správania sa signálov transceiverov a anténno-napájacích systémov, ako aj ich odolnosť voči šumu si vyžadujú špeciálne vonkajšie podmienky pre experiment. RF merania vyžadujú samostatný prístup. Nielen charakteristiky prijímača a vysielača, ale aj vonkajšieho elektromagnetického prostredia (nevynímajúc vzájomné pôsobenie časových, frekvenčných a výkonových charakteristík a navyše umiestnenie všetkých prvkov systému voči sebe navzájom, a návrh aktívnych prvky) prispievajú svojim vplyvom.
Aplikácia:
- Radar a zisťovanie smeru;
- Telekomunikačné a komunikačné systémy;
- Elektromagnetická kompatibilita a odolnosť proti šumu;
- Analýza integrity signálu, štandardizácia.
Elektrofyzikálne merania:
Meranie elektrických parametrov často úzko súvisí s meraním/vplyvom fyzikálnych parametrov. Elektrofyzikálne merania sa používajú pre všetky zariadenia, ktoré premieňajú akýkoľvek vonkajší vplyv na elektrickú energiu a/alebo naopak. LED diódy, mikroelektromechanické systémy, fotodiódy, snímače tlaku, prietoku a teploty, ako aj všetky zariadenia na nich založené, vyžadujú kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu interakcie fyzikálnych a elektrických charakteristík zariadení.
Aplikácia:
- Meranie intenzity, vlnových dĺžok a smerovosti žiarenia, CVC, svetelného toku a spektra LED;
- Meranie citlivosti a šumu, CVC, spektrálnych a svetelných charakteristík fotodiód;
- Analýza citlivosti, linearity, presnosti, rozlíšenia, prahov, spätného chodu, šumu, prechodovej odozvy a energetickej účinnosti pre ovládače a snímače MEMS;
- Analýza charakteristík polovodičových zariadení (ako sú ovládače a senzory MEMS) vo vákuu a vo vysokotlakovej komore;
- Analýza charakteristík teplotných závislostí, kritických prúdov a vplyvu polí v supravodičoch.
5. Údržba líniových stavieb
5.1. Všeobecné ustanovenia
5.2. Kontrola a preventívna údržba konštrukcií vedenia a káblov
5.3. Kontrola a preventívna údržba vzduchových vedení
5.4. Meranie elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení
5.5. Kontrola nových káblov, vodičov, káblových koncoviek a armatúr uvádzaných do prevádzky
6. Eliminácia poškodenia káblových, nadzemných a zmiešaných vedení
6.1. Organizácia prác pri odstraňovaní nehôd a poškodení vedení
6.2. Metódy zisťovania a odstraňovania poškodenia káblových vedení
6.2.1. Všeobecné pokyny
Pravidlá údržby a opravy komunikačných káblov
5.4. Meranie elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení
5.4.1. Meranie elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení miestnych komunikačných sietí sa vykonáva s cieľom overiť súlad charakteristík so stanovenými normami a zabrániť havarijnému stavu.
5.4.2. Elektrické merania vedení vykonáva meracia skupina spojovacieho podniku v súlade s aktuálnymi "Smernicami" pre elektrické merania vedení GTS a STS.
5.4.3. Meracia skupina vykonáva nasledujúce typy meraní elektrického vedenia:
Plánované (periodické);
Merania na určenie miesta poškodenia;
Kontrolné merania vykonávané po opravách a reštaurátorských prácach;
Merania pri uvádzaní novovybudovaných a rekonštruovaných tratí do prevádzky;
Merania na objasnenie trasy káblového vedenia a hĺbky kábla;
Merania na kontrolu kvality výrobkov (káble, vodiče, zvodiče, poistky, podstavce, krabice, odbočovacie krabice, izolátory atď.) pochádzajúcich z priemyslu pred ich inštaláciou (montážou) na vedenia.
Druhy meraných parametrov a objemy plánovaných, kontrolných a preberacích meraní elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení miestnych komunikačných sietí sú uvedené v časti 5.4.2. "príručky".
5.4.4. Namerané elektrické charakteristiky káblových, nadzemných a zmiešaných vedení miestnych komunikačných sietí musia zodpovedať normám uvedeným v prílohe 4.
5.4.5. Výsledky plánovaných, kontrolných a havarijných meraní elektrických charakteristík vedení slúžia ako východiskové údaje pri zisťovaní stavu líniových stavieb a podklady pre vypracovanie plánov bežných a väčších opráv a projektov rekonštrukcií stavieb.
Plán
Úvod
Aktuálne merače
Meranie napätia
Kombinované zariadenia magnetoelektrického systému
Univerzálne elektronické meracie prístroje
Meracie skraty
Prístroje na meranie odporu
Stanovenie zemného odporu
magnetický tok
Indukcia
Bibliografia
Úvod
Meranie sa nazýva zistenie hodnoty fyzikálnej veličiny empiricky, pomocou špeciálnych technických prostriedkov – meracích prístrojov.
Meranie je teda informačný proces získavania numerického vzťahu medzi danou fyzikálnou veličinou a niektorými jej hodnotami na základe skúseností, ktorý sa berie ako jednotka porovnania.
Výsledkom merania je pomenované číslo zistené meraním fyzikálnej veličiny. Jednou z hlavných úloh merania je odhadnúť mieru aproximácie alebo rozdielu medzi skutočnými a skutočnými hodnotami meranej fyzikálnej veličiny - chybu merania.
Hlavné parametre elektrických obvodov sú: sila prúdu, napätie, odpor, prúdový výkon. Na meranie týchto parametrov sa používajú elektrické meracie prístroje.
Meranie parametrov elektrických obvodov sa vykonáva dvoma spôsobmi: prvým je priama metóda merania, druhá je nepriama metóda merania.
Metóda priameho merania zahŕňa získanie výsledku priamo zo skúsenosti. Nepriame meranie je meranie, pri ktorom sa požadovaná hodnota zistí na základe známeho vzťahu medzi touto hodnotou a hodnotou získanou ako výsledok priameho merania.
Elektrické meracie prístroje - trieda prístrojov používaných na meranie rôznych elektrických veličín. Do skupiny elektrických meradiel patria okrem vlastných meradiel aj ďalšie meracie prístroje - miery, prevodníky, komplexné inštalácie.
Elektrické meracie prístroje sa klasifikujú nasledovne: podľa meranej a reprodukovateľnej fyzikálnej veličiny (ampérmeter, voltmeter, ohmmeter, merač frekvencie atď.); podľa účelu (meracie prístroje, miery, meracie prevodníky, meracie inštalácie a systémy, pomocné zariadenia); podľa spôsobu poskytovania výsledkov merania (zobrazovanie a zaznamenávanie); podľa metódy merania (zariadenia na priame vyhodnocovanie a porovnávacie zariadenia); podľa spôsobu aplikácie a vyhotovenia (panelové, prenosné a stacionárne); podľa princípu činnosti (elektromechanický - magnetoelektrický, elektromagnetický, elektrodynamický, elektrostatický, ferodynamický, indukčný, magnetodynamický; elektronický; termoelektrický; elektrochemický).
V tejto eseji sa pokúsim hovoriť o zariadení, princípe činnosti, poskytnúť popis a stručný popis elektrických meracích prístrojov elektromechanickej triedy.
Meranie prúdu
Ampérmeter - prístroj na meranie sily prúdu v ampéroch (obr. 1). Stupnica ampérmetrov je odstupňovaná v mikroampéroch, miliampéroch, ampéroch alebo kiloampéroch v súlade s meracími limitmi zariadenia. Ampérmeter je zapojený do elektrického obvodu v sérii s tou časťou elektrického obvodu (obr. 2), v ktorej sa meria sila prúdu; na zvýšenie limitu merania - bočníkom alebo cez transformátor.
Najbežnejšie ampérmetre, v ktorých sa pohyblivá časť prístroja so šípkou otáča o uhol úmerný hodnote meraného prúdu.
Ampérmetre sú magnetoelektrické, elektromagnetické, elektrodynamické, tepelné, indukčné, detektorové, termoelektrické a fotoelektrické.
Magnetoelektrické ampérmetre merajú silu jednosmerného prúdu; indukcia a detektor - napájanie striedavým prúdom; ampérmetre iných systémov merajú silu akéhokoľvek prúdu. Najpresnejšie a najcitlivejšie sú magnetoelektrické a elektrodynamické ampérmetre.
Princíp činnosti magnetoelektrického zariadenia je založený na vytváraní krútiaceho momentu v dôsledku interakcie medzi poľom permanentného magnetu a prúdom, ktorý prechádza vinutím rámu. K rámu je pripojená šípka, ktorá sa pohybuje pozdĺž stupnice. Uhol natočenia šípky je úmerný sile prúdu.
Elektrodynamické ampérmetre pozostávajú z pevnej cievky a pohyblivej cievky zapojených paralelne alebo sériovo. Vzájomné pôsobenie medzi prúdmi, ktoré prechádzajú cievkami, spôsobuje vychýlenie pohybujúcej sa cievky a k nej pripojenej šípky. V elektrickom obvode je ampérmeter zapojený do série so záťažou a pri vysokom napätí alebo vysokých prúdoch cez transformátor.
Technické údaje niektorých typov domácich ampérmetrov, miliampérmetrov, mikroampérmetrov, magnetoelektrických, elektromagnetických, elektrodynamických a tiež tepelných systémov sú uvedené v tabuľke 1.
Stôl 1. Ampérmetre, miliampérmetre, mikroampérmetre
| Prístrojový systém | Typ zariadenia | Trieda presnosti | Limity merania |
| Magnetoelektrické | M109 | 0,5 | jeden; 2; 5; 10 A |
| M109/1 | 0,5 | 1,5-3 A | |
| M45M | 1,0 | 75 mV | |
| 75-0-75 mV | |||
| M1-9 | 0,5 | 10-1000 uA | |
| M109 | 0,5 | 2; desať; 50 mA | |
| 200 mA | |||
| M45M | 1,0 | 1,5-150 mA | |
| elektromagnetické | E514/3 | 0,5 | 5-10 A |
| E514/2 | 0,5 | 2,5-5 A | |
| E514/1 | 0,5 | 1-2 A | |
| E316 | 1,0 | 1-2 A | |
| 3316 | 1,0 | 2,5-5 A | |
| E513/4 | 1,0 | 0,25-0,5-1 A | |
| E513/3 | 0,5 | 50-100-200 mA | |
| E513/2 | 0,5 | 25-50-100 mA | |
| E513/1 | 0,5 | 10-20-40 mA | |
| E316 | 1,0 | 10-20 mA | |
| Elektrodynamické | D510/1 | 0,5 | 0,1-0,2-0,5-1-2-5 A |
| tepelný | E15 | 1,0 | 30;50;100;300 mA |
Meranie napätia
Voltmeter - merací prístroj s priamym čítaním na určenie napätia alebo EMF v elektrických obvodoch (obr. 3). Zapája sa paralelne so záťažou alebo zdrojom elektrickej energie (obr. 4).
Podľa princípu činnosti sa voltmetre delia na: elektromechanické - magnetoelektrické, elektromagnetické, elektrodynamické, elektrostatické, usmerňovacie, termoelektrické; elektronické - analógové a digitálne. Po dohode: jednosmerný prúd; striedavý prúd; impulz; fázovo citlivé; selektívne; univerzálny. Podľa dizajnu a spôsobu aplikácie: panel; prenosné; stacionárne. Technické údaje niektorých domácich voltmetrov, milivoltmetrov magnetoelektrických, elektrodynamických, elektromagnetických a tiež tepelných systémov sú uvedené v tabuľke 2.
Tabuľka 2 Voltmetre a milivoltmetre
| Prístrojový systém | Typ zariadenia | Trieda presnosti | Limity merania |
| Elektrodynamické | D121 | 0,5 | 150-250V |
| D567 | 0,5 | 15-600V | |
| Magnetoelektrické | M109 | 0,5 | 3-600V |
| M250 | 0,5 | 3; päťdesiat; 200; 400 V | |
| M45M | 1,0 | 75 mV; | |
| 75-0-75 mV | |||
| 75-15-750-1500 mV | |||
| M109 | 0,5 | 10-3000 mV | |
| elektrostatický | C50/1 | 1,0 | 30 V |
| С50/5 | 1,0 | 600 V | |
| С50/8 | 1,0 | 3 kV | |
| C96 | 1,5 | 7,5-15-30 kV | |
| elektromagnetické | E515/3 | 0,5 | 75-600 V |
| E515/2 | 0,5 | 7,5-60V | |
| E512/1 | 0,5 | 1,5-15V | |
| S elektronickým prevodníkom | F534 | 0,5 | 0,3-300V |
| tepelný | E16 | 1,5 | 0,75-50V |
Na meranie v jednosmerných obvodoch sa používajú kombinované prístroje magnetoelektrického systému, ampérvoltmetre. Technické údaje pre niektoré typy zariadení sú uvedené v tabuľke 3.
Tabuľka 3 Kombinované zariadenia magnetoelektrického systému.
| názov | Typ | Trieda presnosti | Limity merania |
| Milivolt-miliampérmeter | M82 | 0,5 | 15-3000 mV; 0,15-60mA |
| Voltametr | M128 | 0,5 | 75mV-600V; 5; desať; 20 A |
| ampérvoltmeter | M231 | 1,5 | 75-0-75 mV; 100-0-100 V;0,005-0-0,005 A; 10-0-10 A |
| Voltametr | M253 | 0,5 | 15mV-600V; 0,75 mA-3A |
| Milivolt-miliampérmeter | M254 | 0,5 | 0,15-60 mA; 15-3000 mV |
| Mikroamperevoltmeter | M1201 | 0,5 | 3-750V; 0,3-750uA |
| Voltametr | M1107 | 0,2 | 45mV-600V; 0,075 mA - 30 A |
| miliampérový voltmeter | M45M | 1 | 7,5-150V; 1,5 mA |
| Voltmeter | M491 | 2,5 | 3-30-300-600 V; 30-300-3000 kΩ |
| Ampérmetrový voltmeter | M493 | 2,5 | 3-300 mA; 3-600V; 3-300 kOhm |
| Ampérmetrový voltmeter | M351 | 1 | 75mV-1500V;15uA-3000mA;200Ω-200MΩ |
Technické údaje o kombinovaných prístrojoch - ampérvoltmetre a ampérvoltmetre na meranie napätia a prúdu, ako aj výkonu v obvodoch striedavého prúdu.
Kombinované prenosné prístroje na meranie jednosmerných a striedavých obvodov merajú jednosmerné a striedavé prúdy a odpory a niektoré merajú aj kapacitu prvkov vo veľmi širokom rozsahu, sú kompaktné, s vlastným napájaním, čo zabezpečuje ich široké uplatnenie. Trieda presnosti tohto typu zariadení pri jednosmernom prúde je 2,5; na premennej - 4,0.
Univerzálne elektronické meracie prístroje
ELEKTRICKÉ MERANIE
meranie elektrických veličín ako napätie, odpor, prúd, výkon. Merania sa vykonávajú pomocou rôznych prostriedkov - meracích prístrojov, obvodov a špeciálnych zariadení. Typ meracieho zariadenia závisí od druhu a veľkosti (rozsahu hodnôt) meranej veličiny, ako aj od požadovanej presnosti merania. Elektrické merania využívajú základné jednotky sústavy SI: volt (V), ohm (Ohm), farad (F), henry (G), ampér (A) a sekundu (s).
ŠTANDARDY JEDNOTEK ELEKTRICKÝCH HODNOT
Elektrické meranie je zistenie (experimentálnymi metódami) hodnoty fyzikálnej veličiny vyjadrenej v príslušných jednotkách (napríklad 3 A, 4 V). Hodnoty jednotiek elektrických veličín sú určené medzinárodnou dohodou v súlade s fyzikálnymi zákonmi a jednotkami mechanických veličín. Keďže „údržba“ jednotiek elektrických veličín určených medzinárodnými dohodami je plná ťažkostí, sú prezentované ako „praktické“ normy jednotiek elektrických veličín. Takéto normy sú podporované štátnymi metrologickými laboratóriami rôznych krajín. Napríklad v Spojených štátoch je Národný inštitút pre štandardy a technológie právne zodpovedný za udržiavanie noriem elektrických jednotiek. Z času na čas sa uskutočňujú experimenty na objasnenie súladu medzi hodnotami noriem jednotiek elektrických veličín a definíciami týchto jednotiek. V roku 1990 podpísali štátne metrologické laboratóriá priemyselných krajín dohodu o zosúladení všetkých praktických noriem jednotiek elektrických veličín medzi sebou a s medzinárodnými definíciami jednotiek týchto veličín. Elektrické merania sa vykonávajú v súlade so štátnymi normami pre napätie a jednosmerný prúd, jednosmerný odpor, indukčnosť a kapacitu. Takéto normy sú zariadenia, ktoré majú stabilné elektrické charakteristiky, alebo inštalácie, v ktorých sa na základe nejakého fyzikálneho javu reprodukuje elektrická veličina vypočítaná zo známych hodnôt základných fyzikálnych konštánt. Normy pre watty a watthodiny nie sú podporované, pretože je zmysluplnejšie vypočítať hodnoty týchto jednotiek definovaním rovníc, ktoré ich spájajú s jednotkami iných veličín. pozri tiež JEDNOTKY MERANIE FYZIKÁLNYCH VELIČIN.
MERACIE PRÍSTROJE
Elektrické meracie prístroje najčastejšie merajú okamžité hodnoty či už elektrických veličín alebo neelektrických veličín premenených na elektrické. Všetky zariadenia sú rozdelené na analógové a digitálne. Prvé zvyčajne zobrazujú hodnotu meranej veličiny pomocou šípky pohybujúcej sa po stupnici s dielikmi. Tie sú vybavené digitálnym displejom, ktorý zobrazuje nameranú hodnotu ako číslo. Digitálne meradlá sú preferované pre väčšinu meraní, pretože sú presnejšie, ľahšie čitateľné a vo všeobecnosti všestrannejšie. Digitálne multimetre ("multimetre") a digitálne voltmetre sa používajú na meranie so strednou až vysokou presnosťou jednosmerného odporu, ako aj striedavého napätia a prúdu. Analógové zariadenia sa postupne nahrádzajú digitálnymi, aj keď stále nachádzajú uplatnenie tam, kde je dôležitá nízka cena a nie je potrebná vysoká presnosť. Pre čo najpresnejšie merania odporu a impedancie (impedancie) existujú meracie mostíky a iné špecializované merače. Na záznam priebehu zmeny nameranej hodnoty v čase sa používajú záznamové zariadenia - magnetofóny a elektronické osciloskopy, analógové a digitálne.
DIGITÁLNE NÁSTROJE
Všetky okrem najjednoduchších digitálnych meračov používajú zosilňovače a iné elektronické komponenty na konverziu vstupného signálu na napäťový signál, ktorý je potom digitalizovaný analógovo-digitálnym prevodníkom (ADC). Číslo vyjadrujúce nameranú hodnotu sa zobrazuje na LED (LED), vákuovom fluorescenčnom alebo tekutom kryštálovom (LCD) indikátore (displeji). Zariadenie zvyčajne pracuje pod kontrolou vstavaného mikroprocesora a v jednoduchých zariadeniach je mikroprocesor kombinovaný s ADC na jednom integrovanom obvode. Digitálne prístroje sú vhodné na prevádzku pri pripojení k externému počítaču. Pri niektorých typoch meraní takýto počítač prepína meracie funkcie prístroja a vydáva príkazy na prenos dát na ich spracovanie.
Analógovo-digitálne prevodníky. Existujú tri hlavné typy ADC: integračné, postupné priblíženie a paralelné. Integračný ADC spriemeruje vstupný signál v priebehu času. Z troch uvedených typov je tento najpresnejší, aj keď zároveň „najpomalší“. Konverzný čas integračného ADC leží v rozsahu od 0,001 do 50 s alebo viac, chyba je 0,1-0,0003 %. Chyba postupnej aproximácie ADC je o niečo vyššia (0,4 – 0,002 %), ale čas prevodu je od 10 µs do 1 ms. Paralelné ADC sú najrýchlejšie, ale aj najmenej presné: ich čas prevodu je asi 0,25 ns, chyba je od 0,4 do 2 %.
Diskretizačné metódy. Signál sa vzorkuje v čase rýchlym meraním v jednotlivých bodoch v čase a podržaním (uložením) nameraných hodnôt pri ich prevode do digitálnej podoby. Postupnosť prijatých diskrétnych hodnôt môže byť zobrazená ako krivka s priebehom; kvadratúrou týchto hodnôt a ich sčítaním môžete vypočítať efektívnu hodnotu signálu; môžu byť tiež použité na výpočet doby nábehu, maximálnej hodnoty, časového priemeru, frekvenčného spektra atď. Časové vzorkovanie sa môže vykonávať buď v priebehu jednej periódy tvaru vlny ("reálny čas") alebo (sekvenčne alebo náhodne vzorkovanej) v priebehu niekoľkých opakujúcich sa periód.
Digitálne voltmetre a multimetre. Digitálne voltmetre a multimetre merajú kvázistatické hodnoty veličiny a indikujú ju číselne. Voltmetre priamo merajú iba napätie, zvyčajne jednosmerné, zatiaľ čo multimetre dokážu merať jednosmerné a striedavé napätie, prúd, jednosmerný odpor a niekedy aj teplotu. Ide o najbežnejšie testovacie prístroje na všeobecné použitie s presnosťou merania 0,2 až 0,001 % a sú dostupné s 3,5 alebo 4,5 miestnym digitálnym displejom. Znak (číslica) "pol celého čísla" je podmienený údaj, že displej môže zobrazovať čísla, ktoré presahujú nominálny počet znakov. Napríklad 3,5-miestny (3,5-miestny) displej v rozsahu 1-2V môže zobrazovať napätie až do 1,999V.
Celkové merače odporu. Ide o špecializované prístroje, ktoré merajú a zobrazujú kapacitu kondenzátora, odpor rezistora, indukčnosť induktora alebo celkový odpor (impedanciu) kondenzátora alebo spojenie medzi induktorom a odporom. Prístroje tohto typu sú k dispozícii na meranie kapacity od 0,00001 pF do 99,999 µF, odporu od 0,00001 Ω do 99,999 kΩ a indukčnosti od 0,0001 mH do 99,999 G. Merania nie je možné vykonávať pri frekvencii 15 Hz až 0 Hz. nepokrýva celý frekvenčný rozsah. Pri frekvenciách blízkych 1 kHz môže byť chyba len 0,02 %, ale presnosť klesá blízko hraníc frekvenčných rozsahov a nameraných hodnôt. Väčšina prístrojov dokáže zobraziť aj odvodené hodnoty, ako je faktor kvality cievky alebo stratový faktor kondenzátora, vypočítané z hlavných nameraných hodnôt.
ANALOGOVÉ NÁSTROJE
Na meranie napätia, prúdu a odporu pri jednosmernom prúde sa používajú analógové magnetoelektrické prístroje s permanentným magnetom a viacotáčkovou pohyblivou časťou. Takéto zariadenia typu ukazovateľ sa vyznačujú chybou 0,5 až 5%. Sú jednoduché a lacné (napríklad automobilové prístroje, ktoré ukazujú prúd a teplotu), ale nepoužívajú sa tam, kde sa vyžaduje výrazná presnosť.
Magnetoelektrické zariadenia. V takýchto zariadeniach sa využíva sila interakcie magnetického poľa s prúdom v závitoch vinutia pohyblivej časti, ktorá má tendenciu otáčať ju. Moment tejto sily je vyvážený momentom vytvoreným protichodnou pružinou, takže každá hodnota prúdu zodpovedá určitej polohe šípky na stupnici. Pohyblivá časť má podobu viacotáčkového drôteného rámu s rozmermi od 3x5 do 25x35 mm a je vyrobená čo najľahšie. Pohyblivá časť namontovaná na kamenných ložiskách alebo zavesená na kovovom páse je umiestnená medzi pólmi silného permanentného magnetu. Dve špirálové pružiny, ktoré vyrovnávajú krútiaci moment, slúžia aj ako prúdové vodiče pre vinutie pohyblivej časti. Magnetoelektrické zariadenie reaguje na prúd prechádzajúci vinutím jeho pohyblivej časti, a preto je to ampérmeter alebo presnejšie miliampérmeter (keďže horná hranica meracieho rozsahu nepresahuje asi 50 mA). Dá sa prispôsobiť na meranie vyšších prúdov zapojením paralelného paralelného vinutia pohyblivej časti bočného rezistora s nízkym odporom tak, že do vinutia pohyblivej časti je rozvetvená len malá časť celkového meraného prúdu. Takéto zariadenie je vhodné pre prúdy merané v mnohých tisícoch ampérov. Ak pripojíte ďalší odpor do série s vinutím, zariadenie sa zmení na voltmeter. Pokles napätia na takomto sériovom zapojení sa rovná súčinu odporu rezistora a prúdu, ktorý zariadenie ukazuje, takže jeho stupnica môže byť odstupňovaná vo voltoch. Ak chcete vyrobiť ohmmeter z magnetoelektrického miliametra, musíte k nemu pripojiť sériovo merané odpory a priviesť na toto sériové pripojenie konštantné napätie, napríklad z napájacej batérie. Prúd v takomto obvode nebude úmerný odporu, a preto je potrebná špeciálna stupnica na korekciu nelinearity. Potom bude možné vykonať priame odčítanie odporu na stupnici, aj keď s nie veľmi vysokou presnosťou.
Galvanometre. Medzi magnetoelektrické prístroje patria aj galvanometre – vysoko citlivé prístroje na meranie extrémne malých prúdov. V galvanometroch nie sú ložiská, ich pohyblivá časť je zavesená na tenkej stuhe alebo niti, používa sa silnejšie magnetické pole a ukazovateľ je nahradený zrkadlom nalepeným na závesnom závite (obr. 1). Zrkadlo sa otáča spolu s pohyblivou časťou a uhol jeho natočenia sa odhaduje podľa posunutia svetelného bodu, ktorý odhodí na stupnici nastavenej vo vzdialenosti asi 1 m. uA.
ZÁZNAMOVÉ ZARIADENIA
Záznamové zariadenia zaznamenávajú „históriu“ zmeny hodnoty nameranej hodnoty. Najbežnejšími typmi takýchto prístrojov sú páskové zapisovače, ktoré zaznamenávajú krivku zmeny množstva na papierovú pásku s perom, analógové elektronické osciloskopy, ktoré prenášajú procesnú krivku na obrazovke katódovej trubice, a digitálne osciloskopy, ktoré ukladajú jednotlivé alebo málo sa opakujúce signály. Hlavným rozdielom medzi týmito zariadeniami je rýchlosť nahrávania. Páskové zapisovače so svojimi pohyblivými mechanickými časťami sú najvhodnejšie na zaznamenávanie signálov, ktoré sa menia v sekundách, minútach a dokonca aj pomalšie. Elektronické osciloskopy sú schopné zaznamenať signály, ktoré sa v priebehu času menia z milióntin sekundy na niekoľko sekúnd.
MERANIA MOSTOV
Merací mostík je zvyčajne štvorramenný elektrický obvod, tvorený odpormi, kondenzátormi a tlmivkami, určený na určenie pomeru parametrov týchto komponentov. K jednému páru protiľahlých pólov obvodu je pripojený zdroj energie a k druhému je pripojený nulový detektor. Meracie mostíky sa používajú len v prípadoch, kde je požadovaná najvyššia presnosť merania. (Na merania so strednou presnosťou sú digitálne prístroje lepšie, pretože sa s nimi ľahšie manipuluje.) Najlepšie AC transformátorové mostíky majú chybu (pomerového merania) rádovo 0,0000001 %. Najjednoduchší mostík na meranie odporu nesie meno svojho vynálezcu C. Wheatstonea.
Duálny DC merací mostík. Je ťažké pripojiť medené drôty k odporu bez zavedenia prechodového odporu rádovo 0,0001 ohmu alebo viac. V prípade odporu 1 Ω zavedie takýto prúdový vodič chybu rádovo len 0,01 %, ale pri odpore 0,001 Ω bude chyba 10 %. Dvojitý merací mostík (Thomsonov most), ktorého schéma je znázornená na obr. 2 je určený na meranie odporu nízkohodnotových referenčných rezistorov. Odpor takýchto štvorpólových referenčných rezistorov je definovaný ako pomer napätia na ich potenciálnych svorkách (p1, p2 rezistora Rs a p3, p4 rezistora Rx na obr. 2) k prúdu cez ich prúdové svorky ( cl, c2 a c3, c4). Pri tejto technike odpor spojovacích vodičov nevnáša chyby do výsledku merania požadovaného odporu. Dve prídavné ramená m a n eliminujú vplyv spojovacieho vodiča 1 medzi svorkami c2 a c3. Odpory m a n týchto ramien sú zvolené tak, aby bola splnená rovnosť M/m = N/n. Potom zmenou odporu Rs sa nerovnováha zníži na nulu a zistí sa Rx = Rs(N /M).
Meracie mostíky striedavého prúdu. Najbežnejšie AC meracie mostíky sú navrhnuté tak, aby merali buď sieťovú frekvenciu 50-60 Hz alebo audio frekvencie (zvyčajne okolo 1000 Hz); špecializované meracie mostíky pracujú pri frekvenciách do 100 MHz. Pri meraní mostíkov striedavého prúdu sa spravidla namiesto dvoch nožičiek, ktoré presne nastavujú pomer napätí, používa transformátor. Výnimkou z tohto pravidla je merací mostík Maxwell-Wien.
Merací most Maxwell - Viedeň. Takýto merací mostík umožňuje porovnávať normy indukčnosti (L) s normami kapacity pri prevádzkovej frekvencii, ktorá nie je presne známa. Kapacitné štandardy sa používajú pri vysoko presných meraniach, pretože sú konštrukčne jednoduchšie ako presné indukčné štandardy, sú kompaktnejšie, ľahšie sa tienia a prakticky nevytvárajú vonkajšie elektromagnetické polia. Rovnovážne podmienky pre tento merací mostík sú: Lx = R2R3C1 a Rx = (R2R3) /R1 (obr. 3). Mostík je vyvážený aj v prípade "špinavého" napájacieho zdroja (tj zdroja signálu obsahujúceho harmonické základné frekvencie), ak hodnota Lx nezávisí od frekvencie.
Merací mostík transformátora. Jednou z výhod AC meracích mostíkov je jednoduché nastavenie presného pomeru napätia cez transformátor. Na rozdiel od napäťových deličov vytvorených z rezistorov, kondenzátorov alebo tlmiviek si transformátory udržiavajú nastavený pomer napätia po dlhú dobu a zriedka je potrebné ich prekalibrovať. Na obr. 4 je znázornená schéma meracieho mostíka transformátora na porovnanie dvoch rovnakých impedancií. K nevýhodám transformátorového meracieho mostíka patrí skutočnosť, že pomer daný transformátorom závisí do určitej miery od frekvencie signálu. To vedie k potrebe navrhovať transformátorové meracie mostíky len pre obmedzené frekvenčné rozsahy, v ktorých je zaručená pasová presnosť.
kde T je perióda signálu Y(t). Maximálna hodnota Ymax je najväčšia okamžitá hodnota signálu a priemerná absolútna hodnota YAA je absolútna hodnota spriemerovaná v čase. So sínusovým tvarom oscilácie Yeff = 0,707Ymax a YAA = 0,637Ymax.
Meranie napätia a sily striedavého prúdu. Takmer všetky merače striedavého napätia a prúdu ukazujú hodnotu, ktorá sa navrhuje považovať za efektívnu hodnotu vstupného signálu. Lacné prístroje však často skutočne merajú priemernú absolútnu alebo maximálnu hodnotu signálu a stupnica je kalibrovaná tak, aby údaj zodpovedal ekvivalentnej efektívnej hodnote za predpokladu, že vstupný signál je sínusový. Netreba prehliadnuť, že presnosť takýchto zariadení je extrémne nízka, ak signál nie je sínusový. Prístroje schopné merať skutočnú efektívnu hodnotu striedavých signálov môžu byť založené na jednom z troch princípov: elektronické násobenie, vzorkovanie signálu alebo tepelná konverzia. Prístroje založené na prvých dvoch princípoch spravidla reagujú na napätie a tepelné elektromery - na prúd. Pri použití prídavných a bočných rezistorov môžu všetky zariadenia merať prúd aj napätie.
Elektronické násobenie. Umocnenie a časové spriemerovanie vstupného signálu do určitej miery vykonávajú elektronické obvody so zosilňovačmi a nelineárnymi prvkami na vykonávanie matematických operácií, ako je nájdenie logaritmu a antilogaritmu analógových signálov. Zariadenia tohto typu môžu mať chybu rádovo len 0,009 %.
Diskretizácia signálu. Striedavý signál je digitalizovaný rýchlym ADC. Vzorkované hodnoty signálu sú umocnené na druhú, sčítané a delené počtom vzorkovaných hodnôt v jednej perióde signálu. Chyba takýchto zariadení je 0,01-0,1%.
Tepelné elektrické meracie prístroje. Najvyššiu presnosť merania efektívnych hodnôt napätia a prúdu poskytujú tepelné elektrické meracie prístroje. Používajú tepelný menič prúdu vo forme malej vákuovej sklenenej kartuše s vyhrievacím drôtom (dĺžka 0,5-1 cm), ku ktorej strednej časti je drobnou guľôčkou pripevnený horúci termočlánkový prechod. Guľa poskytuje tepelný kontakt a elektrickú izoláciu súčasne. So zvýšením teploty priamo súvisiacim s efektívnou hodnotou prúdu vo vykurovacom drôte sa na výstupe termočlánku objaví termo-EMF (jednosmerné napätie). Takéto prevodníky sú vhodné na meranie striedavého prúdu s frekvenciou 20 Hz až 10 MHz. Na obr. 5 schematický diagram tepelného elektrického meracieho zariadenia s dvoma tepelnými prúdovými meničmi zvolenými podľa parametrov. Keď sa na vstupný obvod privedie striedavé napätie Vac, na výstupe termočlánku meniča TC1 sa objaví jednosmerné napätie, zosilňovač A vytvára jednosmerný prúd vo vykurovacom drôte meniča TC2, pri ktorom jeho termočlánok dáva rovnaké jednosmerné napätie a konvenčné jednosmerné zariadenie meria výstupný prúd.
Pomocou prídavného odporu možno opísaný merač prúdu zmeniť na voltmeter. Pretože teplomery merajú priamo iba prúdy medzi 2 mA a 500 mA, na meranie vyšších prúdov sú potrebné odporové bočníky.
Meranie striedavého prúdu a energie. Výkon spotrebovaný záťažou v striedavom obvode sa rovná časovo spriemerovanému súčinu okamžitých hodnôt napätia a prúdu záťaže. Ak sa napätie a prúd menia sínusovo (ako je to zvyčajne), potom výkon P môže byť vyjadrený ako P = EI cosj, kde E a I sú efektívne hodnoty napätia a prúdu a j je fázový uhol. (uhol posunu) napäťových a prúdových sínusoidov . Ak je napätie vyjadrené vo voltoch a prúd v ampéroch, výkon bude vyjadrený vo wattoch. Násobiteľ cosj, nazývaný účinník, charakterizuje stupeň synchronizácie kolísania napätia a prúdu. Z ekonomického hľadiska je najdôležitejšou elektrickou veličinou energia. Energia W je určená súčinom výkonu a časom jeho spotreby. V matematickej forme je to napísané takto:
Ak sa čas (t1 - t2) meria v sekundách, napätie e je vo voltoch a prúd i je v ampéroch, potom bude energia W vyjadrená vo watt-sekundách, t.j. joulov (1 J = 1 Whs). Ak sa čas meria v hodinách, energia sa meria vo watthodinách. V praxi je pohodlnejšie vyjadrovať elektrinu v kilowatthodinách (1 kWh = 1000 Whh).
Elektromery s časovým delením. Elektromery s časovým delením využívajú veľmi zvláštny, ale presný spôsob merania elektrického výkonu. Toto zariadenie má dva kanály. Jeden kanál je elektronický spínač, ktorý prepúšťa alebo neprepúšťa vstupný signál Y (alebo obrátený vstupný signál -Y) do dolnopriepustného filtra. Stav kľúča je riadený výstupným signálom druhého kanálu s pomerom časových intervalov "zatvorené"/"otvorené" úmerné jeho vstupnému signálu. Priemerný signál na výstupe filtra sa rovná časovo spriemerovanému súčinu dvoch vstupných signálov. Ak je jeden vstup úmerný záťažovému napätiu a druhý je úmerný záťažovému prúdu, potom výstupné napätie je úmerné výkonu odoberanému záťažou. Chyba takýchto priemyselných meračov je 0,02 % pri frekvenciách do 3 kHz (laboratórne len asi 0,0001 % pri 60 Hz). Ako vysoko presné prístroje sa používajú ako vzorové meradlá na kontrolu pracovných meradiel.
Diskretizačné wattmetre a elektromery. Takéto zariadenia sú založené na princípe digitálneho voltmetra, ale majú dva vstupné kanály, ktoré paralelne vzorkujú prúdové a napäťové signály. Každá diskrétna hodnota e(k) predstavujúca okamžité hodnoty napäťového signálu v čase vzorkovania sa vynásobí príslušnou diskrétnou hodnotou i(k) súčasne získaného aktuálneho signálu. Časový priemer takýchto produktov je výkon vo wattoch:
Akumulátor, ktorý v priebehu času akumuluje produkty diskrétnych hodnôt, udáva celkovú elektrickú energiu vo watthodinách. Chyba elektromerov môže byť už od 0,01 %.
Indukčné elektromery. Indukčný merač nie je nič iné ako striedavý motor s nízkym výkonom s dvoma vinutiami - prúdovým vinutím a napäťovým vinutím. Vodivý kotúč umiestnený medzi vinutiami sa otáča pôsobením krútiaceho momentu úmerného príkonu. Tento moment je vyvážený prúdmi indukovanými v disku permanentným magnetom, takže rýchlosť otáčania disku je úmerná spotrebenému výkonu. Počet otáčok disku za daný čas je úmerný celkovej elektrickej energii prijatej spotrebiteľom počas tejto doby. Počet otáčok disku počíta mechanické počítadlo, ktoré ukazuje elektrinu v kilowatthodinách. Zariadenia tohto typu sú široko používané ako domáce elektromery. Ich chyba je spravidla 0,5 %; vyznačujú sa dlhou životnosťou pri všetkých prípustných úrovniach prúdu.
- merania elektrických veličín: elektrické napätie, elektrický odpor, sila prúdu, frekvencia a fáza striedavého prúdu, prúdový výkon, elektrická energia, elektrický náboj, indukčnosť, elektrická kapacita atď. ... ... Veľká sovietska encyklopédia
elektrické merania-- [V.A. Semenov. Anglický ruský slovník ochrany relé] Témy ochrana relé EN elektrické meranie meranie elektriny ... Technická príručka prekladateľa
E. Meracie prístroje sa nazývajú prístroje a prístroje, ktoré slúžia na meranie E., ako aj magnetických veličín. Väčšina meraní spočíva v určení sily prúdu, napätia (potenciálneho rozdielu) a množstva elektriny. ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron - súbor prvkov a zariadení spojených určitým spôsobom, ktoré tvoria cestu pre prechod elektrického prúdu. Teória obvodov je časť teoretickej elektrotechniky, ktorá sa zaoberá matematickými metódami výpočtu elektrických ... ... Collierova encyklopédia
aerodynamické merania Encyklopédia "Letenie"
aerodynamické merania- Ryža. 1. aerodynamické merania - proces experimentálneho zisťovania hodnôt fyzikálnych veličín v aerodynamickom experimente pomocou vhodných technických prostriedkov. Rozlišujte 2 typy A. a.: statické a dynamické. V…… Encyklopédia "Letenie"
Elektrické- 4. Elektrické normy pre projektovanie rádiových sietí. M., Svyazizdat, 1961. 80 s.
