Elektrinių matavimų tipai ir metodai
Studijuojant elektrotechniką, reikia spręsti ir matuoti elektrinius, magnetinius ir mechaninius dydžius.
Išmatuoti elektrinį, magnetinį ar kitą dydį reiškia jį palyginti su kitu vienalyčiu dydžiu, imamu vienetu.
Šiame straipsnyje aptariama svarbiausia matavimo klasifikacija elektrinių matavimų teorija ir praktika… Ši klasifikacija gali apimti matavimų klasifikaciją metodologiniu požiūriu, t.y. priklausomai nuo bendrųjų matavimo rezultatų gavimo metodų (matavimų tipų ar klasių), matavimų klasifikavimo priklausomai nuo principų ir matavimo prietaisų (matavimo metodų) naudojimo bei matavimų klasifikacijos, priklausomai nuo išmatuotų dydžių dinamikos.
Elektrinių matavimų tipai
Atsižvelgiant į bendruosius rezultato gavimo būdus, matavimai skirstomi į šiuos tipus: tiesioginius, netiesioginius ir jungtinius.
Tiesioginiams matavimams priskiriami tie, kurių rezultatas gaunamas tiesiogiai iš eksperimentinių duomenų.Tiesioginis matavimas gali būti sutartinai išreikštas formule Y = X, kur Y yra norima išmatuotos vertės reikšmė; X – vertė, gauta tiesiogiai iš eksperimentinių duomenų. Šio tipo matavimai apima įvairių fizinių dydžių matavimus naudojant nustatytais vienetais kalibruotus prietaisus.
Pavyzdžiui, srovės matavimas ampermetru, temperatūros matavimas termometru ir tt Šis matavimo būdas taip pat apima matavimus, kai norima dydžio vertė nustatoma tiesiogiai lyginant su matu. Priskiriant tiesiosios linijos matavimą, neatsižvelgiama į naudojamas priemones ir eksperimento paprastumą (arba sudėtingumą).
Netiesioginiu vadinamas toks matavimas, kai norima dydžio reikšmė randama pagal žinomą ryšį tarp šio dydžio ir dydžių, kuriems atliekami tiesioginiai matavimai. Netiesioginiams matavimams išmatuotos vertės skaitinė reikšmė nustatoma apskaičiuojant formulę Y = F (Xl, X2 ... Xn), kur Y — reikiama išmatuotos vertės reikšmė; NS1, X2, Xn - išmatuotų dydžių reikšmės. Netiesioginių matavimų pavyzdys yra galios matavimas nuolatinės srovės grandinėse ampermetru ir voltmetru.
Jungtiniais matavimais vadinami tie, kuriems reikalingos skirtingų dydžių vertės nustatomos sprendžiant lygčių sistemą, jungiančią reikiamų dydžių vertes su tiesiogiai išmatuotais dydžiais. Kaip jungties matavimų pavyzdį, galima pateikti koeficientų apibrėžimą formulėje, susijusią su varžos rezistorius ir jo temperatūra: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Elektriniai matavimo metodai
Tiesioginio vertinimo metodo esmė yra ta, kad išmatuoto dydžio vertė apskaičiuojama pagal vieno (tiesioginiai matavimai) arba kelių (netiesioginiai matavimai) prietaisų rodmenis, iš anksto sukalibruotus išmatuoto kiekio vienetais arba matavimo vienetais. kiti dydžiai, nuo kurių priklauso išmatuoto dydžio dydis.
Paprasčiausias tiesioginio įvertinimo metodo pavyzdys – kiekvieno dydžio matavimas prietaisu, kurio skalė sugraduota atitinkamais vienetais.
Antroji didelė elektros matavimo metodų grupė jungiama pagal bendrinį pavadinimą palyginimo metodai... Jie apima visus tuos elektros matavimo metodus, kuriuose išmatuota vertė lyginama su matu atkuriama reikšme. Taigi, išskirtinis palyginimo metodų bruožas yra tiesioginis priemonių įtraukimas į matavimo procesą.
Palyginimo metodai skirstomi į: nulinis, diferencinis, pakeitimas ir atitikimas.
Nulinis metodas Tai išmatuotos vertės palyginimo su priemone metodas, kai verčių įtakos matuokliui rezultatas sumažinamas iki nulio. Taigi, pasiekus pusiausvyrą, išnyksta tam tikras reiškinys, pavyzdžiui, grandinės atkarpoje esanti srovė arba joje esanti įtampa, kurią galima fiksuoti šiam tikslui skirtų prietaisų pagalba. — nuliniai rodikliai. Dėl didelio nulinių indikatorių jautrumo, taip pat dėl to, kad matavimus galima atlikti labai tiksliai, taip pat gaunamas didelis matavimo tikslumas.
Nulinio metodo taikymo pavyzdys būtų elektrinės varžos matavimas per visiškai subalansuotą tiltelį.
Taikant diferencialinį metodą, kaip ir nulinį metodą, išmatuota vertė tiesiogiai arba netiesiogiai lyginama su matu, o išmatuotos vertės vertė palyginimo rezultatas yra vertinama pagal skirtumą tarp efektų, kuriuos vienu metu sukelia šios vertės. ir žinomą vertę, kurią atkuria matas. Taigi, naudojant diferencialinį metodą, gaunamas nepilnas išmatuotos vertės subalansavimas, o tai yra skirtumas tarp diferencialinio metodo ir nulio.
Diferencialinis metodas sujungia kai kurias tiesioginio vertinimo metodo charakteristikas ir kai kurias nulinio metodo charakteristikas. Jis gali duoti labai tikslų matavimo rezultatą tik tuo atveju, jei išmatuota vertė ir matas šiek tiek skiriasi.
Pavyzdžiui, jei skirtumas tarp šių dviejų dydžių yra 1 % ir matuojamas su paklaida iki 1 %, tada norimo dydžio matavimo paklaida sumažinama iki 0,01 %, jei neatsižvelgiama į matavimo paklaidas. Diferencialinio metodo taikymo pavyzdys yra dviejų įtampų skirtumo matavimas voltmetru, iš kurių vienas yra žinomas labai tiksliai, o kitas yra norima vertė.
Pakeitimo metodo taikymo pavyzdys būtų santykinai didelės vertės matavimas DC elektros varža paeiliui matuojant srovę, tekančią per valdomą rezistorių ir mėginį. Matavimo metu grandinė turi būti maitinama iš to paties srovės šaltinio. Srovės šaltinio ir prietaiso, kuris matuoja srovę, varža turi būti labai maža, palyginti su kintamosiomis ir pavyzdinėmis varžomis.
Sutapimo metodas Tai metodas, kai skirtumas tarp išmatuotos vertės ir vertės, gautos iš matavimo, matuojamas naudojant skalės žymos atitiktį arba periodinius signalus. Šis metodas plačiai naudojamas neelektrinių matavimų praktikoje.
To pavyzdys yra ilgio matavimas nonijinis suportas… Elektrinių matavimų pavyzdys yra kūno greičio matavimas stroboskopu.
Taip pat nurodysime matavimų klasifikaciją pagal išmatuotos vertės kitimą laikui bėgant... Priklausomai nuo to, ar išmatuota vertė kinta laikui bėgant, ar išlieka nepakitusi matavimo proceso metu, skiriami statiniai ir dinaminiai matavimai. Statiškai reiškia pastovių arba stacionarių verčių matavimus.Tai apima dydžių kvadratinių kvadratinių ir amplitudinių verčių matavimus, tačiau pastovios būsenos.
Jei matuojamos momentinės laike kintančių dydžių reikšmės, tai matavimai vadinami dinaminiais... Jeigu atliekant dinaminius matavimus matavimo prietaisai leidžia nuolat stebėti išmatuoto dydžio reikšmes, tokie matavimai vadinami nuolatiniais.
Galima atlikti bet kokio dydžio matavimus, matuojant jo reikšmes tam tikrais laiko momentais t1, t2 ir kt. Dėl to bus žinomos ne visos išmatuoto kiekio reikšmės, o tik vertės pasirinktu laiku. Tokie matavimai vadinami atskirais.