Лекции по метрологии (866861), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Количество импульсов, прошедших запериод времени много больший периода помехи будет пропорциональноизмеряемому напряжению. Погрешность измерений этим методомопределяется погрешностью преобразователя и составляет ~0,2%.Цифровые вольтметры переменного тока.Методы измерения цифровыми вольтметрами переменного тока до концане разработаны. Применяется, главным образом, преобразованиепеременного напряжения в постоянное, а затем используется схемацифрового электронного вольтметра постоянного тока. Используется, какправило, частотно-импульсное преобразование.
Погрешность всех цифровыхвольтметров обычно включает в себя часть, зависящую от величиныизмеряемого напряжения и слагаемое, не зависящее от неё.∆= ( :R + t)Мощность, потребляемая нагрузкой постоянного тока P=UJ.В случае переменного тока различают следующие виды мощности:- мгновенная мощность p=ui- активная мощность 9 = E Á( )-( )FÀÀÁ( ) = :√2 cos(¶ ) ; -( ) = ²√2 cos(¶ − x), где U и J - действующиезначения напряжения и тока.Учитывая эти выражения, получаем 9 = :;Реактивная мощность í = :; - xПолная мощность - = :; = Ä9/ + í/xЕсли фазовый сдвиг между напряжением и током равен нулю, то мощность,потребляемая цепью, является чисто активной.85IID11В цепях импульсного тока и напряжения можно использовать понятиемгновенной мощности.
Однако на практике чаще пользуются мощностями,усредненными по времени импульса и периоду.Средняя мощность 9ср = EÀÙиÙиEÙи( )F2Импульсная мощность 9и =( )FИмпульсная мощность 9и и средняя 9ср связаны следующим соотношением9и =Ùи∙ EÀÀÙи( )F =ÀÙи9ср ;ÀÙи– скважность.Обычно проще измерить среднюю мощность, а импульсную можнорассчитать. Диапазон измерения мощностей 10 P − 10î .Для измерения мощности в цепях постоянного тока, переменного токапромышленной и звуковой частот: используют прямые и косвенные методы.Прямые методы используют электродинамические и электронныеваттметры.
Косвенные методы предполагают измерение напряжения итока при помощи вольтметра и амперметра или электронногоосциллографа.Измерение мощностей в цепях постоянного тока и тока промышленнойчастоты.Измерение мощности в цепях постоянного тока и тока промышленнойчастоты возможно при помощи амперметра и вольтметра по 2-м схемам.При этом возникает погрешность, определяемая мощностью, потребляемойприборами.А). 9 = :Î ²Î = ²Î (:ï − : ) = ² :ï − 9Б). 9 = :Î ²ð = :Î (² − ²ï ) = ² :ï − 9ï9 – мощность цепи.86Б).==΢Îñ΢Îò∙ 100%∙ 100%Для измерения мощности в цепях постоянного тока используются приборыэлектродинамической системы, а в цепях тока промышленной частотытакже и приборы ферродинамической системы. Неподвижная катушкаэтих приборов включается последовательно с нагрузкой, а подвижнаяпараллельно.По неподвижной катушке протекает тот же ток, что и через нагрузку, апо подвижной – ток, пропорциональный напряжению на нагрузке.Угол поворота стрелки пропорционален œ = ²/ ²Ток ²/ =dóΆ.xвыбирается достаточно большим для того, чтобы прибор нешунтировал нагрузку.
Однако подвижная катушка обладает определённойиндуктивностью, поэтому между напряжением, приложенным к ней, итоком ²/ возникает дополнительный фазовый угол , который вноситпогрешность в результат.872А).11Относительная погрешность определяется по формулам:IID9 , 9ï – мощности, расходуемые амперметром и вольтметром.11IID2Для компенсации влияния индуктивности используется конденсатор Çd .Выпускаются электродинамические ваттметры с классами точности0,2-1,0.88Электромеханические приборы можно использовать только на низкихчастотах.
На повышенных частотах используются электронныеваттметры, которые содержат усилители, что позволяет расширитьполосу частот до 10 кГц. Чаще используются приборы, содержащиевыпрямительные устройства, что позволяет расширить полосу частот до1 МГц. Широкое применение находят электронные ваттметры сквадраторами.Т.к. сопротивления ≪ ô , то они не влияют на величину тока,протекающего через нагрузку. Напряжение :› пропорционально токунагрузки.
Напряжение :ï пропорционально напряжению на нагрузке.: = s ²ô:ï = s/ :ôПеременное сопротивление ï достаточно велико, чтобы не шунтироватьнагрузку. Напряжение, приложенное к диоду Д , равно сумме падениянапряжения :› на › и напряжения, снимаемого с ï .: = :› + :ïНапряжение на втором диоде Д/ равно разности этих напряжений.:/ = :› − :ï892Измерение мощности в цепях повышенной частоты.11IIDЛекция №13.IID11Диоды выбираются с одинаковыми вольтамперными характеристикамивида2² = L: + t: /Ток, протекающий через измерительный прибор, пропорционален разноститоков диодов.²пр = L(:› + :ï ) + t(:› + :ï )/ − L(:› − :ï ) − t(:› − :ï )/ == L:› + L:ï + t:› / + 2t:› :ï + :ï / − L:› + L:ï − t:› / + 2t:› :ï −−:ï / = 2L:ï + 4t:› :ïЕсли предположить, что ток и напряжение являются гармоническимифункциями, то средний ток, протекающий через прибор А, будетпропорционален произведению действительных значений :› и :ï на косинусугла между ними.²ср = 4t:›д :ïдx = 4ts s/› ²ô :ôœ = s²ô :ôœ,т.е.
ток через измерительный прибор пропорционален активной мощности.Приборы такого типа имеют большую погрешность 5-10%. Этообъясняется трудностью подбора диодов с одинаковыми вольтампернымихарактеристиками. В цепях с не синусоидальным напряжениемприменяются главным образом осциллографические методы измерения. Приэтом осциллограф вначале подключают параллельно нагрузке ипроизводится измерение напряжения. Затем в цепь последовательно снагрузкой, включают небольшое калиброванное сопротивление ипроизводится измерение величины тока.
По результатам этих измеренийстроится график мгновенной мощности. Для определения импульсноймощности необходимо площадь под этой кривой разделить на длительностьимпульса, а для определения средней мощности необходимо разделить её напериод.9011IID2Измерение частоты и фазы.Выбор метода измерения частоты определяется её величиной, необходимойточностью измерений и формой измеряемого сигнала.Мостовой метод измерения частоты.Условием баланса моста является равенство произведений сопротивлений впротивоположных плечах.=1è1+ ˶Ç/=/( 3+1)˶ÇРавенство имеет место, когда равны действительные и мнимые части.9133 ¶Ç/=1¶ÇЕсли предположить, что Ç = Ç/ = Ç;получим, что8=12> Ç3=è=,а=2/,тоВ процессе измерения осуществляют перестройку градуированногоконденсатора или градуированного сопротивления, добиваясьуравновешенности моста, т.е.
нулевых показаний прибора, включенного вовторую диагональ. Затем по шкале переменного сопротивления иликонденсатора, которые обычно градуированы в единицах частоты,производится отсчёт. Мостовой метод измерения частоты применяетсядля измерения низких частот в пределах от 20 Гц до 20 кГц с погрешностьюизмерения от 0,5:1% Индикатором служит милливольтметр. Еслинапряжение не синусоидально, то это затрудняет процесс уравновешиваниямоста, даже делает его невозможным, поскольку уравновешивая мост на1-ой гармонике, нарушаем равновесие на высших гармониках.
От этоговозрастает погрешность измерений.Метод заряда и разряда конденсатора.922è;11Ç/+ÇIID/=11IID2Основными элементами частотомера являются: источник калиброванногонапряжения, конденсатор известной ёмкости и механический илиэлектронный ключ К, который осуществляет переключение цепей разряда изаряда конденсатора. Постоянные времени этих цепей достаточно малы,поэтому конденсатор очень быстро успевает зарядиться до напряженияисточника : .Электронный ключ осуществляет переключение с измеряемой частотой 8YПри переключении ключа в правую сторону через амперметр протекаетимпульс тока.
Средний ток, протекающий через прибор, пропорционаленчастоте, поэтому прибор может быть отградуирован в единицахчастоты. Такие приборы могут измерять частоту от 20 Гц до 500 кГц.; = ƒ8R = Ç: 8Y ; 8Y =;Ç:Источником погрешности может быть нестабильность напряжения илиизменение емкости конденсатора.
Переключение пределов измеренияосуществляется при помощи делителей образцового напряжения илиподключения конденсаторов различной ёмкости. Погрешность такихприборов около 2%.Резонансный метод измерения частоты.Резонансный метод измерения частоты заключается в сравненииизмеряемой частоты с собственной резонансной частотой градуированногоизмерительного колебательного контура.93IID11Входное устройство служит для согласования источника измеряемойчастоты с измерительной колебательной системой, котораянастраивается в резонанс с измеряемой частотой. Момент резонансафиксируется по максимальному показанию индикатора, присоединенного кконтуру. Измеряемая частота определяется по градуированной шкалемикрометрического механизма настройки с большим числом отсчетныхточек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
