Jenis dan kaedah pengukuran elektrik

Apabila belajar kejuruteraan elektrik, seseorang mesti berurusan dengan dan mengukur kuantiti elektrik, magnet dan mekanikal.

Untuk mengukur kuantiti elektrik, magnet atau kuantiti lain adalah membandingkannya dengan kuantiti homogen lain yang diambil sebagai satu unit.

Artikel ini membincangkan klasifikasi ukuran yang paling penting untuk teori dan amalan pengukuran elektrik… Pengelasan ini mungkin termasuk pengelasan ukuran dari sudut pandangan metodologi, i.e. bergantung kepada kaedah umum untuk mendapatkan hasil pengukuran (jenis atau kelas ukuran), klasifikasi ukuran bergantung kepada penggunaan prinsip dan peranti pengukur (kaedah pengukuran) dan klasifikasi ukuran bergantung kepada dinamik nilai yang diukur.

Jenis ukuran elektrik

Bergantung pada kaedah umum untuk mendapatkan hasil, pengukuran dibahagikan kepada jenis berikut: langsung, tidak langsung dan bersama.

Untuk pengukuran langsung termasuk yang hasilnya diperolehi terus daripada data eksperimen.Pengukuran langsung boleh dinyatakan secara konvensional dengan formula Y = X, di mana Y ialah nilai yang dikehendaki bagi nilai yang diukur; X — nilai yang diperolehi terus daripada data eksperimen. Pengukuran jenis ini melibatkan pengukuran pelbagai kuantiti fizik menggunakan instrumen yang ditentukur dalam unit yang telah ditetapkan.

Contohnya, pengukuran arus dengan ammeter, suhu dengan termometer, dsb. Pengukuran jenis ini juga termasuk pengukuran di mana nilai kuantiti yang dikehendaki ditentukan melalui perbandingan langsung dengan ukuran. Cara yang digunakan dan kesederhanaan (atau kerumitan) eksperimen tidak diambil kira apabila mengaitkan ukuran garis lurus.

Tidak langsung dipanggil pengukuran sedemikian, di mana nilai kuantiti yang dikehendaki didapati berdasarkan hubungan yang diketahui antara kuantiti ini dan kuantiti yang tertakluk kepada pengukuran langsung. Untuk pengukuran tidak langsung, nilai berangka nilai yang diukur ditentukan dengan mengira formula Y = F (Xl, X2 ... Xn), di mana Y — nilai yang diperlukan bagi nilai yang diukur; NS1, X2, Xn — nilai kuantiti yang diukur. Contoh pengukuran tidak langsung ialah pengukuran kuasa dalam litar DC dengan ammeter dan voltmeter.

Pengukuran bersama dipanggil yang mana nilai yang diperlukan bagi kuantiti yang berbeza ditentukan dengan menyelesaikan sistem persamaan yang menghubungkan nilai kuantiti yang diperlukan dengan kuantiti yang diukur secara langsung. Sebagai contoh ukuran bersama, takrifan pekali dalam formula yang berkaitan dengan perintang rintangan dengan suhunya boleh diberikan: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Kaedah pengukuran elektrik

Bergantung pada set teknik untuk menggunakan prinsip dan alat pengukur, semua kaedah dibahagikan kepada kaedah penilaian langsung dan kaedah perbandingan.

Intipati kaedah penilaian langsung terdiri daripada fakta bahawa nilai kuantiti yang diukur dianggarkan daripada bacaan satu (ukuran langsung) atau beberapa (ukuran tidak langsung) peranti, ditentukur terlebih dahulu dalam unit kuantiti yang diukur atau dalam unit kuantiti lain yang bergantung kepada kuantiti magnitud yang diukur.

Contoh paling mudah kaedah anggaran langsung ialah pengukuran setiap kuantiti dengan peranti yang skalanya digradasikan dalam unit yang sesuai.

Kumpulan besar kedua kaedah pengukuran elektrik digabungkan di bawah kaedah perbandingan nama umum... Ia termasuk semua kaedah pengukuran elektrik di mana nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai yang dihasilkan semula oleh ukuran. Oleh itu, ciri tersendiri kaedah perbandingan ialah penglibatan langsung ukuran dalam proses pengukuran.

Kaedah perbandingan dibahagikan kepada yang berikut: nol, pembezaan, penggantian dan pemadanan.

Kaedah nol Ini ialah kaedah membandingkan nilai yang diukur dengan ukuran di mana hasil pengaruh nilai pada ukuran dikurangkan kepada sifar. Oleh itu, apabila keseimbangan dicapai, fenomena tertentu hilang, contohnya, arus dalam bahagian litar atau voltan merentasinya, yang boleh direkodkan dengan bantuan peranti yang berfungsi untuk tujuan ini. - penunjuk sifar. Disebabkan oleh sensitiviti tinggi penunjuk sifar, dan juga kerana pengukuran boleh dijalankan dengan ketepatan yang tinggi, ketepatan pengukuran yang tinggi juga diperolehi.

Contoh aplikasi kaedah nol ialah pengukuran rintangan elektrik melalui jambatan yang seimbang sepenuhnya.

Dalam kaedah pembezaan, seperti dalam kaedah nol, nilai yang diukur dibandingkan secara langsung atau tidak langsung dengan ukuran, dan nilai nilai yang diukur sebagai hasil perbandingan dinilai oleh perbezaan antara kesan yang dihasilkan secara serentak oleh nilai-nilai ini ​dan nilai yang diketahui dihasilkan semula oleh ukuran. Oleh itu, dengan kaedah pembezaan, pengimbangan yang tidak lengkap bagi nilai yang diukur diperolehi, dan ini adalah perbezaan antara kaedah pembezaan dan sifar.

Kaedah pembezaan menggabungkan beberapa ciri kaedah anggaran langsung dan beberapa ciri kaedah nol. Ia boleh memberikan hasil pengukuran yang sangat tepat hanya jika nilai yang diukur dan ukurannya berbeza sedikit antara satu sama lain.

Sebagai contoh, jika perbezaan antara dua kuantiti ini ialah 1% dan diukur dengan ralat sehingga 1%, maka ralat pengukuran kuantiti yang dikehendaki dikurangkan kepada 0.01% jika ralat pengukuran tidak diambil kira. Contoh aplikasi kaedah pembezaan ialah pengukuran perbezaan antara dua voltan dengan voltmeter, satu daripadanya diketahui dengan ketepatan yang tinggi dan satu lagi adalah nilai yang dikehendaki.

Kaedah penggantian terdiri daripada mengukur nilai yang dikehendaki secara berturut-turut dengan peranti dan mengukur dengan peranti yang sama ukuran yang menghasilkan semula nilai yang homogen dengan nilai yang diukur. Nilai yang dikehendaki boleh dikira daripada hasil dua ukuran.Disebabkan fakta bahawa kedua-dua ukuran dibuat oleh peranti yang sama di bawah keadaan luaran yang sama, dan nilai yang dikehendaki ditentukan oleh nisbah bacaan peranti, ralat hasil pengukuran dikurangkan dengan ketara. Oleh kerana ralat instrumen biasanya tidak sama pada titik skala yang berbeza, ketepatan pengukuran tertinggi dicapai dengan bacaan instrumen yang sama.

Contoh penggunaan kaedah penggantian ialah pengukuran yang agak besar Rintangan elektrik DC dengan mengukur arus yang mengalir melalui perintang terkawal dan sampel secara berturut-turut. Litar mesti dikuasakan oleh sumber arus yang sama semasa pengukuran. Rintangan sumber arus dan peranti yang mengukur arus mestilah sangat kecil berbanding dengan rintangan pembolehubah dan sampel.

Kaedah pemadanan Ini ialah kaedah di mana perbezaan antara nilai yang diukur dan nilai yang dikeluarkan semula daripada ukuran diukur menggunakan pemadanan tanda skala atau isyarat berkala. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam amalan pengukuran bukan elektrik.

Contohnya ialah mengukur panjang angkup vernier… Dalam pengukuran elektrik, contohnya ialah pengukuran halaju badan dengan stroboskop.

Kami juga akan menunjukkan klasifikasi ukuran berdasarkan perubahan dari semasa ke semasa nilai yang diukur... Bergantung pada sama ada nilai yang diukur berubah dari semasa ke semasa atau kekal tidak berubah semasa proses pengukuran, perbezaan dibuat antara pengukuran statik dan dinamik. Secara statik merujuk kepada pengukuran nilai malar atau pegun.Ini termasuk pengukuran rms dan nilai amplitud kuantiti, tetapi dalam keadaan mantap.

Jika nilai serta-merta kuantiti yang berubah-ubah masa diukur, maka pengukuran dipanggil dinamik... Jika semasa pengukuran dinamik, alat pengukur membolehkan anda terus memerhatikan nilai kuantiti yang diukur, pengukuran sedemikian dipanggil berterusan.

Adalah mungkin untuk membuat pengukuran sebarang kuantiti dengan mengukur nilainya pada beberapa titik masa t1, t2, dsb. Akibatnya, tidak semua nilai kuantiti yang diukur akan diketahui, tetapi hanya nilai pada masa yang dipilih. Pengukuran sedemikian dipanggil berasingan.