Электроизмерительные приборы – общее. Классификация электроизмерительных приборов Какие электроизмерительные приборы вы знаете

ЛЕКЦИЯ № 1

Тема: ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1. Общие сведения об электроизмерительных приборах

Электроизмерительные приборы предназначены для измерения различных величин и параметров электрической цепи: напряжения, силы тока, мощности, частоты, сопротивления, индуктивности, емкости и других.

На схемах электроизмерительные приборы изображаются условными графическими обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.729-68. На рис.1.1 приведены общие обозначения показывающих и регистрирующих приборов.

Рис. 1.1 Условные графические обозначения электроизмерительных приборов.

Для указания назначения электроизмерительного прибора в его общее обозначение вписывают конкретизирующее условное обозначение, установленное в стандартах, или буквенное обозначение единиц измерения прибора согласно ГОСТ в соответствии с табл.1.1.

Таблица 1.1

Наименование единицы измерения	Условное обозначение	Наименование единицы измерения	Условное обозначение
		Миллиампер
		Микроампер
		Милливольт
		Киловатт
Коэффициент мощности

2. Электромеханические измерительные приборы

По принципу действия электромеханические приборы подразделяются на приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, ферродинамической, индукционной, электростатической систем. Условные обозначения систем приведены в табл. 1.2. Наибольшее распространение получили приборы первых трех типов: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические.

Таблица 1.2

Тип прибора	Условное обозначение	Род измеряемого тока	Достоинства	Недостатки
электрический		Постоянный	Высокая точность, равномерность шкалы	Неустойчив к перегрузкам
магнитный		Переменный постоянный	Простота устройства, к перегрузкам устойчив	Низкая точность, чувствителен к помехам
динамический		Переменный постоянный	Высокая точность	Низкая чувствительность, чувствителен к помехам
Индукционный		Переменный	Высокая надежность, к перегрузкам устойчив	Низкая точность

3. Области применения электромеханических приборов

Магнитоэлектрические приборы: щитовые и лабораторные амперметры и вольтметры; нулевые индикаторы при измерениях в мостовых и компенсационных цепях.

В промышленных установках переменного тока низкой частоты большинство амперметров и вольтметров - приборы электромагнитной системы. Лабораторные приборы класса 0,5 и точнее могут изготовляться для измерения постоянного и переменного токов и напряжения.

Электродинамические механизмы используются в лабораторных и образцовых, приборах для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и мощностей.

Индукционные приборы на базе индукционных механизмов используют главным образом в качестве одно - и трехфазных счетчиков энергии переменного тока. По точности счетчики подразделяются на классы 1,0; 2,0; 2,5. Счетчик СО (счетчик однофазный) используют для учета активной энергии (ватт-часов) в однофазных цепях. Для измерения активной энергии в трехфазных цепях применяют двухэлементные индуктивные счетчики, счетный механизм которых учитывает киловатт-часы. Для учета реактивной энергии служат специальные индуктивные счетчики, имеющие некоторые изменения в устройстве обмоток или в схеме включения.

Активные и реактивные счетчики устанавливают на всех предприятиях для расчета с энергоснабжающими организациями за используемую электроэнергию.

Принцип выбора измерительных приборов

1.Определяют расчетом цепи максимальные значения тока, напряжения и мощности в цепи. Часто значения измеряемых величин известны заранее, например, напряжение сети или аккумуляторной батареи .

2. В зависимости от рода измеряемой величины, постоянного или переменного тока, выбирают систему прибора. Для технических измерений постоянного и переменного тока выбирают соответственно магнитоэлектрическую и электромагнитную системы. При лабораторных и точных измерениях для определения постоянных токов и напряжений применяют магнитоэлектрическую систему, а для переменного тока и напряжения - электродинамическую систему.

3. Выбирают предел измерения прибора таким образом, чтобы
измеряемая величина находилась в последней, третьей части шкалы
прибора.

4. В зависимости от требуемой точности измерения выбирают класс
точности прибора.

4. Способы включения приборов в цепь

Амперметры включают в цепь последовательно с нагрузкой, вольтметры - параллельно, ваттметры и счетчики, как имеющие две обмотки (токовую и напряжения), включают последовательно – параллельно (Рис. 1.2.).

https://pandia.ru/text/78/613/images/image013_9.gif" width="296" height="325">

https://pandia.ru/text/78/613/images/image016_8.gif" width="393" height="313 src=">

Рис. 1.3. Способы расширения пределов измерения приборов.

Цена деления многопредельных амперметров, вольтметров, ваттметров определяется по формуле:

П" в старшем разряде) и изменить полярность входного сигнала при мигании знака "-" в старшем разряде.

Погрешность измерения мультиметра ВР-11 А.

Постоянное напряжение: ±(0,5% Ux +4 зн.).

Переменное напряжение: ±(0,5% Ux + 10 зн.),

где Ux - показание прибора;

зн. - единица младшего разряда.

Достоинства электронных приборов: высокое входное сопротивление, что позволяет проводить измерения без влияния на цепь; широкий диапазон измерений, высокая чувствительность, широкий частотный диапазон, высокая точность измерений.

6. Погрешности измерений и измерительных приборов

Качество средств и результатов измерений принято характеризовать указанием их погрешностей. Разновидностей погрешностей около 30. Определения им даны в литературе по измерениям. Следует иметь в виду, что погрешности средств измерений и погрешности результатов измерений - понятия не идентичные. Исторически часть наименований разновидности погрешностей закрепилась за погрешностями средств измерений, другая за погрешностями результатов измерений, а некоторые применяются по отношению и к тем, и к другим.

Способы представления погрешности следующие.

В зависимости от решаемых задач используются несколько способов представления погрешности, чаще всего используются абсолютная, относительная и приведенная.

Абсолютная погрешность – измеряется в тех же единицах что и измеряемая величина. Характеризует величину возможного отклонения истинного значения измеряемой величины от измеренного.

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к значению величины. Если мы хотим определить погрешность на всем интервале измерений, мы должны найти максимальное значение отношения на интервале. Измеряется в безразмерных единицах.

Класс точности – относительная погрешность, выраженная в процентах. Обычно значения класса точности выбираются из ряда: 0,1; 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и т. д.

Понятия абсолютной и относительной погрешностей применяют и к измерениям, и к средствам измерения, а приведенная погрешность оценивает только точность средств измерения.

Абсолютная погрешность измерения - это разность между измеренным значением х и ее истинным значением хи:

Обычно истинное значение измеряемой величины неизвестно, и вместо него в (1.1) подставляют значение величины, измеряемой более точным прибором, т. е. имеющим меньшую погрешность, чем прибор, дающий значение х. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Формулой (1.1) пользуются при поверке измерительных приборов.

Относительная погрешность https://pandia.ru/text/78/613/images/image020_7.gif" width="99" height="45"> (1.2)

По относительной погрешности измерения проводят оценку точности измерения.

Приведенная погрешность измерительного прибора определяется как отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению xn и выражается в процентах:

(1.3)

Нормирующее значение обычно принимают равным верхнему пределу рабочей части шкалы, у которой нулевая отметка находится на краю шкалы.

Приведенная погрешность определяет точность измерительного прибора, не зависит от измеряемой величины и имеет единственное значение для данного прибора. Из (1..gif" width="15" height="19 src="> тем больше, чем меньше измеряемая величина х по отношению к пределу измерения прибора хN.

Многие измерительные приборы различаются по классам точности. Класс точности прибора G - обобщенная характеристика, которая характеризует точность прибора, но не является непосредственной характеристикой точности измерения, выполняемого с помощью данного прибора.

Класс точности прибора численно равен наибольшей допустимой приведенной основной погрешности, вычисленной в процентах. Для амперметров и вольтметров установлены следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. Эти числа наносятся на шкалу прибора. Например, класс 1 характеризует гарантированные границы погрешности в процентах (± 1%, например, от конечного значения 100 В, т. е. ±1В) в нормальных условиях эксплуатации.

По международной классификации приборы с классом точности 0,5 и точнее считаются точными или образцовыми, а приборы с классом точности 1,0 и грубее - рабочими. Все приборы подлежат периодической поверке на соответствие метрологических характеристик, в том числе и класса точности, их паспортным значениям. При этом образцовый прибор должен быть точнее поверяемого через класс, а именно: поверка прибора с классом точности 4,0 проводится прибором с классом точности 1,5, а поверка прибора с классом точности 1,0 проводится прибором с классом точности 0,2.

Поскольку на шкале прибора приводится и класс точности прибора G, и предел измерения XN, то абсолютная погрешность прибора определяется из формулы (1.3):

https://pandia.ru/text/78/613/images/image019_7.gif" width="15 height=19" height="19"> с классом точности прибора G выражается формулой:

откуда следует, что относительная погрешность измерения равна классу точности прибора только при измерении предельной величины на шкале, т. е. когда х = XN. С уменьшением измеряемой величины относительная погрешность возрастает. Во сколько раз XN > х, во столька раз > G. Поэтому рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах последней трети шкалы, ближе к ее концу.

7. Представление результата измерений при однократных измерениях

Результат измерения состоит из оценки измеряемой величины и погрешности измерения, характеризующей точность измерения. По ГОСТ 8.011-72 результат измерения представляют в форме:

где А - результат измерения;

Абсолютная погрешность прибора;

Р - вероятность, при статистической обработке данных.

При этом А и https://pandia.ru/text/78/613/images/image023_5.gif" width="15" height="17"> не должна иметь более двух значащих цифр.

Измеритель солнечного излучения (люксметр)

В помощь техническим и научным сотрудникам разработано немало измерительных приборов, призванных обеспечить точность, удобство и эффективность работы. Вместе с тем, для большинства людей названия этих приборов, а тем более принцип их работы, зачастую незнакомы. В этой статье мы в краткой форме раскроем предназначение самых распространенных измерительных приборов. Информацией и изображениями приборов с нами поделился сайт одного из поставщиков измерительных приборов .

Анализатор спектра - это измерительный прибор, который служит для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.

Анемометр – прибор, предназначенный для измерения скорости, объема воздушного потока в помещении. Анемометр применяют для санитарно-гигиенического анализа территорий.

Балометр – измерительный прибор для прямого измерения объёмного расхода воздуха на крупных приточных и вытяжных вентиляционных решетках.

Вольтметр - это прибор, которым измеряют напряжение.

Газоанализатор - измерительный прибор для определения качественного и количественного состава смесей газов. Газоанализаторы бывают ручного действия или автоматические. Примеры газоанализаторов: течеискатель фреонов, течеискатель углеводородного топлива, анализатор сажевого числа, анализатор дымовых газов, кислородомер, водородомер.

Гигрометр – это измерительный прибор, который служит для измерения и контроля влажности воздуха.

Дальномер – прибор, измеряющий расстояние. Дальномер позволяет также вычислять площадь и объем объекта.

Дозиметр – прибор, предназначенный для обнаружения и измерения радиоактивных излучений.

Измеритель RLC – радиоизмерительный прибор, используемый для определения полной проводимости электрической цепи и параметров полного сопротивления. RLC в названии является абревиатурой схемных названий элементов, параметры которых могут измеряться этим прибором: R - Сопротивление, С - Ёмкость, L - Индуктивность.

Измеритель мощности – прибор, который используется для измерения мощности электромагнитных колебаний генераторов, усилителей, радиопередатчиков и других устройств, работающих в высокочастотном, СВЧ и оптическом диапазонах. Виды измерителей: измерители поглощаемой мощности и измерители проходящей мощности.

Измеритель нелинейных искажений – прибор, предназначенный для измерения коэффициента нелинейных искажений (коэффициента гармоник) сигналов в радиотехнических устройствах.

Калибратор – специальная эталонная мера, которую используют для поверки, калибровки или градуировки измерительных приборов.

Омметр, или измеритель сопротивления – это прибор, используемый для измерения сопротивления электрическому току в омах. Разновидности омметров в зависимости от чувствительности: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры.

Токовые клещи – инструмент, который предназначен для измерения величины протекающего тока в проводнике. Токовые клещи позволяют проводить измерения без разрыва электрической цепи и без нарушения ее работы.

Толщиномер - это прибор, при помощи которого можно с высокой точностью и без нарушения целостности покрытия, измерить его толщину на металлической поверхности (например, слоя краски или лака, слоя ржавчины, грунтовки, или любого другого неметаллического покрытия, нанесенного на металлическую поверхность).

Люксметр – это прибор для измерения степени освещенности в видимой области спектра. Измерители освещения представляют собой цифровые, высокочувствительные приборы, такие как люксметр, яркомер, пульсметр, УФ-радиометр.

Манометр – прибор, измеряющий давление жидкостей и газов. Виды манометров: общетехнические, коррозионностойкие, напоромеры, электроконтактные.

Мультиметр – это портативный вольтметр, который выполняет одновременно несколько функций. Мультиметр предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения, силы тока, сопротивления, частоты, температуры, а также позволяет осуществлять прозвонку цепи и тестирование диодов.

Осциллограф – это измерительный прибор, позволяющий осуществлять наблюдение и запись, измерения амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. Виды осциллографов: аналоговые и цифровые, портативные и настольные

Пирометр - это прибор для бесконтактного измерения температуры объекта. Принцип действия пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения в диапазоне инфракрасного излучения и видимого света. От оптического разрешения зависит точность измерения температуры на расстоянии.

Тахометр – это прибор, позволяющий измерять скорость вращения и количество оборотов вращающихся механизмов. Виды тахометров: контактные и бесконтактные.

Тепловизор – это устройство, предназначенное для наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. Тепловизор позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые затем в свою очередь после усиления и автоматической обработки преобразуются в видимое изображение объектов.

Термогигрометр – это измерительный прибор, выполняющий одновременно функции измерения температуры и влажности.

Трассодефектоискатель – это универсальный измерительный прибор, который позволяет на местности определять местоположение и направление кабельных линий и металлических трубопроводов, а также определять место и характер их повреждения.

pH-метр – это измерительный прибор, предназначенный для измерения водородного показателя (показателя pH).

Частотомер – измерительный прибор для определения частоты периодического процесса или частот гармонических составляющих спектра сигнала.

Шумомер – прибор для измерения звуковых колебаний.

Таблица: Единицы измерения и обозначения некоторых физических величин.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Приборы различаются по следующим признакам:

По конструкции – аналоговые и цифровые.

По роду измеряемой величины – амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры и многие другие.

По роду тока – для работы на переменном токе, на постоянном токе или на обоих.

По принципу работы измерительного механизма – магнитоэлектрические, электромагнитные, электростатические, электродинамические, ферродинамические и др.

По способу предъявления информации – показывающие, регистрирующие, интегрирующие.

Последняя классификация получила название системы электроизмерительных приборов. В данной лабораторной работе мы рассмотрим толькомагнитоэлектрическую иэлектромагнитную системы.

магнитоэлектрической системы заключается во взаимодействии магнитного поля легкой подвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, с магнитным полем неподвижного постоянного магнита. Подвижная катушка механически соединена со стрелкой прибора.

Высокая чувствительность и точность измерения

Равномерная шкала

Малое потребление мощности.

Принцип работы электроизмерительных приборов электромагнитной системы заключается во взаимодействии ферромагнитного сердечника, соединенного со стрелкой, с магнитным полем неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток.

Достоинством приборов этой системы являются:

Простота и надежность конструкции

Возможность использования в цепях постоянного и переменного тока

Низкая чувствительность ко внешним магнитным полям

Недостатки приборов электромагнитной системы:

Малая чувствительность

Неравномерная шкала.

Изо всех типов электроизмерительных приборов в данной работе нас будут интересовать только вольтметры иамперметры .

Амперметр служит для измерения силы тока в электрической цепи и включается в цепь последовательно.Вольтметр предназначен для измерения напряжения на участке цепи и включается в цепь параллельно этому участку.

При включении приборы не должны вносить заметных изменений в параметры цепи. Это значит, что амперметр должен обладать как можно меньшим сопротивлением, а вольтметр – как можно большим.

Основными параметрами электроизмерительных приборов являются:

Система

Предел измерения – максимальное значение величины, соответствующее отклонению стрелки прибора до конца шкалы. Измеряется предел измерения в тех единицах, которые обозначены на шкале прибора. Электроизмерительные приборы могут иметь несколько пределов измерения – многопредельные приборы. Выбор нужного предела производится переключателями пределов в соответствии с ожидаемыми значениями измеряемой величины. Рекомендуется начинать измерения всегда с больших пределов, постепенно увеличивая чувствительность прибора до необходимого уровня. В противном случае можно легко уничтожить прибор, если его предел измерения будет выбран слишком малым, а значения измеряемой величины окажутся неожиданно высокими.

Цена деления шкалы прибора – это отношение значения измеряемой величины к числу делений шкалы, на которое отклонилась стрелка прибора. Вычисляется цена деления прибора по формуле

где - цена деления шкалы,- число делений, на которое отклонилась стрелка прибора. Измеряется цена деления в единицах шкалы на деление, например, у вольтметра
. Следует помнить, что цена деления многопредельных приборов на каждом пределе различна!

Чувствительность прибора – это отношение линейного перемещения стрелки прибора к значению измеряемой величины, вызвавшей это перемещение. Вычисляется чувствительность прибора по формуле

(8)

где - чувствительность прибора,- значение измеряемой величины,- число делений, на которое отклонилась стрелка прибора. Измеряется чувствительность в делениях на единицу шкалы, например, у вольтметра
. Как видно из формул (7) и (8), чувствительность прибора и цена деления шкалы являются взаимно обратными величинами. Чувствительность многопредельных приборов также своя для каждого предела измерения.

Абсолютная погрешность прибора – величина, равная модулю разности показания прибора и истинного значения измеряемой величины. Вычисляется абсолютная погрешность по формуле

(9)

где
- абсолютная погрешность прибора,- истинное значение измеряемой величины,- измеренное с помощью прибора значение величины. Измеряется абсолютная погрешность в тех же единицах, что и сама измеряемая величина.

Относительная погрешность прибора – это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины

(10)

где
- относительная погрешность прибора,
- его абсолютная погрешность,- истинное значение измеряемой величины. Относительную погрешность прибора принято выражать в процентах. На шкалах электроизмерительных приборов символ процента, как правило, не ставится.

Класс точности прибора представляет собой его приведенную относительную погрешность. Вычисляется класс точности по формуле

(11)

где - класс точности прибора,
- его абсолютная погрешность прибора,
- предел измерения. Класс точности прибора принято выражать в процентах. На шкалах электроизмерительных приборов символ процента, как правило, не ставится.

Из формулы (11) видно, что при малом отклонении стрелки прибора точность измерений уменьшается. Для повышения точности рекомендуется проводить измерения таким образом, чтобы стрелка прибора находилась во второй половине шкалы.

Расширенные возможности использования электроизмерительных приборов достигаются за счет их многопредельности .Многопредельность – это разбиение одного диапазона измерения физической величины на несколько поддиапазонов, в каждом из которых прибор имеет свою чувствительность. Использование нескольких диапазонов измерений делает прибор более универсальным, в каждом диапазоне чувствительность прибора может быть сделана наиболее оптимальной. Технически многопредельность приборов достигается двумя способами:

Шунтированием

Применением измерительных трансформаторов.

Для расширения предела измерения амперметра параллельно ему подключается резистор (шунт), сопротивление которого связано с внутренним сопротивлением амперметра соотношением

(12)

где R ш – искомое сопротивление шунта,R а – внутреннее сопротивление амперметра,I– новое значение предела измерения прибора,I 0 – номинальное значение предела измерения прибора.

Для расширения предела измерения вольтметра последовательно с ним включается добавочный резистор, сопротивление которого связано с внутренним сопротивлением амперметра соотношением

(13)

где R д – искомое добавочное сопротивление,R V – внутреннее сопротивление вольтметра,U- новое значение предела измерения прибора,U 0 - номинальное значение предела измерения прибора.

Предлагаем читателям вывести формулы (12) и (13) самостоятельно, используя закон Ома для участка цепи и соотношения для цепей с последовательным и параллельным соединением.

Использование измерительных трансформаторов для расширения пределов измерения приборов выходит за рамки настоящей лабораторной работы. Информацию по данному вопросу можно найти в литературе по электротехнике.

Рассмотрим простой способ измерения сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра. В основе этого метода лежит использование закона Ома для участка цепи: измеряя величину тока, протекающего по проводнику, и напряжение на нем, по закону Ома можно рассчитать величину сопротивления:

(14)

Для повышения точности обычно проводится несколько измерений и строится вольтамперная характеристика исследуемого проводника. Для металлических, графитовых и некоторых других проводников вольтамперная характеристика является линейной. Этим мы и воспользуемся при измерении сопротивления резистора в данной работе.

Для оценки погрешности измерения воспользуемся формулой (14), из которой получим выражение для вычисления относительной погрешности сопротивления. Применяя методы оценки погрешности косвенных измерений, прологарифмируем выражение (14)

(15)

Теперь продифференцируем каждое слагаемое по своей переменной:

(16)

Переходя от бесконечно малых приращений к конечным величинам и воспользовавшись свойством, что погрешность разности равна сумме погрешностей, получим окончательно:

(17)

где
- абсолютные погрешности соответственно сопротивления, напряжения и тока, а
- их измеренные значения. Дробь в левой части формулы (17) – это и есть искомая относительная погрешность измерения сопротивления.

Измерение – это определение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерения выполняются в общепринятых единицах.

Основные элементы процесса измерения: объект измерения, измеряемая величина, средство измерений, принцип измерений, метод измерений, условия измерений, результат измерения, погрешность измерения, человек-оператор, выполняющий измерения (субъект измерения).

Объект измерения – это сложное, многогранное явление или процесс (например, электрические колебания на выходе автогенератора), характеризующийся множеством отдельных физических параметров. Интересующий нас и подлежащий измерению один из этих параметров называется измеряемой физической величиной (например, частота колебаний автогенератора).

Средство измерений – это техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства.

Принцип измерений – это совокупность физических явлений, на которых основаны измерения (например, резонансный принцип измерения частоты).

Метод измерений представляет собой совокупность приемов использования принципов и средств измерений (например, метод сравнения измеряемой частоты с известной частотой).

Электрические методы измерений электрических и неэлектрических величин имеют ряд преимуществ по сравнению с другими методами измерений: незначительное потребление энергии; возможность дистанционной передачи измерительной информации; большая скорость измерений; высокая точность и чувствительность.

Методика измерений в отличие от метода включает в себя детально разработанный порядок процесса измерений с использованием конкретных методов и средств измерений.

Как бы тщательно не проводилось измерение, его результат будет содержать некоторую неточность, которая характеризуется погрешностью. Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Широко применяемый термин точность измерений характеризует качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению. Большей точности соответствует меньшая погрешность измерения.

Значение физической величины, найденное путем ее измерения, называется результатом измерения. Результат измерения может быть получен в результате одного наблюдения или при обработке результатов нескольких

наблюдений. При этом под наблюдением понимают экспериментальную операцию, при которой получают одно числовое значение величины.

В Республике Беларусь введена Международная система единиц (International System of Units), сокращенно СИ (SI). Основными единицами этой системы являются: метр (m ), килограмм (kg ), секунда (s ), ампер (А ), кель-вин (К ), моль (mol ) и кандела (cd ), дополнительными – угловые единицы: радиан (рад) и стерадиан (ср). Кроме основных и дополнительных установлены производные единицы.

Технические средства, используемые при электрических измерениях и имеющие нормированные погрешности, по назначению подразделяются на меры, измерительные преобразователи, электроизмерительные приборы, электроизмерительные установки и измерительные системы.

Мерой называются средства измерения, предназначенные для воспроизведения значения физической величины заданного размера с определенной точностью. Существуют однозначные меры, например измерительная катушка сопротивления, конденсатор, и многозначные (переменного значения), а также наборы и магазины мер, т. е. комплекты мер для воспроизведения ряда одноименных значений величин различного размера (магазины сопротивлений, емкостей).

Измерительные преобразователи предназначены для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования и обработки, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Некоторые из них – шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы, усилители – могут преобразовывать электрические величины в электрические же, но необходимые потребителю, другие – термоэлектрические термометры, тензорезисторы, индуктивные преобразователи – неэлектрические величины в электрические.

Электроизмерительные приборы– это средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем (например, вольтметр, амперметр, ваттметр, фазометр).

Электроизмерительные приборы классифицируют по назначению, конструктивному исполнению, роду измеряемой величины, принципу, условиям эксплуатации, классу точности и другим критериям.

В зависимости от рода измеряемой величины (например, напряжение, сила тока, мощность) электроизмерительные приборы подразделяются на амперметры, вольтметры, ваттметры и т. п. и комбинированные, измеряющие две и более величин (например, ампервольтомметры).

Электроизмерительные приборы, показания которых являются непрерывными функциями измеряемых величин, называются аналоговыми приборами. Электроизмерительные приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представлены в цифровой форме, называются цифровыми приборами.

Электроизмерительная установка состоит из ряда средств измерений (мер, измерительных преобразователей, приборов) и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. Электроизмерительные установки используются для поверки и градуировки электроизмерительных приборов и испытаний магнитных и электроизоляционных материалов.

В зависимости от способа получения результата различают два метода измерения: прямой и косвенный .

Прямым называется такое измерение, результат которого получается непосредственно из опытных данных. Сюда относятся измерения различных физических величин при помощи приборов, градуированных в установленных единицах, например, измерение силы тока амперметром, сопротивления проводника – омметром, температуры – термометром и т. д. Прямые измерения широко применяются из-за их простоты и скорости получения результата.

Косвенным называется измерение, при котором искомое значение величины определяется на основании известной математической зависимости между ней и величинами, полученными при прямых измерениях. Например, мощность Рв цепях постоянного тока вычисляют по формуле: Р = U I ; напряжение U в этом случае измеряют вольтметром, а ток I – амперметром; сопротивление резистора R = U/I – по измеренным значениям напряжения U и тока I . Косвенные измерения используются, как правило, только в тех случаях, когда нельзя применять прямые.

Электронные измерительные приборы обладают повышенным быстродействием, высокой чувствительностью и достаточно широким частотным диапазоном. Применяются они для измерения определенных электрических величин - напряжения, тока, сопротивления и других параметров.

Данные приборы делят на аналоговые и цифровые модели. Отличаются эти модели друг от друга тем, что у них разная форма воспроизведения информации - с помощью цифрового монитора или стрелочки. На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются электронные цифровые измерительные приборы, поскольку механические варианты проигрывают в правильности отображаемой информации. Впрочем, доступная стоимость многих склоняет к покупке именно механических приборов.

Указатели напряжения и индикаторы

Используются для определения наличия или отсутствия тока в сети для электроприборов, мощность которых не более 1000 В. Принцип действия - преобразование электрических сигналов в световые сигналы. На приборе имеется шкала и светоиндикатор, при помощи которых можно просто понять, есть ли в сети напряжение. Если свечение отсутствует, то это говорит об ее обрыве или отсутствии. Также индикаторами можно измерять фазы тока переменного и полярность тока постоянного.

Вольтметр, амперметр, омметр

Используется электронный прибор для измерения силы тока, напряжения, мощности, сопротивления, емкости, индуктивности и т. д. Они могут сочетать в себе преобразователи из измеряемой величины в напряжение постоянное, то есть силу тока, также могут сочетать в себе магнитоэлектрический аппарат и отличаться высокой чувствительностью, широким диапазоном частот и небольшим потреблением мощности.

Через делитель на выход усилителя подводится определяемое напряжение, а напряжение выхода после усилителя вычисляется магнитоэлектрическим аппаратом. Главная погрешность данного вольтметра - 0,5…1,0 процентов.

Вольтметр переменного тока - это электронный прибор, предназначенный для измерения и преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение. Вольтметры делят в зависимости от измеряемого переменного напряжения: средних квадратичных значений, средних выпрямительных значений и амплитудных значений.

Омметр не выпускается в виде отдельного прибора, его функции выполняет электронный вольтметр. Омметр оснащен преобразователем, который представляет собой усилитель, окруженный обратной отрицательной связью измеряемым и образцовым резисторами. Следовательно, напряжение, измеряемое электронным вольтметром, пропорционально сопротивлению определяемого резистора. Такая схема пользуется большой популярностью для измерений сопротивления от 10 до 1000 МОм.

Частотомер и осциллограф

Частотомер применяет принцип заряда и разряда конденсатора и сочетается с аналоговым выходным механизмом, предназначенным для определения средней величины силы, протекающей через конденсатор во время его периодической перезарядки относительно определяемой частоты.

Для того, чтобы исследовать поведение сигналов во времени, применяется электронный осциллограф, дающий возможность для непосредственного наблюдения или записывания формы непериодических и периодических сигналов. За счет того, что в осциллографе подвижная часть делается электронным лугом, он практически без инерции и может использоваться для измерения величин с частотой до нескольких сотен мегагерц и непериодических операций, длительность которых достигает доли микросекунд.

Еще эти приборы для измерения тока и напряжения обладают большим входным сопротивлением и высокой чувствительностью. Однако, они обладают и недостатками, а именно невысокой точностью измерения (погрешность 10 процентов), конструктивной и электрической сложностью, высокой стоимостью. Более того, если сравнивать осциллограф с другими электронными измерительными приборами, то он самый сложный в эксплуатации и нуждается в определенной квалификации персонала.

Осциллограф получил широкое распространение благодаря измерениям фазы и частоты электрических колебаний. Кроме того, есть возможность исследовать колебания различных форм.

Как правило, этот прибор используют для непродолжительного измерения тока без разрыва цепи. Благодаря тому, что от определяемой линии подается ток на катушку, есть возможность не разрывать цепь в период работы - это и является первостепенным принципом работы этого электронного прибора. Токоизмерительные клещи могут быть аналоговыми или цифровыми. Основные функции, которые они выполняют: измерения переменного напряжения, постоянного напряжения, сопротивления, переменного тока, температуры.

Это прибор, который сочетает в себе практически все приборы, предназначенные для измерения тока и напряжени», а также других параметров. В нем могут быть и амперметр, и вольтметр, и омметр и подобные электронные приборы. За счет своего простого исполнения и положительных свойств данные мультиметры очень известны уже на протяжении многих лет. Мультиметры бывают различной степени точности, от чего напрямую зависит их стоимость, поэтому перед выбором этого электроизмерительного прибора необходимо определиться с задачами, которые он будет выполнять.

Ремонт электронных приборов

За счет того, что конструкции измерительных приборов разнообразны, описать все процессы разборки и сборки очень трудно. Однако, большинство процессов являются общими для любой конструкции приборов.

Однородные ремонтные процессы могут выполняться специалистами разных квалификаций. Приборы класса 1 - 1,5 - 2,5 - 4 должны ремонтироваться мастерами, квалификация которых имеет 4-6 разряд. Сложные и специальные приборы должны ремонтировать электромеханики 7-8 разряда.

Вообще, процессы разборки и сборки электроизмерительных приборов являются ответственными процессами, поэтому их необходимо выполнять аккуратно и тщательно. В случае небрежной разборки могут портиться отдельные детали, которые будут вести к добавлению новых неисправностей. Перед тем, как начинать разборку, следует продумать общий порядок проведения операций.

Полную разборку электронного прибора выполняют при капитальном ремонте, который связан с перемоткой катушек, рамок, сопротивлений, производством или заменой разрушенных и сгоревших частей. Она предусматривает разделение всех частей прибора между собой.

Когда выполняется средний ремонт, производят неполную разборку всех частей прибора, а ограничиваются лишь выниманием подвижной части, сменой подпятников, дозаправкой кернов, восстановлением подвижной части, регулировкой и подгонкой показаний механизма. Переградуировку во время среднего ремонта следует выполнять лишь в том случае, когда шкала потускнела и загрязнилась. В остальных случаях шкалу следует сохранить с прежними отметками. Показателем качественного среднего ремонта является производство прибора с прежней шкалой.

Для выполнения разборки и сборки приборов потребуются часовые пинцеты, отвертки, малые электрические паяльники, часовые кусачки, овалогубцы, плоскогубцы, специально сделанные ключи и т. д.

После полного ремонта прибора его проверяют, свободно ли движется подвижная часть, осматривается внутренняя часть, и производятся записи показаний отремонтированного и образцового аппарата во время измерений определяемой величины от нуля до максимума и обратно.