Электрическим измерением называют нахождение значений физических величин в электронике и электротехнике опытным путем с помощью специальных технических средств (например, с помощью электроизмерительных приборов). Устройства, воспроизводящие единицу измерения, с которой сравнивается измеряемая величина, называются мерами.
- В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяют на эталоны, образцовые и рабочие.
- Эталоны обеспечивают воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей для данного уровня техники точностью.
- Образцовые меры служат для поверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов.
Рабочие меры используют для поверки измерительных приборов и для непосредственных измерений в научных организациях и на промышленных предприятиях. В зависимости от способа получения результатов измерения делят на два вида: прямые и косвенные. Прямыми называют измерения, при которых искомое значение физической величины определяют непосредственно по показанию прибора.
- К ним относятся: измерение тока амперметром, электроэнергии — счетчиком, напряжения — вольтметром и др.
- Косвенными называют измерения, при которых искомое значение физической величины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, полученными в результате прямых измерений (определение электрического сопротивления R по показаниям амперметра и вольтметра, т.е.
R = U/I). В зависимости от приемов использования принципов измерений и измерительных приборов все методы измерения делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения. Под методом непосредственной оценки понимают метод, при котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (значение тока — по амперметру, значение напряжения — по вольтметру и др.).
- Метод непосредственной оценки прост, но отличается сравнительно невысокой точностью.
- Методом сравнения называют метод, при котором измеряемая величина в измерительной цепи сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой.
- Методы сравнения подразделяют на нулевой, дифференциальный и замещения.
- Нулевой метод — это метод сравнения измеряемой величины с мерой, в котором результирующий эффект воздействия сравниваемых величин на прибор доводят до нуля (измерение электрического сопротивления с помощью уравновешенного моста).
Дифференциальный метод — это метод сравнения, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой (измерение электрического сопротивления с помощью неуравновешенного моста). Метод замещения — это метод сравнения, в котором измеряемую величину в измерительной цепи замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
Какие существуют виды средств измерений?
Стандартизация и сертификация продукции невозможны без использования средств измерения, то есть таких технических средств, которые необходимы при оценке точности результатов измерений. Средства измерения бывают разных видов, которые выделяются по способам конструктивной реализации и по метрологическому предназначению.
Если обратиться к способам конструктивной реализации, то средства измерения можно разделить на меры величины, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы. Меры величины, в свою очередь, можно разделить на однозначные меры, многозначные меры и наборы мер.
Чтобы измерить чт о-либо, его надо сравнить с мерой при помощи каких-нибудь технических приспособлений, которые на профессиональном языке называются компараторами. Например, компаратором являются весы или мерные ложки. Однозначные меры — это стандартные образцы, которых бывает два вида: стандартные образцы состава (материала) и стандартные образцы свойств.
Перед своим использованием каждый стандартный образец непременно должен пройти метрологическую аттестацию в органах метрологической службы. В зависимости от того, на каких уровнях и в каких сферах будут использоваться стандартные образцы, они могут быть межгосударственными, государственными, отраслевыми и стандартными образцами организации (предприятия).
Измерительными преобразователями называются средства измерения, которые выражают измеряемую величину через другую величину. Также это могут быть средства измерения, которые преобразуют измеряемую величину в сигнал измерительной информации. Таким образом становится возможным его обрабатывать, преобразовывать и хранить.
В зависимости от того, как именно измерительные преобразователи преобразовывают измеряемую величину, их делят на аналоговые преобразователи (АП), цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В зависимости от того, какую позицию занимают измерительные преобразователи в цепи измерения, их делят на первичные измерительные преобразователи, которые отличаются тем, что непосредственно контактируют с объектом измерения, и на промежуточные измерительные преобразователи, они располагаются после первичных преобразователей.
Первичный измерительный преобразователь — это, иными словами, датчик. Он технически обособлен, и от него поступают в измерительную цепь сигналы, в которых содержится измерительная информация. Не обязательно датчик находится рядом со следующим промежуточным средством измерения, он может быть от него далеко.
Однако обязательными свойствами измерительного преобразователя должны быть нормированные метрологические свойства и вхождение в цепь измерения. Измерительным прибором называется средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. Прибор устроен таким образом, чтобы суметь преобразовать измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму.
Электрические измерения
Чтобы измерительная информация была доступна наблюдателю, обычно конструкция прибора включает в себя шкала со стрелкой или цифроуказатель.
Какие виды измерений используют электрики?
Электрические измерения, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др.
Какие способы измерения вам известны?
Под методом измерения понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Для прямых измерений можно выделить несколько основных методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой, совпадений и замещения.
- При косвенных измерениях широко применяют преобразование измеряемой величины в процессе измерений.
- Метод непосредственной оценки дает значение измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.
- Например, измерение давления пружинным манометром, массы на циферблатных весах, силы электрического тока амперметром и т.д.
Точность измерений с помощью этого метода бывает ограниченной, но быстрота процесса измерения делает его незаменимым для практического применения. Наиболее многочисленной группой средство измерений, применяемых для измерения этим методом, являются показывающие, в том числе и стрелочные, приборы (манометры, вольтметры, расходомеры и др.).
- Измерение с помощью интегрирующего измерительного прибора-счетчика также является методом непосредственной оценки.
- Этим же методом осуществляют измерения с помощью самопищущих приборов.
- Однако определение какой-либо величины путем планиметрирования площади, ограниченной записанной кривой, уже не является методом непосредственной оценки и относится к косвенным методам.
В случае выполнения особо точных измерений применяют метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирям или измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнения с ЭДС нормального элемента.
- Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами, называется методом противопоставления.
- Например, взвешивание груза на равноплечих весах, когда измеряемая масса определяется как сумма масс гирь, ее уравновешивающих, и показания по шкале весов.
Этот метод позволяет уменьшить воздействие на результаты измерений влияющих величин, так как они более или менее равномерно искажают сигналы измерительной информации как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой.
Дифференциальный (разностный) метод характеризуется измерением разности между значениями измеряемой и известной (воспроизводимой мерой) величин. Например, измерения путем сравнения с образцовой мерой на компараторе, выполняемые при поверке мер длины. Дифференциальный метод позволяет получать результаты с высокой точностью даже при применении относительно грубых средств для измерения разности.
Но осуществлять этот метод возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значение которой близко к значению измеряемой. Это во многом случаях легче, чем изготовить средство измерений высокой точности. Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.
Что относится к средствам измерений?
Средство измерений – это техническое средство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. К средствам измерений относят меры и измерительные приборы, преобразователи, установки и системы. От средств измерений зависит правильное определение значения измеряемой величины в процессе измерения.
- Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.
- Например, гиря – мера массы, измерительный резистор – мера электрического сопротивления и т.п.
- К мерам относятся так же стандартные образцы и эталонные вещества.
- Стандартный образец – это мера для воспроизведения единиц величин, характеризующих свойства или состав веществ и материалов или среднелегированной стали с аттестованным содержанием химических элементов, образцы шероховатости поверхности.
Эталонное вещество – это вещество с известными свойствами, воспроизводимыми при соблюдении условий приготовления, указанных в утвержденной спецификации, например «чистая» вода, «чистые» газы, «чистые» металлы. Эталонные вещества воспроизводят строго регламентированный состав веществ и широко используется при производстве количественных химических анализов и в создании реперных точек шкал.
- Например, «чистый» цинк служит для воспроизведения температуры ≈420 °С.
- В случае если мера должна использоваться исключительно со значениями, вычисляемыми согласно инструкции по эксплуатации с учетом поправок, приведенных в сопроводительной документации, то применяют меру не с номинальным, а с действительным значением.
Меры подразделяют на однозначные и многозначные. Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера. По сути, она воспроизводит либо единицу измерения, либо некоторое определенное числовое значение данной физической величины. Например, измерительная катушка сопротивления, гиря, плоскопараллельная концевая мера длины, измерительная колба, измерительный резистор, нормальный элемент, конденсатор постоянной емкости.
Из однозначных мер собирают наборы мер. Набор мер – это специально подобранный комплект мер, применяемых не только по отдельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда одноименных величин различного размера, например набор измерительных конденсаторов, набор плоскопараллельных концевых мер длины, набор гирь.
Многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин различного размера, например конденсатор переменной емкости, вариометр индуктивности, линейки с миллиметровыми делениями. Эталонные средства измерений предназначены для передачи размеров единиц физических величин от эталонов или более точных образцовых средств рабочим средствам.
Эталонными средствами измерений являются меры, измерительные приборы и устройства, прошедшие метрологическую аттестацию и утвержденные органами государственной или ведомственной метрологической службы в качестве эталонных. По назначению следует различать исходные и подчиненные эталонные средства измерений.
Исходными называют эталонные средства измерений, от которых размер единицы передается с наивысшей в данном подразделении метрологической службы точностью.
