Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



и; I


Рис. 2.53

измерять период низкочастотного напряжения. Затем следует пересчет периода в частоту при помощи микропроцессорного вычислителя. Такие частотомеры имеют нижний частотный предел 0,1-0,01 Гц.

В результате применения микропроцессоров в цифровых частотомерах появилась возможность проведения многократных измерений с усреднением их результатов, исключения некоторых систематических по-грещностей, проведения автоматического контроля правильности работы прибора, работы в составе измерительного комплекса по заданной программе и т.д.

Измерение угла сдвига фаз. Методы измерения угла сдвига между двумя гармоническими напряжениями зависят от частотного диапазона и требуемой точности измерения. На низких частотах наиболее употребительны электромеханические фазометры, построенные на основе электродинамических и ферродинамических логометров. Однако их показания довольно значительно зависят от частоты, поэтому такие фазометры используются в основном на промышленных частотах 50-400 Гц и имеют классы точности 0,5-2,5.

Электронные аналоговые фазометры используют принцип преобразования фазового сдвига во временной интервал. Структурная схема такого частотомера приведена на рис. 2.53, д. Напряжения имг, угол сдвига фаз между которыми требуется измерить, после усиления, ограничения, дифференцирования и детектирования преобразуются в короткие импульсы и[ и ui, управляющие триггером. Напряжение с выхода 98



триггера подается на цепочку, состоящую из резистора и магнитоэлектрического прибора .ЕА. Показания индикатора РА пропорциональны среднему значению тока, протекающего через прибор. Но 1ср - Imj2Tt,

т.е. показания прибора пропорциональны углу сдвига фаз. На рис. 2.53, б приведены временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы электронного фазометра. Электронные аналоговые фазометры работают в диапазоне частот от десятков герц до единиц мегагерц. Их относительная погрешность составляет 1-2%.

В лабораторных условиях для измерения угла сдвига фаз можно использовать осциллограф. Метод линейной развертки применяется, если осциллограф двухлучевой. В этом случае на экране получают изображение двух кривых напряжений щ тлщ, взаимное расположение которых несет искомую информацию. Метод эллипса основан на том факте, что при подаче двух синусоидальных напряжений на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины на экране наблюдается эллипс, форма и наклон которого зависят от угла сдвига фаз. Погрешность измерения этими методами довольно велика - 5-10%.

Цифровые фазометры строятся на основе аналого-цифрового преобразования фазового сдвига в интервал времени, т.е. используют время-импульсные АЦП. Они работают в широком диапазоне частот (например, фазометр Ф2-4 от 20 Гц до 10 МГц, Ф5126 от 1 до 150 МГц), имеют высокое входное сопротивление (до 1 МОм), могут работать с напряжениями от нескольких милливольт до сотен вольт. Абсолютная погрешность измерений составляет доли градусов.

2.13. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

К параметрам электрических цепей относятся сопротивление, индуктивность, взаимная индуктивность и емкость.

Сопротивление постоянному току измеряется как приборами непосредственной оценки - омметрами, так и мостами. Используются и косвенные измерения.

Омметры выполняют на основе магнитоэлектрического механизма или логометра ( § 2.2). В зависимости от схемы они предназначены для измерения либо больших (от единиц ом до десятков или сотен мегаом), либо малых (от десятитысячных долей ома до нескольких ом). Многопредельные омметры могут объединять эти две схемы в одном приборе. Логометрические омметры имеют достоинства, вытекающие из независимости его показаний от напряжения питания. Погрешность омметров рассматриваемых типов обычно лежит в диапазоне от одного до нескольких процентов, причем она неодинакова на разных участках шкалы и резко возрастает на обоих ее концах. Большие сопротивления (до 10° - 10" Ом) измеряются электронными мегаомметрами и



тераомметрами, которые обычно включают в себя операционные усилители, обеспечивающие высокое сопротивление прибора.

Одинарные мосты постоянного тока. Одинарные мосты постоянного тока, собранные по схеме, представлены на рис. 2.35, широко применяются для измерения сопротивлений средних размеров (от 1 до 10° Ом). Встречаются также одинарные мосты, диапазон измерений которых расширен либо в сторону меньших (до 10" Ом), либо в сторону больших (до 10 Ом) значений сопротивления. Конструктивно мост представляет собой стационарный или переносный прибор с набором магазинов сопротивления, соединенных в мостовую схему. Индикатором нуля обычно служит гальванометр магнитоэлектрической системы. Он может быть встроенным в прибор или наружным, так же как и батарея или блок питания.

Измеряемое сопротивление определяется по формуле

- R2R3/R4 •

поэтому погрешности в изготовлении резисторов R2, R3 и R4 вносят вклад в погрешность измерения. Значительная погрешность, особенно при малых значениях измеряемых сопротивлений, может быть обусловлена влиянием Сопротивления соединительных проводников, при помощи которых измеряемое сопротивление подключается к соответствующим зажимам.

Измерение больших сопротивлений затруднено малой чувствительностью схемы и влиянием паразитных проводимостей.

Типичные значения приведенной погрешности при измерении сопротивлений одинарным мостом составляют 0,005-1,0%. Однако при измерении больших сопротивлений погрешность может достигать 5-10%.

Двойной мост. Для измерения малых сопротивлений применяют двойной мост, схема которого приведена на рис. 2.54. Двойной мост содержит четыре резистора R1, R2, R3 и R4, гальванометр PG, образцовый резистор Rq, а также источник постоянного напряжения G , амперметр и переменный резистор для установки рабочего тока. Резистор Rx, сопротивление которого надо измерять, подключается последовательно с образцовым сопротивлением Rq. Условие равновесия двойного моста можно получить, записьюая и разрешая относительно Rx уравнения Кирхгофа для замкнутых контуров при условии, что ток через гальванометр PG равен нулю:

R = RoRy/R + [rKR2 + + r)]iRjRs - R2/R1). (2.95)

Если выполнить соотношение

R/Rs = R2/R1 , (2.96)

то второй член в уравнении (2.95) будет равен нулю, а это означает, что г - сопротивление проводника и контактов, значение которого ме-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [31] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0139