Меры единиц электрических величин

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Основные понятия и определения в метрологии

Общие сведения

Все отрасли человеческой деятельности не могут существовать и развиваться без развернутой системы измерений, которые определяют не только уровень контроля и управления технологическими процессами, но и качество производимой продукции. Получение и переработка сельскохозяйственной продукции сопровождается биологическим, агрохимическим и технологическим контролем производства на всех этапах. Большая роль принадлежит измерениям при создании новых сельскохозяйственных машин, производстве с применением современных технологий и особенно при автоматизированном производстве.

Из всего многообразия средств измерений наибольшее распространение получают электрические средства. Они позволяют измерять различные параметры в широком диапазоне, имеют высокую чувствительность, их применение упрощает процессы автоматизации получения, обработки и хранения результатов измерений.

В сельском хозяйстве страны используется большое число разнообразных измерительных приборов. В этих условиях особое значение приобретает вопрос об обеспечении единообразия (или единства) измерений во всех отраслях.

Роль электрических измерений в структуре агропромышленного производства – обеспечивать тесную взаимосвязь с другими отраслями, являться средством улучшения организации производства сельскохозяйственной продукции и экологической безопасности. Это требует от инженеров, работающих в различных отраслях агропромышленного производства, знания основ электрических измерений различных величин.

Измерение – познавательный процесс, под которым понимают получение информации о количественном значении исследуемой физической величины. Все вопросы, связанные с измерениями различных величин, исследуются отраслью знаний, называемой метрологией. Основные термины и определения в области метрологии установлены ГОСТ 16263-70, в котором записано, что метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и достижения требуемой точности. Измерение – это определение значения физической величины опытным путем при помощи специальных технических средств.

Техническими средствами измерений являются измерительные приборы. Измерительный прибор (прибор) – это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы в зависимости от назначения и физических явлений, положенных в основу их действия, различны.

Средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, последующего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем, называется измерительным преобразователем (преобразователем). В зависимости от назначения преобразователи бывают первичные, промежуточные, передающие и масштабные.

При измерениях используют различные вспомогательные средства, которые, как и средства измерения, влияют на метрологические свойства другого средства измерений при его применении или поверке.

Развитие средств автоматизации технологических процессов производства и автоматизированных систем управления способствует созданию информационных измерительных систем. Информационная измерительная система представляет собой совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов и измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи и предназначенных для автоматического получения сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

Меры единиц электрических величин

В соответствии с принятой системой единиц для технического обеспечения измерений используют различные меры. В зависимости от назначения и точности меры делят на эталоны, образцовые и рабочие.

Эталон, который обеспечивает воспроизведение единицы физической величины с наивысшей в стране точностью, называется первичным, а значение, которое устанавливают по первичному эталону – вторичным. Вторичные эталоны обычно используют для поверки образцовых средств измерений.

Образцовую меру используют для поверки рабочих мер и измерительных приборов. В некоторых случаях образцовые меры применяют непосредственно при измерениях.

Рабочую меру применяют для измерений и для поверки измерительных приборов. Рабочие меры часто выполняют многозначными для воспроизведенияряда одноименных физических величин различного размера.

В качестве мер электрических величин применяют меры электродвижущей силы (ЭДС), тока, электрического сопротивления, индуктивности и взаимной индуктивности и электрической емкости.

Мера ЭДС. Образцовыми и рабочими мерами ЭДС являются нормальные элементы – гальванические элементы с известным значением ЭДС. В зависимости от погрешности воспроизведения ЭДС нормальные элементы с насыщенным раствором бывают 0,001; 0,002 и 0,005 классов точности. Так, например, ЭДС нормального элемента класса точности 0,005 при температуре 20 ^°С в должна быть не менее 1,0185 и не более 1,0187 В.

Мерой тока являются токовые весы, воспроизводящие ток 1 А.

Мера электрического сопротивления. Образцовые и рабочие меры сопротивления изготовляют в виде катушек. Несколько катушек комплектуют в магазины сопротивлений (многозначные меры). Для уменьшения влияний температуры на значение воспроизводимого сопротивления катушки наматывают из манганинового провода или ленты. Номинальное сопротивление мер сопротивления выбирают из условия R = 10ⁿ, где n – целое (положительное или отрицательное число). Меры изготовляют для воспроизведения сопротивлений от 10^–5 до 10¹⁰ Ом в следующих классов точности: 0,0005; 0,001; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1.

Мера индуктивности и взаимной индуктивности. Образцовые и рабочие меры индуктивности и взаимной индуктивности выполняют в виде катушек или магазинов. Основные требования, предъявляемые к мерам – неизменность индуктивности во времени и минимальное активное сопротивление в цепи переменного тока, а также минимальное влияние тока цепи и температуры на воспроизводимую индуктивность. Меры индуктивности изготовляют на номинальные значения: 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1 и 1,0 Гн.

Выпускаемые меры взаимной индуктивности отличаются от мер индуктивности наличием двух катушек, жестко укрепленных на общем каркасе.

Мера емкости. Образцовыми и рабочими мерами емкости являются конденсаторы переменной и постоянной емкости с воздушным или слюдяным диэлектриком. Основные требования, предъявляемые к мерам емкости: минимальные изменения воспроизводимой емкости от колебаний частоты и температуры, а также минимальные диэлектрические потери, во многом определяемые видом и состоянием диэлектрика. Широкое распространение получили многозначные меры емкости, выполненные в виде магазинов и позволяющие воспроизводить емкость в пределах от 0,0001 до 1000 и более микрофарад.