Druhy a metody elektrických měření

Při studiu elektrotechniky se člověk musí zabývat a měřit elektrické, magnetické a mechanické veličiny.

Měřit elektrickou, magnetickou nebo jinou veličinu znamená porovnat ji s jinou homogenní veličinou branou jako jednotka.

Tento článek pojednává o nejdůležitější klasifikaci měření pro teorie a praxe elektrických měření… Tato klasifikace může zahrnovat klasifikaci měření z metodologického hlediska, tzn. v závislosti na obecných způsobech získávání výsledků měření (druhy nebo třídy měření), klasifikaci měření v závislosti na použití principů a měřicích zařízení (způsobech měření) a klasifikaci měření v závislosti na dynamice měřených hodnot.

Druhy elektrických měření

V závislosti na obecných metodách získání výsledku se měření dělí na následující typy: přímé, nepřímé a společné.

Pro přímá měření zahrnují ta, jejichž výsledek je získán přímo z experimentálních dat.Přímé měření lze konvenčně vyjádřit vzorcem Y = X, kde Y je požadovaná hodnota naměřené hodnoty; X — hodnota získaná přímo z experimentálních dat. Tento typ měření zahrnuje měření různých fyzikálních veličin pomocí přístrojů kalibrovaných v zavedených jednotkách.

Například měření proudu ampérmetrem, teploty teploměrem apod. Tento typ měření zahrnuje i měření, kdy se požadovaná hodnota veličiny zjišťuje přímým porovnáním s mírou. Při přiřazování přímého měření se neberou v úvahu použité prostředky a jednoduchost (nebo složitost) experimentu.

Nepřímé se nazývá takové měření, při kterém se požadovaná hodnota veličiny zjistí na základě známého vztahu mezi touto veličinou a veličinami podrobenými přímému měření. U nepřímých měření se číselná hodnota naměřené hodnoty určí výpočtem vzorce Y = F (Xl, X2 ... Xn), kde Y — požadovaná hodnota naměřené hodnoty; NS1, X2, Xn — hodnoty měřených veličin. Příkladem nepřímého měření je měření výkonu ve stejnosměrných obvodech ampérmetrem a voltmetrem.

Společná měření se nazývají ta, pro která jsou požadované hodnoty různých veličin určeny řešením soustavy rovnic spojujících hodnoty požadovaných veličin s veličinami přímo měřenými. Jako příklad společných měření lze uvést definici koeficientů ve vzorci týkající se odporového rezistoru s jeho teplotou: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Elektrické metody měření

V závislosti na souboru technik pro použití principů a měřicích přístrojů se všechny metody dělí na metodu přímého hodnocení a srovnávací metody.

Podstata metody přímého hodnocení spočívá v tom, že hodnota měřené veličiny se odhaduje z odečtů jednoho (přímá měření) nebo více (nepřímá měření) zařízení, předem kalibrovaných v jednotkách měřené veličiny nebo v jednotkách další veličiny, na kterých závisí měřená veličina.

Nejjednodušším příkladem metody přímého odhadu je měření každé veličiny přístrojem, jehož stupnice je odstupňována v příslušných jednotkách.

Druhá velká skupina elektrických měřicích metod je sdružena pod obecným názvem porovnávací metody... Zahrnují všechny ty elektrické měřicí metody, u kterých se naměřená hodnota porovnává s hodnotou reprodukovanou mírou. Charakteristickým rysem srovnávacích metod je tedy přímé zapojení měřítek do procesu měření.

Porovnávací metody se dělí na: nulové, diferenciální, substituční a párovací.

Nulová metoda Jedná se o metodu porovnání naměřené hodnoty s mírou, ve které je výsledek vlivu hodnot na míru snížen na nulu. Po dosažení rovnováhy tedy zmizí určitý jev, například proud v části obvodu nebo napětí na něm, což lze zaznamenat pomocí zařízení sloužících k tomuto účelu. — nulové ukazatele. Díky vysoké citlivosti nulových indikátorů a také proto, že měření lze provádět s velkou přesností, je také dosaženo vysoké přesnosti měření.

Příkladem aplikace nulové metody by bylo měření elektrického odporu přes plně vyvážený můstek.

V diferenciální metodě, stejně jako v nulové metodě, je naměřená hodnota porovnávána přímo nebo nepřímo s měřením a hodnota naměřené hodnoty jako výsledek porovnání je posuzována podle rozdílu mezi účinky současně produkovanými těmito hodnotami. a známá hodnota reprodukovaná měřením. Diferenciální metodou se tedy získá neúplné vyrovnání naměřené hodnoty, a to je rozdíl mezi diferenciální metodou a nulou.

Diferenciální metoda kombinuje některé charakteristiky metody přímého odhadu a některé charakteristiky nulové metody. Může poskytnout velmi přesný výsledek měření pouze v případě, že se naměřená hodnota a míra mírně liší.

Je-li například rozdíl mezi těmito dvěma veličinami 1 % a je měřen s chybou do 1 %, pak se chyba měření požadované veličiny takto sníží na 0,01 %, pokud se neberou v úvahu chyby měření. Příkladem aplikace diferenciální metody je měření rozdílu dvou napětí voltmetrem, z nichž jedno je známé s vysokou přesností a druhé je žádaná hodnota.

Substituční metoda sestává z postupného měření požadované hodnoty pomocí zařízení a měření pomocí stejného zařízení měření, které reprodukuje hodnotu, která je homogenní s naměřenou hodnotou. Požadovanou hodnotu lze vypočítat z výsledků dvou měření.Vzhledem k tomu, že obě měření jsou prováděna stejným zařízením za stejných vnějších podmínek a požadovaná hodnota je určena poměrem hodnot zařízení, je chyba výsledku měření výrazně snížena. Protože chyba přístroje není v různých bodech stupnice obvykle stejná, dosahuje se nejvyšší přesnosti měření při stejných odečtech přístroje.

Příkladem použití metody substituce by bylo měření relativně velkého DC elektrický odpor postupným měřením proudu protékajícího řízeným rezistorem a vzorkem. Obvod musí být během měření napájen ze stejného zdroje proudu. Odpor zdroje proudu a zařízení, které proud měří, musí být ve srovnání s proměnným a vzorovým odporem velmi malý.

Metoda porovnávání Jedná se o metodu, při které se rozdíl mezi naměřenou hodnotou a hodnotou reprodukovanou z měření měří pomocí porovnávání značky na stupnici nebo periodických signálů. Tato metoda je široce používána v praxi neelektrických měření.

Příkladem je měření délky posuvné měřítko… V elektrických měřeních je příkladem měření rychlosti tělesa stroboskopem.

Dále uvedeme klasifikaci měření na základě změny měřené hodnoty v čase... Podle toho, zda se měřená hodnota v průběhu času mění nebo zůstává nezměněna během procesu měření, se rozlišuje statické a dynamické měření. Staticky označuje měření konstantních nebo stacionárních hodnot.Patří mezi ně měření rms a amplitudových hodnot veličin, ale v ustáleném stavu.

Pokud se měří okamžité hodnoty časově proměnných veličin, pak se měření nazývají dynamická... Pokud při dynamických měřeních měřicí přístroje umožňují průběžně sledovat hodnoty měřené veličiny, nazýváme taková měření spojitá.

Je možné provádět měření jakékoli veličiny měřením jejích hodnot v určitých časových bodech t1, t2 atd. V důsledku toho nebudou známy všechny hodnoty měřené veličiny, ale pouze hodnoty ve zvolených časech. Taková měření se nazývají oddělená.