Электромеханические приборы для измерения тока и напряжения

В контактном преобразователе имеется  гальваническая связь между нагревателем и термопарой, т.е. между входной  и выходной цепями, что не всегда допустимо. В бесконтактном преобразователе нагреватель отделен от термопары стеклянной или керамической бусинкой, так что между ними существует только незначительная емкостная связь. Чувствительность бесконтактного преобразователя ниже, чем контактного. В вакуумном термопреобразователе нагреватель и термопара помещены в стеклянный баллончик с давлением воздуха 10-³—10^-4 Па.

Нагреватель представляет собой тонкую проволочку из манганина или нихрома. Термопара состоит из разнородных  металлов или сплавов, устойчивых при высоких температурах. Распространены пары хромель—копель, рабочая температура 600—800 °С, термоЭДС при 100 °С — 6,95 мВ. В образцовых термопреобразователях применяется пара платина — платинородий, работающая при температуре 17-50 °С; термоЭДС при 100 °С — 0,64 мВ.

Достоинства: независимость показаний  от формы кривой измеряемого тока, широкий частотный диапазон.

Недостатки: — малая чувствительность, неравномерность шкалы, тепловая инерция, недопустимость перегрузки. Влияющими  величинами являются температура окружающей среды и частота измеряемого тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Выпрямительные приборы

 

Для измерения тока и напряжения в цепях повышенной частоты широко применяются выпрямительные приборы, состоящие из выпрямительного преобразователя  и магнитоэлектрического микро- или миллиамперметра (рис. 1-10а). В качестве выпрямительных элементов используются полупроводниковые (германиевые или кремниевые) диоды, выпрямляющее действие которых определяется коэффициентом выпрямления. Действие приборов основано на преобразовании с помощью диодов измеряемого переменного тока или напряжения в пропорциональный последнему постоянный ток, регистрируемый чувствительным магнитоэлектрическим измерителем, отсчет, по шкале которого производится в значениях измеряемой величины.

Выпрямительные приборы работают по схемам одно- или двухполупериодного выпрямления. измеряемый ток любой формы вызывает отклонение подвижной части выпрямительного прибора, пропорциональное средневыпрямленному значению. Шкалу выпрямительных приборов всегда градуируют в среднеквадратических значениях тока синусоидальной формы.

   Главными источниками погрешностей выпрямительных приборов являются: погрешность градуировки миллиамперметра; емкость диодов; изменение температуры окружающей среды; выход частоты за пределы рабочего диапазона; отклонение формы кривой измеряемого тока от синусоидальной.

Для измерения больших токов  применяют приборы со схемой, представленной на рис. 1.11а. Здесь резисторы  R являются шунтами для каждого полупериода тока. В многопредельных амперметрах набор таких шунтов помешают внутри корпус прибора и переключают наружным ручным переключателем. Выпрямительный вольтметр состоит из выпрямительного миллиамперметра и добавочного резистора R_д (рис. 1.11б). Добавочные резисторы располагают внутри корпуса многопредельного вольтметра и переключают их при изменении предела измерения.

Рис.1.11. Схемы выпрямительных приборов

Внутреннее сопротивление выпрямительного  вольтметра на каждом пределе разное, поэтому его выражают в виде числа  Ом, приходящегося на 1 В, например 6000 Ом/В, 10 000 Ом/В и т.д.

Достоинства: высокая чувствительность; малое потребление энергии.

Недостатки: низкая точность; малая  перегрузочная способность; влияние  формы тока.

Выпрямительные приборы получили широкое распространение в качестве комбинированных измерителей постоянного и переменного тока и напряжения. Снабженные источником постоянного напряжения (малогабаритный аккумулятор или химический элемент), они могут также использоваться для измерения электрического сопротивления.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Электронные вольтметры

                           2.1 Определение и классификация

 

Электронным вольтметром называется прибор, показания которого вызываются током электронных приборов, т.е. энергией источника питания вольтметра. Измеряемое напряжение управляет током электронных приборов, благодаря чему входное сопротивление электронных вольтметров достигает весьма больших значений и они допускают значительные перегрузки.

Электронные вольтметры делятся на аналоговые и дискретные. В аналоговых вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется в пропорциональное значение постоянного тока, измеряемое магнитоэлектрическим микроамперметром, шкала которого градуируется в единицах напряжения (вольты, милливольты, микровольты). В дискретных вольтметрах измеряемое напряжение подвергается ряду преобразований, в результате которых аналоговая измеряемая величина преобразуется в дискретный сигнал, значение которого отображается на индикаторном устройстве в виде светящихся цифр.

При разработке электронных вольтметров  учитываются следующие основные технические требования: высокая чувствительность; широкие пределы измеряемого напряжения; широкий диапазон рабочих частот; большое входное сопротивление и малая входная емкость; малая погрешность; известная зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения. Перечисленные требования нельзя удовлетворить в одном приборе, поэтому выпускаются вольтметры с разными структурными схемами.

 

 

Заключение

 

Цель курсового исследования достигнута путём реализации поставленных задач. В результате проведённого исследования по теме "Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока" можно сделать ряд выводов.

Большое разнообразие явлений, с которыми приходится сталкиваться, определяет широкий круг величин, подлежащих измерению. Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений - это сравнение опытным путем данной величины с другой подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую величину в виде некоторого числа принятых для нее единиц, т.е. находим ее значение.

Напряжения и токи измеряют в  диапазоне от единиц микровольт до сотен киловольт и от долей  наноампер до сотен килоампер при частотах от нуля до гигагерц.

Различные методы и средства измерений  позволяют получать результаты измерений  с погрешностями, составляющими  тысячные доли процента, а токов - сотые  доли процента. С наивысшей точностью  измеряются постоянные напряжения и токи. Напряжения и токи измеряют как приборами непосредственной оценки (электромеханической и электронной групп), так и приборами, реализующими методы сравнения. Широко применяются косвенные методы измерения.

Приборы, предназначенные для прямого  измерения напряжений, называют вольтметрами, милливольтметрами, киловольтметрами. Их подключают параллельно участку цепи, напряжение на котором нужно измерить.

 

 

 Список используемой литературы

 

1. Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 N 184-ФЗ (ред. от 18.07.2009).
2. ГОСТ 16263-70 «Метрология. Термины и определения».
3. Богданов Г.П., Кузнецов В.А., Лотонов М.А. Метрологическое обеспечение и эксплуатация вычислительной техники. – М.: Радио и связь, 1990.
4. Васильев Л.А. Основы метрологии и электроизмерительная техника. Конспект телевизионных лекций: Учебное пособие. Донецк: ДонНТУ. – 2004.
5. Кузнецов В.А., Ялунин Г.В. Основы метрологии. Учебное пособие. – М.: Издательство стандартов, 1995.
6. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.
7. Малинский В.Д. Основы сертификации. Учебное пособие – МГИЭМ.- М.: 2001.
8. Меерсон А.М. Радиоизмерительная техника.- Л.: Энергия, 1978.
9. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники /Под ред. В.А.Кузнецова. – М.: Радио и связь, 1990.
10. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. Учеб. пособие для вузов /Под ред. Б.П.Хромого. – М.: Радио и связь, 1986.
11. Справочная книга радиолюбителя – конструктора./Под ред. Чистякова Н.И.- М.: Радио и связь,1990.

 

 

Приложение

Электроизмерительные приборы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¹ Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.

² Васильев Л.А. Основы метрологии и электроизмерительная техника. Конспект телевизионных лекций: Учебное пособие. Донецк: ДонНТУ. – 2004.