Види та методи електричних вимірів. Вимірювання електричних величин: одиниці та засоби, методи вимірювання

Потреби науки і техніки включають проведення безлічі вимірювань, засоби і методи яких постійно розвиваються і вдосконалюються. Найважливіша роль цій галузі належить вимірюванням електричних величин, які мають найширше застосування у різних галузях.

Поняття про виміри

Вимір будь-якої фізичної величини проводиться шляхом порівняння її з деякою величиною того ж роду явищ, прийнятої як одиниця виміру. Результат, отриманий при порівнянні, подається у чисельному вигляді у відповідних одиницях.

Ця операція здійснюється за допомогою спеціальних засобів вимірювання - технічних пристроїв, що взаємодіють з об'єктом, ті чи інші параметри якого потрібно виміряти. При цьому використовуються певні методи – прийоми, за допомогою яких проводиться порівняння вимірюваної величини з одиницею виміру.

Існує кілька ознак, що служать основою для класифікації вимірювань електричних величин за видами:

• Кількість актів виміру. Тут істотна їх одноразовість чи багаторазовість.
• Ступінь точності. Розрізняють технічні, контрольно-перевірочні, максимально точні вимірювання, а також рівноточні та нерівноточні.
• Характер зміни вимірюваної величини у часі. Відповідно до цього критерію виміру бувають статичні та динамічні. Шляхом динамічних вимірів набувають миттєві значення величин, що змінюються в часі, а статичних - деякі постійні значення.
• Подання результату. Вимірювання електричних величин можуть бути виражені у відносній або абсолютній формі.
• Спосіб отримання результату. За цією ознакою виміри діляться на прямі (у них результат виходить безпосередньо) і непрямі, у яких прямо вимірюються величини, пов'язані з шуканою величиною будь-якої функціональної залежністю. В останньому випадку фізична величина, що шукається, обчислюється за отриманими результатами. Так, вимірювання сили струму за допомогою амперметра – це приклад прямого виміру, а потужності – непрямого.

Засоби виміру

Пристосування, призначені для вимірювання, повинні мати нормовані характеристики, а також зберігати протягом певного часу або відтворювати одиницю тієї величини, для вимірювання якої вони призначені.

Засоби вимірювання електричних величин поділяються на кілька категорій залежно від призначення:

• Заходи. Ці засоби служать для відтворення величини деякого заданого розміру - як, наприклад, резистор, що відтворює з відомою похибкою певний опір.
• формують сигнал у формі, зручній для зберігання, перетворення, передачі. Для безпосереднього сприйняття така інформація недоступна.
• Електровимірювальні прилади. Ці засоби призначені для подання інформації у доступній спостерігачеві формі. Вони можуть бути переносними або стаціонарними, аналоговими або цифровими, реєструючими або сигналізуючими.
• Електровимірювальні установки є комплексами вищезазначених засобів і додаткових пристроїв, зосереджені в одному місці. Установки дозволяють проводити складніші виміри (наприклад, магнітних характеристик або питомого опору), служать як перевірочні або еталонні пристрої.
• Електровимірювальні системи також є сукупністю різних засобів. Однак, на відміну від установок, прилади для вимірювання електричних величин та інші засоби у складі системи розподілені. За допомогою систем можна вимірювати декілька величин, зберігати, обробляти та передавати сигнали вимірювальної інформації.

При необхідності розв'язання будь-якої конкретної складної вимірювальної задачі формують вимірювально-обчислювальні комплекси, що поєднують ряд пристроїв та електронно-обчислювальну апаратуру.

Характеристики вимірювальних засобів

Пристрої вимірювальної апаратури мають певні властивості, важливі для виконання їх безпосередніх функцій. До них відносяться:

• такі як чутливість та її поріг, діапазон вимірювання електричної величини, похибка приладу, ціна поділу, швидкодія та ін.
• Динамічні характеристики, наприклад, амплітудні (залежність амплітуди вихідного сигналу приладу від амплітуди на вході) або фазові (залежність фазового зсуву від частоти сигналу).
• Експлуатаційні характеристики, що відображають міру відповідності приладу вимогам експлуатації у певних умовах. До них належать такі властивості, як достовірність показань, надійність (працездатність, довговічність та безвідмовність апарату), ремонтопридатність, електрична безпека, економічність.

Сукупність характеристик апаратури встановлюється відповідними нормативно-технічними документами кожного типу пристроїв.

Застосовувані методи

Вимірювання електричних величин здійснюється за допомогою різних методів, які також можна класифікувати за такими критеріями:

• Рід фізичних явищ, з урахуванням якого вимір проводиться (електричні чи магнітні явища).
• Характер взаємодії вимірювального засобу із об'єктом. Залежно від нього розрізняють контактні та безконтактні методи вимірювання електричних величин.
• Режим проведення виміру. Відповідно до нього вимірювання бувають динамічними та статичними.
• Розроблені як методи безпосередньої оцінки, коли шукана величина прямо визначається приладом (наприклад, амперметром), і більш точні методи (нульові, диференціальні, протиставлення, заміщення), у яких вона виявляється шляхом порівняння з відомою величиною. Як прилади порівняння служать компенсатори та електровимірювальні мости постійного та змінного струму.

Електровимірювальні прилади: види та особливості

Вимірювання основних електричних величин потребує великої різноманітності приладів. Залежно від фізичного принципу, покладеного основою їх роботи, вони діляться такі групи:

• Електромеханічні прилади обов'язково мають у конструкції рухому частину. До цієї великої групи вимірювальних засобів належать електродинамічні, феродинамічні, магнітоелектричні, електромагнітні, електростатичні, індукційні прилади. Наприклад, магнітоелектричний принцип, що застосовується дуже широко, може бути покладено в основу таких пристроїв, як вольтметри, амперметри, омметри, гальванометри. На індукційному принципі засновані лічильники електроенергії, частотоміри тощо.
• Електронні прилади відрізняються наявністю додаткових блоків: перетворювачів фізичних величин, підсилювачів, перетворювачів та ін. Як правило, в приладах цього типу вимірювана величина перетворюється на напругу і конструктивною основою їх служить вольтметр. Електронні вимірювальні прилади застосовуються як частотоміри, вимірювачі ємності, опору, індуктивності, осцилографи.
• Термоелектричні прилади поєднують у своїй конструкції вимірювальний пристрій магнітоелектричного типу і термоперетворювач, утворений термопарою і нагрівачем, через який протікає струм, що вимірювається. Прилади цього використовуються в основному при вимірюваннях високочастотних струмів.
• електрохімічні. Принцип роботи базується на процесах, які протікають на електродах або в досліджуваному середовищі в міжелектродному просторі. Застосовуються прилади цього для вимірювання електропровідності, кількості електрики та деяких неелектричних величин.

За функціональними особливостями розрізняють такі види приладів для вимірювання електричних величин:

• Показують (сигналізуючі) - це пристрої, що дозволяють проводити лише безпосереднє зчитування вимірювальної інформації, такі як ватметри або амперметри.
• Реєструючі - прилади, що допускають можливість реєстрації показань, наприклад електронні осцилографи.

За типом сигналу прилади поділяються на аналогові та цифрові. Якщо пристрій виробляє сигнал, що є безперервною функцією вимірюваної величини, воно є аналоговим, наприклад, вольтметр, показання якого видаються за допомогою шкали зі стрілкою. У тому випадку, якщо у пристрої автоматично виробляється сигнал у вигляді потоку дискретних значень, що надходить на дисплей у чисельній формі, говорять про цифровий засіб вимірювання.

Цифрові прилади мають деякі недоліки порівняно з аналоговими: менша надійність, потреба у джерелі живлення, вища вартість. Однак їх відрізняють і суттєві переваги, що в цілому роблять застосування цифрових пристроїв більш кращим: зручність експлуатації, висока точність і стійкість до перешкод, можливість універсалізації, поєднання з ЕОМ і дистанційної передачі сигналу без втрати точності.

Похибки та точність приладів

Найважливіша характеристика електровимірювального приладу - клас електричних величин, як і будь-яких інших, не може проводитися без урахування похибок технічного пристрою, а також додаткових факторів (коефіцієнтів), що впливають на точність виміру. Граничні значення наведених похибок, що допускаються для даного типу приладу, називають нормованими і виражаються у відсотках. Вони визначають клас точності конкретного приладу.

Стандартні класи, якими заведено маркувати шкали вимірювальних пристроїв, такі: 4,0; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05. Відповідно до них встановлено поділ за призначенням: прилади, що належать до класів від 0,05 до 0,2, відносяться до зразкових, класами 0,5 і 1,0 мають лабораторні прилади, і, нарешті, пристрої класів 1,5-4 0 є технічними.

При виборі вимірювального приладу необхідно, щоб він відповідав за класом задачі, що вирішується, при цьому верхня межа вимірювання повинна бути якомога ближче до чисельного значення шуканої величини. Тобто чим більшого відхилення стрілки приладу вдається досягти, тим менше буде відносна похибка вимірювання, що проводиться. Якщо у розпорядженні є лише прилади низького класу, вибирати слід такий, що має найменший робочий діапазон. Використовуючи ці способи, вимірювання електричних величин можна провести досить точно. При цьому також потрібно враховувати тип шкали приладу (рівномірна або нерівномірна, наприклад, шкали омметрів).

Основні електричні величини та одиниці їх виміру

Найчастіше електричні виміри пов'язані з наступним набором величин:

• Сила струму (або струм) I. Даною величиною позначається кількість електричного заряду, що проходить через переріз провідника за 1 секунду. Вимірювання величини електричного струму проводиться в амперах (A) за допомогою амперметрів, авометрів (тестерів, так званих "цешок"), цифрових мультиметрів, вимірювальних трансформаторів.
• Кількість електрики (заряд) q. Ця величина визначає, якою мірою те чи інше фізичне тіло може бути джерелом електромагнітного поля. Електричний заряд вимірюється у кулонах (Кл). 1 Кл (ампер-секунда) = 1 А ∙ 1 с. Приладами для вимірювання є електрометри або електронні зарядометри (кулон-метри).
• Напруга U. Виражає різницю потенціалів (енергії зарядів), що існує між двома різними точками електричного поля. Для цієї електричної величини одиницею виміру служить вольт (В). Якщо для того, щоб з однієї точки перемістити в іншу заряд в 1 кулон, поле здійснює роботу в 1 джоуль (тобто витрачається відповідна енергія), то різниця потенціалів – напруга – між цими точками становить 1 вольт: 1 В = 1 Дж/1 Кл. Вимірювання величини електричної напруги проводиться у вигляді вольтметрів, цифрових чи аналогових (тестери) мультиметрів.
• Опір R. Характеризує здатність провідника перешкоджати проходженню через нього електричного струму. Одиниця опору – ом. 1 Ом - це опір провідника, що має напругу на кінцях в 1 вольт, до струму завбільшки 1 ампер: 1 Ом = 1 В/1 А. Опір прямо пропорційно перерізу і довжині провідника. Для його вимірювання використовуються омметри, авометри, мультиметри.
• Електропровідність (провідність) G – величина, зворотна опору. Вимірюється в сименсах (См): 1 См = 1 Ом -1.
• Місткість C - це міра здатності провідника накопичувати заряд, а також одна з основних електричних величин. Одиницею виміру її служить фарад (Ф). Для конденсатора ця величина визначається як взаємна ємність обкладок і дорівнює відношенню накопиченого заряду різниці потенціалів на обкладках. Місткість плоского конденсатора зростає зі збільшенням площі обкладок і зменшенням відстані між ними. Якщо при заряді в 1 кулон на обкладках створюється напруга величиною 1 вольт, то ємність такого конденсатора дорівнюватиме 1 фараду: 1 Ф = 1 Кл/1 В. Вимірюють за допомогою спеціальних приладів - вимірювачів ємності або цифрових мультиметрів.
• Потужність P - величина, що відбиває швидкість, з якою здійснюється передача (перетворення) електричної енергії. Як системна одиниця потужності прийнятий ват (Вт; 1 Вт = 1Дж/с). Ця величина також може бути виражена через добуток напруги і сили струму: 1 Вт = 1 В ∙ 1 А. Для ланцюгів змінного струму розрізняють активну (споживану) потужність P a реактивну P ra (не бере участі в роботі струму) і повну потужність P .При вимірах для них використовують наступні одиниці: ват, вар (розшифровується як «вольт-ампер реактивний») і, відповідно, вольт-ампер В∙А. Розмірність їх однакова, і вони служать для розрізнення зазначених величин. Прилади для вимірювання потужності - аналогові або цифрові ватметри. Непрямі виміри (наприклад, за допомогою амперметра) застосовні далеко не завжди. Для визначення такої важливої ​​величини як коефіцієнт потужності (виражається через кут фазового зсуву) застосовують прилади, звані фазометрами.
• Частота f. Це характеристика змінного струму, що показує кількість циклів зміни його величини та напряму (загалом) за період в 1 секунду. За одиницю частоти прийнято зворотну секунду, або герц (Гц): 1 Гц = 1 с -1 . Вимірюють цю величину у вигляді великого класу приладів, званих частотомірами.

Магнітні величини

Магнетизм найтіснішим чином пов'язані з електрикою, оскільки й те, й інше є прояви єдиного фундаментального фізичного процесу - електромагнетизму. Тому настільки ж тісний зв'язок властива методам та засобам вимірювання електричних та магнітних величин. Але є й нюанси. Як правило, при визначенні останніх практично проводиться електричний вимір. Магнітну величину отримують непрямим шляхом із функціонального співвідношення, що зв'язує її з електричною.

Еталонними величинами в цій галузі вимірювань служать магнітна індукція, напруженість поля та магнітний потік. Вони можуть бути перетворені за допомогою вимірювальної котушки приладу ЕРС, яка і вимірюється, після чого проводиться обчислення шуканих величин.

• Магнітний потік вимірюють за допомогою таких приладів, як веберметри (фотогальванічні, магнітоелектричні, аналогові електронні та цифрові) та високочутливі балістичні гальванометри.
• Індукція та напруженість магнітного поля вимірюються за допомогою тесламетрів, оснащених перетворювачами різного типу.

Вимірювання електричних та магнітних величин, що перебувають у безпосередньому взаємозв'язку, дозволяє вирішувати багато наукових та технічних завдань, наприклад, дослідження атомного ядра та магнітного поля Сонця, Землі та планет, вивчення магнітних властивостей різних матеріалів, контроль якості та інші.

Неелектричні величини

Зручність електричних методів дає можливість успішно поширювати їх і на вимірювання всіляких фізичних величин неелектричного характеру, таких як температура, розміри (лінійні та кутові), деформація та багато інших, а також досліджувати хімічні процеси та склад речовин.

Прилади для електричного вимірювання неелектричних величин зазвичай є комплексом з датчика - перетворювача в будь-який параметр ланцюга (напруга, опір) і електровимірювального пристрою. Існує безліч типів перетворювачів, завдяки яким можна вимірювати різні величини. Ось лише кілька прикладів:

• Реостатні датчики. У таких перетворювачах при дії вимірюваної величини (наприклад, при зміні рівня рідини або її об'єму) переміщається двигун реостату, змінюючи тим самим опір.
• Терморезистори. Опір датчика в апаратах цього типу змінюється під впливом температури. Застосовуються вимірювання швидкості газового потоку, температури, визначення складу газових сумішей.
• Тензоопори дозволяють проводити вимірювання деформації дроту.
• Фотодатчики, що перетворюють зміну освітленості, температури або переміщення у вимірюваний потім фотострум.
• Ємнісні перетворювачі, які використовуються як датчики хімічного складу повітря, переміщення, вологості, тиску.
• працюють за принципом виникнення ЕРС у деяких кристалічних матеріалах при механічному впливі на них.
• Індукційні датчики засновані на перетворенні таких величин, як швидкість або прискорення, індуковану ЕРС.

Розвиток електровимірювальних засобів та методів

Велике різноманіття засобів вимірювання електричних величин обумовлено безліччю різних явищ, у яких ці параметри відіграють істотну роль. Електричні процеси та явища мають надзвичайно широкий діапазон використання у всіх галузях – не можна вказати таку галузь людської діяльності, де вони не знаходили б застосування. Цим і визначається дедалі більше розширюється коло завдань електричних вимірів фізичних величин. Безперервно зростає різноманітність та вдосконалення засобів та методів вирішення цих завдань. Особливо швидко та успішно розвивається такий напрямок вимірювальної техніки, як вимірювання неелектричних величин електричними методами.

Сучасна електровимірювальна техніка розвивається у напрямі підвищення точності, завадостійкості та швидкодії, а також дедалі більшої автоматизації вимірювального процесу та обробки його результатів. Засоби вимірів пройшли шлях від найпростіших електромеханічних пристроїв до електронних і цифрових приладів, і далі нових вимірювальних комплексів з використанням мікропроцесорної техніки. При цьому підвищення ролі програмної складової вимірювальних пристроїв, очевидно, є основною тенденцією розвитку.

НА ТЕМУ:

«ЕЛЕКТРИЧНІ ВИМІРИ»

Вступ

Розвиток науки і техніки завжди був тісно пов'язаний із прогресом у галузі вимірювань. Велике значення вимірів для науки підкреслювали деякі вчені.

Г. Галілей: «Виміряй все доступне виміру і роби доступне все недоступне йому».

Д.І. Менделєєв: «Наука починається з того часу, як починають вимірювати, точна наука немислима без міри».

Кельвін: «Кожна річ відома лише тією мірою, як її можна виміряти».

Вимірювання є одним із основних способів пізнання природи, її явищ та законів. Кожному, новому відкриттю в галузі природничих та технічних наук передує велика кількість різних вимірів. (Г. Ом – закон Ома; П. Лебедєв – тиск світла).

Важливу роль відіграють виміри у створенні нових машин, споруд, підвищенні якості продукції. Наприклад, під час випробування стендового найбільшого у світі турбогенератора 1200 МВт, створеного на Ленінградському об'єднанні «Електросила», вимірювання проводилися у 1500 різних його точках.

Особливо важливу роль грають електричні виміри як електричних і електричних величин.

Перший у світі електровимірювальний прилад «покажчик електричної сили» було створено 1745 року, академіком Г.В. Рохманом, соратником М.В. Ломоносова.

То справді був електрометр – прилад вимірювання різниці потенціалів. Однак тільки з другої половини XIX століття у зв'язку із створенням генераторів електричної енергії гостро постало питання про розробку різних електровимірювальних приладів.

Друга половина ХІХ століття, початок ХХ століття, – російський електротехнік М.О. Доливо-добровольський розробив амперметр та вольтметр, електромагнітні системи; індукційний вимірювальний механізм; основи феродинамічних приладів

Тоді ж – російський фізик А.Г. Столетів – закон зміни магнітної проникності, її вимір.

Тоді ж – академік Б.С. Якобі – прилади для вимірювання опору електричного кола.

Тоді ж – Д.І. Менделєєв - точна теорія терезів, введення в Росії метричної системи заходів, організація відділення з перевірки електровимірювальних приладів.

1927 - Ленінград побудований перший вітчизняний приладобудівний завод «Електроприлад» (зараз - Вібратор випуск лічильників).

30 роки – побудовано приладобудівні заводи у Харкові, Ленінграді, Москві, Києві та інших містах.

З 1948 по 1967 обсяг продукції приладобудування зріс у 200 разів.

У наступних п'ятирічках розвиток приладобудування йде незмінно випереджаючими темпами.

Основні здобутки:

- Аналогові прилади безпосередньої оцінки покращених властивостей;

- Вузько профільні аналогові сигналізуючі контрольні прилади;

- Прецизійні напівавтоматичні конденсатори, мости, дільники напруги та інші установки;

- Цифрові вимірювальні прилади;

- застосування мікропроцесорів;

- Вимірювальний комп'ютер.

Сучасне виробництво немислимо без сучасних засобів вимірів. Електровимірювальна техніка постійно вдосконалюється.

У приладобудуванні широко використовується досягнення радіоелектроніки, обчислювальної техніки та інші досягнення науки і техніки. Все частіше застосовують мікропроцесори та мікро ЕОМ.

Вивчення курсу «Електричних вимірів» ставить за мету:

- Вивчення пристрою та принцип дії електровимірювальних приладів;

– класифікація вимірювальних приладів, знайомство з умовними позначеннями на шкалах приладів;

– основні методики вимірювань, підбір тих чи інших вимірювальних приладів залежно від вимірюваної величини та вимоги до вимірювання;

– Ознайомлення з основними напрямками сучасного приладобудування.

1 . Основні поняття, методи вимірювань та похибок

Вимірюваннямназивається знаходження значень фізичної величини досвідченим шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів.

Вимірювання мають виконуватися у загальноприйнятих одиницях.

Засобами електричних вимірівназиваються технічні засоби, що використовуються при електричних вимірах.

Розрізняють такі види засобів електричних вимірів:

- електровимірювальні прилади;

- Вимірювальні перетворювачі;

- електровимірювальні установки;

- Вимірювальні інформаційні системи.

Мірою називається засіб вимірів, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру.

Електровимірювальним приладом називається засіб електричних вимірювань, призначений для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі доступної безпосереднього сприйняття спостерігача.

Вимірювальним перетворювачем називається засіб електричних вимірювань, призначений для вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі зручної для передачі, подальшого перетворення, зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю.

Електровимірювальна установка складається з низки засобів вимірювань та допоміжних пристроїв. З її допомогою можна проводити більш точні та складні вимірювання, перевірку та градуювання приладів тощо.

Вимірювальні інформаційні системи являють собою сукупність засобів вимірювань та допоміжних пристроїв. Призначені для автоматичного отримання вимірювальної інформації від її джерел, щодо її передачі та обробки.

Класифікація вимірів :

а). Залежно від способу отримання результату прямі та непрямі :

Прямиминазиваються виміри, результат яких виходить безпосередньо з дослідних даних (вимір струму амперметром).

Непряміназиваються виміри, у яких шукана величина безпосередньо не вимірюється, а перебуває у результаті розрахунку за відомими формулами. Наприклад: P=U·I, де U та I виміряні приладами.

б). Залежно від сукупності прийомів використання принципів та засобів вимірюваньвсі методи поділяються на методи безпосередньої оцінки та методи порівняння .

Метод безпосередньої оцінки- Вимірювана величина визначається безпосередньо по відлікового пристрою вимірювального приладу прямої дії (вимір струму амперметром). Цей метод простий, але відрізняється низькою точністю.

Метод порівняння- Вимірювана величина порівнюється з відомою (наприклад: вимірювання опору шляхом порівняння його з мірою опору - зразковою котушкою опору). Метод порівняння поділяють на нульовий, диференціальний та заміщення .

Нульовий- Вимірювана і відома величина одночасно впливають на прилад порівняння, доводячи його показання до нуля (наприклад: вимірювання електричного опору врівноваженим мостом).

Диференціальний– прилад порівняння вимірює різницю між вимірюваною та відомою величиною.

Метод заміщення- Вимірювана величина замінюється у вимірювальній установці відомою величиною.

Цей метод найточніший.

Похибки вимірів

Результати виміру фізичної величини дають лише наближене її значення внаслідок низки причин. Відхилення результату виміру від справжнього значення вимірюваної величини називається похибкою виміру.

Розрізняють абсолютну та відноснупохибка.

Абсолютна похибкавимірювання дорівнює різниці між результатом вимірювання Аі та істинним значенням вимірюваної величини А:

Поправка: дА = А-Аї

Таким чином, Справжнє значення величини дорівнює А=Аі+дА.

Про похибку можна дізнатися, порівнюючи показання приладу із показаннями зразкового приладу.

Відносна похибкавимірювання г А являє собою відношення абсолютної похибки вимірювання до істинного значення вимірюваної величини, виражене в %:

Приклад: Прилад показує U=9,7 В. Справжнє значення U=10 визначити ДU і г U:

ДU = 9,7-10 = -0,3 В г U =

Похибки вимірів мають систематичну та випадковускладові. Першізалишаються постійними при повторних вимірах, вони визначаються, і її на результат виміру усувається запровадженням поправки . Другізмінюються випадковим чином, і їх не можна визначити чи усунути .

У практиці електровимірювань найчастіше користуються поняттям наведеної похибкиг п:

Це відношення абсолютної похибки до номінального значення вимірюваної величини або останньої цифри за шкалою приладу:

Приклад: ДU = 0,3 Ст. Вольтметр розрахований на 100 Ст п =?

р п =0,3/100·100%=0,3%

Похибки у вимірах можуть бути внаслідок :

а). неправильної установки приладу (горизонтальна, замість вертикальної);

б). Неправильного обліку середовища (зовнішньої вологості, tє).

в). Вплив зовнішніх електромагнітних полів

г). Неточний відлік свідчень і т.д.

При виготовленні електровимірювальних приладів застосовані ті чи інші технічні засоби, що забезпечують той чи інший рівень точності.

Похибка, яка обумовлена ​​якістю виготовлення приладу, називається – основною похибкою .

Відповідно до якості виготовлення всі прилади поділяються на класи точності : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Клас точності вказується на шкалах вимірювальних приладів. Він позначає основну найбільш допустиму наведену похибку приладу:

Виходячи з класу точності при перевірці приладу, визначають, чи він придатний для подальшої експлуатації, тобто. чи відповідає своєму класу точності.

ЕЛЕКТРОННИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК

ПО ДИСЦИПЛІНІ «ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНІ

ВИМІРИ»

Виконала:

викладач КНТ Архипова Н.А.

Кстово 2015

Розглянуто на ПЦК

електротехнічних дисциплін

«___»_________20___ р.

Протокол №_________

Голова ПЦКН.І. Фомочкіна

Затверджено

на методичному

пораді

«___»_________20___г.

Голова методичної радиЄ.А. Костіна

Навчальний посібник призначений для студентів, які навчаються за спеціальністю 220703. Автоматизація технологічних процесів та виробництв (за галузями) очного відділення.

ЗМІСТ

ВСТУП 4

Розділ 1. Державна система забезпечення єдності вимірів 5

Тема 1.1 Основні види та методи вимірювань, їх класифікація 5

Тема 1.2.Метрологічні показники засобів вимірювання 7

Розділ 2 Прилади та методи електричних вимірювань 9

Тема 2.1 Механізми та вимірювальні ланцюги електромеханічних

приладів 9

Тема 2.2 Прилади та методи вимірювання струму 14

Тема 2.3 Прилади та методи вимірювання напруги 18

Тема 2.4 Прилади та методи вимірювання потужності та енергії 21

Тема 2.5 Прилади та методи вимірювання параметрів електричних кіл 24

прилади 28

Розділ 3 Дослідження форми сигналів 31

Тема 3.1 Осцилографи 31

Тема 3.2 Прилади та методи вимірювання частоти та інтервалу часу 32

Тема 3.3 Прилади та методи вимірювання фазового зсуву 35

ВСТУП

Мета та завдання навчальної дисципліни. Короткі відомості з розвитку електричних вимірів. Зв'язок даної навчальної дисципліни коїться з іншими дисциплінами.

Проведення вимірів є одним із основних засобів отримання об'єктивних знань про світ, а накопичений експериментальний матеріал цебаза для узагальнень та встановлення закономірностей його існування тарозвитку. Водночас проведення вимірювань має безумовне практичнезначення, багато в чому на результатах вимірювань, базується і технічнерозвиток та взаємодія між окремими суб'єктами господарської діяльностідіяльності. Серед усіх вимірювань особливе місце займають електротехнічні вимірювання в силу універсальності електричних сигналів та наявнихможливостей для їх обробки та зберігання, часто при вимірюванні магнітних танеелектричних величин вихідним сигналом перетворювача єсаме електричний сигнал.

Розділ 1. Державна система забезпечення єдності

вимірювань

Тема 1.1 Основні види та методи вимірювань, їх

класифікація

Роль та значення електровимірювальної техніки. Визначення поняття «вимірювання». Одиниці фізичних величин. Класифікація методів вимірів та його коротка характеристика. Прямий і непрямий методи. Методи безпосередньої оцінки та методи порівняння (диференціальний, нульовий, заміщення). Поняття про засоби вимірювання: заходи основних електричних величин, електровимірювальні прилади, електровимірювальні установки, вимірювальні перетворювачі, інформаційні системи. Класифікація та маркування електровимірювальних приладів.

До технічних засобів вимірювання відносяться заходи, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні прилади та вимірювальні системи. Вимірювальним перетворювачем називають пристрій, призначений для перетворення вимірюваного параметра сигнал, зручний для подальшої передачі на відстань або в ланцюг керуючого пристрою.

Перетворювачі поділяють на первинні (датчики), проміжні, передавальні та масштабні. Вимірювану величину називають вхідний, а результат перетворення - вихідним сигналом.

Первинні перетворювачі призначені для перетворення фізичних величин сигнали, а передавальні і проміжні перетворювачі формують сигнали, зручні передачі на відстань і реєстрації.

До масштабних відносять перетворювачі, за допомогою яких вимірювана величина змінюється в задане число разів, тобто вони не перетворять одну фізичну величину на іншу.

Вимірювальним приладом називають пристрій, призначений вироблення вимірювальної інформації у формі, доступної безпосереднього сприйняття спостерігачем (оператором). Вимірювальні прилади поділяють на дві групи.

До першої групи відносять аналогові прилади, показання яких не є перервною функцією вимірюваного параметра.

Друга група включає цифрові прилади. Вони виробляють дискретні сигнали вимірюваної інформації у цифровій формі.

Вимірювальна система поєднує вимірювальні перетворювачі та прилади, забезпечуючи вимірювання параметра без участі людини.

Державний стандарт встановлює застосування Міжнародної системи одиниць (СІ) у всіх галузях науки та техніки.

До складу СІ входять сім основних одиниць, дві додаткові та двадцять сім найважливіших похідних одиниць. До складу основних одиниць входять: метр (м), кілограм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвін (К), моль (моль), кандел (кд).

До додаткових одиниць системи СІ належать радіан і стерадіан, проте інші одиниці є похідними. Наприклад, одиниця сили – ньютон (Н), повідомляє тілу масою 1 кг прискорення 1 м/с2; одиниця тиску - паскаль (Па), за одиницю тиску приймається такий рівномірно розподілений тиск, при якому на 1 м2 діє нормально до поверхні сила, що дорівнює 1 Н.

Усі виміри ділять на прямі та непрямі. При прямих вимірюваннях числове значення параметра визначають безпосередньо вимірювальним приладом: наприклад, вимірювання температури термометром або лінійних розмірів деталі вимірювальним інструментом.

Непрямі виміри передбачають визначення шуканого параметра виходячи з прямого виміру допоміжної величини, що з вимірюваним параметром певної функціональної залежністю. Наприклад, визначення об'єму тіла за його довжиною, шириною та висотою або вимірювання температури щодо зміни електропровідності термометра опору.

Запитання для самоперевірки

Що таке вимір?

Яка класифікація видів вимірів?

У чому відмінність зразкових вимірювальних засобів від робітників?

Як класифікуються та позначаються електровимірювальні та радіовимірювальні прилади?

Тема 1.2. Метрологічні показники засобів вимірів

Види помилок, їх класифікація формою числового висловлювання, за закономірності появи, за ймовірністю реалізації.

Систематичні похибки, їх завдання та оцінка. Випадкові похибки, джерела появи. Закони розподілу похибок. Характеристики нормального розподілу. Виявлення промахів.

Похибки як показники засобів вимірів. Види похибок та основні причини їх виникнення. Визначення похибки приладу на підставі класу точності приладу. Межа, ціна поділу, чутливість електровимірювального приладу. Типова методика перевірки електровимірювальних приладів. Загальні відомості щодо обробки результатів вимірювань.

Будь-який вимір має відбуватися за системою: планування, проведення вимірів, математична обробка результатів вимірів. При обробці звертати увагу на виявлення промахів. Дуже важливо навчитися розраховувати результуючу похибку, знати, як підсумовуються систематичні та випадкові похибки, як визначається результуюча похибка із заданим рівнем ймовірності.

Залежно від причин похибки поділяють п'ять груп: похибки методу виміру, інструментальні, налаштування приладу та її взаємодії з об'єктом виміру, динамічні і суб'єктивні похибки.

Похибки методу виміру є результатом обраної схеми виміру, яка дозволяє усунути джерела відомих похибок.

Інструментальні похибки залежить від недосконалості вимірювальних пристроїв, т. е. від похибок виготовлення деталей вимірювального приладу.

Похибки налаштування вимірювальних приладів визначаються умовами експлуатації. Похибки можуть бути при взаємодії приладу з об'єктом вимірювання; наприклад, такі похибки, що викликаються впливом вимірювального зусилля на деформацію вимірюваної деталі.

Динамічні похибки виникають при перетворенні вимірюваної величини. Динамічні похибки з'являються внаслідок інерційності зміни параметра, що вимірюється.

Суб'єктивні похибки виникають внаслідок обмежених фізичних можливостей оператора.

Залежно від умов роботи розрізняють два види похибок: основні та додаткові.

Основні похибки мають місце за нормальних режимів роботи вимірювального приладу, коли вплив зовнішніх факторів мінімальний.

Додаткові похибки викликаються впливом зовнішніх факторів, що порушують нормальні умови роботи приладу, наприклад, зміною температури чи тиску довкілля.

Якщо значення абсолютної похибки віднести до справжнього значення А0 вимірюваного параметра, то отримаємо відносну похибку , тобто.

= / А0.

Відношення абсолютної похибки до діапазону шкали приладуNназивають наведеною відносною похибкою.

Запитання для самоперевірки

За якими ознаками класифікуються помилки?

Чим відрізняється відносна помилка від наведеної?

Які показники використовуються для характеристики випадкової похибки?

Яким чином можна виявити «промах» у низці одержаних результатів вимірювань?

У чому відмінність рівноточних вимірів від нерівноточних?

Яка методика обробки результатів непрямих вимірів?

Як розрахувати результуючу похибку?

ВАРІАНТ №1

Запитання

1. Яку похибку називають абсолютною?

різницю між виміряним і дійсним значеннями величини

2 . Що таке чутливість приладу?

відношення зміни

це число одиниць вимірюваної величини, що припадає на один поділ шкали приладу

3 . Діапазон свідчень - це

область значень шкали, обмежена кінцевим та початковим значеннями шкали

якої нормовані похибки, що допускаються, засоби вимірювань

4 . Що таке калібрування СІ?

сукупність операцій, що виконуються з метою визначення дійсних значень метрологічних характеристик

сукупність операцій та видів робіт, спрямованих на забезпечення єдності вимірів.

5 . Наведена похибка

відношення абсолютної похибки до дійсного значення, виражене у відсотках

відношення абсолютної похибки до нормуючого значення, виражене у відсотках

різницю між виміряним і дійсним значенням величини

ВАРІАНТ №2

Запитання

1 . Яку похибку називають відносною?

відношення абсолютної похибки до нормуючого значення, виражене у відсотках

різницю між виміряним і дійсним значенням величини

відношення абсолютної похибки до дійсного значення, виражене у відсотках

2.Що таке ціна поділу приладу?

кількість одиниць вимірюваної величини, що припадає на один розподіл шкали приладу

відношення зміни

вихідного сигналу до зміни зміни вимірюваної величини, що викликала його

область значень шкали, обмежена кінцевим та початковим значеннями шкали

3 . Варіація показань приладу – це

різницю між виміряним і дійсним значенням величини

найбільша різниця показань при тому самому значенні вимірюваної величини

4 . Діапазон вимірів - це

область значень вимірюваної величини, дляякої нормовані похибки приладу, що допускаються.

різницю між виміряним і дійсним значенням величини

область значень шкали приладу, обмежена кінцевим та початковим значеннями шкали

5 . Що таке перевірка СІ?

сукупність операцій, які виконуються з метою визначення дійсних значень МХ.

сукупність операцій та видів робіт, спрямованих на забезпечення єдності вимірів

сукупність операцій, що виконуються з метою підтвердження відповідності засобів вимірювань метрологічним вимогам

Розділ 2 Прилади та методи електричних вимірювань

Тема 2.1 Механізми та вимірювальні ланцюги

електромеханічних приладів

Вимірювальні механізми магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної, феродинамічної, електростатичної, індукційної систем. Загальний принцип створення різних електровимірювальних механізмів. Принцип впливу електромеханічних приладів. Поняття про вимірювальні ланцюги. Вимірювальний ланцюг електровимірювальних приладів: вольтметрів, амперметрів, ватметрів. Умовні позначення, що наносяться на прилади.

Основною функціональною частиною магнітоелектричного приладу є вимірювальний механізм. Конструктивномагнітоелектричниймеханізмвиконуєтьсяабозрухливийкотушкою (рамкою),або зрухливиммагнітом.Більше застосування має перша із зазначених груп.

Принцип дії магнітоелектричного механізму заснований на взаємодії магнітних полів постійного магніту та котушки (рамки), якою протікає струм. Протидіючий момент може створюватися механічним та електромагнітним способами.

Магнітоелектричні прилади застосовують як: 1) амперметрів і вольтметрів для вимірювання струмів і напруг у ланцюгах постійного струму (для цих цілей прилади інших груп використовують у поодиноких випадках); 2) омметрів; 3) гальванометрів постійного струму, що використовуються як нульові індикатори, а також для вимірювання малих струмів і напруг; 4) балістичних гальванометрів, які застосовуються для вимірювань малих кількостей електрики; 5) приладів для вимірювань у ланцюгах змінного струму: а) осцилографічних гальванометрів, що застосовуються для спостереження та запису швидкоплинних процесів; б) вібраційних гальванометрів, що використовуються в основному як нульові індикатори змінного струму; в) випрямлювальних, термоелектричних та електронних приладів, що містять перетворювач змінного струму на постійний.

Перевагами Магнітоелектричних приладів є: 1) висока чутливість; 2) висока точність; 3) мале власне споживання потужності; 4) рівномірна шкала; 5) мінімальний вплив зовнішніх магнітних полів.

До недоліків магнітоелектричних приладів можна віднести: 1) невисоку перевантажувальну здатність; 2) порівняно складну конструкцію; 3) застосування, за відсутності перетворювачів, лише ланцюгах постійного струму.

Основною частиною електромагнітного приладу є електромагнітний ІМ. Принципдії електромагнітного вимірювального механізму заснований на взаємодії магнітного поля, створюваного провідником зі струмом, та феромагнітного сердечника.

В даний час застосовується велика кількість різних типів електромагнітних приладів, які різняться за призначенням, конструкції ІМ, формі котушок і сердечників і т.д.

Залежно від інерційності рухомої частини чи частоти її власних коливань, всі електромагнітні прилади поділяються на дві групи: резонансні та нерезонансні. Резонансні працюють лише на змінному струмі.У нерезонансних приладах момент інерції рухомої частини значний, і зсув рухомої частини пропорційно квадрату значення струму, що діє.

Обидві групи приладів поділяються на дві підгрупи: поляризовані та неполяризовані. У поляризованих приладах крім котушки, що намагнічує, є постійний магніт. Поляризовані нерезонансні прилади не мають високої точності. З резонансних приладів переважно застосовуються язичкові герцметри.

Залежно від характеру магнітного ланцюга нерезонансні прилади поділяються на прилади з магнітопроводом, що умовно називається замкнутим, і без магнітопроводу. Прилади з магнітопроводом мають менше власне споживання потужності, але разом з цим і значні похибки через втрати в магнітопроводі від вихрових струмів та гістерези.Прилади без магнітопроводу мають мале власне магнітне поле та більшу залежність показань від впливу зовнішніх магнітних полів тадозволяють створити прилади високої точності для роботи на постійному та змінному струмі. Ці прилади поділяються на прилади відштовхувальної та втяжної дії. У приладах першого типу розташовані всередині котушки зі струмом феромагнітні осердя намагнічуються однойменно і відштовхуються один від одного

Електродинамічний ІМскладається зсистеми нерухомих та рухомих котушок (рамок), стійки, пружних елементів, заспокійника, відлікового пристрою, засобів магнітного захисту. Котушки виконують круглими або прямокутними. Круглі котушки дають, порівняно з прямокутними,збільшеннячутливість на 15-20%. Прилади з прямокутними котушкамимають меншірозміри приладу за вертикаллю.

В основі феродинамічних приладів лежить феродинамічний вимірювальний механізм. Принцип дії феродинамічного вимірювального механізму полягаєвовзаємодіїмагнітнихполів двох систем провідників зі струмами, і по суті є різновидом електродинамічного механізму. Відмінністьполягаєу тому, що для збільшення чутливості ІМ містить магнітопровід з магнітно-м'якого матеріалу.Наявністьмагнітопроводузначнозбільшуємагнітнеполе в робочому зазорі і при цьому зростає крутний момент.

Електростатичні прилади будуються на основі електростатичного вимірювального механізму, який представляєсобою систему рухливихінерухомихелектродів.Піддієюнапруги, доданої до електродів,рухливі електроди відхиляються щодо нерухомих. У електростатичних ІМ відхилення рухомої частини пов'язане із зміною ємності.

Електростатичні прилади характеризуються: 1) дуже малимвласним споживанням потужності на постійному струмі та низьких частотах. Це пояснюється тим, що воно обумовлено лише короткочасним зарядним струмом і протіканням дуже малих струмів витоку через ізоляцію. На змінному струмі споживання потужності також невелике через малу ємність ІМ та малих діелектричних.втратвізоляції;2) широкимчастотнимдіапазоном(Від 20 Гц до 35 МГц); 3) малою залежністю показань від змін форми кривої вимірюваної напруги; 4) можливістю використання їх у ланцюгах постійного та змінного струмів для безпосереднього вимірювання високих напруг (до 300 кВ) без застосування вимірювальних трансформаторів напруги. Поряд з цим електростатичні прилади мають і недоліки: вони схильні до сильного впливу зовнішніх електростатичних полів, мають низьку чутливість до напруги, мають нерівномірну шкалу, яку необхідно вирівнювати за рахунок вибору форми електродів, та ін.

Точність електростатичних приладів можна одержати високою за рахунок застосування спеціальних конструктивно-технологічних заходів щодо зниження похибок. В даний час розроблено переносні прилади класів точності 02; 0,1 та 0,05.

Конструктивно-індукційний вимірювальний механізмскладається з одного або декількох нерухомих електромагнітів та рухомої частини, яка зазвичай виконується у вигляді алюмінієвого диска, укріпленого на осі. Змінні магнітні потоки, спрямованіперпендикулярно площині диска, пронизуючи останній,індуктують у ньому вихрові струми. Взаємодія потоків зі струмами диску викликають переміщення рухомої частини.

За кількістю магнітних потоків,що перетинають рухливу частину, вони можуть бути однопотоковими та багатопотоковими. Однопотокові індукційні механізми вимірювальної техніки в даний час не застосовуються.

Вивчаючи прилади електромагнітної, електродинамічної та ферродинамічної систем, необхідно звернути увагу, що за принципом дії ці прилади придатні для вимірювань у ланцюгах як постійного, так і змінного струму.

Запитання для самоперевірки

1. Напишіть і поясніть умову статичної рівноваги рухомої частини показуючого приладу та рівняння його шкали.

2. Яким шляхом створюються протидіючі моменти в приладах, що показують?

3. Що таке власне споживання енергії приладом, який вплив може впливати на результати вимірювання?

4. Які принцип дії та влаштування приладу магнітоелектричної системи?

5. Якими є принцип дії та влаштування приладів електромагнітної, електродинамічної та електростатичної систем?

6. Як влаштовано і який принцип дії логометрів магнітоелектричної системи?

7. Які застосовуються способи розширення меж вимірювання приладів різних систем?

Тема 2.2 Прилади та методи вимірювання струму

Методи виміру струму. Пристрій, принцип дії, технічні характеристики, різновиди, сфера застосування основних типів амперметрів, струмовимірювальних кліщів. Розширення меж вимірювання за допомогою трансформаторів струму та шунтів. Застосування комбінованих приладів вимірювання струму. Вибір приладу для вимірювання струму, включення до ланцюга, вимірювання, обробка результату вимірювання.

Перед вимірюванням струму потрібно мати уявлення про його частоту, форму, очікуване значення, необхідну точність вимірювання та опір ланцюга, в якому проводиться вимірювання. Ці попередні дані дозволять

вибрати найбільш підходящий метод вимірювання та вимірювальний прилад. Для вимірювання струму та напруги застосовують метод безпосередньої оцінки та метод порівняння. Для вимірювання струму будь-якого ланцюга послідовно в ланцюг включають амперметр.

Амперметр був розроблений так, щобвнутрішній опір було якнайменше. Тому, якщо ви увімкнете не послідовно, а паралельно навантаженню обставини можуть бути непередбачувані.Саме після малого опору всередині через амперметр потече великий струм, що призведе до того, що прилад згорить або погорять дроти.

Амперметр– вимірювальний прилад для визначення сили постійного та змінного струму в електричному ланцюзі. Показання амперметра повністю залежать від величини струму, що протікає через нього, у зв'язку з чим опір амперметра в порівнянні з опором навантаження має бути якомога меншим. За своїми конструктивними особливостями амперметри поділяються на магнітоелектричні, електромагнітні, термоелектричні, електродинамічні, феродинамічні та випрямляючі.

Магнітоелектричні амперметри служать для вимірювання сили струму малої величини ланцюгах постійного струму. Вони складаються з магнітоелектричного вимірювального механізму і шкали з нанесеними поділками, що відповідають різним значенням струму, що вимірювається.

Електромагнітніамперметрипризначені для вимірювання сили струму, що протікає, в ланцюгах постійного і змінного струму. Найчастіше використовуються для вимірювання сили в ланцюгах змінного струму промислової частоти (50 Гц). Складаються із вимірювального механізму, шкала якого розмічена в одиницях сили струму, що протікає по котушці приладу. Для виготовлення котушки можна використовувати провід великого перерізу і, отже, вимірювати струм великої величини (понад 200 А).

Термоелектричніамперметризастосовуються для вимірювання ланцюгах змінного струму високої частоти. Вони складаються з магнітоелектричного приладу з контактним або безконтактним перетворювачем, який є провідником (нагрівачом), до якого приварена термопара (вона може перебувати на деякій відстані від нагрівача і не мати з ним безпосереднього контакту). Струм, проходячи нагрівачем, викликає його нагрівання (за рахунок активних втрат), який реєструється термопарою. Виникаюче термічне випромінювання впливає на рамку магнітоелектричного вимірювача струму, яка відхиляється на кут, пропорційний силі струму в ланцюзі.

Електродинамічні амперметри служать для вимірювання сили струму в ланцюгах постійного та змінного струмів підвищеної (до 200 Гц) частот. Прилади дуже чутливі до перевантажень та зовнішніх магнітних полів. Застосовуються як контрольні прилади для перевірки робочих вимірювачів сили струму. Складаються з електродинамічного вимірювального механізму, котушки якого в залежності від величини струму, що максимально вимірювається, з'єднані послідовно або паралельно, і градуйованої шкали. При вимірі струмів малої сили котушки з'єднуються послідовно, а великий – паралельно.

Ферродинамічні амперметри міцні та надійні за конструкцією, малочутливі до впливу зовнішніх магнітних полів. Вони складаються з феродинамічного вимірювального апарату і застосовуються головним чином у системах автоматичних контролерів як самописних амперметрів.

Кожен амперметр розраховується на певне максимальне значення вимірюваної величини. Але часто виникають ситуації, коли необхідно виконати вимірювання деякої величини, значення якої більше меж вимірювання приладу. Проте, завжди можна розширити межі вимірювання даним приладом. Для цього паралельно амперметру приєднують провідник, яким проходить частина вимірюваного струму. Значення опору цього провідника розраховується так, щоб сила струму, що проходить через амперметр, не перевищувала максимально допустимого значення. Такий опір називається шунтуючим. Результатом подібних дій стане те, що якщо амперметром, розрахованим, наприклад, на силу струму до 1 А, необхідно виконати вимірювання струму в 10 разів більше, то опір шунт повинен бути в 9 разів менше опору амперметра. Зрозуміло, при цьому ціна градуювання збільшується в 10 разів, а точність у стільки ж разів зменшується.

Для розширення межі виміру амперметра (вk раз) у ланцюгах постійного струму служать шунти-резистори, що включаються паралельно амперметру.

Шкали амперметрів зазвичай градує безпосередньо в одиницях сили струму:

амперах, міліамперах чи мікроамперах. Нерідко у лабораторній практиці застосовує багатограничні амперметри. Усередині корпусу таких приладів розміщують кілька різних шунтів, які паралельно підключаються індикатору за допомогою перемикача меж вимірювань. На лицьовій панелі багатограничних приладів вказують максимальні значення сили струму, які можуть бути виміряні при тому чи іншому положенні перемикача меж вимірювань. Ціна поділу шкали (якщо прилад має єдину шкалу) буде різною для кожної межі вимірювань. Часто багатограничні прилади мають кілька шкал, кожна з яких відповідає певній межі вимірів.

Запитання для самоперевірки

Як виміряти силу струму?

Що таке амперметр?

Основні типи амперметрів

Як підключається амперметр?

Призначення шунтів

Розв'язання задач на тему « Прилади та методи вимірювання струму»

ВАРІАНТ 1

Завдання 1.

Амперметр із внутрішнім опором 0,28 Ом має шкалу на 50 справ. з ціною розподілу 0,01 А/поділ. Визначити ціну поділу і граничну величину струму, що вимірюється при підключенні шунта з опором 0,02Ом.

Завдання 2.

Шкала ІМ із опором 5Ом розбита на 100справ. Ціна поділу

0,2 мА/поділ. Із цього механізму необхідно зробити амперметр на 10А. Як це зробити? Який струм у ланцюзі виміряє амперметр, якщо стрілка відхилилася на 35справ.

Завдання 3.

Визначити значення опору шунта, необхідного для розширення межі вимірювання амперметра з внутрішнім опором 5Ом, від його номінального значення 4мА до значення 15А.

ВАРІАНТ 2

Завдання 1.

Шкала ІМ із внутрішнім опором 2Ом розбита на 150справ. Ціна поділу 0,2мА/поділ. Із цього механізму необхідно зробити амперметр на 15А. Як це зробити?

Який струм виміряє амперметр, якщо стрілка відхилилася на 20справ.

Завдання 2.

Визначити значення опору шунта розширення межі вимірювання амперметра з внутрішнім опором 0,58Ом, від номінального значення 5А до значення 150А.

Завдання 3.

До амперметра, розрахованого на 5А з внутрішнім опором 0,6 Ом і шкалою на 10 справ. підключений шунт із опором 0,025Ом. При вимірі струму стрілка відхилилася на 8справ. Визначити струм у ланцюгу, виміряний амперметром.

Тема 2.3 Прилади та методи вимірювання напруги

Методи вимірів напруги. Пристрій, принцип дії, технічні характеристики, різновиди, сфера застосування: електромеханічних вольтметрів, електронних вольтметрів, цифрових вольтметрів, компенсаторів. Застосування комбінованих приладів вимірювання напруги. Вибір приладу для вимірювання напруги, вмикання в ланцюг, вимірювання, обробка результату вимірювання.

Для виміру напруги використовуються вольтметри. Вольтметри включаються паралельно тій ділянці ланцюга, де необхідно виміряти напругу. Щоб прилад не споживав великий струм і не впливав на величину напруги ланцюга, його обмотка повинна мати великий опір. Чим більший внутрішній опір вольтметра, тим точніше він вимірюватиме величину напруги. Для цього обмотка вольтметра виготовляється з великої кількості витків тонкого дроту. Для розширення меж вимірювання вольтметрів використовуються додаткові опори, які включаються послідовно з вольтметрами. У цьому випадку напруга мережі розподіляється між вольтметром та додатковим опором. Величину додаткового опору необхідно підбирати з таким розрахунком, щоб у ланцюгу з підвищеною напругою по обмотці вольтметра проходив той самий струм, що і при номінальній напрузі.

Більшість застосовуваних зараз стаціонарних вимірювальних пристроїв - це традиційні аналогові електромеханічні прилади. Їхні експлуатаційні та метрологічні характеристики можуть вважатися достатніми для вирішення основних завдань технічних вимірювань. Класи точності даних пристроїв лежать у діапазоні від 0,1 до 4%.

Принцип діїелектромеханічних вимірювальних приладівбазується на перетворенні електричної енергії вхідного сигналу на механічну енергію кутового руху рухомої частини відлікового пристрою. Крім того, електромеханічні прилади, крім автономного застосування, можуть використовуватися і як вихідні пристрої для інших електронних аналогових пристроїв.

УЕлектромеханічні прилади реалізовані різні фізичні принципи, що дозволяють перетворити значення вимірюваної характеристики в пропорційне їй відхилення покажчика. Конструкцію електромеханічного приладу будь-якого типу можна представити у вигляді послідовного з'єднання вхідного ланцюга, вимірювального пристрою і відлікового приладу.

З усієї різноманітності систем, конструкцій та схем електромеханічних вимірювальних приладів можна відзначити такі основні класи: магнітоелектричні, випрямні, термоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, електростатичні, індукційні.

Електронні вольтметри є поєднанням електронного перетворювачата вимірювального приладу. На відміну від вольтметрів електромеханічної групи електронні вольтметри постійного та змінного струмів мають високі вхідний опір та чутливість, широкі межі вимірювання та частотний діапазон (від 20Гц до 1000 МГц), мале споживання струму із вимірювального ланцюга.

Класифікують електронні вольтметри за низкою ознак:

за призначенням – вольтметри постійної, змінної та імпульсної напруги; універсальні, фазочутливі, селективні;

за способом вимірювання - прилади безпосередньої оцінки та прилади порівняння;

за характером вимірюваного значення напруги - амплітудні (пікові), середнього квадратичного значення середньовипрямленого значення;

за частотним діапазоном - низькочастотні, високочастотні, надвисокочастотні.

Крім того, всі електронні прилади можна розділити на дві великі групи: аналогові електронні зі стрілочним відліком та прилади дискретного типу із цифровим відліком.

Вимірники напруги незалежно від їх призначення повинні при включенні не порушувати режим роботи ланцюга об'єкта, що вимірювається; забезпечувати малу похибку вимірювань, виключивши при цьому вплив зовнішніх факторів на роботу приладу, високу чутливість вимірювання на оптимальній межі, швидку готовність до роботи та високу надійність.

Вибір приладів, що виконують вимірювання напруги, визначається сукупністю багатьох факторів, найважливіші з яких: рід напруги, що вимірювається; зразкові діапазон частот вимірюваної величини та амплітудний діапазон; форма кривої вимірюваної напруги; потужність ланцюга, в якому здійснюється вимір; потужність споживання приладу; можлива похибка виміру.

У малопотужних ланцюгах постійного та змінного струмів для вимірювання напруги зазвичай користуються цифровими та аналоговими електронними вольтметрами. Якщо необхідно виміряти напруги з вищою точністю, слід використовувати прилади, дія яких ґрунтується на методах порівняння, зокрема на методі протиставлення.

Сучасні цифрові вольтметри містять мікропроцесорні блоки та забезпечені клавіатурою, що дозволяє автоматизувати процес вимірювання, проводити його відповідно до заданої програми, здійснювати необхідну обробку результатів вимірювань, розширювати функціональні можливості приладу. Перетворити його на мультиметр, що дозволяє вимірювати як напруга постійного струму, а й інші величини: напруга змінного струму, опір, ємність конденсатора, частоту та інших.

Запитання для самоперевірки

Як можна виміряти напругу?

Як класифікуються електронні вольтметри?

Перерахуйте основні блоки цифрових вольтметрів

Як проводиться вибір приладів для вимірювання напруги?

Які значення коефіцієнтів амплітуди та форми при синусоїдальній напрузі?

Намалюйте принципові схеми вольтметрів із лінійним, піковим та квадратичним детекторами.

Які різновиди структурних схем цифрових вольтметрів?

Тема 2.4 Прилади та методи вимірювання потужності та енергії

Методи вимірювання потужності та електроенергії. Пристрій, принцип дії, технічні характеристики, різновиди, сфера застосування: ватметрів та електролічильників. Вибір приладів для вимірювання потужності та електроенергії, включення їх у ланцюг, вимірювання, обробка результатів вимірювання. Розширення меж виміру.

З виразу для потужності на постійному струмі Р =IUвидно, що потужність можна виміряти за допомогою амперметра та вольтметра непрямим методом. Однак у цьому випадку необхідно проводити одночасний відлік по двох приладах та обчислення, що ускладнюють вимірювання та знижують його точність.

Для вимірювання потужності в ланцюгах постійного та однофазного змінного струму застосовують прилади, звані ватметрами, для яких використовують електродинамічні та феродинамічні вимірювальні механізми.

Потужність в електричних ланцюгах вимірюють прямим та непрямим способами. При прямому вимірі використовують ватметри, при непрямому - амперметри та вольтметри.

У системах електропостачання використовуються вимірювальні прилади електричних величин. Найбільш застосовними є амперметри, вольтметри, вимірювачі потужності (ватметри та варметри), лічильники активної та реактивної енергії. При виборі приладів вимірювання електричних величин слід враховувати рід струму – постійний чи змінний.

Для вимірювання активної потужності використовуються ватметри. Ваттметри мають дві вимірювальні котушки, струму та напруги. Момент обертання, створюваний цими котушками, пропорційний струмам, що протікають через них.

Для вимірювання споживаної електроенергії застосовують однофазні або трифазні лічильники електричної енергії. Ці пристрої мають індукційні вимірювальні механізми.

Ваттметр– вимірювальний прилад, що має призначення визначати роботу електричного струму в одиницю часу для проходження струму через будь-який провідник (визначення потужності електричного струму або електромагнітного сигналу).

Ваттметр може визначити кількість ватів необхідних для отримання деякої сили електричного світла в кожну секунду часу або визначити величину роботи, що виконується в одиницю часу, яким-небудь електричним приладом. Робота, що здійснюється електричним приладом в одиницю часу (його потужність) визначається у ватах і є добутком числа амперів (сила струму) споживаних даним видом електричних споживачів на різницю потенціалів (+ -) кінців цієї частини ланцюга вимірюваної у вольтах.

Для визначення потужності електричного струму та використовуютьсяватметри, що є не що інше, як електродинамометр. Струм, що проходить, розподіляється на дві частини, одна з яких є, по суті, контролем, а друга досвідом, змінюючи опір на дослідній частині і вимірюючи різницю потенціалів на виході і визначається потужність електричного струму.

За призначенням та діапазоном частотватметри можна розділити на три основні категорії:
- низькочастотні (і постійного струму);
- радіочастотні;
- Оптичні.

Ваттметри радіодіапазону за призначенням діляться на два види: прохідної потужності, що включаються в розрив лінії передачі, і потужності, що поглинається, підключаються до кінця лінії в якості узгодженого навантаження. Залежно від способу функціонального перетворення вимірювальної інформації та її виведення користувачеві ватметри бувають аналогові (що показують та самопишучі) та цифрові.

Низькочастотні ватметри використовуються переважно в мережах електроживлення промислової частоти для вимірювання споживаної потужності, можуть бути однофазні та трифазні. Окрему підгрупу складають варметри – вимірювачі реактивної потужності. Цифрові прилади зазвичай поєднують у собі можливість вимірювання активної та реактивної потужності.

Радіочастотні ватметри утворюють велику і широко використовувану підгрупу ватметрів радіодіапазону. Розподіл цієї підгрупи пов'язаний переважно із застосуванням різних типів первинних перетворювачів. Випускаються ватметри використовують перетворювачі на базі термістора, термопари або пікового детектора; значно рідше застосовуються датчики, засновані на інших принципах. При роботі з ватметрами поглинається потужності слід пам'ятати, що через неузгодження вхідного опору приймальних датчиків з хвильовим опором лінії, частина енергії відображається і реально ватметр вимірює не реальну потужність лінії, а поглинену, яка відрізняється від дійсної.

Принцип дії термісторного перетворювача залежить від опору термістора від температури його нагріву, яка, у свою чергу, залежить від розсіюваної потужності сигналу, що подається на нього. Вимірювання здійснюється методом порівняння потужності вимірюваного сигналу, що розсіюється в термісторі і розігріває його, з потужністю струму низької частоти, що викликає такий же нагрівання термістора. До недоліків термісторних ватметрів належить їхній малий діапазон реєстрації – кілька міліватів.

Розширення меж вимірювання на постійному струмі за напругою здійснюється за допомогою додаткових опорів - шунтів. При вимірюваннях на змінному струмі розширення меж проводиться за допомогою трансформаторів струму та напруги. При цьому необхідно дотримуватися правильності включення генераторних клем ватметра.
Вимірювання потужності в трифазних трипровідних мережах проводиться за допомогою двох однофазних ватметрів, включених у дві фази.
Розширення меж вимірювання проводиться за допомогою трансформаторів струму та напруги. У цих мережах для вимірювання потужності застосовується трифазний ваттметр.
У трифазних чотирипровідних мережах вимірювання активної потужності проводять за допомогою трьох однофазних ватметрів або одним триелементним ватметром.
Реактивна потужність в однофазних мережах вимірюється за допомогою одного ватметра, включеного за схемою, а в трифазних - за допомогою трьох ватметрів.

Запитання для самоперевірки

Дайте визначення та аналітичні вирази активної та реактивної потужності.

Які методи вимірювання активної потужності в ланцюгах постійного та однофазного змінного струму?

Намалюйте схему вимірника реактивної потужності.

Які методи використовуються для вимірювання актив-
ної потужності та енергії у трифазних ланцюгах?

Тема 2.5 Прилади та методи вимірювання параметрів електричних кіл.

Вимірювання опорів. Омметри. Метод вольтметра та амперметра: схеми включення, їх переваги та недоліки. Похибки методу. Мостові схеми. Теорія одинарного моста постійного струму. Подвійний міст.

Вимірювання параметрів конденсаторів та індуктивностей. Мостові схеми. Резонансні схеми. Вимірювання шляхом заміщення. Похибки вимірів.

Для вимірювання опорів застосовують різні методи залежно від характеру об'єктів та умов вимірювання (наприклад, тверді та рідкі провідники, заземлювачі, електроізоляція); від вимог до точності та швидкості вимірювання; від величини вимірюваних опорів. При вивченні теорії мостів необхідно усвідомити причини, що перешкоджають застосуванню одинарного моста постійного струму для вимірювання малих опорів. Розглянути теорію подвійного мосту. Теоретично мостів перешитого струму необхідно розглянути умови рівноваги, від умов рівноваги мостів постійного струму.

Методи вимірювання малих опорів суттєво відрізняються від методіввимірювання великих опорів, тому що в першому випадку треба вживати заходів для виключення впливу на результати вимірювань опору з'єднувальних проводів, перехідних контактів.

Основними методами виміру опору постійному струму є: непрямий метод; метод безпосередньої оцінки та мостовий метод. Вибір методу вимірювань залежить від очікуваного значення вимірюваного опору та необхідної точності. Найбільш універсальним із непрямих методів є метод амперметра-вольтметра.

Метод амперметра-вольтметра - основан на вимірі струму, що протікає через вимірюваний опір та падіння напруги на ньому. Застосовують дві схеми виміру: вимір великих опорів та вимірювання малих опорів. За результатами вимірювання струму та напруги визначають шуканий опір.

Метод безпосередньої оцінки - ппередбачає вимірювання опору постійному струму за допомогою омметра. Вимірювання омметром дають суттєві неточності. Тому цей метод використовують для наближених попередніх вимірювань опорів і для перевірки ланцюгів комутації.

Мостовий метод - применяют дві схеми виміру - схема одинарного моста та схема подвійного моста.Одинарний міст постійного струму складається з трьох зразкових резисторів (звичайно регульованих), які включають послідовно з опіром, що вимірюється Rx в мостову схему. Для вимірювання опорів нижче 1 Ом використовуєтьсяд війною міст Томсон.

Розглянути можливі методи вимірювання індуктивностей та ємностей. Переваги та недоліки резонансних схем виміру. Джерела похибок. Схеми заміщення, розібратися, у чому полягає їх перевага над іншими методами виміру. Прилади безпосередньої оцінки та порівняння - до вимірювальних приладів безпосередньоїоцінки значення вимірюваної ємності відносятьсямікрофарадметри, дія яких базується на залежності струму або напруги в ланцюзі змінного струму від значення включеної до неї . Значення ємності визначають за шкалою стрілочного вимірювача.

Більше широко для вимірювання та індуктивностей застосовуютьврівноважені мости змінного струму, що дозволяють отримати малу похибку виміру (до 1%). Живлення моста здійснюється від генераторів, що працюють на фіксованій частоті 400-1000 Гц. Як індикатори застосовують випрямні або електронні мілівольтметри, а також осцилографічні індикатори.

Запитання для самоперевірки

Як можна виміряти опір у мережах постійного та змінного струму?

Як вимірюють опір ізоляції дротів?

Якою є структурна схема приладу для вимірювання неелектричних величин?

Розгляньте принцип дії, будову та основи теорії окремих типів перетворювачів.

Які існують варіанти схем включення амперметрів та вольтметрів для вимірювання опору?

Намалюйте схему одинарного мосту та вкажіть елементи, які є джерелом похибок при вимірі малих опорів.

Які електричні величини можна вимірювати за допомогою моста змінного струму?

Які існують джерела похибок у резонансних схемах виміру?

Які переваги вимірювальних схем заміщення?

Тема 2.6 Універсальні та спеціальні електровимірювальні

прилади

Основні параметри та типи універсальних та спеціальних електровимірювальних приладів, коротка технічна характеристика. Мультиметр, вольтамперметр, комбіновані прилади. Схема вимірювального ланцюга комбінованого приладу.Цифрові мультиметри, блок-схема, перемикачі роду вимірів та меж вимірювань. Одиниці вимірів. Вхідний опір мультиметра. Вимірювання опорів, струмів, напруги, електричних ємностей, параметрів напівпровідникових приладів.

Існує велика кількість вимірювальних приладів, що використовуються для виконання строго певних робіт: обслуговування, тестування кабельних ліній, вимірювання параметрів мережі живлення. Кожен з них ідеально підходить для виконання специфічного набору вимірювань, але не більше. Тому ремонт або налагодження різних пристроїв неможливі без звичайних вимірювальних приладів: мультиметрів, осцилографів, універсальних та спеціальних генераторів, частотомірів, вимірювачів RLC, логічних аналізаторів.ЗСьогодні більшість з цих приладів випускається в настільній, переносній і модифікаціях, що носиться. Тому такий прилад завжди можна підібрати відповідно до будь-яких передбачуваних умов роботи: від лабораторних до польових, з живленням від мережі змінного струму, бортової мережі або батарей. А принципові відмінності приладів різного виконання стосуються, мабуть, лише двох моментів: класу точності та можливості інтеграції у вимірювальні комплекси. Зазвичай модифікації, що носяться, мають і точність гірше, і набір сервісних функцій простіше, але впровадження цифрової обробки сигналів змінює цю ситуацію.сфера застосування вимірювальних комплексів з комп'ютерним управлінням обмежена, як правило, науковими експериментами та різними серійними випробуваннями. Саме там важливе значення має автоматизація процесу збирання та обробки результатів вимірювань . Мультиметр та осцилографи – одні з найпоширеніших приладів. З кожним днем ​​кількість інтегрованих у них основних та додаткових функцій зростає. Більше того, з погляду своїх можливостей ці прилади стають дедалі ближчими. Осцилограф може мати вбудований мультиметр, а мультиметр - можливість відображення сигналу, що вимірюється.Мультиметр(від multimeter , тестер- від test - випробування,авометр- від АмперВольтОмметр) - комбінований , що поєднує у собі кілька функцій. У мінімальному наборі це , і . Існують і мультиметри.

Мультиметр може бути як легким переносним пристроєм, що використовується для базових і пошуку несправностей, і складним стаціонарним приладом з безліччю можливостей.

Найбільш прості цифрові мультиметри мають 2,5 цифрових розряду ( зазвичай близько 10%). Найбільш поширені прилади з розрядністю 3,5 (точність зазвичай близько 1,0%). Випускаються також трохи дорожчі прилади з розрядністю 4,5 (точність зазвичай близько 0,1%) і значно дорожчі прилади з розрядністю 5 і вище. Точність останніх залежить від діапазону вимірювання і виду вимірюваної величини, тому обговорюється окремо для кожного піддіапазону. Загалом точність таких приладів може перевищувати 0,01%, незважаючи на портативне виконання.

Розрядність цифрового вимірювального приладу, наприклад, «3,5» означає, що дисплей приладу показує 3 повноцінні розряди, з діапазоном від 0 до 9, і 1 розряд - з обмеженим діапазоном. Так, прилад типу «3,5 розряду» може, наприклад, давати показання в межах від0,000 до1,999 при виході вимірюваної величини за ці межі потрібно перемикання на інший діапазон (ручне або автоматичне).

Кількість розрядів не визначає точності приладу. Точність вимірів залежить від точності , від точності, термо- та тимчасової стабільності застосованих радіоелементів, від якості захисту від зовнішніх наведень, від якості проведеної .

Аналоговий мультиметр складається із стрілочного магнітоелектричного вимірювального приладу, набору додаткових. для вимірювання напруги та набору для виміру струму. Вимір опору проводиться з використанням вбудованого або зовнішнього джерела. В аналоговому мультиметрі результати вимірювань спостерігається рухом стрілки (як на годиннику) за вимірювальною шкалою, на якій підписані значення: напруга, струм, опір. Популярність аналогових мультиметрів пояснюється їх доступністю та ціною, а основним недоліком є ​​певна похибка у результатах вимірів. Для більш точного підстроювання в аналогових мультиметрах є спеціальний резистор будівництва, маніпулюючи яким можна домогтися трохи більшої точності. Тим не менш, у випадках, коли бажані більш точні вимірювання, найкращим буде використання цифрового мультиметра.
Головною відмінністю цифрового аналогового є те, що результати вимірювання відображаються на спеціальному екрані. До того ж цифрові мультиметри мають більш високу точність і відрізняються простотою використання, тому що не доводиться розбиратися у всіх тонкощах градуювання вимірювальної шкали, як у стрілочних варіантах.

Запитання для самоперевірки

Який пристрій називається мультиметром?

Різновиди мутьометрів

Характеристики аналогового мальтиметра

Характеристики цифрового мультиметра

Розділ 3 Дослідження форми сигналів

Тема 3.1 Осцилографи

Загальні відомості та класифікація електронно-променевих осцилографів. Пристрій, принцип дії, призначення, технічні характеристики, структурна схема електронно-променевого осцилографа. Використання електронно-променевого осцилографа для спостереження електричного сигналу, для вимірювання амплітуди, частоти та періоду періодичного сигналу.Типи осцилографів. Блок-схема електронного осцилографа. Підготовка, калібрування та вимірювання різних сигналів. Особливості підготовки, калібрування та вимірювань двопроменевими, осцилографами-мультиметрами та осцилографами із запам'ятовуванням інформації. Особливості вимірювання електронними осцилографами неелектричних величинАналогові осцилографи, цифрові осцилографи, цифрові люмінофорні осцилографи, цифрові стробоскопічні осцилографи, віртуальні осцилографи, портативні осцилографи

Електромеханічні осцилографи широко застосовуються для спостереження і реєстрації величин, що швидко змінюються в часі. Що таке осцилограф? Це прилад, який призначений для дослідження різноманітних електричних сигналів шляхом візуального спостереження спеціального сигналу, записаного на фотострічці або екрані саме графіка, а також для вимірювання амплітудних і тимчасових параметрів сигналу за формою графіка.

Усі електронно-променеві осцилографи мають екрани, де відображаються графіки сигналів вхідних. У вигляді сітки на екран нанесено спеціальну розмітку. Якщо застосовується , то у нього зображення у вигляді готової картинки виводяться на дисплей, який буває монохромним або кольоровим. У аналогових осцилографів використовується як екран електронно-променева трубка з так званим електростатичним відхиленням.

Всі осцилографи, що використовуються сьогодні, розрізняються за своїм призначенням, а також за способом виведення вимірювальної інформації і, звичайно, по тому, який спосіб обробки вхідного сигналу використовується.

Осцилограф для спостереження на екрані форми сигналу з періодичною розгорткою. Екран може бути як електронно-променевим, так і рідкокристалічним. З безперервною розгорткою осцилографи для реєстрації на фотострічці кривої. Вони ще називаються шлейфові осцилографи. Так само виділяють цифрові та аналогові осцилографи

При їх вивченні необхідно усвідомити причини, внаслідок яких електромеханічні осцилографи застосовуються лише для дослідження процесів із частотою, що не перевищує кількох тисяч герц.

Запитання для самоперевірки

Області застосування електромеханічних осцилографів?

Яким чином досягається розгортка кривої досліджуваної напруги в електронному осцилографі?

Від чого залежать амплітудні та фазові похибки електронного та електромеханічного осцилографів?

Тема 3.2 Прилади та методи вимірювання частоти та інтервалу часу

Методи вимірювання частоти та інтервалу часу. Пристрій, принцип дії, технічні характеристики, різновиди, сфера застосування частотомірів. Вимірювання інтервалів часу.Вимірювальні генератори. Блок-схема. ГенераториR- C, L- C, на биття, шум, стандартні сигнали, імпульсні. Характеристики сигналів Правила налаштування та підключення. Узгоджувальні пристрої. Правила техніки безпеки.

Безпосередній вимір частоти виробляютьчастотомірами, в основу яких покладено різні методи вимірювання залежно від діапазону частот, що вимірюються, і необхідної точності вимірювання. Найбільш поширеними методами вимірювання частоти є:метод перезарядження конденсатора, резонансний метод, метод дискретного рахунку , метод порівняння вимірюваної частоти з еталонною.Частоміри використовуються нечасто. Здебільшого функції вбудованого мультиметр частотоміра виявляється достатньо. Але в тих випадках, коли потрібен точний результат або зовнішнє керування без спеціального приладу не обійтися. Такі частотоміри можуть вимірювати частоту, період та шпаруватість періодичних сигналів, визначати тривалість інтервалів, здійснювати еталонний відлік часу. Складні моделі передбачають можливість обчислювальної обробки результатів сукупності вимірювань та кілька каналів для реалізації складних алгоритмів запуску рахунку, обробки сигналів із різними параметрами або виконання відносних вимірювань.

Генератори використовуються набагато рідше і в основному при налагодженні та випробуваннях різних пристроїв. Генератори діляться на низькочастотні, високочастотні та функціональні. Перші формують синусоїдальний сигнал або меандр з частотою від кількох герц до сотень кілогерц, другі - з частотами до сотень мегагерц з можливістю модулювання сигналу за заданим законом зовнішнім або внутрішнім сигналом. Функціональні генератори формують сигнали складної форми (синус, прямокутник, трикутник, пилка, трапеція) у діапазоні частот до десятків мегагерц із заданою шпаруватістю, а також цифрові сигнали з рівнями ТТЛ та КМОП. Деякі моделі можуть працювати як генератори частоти, що коливається (за заданим законом) або формувати найпростіший амплітудно-або частотно-модульований сигнал.

Метод перезаряджання конденсатора за кожен період вимірюваної частоти - зреднее значення струму перезаряду пропорційно частоті і вимірюється магнітоелектричним амперметром, шкала якого проградуйована в одиницях частоти. Випускають конденсаторні частотоміри з межею вимірювання 10 Гц – 1 МГц та похибкою вимірювання ±2%.

Резонансний метод, заснований на явищі електричного резонансу в контурі з елементами, що підлаштовуються в резонанс з вимірюваною частотою. Вимірювана частота визначається за шкалою механізму підстроювання. Метод застосовується на частотах понад 50 кгц. Похибка вимірювання можна зменшити до сотих часток відсотка.

Метод дискретного рахункулежить в основі роботиелектронно-рахункових цифрових частотомірів. Він заснований на рахунку імпульсів частоти, що вимірюється за відомий проміжок часу. Забезпечує високу точність виміру в будь-якому діапазоні частот.

Метод порівняння вимірюваної частоти з еталонною- електричні коливання невідомої та зразкової частот змішуються таким чином, щоб виникли биття деякої частоти. При частоті биття, що дорівнює нулю, частота, що вимірюється, дорівнює зразковій. Змішування частот здійснюють гетеродинним способом (спосіб нульових биття) або осцилографічним.

Вирішення багатьох радіотехнічних завдань пов'язане з виміром інтервалів часу. Зазвичай доводиться вимірювати як дуже малі (одиниці пікосекунд), так і дуже великі (сотні секунд) інтервали часу. Інтервали часу можуть бути не тільки повторюваними, а й одноразовими.

Розрізняють два основні способи вимірювання інтервалів часу: осцилографічний та цифровий.

Вимірювання інтервалів часу за допомогою осцилографа проводиться по осцилограмі напруги, що досліджується, з використанням «лінійної» розгортки. Через нелінійність розгортки, а також великі похибки відліку початку і кінця інтервалу загальна похибка вимірювання становить одиниці відсотків. Останніми роками інтервали часу переважно вимірюються цифровими методами.

Вимірювання інтервалів часу за допомогою цифрового частотоміра - вимірювання інтервалу часу Тх цифровим методом засноване на заповненні його імпульсами, що йдуть із зразковим періодом Т0, та підрахунку числаMxцих імпульсів за час Тх.

Запитання для самоперевірки

Якими є найбільш поширені методи вимірювання часових інтервалів?

Намалюйте структурну схему цифрового вимірювача часових інтервалів.

Які методи зменшення похибки?

Які методи виміру частоти ви знаєте?

Намалюйте функціональну схему осцилографічного частотоміра.

Тема 3.3 Прилади та методи вимірювання фазового зсуву

Методи виміру фазового зсуву. Пристрій, принцип дії, технічні характеристики, різновиди, сфера застосування фазометрів.

Рішення багатьох завдань радіотехніки неможливе без вимірювання поряд з амплітудою і частотою фазового зсуву (ФС) сигналів. Фазові методи вимірювань дозволяють вирішувати багато завдань, пов'язаних з вимірюванням дальності, координат, стійких до перешкод інформації тощо.

Наприклад, фазові радіотехнічні системи ближньої навігації забезпечують вимірювання дальності та координат з похибкою 0.1–1 м, супутникові системи глобальної навігації дозволяють визначати відстань із точністю до кількох міліметрів, кутове положення – з точністю до одиниць кутових хвилин. Пристрої на основі фазових методів з використанням лазерної техніки можуть вимірювати малі відстані з похибкою 10 -9 м та менше.

Поняття фазового зсуву введено лише для гармонійних сигналів з однаковою частотою:
U 1 = U m 1 sin ( w t + j 1 ) y = w t + j 0 - фаза коливання
U 2 = U m 2 sin ( w t + j 2 ) j 0 - Початкова фаза
j = y 1 - y 2 =( w t + j 1 )- ( w t + j 2 )= ê j 1 - j 2 ê
Фазовий зсув – модуль різниці початкових фаз.
Знання фазового зсуву дозволяє виявити причини спотворення сигналу.
Умова неспотвореної передачі – фазова характеристика має бути лінійною.
Для вимірювання фазового зсуву застосовують такі методи: осцилографічний, компенсаційний, перетворення фазового зсуву в імпульси струму, метод дискретного рахунку та ін. Для вимірювання фазового зсуву компенсаційним методом з осцилографічної індикацією збирають вимірювальну установку, що складається з однопроменевого осцилографа, зразковогоφ обр та допоміжногоφ в фазообертачів.

Вимірювання фазового зсуву методом дискретного рахунку ґрунтується на формулі, в яку слід підставити замість інтервалів часу ∆Tі Т відповідне їм число імпульсів із постійною частотою повторення. Прямо-показують фазометри такого типу називають електронно-рахунковими, або цифровими, фазометрами. Є кілька схем цифрових фазометрів, але переважного поширення набули інтегруючі фазометри, у яких результат вимірювання є середнє значення фазового зсуву за велике число періодів вимірюваної напруги. У таких фазометрах забезпечується хороша схибленість.

Мікропроцесорний фазометр - значне розширення функціональних можливостей, підвищення надійності та деяких інших характеристик фазометрів забезпечуються при їх побудові на основі мікропроцесора, що працює спільно з вимірювальними перетворювачами. Такі фазометри дозволяють вимірювати фазовий зсув між двома періодичними сигналами за будь-який вибраний період, спостерігати флюктуацію подібних зрушень та оцінювати їх статистичні характеристики: математичне очікування, дисперсію, середнє квадратичне відхилення. Можливо також, як і в розглянутих вище цифрових фазометрах, виконаних за схемами жорсткої логікою роботи, вимірювання середнього значення фазового зсуву.

Фазове зрушення між двома гармонійними сигналами однієї частоти можна виміряти фазовим детектором.

Фазообертачем називається пристрій, за допомогою якого вводиться в електричний ланцюг відомий і регульований фазовий зсув. Конструкція фазообертача залежить від діапазону робочих частот, для якого він призначений.

Запитання для самоперевірки

1. Який сенс вкладено у поняття «фаза» сигналу?

2. Що називається фазовим зсувом двох сигналів?

3. Перерахуйте основні методи вимірювання фазового зсуву.

4. У чому полягає метод лінійної розгортки вимірювання фазового зсуву?

5. На якому принципі працюють компенсаційні фазометри?

6. Як працює цифровий фазометр з урахуванням мікропроцесора?

1 варіант

Магнітоелектричний міліамперметр має верхню межу виміру 100 мА. Зміни вимірюваного струму на 12 мА відповідає переміщення стрілки на 6 поділів.Визначити кількість поділів, ціну поділу та чутливість шкали.

Після ремонту амперметра з класом точності 1,5 та межею вимірювання 5 А здійснили його перевірку. Найбільша абсолютна похибка становила 0,07 А. Чи зберіг амперметр свій клас точності після ремонту?

Вольтметр з внутрішнім опором 5 ком включений з додатковим резистором, що має опір 45 ком. Визначити у скільки разів збільшилася межа виміру вольтметра. Намалювати схему включення вольтметра із додатковим резистором.

Контрольна робота з дисципліни «Електротехнічні виміри»

2Варіант

Вольтметр з верхньою межею виміру 600 В має чутливість 0,25 діл/В. При вимірі напруги стрілка вольтметра відхилилася на 50 поділів. Визначити кількість поділів шкали, ціну поділу та виміряну вольтметром напругу.

Амперметр із внутрішнім опором 1,2 Ом включений з шунтом, що має опір 0,3 Ом. Визначити у скільки разів збільшилася межа виміру амперметра. Намалювати схему включення амперметра із шунтом.

Амперметр із класом точності 2,5 і верхньою межею вимірювання 20А показав значення струму 11,5 А. Визначити в яких межах знаходиться дійсне значення струму.

При вимірі струму в ланцюзі покажчик магнітоелектричного міліамперметра перемістився на 10 поділів із позначки 10 мА на позначку 20 мА. Шкала міліамперметра має 100 поділів. Визначити верхню межу вимірювання приладу, ціну поділу та чутливість шкали.

Контрольна робота з дисципліни «Електротехнічні виміри»

3Варіант

Амперметр, що має шкалу на 10 поділів і верхню межу вимірювання 20 А, показав струм ланцюга 15А. Визначити ціну поділу, чутливість шкали та кількість поділів, на яку відхилилася стрілка при вимірі струму.

При калібруванні вольтметра, що має верхню межу вимірювання

50В найбільша абсолютна похибка склала 1,1 В. Який клас точності присвоєний вольтметру?

Вольтметр, що має внутрішній опір 200 Ом і верхню межу вимірювання 50 В, необхідно використовувати для вимірювання напруги до 450 В. Як це можна зробити? Намалювати схему та виконати необхідні розрахунки.

Справжнє значення струму в ланцюгу 5,23 А. Амперметр з верхньою межею вимірювання 10 А показав струм 5,3 А. Визначити абсолютну, відносну та наведену похибки вимірювання.

Контрольна робота з дисципліни «Електротехнічні виміри»

4Варіант

Мілліамперметр розрахований на струм 200 мА і має чутливість по струму 0,5 дел/мА. Стрілка міліамперметра відхилилася на 30 поділів. Визначити кількість поділів шкали, ціну поділу та вимірюваний струм.

Класи точності двох вольтметрів однакові і дорівнюють 1. Верхня межа вимірювання першого вольтметра дорівнює 50 В, а другого вольтметра дорівнює 10 В. Визначити в якому співвідношенні знаходяться найбільші допустимі абсолютні похибки вольтметрів.

Магнітоелектричний амперметр має внутрішній опір 0,05 Ом та верхню межу вимірювання 5 А. Яким чином можна розширити межу вимірювання амперметра до 125 А?Намалювати схему та зробити необхідні розрахунки.

Через резистор із опором 8 Ом проходить дійсний струм 2,4 А. При вимірі напруги на цьому резисторі вольтметр показав напругу 19,3 В. Визначити абсолютну та відносну похибки вимірювання напруги.

У системах електропостачання вимірюють струм (I), напруга (U), активну та реактивну потужності ( Р, Q), електроенергію ( P h, Q hабо W a, W p), активний, реактивний та повний опір ( R, X, Z), частоту (f), Коефіцієнт потужності (cosφ); при енергопостачанні вимірюють температуру (G), тиск (p), Витрата енергоносія (G), теплову енергію (Е), переміщення (X)та ін.

У разі експлуатації зазвичай використовують методи безпосередньої оцінки виміру електричних величин і нульової - для неэлектрических.

Електричні величини визначають електровимірювальними приладами, що являють собою пристрій (прилад), призначений для вимірювання, наприклад напруги, струму, опору, потужності і т.д.

За принципом дії і конструктивним особливостям прилади бувають: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні, індукційні, вібраційні та ін. шкали, конструкції відлікового пристрою, положення нульової позначки на шкалі та інших ознак.

На шкалу електровимірювальних приладів нанесено умовні позначення, що визначають систему приладу, його технічну характеристику.

Електрична енергія, що виробляється генераторами або споживана споживачами, вимірюється лічильниками.

Для визначення електричної енергії змінного струму переважно застосовують лічильники з вимірювальним механізмом індукційної системи та електронні. Відхилення результату виміру від справжнього значення величини називають похибкою виміру.

Точність виміру- це його якість, що відображає близькість результатів до справжнього значення вимірюваної величини. Висока точність вимірів відповідає малій похибки.

Похибка вимірювального приладу- це різниця між показаннями приладу та справжнім значенням вимірюваної величини.

Результат виміру- Це значення величини, знайдене шляхом її виміру.

При одноразовому вимірі показання приладу є результатом виміру, а при багаторазовому результат виміру знаходять шляхом статистичної обробки підсумків кожного спостереження. За точністю результатів вимірювання поділяють на три види: точні (прецизійні), результат яких повинен мати мінімальну похибку; контрольно-перевірочні, похибка яких має перевищувати заданого значення; технічні, результат яких містить похибку, що визначається похибкою вимірювального приладу. Як правило, точні та контрольно-перевірочні вимірювання вимагають багаторазових спостережень.

За способом вираження похибки засобів вимірювань поділяють на абсолютні, відносні та наведені.

Абсолютна похибка АА- це різниця між показанням приладу Ата дійсним значенням вимірюваної величини Ад:

АА = А – Абуд.

Відносна похибка b А- це відношення абсолютної похибки ААдо значення вимірюваної величини А, Виражене у відсотках:

Наведена похибка g (у відсотках) – це відношення абсолютної похибки ААдо нормуючого значення Aном:

Для приладів з нульовою відміткою на краю або поза шкалою нормуюче значення дорівнює кінцевому значенню діапазону вимірювань. Для приладів з двосторонньою шкалою, тобто з відмітками шкали, розташованими по обидва боки від нуля, воно дорівнює арифметичній сумі кінцевих значень діапазону вимірів.

Для приладів з логарифмічною або гіперболічною шкалою нормуюче значення дорівнює довжині всієї шкали.

У табл. 1 наведено відомості про класи точності вимірювальних приладів. Клас точності чисельно дорівнює найбільшої допустимої наведеної основної похибки, що у відсотках.

Таблиця 1.Класи точності засобів вимірювань

* Допускається 1,0.

** Допускається 3,0.

Засоби вимірювань електричних величин повинні відповідати наступним основним вимогам (ПВЕ):

Клас точності вимірювальних приладів повинен бути не нижче 2,5;

Класи точності вимірювальних шунтів, додаткових резисторів, трансформаторів і перетворювачів повинні бути не нижче наведених у табл. 1;

Межі вимірювання приладів повинні вибиратися з урахуванням можливих найбільших тривалих відхилень вимірюваних величин від номінальних значень.

Облік активної електричної енергії має забезпечувати визначення кількості енергії: вироблену генераторами ЕС; спожитої на власні та господарські потреби (роздільно) ЕС та ПС; відпущеною споживачам по лініях, що відходять від шин ЕС безпосередньо до споживачів; переданої до інших енергосистем або отриманої від них; відпущеної споживачам із електричної мережі. Крім того, облік активної електричної енергії повинен забезпечувати можливість визначення надходження електричної енергії до електричних мереж різних класів напруг енергосистеми, складання балансів електричної енергії для госпрозрахункових підрозділів енергосистеми, контролю за дотриманням споживачами заданих їм режимів споживання та балансу електричної енергії.

Облік реактивної електричної енергії повинен забезпечувати можливість визначення кількості реактивної електричної енергії, отриманої споживачем від електропостачальної організації або переданої їй, тільки якщо за цими даними здійснюються розрахунки або контроль за дотриманням заданого режиму роботи компенсуючих пристроїв.

Струм повинен вимірюватися в ланцюгах всіх напруг, де це необхідно для систематичного контролю технологічного процесу чи обладнання.

Постійний струм вимірюється в ланцюгах: генераторів постійного струму та силових перетворювачів; АБ, зарядних, підзарядних та розрядних пристроїв; збудження СГ, СК, а також електродвигунів із регульованим збудженням.

Амперметри постійного струму повинні мати двосторонні шкали, якщо можлива зміна напрямку струму.

У ланцюгах трифазного струму слід, як правило, вимірювати струм однієї фази. Струм кожної фази повинен вимірюватися:

Для ТГ 12 МВт та більше;

Для ПЛ з пофазним керуванням, ліній з поздовжньою компенсацією та ліній, для яких передбачається можливість тривалої роботи в неповнофазному режимі;

В обґрунтованих випадках можна передбачити вимірювання струму кожної фази ПЛ 220 кВ і вище з трифазним керуванням; для дугових електропеч.

Напруга має вимірюватися:

На секціях збірних шин постійного та змінного струму, які можуть працювати окремо; допускається встановлення одного приладу з перемиканням на кілька точок виміру; на ПС напруга допускається вимірювати тільки на боці ПН, якщо установка ТН на боці ВН не потрібна для інших цілей;

У ланцюгах генераторів постійного та змінного струму, СК, а також в окремих випадках у ланцюгах агрегатів спеціального призначення;

При автоматизованому пуску генераторів чи інших агрегатів установка ними приладів для безперервного виміру напруги необов'язкова;

У ланцюгах збудження РМ від 1 МВт і більше;

У ланцюгах силових перетворювачів, АБ, зарядних та підзарядних пристроїв;

У ланцюгах дугогасних котушок.

У трифазних мережах вимірюється, як правило, одна міжфазна напруга. У мережах вище 1 кВ з ефективно заземленою нейтраллю допускається вимірювання трьох міжфазних напруг контролю справності ланцюгів напруги одним приладом (з перемиканням) .

Необхідно реєструвати значення однієї міжфазної напруги збірних шин 110 кВ і вище (або відхилення напруги від заданого значення) ЕС та підстанцій, за напругою на яких ведеться режим енергосистеми.

У мережах змінного струму вище 1 кВ з ізольованою або заземленою через дугогасний реактор нейтраллю, мережах змінного струму до 1 кВ з ізольованою нейтраллю і мережах постійного струму з ізольованими полюсами або ізольованою середньою точкою, як правило, повинен виконуватися автоматичний контроль зниження опору ізоляції однієї з фаз (або полюса) нижче заданого значення з наступним контролем асиметрії напруги за допомогою показуючого приладу (з перемиканням). Допускається контроль ізоляції шляхом періодичних вимірювань напруги з метою візуального контролю асиметрії напруги.

Вимірювання потужності генераторів активної і реактивної потужності: при встановленні на ТГ 100 МВт і більше щитових приладів, що показують, їх клас точності повинен бути не нижче 1,0 . Проводиться реєстрація:

На ЕС 200 МВт і більше – сумарної активної потужності;

Конденсаторних батарей 25 Мвар і більше та СК реактивної потужності;

Трансформаторів та ліній, які живлять власні потреби 6 кВ та вище ЕС, активної потужності;

Підвищують двообмотувальних трансформаторів ЕС - активної та реактивної потужності; у ланцюгах підвищуючих триобмотувальних трансформаторів (або автотрансформаторів з використанням обмотки ПН) вимірювання активної та реактивної потужності повинно проводитися з боку СН та ПН; для трансформатора, що працює в блоці з генератором, потужність з боку ПН слід вимірювати в ланцюзі генератора;

Знижувальних трансформаторів 220 кВ і вище – активної та реактивної, 110–150 кВ – активної потужності; у ланцюгах понижуючих двообмотувальних трансформаторів вимірювання потужності повинно проводитися з боку ПН, а в ланцюгах понижуючих триобмотувальних трансформаторів - з боку СН та ПН; на ПС 110-220 кВ без вимикачів на стороні ВН потужність допускається не вимірювати;

Ліній 110 кВ та вище з двостороннім живленням, а також обхідних вимикачів - активної та реактивної потужності;

На інших елементах ПС, на яких для періодичного контролю режимів мережі необхідні вимірювання перетікання активної та реактивної потужності, повинна передбачатися можливість приєднання контрольних переносних приладів.

Обов'язковою є реєстрація активної потужності ТГ 60 МВт і більше, сумарної потужності ЕС (200 МВт і більше).

Частота вимірюється:

На кожній секції шин генераторної напруги; на кожному ТГ блокової ЕС чи АЕС;

на кожній системі (секції) шин ВН ЕС;

У вузлах можливого поділу енергосистеми на частини, що не синхронно працюють.

Частота або її відхилення від заданого значення повинні реєструватися на ЕС 200 МВт і більше; на ЕС 6 МВт і більше, що працюють ізольовано.

Абсолютна похибка реєструючих частотомірів на ЕС, що беруть участь у регулюванні потужності, має бути не більше ±0,1 Гц.

Для вимірювання при точній (ручній або напівавтоматичній) синхронізації повинні передбачатися такі прилади - два вольтметри (або подвійний вольтметр), два частотоміри (або подвійний частотомір), синхроноскоп.

Для автоматичної реєстрації аварійних процесів у електричній частині енергосистем мають передбачатися автоматичні осцилографи. Розстановка автоматичних осцилографів на об'єктах, а також вибір електричних параметрів, що ними реєструються, проводяться за вказівками ПУЕ.

Для визначення місць ушкоджень на ПЛ 110 кВ і вище завдовжки понад 20 км повинні передбачатися фіксуючі прилади.

Коротка характеристика вимірювальних приладів: сучасні промислові підприємства та житлово-комунальні господарства характеризуються споживанням різних видів енергії – електроенергії, тепла, газу, стиснутого повітря та ін; для спостереження за режимом споживання енергії необхідно вимірювати та реєструвати електричні та неелектричні величини з метою подальшої обробки інформації.

Номенклатура приладів, що використовуються в енергопостачанні для вимірювання електричних та неелектричних величин, дуже різноманітна як за методами вимірювань, так і складністю перетворювачів. Поряд із способом безпосередньої оцінки часто використовують нульовий та диференціальний методи, що підвищують точність.

Нижче наведено коротку характеристику вимірювальних приладів за принципом дії.

Магнітоелектричні прилади мають високу чутливість, малим споживанням струму, погану перевантажувальну здатність і високу точність вимірювань. Їхні показання залежать від температури навколишнього середовища. Амперметри і вольтметри мають лінійні шкали і часто використовуються як зразкові прилади, мають малу чутливість до зовнішніх магнітних полів, проте чутливі до ударів і вібрації.

Електромагнітні прилади мають невисоку чутливість, значне споживання струму, хорошу здатність до перевантаження і невисоку точність вимірювань. Шкали нелінійні та лінеаризуються у верхній частині спеціальним виконанням механізму. Найчастіше використовуються як щитові технічні прилади, прості та надійні в експлуатації, чутливі до зовнішніх магнітних полів. Електромагнітні прилади можуть вимірювати як постійні, так і змінні струми та напруга. При цьому вони реагують на середнє квадратичне (діюче) значення змінного сигналу незалежно від форми сигналу (не більше порівняно неширокого частотного діапазону) .

Електродинамічніі феродинамічні прилади володіють невисокою чутливістю, великим споживанням струму, чутливістю до перевантажень і високою точністю. У амперметрів та вольтметрів нелінійні шкали. Серйозною перевагою є однакові показання на постійному та змінному струмах, що дозволяє повіряти їх на постійному струмі.

Прилади індукційної системи характеризуються невисокою чутливістю, суттєвим споживанням струму та нечутливістю до перевантажень. В основному вони є лічильниками енергії змінного струму. Такі прилади випускаються одно-, двома триелементними для роботи в однофазних, трифазних трипровідних і трифазних чотирипровідних ланцюгах. Для розширення меж використовуються трансформатори струму та напруги.

Електростатичні прилади мають невисоку чутливість, але чутливі до перевантажень і служать для вимірювання напруги на постійному та змінному струмах. Для розширення меж використовуються ємнісні та резистивні дільники. Електростатичні вольтметри мають мале споживання та широкий діапазон частот виміру, вони прості та надійні.

Термоелектричні прилади характеризуються низькою чутливістю, великим споживанням струму, низькою перевантажувальною здатністю, невисокою точністю та нелінійністю шкали, а також невисокою швидкодією. Однак їх показання не залежать від форми струму широкому діапазоні частот. Для розширення меж амперметрів використовують високочастотні трансформатори струму. Прилади можуть працювати як із постійними, так і зі змінними струмами та напругами.

Випрямляючі прилади володіють високою чутливістю, малим споживанням струму, невеликою перевантажувальною здатністю та лінійністю шкали. Показання приладів залежить від форми струму. Вони використовуються як амперметри і вольтметри, які реагують на середнє випрямлене значення змінного сигналу, а не на діюче (яке потрібно найчастіше). Градуються вони зазвичай у діючих значеннях для окремого випадку синусоїдального сигналу. Працюючи з несинусоїдальними сигналами можливі великі похибки виміру.

Цифрові електронні вимірювальні прилади перетворюють аналоговий вхідний сигнал на дискретний, представляючи його в цифровій формі за допомогою цифрового відлікового пристрою (ЦОУ) і можуть виводити інформацію на зовнішній пристрій - дисплей, цифродрук. Перевагами цифрових вимірювальних приладів (ЦІП) є автоматичний вибір діапазону вимірювання, автоматичний процес вимірювання, виведення інформації в коді на зовнішні пристрої та подання результату вимірювання з високою точністю.