Види і методи електричних вимірювань

У цій статті розглянуто систематизація вимірювань, найбільш важлива для теорії і практики електронних вимірювань. До такої систематизації можна віднести систематизацію вимірювань з методологічної точки зору, т. Е. Залежно від загальних прийомів отримання результатів вимірювань (види або класи вимірювань), систематизацію вимірювань залежно від використання принципів і засобів вимірювань (способи вимірювань) і систематизацію вимірювань залежно від динаміки вимірюваних величин.

Види електронних вимірювань

Залежно від загальних прийомів отримання результату вимірювання діляться на наступні види: прямі, непрямі і спільні.

До прямих вимірювань відносяться ті, підсумок яких виходить саме з найдосвідченіших даних. Пряме вимірювання умовно можна виразити формулою
Y = Х, де Y - шукане значення вимірюваної велічіни- X-значення, конкретно що отримується з найдосвідченіших даних.
До цього виду вимірювань відносяться вимірювання різних фізичних величин за допомогою пристроїв, градуйованих в встановлених одиницях. Наприклад, вимірювання сили струму амперметром, температури - термометром і т. Д. До цього виду вимірювань відносяться і вимірювання, при яких шукане значення величини визначається конкретним зіставленням її з мірою.
Використовувані засоби і простота (або складність) досвіду при віднесенні вимірювання до прямого не враховуються.

Непрямим називається такий вимір, при якому шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірам. При непрямих вимірах числове значення
вимірюваної величини визначається методом обчислення за формулою Y = F (Xl, Х2 ... Хn), де Y - шукане значення вимірюваної велічіни- Х1, Х2, Хn - значення вимірюваних величин.
Як приклад непрямих вимірювань можна вказати на вимір потужності в ланцюгах постійного струму амперметром і вольтметром.

Спільними вимірами називаються такі, при яких
розшукувані значення різнойменних величин визначаються методом вирішення системи
рівнянь, що зв`язують значення розшукуваних величин з конкретно обмірюваними
величинами. Як приклад спільних вимірів
можна привести визначення коефіцієнтів у формулі, що зв`язує опір
резистора з його температурою: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Способи електронних вимірювань

Залежно від сукупності прийомів використання принципів і засобів вимірювань всі способи поділяються на спосіб конкретної оцінки і способи зіставлення.

Суть способу конкретної оцінки полягає в тому, що про значення вимірюваної величини судять за показаннями 1-го (прямі вимірювання) або декількох (непрямі вимірювання) пристроїв, завчасно переписати в одиницях вимірюваної величини або в одиницях інших величин, від яких залежить вимірювана величина. Простим прикладом способу конкретної оцінки може служити вимірювання якої-небудь величини одним приладом, шкала якого проградуйована у відповідних одиницях.

2-а велика група способів електронних вимірювань об`єднана під загальною назвою
способів зіставлення. До них відносяться всі ті способи електронних вимірювань, при яких вимірювана величина порівнюється з величиною, що відтворюється мірою. Таким чином, відмінною рисою способів зіставлення є конкретне роль заходів в процесі вимірювання.

Способи зіставлення діляться на наступні: нульовий, диференціальний, заміщення і збіги.

Нульовий спосіб - це спосіб зіставлення вимірюваної величини з мірою, при якому результуючий ефект впливу величин на індикатор доводиться до нуля. Таким чином, при досягненні рівноваги спостерігається зникнення певного явища, наприклад струму в ділянці ланцюга або напруги на ньому, що може бути зафіксовано за допомогою службовців для цієї мети пристроїв
- нуль-індикаторів. Внаслідок високої чутливості нуль-індикаторів, а також тому, що заходи можуть бути виконані з великою точністю, виходить і велика точність вимірювань. Прикладом впровадження нульового способу може бути вимір електричного опору мостом з повним його уравновешиванием.

При диференціальному методі, так само як і при нульовому, яка вимірюється величина порівнюється безпосередньо чи опосередковано з заходом, а про значення вимірюваної величини в результаті зіставлення судять по різниці відразу вироблених цими величинами ефектів і за відомою величиною, що відтворюється мірою. Таким чином, в диференціальному способі відбувається неповне урівноваження вимірюваної величини, і в цьому полягає відмінність диференціального способу від нульового.

Диференціальний спосіб поєднує в собі частину ознак способу конкретної оцінки та частина ознак нульового способу. Він може дати дуже чіткий підсумок вимірювання, якщо тільки вимірювана величина і міра мало відрізняються один від одного. Наприклад, якщо різниця цих 2-ух величин дорівнює 1% і вимірюється з похибкою до 1%, то тим похибка вимірювання шуканої величини зменшується до 0,01%, а то й враховувати похибки міри. Прикладом впровадження диференційного способу може служити вимірювання вольтметром різниці 2-ух напруг, у тому числі одне зрозуміло з великою точністю, а інше є шуканої величиною.

Спосіб заміщення полягає в послідовному вимірі шуканої величини приладом і вимірі тим же приладом заходи, що відтворює однорідну з вимірюваної величину. За результатами 2-ух вимірювань може бути обчислена розшукувана величина. Внаслідок того що обидва вимірювання робляться одним і цим же приладом в схожих зовнішніх умовах, а розшукувана величина визначається по відношенню показань приладу, в значній мірі зменшується похибка результату вимірювання. Тому що похибка приладу зазвичай неоднакова в різних точках шкали, велика точність вимірювання виходить при схожих показаннях приладу.

Прикладом застосування методу заміщення може бути вимір порівняно величезного електричного опору на постійному струмі методом послідовного вимірювання сили струму, що протікає через контрольований резистор і приблизний. Харчування ланцюга при вимірах має виконуватися від 1-го і такого ж джерела струму. Опір джерела струму і приладу, що вимірює струм, має бути дуже мало в порівнянні із змінним і зразковим опорами.

Спосіб збігів - це такий метод, при якому різниця між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою, визначають, використовуючи збіг оцінок шкал або періодичних сигналів. Цей метод широко застосовується в практиці неелектричних вимірювань. Прикладом може служити вимірювання довжини штангенциркулем з ноніусом. В електронних вимірах як приклад можна привести вимір частоти обертання тіла стробоскопом.

Зазначимо ще систематизацію вимірювань за ознакою зміни у часі вимірюваної величини.
Залежно від того, чи змінюється вимірювана величина в часі або залишається в процесі вимірювання постійної, розрізняються статичні і динамічні вимірювання.
Статичними іменуються вимірювання постійних або сталих значень. До них відносяться і вимірювання діючих і амплітудних значень величин, але в сталому режимі.

Якщо вимірюються секундні значення змінюються в часі, то вимірювання іменуються
динамічними. Якщо при динамічних вимірюваннях кошти вимірів дозволяють безперервно стежити за значеннями вимірюваної величини, такі вимірювання іменуються безперервними. Можна виконати вимірювання якої-небудь величини методом вимірювань її значень в якісь моменти часу t1, t2 і т. Д. В результаті виявляться відомими в повному обсязі значення вимірюваної величини, а тільки значення в обрані моменти часу. Такі вимірювання іменуються дискретними.

Школа для електрика