Врсте и методе електричних мерења

Приликом изучавања електротехнике мора се бавити и мерити електричне, магнетне и механичке величине.

Измерити електричну, магнетну или другу величину значи упоредити је са другом хомогеном количином која се узима као јединица.

Овај чланак разматра најважнију класификацију мерења за теорија и пракса електричних мерења… Ова класификација може укључити класификацију мерења са методолошке тачке гледишта, тј. у зависности од општих метода добијања резултата мерења (врсте или класе мерења), класификација мерења у зависности од употребе принципа и мерних уређаја (метода мерења) и класификација мерења у зависности од динамике мерених вредности.

Врсте електричних мерења

У зависности од општих метода добијања резултата, мерења су подељена на следеће врсте: директна, индиректна и заједничка.

За директна мерења укључују она чији се резултат добија директно из експерименталних података.Директно мерење се може конвенционално изразити формулом И = Кс, где је И жељена вредност измерене вредности; Кс — вредност добијена директно из експерименталних података. Ова врста мерења подразумева мерење различитих физичких величина помоћу инструмената калибрираних у утврђеним јединицама.

На пример, мерења струје амперметром, температуре термометром итд. Ова врста мерења обухвата и мерења где се жељена вредност величине утврђује директним поређењем са мером. Употребљена средства и једноставност (или сложеност) експеримента се не узимају у обзир када се приписује праволинијско мерење.

Индиректним се назива такво мерење, у коме се на основу познатог односа између ове величине и величина подвргнутих директним мерењима пронађе жељена вредност величине. За индиректна мерења, нумеричка вредност измерене вредности се одређује израчунавањем формуле И = Ф (Ксл, Кс2 ... Ксн), где је И — потребна вредност измерене вредности; НС1, Кс2, Ксн — вредности измерених величина. Пример индиректних мерења је мерење снаге у ДЦ колима амперметром и волтметром.

Заједничка мерења се називају она за која се тражене вредности различитих величина одређују решавањем система једначина које повезују вредности тражених величина са директно измереним величинама. Као пример заједничког мерења може се дати дефиниција коефицијената у формули који се односе на отпорник отпора са његовом температуром: Рт = Р20 [1 + α (Т1-20) + β (Т1-20)]

Електричне методе мерења

У зависности од скупа техника коришћења принципа и мерних инструмената, све методе се деле на метод директне процене и методе поређења.

Суштина методе директног оцењивања састоји се у томе што се вредност мерене величине процењује на основу очитавања једног (директна мерења) или више (индиректна мерења) уређаја, претходно калибрираних у јединицама мерене величине или у јединицама мерења. друге величине од којих зависи измерена величина величине.

Најједноставнији пример методе директне процене је мерење сваке величине уређајем чија је скала степенована у одговарајућим јединицама.

Друга велика група електричних мерних метода обједињује се под општим називом методе поређења... Оне обухватају све оне електричне методе мерења у којима се мерена вредност упоређује са вредношћу коју мера репродукује. Дакле, карактеристична карактеристика метода поређења је директно укључивање мера у процес мерења.

Методе поређења се деле на следеће: нулте, диференцијалне, супституцијске и подударне.

Нулл метода Ово је метода поређења измерене вредности са мером у којој се резултат утицаја вредности на меру своди на нулу. Тако, када се постигне равнотежа, нестаје одређена појава, на пример, струја у делу кола или напон на њему, што се може снимити помоћу уређаја који служе овој намени. — нула индикатора. Због високе осетљивости нултих индикатора, као и због тога што се мерења могу извршити са великом тачношћу, добија се и висока тачност мерења.

Пример примене нулте методе би било мерење електричног отпора кроз потпуно балансиран мост.

У диференцијалној методи, као иу нултом методу, измерена вредност се пореди директно или индиректно са мером, а вредност измерене вредности као резултат поређења се оцењује по разлици између ефеката које ове вредности истовремено производе ​​и позната вредност репродукована мером. Тако се код диференцијалне методе добија непотпуно уравнотежење измерене вредности и то је разлика између диференцијалне методе и нуле.

Диференцијална метода комбинује неке од карактеристика методе директне процене и неке од карактеристика нулте методе. Може дати веома тачан резултат мерења само ако се измерена вредност и мера мало разликују једна од друге.

На пример, ако је разлика између ове две величине 1% и мери се са грешком до 1%, онда се грешка мерења жељене величине тако смањује на 0,01% ако се грешке мерења не узимају у обзир. Пример примене диференцијалне методе је мерење разлике између два напона волтметром, од којих је један познат са великом тачношћу, а други је жељена вредност.

Метода замене се састоји од узастопног мерења жељене вредности помоћу уређаја и мерења истим уређајем мере која репродукује вредност која је хомогена са измереном вредношћу. Жељена вредност се може израчунати из резултата два мерења.Због чињенице да оба мерења врши исти уређај под истим спољним условима, а жељена вредност је одређена односом очитавања уређаја, грешка резултата мерења је значајно смањена. Пошто грешка инструмента обично није иста на различитим тачкама скале, највећа прецизност мерења се постиже истим очитањима инструмента.

Пример примене методе супституције би било мерење релативно великог ДЦ електрични отпор узастопним мерењем струје која протиче кроз контролисани отпорник и узорак. Коло мора бити напајано истим извором струје током мерења. Отпор извора струје и уређаја који мери струју мора бити веома мали у поређењу са променљивим отпором и отпором узорка.

Метода подударања Ово је метода у којој се разлика између измерене вредности и вредности репродуковане из мерења мери помоћу подударања ознаке скале или периодичних сигнала. Овај метод се широко користи у пракси неелектричних мерења.

Пример за то је мерење дужине нониус калипер… У електричним мерењима, пример је мерење брзине тела стробоскопом.

Указаћемо и на класификацију мерења на основу промене мерене вредности током времена... У зависности од тога да ли се измерена вредност мења током времена или остаје непромењена током процеса мерења, прави се разлика између статичких и динамичких мерења. Статички се односи на мерења константних или стационарних вредности.Ово укључује мерења ефективних и амплитудних вредности величина, али у стационарном стању.

Ако се мере тренутне вредности временски променљивих величина, онда се мерења називају динамичким... Ако током динамичких мерења мерни инструменти омогућавају да се континуирано посматрају вредности мерене величине, таква мерења се називају континуирана.

Могуће је извршити мерења било које величине мерењем њених вредности у неким временским тачкама т1, т2, итд. Као резултат, неће бити познате све вредности мерене величине, већ само вредности у изабраним временима. Таква мерења се називају одвојена.