Elektriliste mõõtmiste tüübid ja meetodid
Elektrotehnikat õppides tuleb tegeleda elektriliste, magnetiliste ja mehaaniliste suurustega ning neid mõõta.
Elektrilise, magnetilise või muu suuruse mõõtmine tähendab selle võrdlemist mõne teise homogeense suurusega, mida võetakse ühikuna.
Selles artiklis käsitletakse kõige olulisemat mõõtmise klassifikatsiooni elektrimõõtmiste teooria ja praktika… See klassifikatsioon võib hõlmata mõõtmiste klassifitseerimist metodoloogilisest vaatepunktist, st. olenevalt mõõtmistulemuste saamise üldistest meetoditest (mõõtmiste liigid või klassid), mõõtmiste klassifikatsioonist sõltuvalt põhimõtete ja mõõteseadmete kasutamisest (mõõtmismeetoditest) ning mõõtmiste klassifikatsioonist sõltuvalt mõõdetud väärtuste dünaamikast.
Elektrimõõtmiste tüübid
Sõltuvalt tulemuse saamise üldistest meetoditest jagatakse mõõtmised järgmisteks tüüpideks: otsene, kaudne ja liigend.
Otseste mõõtmiste jaoks hõlmavad need, mille tulemus on saadud otse katseandmetest.Otsest mõõtmist saab tinglikult väljendada valemiga Y = X, kus Y on mõõdetud väärtuse soovitud väärtus; X — otse katseandmetest saadud väärtus. Seda tüüpi mõõtmine hõlmab erinevate füüsikaliste suuruste mõõtmist kindlaksmääratud ühikutes kalibreeritud instrumentide abil.
Näiteks voolutugevuse mõõtmine ampermeetriga, temperatuuri mõõtmine termomeetriga jne. Seda tüüpi mõõtmised hõlmavad ka mõõtmisi, kus suuruse soovitud väärtus määratakse mõõtjaga vahetu võrdluse teel. Sirgmõõtmise omistamisel ei võeta arvesse kasutatud vahendeid ega katse lihtsust (või keerukust).
Kaudseks nimetatakse sellist mõõtmist, mille puhul leitakse suuruse soovitud väärtus selle suuruse ja otsemõõdetavate suuruste vahelise teadaoleva seose alusel. Kaudsete mõõtmiste korral määratakse mõõdetud väärtuse arvväärtus valemi Y = F (Xl, X2 ... Xn) arvutamisega, kus Y — mõõdetud väärtuse nõutav väärtus; NS1, X2, Xn - mõõdetud suuruste väärtused. Kaudsete mõõtmiste näide on võimsuse mõõtmine alalisvooluahelates ampermeetri ja voltmeetriga.
Ühismõõtmisteks nimetatakse neid, mille jaoks määratakse erinevate suuruste nõutavad väärtused, lahendades võrrandisüsteemi, mis ühendab vajalike suuruste väärtused otse mõõdetud suurustega. Liigeste mõõtmise näitena võib tuua koefitsientide määratluse valemis, mis on seotud takistustakisti ja selle temperatuuriga: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Elektrilised mõõtmismeetodid
Otsese hindamismeetodi olemus seisneb selles, et mõõdetud suuruse väärtust hinnatakse ühe (otsesed mõõtmised) või mitme (kaudsed mõõtmised) seadme näitude põhjal, mis on eelnevalt kalibreeritud mõõdetud suuruse ühikutes või ühikutes. muud suurused, millest sõltub mõõdetud suurussuurus.
Lihtsaim näide otsesest hindamismeetodist on iga suuruse mõõtmine seadmega, mille skaala on gradueeritud vastavates ühikutes.
Teine suur elektrimõõtmismeetodite rühm on koondatud üldnimetuse võrdlusmeetodite alla... Nende hulka kuuluvad kõik need elektrilised mõõtmismeetodid, mille puhul mõõdetud väärtust võrreldakse mõõte abil reprodutseeritava väärtusega. Seega on võrdlusmeetodite eripäraks meetmete otsene kaasamine mõõtmisprotsessi.
Võrdlusmeetodid jagunevad järgmisteks: null-, diferentsiaal-, asendus- ja sobitamine.
Nullmeetod See on meetod mõõdetud väärtuse võrdlemiseks mõõduga, mille puhul väärtuste mõju mõõtmisele vähendatakse nullini. Seega kaob tasakaalu saavutamisel mingi nähtus, näiteks voolutugevus mingis vooluringi lõigul või selle peal olev pinge, mida saab salvestada selleks otstarbeks mõeldud seadmete abil. — nullindikaatorid. Tänu nullindikaatorite suurele tundlikkusele ja ka seetõttu, et mõõtmisi saab läbi viia suure täpsusega, saavutatakse ka kõrge mõõtetäpsus.
Nullmeetodi rakenduse näide oleks elektritakistuse mõõtmine täielikult tasakaalustatud silla kaudu.
Diferentsiaalmeetodil, nagu ka nullmeetodil, võrreldakse mõõdetud väärtust otseselt või kaudselt mõõdikuga ning võrdluse tulemusel saadud mõõdetud väärtuse väärtust hinnatakse nende väärtuste samaaegselt tekitatud mõjude erinevuse järgi. ja mõõduga reprodutseeritud teadaolev väärtus. Seega saadakse diferentsiaalmeetodiga mõõdetud väärtuse mittetäielik tasakaalustamine ja see on erinevus diferentsiaalmeetodi ja nulli vahel.
Diferentsiaalmeetod ühendab endas mõningaid otsese hindamise meetodi omadusi ja mõningaid nullmeetodi omadusi. See võib anda väga täpse mõõtmistulemuse ainult siis, kui mõõdetud väärtus ja mõõt üksteisest veidi erinevad.
Näiteks kui nende kahe suuruse vahe on 1% ja seda mõõdetakse kuni 1% veaga, siis kui mõõtmisvigu mitte arvestada, väheneb soovitud suuruse mõõteviga 0,01%-ni. Diferentsiaalmeetodi rakendamise näiteks on kahe pinge erinevuse mõõtmine voltmeetriga, millest üks on suure täpsusega teada ja teine on soovitud väärtus.
Asendusmeetodi rakendamise näiteks oleks suhteliselt suure mõõtmine DC elektritakistus mõõtes järjestikku juhitavat takistit ja näidist läbivat voolu. Ahel peab mõõtmiste ajal saama toite samast vooluallikast. Vooluallika ja voolu mõõtva seadme takistus peab muutuva ja näidistakistusega võrreldes olema väga väike.
Sobivusmeetod See on meetod, mille puhul mõõdetakse mõõdetud väärtuse ja mõõtmisel reprodutseeritud väärtuse erinevust skaalamärgi või perioodiliste signaalide sobitamise abil. Seda meetodit kasutatakse laialdaselt mitteelektriliste mõõtmiste praktikas.
Selle näiteks on pikkuse mõõtmine noonuse nihik… Elektriliste mõõtmiste puhul on näiteks keha kiiruse mõõtmine stroboskoobiga.
Toome välja ka mõõtmiste klassifikatsiooni, mis põhineb mõõdetud väärtuse muutumisel ajas... Olenevalt sellest, kas mõõdetud väärtus ajas muutub või jääb mõõtmisprotsessi jooksul muutumatuks, eristatakse staatilisi ja dünaamilisi mõõtmisi. Staatiliselt viitab konstantsete või statsionaarsete väärtuste mõõtmistele.Nende hulka kuuluvad suuruste ruutkeskmiste ja amplituudiväärtuste mõõtmised, kuid püsiseisundis.
Kui mõõdetakse ajas muutuvate suuruste hetkväärtusi, siis nimetatakse mõõtmisi dünaamilisteks... Kui dünaamiliste mõõtmiste ajal võimaldavad mõõteriistad pidevalt jälgida mõõdetud suuruse väärtusi, nimetatakse selliseid mõõtmisi pidevaks.
Mõõtmisi on võimalik teha mis tahes suurust, mõõtes selle väärtusi teatud ajahetkedel t1, t2 jne. Selle tulemusena ei ole teada mitte kõik mõõdetud koguse väärtused, vaid ainult väärtused valitud aegadel. Selliseid mõõtmisi nimetatakse eraldi.