Классификация средств измерений электрических величин
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЙ
Электрорадиоизмерения были классифицированы в гл. 1 как один из видов измерений физических величин, к которым относятся параметры электрических сигналов, параметры электрорадиотехнических цепей, а также неэлектрические величины, если при измерениях они преобразуются тем или иным способом в электрические. Как и другие виды измерений, Электрорадиоизмерения могут быть реализованы с помощью СИ. При общей классификации СИ принято объединять СИ электрических, радиотехнических и магнитных величин, называя их по ГОСТ 22261—82: СИ электрических и магнитных величин. В дальнейшем мы будем пользоваться для краткости термином: СИ электрических величин.
Необходимо отметить, что за последние годы произошли существенные качественные сдвиги в отечественной электрорадиоизмерительной технике. Широкое распространение получила автоматизация процессов измерения, от использования результатов отдельных измерений все чаще переходят к использованию потоков измерительной информации, обработка которой осуществляется средствами вычислительной техники. Все это требует достаточно подробного рассмотрения ряда общих вопросов электрорадиоизмерений и прежде всего детальной классификации разрабатываемых и применяемых СИ электрических величин.
КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
В соответствии с ГОСТ 22261—82 все многообразие СИ электрических величин принято классифицировать на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) и информационно-измерительные системы (ИИС).
Меры предназначены, как мы уже знаем (см. § 1.1.4), для воспроизведения электрических величин заданных размеров. Они могут оформляться как однозначные (например, нормальный элемент) и многозначные меры (например, образцовый конденсатор переменной емкости), а также наборы мер (например, магазин сопротивлений).
Измерительные преобразователи удобно классифицировать в зависимости от вида измеряемых величин и по месту расположения в измерительной цепи. По первому признаку выделяют преобразователи электрических величин в электрические и преобразователи неэлектрических величин в электрические (благодаря которым СИ электрических величин могут применяться и для измерения неэлектрических величин). Совокупность преобразователей, обеспечивающих осуществление всех необходимых преобразований сигнала измерительной информации, называется измерительной цепью СИ. По месту расположения в измерительной цепи можно выделить первичные, промежуточные и передающие преобразователи. Важную роль играют также масштабные преобразователи, позволяющие изменять измерительный сигнал заданное число раз (например, шунты, делители напряжения и др.).
Достаточно сложной является классификация электро- и радиоизмерительных приборов. Электроизмерительные приборы по принципу действия можно в самом общем виде подразделить на электромеханические и электронные. Радиоизмерительные приборы являются только электронными, хотя могут иметь в качестве отсчетного устройства электромеханический прибор. Детальная классификация электромеханических приборов зависит от способа преобразования электромагнитной энергии в механическую и будет рассмотрена в гл. 3. Электронные измерительные приборы, будучи значительно сложнее электромеханических, классифицируются по более общим признакам. Эта классификация, а также правила обозначения приборов регламентируются ГОСТ 15094—69.
Вся совокупность электронных измерительных приборов может быть разбита на три группы: 1) приборы для измерения параметров электрических сигналов (например, амперметры, вольтметры, частотомеры, осциллографы); 2) приборы для измерения параметров электрорадиотехнических цепей с сосредоточенными и распределенными постоянными (например, измерители параметров двухполюсников и четырехполюсников); 3) источники измерительных сигналов — измерительные генераторы.
Приборы всех групп подразделяются далее в зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин на 20 подгрупп, которым присваиваются буквенные обозначения, приведенные в табл. 2.1.
Приборы каждой подгруппы классифицируются по признакам основной выполняемой функции (по назначению) на виды, которым присваиваются буквенно-цифровые обозначения, состоящие из обозначения подгруппы и номера вида (например, вольтметры постоянного тока образуют вид В2, вольтметры переменного тока— вид ВЗ, универсальные вольтметры — вид В7 и т. д.). Полная номенклатура видов изучаемых приборов будет приведена в соответствующих темах курса.
Внутри каждого вида приборы подразделяются по совокупности характеристик и очередности разработок на типы, которым присваивается порядковый номер модели. Полное обозначение прибора составляется, таким образом, из буквы (подгруппа), цифры (вид) и числа (через дефис), указывающего тип прибора. Для модернизированных приборов в конце обозначения ставятся в алфавитном порядке буквы, соответствующие очередной модернизации. Комбинированные приборы могут иметь двойное обозначение: после буквы, указывающей подгруппу, следует буква К. Примеры: универсальный вольтметр (В7), имеющий номер модели 22, обозначается В7-22, а после прохождения первой модернизации — В7-22А, второй — В7-22Б и т. д.; измеритель девиации частоты (СЗ), позволяющий определить и коэффициент амплитудной модуляции, будет иметь обозначение СКЗ (например, СКЗ-43).
Табл 2.1. Классификация электронных измерительных приборов
| Подгруппа | Обозначение |
| Приборы для измерения силы тока Приборы для измерения напряжения Приборы для измерения параметров компонентов и цепей с сосредоточенными постоянными Приборы для измерения мощности Приборы для измерения параметров элементов и трактов с распределенными постоянными Приборы для измерения частоты и времени Приборы для измерения фазового сдвига и группового времени запаздывания Приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра Приборы для наблюдения и исследования характеристик радиоустройств Приборы для импульсных измерений Приборы для измерения напряженности поля и радиопомех Усилители измерительные Генераторы измерительные Аттенюаторы и приборы для измерения ослаблений Комплесные измерительные установки Приборы для измерения параметров электронных ламп и полупроводниковых приборов Приборы для измерения электрических и магнитных свойств материалов Блоки радиоизмерительных приборов(унифицированные) Измерительные блоки коаксиальных и волноводных трактов (унифицированные) Источники питания для измерений и радиоизмерительных приборов | А В Е М Р Ч Ф С Х И П У Г Д К Л Ш Я Э Б |
Для современных электронных измерительных приборов характерно наличие в пределах практически каждого вида аналоговых и цифровых приборов. Поэтому подразделение приборов на аналоговые и цифровые можно считать дополнительной классификацией. Выходные сигналы (показания) аналоговых приборов являются непрерывными функциями изменений измеряемых величин. В цифровых приборах вырабатываются дискретные сигналы измерительной информации, а показания представляются в цифровой форме.
Дополнительной классификацией можно считать также подразделение приборов на две большие группы: показывающие приборы, допускающие только считывание показаний; регистрирующие приборы, в которых предусматривается не только считывание показаний, но и регистрация их, например, в форме диаграммы (самопишущие приборы) или распечатки в цифровой форме (печатающие приборы).
В последние годы наиболее интенсивно развиваются ИВК и ИИС. ИВК, согласно ГОСТ 26.203—81, представляет собой автоматизированное СИ электрических величин, на основе которого возможно создание ИИС, систем автоматизации научных исследований, систем автоматизации измерений и др. Определение и классификация ИИС регламентируются ГОСТ 8.437—81. Под ИИС понимается совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования и обработки с целью представления в удобном потребителю виде либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации. В зависимости от выполняемых функций ИИС классифицируются на измерительные системы (см. § 1.1.4), системы автоматического контроля, технической диагностики и распознавания образов (идентификации).