Soorten en methoden van elektrische metingen

Bij het studeren van elektrotechniek moet men omgaan met en meten van elektrische, magnetische en mechanische grootheden.

Een elektrische, magnetische of andere grootheid meten is deze vergelijken met een andere homogene grootheid die als eenheid wordt beschouwd.

Dit artikel bespreekt de belangrijkste meetclassificatie voor theorie en praktijk van elektrische metingen… Deze classificatie kan de classificatie van metingen vanuit methodologisch oogpunt omvatten, d.w.z. afhankelijk van de algemene methoden om de meetresultaten te verkrijgen (types of klassen van metingen), de classificatie van metingen afhankelijk van het gebruik van principes en meetinstrumenten (meetmethoden) en de classificatie van metingen afhankelijk van de dynamiek van de gemeten waarden.

Soorten elektrische metingen

Afhankelijk van de algemene methoden om het resultaat te verkrijgen, zijn metingen onderverdeeld in de volgende typen: direct, indirect en gezamenlijk.

Voor directe metingen omvatten die waarvan het resultaat rechtstreeks uit experimentele gegevens wordt verkregen.Directe meting kan conventioneel worden uitgedrukt door de formule Y = X, waarbij Y de gewenste waarde van de gemeten waarde is; X — waarde rechtstreeks verkregen uit experimentele gegevens. Dit type meting omvat metingen van verschillende fysieke grootheden met behulp van instrumenten die zijn gekalibreerd in vastgestelde eenheden.

Bijvoorbeeld stroommetingen met een ampèremeter, temperatuurmetingen met een thermometer etc. Dit type meting omvat ook metingen waarbij de gewenste waarde van een grootheid wordt bepaald door directe vergelijking met een meting. De gebruikte middelen en de eenvoud (of complexiteit) van het experiment worden niet in aanmerking genomen bij het toekennen van een lineaire meting.

Indirect wordt zo'n meting genoemd, waarbij de gewenste waarde van de grootheid wordt gevonden op basis van de bekende relatie tussen deze grootheid en de grootheden die aan directe metingen worden onderworpen. Voor indirecte metingen wordt de numerieke waarde van de gemeten waarde bepaald door de formule Y = F (Xl, X2 ... Xn) te berekenen, waarbij Y — de vereiste waarde van de gemeten waarde; NS1, X2, Xn — de waarden van de gemeten grootheden. Een voorbeeld van indirecte metingen is het meten van vermogen in gelijkstroomcircuits met een ampèremeter en een voltmeter.

Gezamenlijke metingen worden die genoemd waarvoor de vereiste waarden van verschillende grootheden worden bepaald door het systeem van vergelijkingen op te lossen dat de waarden van de vereiste grootheden verbindt met de direct gemeten grootheden. Als voorbeeld van gezamenlijke metingen kan de definitie van de coëfficiënten in de formule met betrekking tot de weerstandsweerstand met zijn temperatuur worden gegeven: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Elektrische meetmethoden

Afhankelijk van de set technieken voor het gebruik van de principes en meetinstrumenten zijn alle methoden onderverdeeld in een directe beoordelingsmethode en vergelijkingsmethoden.

De essentie van de directe beoordelingsmethode bestaat erin dat de waarde van de gemeten grootheid wordt geschat op basis van de aflezingen van één (directe metingen) of meerdere (indirecte metingen) apparaten, vooraf gekalibreerd in eenheden van de gemeten grootheid of in eenheden van andere grootheden waarvan de gemeten grootheid afhangt.

Het eenvoudigste voorbeeld van een directe schattingsmethode is de meting van elke grootheid met een apparaat waarvan de schaal is ingedeeld in de juiste eenheden.

De tweede grote groep van elektrische meetmethoden is samengevoegd onder de algemene naam vergelijkingsmethoden... Hieronder vallen al die elektrische meetmethoden waarbij de gemeten waarde wordt vergeleken met de door de meting gereproduceerde waarde. Een onderscheidend kenmerk van vergelijkingsmethoden is dus de directe betrokkenheid van metingen bij het meetproces.

Vergelijkingsmethoden zijn onderverdeeld in de volgende: null, differentieel, substitutie en matching.

Null-methode Dit is een methode om een ​​gemeten waarde te vergelijken met een meting waarbij het resultaat van de invloed van de waarden op de meting wordt herleid tot nul. Zo verdwijnt bij het bereiken van het evenwicht een bepaald verschijnsel, bijvoorbeeld de stroom in een deel van een stroomkring of de spanning daarover, die met behulp van daarvoor bestemde apparaten kan worden geregistreerd. — nul indicatoren. Door de hoge gevoeligheid van de nulindicatoren, maar ook doordat de metingen met grote nauwkeurigheid uitgevoerd kunnen worden, wordt tevens een hoge meetnauwkeurigheid verkregen.

Een voorbeeld van een toepassing van de nulmethode is het meten van elektrische weerstand via een volledig uitgebalanceerde brug.

Bij de differentiële methode wordt, net als bij de nulmethode, de gemeten waarde direct of indirect vergeleken met de meting, en de waarde van de gemeten waarde als resultaat van de vergelijking wordt beoordeeld aan de hand van het verschil tussen de effecten die gelijktijdig door deze waarden worden geproduceerd. ​en de bekende waarde gereproduceerd door de meting. Met de differentiaalmethode wordt dus een onvolledige balans van de gemeten waarde verkregen, en dit is het verschil tussen de differentiaalmethode en nul.

De differentiaalmethode combineert enkele kenmerken van de directe schattingsmethode en enkele kenmerken van de nulmethode. Het kan alleen een zeer nauwkeurig meetresultaat geven als de gemeten waarde en de meting iets van elkaar verschillen.

Als het verschil tussen deze twee grootheden bijvoorbeeld 1% is en wordt gemeten met een fout van maximaal 1%, dan wordt de meetfout van de gewenste grootheid dus teruggebracht tot 0,01% als er geen rekening wordt gehouden met meetfouten. Een voorbeeld van de toepassing van de differentiaalmethode is het meten van het verschil tussen twee spanningen met een voltmeter, waarvan de ene met grote nauwkeurigheid bekend is en de andere de gewenste waarde.

Een substitutiemethode bestaat uit het achtereenvolgens meten van de gewenste waarde met een apparaat en het met hetzelfde apparaat meten van een maat die een waarde reproduceert die homogeen is met de gemeten waarde. Uit de resultaten van twee metingen kan de gewenste waarde worden berekend.Vanwege het feit dat beide metingen door hetzelfde apparaat onder dezelfde externe omstandigheden worden uitgevoerd en de gewenste waarde wordt bepaald door de verhouding van de apparaataflezingen, wordt de fout van het meetresultaat aanzienlijk verminderd. Aangezien de fout van het instrument meestal niet hetzelfde is op verschillende punten van de schaal, wordt de hoogste meetnauwkeurigheid bereikt met dezelfde meetwaarden van het instrument.

Een voorbeeld van het toepassen van de substitutiemethode is het meten van een relatief grote Gelijkstroom elektrische weerstand door achtereenvolgens de stroom te meten die door de geregelde weerstand en het monster vloeit. Tijdens de metingen moet de schakeling door dezelfde stroombron worden gevoed. De weerstand van de stroombron en het apparaat dat de stroom meet, moet erg klein zijn in vergelijking met de variabele weerstanden en de voorbeeldweerstanden.

Matching-methode Dit is een methode waarbij het verschil tussen de gemeten waarde en de uit de meting gereproduceerde waarde wordt gemeten met behulp van de matching van de schaalmarkering of periodieke signalen. Deze methode wordt veel gebruikt in de praktijk van niet-elektrische metingen.

Een voorbeeld hiervan is het meten van lengte schuifmaat… Bij elektrische metingen is een voorbeeld het meten van de lichaamssnelheid met een stroboscoop.

We zullen ook een classificatie van metingen aangeven op basis van de verandering in de tijd van de gemeten waarde... Afhankelijk van of de gemeten waarde verandert in de tijd of onveranderd blijft tijdens het meetproces, wordt er onderscheid gemaakt tussen statische en dynamische metingen. Statisch verwijst naar metingen van constante of stationaire waarden.Deze omvatten metingen van de rms en amplitudewaarden van grootheden, maar in stabiele toestand.

Als momentane waarden van in de tijd variërende grootheden worden gemeten, worden de metingen dynamisch genoemd... Als u tijdens dynamische metingen met de meetinstrumenten continu de waarden van de gemeten grootheid kunt observeren, worden dergelijke metingen continu genoemd.

Het is mogelijk om metingen van elke grootheid uit te voeren door de waarden ervan te meten op bepaalde tijdstippen t1, t2, enz. Hierdoor zullen niet alle waarden van de gemeten grootheid bekend zijn, maar alleen de waarden op de geselecteerde tijdstippen. Dergelijke metingen worden apart genoemd.