Kushnir FV Radiotechnická měření. Měření parametrů elektrických a rádiových obvodů rezonanční metodou

Cíl práce: úvod do metody měření rezonanční kapacity S, indukčnost L, činitel jakosti cívek oscilačních obvodů Q a tangens dielektrické ztráty . Studium principů činnosti a obvodů rezonančních zařízení a získání dovedností v práci s těmito zařízeními.

Stručné teoretické informace

Rezonanční obvody se soustředěnými parametry obsahující tlumivky, kondenzátory a rezistory se používají ve frekvenčním rozsahu od několika desítek kilohertzů do dvou set megahertzů. Fyzikální jevy v rezonančních obvodech jsou široce používány k měření kapacity S, indukčnost L, faktor kvality Q cívky a oscilační obvody a tangens úhlu dielektrické ztráty
.

Existují obrysové a generátorové rezonanční metody. První z nich jsou založeny na použití jediného vysokofrekvenčního generátoru s jeho oscilačním obvodem, do kterého je zaveden testovaný kondenzátor.
generátor pracuje v režimu konstantního proudu. Generátorové metody předpokládají buď přítomnost dvou generátorů (příkladně s pevnou frekvencí a pracujících), nebo přítomnost jednoho generátoru, jehož proud se mění v závislosti na parametrech zkušebního vzorku.

Měření
,L, Q, A
se provádějí na Q-metrech (kumeters). Princip činnosti kumetru je založen na rezonanci sériového obvodu sestávajícího z induktoru L(L j), aktivní odpor R do a měření (ladění) kondenzátoru s proměnnou kapacitou S. Při rezonanci obvodu, (obr. 18) napětí U S na nádrži S zvyšuje v Q krát (faktor Q obvodu) ve srovnání se vstupním napětím U 0 .

Do měřicího obvodu je přivedeno napětí z vysokofrekvenčního generátoru G přes vazební transformátor v zařízení E4-7 nebo E4-4. Vstupní napětí smyčky U 0 se měří hladinovým voltmetrem PROTI 1, kapacitní napětí S měřeno elektronickým voltmetrem PROTI 2, odstupňované v hodnotách Q. Paralelně s měřicím kondenzátorem S připojte zkušební vzorek
(terminály
).

Aby bylo možné obvod naladit na rezonanci v širokém frekvenčním rozsahu, je kumetr vybaven sadou cívek s různou indukčností v jednotkách. Každá cívka je navržena tak, aby fungovala ve specifickém frekvenčním rozsahu. Vzorové měření kapacity a jeho
se provádí při dané frekvenci generátoru, podle které se volí odpovídající induktor.

V okamžiku rezonance obvodu bez vzorku (obr. 19), kdy kapacita měřicího kondenzátoru
, indukční odpor obvodu se rovná jeho kapacitě
a impedance obsahuje pouze aktivní složku. V tomto případě největší napětí na kapacitě (nebo indukčnosti) obvodu odpovídá stavu rezonance, a proto lze nástup rezonance fixovat maximální výchylkou ručičky voltmetru PROTI 2 měření U S. Při rezonanci

, (4)

Kde já proud při rezonanci
.

V sériovém obvodu při rezonanci je poměr napětí na kondenzátoru (nebo indukčnosti) k napětí napájejícímu obvody faktorem kvality obvodu. Q. Pak

kde
. (5)

Pokud je při všech měřeních na zařízení vstupní napětí měřicího obvodu U 0 udržovat na konstantní úrovni, pak na tzn. při rezonanci napětí U s na kontejneru S bude úměrná faktoru kvality obvodu. V tomto případě v určité hodnotě U 0 (když je ručička hladinového voltmetru na červeném riziku), můžete nastavit měřítko voltmetru PROTI 2 měření U C , kalibrovat v jednotkách kvality Q. Správné odečtení činitele jakosti obvodu na této stupnici je možné pouze při šipce hladinového voltmetru PROTI 1 je přesně na červeném riziku.

Při ladění obvodu bez vzorku na rezonanci (když jehla voltmetru PROTI 2 ukazuje maximální odchylku) je nutné opravit hodnoty činitele kvality obvodu Q 1 a kapacitě měřicího kondenzátoru C 1 (žádný vzorek).

Podle hodnoty činitele kvality můžete určit aktivní odpor (aktivní vodivost) obvodu. Vzorek, který má být testován, je poté připojen ke svorkám
, paralelně s měřicím kondenzátorem (obr. 20), a obvod změnou kapacity měřicího kondenzátoru S je naladěn na rezonanci (při stejné frekvenci generátoru a stejné tlumivce).

Radiotechnická měření jsou také velmi široce využívána v různých odvětvích národního hospodářství. Neelektrické veličiny, jako je tlak, vlhkost, teplota, lineární prodloužení, mechanické kmitání, rychlost a další, lze pomocí speciálních senzorů převádět na elektrické a vyhodnocovat pomocí metod a přístrojů pro elektrotechnická a radiotechnická měření.
Radiotechnická měření pokrývají oblast elektrických měření a navíc zahrnují všechny typy speciálních rádiových měření.
Radiotechnická měření se používají i pro hodnocení neelektrických veličin. Takové veličiny jako tlak, teplota, vlhkost, mechanické vibrace, lineární prodloužení při ohřevu atd. lze pomocí speciálních senzorů převádět na elektrické a vyhodnocovat pomocí přístrojů a metod elektrotechnických a radiotechnických měření. Účelem měření je získat číselnou hodnotu měřené veličiny.
Předmět radiotechnická měření v souladu s programem zahrnuje tyto oddíly: základní metrologické pojmy; stručné informace o chybách měření, způsobech jejich zohlednění a snížení dopadu na výsledky měření; měření proudu, napětí a výkonu v širokém frekvenčním rozsahu; studium generátorů měřicích signálů; Elektronické osciloskopy; měření fázového posunu, frekvence a časových intervalů; měření modulačních parametrů, nelineární zkreslení; měření v rádiových obvodech se soustředěnými a rozloženými parametry; měření intenzity elektromagnetického pole a rádiového rušení.
Schéma lampového voltmetru s kompenzační baterií. Vlastnosti radiotechnických měření napětí a proudů.
Při radiotechnických měřeních se často setkáváme se systematickými chybami, které se mění s časem. Vysoce citlivá zařízení se tedy vyznačují systematickou chybou způsobenou pravidelným rušením ve formě impulsů nebo kvazi harmonický signál, nasměrován do vstupní obvody přístroj. Pro snížení úrovně snímačů jsou přijata konstruktivní opatření: stíní vstupní obvody, racionálně volí zemnící bod. Obecnou metodou pro snížení účinku periodického snímání je průměrování výsledků měření za určitý časový interval. Průměrování se dosahuje dvěma způsoby, které se často používají společně: předfiltrováním vstupní signál a provedení vícenásobných měření s následným výpočtem aritmetického průměru.
V radiotechnických měřeních v rozsahu zvuku, nízkých a velmi nízkých frekvencí se používají především C-oscilátory, které na těchto frekvencích mají oproti LC-oscilátorům značné výhody. To je způsobeno tím, že prvky oscilačních obvodů LC oscilátorů pro audio frekvence jsou příliš objemné (především induktory) a jejich parametry jsou nestabilní při změně teploty, což určuje nízkofrekvenční stabilitu generovaných signálů. Navíc frekvence LC oscilátorů v zvukový rozsah obtížné přestavovat.
Při konvenčních radiotechnických měřeních prováděných v laboratoři se předpokládá Tm 292 K (přibližně pokojová teplota 19 C) a poměr Tsh v / 292 se nazývá šumové číslo.
Vzhled voltmetr VV-5624. Při elektrotechnických a radiotechnických měřeních je zvykem označovat na přístrojích znak neuzemněného vodiče vůči zemi; platí zde tedy opačné pravidlo znamení.
Zavedení rádiové měřicí techniky se časově shodovalo s počátkem rozvoje radiokomunikačních systémů a radioelektroniky.
Široké použití radiotechnických měření v různých oblastech radiotechniky s sebou nese vznik nových metod měření a speciálních měřicích přístrojů. Nejspecifičtější jsou měření na mikrovlnných frekvencích, což je vysvětleno konstrukčními vlastnostmi oscilačních systémů a vedení pro přenos energie v tomto rozsahu.
Míra přesnosti radiotechnických měření, ale i elektrických měření, je dána chybou, neboli chybou měření.
Jsou nastíněny základy radiotechnických měření. Jsou uvažovány principy a metody měření radiotechnických veličin charakterizujících parametry signálů, systémů a zařízení rádiové komunikace a vysílání v celém aplikovaném kmitočtovém rozsahu. Jsou uvedeny informace o konstrukci konstrukčních schémat měřicích přístrojů, chybách a metodách jejich zohlednění a snížení vlivu. Zvláštní pozornost je věnována digitálním zařízením a zařízením vyrobeným na mikroobvodech. Jsou uvedeny stručné referenční údaje o mnoha měřicích přístrojích.

Tým katedry měření radiotechniky (zleva doprava): první řada - inženýři Lyudmila Viktorovna Elyagina, Alexej Andreevich Sorokin, Nina Vladimirovna Tokhtarova, Svetlana Georgievna Popova, Aidar Ravievich Gareev, druhá řada - vedoucí inženýr Lidia Nikolaevna Vdovina, inženýr Zania Shakhbaevna Mur-salimova, vedoucí oddělení Natalya Veniaminovna Solovova, inženýr Vladislav Eminovich Elcheev.
Radiotechnická měření jsou založena jak na metodách používaných v elektrotechnice měření, tak na metodách, které jsou jedinečné pro měření vysokých frekvencí.
Radiotechnická měření proudů a napětí jsou založena jak na metodách používaných v technice elektrických měření, tak na metodách, které jsou vlastní pouze pro měření vysokých frekvencí.
Někdy při radiotechnických měřeních, stejně jako při kontrole kalibrace některých rádiových měřicích přístrojů, je nutné použít příkladné kapacity, indukčnosti a odpory.
Radiotechnická měření mají zvláštní význam v astronomii, jaderné fyzice, raketové technologii a kosmonautice.
Základní předměty pro radiotechnická měření jsou: elektrotechnika a elektrická měření, elektronická zařízení, elektronické zesilovače, základy radiotechniky, automatizace a výpočetní techniky. Dobrá znalost těchto předmětů umožňuje volné pochopení a solidní osvojení průběhu radiotechnických měření v čase stanoveném učebním plánem.
Blokové schéma osciloskopu typu C1 - 1. Zvažte některé typy rádiových měření, které lze pomocí osciloskopu tohoto typu provádět.
Někteří metrologové v oblasti radiotechnických měření považují chybu entropie za přesnější a v souladu s moderním informačním přístupem k charakterizaci procesu měření fyzikálních veličin. Informační přístup umožňuje analyzovat měřicí zařízení z jednotného hlediska ve statickém i dynamickém režimu provozu, optimalizovat technické vlastnosti a vyhodnocovat omezující možnosti určitých měřicích přístrojů.
Od roku 7997 vede oddělení radiotechnických měření Natalya Veniaminovna Solovova.
Jaké jsou vlastnosti radiotechnických měření.
Měření rádiového rušení se liší od jiných rádiových měření přítomností velmi velkého počtu typů rádiového rušení a také různými typy rádiových komunikací, které mohou být těmito rušeními rušeny.
Všesvazový vědeckovýzkumný ústav fyzikálních, technických a radiotechnických měření (VNIIFTRI) uchovává státní primární etalon jednotky teploty v rozsahu od 13 81 do 273 15 K. Stejný ústav vytvořil a uchovává státní speciál etalonu teplotní jednotka v rozsahu od 4 2 do 13 81 K na základě teplotní stupnice germaniového odporového teploměru.
Všesvazový vědeckovýzkumný ústav fyzikálně-chemických a radiotechnických měření provádí práce na termometrii a sjednocování hodnot vlastností látek.
Při radiotechnických měřeních je tedy třeba vzít v úvahu mnoho faktorů, jinak není možné získat dostatečně přesné výsledky. Ve skutečnosti je to schopnost používat měřicí přístroje a provádět měření.

Amplitudově modulované oscilace jsou vyžadovány pro mnoho radiotechnických měření. Ne všechny generátory jsou dodávány s modulátorem.
Velký význam má automatizace procesů radiotechnických měření, testování a údržby rádiových zařízení.
Zapínání přístrojů pro měření proudů.| Zapnutí bočníku pro rozšíření měřicích limitů zařízení pro proud. Magnetoelektrická zařízení používaná pro rádiová měření jsou obvykle velmi citlivá. Proud potřebný k úplnému vychýlení ukazatele takových zařízení je zanedbatelný - zlomky miliampéru. V tomto případě zařízením prochází pouze část celkového proudu obvodu.
Operace seřizování a seřizování jsou založeny na různých elektrických a radiotechnických měřeních. K úspěšnému řešení problémů seřízení je nutná znalost technik a posloupnosti seřizovacích operací a metod měření. V tomto ohledu je seřízení zařízení svěřeno nejkvalifikovanějším pracovníkům. Regulátor musí znát základy elektrotechniky a radiotechniky, ovládat schémata obvodů a zapojení a mít dobrou představu o principu činnosti a vztahu hlavních prvků regulovaného zařízení. Při použití speciálních seřizovacích stojanů musí seřizovač dokonale znát jejich konstrukci a činnost a umět správně stojan používat, aby byla zajištěna vysoká přesnost nastavení.
Měřicí přístroje používané v radiotechnických měřeních se nazývají rádiové měřicí přístroje. Rádiové měřicí přístroje jsou klasifikovány podle typů měření, principu činnosti, provozních podmínek a přesnosti.
Je to extrémně důležitá otázka v radiotechnických měřeních a musím říci, že velmi komplexní. Ostatně dochází i k obrácené reakci: zkoumané obvody neovlivňuje pouze měřicí zařízení, ale mohou také měnit provozní podmínky měřicího zařízení.
Měření impulsní napětí je běžným typem radiotechnických měření. Velmi často se při nastavování a seřizování pulzního zařízení používají oscilografické metody měření, které umožňují nejen měřit parametry pulzů, ale současně sledovat jejich tvar. Přítomnost kalibrátoru s plynule nastavitelným výstupním napětím v osciloskopu umožňuje použití následujících metod měření parametry amplitudy pulzní signály: kalibrovaná stupnice, srovnání a kompenzace.
Schéma rezonančního vlnoměru připojeného k obvodu pro měření aktuální frekvence v druhém jmenovaném. To druhé si potvrdíme na následujícím příkladu z praxe radiotechnických měření.
Je třeba poznamenat, že vzhledem ke zvláštnostem radiotechnických měření a různým požadavkům na přesnost měření se chyba rádiových měřicích přístrojů a měření výrazně liší.
V lednu 2000 L.N. Vdovina, A.A. Sorokin, S.G. Popov, za účelem provádění státní metrologické kontroly v nové divizi.
Tvar pohyblivé desky logaritmického kondenzátoru.| V. a Sériový ekvivalentní obvod kondenzátoru se ztrátami, b vektorové schéma pro něj. Tato vlastnost logaritmického kondenzátoru je cenná při radiotechnických měřeních.

Pro správnou instalaci a seřízení takového zařízení je zapotřebí široká škála radiotechnických měření, v jejichž důsledku jsou kvantifikovány jakékoli veličiny. Naměřená hodnota je porovnávána s měrnou jednotkou pomocí měřicích přístrojů, které jsou zase porovnávány s etalonem pomocí kalibrace.
Pro studenta, který začíná studovat principy a metody základních rádiových měření, postačí znalosti o zdrojích energie používaných při rádiových měřeních, které jsou mu známy z dříve absolvovaných kurzů.
charakteristický rys technologie seřizování a ladění je široká škála elektrických a rádiových měření. Při nastavování rádiového zařízení nebo jeho základní části(kaskády) se zpravidla zjišťují a odstraňují různé závady, které nejsou při kontrole zaznamenány nebo přehlédnuty, např.: nesprávná instalace, špatná kvalita pájení, nedostatek vedení proudu přes kontaktní spojení, stejně jako závady ve formě vad v samotném obvodu.
Reprodukce tvaru vibrací je důležitým úkolem řešeným v radiotechnických měřeních, protože z tvaru lze okamžitě odhadnout řadu parametrů vibrací. K reprodukci tvaru vlny se používají osciloskopy.
Uvažované zařízení kombinuje přístroje používané jak autonomně pro různá radiotechnická měření, tak jako součást sestav, instalací a systémů pro specializovaná časově-frekvenční měření. Frekvenční syntezátory a přídavná zařízení rozšiřující možnosti frekvenčních syntezátorů se používají k měření parametrů vysoce stabilních signálů ve frekvenci, řízení charakteristik kvadripólů a úzkopásmových drah radiotechnických zařízení, analýze spektra rádiových signálů a kalibraci frekvenční stupnice přijímačů a vysílačů.
Tutorial je určeno pro studenty středních odborných ústavů v oborech Radiotechnická měření, Elektrotermická měření:, Mechanická měření a může být využíváno i odborníky pracujícími v oboru měřicí techniky.
VNIIFTRI-54 byl instalován v roce 1954 v All-Union Vědeckém výzkumném ústavu fyzikálních, technických a radiotechnických měření. V oblasti od 10 7 do 94 9 K byly termodynamické teploty vyneseny na čtyřech platinových teploměrech. Bod varu kyslíku byl v této stupnici vzat jako 90 19 K.
Společnou nevýhodou jalových děličů proudu, která omezuje jejich použití v radiotechnických měřeních, je značný úbytek napětí na měřicím zařízení.
Studenti radiotechnických fakult vysokých škol spojů spolu s dalšími obory absolvují kurz radiotechnických měření. Kniha nabízená čtenářům byla napsána podle programu tohoto kurzu.
Chyby rezonančních obvodů a způsoby jejich redukce jsou diskutovány v literatuře o radiotechnických měřeních.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Moskevská státní univerzita služeb

Volžský technologický institut služeb

Oddělení "Služby REA pro domácnost"

JIŽNÍ. Tetenkin

Tutorial

disciplínou

"Metrologie a rádiová měření"

pro studenty prezenčního i kombinovaného studia

specialita 2302,00 "Služba domácí elektroniky"

Schváleno pedagogickou a metodickou radou ústavu

Tolyatti 2005

Metrologické základy měření v radiotechnice

1. Pojem měření. Období Ó logika a definice

Měření je kognitivní proces, který spočívá v experimentálním porovnávání měřené veličiny s nějakou její hodnotou branou jako měrná jednotka. Tento proces lze rozdělit do několika kroků:

- reprodukce jednotky fyzikální veličiny (metr, Hertz, Ohm atd.);

- převod měřené veličiny (u veličin, u kterých je reprodukce míry obtížná, např. při měření teploty, jsou možné tyto transformace: teplota-odpor-napětí);

- přímé porovnání naměřené hodnoty s jednotkou reprodukovatelné míry;

- stanovení výsledku měření ve formě čísla.

Elektrorádiová měření, stejně jako jiné typy měření, vycházejí z metrologie - nauky o měření, o prostředcích zajištění jejich jednoty a způsobech dosažení požadované přesnosti. V Ruské federaci, stejně jako v jiných zemích, existuje rozvinutá metrologická služba, která řeší hlavní úkoly:

- testování nových typů zařízení,

- dozor nad stavem a řádným používáním měřicí techniky v národním hospodářství.

Hlavní pojmy a definice teorie a praxe měření jsou uvedeny v GOST 16263-70 "Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Metrologie. Pojmy a definice".

Metrologické charakteristiky měřidel jsou charakteristiky vlastností měřidel, které ovlivňují výsledky a chyby měření. Mezi normalizované metrologické charakteristiky měřidel patří chyba přístroje, meze měření, dílek stupnice nebo jednotky nejméně významné číslice, vstupní odpor, pracovní frekvenční rozsah atd. Technická měřidla, která mají normalizované metrologické vlastnosti, se nazývají měřidla.

V závislosti na účelu jsou měřicí přístroje rozděleny do tří typů:

Měřicí přístroje ve formě těla nebo zařízení určené k ukládání a (nebo) reprodukci fyzikální veličiny dané velikosti se nazývají míra (například křemenný oscilátor je mírou frekvence elektrických oscilací, normální prvek je mírou napětí).

Měřicí převodník je měřicí přístroj, který generuje informační signál o měření ve formě, která je vhodná pro přenos, další transformaci nebo uložení, ale která není přístupná přímému vnímání pozorovatelem.

Měřicí zařízení je měřicí přístroj, který generuje signál měřicí informace ve formě dostupné pro přímé pozorování operátorem.

Z těchto definic vyplývá, že hlavním rozdílem mezi měřicím zařízením a měřicím převodníkem je přítomnost zařízení pro vizuální zobrazování informací.

Je třeba rozlišovat dva pojmy „ověření“ a „ověření“ měřicích přístrojů. První termín poskytuje posouzení zařízení z hlediska jejich výkonu (přítomnost výstupních signálů, možnost jejich nastavení, kvalita AGC atd.), druhý - umožňuje vyhodnotit metrologické vlastnosti zařízení a shodu s jejich průvodní technickou dokumentací (třída přesnosti, chyby měření, úpravy rozsahu, vstupní impedance atd.).

Podle metrologických funkcí lze měřidla rozdělit na etalony, vzorová měřidla a pracovní měřidla.

Etalon fyzikální veličiny je měřidlo, které zajišťuje reprodukci a uložení jednotky za účelem přenesení její velikosti na nižší měřidla podle ověřovacího schématu a úředně schválená jako etalon.

Existují: (primární standard, sekundární standard, státní standard, svědecký standard, kopírovací standard, pracovní standard.).

Vzorová měřidla jsou měřidla, která slouží k ověření jiných měřidel proti nim a jsou schválena jako vzorová.

Pracovní měřidla jsou měřidla, která nesouvisí s ověřováním (přenosem velikosti jednotek). Patří sem všechna zařízení používaná v každodenní praxi.

Zjednodušené schéma ověřování je na obr.1.

Jako výsledek praktická práce splňují následující typy měření:

Přímá měření, při kterých se požadovaná hodnota veličiny zjistí přímo z experimentálních dat. Například měření napětí nebo proudu.

Nepřímá měření jsou měření, ve kterých je měřená veličina určena jako funkce výsledků jiných přímých měření. Například měření zisku, výkonu, vstupní impedance, kapacity.

Kumulativní měření - zde se naměřená hodnota zjišťuje opakovaným měřením různé kombinace stejné fyzikální veličiny s řešením soustavy rovnic sestavených podle konkrétních výsledků měření. Například stanovení vzájemné indukčnosti mezi cívkami dvojnásobným měřením jejich celkové indukčnosti.

Společná měření jsou měřením několika nehomogenních veličin za účelem určení vztahu mezi nimi.

Například definice teplotní koeficienty termistor při

zahrnuje měření odporu a teploty.

Je třeba poznamenat, že první dva typy měření jsou v praxi nejběžnější.

Metoda měření - soubor metod pro využití principů (fyzikálních jevů, na kterých je toto měření založeno) a měřicích přístrojů.

Klasifikace metod měření

Způsob přímého hodnocení - velikost měřené fyzikální veličiny se zjišťuje přímým porovnáním s reprodukovatelnou mírou.

srovnávací metoda. Tato metoda je implementována následujícími systémy:

Diferenciální metoda - naměřená hodnota je určena rozdílem mezi naměřenou hodnotou a mírou (nesymetrické můstky).

Nulová metoda (kompenzační metoda) - výsledný srovnávací efekt je vyrovnán na nulu odpovídající změnou velikosti hodnoty reprodukované mírou (vyvážené můstky).

Substituční metoda - naměřená hodnota je nahrazena reprodukovatelnou mírou rovnou naměřené hodnotě, která je určena zachováním režimu v měřeném obvodu (měření odporu magnetické hlavy magnetofonu).

Koincidenční metoda - hodnota naměřené hodnoty je určena shodou znaků souvisejících s naměřenými a známými hodnotami (značky stupnice, signály a další znaky).

2. Jednotky měření

Jednotka měření je hodnota fyzikální veličiny, které je přiřazena číselná hodnota rovna 1.

V SSSR od 1.1.1980. Byl uveden v platnost ST SEV 1052 - 78 "Metrologie. Jednotky fyzikálních veličin", který stanovil povinné používání Mezinárodní soustavy jednotek SI (SI přijata v roce 1960 XI. Valným shromážděním pro váhy a míry).

Soustava jednotek SI je založena na 7 základních jednotkách.

V radiotechnice jsou také široce používány mimosystémové bezrozměrné logaritmické jednotky. Slouží k vyhodnocení zisku, útlumu, odrazu a dalších charakteristik rádiových zařízení.

Jednotka založená na použití dekadického logaritmu (lg) se nazývá decibel, jednotka založená na použití přirozeného logaritmu (ln) je Neper.

Při měření výkonu

při měření napětí

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Při rádiových měřeních se používají následující typy úrovní signálu:

Absolutně nulové úrovně jsou úrovně brané jako výchozí bod. 1 mW při odporu R0 = 600 Ohm je brán jako absolutně nulový výkon. Pomocí závislosti P na I a U můžete určit absolutně nulové úrovně proudu a napětí:

Tím je zajištěna absolutně nulová úroveň odporu při a.

Absolutní úrovně jsou úrovně v libovolném bodě řetězce vzhledem k úrovním absolutní nuly.

Relativní úrovně jsou úrovně počítané od počátečních úrovní braných jako výchozí bod. Například zesilovací stupeň má napětí 40 dB, což poskytuje zisk

Jinými slovy

Úrovně měření jsou absolutní úrovní v libovolném bodě obvodu, pokud je na jeho vstupu přivedeno nulové napětí.

3. Vlastnosti elektroradioismu E rhenium

Název elektrorádiového měření (elektronická měření) odráží dvě okolnosti:

Účel - měření v elektronice a dalších oblastech použití elektronická zařízení a systémy:

Provádění měření na základě metod elektrotechniky a radiotechniky, stavění měřicích přístrojů na základě elektronické komponenty.

Měření při výrobě a opravách elektronických zařízení lze rozdělit do následujících hlavních skupin:

Měření signálu

Měření veličin charakterizujících podmínky přenosu signálu

Měření parametrů jednotlivé prvky CEA

Měření charakteristik, které určují vlastnosti zařízení a jeho dráhy

Ověřování měřicích přístrojů

Určení povahy a místa poškození.

Elektrorádiová měření mají ve srovnání s jinými typy měření řadu významných vlastností:

Velké množství měřených parametrů,

Široký rozsah používaných frekvencí (od 10-3 - geologie, medicína až po 1010 - satelitní TV);

Velký rozsah měřených hodnot (kapacita 10-12-102F, odpor 10-3-1014Ohm);

Vysoká přesnost a rychlost;

Malý odběr proudu z měřeného objektu;

Pohodlí vizuální reference a relativní snadnost použití finančních prostředků počítačová věda zlepšit kvalitu měření.

Všechna měření při výrobě a opravách elektronických zařízení lze rozdělit na:

Laboratorní měření (při vývoji a výzkumu nových procesů a zařízení)

Provozní a přejímací (v továrnách) měření

Měření při opravě RE

Ověřování měřicích přístrojů a opatření.

Chyby měření

1. Klasifikace chyb

Odchylka výsledku měření od skutečné hodnoty se nazývá chyba měření.

Chyby měření lze klasifikovat podle různých kritérií.

V souladu s podmínkami procesu měření existují:

- změřit chybu reprodukce,

- chyba reprodukce,

- chyba ve srovnání,

- chyba při opravě výsledku.

V závislosti na zdroji chyby měření se dělí na:

- metodická chyba - z důvodu nedokonalosti metody měření (měření odporu pomocí děliče napětí)

- přístrojová (přístrojová) chyba - vlivem aplikovaných měřicích přístrojů. Závisí na spínacím obvodu a kvalitě měřicích přístrojů (převodníků)

- vnější chyba - v důsledku vnějších vlivů ve vztahu k zařízení

- subjektivní chyba - závisí na vlastnostech experimentátora

V souladu s podmínkami používání měřidel se dělí na:

- hlavní chyba, která se vyskytuje za normálních provozních podmínek uvedených v GOST nebo v technických specifikacích (TU) pro měřicí přístroj.

- další chyba, která se objeví, když se provozní podmínky měřicích přístrojů odchylují od normálu, odpovídající TU nebo GOST.

Podle vzoru vzhledu rozlišují:

Systematická chyba je chyba, která zůstává konstantní (ve velikosti a znaménku) nebo se projevuje určitým vzorem při opakovaných měřeních stejné hodnoty. Způsob, jak se vypořádat se systematickou chybou, je odstranit zdroj chyb, prostudovat si je předem a zavést opravy. Oprava je velikost chyby s opačným znaménkem.

- Náhodné chyby jsou chyby, které se náhodně mění při opakovaných měřeních stejné hodnoty fyzikální veličiny. Vyznačují se pravděpodobnostními charakteristikami. Způsob boje - statistické zpracování výsledků měření, např. průměrování.

- hrubé chyby (chyby) - jsou vyřazeny a nebere se v úvahu. Metodou boje je aplikace „zákona 3 let“.

Podle způsobu vyjádření se rozlišují tyto typy chyb měření:

- absolutní chyba měření

kde je měřená hodnota, je skutečná hodnota měřené veličiny.

- relativní chyba měření

2. Chyby elektrických měření A tělesných spotřebičů

Podle způsobu vyjádření v měřicích přístrojích se rozlišují absolutní, relativní a redukované chyby. První dvě chyby jsou podobné těm, které byly popsány výše:

- absolutní chyba zařízení D=Xp -X. Zde je odečet přístroje, X je skutečná hodnota naměřené hodnoty;

Relativní chyba je definována jako

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Protože skutečná hodnota je často neznámá, často se používá pohodlnější zápis

Snížená chyba je poměr absolutní chyby k normalizační hodnotě L vyjádřený v procentech (výběr L je regulován GOST 13600-68):

U přístrojů s nulovou značkou na hraně nebo mimo stupnici je normalizační hodnota L rovna konečné hodnotě měřicího rozsahu Xk. Pokud je nulová značka uprostřed stupnice, pak se L rovná aritmetickému součtu koncových hodnot stupnice bez zohlednění znaménka.

U reálných zařízení může být závislost absolutní chyby na naměřené hodnotě X reprezentována určitým pásmem nejistoty. Toto pásmo je způsobeno náhodnou chybou a změnou charakteristik zařízení v důsledku působení ovlivňujících veličin a procesů stárnutí.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Proto je hodnota absolutní chyby omezena na dvě přímky, symetrické kolem osy x, jejichž vzdálenost se s růstem naměřené hodnoty X zvětšuje.

Rovnici přímky 1 lze zapsat takto:

kde a je mezní hodnota aditivní chyby, bx je mezní hodnota multiplikační chyby.

Absolutní hodnoty aditivní chyby nezávisí na naměřené hodnotě X a multiplikativní jsou přímo úměrné hodnotě X.

Zdroje aditivní chyby jsou tření v ložiskách, nepřesnost v počítání, hluk, snímače a vibrace. Na této chybě závisí nejmenší hodnota veličiny, kterou lze přístrojem změřit. Příčinou multiplikativní chyby je vliv vnějších faktorů a stárnutí prvků a přístrojových sestav.

Mezní hodnota relativní chyby přístroje souvisí s mezní hodnotou absolutní chyby závislostí

Podle GOST jsou v souladu s hodnotou snížené chyby měřicím přístrojům přiřazeny třídy přesnosti.

Třída přesnosti je zobecněná charakteristika přístroj, určený mezemi přípustných základních a dodatečných chyb.

U zařízení, jejichž aditivní chyba ostře převažuje nad multiplikativní, jsou všechny hodnoty chyb ve dvou přímkách rovnoběžných s osou X (přímky 2) Obr.2.

V důsledku toho jsou dovolené absolutní a redukované chyby přístroje konstantní v kterémkoli bodě jeho stupnice. U takových zařízení se třída přesnosti rovná maximální hodnotě redukované chyby, vyjádřené v procentech a zaokrouhlené nahoru na nejbližší vyšší hodnotu z řady čísel: ;; ; ; ; ; , kde Například třídy přesnosti pro ampérmetry a voltmetry stanovené GOST 8711-78: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0 a 5.0.

U zařízení, jejichž třída přesnosti je vyjádřena jedním číslem, nepřesahuje hlavní redukovaná chyba, vyjádřená v %, hodnotu odpovídající třídě přesnosti.

Třída přesnosti přístrojů, ve které jsou aditivní a multiplikativní složky hlavní chyby souměřitelné, se označuje jako dvě čísla oddělená lomítkem, například 0,1 / 0,05. Mezi přístroje, jejichž třída přesnosti je vyjádřena zlomkem, patří digitální přístroje, srovnávací můstky atd.

Mezní hodnotu základní relativní chyby přístroje, vyjádřenou v procentech, lze v tomto případě určit podle vzorce:

Zde Ak je konečná hodnota rozsahu měření (mez měření), Ah je naměřená hodnota.

3. Náhodné chyby

Náhodné chyby jsou chyby, které se náhodně mění při opakovaném měření stejné veličiny. Nelze je empiricky vyloučit, tk. pocházejí ze současného ovlivnění výsledku měření množstvím veličin náhodné povahy (vnější vlivy). Kromě toho náhodná chyba zahrnuje náhodné chyby měřicích přístrojů.

Snížení vlivu náhodných chyb na výsledek měření je dosaženo zprůměrováním více měření veličiny za stejných podmínek.

Z teorie pravděpodobnosti je známo, že náhodné veličiny jsou nejúplněji popsány zákony rozdělení pravděpodobnosti. V praxi elektrických měření je jedním z nejběžnějších zákonů normální zákon (Gaussovo rozdělení).

Distribuční funkce pro normální zákon (obr. 3) je vyjádřena závislostí

kde je distribuční funkce hustoty pravděpodobnosti náhodné chyby

y - standardní odchylka,

D=y2 - rozptyl charakterizující rozptyl náhodné chyby vzhledem k distribučnímu centru.

Z grafu vyplývá, že čím menší y, tím častěji dochází k chybám malé velikosti (čím přesněji jsou měření provedena).

V obecném případě je pravděpodobnost chyby s hodnotou od do určena plochou šrafované oblasti na obr. 3 a lze ji vypočítat podle vzorce:

Je třeba si uvědomit, že tato funkce je normalizovaná, tzn.

proto mají křivky y1 a y2 vždy tvar, který zajišťuje, že plochy pod těmito křivkami jsou rovné 1.

Interval od do se nazývá interval spolehlivosti a odpovídající pravděpodobnost se nazývá pravděpodobnost spolehlivosti. Proto je interval spolehlivosti interval, ve kterém se nachází požadovaná hodnota s pravděpodobností nazývanou spolehlivost.

Pokud zavedeme normalizované náhodná proměnná, Že pravá část se převede na Laplaceovu funkci, často nazývanou pravděpodobnostní integrál:

Je tabelován a jeho graf je na obr. 4

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Je-li dána určitá pravděpodobnost, pak nalezením je možné určit chybu vzorcem. Tato chyba určí hodnotu intervalu spolehlivosti.

Tabulkové hodnoty funkce ukazují, že pravděpodobnost chyby D v rozsahu od do je 0,9973. Pravděpodobnost chyby větší než rovna (1 - 0,9973) = 0,0027? 1/370. To znamená, že pouze jedna z 370 chyb (tj. přibližně 0,3 % z jejich počtu) bude v absolutní hodnotě větší.

Chyba je brána jako maximální chyba. Chyby jsou větší, považují se za chybky a při zpracování výsledků měření se k nim nepřihlíží (zahazují). Často se tato podmínka nazývá "zákon 3y", tzn. pokud je podmínka splněna

pak se má za to, že v tomto případě nedochází k chybám ve výsledcích měření (s pravděpodobností 0,3 %).

Statistické zpracování výsledků měření

Numerické pravděpodobnostní charakteristiky chyb jsou určeny při nekonečné číslo experimenty. V praxi měření n je vždy konečné, proto se používají statistické numerické charakteristiky, které se nazývají charakteristické odhady. Pro zdůraznění rozdílu mezi vzorci pravděpodobnostních charakteristik a jejich odhady jsou tyto odhady označeny „?“.

K řešení mnoha problémů není nutná znalost distribuční funkce a hustoty pravděpodobnosti a zcela postačujícími charakteristikami náhodných chyb jsou jejich jednoduché numerické charakteristiky: matematické očekávání m (skutečná hodnota) a směrodatná odchylka (rozptyl), které charakterizují měření. přesnost. Pokud je známo, že rozdělení chyb je Gaussovské, pak jsou tyto veličiny vyčerpávajícími charakteristikami.

Uvažujme algoritmus pro statistické zpracování výsledků měření nějaké fyzikální veličiny (například napětí, proudu, odporu atd.).

Vytvořte n jednotlivých stejně přesných měření, jejichž výsledkem je počet náhodných hodnot x1, x2, ..., xi, .., xn. Je třeba určit hranice skutečné hodnoty naměřené hodnoty.

1. Pro posouzení matematického očekávání (skutečné hodnoty) vezměte aritmetický průměr:

2. Odhad směrodatné odchylky absolutních odchylek každého z měření je určen vzorcem:

kde je absolutní odchylka (chyba) jediného i-tého měření.

Abychom se ujistili, že nedochází k žádným chybám, používáme "zákon 3y1". Výběrem největší z n hodnot Di ověříme splnění vztahu (2). Není-li poměr splněn, pak je výsledek (y) měření odpovídající zvolenému Di vyloučen a položky 1,2 se opakují.

3. Chyba průměrného výsledku n měření bude nižší, protože některé z chyb Di se navzájem zruší. Je charakterizována odhadem směrodatné odchylky aritmetického průměru

4. Po zadání pravděpodobnosti spolehlivosti P určíme interval spolehlivosti, ve kterém se nachází skutečná hodnota naměřené hodnoty. Pro zákon normálního rozdělení je interval spolehlivosti pro danou pravděpodobnost spolehlivosti (a naopak) určen pomocí tabulky integrálu pravděpodobnosti Ф(Z)=Р. Hranice intervalu spolehlivosti lze vypočítat pomocí vzorce

In = xsr D = xsr z

Tímto způsobem se interval spolehlivosti vypočítá pouze tehdy, když existuje apriorní informace o Gaussově povaze rozložení výsledků měření. Při malém počtu měření n? 15 je interval spolehlivosti určen nikoli prostřednictvím, ale prostřednictvím tnb - parametru Studentovo rozdělení. Toto rozdělení závisí pouze na počtu měření n, ale ne na hodnotách xav u.

Vzhledem k pravděpodobnosti spolehlivosti b a znalosti n z tabulek můžete určit koeficient. Dále pomocí koeficientu a hodnoty můžeme určit šířku intervalu spolehlivosti D:

Hranice intervalu spolehlivosti jsou určeny vzorcem

In = xsr D = xsr

Z porovnání obou možností stanovení intervalu spolehlivosti je vidět, že při malém počtu měření Studentovo rozdělení poněkud rozšiřuje interval, ve kterém může ležet skutečná hodnota x. Když n=15 nebo více, hodnoty intervalů spolehlivosti se porovnávají a výpočty lze provádět libovolným způsobem.

4. Sčítání chyb

Velmi často je úkolem určit celkovou chybu zařízení sestávajícího z několika bloků.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Uvažujme nejobecnější případ, kdy každý z bloků má systematickou i náhodnou chybu.

Systematické chyby jsou shrnuty algebraicky s přihlédnutím k jejich znaménkům, přičemž celková chyba je modul výsledného součtu

Náhodná chyba měřicího zařízení, sestávajícího z bloků s nezávislými náhodnými chybami každého bloku, se zjistí geometrickým sčítáním

V případě náhodných a systematických chyb se celková chyba měření zjistí jako jejich geometrický součet

Je povolena výjimka z úvahy o tzv. zanedbatelné chybě, což je pojem (termíny) s hodnotou menší než 30 % z celkové chyby.

Měření proudu a napětí

1. Charakteristika naměřených hodnot. Metody měření E nia

Stejnosměrné napětí a stejnosměrný proud jsou charakterizovány velikostí a polaritou.

Střídavý proud a napájecí frekvenční napětí jsou sinusové a jsou charakterizovány následujícími hodnotami:

Okamžitá hodnota.

Maximální (amplituda, vrchol) hodnota.

konstantní složka.

průměrná rektifikovaná hodnota.

Odmocnina (činná, efektivní) hodnota, .

Okamžitá hodnota proudu (napětí) je hodnota signálu v daném časovém okamžiku, lze ji pozorovat na osciloskopu a lze ji vypočítat z oscilogramu pro každý časový okamžik.

Maximální hodnota napětí (proudu) je nejvyšší okamžitá hodnota napětí za periodu T.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Špičková odchylka „nahoru“ a „dolů“ je největší a nejmenší okamžitá hodnota proměnné složky signálu za danou dobu T.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Rozdíl mezi maximální a minimální hodnotou signálu za dané období se nazývá „špičkové“ napětí

Stejnosměrná složka (průměrná hodnota) napětí (proudu) je aritmetickým průměrem okamžitých hodnot za období T.

Hodnotu konstantní složky signálu pro periodu lze zjistit i graficky. K tomu je nutné odečíst plochu pod úsečkou od plochy nad osou x a výsledný rozdíl vydělit tečkou. Jinak: časovou osu je třeba posunout tak, aby se plochy, které zabírá křivka napětí nad a pod osou x, shodovaly.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Z toho vyplývá, že pro všechny elektrické signály, které jsou symetrické kolem osy úsečky (například sinusový signál), je konstantní složka 0.

Příklad 1. Určete stejnosměrnou složku signálu (napětí) znázorněného na obrázku

Hostováno na http://www.allbest.ru/

a) použijeme grafickou metodu: rozsah amplitudy signálu bude. Vzhledem k tomu, že pro rozsah "sinus" dostaneme,

Konstantní složka signálu je tedy rovna a funkce má tvar

b) výpočtem určíme:

protože integrál sinu libovolného úhlu za periodu je nulový, dostáváme

Průměrná rektifikovaná hodnota - je definována jako aritmetický průměr modulu okamžitých hodnot

U unipolárních napětí je konstantní složka rovna průměrné rektifikované hodnotě (viz f-ly 3 a 4). Pro napětí s různou polaritou se tyto dva parametry liší. Je tedy známo, že pro harmonické napětí. Počítejme pro takový signál:

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Tedy pro harmonický signál s celovlnným usměrněním

RMS (rms) hodnota napětí je druhá odmocnina průměrné hodnoty druhé mocniny okamžitých hodnot

Dosazením do vzorce (5) a použitím substituce lze získat harmonický signál

Vztah mezi amplitudou (maximální hodnotou) a střední kvadratickou hodnotou pro jakoukoli formu změny okamžitých hodnot je určen vzorcem

kde je faktor hřebenu. Pro sinusové napětí.

Existuje vztah mezi efektivní hodnotou a průměrnými hodnotami usměrněného napětí

Tvarový faktor. Pro sinusové napětí můžete získat

Dosazením vzorce (6) do vzorce (7) získáme závislost mezi amplitudou a průměrnými usměrněnými hodnotami harmonického signálu

Při určování střední kvadratické hodnoty napětí pro nesinusové signály se používá stejný vzorec (5), který nahrazuje daný tvar napětí jako integrand.

Pro určení efektivní hodnoty však můžete dané napětí rozšířit do Fourierovy řady, přičemž určíte efektivní hodnotu každé harmonické Ui a konstantní složku U0. Pak bude střední kvadratická hodnota nesinusového napětí Usk

Průměrná rektifikovaná hodnota se zjistí podle vzorce (4) a maximální hodnota podle vzorců (6) a (8).

Hostováno na http://www.allbest.ru/

U některých často se vyskytujících forem napětí jsou jejich hodnoty známé a tabulkové. Například pro pilové napětí můžete získat nahrazením u(t)=t:

Příklad 2. Podívejme se na definici hodnot Usk pro impulsní napětí:

Hostováno na http://www.allbest.ru/

kde je pracovní cyklus pulsů.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hostováno na http://www.allbest.ru/

dosazením Um=Usk dostaneme

Proto je konstantní složka rovna nebo

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Pro pulzní unipolární signály

2. Obecné vlastnosti elektromechaniky A cal zařízení

Jakékoli elektromechanické zařízení se skládá ze 2 uzlů - měřicího převodníku a měřicího mechanismu.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Měřicí převodník převádí naměřenou hodnotu X na nějakou mezilehlou elektrickou hodnotu Y spojenou s X známou funkční závislostí.

Měřicí mechanismus je převodníkem dodané elektrické energie na mechanickou energii potřebnou k pohybu jeho pohyblivé části vzhledem ke stacionární.

V závislosti na typu převodníku se rozlišují zařízení, která jsou konvenčně označena takto:

Hostováno na http://www.allbest.ru/

- magnetoelektrický systém

Hostováno na http://www.allbest.ru/

- elektromagnetický systém

Hostováno na http://www.allbest.ru/

- elektrodynamický systém

Hostováno na http://www.allbest.ru/

- elektrostatický systém.

Jakýkoli mechanismus měřicího systému se skládá z pohyblivé a pevné části, na které působí mechanické síly úměrné měřené hodnotě. Tyto síly vytvářejí točivý moment M, který otáčí pohybující se systém ve směru rostoucích indikací ukazatele (šipka).

kde We je celková energie koncentrovaná v měřicím mechanismu,

- úhel vychýlení ukazatele.

Obecně

Při působení točivého momentu M se šipka odchyluje. Aby každá hodnota měřené hodnoty odpovídala pouze jedné hodnotě ukazatele, vzniká v měřicím mechanismu protipůsobící moment směřující k rotačnímu momentu. Protipůsobící moment lze získat mechanickými (většinou se jedná o speciální spirálové pružiny sloužící zároveň jako přívod proudu) nebo elektrickými silami.

Mechanický protipůsobící moment je roven

kde W je specifický protipůsobící moment v závislosti na vlastnostech pružného prvku.

Šipka zařízení zastaví svůj pohyb, když se moment rovná. V některých zařízeních - je vytvořen v důsledku sil elektrického původu, taková zařízení se nazývají poměrové měřiče.

V každém měřicím zařízení je také zařízení určené k urychlení procesu tlumení kmitů pohyblivé části zařízení. Toto zařízení vytváří moment zrychlení:

kde p je faktor tlumení v závislosti na typu a konstrukci tlumiče,

- úhlová rychlost pohybu pohyblivé části.

Nejběžnější v praxi jsou vzduchové, kapalinové a indukční klapky.

Pro posouzení kvality elektrických měřicích přístrojů se zavádějí následující parametry:

Citlivost přístroje je schopnost přístroje reagovat na změny měřené hodnoty. Odhaduje se poměrem změny hodnoty na výstupu zařízení ke změně hodnoty X na vstupu

Pokud je měřítko jednotné, pak

Citlivost rozlišujte podle proudu, podle napětí a podle výkonu. Převrácená hodnota citlivosti přístroje se nazývá přístrojová konstanta C.

kde n je počet dílků stupnice přístroje.

Přesnost zařízení je charakterizována hodnotami (absolutní chyba), (relativní chyba), (snížená chyba), K (třída přesnosti).

Vlastní spotřeba energie je parametr, který charakterizuje schopnost zařízení odebírat energii ze zdroje měřeného signálu. V praxi se tento výkon pohybuje v rozmezí od 10-11 do 10-5 wattů.

Doba klidu je doba od okamžiku zapnutí měřené hodnoty do okamžiku, kdy oscilace šipky ukazatele nepřekročí hodnotu absolutní chyby. Pro všechna zařízení.

Přístroje magnetoelektrického systému

Zařízení magnetoelektrického (ME) systému jsou založena na interakci pole permanentního magnetu s polem proudové smyčky.

Mohou být dvou typů:

Hostováno na http://www.allbest.ru/

- s pohyblivým rámem

Hostováno na http://www.allbest.ru/

- s pohyblivým magnetem

První jmenované mají lepší přesnost a větší citlivost. Druhý je jednodušší, spolehlivější a levnější. V praxi se více rozšířily přístroje systému ME s pohyblivým rámem (obr. 5).

Celková energie soustředěná v měřicím mechanismu se skládá z energie pole permanentního magnetu, energie cívky s proudem a energie interakce magnetického pole s cívkou s proudem, kde je vazba toku, rovna součinu z počtu siločar procházejících oběma stranami cívky, když je otočena o úhel, o počet jejích závitů n:

kde B je magnetická indukce (T), S je plocha obou stran cívky (m2). Celková energie mechanismu se tedy bude rovnat

Dříve se ukázalo, že točivý moment je stejný. Derivováním (9) dostaneme М=В·s·n·I. Již bylo také poznamenáno, že pohyblivý systém se otáčí, dokud nenastane rovnost rotačních a protiběžných momentů. Uvažujme tři případy.

Zařízením prochází konstantní proud.

Vzhledem k tomu, že protipůsobící moment, dostaneme. Řešením této rovnosti vzhledem k úhlu natočení šipky b lze určit rovnici pro měřítko přístroje systému ME

kde je aktuální citlivost zařízení

To ukazuje, že měřítko zařízení je jednotné a odchylka ukazatele závisí na směru toku proudu.

K ovládání úhlu vychýlení mechanismu se používá magnetický bočník.

Deska, kterou prochází část magnetického toku, je vyrobena z měkkého magnetického materiálu. Pohybem lze regulovat větvení proudění do magnetického bočníku a tím měnit indukci ve vzduchové mezeře zařízení.

Zklidněním mobilního systému ME přístrojů je magnetická indukce, bez použití speciálních přístrojů. Okamžik zklidnění magnetické indukce nastává v důsledku interakce magnetického toku s Foucaultovými proudy, které vznikají v hliníkovém rámu cívky.

Zvažte druhý případ, kdy má měřený proud sinusový tvar

V tomto případě okamžitá hodnota točivého momentu

Průměrná hodnota točivého momentu za období je

V důsledku toho přístroje systému ME, když jsou zahrnuty do obvodu sinusového proudu, vykazují nulu.

Případ, kdy je do zařízení přiváděn komplexní proměnný signál obsahující konstantní složku

Když je na zařízení systému ME přiveden střídavý signál, zařízení měří konstantní složku tohoto signálu (neboli průměrnou hodnotu).

Zařízení systému ME jsou integrátory, protože provést operaci průměrování

Výhody zařízení ME systému:

Vysoká citlivost (až 3? 10-11A).

Vysoká přesnost (až do třídy přesnosti 0,05).

Dobrá ochrana proti vnějším magnetickým polím, tk. vlastní indukčnost mezi těsně umístěnými póly permanentního magnetu je velká a činí 0,15 - 0,3 T.

Nízká spotřeba z měřeného obvodu (10-5-10-6 W).

Malé rozměry.

Nevýhody zařízení ME systému zahrnují:

Zařízení není chráněno proti přetížení.

Měří pouze stejnosměrnou složku signálu (průměrnou hodnotu) a neumožňuje měřit proměnné signály.

Přecitlivělost na okolní teplotu.

Oblast použití.

Ampérmetry a voltmetry pro měření proudu a napětí ve stejnosměrných obvodech. V kombinaci s různými měniči mohou pracovat i ve střídavých obvodech. Na bázi ME systému vznikají ohmmetry, vzorové laboratorní a pracovní měřicí přístroje. vysoce citlivé galvanometry.

Elektromagnetická zařízení S Témata

Zařízení elektromagnetického (EM) systému jsou založena na interakci magnetického pole solenoidu nebo cívky s pohyblivým jádrem vyrobeným z feromagnetické rohože seriál.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Obr.6

I. Teorie práce - splnění podmínky rovnováhy

kde je protipůsobící moment.

Energie převodovky

Stejně jako v předchozím případě zvažte Několik variant.

Měření stejnosměrného proudu I0. V tomto případě máme točivý moment rovný

a nepřátelské

.

Měřítko zařízení je kvadratické a na směru proudu nezáleží.

Vstupní proud je sinusový.

V tomto případě bude pohyblivá část zařízení díky své setrvačnosti reagovat na průměrnou hodnotu. Pak:

kde I je efektivní hodnota proudu.

Přístroje EM systému reagují na RMS a jsou také kalibrovány v RMS. Proto údaje takových zařízení nezávisí na tvaru měřených signálů.

Výhody.

Jednoduchost designu a spolehlivost.

Údaje jsou nezávislé na tvaru vlny.

Odolnost proti proudovému přetížení.

Vhodnost pro práci na stejnosměrném a střídavém proudu.

Nedostatky.

Nerovnoměrnost měřítka (na začátku stlačená, na konci natažená).

Nízká citlivost.

Velký odběr z měřeného obvodu (až 1W).

Nízká přesnost (kolísání indikací, vliv teploty, frekvence měřeného proudu).

Špatná ochrana proti vnějším magnetickým polím kvůli slabému vnitřnímu magnetickému poli. K ochraně před vnějšími poli se používají dva způsoby:

Stínění měkkým magnetickým železem (snižuje vliv vnějšího magnetického pole).

Astatizace. Myšlenkou metody je použití 2 identických uzlů, které vytvářejí točivý moment. Cívky uzlů jsou zapojeny do série, takže jejich magnetická pole jsou opačná. Vnější magnetický tok Ф se přičte k magnetickému toku Ф1 první cívky a odečte se od toku Ф2 druhé cívky. V důsledku toho zůstává celkový točivý moment nezměněn.

Oblast použití

Pro svou jednoduchost a nízkou cenu jsou široce používány pro měření proudů a napětí průmyslové frekvence (50 a 400 Hz) s třídou přesnosti 1,5-2,5. Nejvyšší dosažená třída přesnosti u laboratorních vzorků je 0,5.

Zařízení elektrodynamického systému

Princip činnosti je založen na interakci magnetických polí stacionárního a pohyblivé cívky, kterými protékají měřené proudy.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Obr.7

Rovnice měřítka je podobně odvozena z podmínky rovnováhy

kde je vzájemná indukčnost mezi cívkami. Podívejme se na několik případů.

Oba protékající proudy jsou konstantní, tzn. a - konst.

Pak

, A

Odtud můžete získat rovnici měřítka nástroje

Povaha měřítka zařízení elektrodynamického systému je tedy nerovnoměrná při. V , je charakter stupnice kvadratický.

Při měření ve střídavých obvodech bude pohyblivá část zařízení reagovat na průměrnou hodnotu točivého momentu

.

Ze vzorců vyplývá, že hodnoty zařízení systému ED jsou úměrné součinu proudů a dělení stupnice je platné pro konstantní hodnoty i proměnné.

Výhody

Mohou mít vysokou třídu přesnosti (až 0,2).

Poskytují násobení naměřených hodnot, tzn. v sériově-paralelním zapojení lze měřit výkon.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Nedostatky

Nízká citlivost.

měřítková nelinearita.

Velké rozměry a složitost provedení.

Špatná ochrana před vlivem vnějších magnetických polí, teploty, frekvence.

Přetížení není povoleno.

Krátký frekvenční rozsah(1,5 3 kHz).

Oblast použití

Používají se jako ampérmetry (do 200A), voltmetry (do 600V), wattmetry (do 1,5 kW). Mohou sloužit jako vzorové nástroje pro kalibraci pracovních nástrojů. Pro zvýšení citlivosti pevná cívka leží v měkkém magnetickém jádru. Takové zařízení se nazývá zařízení ferodynamického systému a je označeno.

Elektrostatické přístroje

Princip činnosti zařízení systému ES je založena na interakci dvou elektricky nabitých těles, což jsou pohyblivé a pevné desky, na které je přivedeno měřené napětí.

V praxi se rozšířily dva typy mechanismů.

Změna kapacity se provádí změnou aktivní plochy elektrod (obr. 8).

Elektrická kapacita se mění změnou vzdálenosti mezi elektrodami. Energie soustředěná v pohyblivé části zařízení

Potom jsou rotační a protipůsobící momenty stejné

Vyrovnáním těchto hodnot získáme rovnici pro měřítko přístroje systému ES

Desky kondenzátoru

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Z toho vyplývá, že přístroje systému ES jsou voltmetry vhodné pro měření stejnosměrného i střídavého napětí. Při měření sinusových napětí reagují na efektivní hodnotu signálu.

Výhody

Při měření stejnosměrného napětí jsou to ideální voltmetry s (neodebíra se proud ze zdroje signálu).

Při měření sinusového signálu mají kapacitu (velmi velkou), takže pracují na frekvencích do 10 30 MHz.

Dá se to udělat sami vysoká třída přesnost.

Vzhledem k tomu, že vzduch slouží v přístrojích jako izolant, lze na přístrojích měnit napětí až do (102 - 103) kV.

Nedostatky

Nízká citlivost (Umin asi 10V).

Nestabilita (změna kapacity, vliv teploty a vnějších elektrických polí). K ochraně se používá stínění.

Nelinearita charakteristiky.

Nízká spolehlivost.

aplikace

Používají se pro měření v řetězcích stejnosměrných a střídavých proudů o frekvenci od 20 Hz do 30 MHz. Lze použít jako referenční voltmetry pro měření vysokého napětí(třída přesnosti do 0,5).

Na závěr uvádíme souhrnnou tabulku rovnic pro stupnice měřicích mechanismů různých systémů.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hostováno na http://www.allbest.ru/

3. Měření proudu a napětí ve stejnosměrných a průmyslových proudových obvodech w pevná frekvence

Měření v poštovních obvodech Ó yannogo proud

Měření I a U ve stejnosměrných obvodech jsou nejčastěji prováděny zařízeními magnetoelektrického systému s celkovým vychylovacím proudem (20-50) mA. Vnitřní odpor takových zařízení je obvykle 1000 2000 ohmů.

Bočníky se používají k rozšíření rozsahu měření ampérmetrů.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Rpr Ix

Zde n = Ix\Ipr je posunovací koeficient.

Bočníky se dělí na vnitřní (umožňují měřit proudy do 30 A) a vnější (pro měření proudů nad 30 A). Lze je také rozdělit na jednotlivé (používané pouze s mechanismem, kterým jsou kalibrovány) a kalibrované (počítané pro jmenovité proudy a vhodné pro jakýkoli měřicí systém).

Pro rozšíření limitů voltmetrů se používají další odpory.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Zde je expanzní koeficient limitu.

Výpočet byl proveden podle podobného algoritmu. Vzhledem k tomu, co dostaneme

Přídavné odpory se dělí na typy, podobně jako bočníky.

Měření napětí a proudu v frekvenčních obvodech

K těmto účelům se používají elektromagnetická, elektrodynamická a elektrická zařízení. statické systémy.

při použití k měření proudu je cívka zařízení EM systému zapojena sériově do obvodu;

přístroje systému ED jako ampérmetr jsou zapojeny do série při proudech do 0,5A, při vysokých proudech jsou cívky zapojeny paralelně. U voltmetrů jsou cívky a přídavné odpory zapojeny do série;

Přístroje systému ES se používají pouze pro měření napětí. Na stejnosměrném proudu se meze rozšiřují pomocí přídavných odporů, na střídavém proudu pomocí kondenzátorů.

Z výše uvažovaného materiálu vyplývá, že přístroje systému ME mají nejvyšší metrologické a provozní vlastnosti. To určilo jejich dominantní uplatnění v oblasti elektrotechnických (radiotechnických) měření. Je však třeba znovu poznamenat jejich hlavní nevýhodu - nepřípustnost i krátkodobých přetížení (proudové pružiny, vlákna strií a závěsů vyhoří a deformují se).

4. Měření proudu a napětí přístroji s převodníky A věštci

Měření střídavého proudu přístroji ME systému vyžaduje speciální operaci - převod střídavého napětí na stejnosměrný proud s jeho dalším měřením přístrojem magnetoelektrického systému.

Pokud jsou jako měniče použity polovodičové prvky, pak se v tomto případě zařízení nazývá usměrňovač. Jako převodník lze použít i tepelné převodníky – v tomto případě máme termoelektrický voltmetr. Termoelektrická zařízení se používají v rozsahu nízkých a vysokých frekvencí.

Usměrňovací voltmetry

Podle obvodu usměrňovače se dělí na jednopůlvlnné a dvoupůlvlnné. Varianta půlvlnného okruhu v usměrňovač je na obr.9.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

V tomto případě, když je na vstup přivedeno harmonické napětí, bude zařízením procházet pulzující proud i(t). Vezmeme-li v úvahu, že indikace zařízení systému ME je úměrná průměrné hodnotě, získáme

Usměrňovače jsou kalibrovány v RMS sinusovém proudu. Kalibrační faktor C, který souvisí s odezvou zařízení na jeho naměřené hodnoty, je tvarový faktor Kf (C \u003d Kf), který lze vyjádřit jako průměr rektifikovaného a středního kvadratického proudu.

Indikace zařízení nebo údaj na stupnici se rovná

kde je určeno známým vzorcem

Při půlvlnném usměrnění K1f = 2,22 a při dvoupůlvlnném usměrnění - Kf2 = 1,11.

V usměrňovacích zařízeních se tedy odezva a kalibrace neshodují, takže jejich hodnoty jsou platné pouze pro sinusový signál. Pokud je tvar křivky měřeného proudu (napětí) odlišný od sinusového, pak se objeví chyba měření.

Nechť je změřeno nesinusové napětí a hodnota usměrňovacího zařízení je stejná. Pak lze podle vzorce vypočítat průměrnou rektifikovanou hodnotu naměřeného napětí

Pokud je znám tvar křivky měřeného napětí nebo jeho Kfh, pak lze střední kvadraturu měřeného napětí určit takto:

Jak vidíte, hodnoty Usk a Ushk pro nesinusové napětí se neshodují. Relativní chyba mezi požadovanou hodnotou napětí nesinusového proudu a údajem na stupnici Ushk je rovna

Chcete-li určit hodnotu voltmetru pro danou křivku proudu (napětí), postupujte takto:

Při znalosti tvaru měřeného napětí určete tvar proudu protékajícího měřicím mechanismem.

Hodnotu průměrného usměrněného napětí určete vzorcem

elektronický voltmetr osciloskop přístroj

Vypočítejte hodnoty přístroje pomocí vzorců

půlvlnné usměrnění,

Úplné usměrnění vlny.

Příklad3. Určete proud protékající měřičem při použití pilového napětí

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Určujeme na výstupu usměrňovače

Indikace na stupnici zařízení s přihlédnutím k odstupňování.

Efektivní napětí pro daný signál lze vypočítat pomocí vzorce

Pak bude chyba měření

Výhody

Jednoduchost implementace obvodu.

Vysoká spolehlivost.

Schopnost pracovat s vysokofrekvenčními signály.

Nedostatky

Nelineární VAC diod a jejich šíření.

Vliv okolní teploty.

Chyby frekvence způsobené přítomností kapacita p-n diodové přechody.

K odstranění posledních dvou nedostatků se používají schémata frekvenční a tepelné kompenzace.

Oblast použití

Používají se v kombinovaných přístrojích pro měření proudu a napětí v kombinaci s ohmmetry např. v přístrojích řady Ts (Ts20, Ts4117, Ts4353).

Termoelektrické voltmetry

Tato kombinace mili- nebo mikroampérmetrové ME systémy s jedním nebo více termočlánky (tepelnými převodníky).

Průtok měřeného proudu Ix ohřívačem (nichrom nebo konstantanový drát) vede k jeho ohřevu. K ohřívači je připojen termočlánkový kontakt (zlato - palladium, platina - platina-rhodium, chromel - kapky atd.).

Vlivem tepla vzniká v termočlánku termoproud, který vychyluje ukazatel přístroje. V ustáleném stavu je v důsledku tepelné setrvačnosti teplota ohřívače konstantní a je určena výkonem na něm rozptýleným.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

X

Přístroje reagují na efektivní hodnotu a jsou kalibrovány ve stejných hodnotách, takže naměřené hodnoty nezávisí na tvaru měřeného signálu.

Výhody

Nezávislost indikací na průběhu

Vysoká přesnost měření

Možnost měření vysokých frekvencí.

Nedostatky

Nízká citlivost

Vliv okolní teploty

Krátká životnost i za normálních provozních podmínek

Malá přetížitelnost.

Velká spotřeba energie.

5. Elektronické voltmetry

Nejčastěji se v rádiové elektronice měří napětí analogovými (ukazateli) nebo digitálními elektronickými voltmetry.

Elektronické zařízení je zařízení, jehož údaje jsou způsobeny proudem elektronických součástek, tzn. energie zdroje energie. Taková zařízení mají řadu výhod oproti usměrňovačům a termoelektrickým zařízením.

Výhody

Vysoká citlivost.

Velká vstupní impedance a nízká vstupní kapacita.

Široký frekvenční rozsah.

Schopnost odolat přetížení.

Mezi nevýhody patří složitější obvod a potřeba napájecích zdrojů.

V souladu s GOST jsou elektronické voltmetry označeny písmenem B a číslem od 1 do 9 (například B7-27A). První číslice označuje účel voltmetru, ostatní - možnost vývoje (model).

B1 - voltmetr pro ověřovací měření

B2 - voltmetry pro měření stejnosměrného napětí

B3 - voltmetry pro měření střídavých napětí

B4 - špičkové voltmetry

B5 - fázově citlivé voltmetry

B6 - selektivní voltmetry

B7 - univerzální voltmetry

B8 - voltmetry pro měření poměru napětí

B9 - měniče napětí

Skupina B2 - voltmetry pro měření konstanty n A příze

Strukturní schémata takových voltmetrů do značné míry závisí na rozsahu a měřené veličiny a proto se podmíněně dělí do dvou skupin.

Voltmetry pro měření vysokého napětí

Takové voltmetry umožňují měřit minimální napětí 1 V a mají obvod:

Hostováno na http://www.allbest.ru/

Hlavní prvky blokové schéma jsou vstupní zařízení VU, stejnosměrný zesilovač UPT a indikační zařízení IU magnetoelektrického systému.

Vstupní zařízení VU je navrženo tak, aby rozšiřovalo meze měřených napětí, filtrovalo vstupní signál a poskytovalo velký vstupní odpor. Obvykle obsahuje vstupní svorky, dělič napětí, předzesilovač a různé filtry.

Podobné dokumenty

Charakteristika elektromechanických přístrojů pro měření stejnosměrného, ​​střídavého proudu a napětí. Jejich konstrukce, princip činnosti, rozsah, výhody a nevýhody. Definice a klasifikace elektronických voltmetrů, přístrojové obvody.

semestrální práce, přidáno 26.03.2010


Pojem měřicích přístrojů, jejich druhy a klasifikace chyb. Metrologické vlastnosti měřidel, vlastnosti norem pro jejich hodnoty. Soukromé dynamické charakteristiky analogově-digitální převodníky a digitální měřicí přístroje.

semestrální práce, přidáno 01.03.2013


Prostředky elektrických měření: měření, převodníky, komplexní instalace. Klasifikace měřicí zařízení. Metody a chyby měření. Stanovení hodnoty dělení a mezní hodnoty modulu hlavní a doplňkové chyby voltmetru.

praktická práce, přidáno 03.05.2015


Základní vlastnosti naměřených chyb. Technické a metrologické vlastnosti elektrických měřicích přístrojů, jejich srovnávací analýza. Modelování a implementace virtuálního nástroje v softwarové prostředí National Instruments, LabView.

semestrální práce, přidáno 04.09.2015


Měřicí přístroje, kterými můžete měřit napětí, proud, frekvenci a fázový rozdíl. Metrologické charakteristiky zařízení. Výběr wattmetru pro měření činného výkonu spotřebovaného zátěží. Relativní chyby měření.

úkol, přidáno 6.7.2014


Klasifikace metod pro zlepšení přesnosti měřicích přístrojů. Snížení aditivní chyby. Metoda záporného spojení, invariance, přímý průběh, pomocná měření. Periodické automatické ladění parametrů. Druhy rušení, způsoby jejich popisu.

semestrální práce, přidáno 13.11.2011


Přehled existujících metod a prostředků měření vzdálenosti: obecné pojmy a definice. Tloušťkoměry mechanické, elektromagnetické, ultrazvukové, magnetické a vířivé proudy. Vlastnosti ultrazvukového tloušťkoměru A1210, jeho výhody a nevýhody.

semestrální práce, přidáno 21.03.2012


Základní pojmy a definice měřicích zařízení; klasifikace zařízení a vlastnosti použití mikroprocesorů. Studium softwaru komplexu automatizace měření a počítače; výpočet ekonomické účinnosti zařízení.

práce, přidáno 15.03.2014


Metrologie jako věda o měření, metodách a prostředcích zajištění jejich jednoty a způsobech dosažení požadované přesnosti. Způsoby normalizace metrologických charakteristik měřidel, ověřování elektrodynamických a elektromagnetických zařízení.

semestrální práce, přidáno 11.9.2012


Parametry chyb a metody jejich měření podle G.821. Schéma pro měření parametrů DSP kanálů typu "point-to-point". Základní principy metodiky měření podle G.826. Metoda indikačních měření. Měření parametrů kódových chyb, jejich souvislost s bitovými chybami.

Základní parametry měřicích přístrojů

Každé měřicí zařízení musí mít určité parametry, které by poskytovaly přesnější výsledky měření. Nejvíc obecné parametry Mezi měřicí přístroje patří:

Citlivost - poměr změny signálu na výstupu zařízení ke změně naměřené hodnoty, která jej způsobila.

Práh citlivosti - minimální hodnota naměřené hodnoty na vstupu zařízení, při které je ještě možné ji odečíst.

Amplitudový rozsah - minimální a maximální hodnoty měřené hodnoty, měřené s danou přesností.

Vstupní odpor - odpor mezi svorkami zařízení, ke kterému je připojen předmět měření. Tento parametr je důležitý pro voltmetry, osciloskopy a další zařízení, která při měření vytvářejí dodatečné zatížení studovaného obvodu. U generátorů se tento parametr nazývá výstupní impedance.

Přesnost měření je parametr, který odráží blízkost výsledku měření ke skutečné hodnotě měřené veličiny.

Výkon – doba, za kterou se hodnoty zařízení ustálí.

Typ škálové rovnice je nejvhodnější škála s lineární závislostí,

Měření libovolné fyzikální veličiny spočívá v určení její hodnoty pomocí speciálních technické prostředky srovnáním s nějakou hodnotou této veličiny, branou jako jednotka.

Všechny prostředky používané přímo při měření se nazývají měřící zařízení a dělí se do tří skupin podle charakteru jejich účasti na procesu měření: míry, měřící přístroje a měřící přístroje. Míry a měřicí přístroje se dělí na vzorové a pracovní.

Vzorové míry a měřící přístroje se používají k reprodukci a kalibraci různých měřítek a měřících přístrojů. Ty vzorové míry a měřicí přístroje, které jsou určeny k realizaci a ukládání jednotek měření veličin s nejvyšší přesností dosažitelnou v daném stavu techniky, se nazývají etalony.

Pracovní míry a měřicí přístroje slouží k praktickým účelům měření a dělí se na laboratorní a technické. Laboratorní opatření a měřicí přístroje jsou vyšší než technické, protože jejich aplikace zohledňuje přesnost měření pomocí korekčních tabulek nebo vzorců.

Radiomechanik ve své praktické činnosti využívá elektrotechnická a radiotechnická měření ke kontrole, seřizování, seřizování a opravám domácích rozhlasových a televizních zařízení. Při hledání jednoduchých závad se často omezují na měření napětí, proudů a odporů. Složitější měření se používají k hledání složitých závad, stejně jako k ladění a seřizování rozhlasových a televizních zařízení.

Metrologická spolehlivost je parametr, který závisí na implicitních poruchách zařízení spojených s odchodem parametrů za toleranční meze v čase.

Jednotky fyzikálních veličin

V naší zemi byla 1. ledna 1982 uvedena v platnost GOST 8.417-81 GSI. Jednotky fyzikálních veličin, které počítají s přechodem na povinné používání jednotek mezinárodní systém(SI), která je základem pro sjednocení jednotek fyzikálních veličin po celém světě. Základní jednotky tohoto systému jsou: délka (metr), hmotnost (kilogram), čas (sekunda), elektrický proud (ampér), termodynamická teplota (kelvin), látkové množství (mol) a svítivost (kandela).

Spolu se základními jednotkami SI se používají jejich derivace a také jednotky desetinných násobků (více než 10, 100, ... krát) a dílčích násobků (méně než 10, 100, ... krát) jednotek. Zde jsou názvy některých základních a odvozených jednotek: elektřina- ampér (A), elektrické napětí - volt (V), elektrický výkon - watt (W), elektrický odpor - ohm (Ohm), elektrická vodivost - Siemens (Cm), elektrická kapacita - farad (F), indukčnost - henry ( H), frekvence - hertz (Hz), čas - sekunda (s).

Názvy a symboly desetinných násobků a dílčích násobků se tvoří přidáním následujících předpon:

Atto (a) 10-18, femto (f) 10-15, piko (p) 10-12, nano (n) 10-9, mikro (mk) 10-6, mili (m) 10-3, centi ( c) 10 -2, deci (d) 10 -1, deka (da) 10, hekto (g) 10 2, kilo (k) 10 3, mega (M) 10 6, giga (G) 10 9, tera ( T) 1012.

Chyby měření

Účelem měření je získat číselnou hodnotu měřené veličiny a odhadnout chybu. Chyba; nevyhnutelné i při nejpečlivějších měřeních. Nelze tedy získat skutečnou hodnotu měřené veličiny.

K určení chyb měření se místo skutečné hodnoty používá skutečná hodnota AD měřené veličiny, která je určena vzorovým přístrojem nebo jako aritmetický průměr A cf výsledků velkého počtu n měření:

Absolutní chyba měření ΔA je rozdíl mezi výsledkem měření A a skutečnou hodnotou měřené veličiny A D: AΔ \u003d A - A D.

Při práci s laboratorními přístroji se používá absolutní chyba s opačným znaménkem, nazývaná korekce.

Použití absolutní chyby k posouzení přesnosti měření je nepohodlné, protože není stejná v různých mezích měření. Absolutní chyba je tedy porovnána s jednou ze získaných hodnot měřené veličiny, tj. je určena relativní chyba.

Rozlište skutečnou relativní chybu Y D%, která je definována jako poměr absolutní chyby ke skutečné hodnotě naměřené hodnoty:

Y D \u003d (ΔA / A D) 100 a redukovaná relativní chyba Y D%, která je definována jako poměr absolutní chyby k maximální možné hodnotě naměřené hodnoty A pr, tj. k horní hranici měření:

Y pr \u003d (ΔA / A pr) ∙ 100

V případě použití vícerozsahových přístrojů je nutné zvolit takovou mez měření, při které jsou výchylky ukazatele ukazatele umístěny blíže ke konci stupnice. V tomto případě se skutečná chyba blíží dané. Když je ukazatel nastaven na začátek stupnice, skutečná chyba prudce narůstá s danou hodnotou nezměněnou.

Přesnost měřicích přístrojů se hodnotí největší hodnotou dovolené chyby, která je uvedena na stupnici a v pasportu přístroje ve formě absolutních, skutečných nebo redukovaných chyb. U elektrických měřicích přístrojů určuje třídu jejich přesnosti největší redukovaná chyba. Bylo stanoveno devět tříd přesnosti: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Rádiové měřicí přístroje nemají třídu přesnosti, protože některé z nich nemají číselník a tam, kde je, jsou ovlivněny jeho hodnoty elektronický obvod se kterým se používá. Pro posouzení přesnosti rádiových měřicích přístrojů se používají absolutní a relativní chyby.

Absolutní chyba zařízení je indikována jako jedna hodnota (například ± 1 Hz - drift frekvence generátoru při kolísání sítě) nebo jako součet dvou hodnot, z nichž jedna závisí a druhá nezávisí na měřené hodnotě ( například 0,1 F + 4, Hz, je chyba v nastavení frekvence opakování pulzů generátoru).

Relativní chyba přístroje se udává v procentech jednou hodnotou (například ± 6 %, - chyba voltmetru při měření střídavého napětí) nebo jako součet dvou hodnot, z nichž první určuje chybu pro velké naměřené hodnoty a druhý pro malé (například 1 + 6R ,%, - chyba univerzálního můstku při měření odporu).

V závislosti na podmínkách měření mohou být absolutní a relativní chyby základní a doplňkové. Hlavní je chyba zařízení, které funguje za normálních podmínek (teplota, vlhkost, tlak). Hlavní chyba závisí na konstrukčních vlastnostech zařízení, kvalitě jeho výroby, přesnosti dělení stupnice atd. Další chybou je chyba zařízení pracujícího v jiných než normálních podmínkách. Hodnota dodatečné chyby je indikována jako součet k hlavní chybě nebo korekční faktor k výsledku měření.

Podle důvodů vzniku chyb se dělí na systematické a náhodné. První z nich jsou způsobeny nepřesností stupnice přístrojových stupnic, jejich nefunkčností, vlivem mechanických, tepelných či jiných faktorů. Tyto chyby se při následných měřeních opakují, lze je odhalit a odstranit při zpracování výsledků měření. Náhodné chyby vznikají z mnoha důvodů, které nelze zohlednit (například nepravidelné kolísání napětí napájecích zdrojů, náhodné změny vnějších podmínek atd.).

Při opakovaných měřeních se ukazuje, že náhodné chyby se liší jak v hodnotě, tak ve znaménku. Pro snížení vlivu náhodných chyb na výsledek měření je nutné měření nkrát opakovat, vypočítat aritmetický průměr výsledků měření А cf a přijmout jej jako reálnou hodnotu. Pro posouzení vlivu náhodné chyby se používá střední kvadratická chyba o, která se vypočítá podle vzorce

Čím menší je střední kvadratická chyba, tím přesnější je měření a tím menší vliv náhodné chyby na výsledek měření.