Характеристики электроизмерительных приборов.

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются: погрешность, вариации показаний, чувствительность, потребляемая мощность, время установления показаний и надежность.

Классификация электроизмерительных приборов.

Измерение постоянного и переменного тока и напряжения.

Амперметр включается в цепь последовательно на измеряемом участке цепи.

В цепях постоянного тока применяют магнитоэлектрические приборы.

Сопротивление амперметра должно быть на два порядка меньше сопротивления любого элемента измеряемой цепи. Для расширения предела измерения амперметра служат шунты резисторы с сопротивлением, меньшим сопротивления амперметра. Шунты включаются в цепь параллельно амперметру (рис.). В многопредельных амперметрах шунты располагаются внутри прибора. Расчет сопротивления шунта:

•Ток, протекающий через амперметр IА, должен быть в п раз меньше измеряемого тока цепи I: I = п1А

•Ток, протекающий через шунт Iш=I-IА =n1А -1А =1А (n-1)

•Сопротивление шунта найдем из закона Ома Iш Rш=(n-1) Iа Ra

где Ra - сопротивление амперметра, Ом; Рш - сопротивление шунта, Ом.

Тогда сопротивление шунта будет равно: Rш= Ra/n-1

•Чтобы расширить предел измерения амперметра в п раз, необходимо включить параллельно амперметру шунт сопротивлением в п - 1 раз меньше чем сопротивление амперметра.

Вольтметр

Вольтметр присоединяют параллельно с измеряемым элементом цепи RH.

Сопротивление вольтметра должно быть на два порядка больше сопротивления любого элемента измеряемой цепи. Для расширения предела измерения вольтметра (в п раз) применяют добавочные резисторы, включаемые последовательно с вольтметром.

Расчет добавочного сопротивления Rd :

Падение напряжение на вольтметре Uv должно быть в п раз меньше измеряемого напряжения U = nUv

Падение напряжения на добавочном резисторе будет равно

или Uд =nU- Uv = (n-1 ) Uv

Применим закон Ома для участка цепи:

I=Uv /Rv = Uд/Rд =(n-1) Uv /Rд

Где Rv – сопротивление вольтметра, Ом

Сопротивление добавочного резистора Rд = (n-1) Rv

Сопротивление добавочного резистора должно быть в n- 1 раз больше сопротивления вольтметра для увеличения предела измерений п раз.

Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра.

Для расширения пределов измерения электрических приборов на постоянном токе используются шунты (для тока) и добавочные сопротивления Rd (для напряжения); на переменном токе трансформаторы тока (тт) и напряжения (тн).

Измерение мощности.

Измерение мощности (W) и сдвига фаз ( ) в цепях переменного тока производится с помощью ваттметра и фазометра. Эти приборы имеют две обмотки: неподвижную токовую, которая включается последовательно, и подвижную обмотку напряжения, включаемую параллельно.

Схемы включения ваттметров.

Схема включения ваттметра

Неподвижная катушка 1, включаемая в цепь нагрузки последовательно, называется последовательной цепью ваттметра, подвижная катушка 2 (с добавочным резистором), включаемая параллельно нагрузке – параллельной цепью.

Цифровые приборы для измерения основных параметров электрических цепей.

По принципу действия и конструктивному исполнению цифровые приборы разделяют на электромеханические и электронные. Электромеханические приборы имеют высокую точность, но малую скорость измерений. В электронных приборах используется современная база электроники. Несмотря на схемные и конструктивные особенности, принцип построения ЦИП одинаков.

Структурная схема ЦИП.

Измеряемая величина (X) поступает на входное устройство прибора ВУ, где происходит масштабное преобразование сигнала, затем он поступает на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), где аналоговый сигнал преобразуется в соответствующий код, который отображается в соответствующий код, который отображается в виде числового значения на цифровом отсчетном устройстве (ЦОУ). Для получения всех управляющих сигналов в цифровом приборе предусмотрено устройство управления. Входное устройство прибора устроено аналогично электронному прибору, а в некоторых конструкциях на его входе используется фильтр для исключения помех.

В зависимости от способа аналого-цифрового преобразования приборы разделяют на устройства прямого преобразования и компенсационные (с уравновешивающим преобразованием).

В основе работы цифровых измерительных устройств последовательного счета лежит принцип последовательного приближения значения эталонного сигнала, генерируемого схемой прибора, к значению измеряемого сигнала.

В ЦИП последовательного приближения происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины с известной квантованной величиной, изменяющейся по определенному алгоритму.

В ЦПУ считывания происходит одновременное сравнение измеряемой физической величины с заранее заданным набором значений эталонных сигналов.

В настоящее время широко распространены универсальные электронные вольтметры (мультиметры), измеряющие напряжение, силу тока, сопротивление.

К наиболее важным характеристикам относятся: разрешающая

способность, входное сопротивление, быстродействие (число измерений в секунду), точность (близость результата к истинному значению величины), помехозащищенность.

Достоинства ЦИП: высокая чувствительность и точность измерений, удобство отсчета показаний, возможность дистанционной передачи измерительной информации, возможность сочетания с ЭВМ и другими автоматическими устройствами, высокая помехозащищенность.

Недостатки: сложность устройств, высокая стоимость, невысокая надежность.