По большей части измерительные приборы являются портативными , поэтому их можно использовать для быстрых и точных измерений.

Использование измерительных приборов позволяет записывать неизвестные данные, которые можно сравнить с уже известными. Таким образом, вы можете изучить характеристики и особенности анализируемого электрического объекта.

В бытовом отношении приборы для измерения мощности, напряженности, сопротивления и напряжения позволяют подтверждать исправность машин и установок, а также выявлять характеристики потребления определенной электроэнергетической услуги .

В зависимости от того, что необходимо определить в электрической цепи, можно измерять различные величины:

1. Напряжение: разность мощностей между двумя точками элемента, проводящего электрический ток. Единицей измерения является вольта .
2. Интенсивность: величина, с которой ток циркулирует в электрической цепи. Единицей измерения является ампер .
3. Сопротивление: отношение проводника к потоку электронов. Единицей измерения является Ом .
4. Емкость: емкость хранения заряда элемента в электрической цепи. Его единицей измерения также является ампер .
5. Электроэнергия: получается из комбинации напряжения (вольт) и силы тока (ампер). Его единица измерения называется ватт .

• Гальванометр: показывает интенсивность потока электрического тока в цепи.
• Вольтметр: используется для измерения разности потенциалов между двумя точками замкнутой электрической цепи или электродвижущей силы батареи. Этот прибор должен иметь высокое электрическое сопротивление, чтобы при подключении к цепи он не создавал потребления, которое изменяет результат и точность измерения.
• Амперметр: измеряет интенсивность (т.е. амперы) тока , циркулирующего по электрической цепи.
• Омметр: записывает омы или электрическое сопротивление, в цепи .
• Мультиметр: прибор, который объединяет возможности других приборов : включает инструменты, необходимые для измерения напряжения, сопротивления, емкости и т. д.
• Осциллограф: измерительный прибор и графический дисплей электрические сигналы, изменяющиеся во времени. Этот инструмент позволяет визуализировать переходные процессы и облегчает диагностику и анализ работы электрической цепи, а также ее возможных отказов.
• Анализатор спектра: измерительное оборудование, отображающее компоненты и спектральные диапазоны электрических сигналов , исходящих от любой волны, будь то электромагнитной, механической, акустической или оптической.

Измерительные приборы классифицируются по назначению:

1. Аналоговые: на основе электромагнитных систем; когда ток или напряжение проходят через проводник, создается магнитное поле, которое перемещает стрелку в пределах шкалы величин.
2. Цифровой: они наиболее распространены, потому что они выполняют те же измерения, что и аналоговые версии, но быстрее, точнее и надежнее.
3. Регистры: могут быть как аналоговыми, так и цифровыми и отвечают за запись измеренных значений в виде графика, на котором показано значение магнитуды за период времени.

• Ресурсы
• Связаться с нами
• СТЕРЖЕНЬ

• Доступность
• Официальное уведомление
• Политика конфиденциальности
• Политика в отношении файлов cookie

• Твиттер
• Линкедин
• Фейсбук
• Инстаграм
• ТИК Так
• Пинтерест
• YouTube

Электрические измерения.

Электрические измерения – это методы, устройства и расчеты, используемые для измерения электрических величин. Измерение электрических величин может быть выполнено для измерения электрических параметров системы. Используя преобразователи, физические свойства, такие как температура, давление, поток, сила и многие другие, могут быть преобразованы в электрические сигналы, которые затем можно удобно измерить и записать. Высокоточные лабораторные измерения электрических величин используются в экспериментах для определения фундаментальных физических свойств, таких как заряд электрона или скорость света, а также для определения единиц электрических измерений с точностью в некоторых случаях порядка несколько частей на миллион. Менее точные измерения требуются каждый день в производственной практике. Электрические измерения являются отраслью метрологии.

Измеряемые независимые и полунезависимые электрические величины включают:

Напряжение

Электрический ток

Электрическое сопротивление и электрическая проводимость

Электрическое реактивное сопротивление и электрическая проводимость

Магнитный поток

Электрический заряд с помощью электрометра

Магнитное поле с помощью датчика Холла

Электрическое поле

Электроэнергия с помощью счетчика электроэнергии

S-матрица с помощью сетевого анализатора (электрического)

Спектр электрической мощности с помощью анализатора спектра

Измеряемые зависимые электрические величины включают :

Индуктивность

Емкость

Электрический импеданс, определяемый как векторная сумма электрического сопротивления и электрического реактивного сопротивления

Электрическая проводимость, величина, обратная электрическому импедансу

Фаза между током и напряжением и соответствующий коэффициент мощности

Электрическая спектральная плотность

Электрический фазовый шум

Электрический амплитудный шум

Транскондуктивность

Трансимпеданс

Прирост электрической мощности

Коэффициент усиления по напряжению

Коэффициент усиления по току

Частота

Электроизмерительные приборы можно разделить на две группы:

(а) Абсолютные (или первичные) инструменты.

(b) Вторичные инструменты.

Приборы Absolute
Эти приборы дают значение электрической величины в терминах абсолютных величин (или некоторых констант) приборов и их отклонений.
В приборах этого типа не требуется калибровка или сравнение с другими приборами.
Как правило, они не используются в лабораториях и редко используются на практике электриками и
инженерами. Они в основном используются как средства стандартных измерений и поддерживаются
национальными лабораториями и аналогичными учреждениями.

Некоторые примеры абсолютных инструментов:

*Тангенс-гальванометр

* Текущий баланс Роли

*Абсолютный электрометр.
Вторичные приборы
Это приборы прямого считывания. Величина, измеряемая этими приборами, может составлять
определяется по отклонению приборов.

Их часто калибруют, сравнивая либо с некоторыми абсолютными приборами, либо с
теми, которые уже были откалиброваны.

Отклонения, полученные с помощью вторичных инструментов, будут бессмысленны, пока они не будут откалиброваны.

Эти инструменты используются в основном для всех лабораторных целей. Некоторые из очень широко используемых вторичных приборов: амперметры, вольтметры, ваттметры, счетчики энергии (ваттметры), амперметры и т. д.
Классификация вторичных инструментов

(a) Классификация, основанная на различных эффектах электрического тока (или напряжения), от которых зависит их
работа. Они:

Магнитный эффект: используется в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, интегрирующих счетчиках и т. д. Нагревающий эффект: используется в амперметрах и вольтметрах.

Химический эффект: Используется в ампер-часах постоянного тока.

Электростатический эффект: Используется в вольтметрах.

Эффект электромагнитной индукции: используется в амперметрах переменного тока, вольтметрах, ваттметрах и интегрирующих счетчиках. Как правило, магнитный эффект и эффект электромагнитной индукции используются для создания коммерческих приборов. Некоторые приборы также названы на основе вышеуказанного эффекта, например, электростатический вольтметр, индукционные приборы и т. д.

(b) Классификация на основе Характера операций

У нас есть следующие инструменты.

Приборы-индикаторы: Приборы-индикаторы обычно показывают измеряемую величину с помощью стрелки, которая перемещается по шкале. Примеры: амперметр, вольтметр, ваттметр и т. д.

Регистрирующие приборы: Эти приборы непрерывно регистрируют изменение любой электрической величины во времени. В принципе, это индикаторные приборы, но они устроены таким образом, что постоянная непрерывная запись показаний производится на диаграмме или циферблате. Запись обычно производится ручкой на миллиметровой бумаге, которая вращается на игральной кости или барабане с постоянной скоростью. Количество количества в любое время (момент) может быть считано с прослеживаемой диаграммы. Любое изменение величины во времени регистрируется этими приборами. Любая электрическая величина, такая как ток, напряжение, мощность и т. д. (которая может быть измерена с помощью показывающих приборов), может быть организована для записи с помощью подходящего записывающего механизма.
Интегрирующие приборы: Эти приборы регистрируют потребление общего количества электроэнергии, энергии и т. д. в течение определенного периода времени. То есть эти инструменты суммируют события за определенный период времени. Никаких указаний на скорость или изменение или количество в конкретный момент времени от них нет. Некоторыми широко используемыми интегрирующими приборами являются: Счетчик ампер-часов: счетчик киловатт-часов (кВт-ч), счетчик киловольт-ампер-часов (кВАр-ч).
(c) Классификация на основе вида тока, который может быть измерен. Под этим заголовком мы имеем:

Приборы постоянного тока

Приборы переменного тока

Приборы постоянного и переменного тока (приборы постоянного/переменного тока).

(d) Классификация на основе используемого метода. В этой категории мы имеем:

Приборы прямого измерения: Эти приборы преобразуют энергию измеряемой величины непосредственно в энергию, приводящую в действие прибор, и значение неизвестной величины измеряется, отображается или записывается напрямую. Эти приборы получили наибольшее распространение в инженерной практике, поскольку они просты и недороги. Кроме того, время, затрачиваемое на измерение, является самым коротким. Примеры: амперметр, вольтметр, ваттметр и т. д.
Приборы сравнения: Эти приборы измеряют неизвестную величину путем сравнения со стандартом. Примерами являются мосты постоянного и переменного тока и потенциометры. Они используются, когда требуется более высокая точность измерений.

(e) Классификация на основе класса точности приборов.
Группы погрешности измеряемой величины для приборов различного класса точности приведены ниже:

Класс точности 0,2 0. 5 1,0 1,5 2,5 5

Предел погрешности % 0,2 0,5 1,0 1,5 2,5 5

Измерения многих величин, которыми характеризуется поведение электричества. Измерения электрических величин охватывают широкий динамический диапазон и частоты от 0 до 10 ¹² Гц. Международная система единиц (СИ) является универсальной для всех электрических систем

измерений. Электрические измерения в конечном счете основаны на сравнении с реализациями

, то есть эталоны различных единиц СИ. Эти эталонные стандарты поддерживаются Национальным институтом стандартов и технологий США и лабораториями национальных стандартов многих других стран.

Измерения постоянного тока включают измерения сопротивления, напряжения и тока в

цепей, в которых поддерживается постоянный ток. Сопротивление определяется как отношение напряжения к

ток. Для многих проводников это отношение почти постоянно, но в различной степени зависит от

температура, напряжение и другие условия окружающей среды. Лучшие стандартные резисторы изготавливаются из

из проволоки из специальных сплавов, выбранных из-за малой зависимости от температуры и стабильности.

Единица сопротивления в системе СИ, ом, реализуется с помощью квантованного эталона сопротивления Холла. Это основано на значении отношения фундаментальных констант h/e ² , где h — планковское

константа, а е это заряд электрона, и не меняется со временем.

Основными инструментами для точного измерения сопротивления являются мосты, созданные на основе четырехрычажного моста Уитстона, и ящики сопротивления. Многие многодиапазонные цифровые электронные приборы измеряют сопротивление потенциометрически, то есть путем измерения падения напряжения на клеммах, к которым подключен резистор, при пропускании через них известного тока. Затем ток определяется падением напряжения на внутреннем эталонном резисторе. Для высоких значений сопротивления, выше мегаома, альтернативный метод заключается в измерении интегрального тока в конденсаторе (в течение подходящего временного интервала) путем измерения конечного напряжения на конденсаторе. Оба метода допускают значительное уточнение и расширение.

Единица напряжения в системе СИ, вольт, реализуется с помощью массивов джозефсоновских переходов. Этот стандарт основан на частоте и соотношении фундаментальных констант e / h , поэтому точность ограничена измерением частоты. Матрицы Джозефсона могут создавать напряжения от 200 мкВ до 10 В. При наивысшем уровне точности более высокие напряжения измеряются потенциометрически с использованием нулевого детектора для сравнения измеренного напряжения с падением напряжения на отводе резистивного делителя, который стандартизирован (в принцип) против стандартной ячейки. Эталонный эталон диода Зенера является основой для большинства коммерческих приборов для измерения напряжения, эталонов напряжения и калибраторов напряжения. Относительная нечувствительность к вибрации и другим воздействиям окружающей среды и транспорта делает диоды особенно полезными в качестве эталонов передачи. При благоприятных условиях эти устройства стабильны до нескольких частей на миллион в год.

Большинство цифровых вольтметров постоянного тока, которые наиболее широко используются для измерения напряжения, по существу представляют собой аналого-цифровые преобразователи, которые стандартизированы по встроенным эталонным диодам. Основной диапазон большинства цифровых вольтметров составляет от 1 до 10 В, что близко к опорному напряжению. Другие диапазоны обеспечиваются с помощью резистивных делителей или усилителей, в которых коэффициент усиления стабилизируется коэффициентами сопротивления обратной связи. Таким образом, эти приборы обеспечивают измерения приблизительно в диапазоне от 10 нановольт до 10 кВ.

Наиболее точные измерения постоянных токов менее примерно 1 А производятся путем измерения напряжения на потенциальных клеммах резистора, когда через него проходит ток. Более высокие токи, примерно до 50 кА, лучше всего измерять с помощью компаратора постоянного тока, который точно определяет отношение большого тока к гораздо более низкому току, который измеряется, как указано выше. При более низкой точности резистивные шунты могут использоваться до примерно 5000 А, но эффективная калибровка таких шунтов представляет собой сложный процесс.

Напряжения переменного тока (ac) устанавливаются со ссылкой на стандарты напряжения постоянного тока с использованием термопреобразователей. Это небольшие устройства, обычно в вакуумированной стеклянной оболочке, в которых с помощью термопары сравнивают повышение температуры небольшого нагревателя при последовательном питании нагревателя переменным напряжением и опорным (постоянным) напряжением. Резисторы, которые, как было установлено независимо, не зависят от частоты, позволяют напрямую измерять напряжение промышленной частоты до примерно 1 кВ. Большую точность обеспечивают многопереходные (термопарные) термопреобразователи, хотя их изготовление значительно сложнее и дороже. Улучшения в цифровой электронике привели к альтернативным подходам к измерению переменного тока. Например, сигнал линейной частоты может быть проанализирован с использованием быстрых схем выборки и хранения и, в принципе, откалиброван относительно эталона постоянного тока. Также вместо термопреобразователей в качестве основы измерительных приборов теперь можно использовать электронные среднеквадратичные детекторы.

Напряжения выше нескольких сотен вольт обычно измеряются с помощью трансформатора напряжения, который представляет собой точно намотанный трансформатор, работающий в условиях небольшой нагрузки.

Основной прибор для сравнения и генерирования переменных напряжений переменного тока

ниже примерно 1 кВ – это индуктивный делитель напряжения, очень точное и стабильное устройство. Они

широко используется в качестве переменных элементов в мостах или измерительных системах.

Переменный ток менее нескольких ампер измеряется падением напряжения на

, фазовый угол которого был установлен мостовым методом как достаточно малый. Высшее

токи обычно измеряются с помощью трансформаторов тока, которые тщательно

(часто тороидальные), работающие в условиях, близких к короткому замыканию. Рабочие характеристики трансформатора тока определяются путем калибровки по сравнению с компаратором переменного тока, который устанавливает точные соотношения токов путем подачи компенсирующих токов для получения точного баланса потоков.

Коммерческие приборы для измерения величин переменного тока обычно представляют собой приборы для измерения постоянного тока, дающие показания напряжения, полученные от преобразователя переменного/постоянного тока той или иной формы. Это может быть термопреобразователь или ряд диодов, имеющих квадратичную характеристику, и в этом случае индикация представляет собой, по существу, среднеквадратичное значение. Некоторые приборы более низкого класса измеряют значение выпрямленного сигнала, которое обычно больше связано с пиковым значением.

Наметилась заметная тенденция к использованию автоматизированных измерительных систем для электрических измерений, чему способствует готовность современных цифровых электронных приборов к взаимодействию с компьютерами. Многие из этих приборов имеют встроенные микропроцессоры, которые повышают удобство их использования, точность и надежность. Для измерения мощности. Для измерений на частотах выше примерно 300 МГц измерения электрических величин, таких как напряжение, импеданс, ток, частота и фаза переменного тока, мощность, электрическая энергия, электрический заряд, индуктивность и емкость.

Электрические измерения относятся к наиболее широко выполняемым видам измерений. Благодаря развитию электрического оборудования, способного преобразовывать неэлектрические величины в

электрические величины, методы и приборы, связанные с электрическими измерениями, относятся к

используется для измерения практически всех физических величин. Электрические измерения используются в

физические, химические и биологические исследования и в области энергетики, металлургии и химии

отраслей. Они также находят применение в транспорте, метеорологии, океанографии, медицинской диагностике, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых, производстве и использовании радио- и телеаппаратуры, самолетов и космических кораблей.

Огромное количество методов и приборов для измерения электрических величин обязано своим

наличие к большому разнообразию таких величин,к широким диапазонам значений величин, к

требования к высокому уровню точности, а также к множественности условий и областей применения электрических измерений. Измерение активных электрических величин (например,

как ток и напряжение), которые характеризуют энергетическое состояние измеряемой цепи, использует

прямое воздействие этих величин на измерительный прибор и вообще притяжение

количество энергии от цепи. Измерение пассивных электрических величин (таких как импеданс и его комплексные составляющие, индуктивность и тангенс угла диэлектрических потерь), характеризующих электрические свойства измеряемой цепи, требует возбуждения цепи внешним источником электрической энергии и измерения ответ цепи.

Методы и приборы, используемые для электрических измерений в цепях постоянного тока, различаются

в значительной степени от тех, которые используются в цепях переменного тока. В цепях переменного тока выбор техники и

прибор зависит от частоты, от характера изменения величин и от того, какой

значений (мгновенных, эффективных, максимальных или средних) различных электрических величин. Для измерений в цепях постоянного тока наиболее распространены приборы с постоянными магнитами и цифровые измерительные приборы, а в цепях переменного тока — электромагнитные, электродинамические, индукционные, электростатические, выпрямительные, цифровые приборы и осциллографы. Некоторые из этих приборов используются для измерений в цепях переменного и постоянного тока.

Значения измеряемых электрических величин находятся примерно в следующих диапазонах: ток от 10 ¹⁶ до 10 ⁵ ампер; напряжение, от 10 ⁹ до 10 ⁷ вольт; сопротивление, от 10 ⁸ до 10 ¹⁶ Ом; мощность ^{, от 10 16 ватт до десятков гигаватт; частота переменного тока от 10 3 до 10 12 герц. Такие диапазоны постоянно расширяются. Отдельные области метрологии со специфическими измерениями}

Методы и приборы, разработанные для проведения измерений при высоких и высоких температурах

сверхвысокие частоты, измерения малых токов и больших сопротивлений и измерения

о высоких напряжениях и электрических величинах в установках большой мощности.

Расширение диапазонов измерений в результате развития технологии

электрические измерительные преобразователи, особенно техника, связанная с усилением и ослаблением токов и напряжений). Устранение искажений, сопровождающих усиление и ослабление электрических сигналов, и разработка методов выделения полезного сигнала из шумового фона — специфические задачи, связанные с электрическими измерениями как очень малых, так и очень больших электрических величин.

Максимально допустимая погрешность электрических измерений может достигать нескольких процентов или

всего 10 ⁴ процентов. Приборы с прямым отсчетом используются для относительно грубых измерений, а методы, включающие мостовые и симметричные схемы, используются для измерений, требующих большей точности. Использование методов электрических измерений для измерения неэлектрических величин основано либо на известном соотношении между неэлектрическими и электрическими величинами, либо на использование измерительных преобразователей. Различные промежуточные преобразователи используются для обеспечения совместной работы измерительного преобразователя и вторичных измерительных приборов, для передачи выходных сигналов измерительного преобразователя на расстояние и для повысить помехозащищенность передаваемых сигналов. Как правило, такие промежуточные преобразователи одновременно осуществляют усиление, а иногда и ослабление электрических сигналов, а для компенсации нелинейности измерительного преобразователя осуществляют нелинейное преобразование. На вход промежуточного преобразователя может подаваться любой электрический сигнал, причем выходными сигналами чаще всего служат стандартизированные сигналы постоянного, синусоидального или импульсного тока или напряжения. Для выходных сигналов переменного тока используются амплитудная, частотная и фазовая модуляции. Цифровые преобразователи все чаще используются в качестве промежуточных преобразователей.

Комплексная автоматизация научного эксперимента и производственных процессов привела к созданию сложной электроизмерительной аппаратуры, включающей измерительную аппаратуру и измерительно-информационные системы, а также к развитию техники, связанной с телеметрией и дистанционным радиоуправлением. Последние достижения в области электрических измерений основаны на таких новых физических явлениях, как эффект Джозефсона и эффект Холла, которые сделали возможным создание приборов с большей чувствительностью и точностью. Новшества в электронике нашли отражение в электроизмерительной технике, получили распространение микросхемы. Кроме того, технология

объединены с вычислительной техникой, автоматизированы методики измерений, стандартизированы метрологические требования.