Меры, измерительные приборы и методы измерения

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электротехники и электрических машин

УТВЕРЖДАЮ:
И.о. зав. кафедрой ЭТиЭМ
доцент	______	Я.М. Кашин
	«____»_______2013г.

Лекция № 17

По дисциплине «Электротехника»

для студентов направления подготовки: 131000 - «Нефтегазовое дело»

Квалификация выпускника - Бакалавр

Тема 9. Электрические измерения и электроизмерительные приборы.

Разработал:

доц.каф.ЭТиЭМ Копелевич Л.Е.

доц.каф.ЭТиЭМ Квон А.М.

Обсуждено на заседании каф. ЭТиЭМ

27 августа 2013 г. (протокол № 1)

Секретарь кафедры

доц. С.А. Попов

2013 г.

Цели: 1. Формирование следующих компетенций:

1. ПК-2: способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

2. Формирование уровня обученности:

1. Знать: основные законы электротехники.

2. Иметь представление: о перспективах и направлениях развития электротехники и электроники.

Материальное обеспечение:

Проектор, ПК, комплект слайдов «ЭиЭ, тема 1».

Учебные вопросы

Вводная часть.

Основная часть:

1 Основные положения, классификация, обозначения на шкалах.

2 Меры, измерительные приборы и методы измерения.

3 Погрешности измерения и классы точности.

4 Системы показывающих приборов.

5 Устройство и принцип работы приборов различных систем.

Заключение.

Литература

1. Касаткин А.С. Курс электротехники: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. ­- 10-е изд., стер. - М.: Высш. школа, 2009. – 542 с. (с. 338 - 377).

2. Л 21: Касаткин А.С. Курс электротехники: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. ­- 10-е изд., стер. - М.: Высш. школа, 2009. – 542 с. (с. 332-370).

1. Основные положения, классификация, обозначения на шкалах

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Объектами электрических измерений являются все электрические и магнитные величины: ток, напряжение, мощность, энергия, магнит­ный поток и т. д.

Электроизмерительные устройства широко применяются и для изме­рения неэлектрических величин (температуры, давления и т. д.), кото­рые для этой цели преобразуются в пропорциональные им электриче­ские величины. Такие методы измерений известны под общим назва­нием электрических измерений неэлектрических величин. Примене­ние электрических методов измерений дает возможность относитель­но просто передавать показания приборов на дальние расстояния (телеизмерение), управлять машинами и аппаратами (автоматическое регулирование), выполнять автоматически математические операции над измеряемыми величинами, записывать (например, на ленту) ход контролируемых процессов и т. д.

По типу отсчетного устройства различают аналоговые и цифровые приборы. В аналоговых приборах измеряемая или пропорциональная ей величина непосредственно воздействует на положение подвижной части, на которой расположено отсчетное устройство. В цифровых приборах подвижная часть отсутствует, а измеряемая или пропорцио­нальная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, регистри­руемый цифровым индикатором. Микропроцессоры позволяют суще­ственно повысить производительность и точность измерительных приборов, придавая им дополнительные функции обработки результа­тов измерений.

Для исследования сложных объектов применяются автоматиче­ские измерительные системы, представляющие собой совокупность датчиков, измерительных и регистрирующих приборов, устройств их сопряжения (интерфейс) и управления.

Меры, измерительные приборы и методы измерения

Измерение любой физической величины заключается в ее сравнении посредством физического эксперимента с принятым за единицу значе­нием соответствующей физической величины, называемой мерой. Та­кое сравнение возможно при помощи либо прибора сравнения, либо прибора непосредственного отсчета, называемого также показывающим прибором. В последнем случае измеряемая величина определяется по шкале прибора, для градуировки которой необходима мера.

В зависимости от того, как получаются результаты измерения, раз­личают измерения прямее, косвенные и совокупные.

Если результат измерения непосредственно дает искомое значение исследуемой величины, то такое измерение принадлежит к числу пря­мых, например измерение тока амперметром.

Если измеряемую величину приходится определять на основании прямых измерений других физических величин, с которыми измеряе­мая величина связана определенной зависимостью, то измерение отно­сится к косвенным, как, например, измерение сопротивления элемен­та электрической цепи при измерении напряжения вольтметром и то­ка амперметром. Следует иметь в виду, что при косвенном измерении возможно существенное снижение точности по сравнению с точностью при прямом измерении из-за сложения погрешностей прямых изме­рений величин, входящих в расчетные уравнения.

В ряде случаев конечный результат измерения выводится из резуль­татов нескольких групп прямых или косвенных измерений отдельных величин, от которых зависит исследуемая величина. Такое измерение называют совокупным. Например, к совокупным измерениям отно­сится определение температурного коэффициента электрического со­противления материала на основании измерения сопротивления материа­ла при различных температурах.

В зависимости от способа применения приборов и мер принято раз­личать следующие основные методы измерения: непосредственный, нулевой и дифференциальный.

При пользовании методом непосредственного измерения (или непо­средственного отсчета) измеряемая величина определяется путем не­посредственного отсчета показания измерительного прибора или непо­средственного сравнения с мерой датой физической величины (изме­рение тока амперметром, измерение длины метром). В этом случае точность измерения определяется точностью показывающего прибора.

При измерении нулевым методом значение образцовой (известной) величины (или эффект ее действия) регулируется до равенства со значе­нием измеряемой величины (или эффектом ее действия), которое фиксируется измерительным прибором. Прибор должен быть высокой чувствительности, он именуется нулевым прибором или нульиндика­тором. Точность измерения нулевым методом очень высока и в основ­ном зависит от точности образцовых мер и чувствительности нулевых приборов. Важнейшие среди нулевых методов электрических измере­ний - мостовые и компенсационные.

Еще большая точность может быть достигнута при дифференциаль­ных методах измерения В этих случаях измеряемая величина уравно­вешивается известной величиной не до полною равновесия, а путем прямого отсчета измеряется разность измеряемой и известной вели­чин Дифференциальные методы применяются для сравнения двух величин, значения которых мало различаются.