Az elektromos mérések típusai és módszerei

Az elektrotechnika tanulmányozása során elektromos, mágneses és mechanikai mennyiségekkel kell foglalkozni és mérni.

Egy elektromos, mágneses vagy egyéb mennyiség mérése azt jelenti, hogy összehasonlítjuk egy másik, egységnek vett homogén mennyiséggel.

Ez a cikk a legfontosabb mérési osztályozást tárgyalja elektromos mérések elmélete és gyakorlata… Ez az osztályozás magában foglalhatja a mérések módszertani szempontból történő osztályozását, pl. a mérési eredmények megszerzésének általános módszereitől (mérési típusok vagy osztályok), a mérések osztályozása az elvek és mérőeszközök használatától függően (mérési módszerek), valamint a mérések osztályozása a mért értékek dinamikájától függően.

Az elektromos mérések típusai

Az eredmény megszerzésének általános módszereitől függően a méréseket a következő típusokra osztják: közvetlen, közvetett és közös.

Közvetlen mérésekhez azok is tartoznak, amelyek eredményét közvetlenül a kísérleti adatokból kapjuk.A közvetlen mérés hagyományosan az Y = X képlettel fejezhető ki, ahol Y a mért érték kívánt értéke; X – közvetlenül a kísérleti adatokból kapott érték. Ez a fajta mérés magában foglalja a különböző fizikai mennyiségek mérését meghatározott mértékegységekben kalibrált műszerekkel.

Például az áramerősség mérése ampermérővel, a hőmérséklet mérése a hőmérővel stb. Ez a fajta mérés olyan méréseket is magában foglal, ahol egy mennyiség kívánt értékét egy mértékkel való közvetlen összehasonlítással határozzák meg. Az alkalmazott eszközöket és a kísérlet egyszerűségét (vagy összetettségét) nem veszik figyelembe az egyenes vonalú mérések hozzárendelése során.

Közvetett mérésnek nevezzük azt a mérést, amelyben a mennyiség kívánt értékét a mennyiség és a közvetlen mérésnek alávetett mennyiségek ismert kapcsolata alapján találjuk meg. Közvetett méréseknél a mért érték számértékét az Y = F (Xl, X2 ... Xn) képlet kiszámításával kell meghatározni, ahol Y – a mért érték szükséges értéke; NS1, X2, Xn - a mért mennyiségek értékei. A közvetett mérésekre példa az egyenáramú áramkörök teljesítményének ampermérővel és voltmérővel történő mérése.

Közös méréseknek nevezzük azokat, amelyeknél a különböző mennyiségek szükséges értékeit a szükséges mennyiségek értékeit a közvetlenül mért mennyiségekkel összekötő egyenletrendszer megoldásával határozzák meg. A kötési mérések példájaként az ellenállás-ellenállásra és annak hőmérsékletére vonatkozó együtthatók definíciója adható meg: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Elektromos mérési módszerek

Az alapelvek és a mérőeszközök használatának technikáitól függően minden módszer közvetlen értékelési módszerre és összehasonlítási módszerre oszlik.

A közvetlen értékelési módszer lényege, hogy a mért mennyiség értékét egy (közvetlen mérés) vagy több (közvetett mérés) eszköz leolvasásából becsülik meg, előre kalibrálva a mért mennyiség egységeiben vagy mértékegységeiben. egyéb mennyiségek, amelyektől a mért nagyságrend függ.

A közvetlen becslési módszer legegyszerűbb példája az egyes mennyiségek mérése olyan készülékkel, amelynek skálája a megfelelő mértékegységekkel van beosztva.

A villamos mérési módszerek második nagy csoportja az összehasonlító módszerek általános elnevezés alatt egyesül... Ide tartoznak mindazok az elektromos mérési módszerek, amelyekben a mért értéket összehasonlítják a mérés által reprodukált értékkel. Így az összehasonlítási módszerek megkülönböztető jellemzője az intézkedések közvetlen bevonása a mérési folyamatba.

Az összehasonlítási módszerek a következőkre oszlanak: nulla, differenciális, helyettesítés és illesztés.

Null módszer Ez egy olyan módszer, amely a mért értéket egy olyan mértékkel hasonlítja össze, amelyben az értékek mérésre gyakorolt ​​hatásának eredménye nullára csökken. Így az egyensúly elérésekor egy bizonyos jelenség eltűnik, például az áramkör egy szakaszán az áramerősség vagy a rajta lévő feszültség, amelyet az erre szolgáló eszközök segítségével rögzíthetünk. — nulla mutatók. A nulla indikátorok nagy érzékenysége miatt, valamint azért, mert a mérések nagy pontossággal végezhetők, szintén nagy mérési pontosság érhető el.

A null-módszer alkalmazására példa az elektromos ellenállás mérése egy teljesen kiegyensúlyozott hídon keresztül.

A differenciális módszernél, akárcsak a null módszernél, a mért értéket közvetlenül vagy közvetve összehasonlítják a mért értékkel, és az összehasonlítás eredményeként mért érték értékét az ezen értékek által egyidejűleg kiváltott hatások különbsége alapján ítélik meg. és a mértékkel reprodukált ismert érték. Így a differenciális módszerrel a mért érték tökéletlen kiegyensúlyozását kapjuk, és ez a különbség a differenciális módszer és a nulla között.

A differenciális módszer egyesíti a közvetlen becslési módszer néhány jellemzőjét és a nulla módszer néhány jellemzőjét. Csak akkor tud nagyon pontos mérési eredményt adni, ha a mért érték és a mérték kissé eltér egymástól.

Például, ha e két mennyiség különbsége 1%, és legfeljebb 1%-os hibával mérik, akkor a kívánt mennyiség mérési hibája így 0,01%-ra csökken, ha a mérési hibákat nem vesszük figyelembe. A differenciálmódszer alkalmazására példa a két feszültség különbségének voltmérővel történő mérése, amelyek közül az egyik nagy pontossággal ismert, a másik pedig a kívánt érték.

A helyettesítési módszer abból áll, hogy egymás után megmérjük a kívánt értéket egy eszközzel, és ugyanazzal a készülékkel mérünk egy olyan mértéket, amely a mért értékkel homogén értéket reprodukál. A kívánt érték két mérés eredményéből számítható ki.Tekintettel arra, hogy mindkét mérést ugyanaz a készülék ugyanazon külső körülmények között végzi, és a kívánt értéket a készülék leolvasási aránya határozza meg, a mérési eredmény hibája jelentősen csökken. Mivel a műszer hibája általában nem azonos a skála különböző pontjain, a legnagyobb mérési pontosság a műszer azonos leolvasásaival érhető el.

A szubsztitúciós módszer alkalmazására példa lehet egy viszonylag nagy méret mérése DC elektromos ellenállás a vezérelt ellenálláson és a mintán átfolyó áram egymás utáni mérésével. Az áramkört ugyanarról az áramforrásról kell táplálni a mérések során. Az áramforrás és az áramot mérő eszköz ellenállásának nagyon kicsinek kell lennie a változó és minta ellenállásokhoz képest.

Illesztési módszer Ez egy olyan módszer, amelyben a mért érték és a mérésből visszaadott érték közötti különbséget a skálajel vagy a periodikus jelek illesztésével mérik. Ezt a módszert széles körben alkalmazzák a nem elektromos mérések gyakorlatában.

Példa erre a hosszmérés tolómérő… Az elektromos mérésekre példa a testsebesség stroboszkóppal történő mérése.

Jelöljük a mérések besorolását is a mért érték időbeli változása alapján... Attól függően, hogy a mért érték változik-e az időben, vagy változatlan marad-e a mérési folyamat során, megkülönböztetünk statikus és dinamikus méréseket. Statikusan állandó vagy stacionárius értékek mérésére utal.Ezek közé tartozik a mennyiségek effektív és amplitúdóértékeinek mérése, de állandósult állapotban.

Ha időben változó mennyiségek pillanatnyi értékeit mérjük, akkor a méréseket dinamikusnak nevezzük... Ha a dinamikus mérések során a mérőműszerek lehetővé teszik a mért mennyiség értékeinek folyamatos megfigyelését, az ilyen méréseket folyamatosnak nevezzük.

Lehetőség van bármilyen mennyiség mérésére úgy, hogy megmérjük annak értékét bizonyos időpontokban t1, t2 stb. Ennek eredményeként a mért mennyiség nem minden értéke lesz ismert, hanem csak a kiválasztott időpontok értékei. Az ilyen méréseket különállónak nevezzük.