Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



2. Гармоническая функция. При гармоническом изменении входной величиньт x(Z) =1т(Хе~), где - алшлитуда ее изменения; со - ее круговая частота, выходная величина изменяется также гармонически :>(0 =1т(У"е~~(), где У-амплитуда выходной величины. Отношение реакции преобразователя ко входному воздействию определяет частотную передаточную функцию (комплексную чувствительность

K(jco) =Y(foi)/X(joi) = А{о)е>\ (1.40)

где у4(со) - модуль частотной передаточной функции; v?(co) - сдвиг фаз между входной и выходной величинами.

Связь между частотной передаточной функцией и передаточной функцией выражается соотношением

К а со) =К (Р) прир=/со. (1.41)

Зависимость модуля частотной передаточной функции от частоты у4(со) определяет амшштудно-частотную характеристику преобразователя; зависимость ее аргумента от частоты if{cJ) определяет фазо-частотную характеристику.

К важным динамическим характеристикам приборов относится время установления показаний - промежуток времени, прошедший с момента подключения или изменения измеряемой величины до момента, когда отклонение указателя от установившегося значения не превышает 1,5% длины шкалы. Для многих приборов это время не превышает 4 с. Временем установления показаний характеризуются показывающие приборы, имеющие указатель и шкалу. Для цифровых приборов указывается время измерения, отсчитываемое от начала измерения или изменения измеряемой величины, до получения результата на отсчетном устройстве с нормированной погрешностью.

Обычно стремятся иметь приборы, обеспечивающие малые времена установления показаний (в случае цифровых приборов - малые времена измерения).

Надежность прибора - способность сохранять заданные характеристики при определенных условиях в течение заданного времени. Выход значения параметров и характеристик прибора за пределы нормы считается отказом. Отказ измерительного прибора может наступить, если его действительная погрешность станет больше ее нормирующего значения, определяемого классом точности.

Количественным показателем надежности является наработка на отказ - среднее время безотказной работы прибора. Наработка на отказ является статистической величиной. Она устанавливается для данной серии приборов на основании выборочных испытаний небольшой их партии, входящих в эту серию.



Согласно ГОСТ 22261-82 приборы характеризуются также их механической и электрической прочностью, сопротивлением изоляции и некоторыми другими параметрами.

1.7. ЭТАЛОНЫ. ОБРАЗЦОВЫЕ И РАБОЧИЕ МЕРЫ

Эталоны. Средство измерений (или комплекс средств измерений) , обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений и официально утвержденное в установленном порядке, назьшается эталоном единицы физической величины. Эталоны, воспроизводящие одну и ту же величину, подразделяются на следующие: первичный эталон, обеспечивающий наивысшую точность воспроизведения единицы; вторичный эталон, установленный на основании произведенных с метрологической точностью сличений с первичным эталоном; рабочий эталон, применяемый для передачи размера единицы образцовым средствам измерения высшей точности.

Образцовые и рабочие меры. Образцовыми называются меры, служащие для поверки по ним других средств измерений и утвержденные в качестве образцовых.

Рабочие меры предназначены для целей измерения во всех областях народного хозяйства.

При измерении электрических величин используют образцовые и рабочие меры ЭДС, сопротивления, индуктивности, взаимной индуктивности, емкости.

В настоящее время мерами ЭДС служат нормальные элементы (НЭ), которые представляют собой стабильные гальванические элементы с точно известными значениями ЭДС. НЭ подразделяются на два типа - насыщенные и ненасыщенные, в зависимости от того, насыщенный или ненасыщенный водный раствор сернокислого кадмия используется в них в качестве электролита. Насыщенные НЭ стабильнее ненасыщенных. Согласно ГОСТ 1954-82 они могут иметь один из следующих классов точности: 0,0002 (с 1986 г.); 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; эти значения соответствуют наибольшим допускаемым изменениям ЭДС за 1 год на 5, 10, 20 и 50 мкВ. Наибольший ток, который можно пропускать через насыщенный НЭ, определяется временным режимом работы и зависит от класса точности элемента. Согласно ГОСТ 1954-82 наибольший допустимый ток лежит в диапазоне от 0,002 до 1 мкА. Значения ЭДС при 20 ° С заключены между 1,018540 и 1,018730 В. Если температура отличается от 20 °С, то изменение ЭДС следует учитывать, используя известную зависимость ЭДС от температуры. Эта зависимость для насыщенного НЭ выражается формулой

= Е20 - 40,6 10- (f - 20) - 0,95 • IQ- (t - 20) + + 0,01 • 10- {t - 20),



где - ЭДС, В, при температуре t,°C; £"20 - ЭДС, В, при температуре 20 С, указанная в паспорте нормального элемента.

Внутреннее сопротивление насыщенных НЭ составляет 500-2000 Ом.

Ненасыщенные НЭ выпускаются с классами точности 0,002; 0,005; 0,01 и 0,02. Это соответствует допустимым изменениям ЭДС на 20, 50, 100 и 200 мкВ в год. Их ЭДС лежит в диапазоне 1,018800-1,019600 В и незначительно зависит от температуры (не более 0,0002% на 1 К). Внутреннее сопротивление - 300-600 Ом. При работе с НЭ следует оберегать их от тряски, опрокидывания, перегрева и воздействия сильного света.

Мерами сопротивления являются катушки сопротивления. Для их изготовления используются ленты или проволока из манганина, который имеет большое удельное сопротивление, малый температурный коэффициент и малую термоЭДС в паре с медью, а также хорошо противостоит окислению. Номинальные значения сопротивления катушек должны выбираться из ряда Ю" Ом, где п = -5, -4, . . . , + 15, +16. Согласно ГОСТ 23737-79 катушки сопротивления имеют один из следующих классов точности: 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1 и 0,2.

При работе в цепях переменного тока может существенную (и нежелательную) роль играть реактивность катушки, обусловленная ее индуктивностью Хо и собственной емкостью Cq. При этом полное сопротивление катушки приближенно дается формулой

Z = R + /co(Zo - RCo).

Отношение

т = (Lo - RCo)IR

характеризует степень реактивности катушки.

Величина г называется постоянной времени. Ее значение обычно лежит в пределах 10" * - 10"* с. Чтобы уменьшить г, применяют специальные виды намотки. Так, например, катушка наматывается бифилярно на плоскую диэлектрическую пластину.

В лабораторных условиях в качестве мер сопротивления используются также штепсельные и рычажные магазины сопротивлений. В их паспортах указываются допустимые значения мощности и тока, а также частотный диапазон.

Мерами индуктивности служат катушки и магазины индуктивности. Катушки выполняются из тонкой медной изолированной проволоки, намотанной на пластмассовый или фарфоровый каркас. Они имеют следующие номинальные значения индуктивности: 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1; 1 Гн и классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,5; 1. Магазины индуктивности состоят из набора катушек индуктивности, образующих декады. Катушки взаимной индуктивности имеют две изолированные



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


0.0128