Метод амперметра-вольтметра (Косвенный метод)Данный метод основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем.
1.1 Эталоны и меры электрических величин. Меры ЭДС. Назначение и конструкция нормального элемента.
Эталоном называют средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера другим средствам измерений.
В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяются на эталоны, образцовые и рабочие меры.
Образцовые меры предназначены для поверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов. Они могут быть также непосредственно использованы для точных измерений. В зависимости от точности образцовые меры подразделяются на три разряда. Образцовые меры первого разряда наиболее точные. Они поверяются непосредственно по рабочим эталонам. Образцовые меры второго разряда поверяются по образцовым мерам первого разряда и т.д.
Рабочие меры изготавливаются для широкого диапазона номинальных значений величин и используются для поверки измерительных приборов и для измерений на промышленных предприятиях и в научных организациях.
Меры электрических величин, служат для воспроизведения величин заданного размера. К М. в. относятся измерительные резисторы (катушки сопротивления), катушки индуктивности и взаимной индуктивности, измерительные конденсаторы, меры электродвижущей силы (нормальные элементы) и др. М. э. в. выполняются регулируемыми (многозначными) и позволяют изменять величины в определённом диапазоне (например, конденсаторы переменной ёмкости, вариометры индуктивности). Из М. э. в. составляют наборы, а также объединяют их в магазины сопротивлений, ёмкостей или индуктивностей.
Меры единиц электрических величин
Меры ЭДС. В качестве мер ЭДС, как образцовых, так и рабочих, применяются нормальные элементы различных классов точности. Нормальные элементы представляют собой специальные гальванические элементы, ЭДС которых точно известна.
Назначение нормального элемента: они применяются в качестве образцовых и рабочих мер электродвижущей силы . Например : используются при поверке электроизмерительных приборов в лабораторных и цеховых условиях.
1.2 Эталоны и меры электрических величин. Меры электрического сопротивления. Магазины и катушки сопротивления. Меры индуктивности и емкости.
№2.Эталоном называют средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера другим средствам измерений.
Меры ЭДС. В качестве мер ЭДС, как образцовых, так и рабочих, применяются нормальные элементы различных классов точности. Нормальные элементы представляют собой специальные гальванические элементы, ЭДС которых точно известна.
Меры электрического сопротивления. Образцовые и рабочие меры электрического сопротивления выполняются в виде катушек сопротивления. Номинальное сопротивление образцовой катушки должно удовлетворять условию R=10n Ом, где n – целое число. Минимальное сопротивление катушки равно 10–5 Ом, максимальное – 1010 Ом.
Магазин сопротивления, представляет собой набор последовательно соединенных резисторов, сгруппированных в декады и расположенных на основаниях декадных переключателей, закрепленных на внутренней стороне панели.
Меры индуктивности. Образцовые и рабочие меры индуктивности представляют собой катушки индуктивности. Катушки должны сохранять постоянство индуктивности с течением времени и обладать малым активным сопротивлением, независимостью индуктивности от значения тока и возможно малой зависимостью индуктивности от частоты и температуры.
Образцовые катушки индуктивности представляют собой пластмассовый или фарфоровый каркас с наложенной на него обмоткой из медной изолированной проволоки. Использование каркаса из немагнитного материала исключает зависимость индуктивности от тока в катушке.
Меры емкости. Образцовые и рабочие меры емкости представляют собой конденсаторы постоянной или переменной емкости. К ним предъявляются следующие основные требования: минимальная зависимость емкости от времени, температуры и частоты; малые потери в диэлектрике, характеризуемые тангенсом угла потерь; высокое сопротивление и прочность изоляции.
К эталонам производных единиц относятся эталоны ЭДС, электрического сопротивления, индуктивности и электрической емкости.
Эталон ЭДС состоит из 20 насыщенных нормальных элементов и устройства сравнения (компаратора) для взаимного сличения нормальных элементов. Такую совокупность мер называют групповым эталоном. Электродвижущая сила каждого из элементов с течением времени может несколько колебаться
в ту или иную сторону, но среднее значение ЭДС всей группы оказывается стабильным.
Эталон индуктивности является групповым и состоит из четырех катушек. Индуктивность катушек зависит от числа витков и их линейных размеров, т. е. может быть определена путем измерения этих размеров. Это равносильно сравнению эталона индуктивности с метром, являющимся единицей основной величины – длины.
Эталон электрического сопротивления (эталон ома) также является групповым – он состоит из 10 манганиновых катушек электрического сопротивления с номинальным значением 1 Ом, помещенных в двойных герметических кожухах, заполненных сжатым воздухом.
Поверка первичных эталонов ЭДС и сопротивления, т. е. нахождение их числовых значений, осуществляется с помощью первичного эталона индуктивности (эталона генри) и первичного эталона ампера, т. е. с помощью ампер-весов.
Электродвижущая сила нормального элемента сравнивается с падением напряжения на измерительной катушке, входящей в состав эталона сопротивления, при прохождении по ней тока, измеряемого ампер-весами.
Эталон электрической емкости представляет собой воздушный конденсатор переменной емкости специальной конструкции. Выходным параметром эталона является изменение его емкости ΔС, возникающее при перемещении его подвижной части на 100 мм. Изменение емкости определяют расчетным путем.
Меры ЭДС или нормальные элементы - обратимые гальванические элементы с высокостабильным значением ЭДС, применяемые для измерительных целей.
1.3 Классификация электромеханических измерительных приборов. Условные обозначения, наносимые на шкалы электромеханических измерительных приборов.
1.4 Погрешности измерительных приборов . классы точности электроизмерительных приборов
№4. Погрешность измерительных приборов – это отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.
Погрешность прибора разделяют на основную и дополнительную.
Основная погрешность
Основная погрешность прибора обусловлена его устройством, качеством изготовления и состоянием. Эту погрешность образуют, в частности, следующие факторы:
· неточная градуировка и установка шкалы у электроизмерительных приборов;
· трение подвижных частей в весах, индукционных, емкостных и пьезо-датчиках, стрелочных электроизмерительных приборах;
· остаточные деформации в различных узлах и в чувствительных элементах датчиков;
· изменение электрических и магнитных свойств материалов – «старение» магнитов, изменение проводимости катушек, шунтов и добавочных сопротивлений, окисление контактов;
· собственное потребление энергии электроизмерительными приборами.
Дополнительная погрешность
Дополнительная погрешность прибора обусловлена влиянием таких внешних причин, как:
· температура, влажность и давление окружающей среды;
· внешние электрические и магнитные поля;
· продолжительность прогрева прибора;
· отклонение частоты и формы кривой питающего напряжения от стандартных зависимостей.
По способу выражения погрешности средств измерений разделяют на абсолютные, относительные и приведенные.
Абсолютная погрешность ΔА — разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины А.
Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности ΔА к значению измеряемой величины А, выраженное в процентах:
.
Приведенная погрешность (в процентах) — отношение абсолютной погрешности ЛА к нормирующему значению :
.
Класс точности измерительного прибора -- это обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых установлены в стандартах на отдельные виды средств измерений.
На шкале измерительного прибора маркируют значение класса точности измерительного прибора в виде числа, указывающего нормированное значение погрешности. Выраженное в процентах, оно может иметь значения 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001 и т. д.
Если обозначаемое на шкале значение класса точности обведено кружком, например 1,5, это означает, что погрешность чувствительностиδs=1,5%. Так нормируют погрешности масштабных преобразователей (делителей напряжения, измерительных шунтов, измерительных трансформаторов тока и напряжения и т. п.).
Если обозначение класса точности на шкале измерительного прибора дано в виде дроби (например 0,02/0,01), это указывает на то, что приведенная погрешность в конце диапазона измерений δпрк = ±0,02 %, а в нуле диапазона δпрк = -0,01 %. К таким измерительным приборам относятся высокоточные цифровые вольтметры, потенциометры постоянного тока и другие высокоточные приборы.
1.5 Измерение отношения электрических величин. Приборы с логарифмической шкалой
Электроизмерительные приборы чаще всего измеряют мгновенные значения либо электрических величин, либо неэлектрических, преобразованных в электрические. Все приборы делятся на аналоговые и цифровые. Первые обычно показывают значение измеряемой величины посредством стрелки, перемещающейся по шкале с делениями. Вторые снабжены цифровым дисплеем, который показывает измеренное значение величины в виде числа. Цифровые приборы в большинстве измерений более предпочтительны, так как они более точны, более удобны при снятии показаний и, в общем, более универсальны. Цифровые универсальные измерительные приборы ("мультиметры") и цифровые вольтметры применяются для измерения со средней и высокой точностью сопротивления постоянному току, а также напряжения и силы переменного тока. Аналоговые приборы постепенно вытесняются цифровыми, хотя они еще находят применение там, где важна низкая стоимость и не нужна высокая точность. Для самых точных измерений сопротивления и полного сопротивления (импеданса) существуют измерительные мосты и другие специализированные измерители. Для регистрации хода изменения измеряемой величины во времени применяются регистрирующие приборы -
ленточные самописцы и электронные осциллографы, аналоговые и цифровые.
Приборы с логарифмической шкалой. Этот вид шкал тоже используется достаточно часто, особенно когда речь идёт о научных исследованиях. Она используется для отображения широко диапазона величин, когда значения, которые попадают на график отличаются на много порядков. То есть когда мы хотим одновременно видеть и значения 0.1, 0.2 и значения 100, 200 на одном графике. Зачастую это связанно с физикой процесса. Чаще всего используются логарифмические шкалы с основанием 10. Это значит, что одинаковые расстояние на графике откладываются между значениями отличающимися на один порядок. Но бывают логарифмические шкалы с другими основаниями.
1.6 Магнитоэлектрический измерительный прибор. Принцип работы и особенности конструкции. Приборы магнитоэлектрической системы (или, иначе, магнитоэлектрические приборы) являются самыми распространенными стрелочными электроизмерительными приборами. Эти приборы обладают высокой чувствительностью и применяются не только, как самостоятельные приборы для измерения силы тока и напряжения, но и встраиваются в другие, более сложные приборы, снабженные измерительными преобразователями различного назначения, принципа действия и исполнения.
Принцип действия магнитоэлектрического прибора (в дальнейшем МЭ - прибора) основан на взаимодействии проводника с током и магнитного поля. На рис. 27 представлен схематический чертеж МЭ - прибора с примером возможных надписей на его шкале. Обозначение типа отечественных приборов содержит сведения о системе (‘М’ - магнитоэлектрический) и о заводе-изготовителе (первая цифра ‘1’ - завод “Вибратор”).
Магнитное поле создается постоянным магнитом, прошедшим стабилизацию. Между полюсами магнита расположен сердечник таким образом, чтобы воздушный зазор, в котором движется рамка с обмоткой, был равномерным. В обмотку рамки через пружинки или иные упругие элементы, например, растяжки, поступает ток I, и в результате его взаимодействия с постоянным магнитным полем возникает вращающий момент 
, гдеB - индукция магнитного поля в зазоре, S - площадь обмотки рамки, w - число витков обмотки рамки. Вращающему моменту противодействует момент, создаваемый пружинкой или растяжкой, который в пределах упругих деформаций этих элементов линейно зависит от угла поворота рамки : 
, гдеW - жесткость пружинки (растяжки). В установившемся состоянии, когда 
,
с такой точностью, которая обеспечивается стабильностью индукции магнитного поля в зазоре и жесткости пружинки (растяжки). Современные технологии изготовления и стабилизации магнитов и упругих элементов позволяют достигать значений основной приведенной погрешности МЭ - приборов вплоть до 0,1%.
1.7 Электромагнитный измерительный прибор принцип работы особенности конструкции
1.7 Приборы элетромагнитной системы применяются в основном в качестве щитовых амперметров и вольтметров переменного тока промышленной частоты. Класс точности щитовых приборов 1,5 и 2,5. В некоторых случаях они используются для работы на повышенных частотах. Выпускаются также переносные приборы электромагнитной системы классов точности 0,5 и 1,0 для измерения в лабораторных условиях.
Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током в неподвижной катушке, с подвижнымферромагнитным сердечником.
Электромагнитный механизм состоит из: катушки; сердечника, укреплённого на оси прибора; воздушного успокоителя; спиральной пружины, создающей противодействующий момент.
При включении прибора под действием магнитного поля катушки сердечник втягивается внутрь катушкию Подвижная часть механизма поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом, создаваемым пружинкой.
Уравнение преобразования для электромагнитного ИМ имеет вид: α= 
, гдеL – индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником; I – сила постоянного токи или действующее значение переменного тока.
Таким образом, электромагнитные приборы одинаково пригодны для измерений в цепях постоянного и переменного тока. Достоинствами приборов электромагнитной системы являются простота конструкции, способность выдерживать значительные перегрузки, возможность градуировки приборов, предназначенных для измерений в цепяхпеременного тока, на постоянном токе.
К недостаткам приборов можно отнести большое собственное потребление энергии, невысокую точность, малую чувствительность и сильное влияние магнитных полей.
1.8 Магнитоэлектрический логометр. Принцип работы особенности конструкции
1.8 Измерительные механизмы, предназначенные для измерения не какой-либо величины, а отношение двух величин (обычно двух токов), называются логометрами (логос – отношение).
В логометре (рис. 2.7) противодействующий момент создается не механическим способом, а электрическим. Для этого подвижная часть выполняется в виде двух жестко скрещенных между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи I1 и I2. Пружинки для создания механического противодействующего момента не ставятся, а ток к обмоткам подводится с помощью безмоментных токоподводов, выполняемых в виде тонких неупругих ленточек.
Направления токов в обмотках выбираются так, чтобы моменты М1 и М2, создаваемые рамками, действовали навстречу друг другу. Один из моментов может считаться вращающим, второй – противодействующим, кроме того, хотя бы один из моментов должен зависеть от угла поворота. Значит один из параметров, определяющих величину момента, является функцией угла α. Технически индукцию проще сделать зависящей от угла поворота В=f( 
). Для этого магнитное поле в зазоре должно быть неравномерным, что достигается эллипсоидальной формой сердечника.
1.9 Измерение постоянного тока. Назначение шунтов и способы включения в измерительную цепь
Измерение постоянного тока и напряжения чаще всего производится щитовыми приборами магнитоэлектрической, а при измерении высоких напряжений - электростатической и ионной систем. Для проведения точных измерений все большее применение находят цифровые вольтметры, амперметры и комбинированные приборы, обладающие большим быстродействием и малой погрешностью измерения (0,01-0,1 %).
Простейшим способом измерения постоянного тока и напряжения является непосредственное включение приборов в цепь, возможное при выполнении условий:
1) максимальный предел измерения амперметра (вольтметра) не меньше максимального тока (напряжения) в цепи;
2) номинальное напряжение амперметра не менее номинального напряжения сети;
3) сопротивление амперметра Rа намного меньше, а сопротивление вольтметра намного больше сопротивления измеряемой цепи Rн, значительное сопротивление амперметра снижает ток в цепи при его включении на величину
4) соблюдение полярности включения приборов.
Для расширения пределов измерения приборов используют преобразователи в виде измерительных шунтов, добавочных сопротивлений, делителей напряжения, измерительных трансформаторов и измерительных усилителей. Шунт представляет собой сопротивление, включаемое параллельно измеритель-ному прибору в цепь измеряемого тока. Шунты на токи до 50-100 А обычно устанавливают внутри прибора. Для больших токов применяют наружные шунты, имеющие токовые зажимы для включения в цепь измеряемого тока и потенциальные зажимы для подключения измерительного прибора. С целью унификации измерительных приборов шунты изготовляют по ГОСТ 8042-78 Класс точности шунтов 0,05-0,5.
Подключив к шунту милливольтметр с пределом измерения, соответствующим номинальному падению напряжения на шунте, получим соответствие полной шкалы прибора номинальному току шунта.
Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с измерительным прибором включают добавочное сопротивление Rд.
1.10 Измерение постоянного напряжения. Назначение добавочных сопротивлений и способы их включения в измерительной цепи
Ответ: Напряжение и ток в сетях постоянного тока измеряют магнитоэлектрическими приборами (вольтметрами, амперметрами). Назначение доб сопр: Добавочное сопротивление используется для расширения пределов измерения вольтметров и амперметров. C пособы включения: Добавочный резистор включают последовательно (сначала резистор, потом вольтметр)
Шунт включают в цепь а амперметр включают паралельно шунту.
1.11 Комбинированные многопредельные измерительные приборы
.
Ответ: Комбинированные измерительные приборы это приборы, которые имеют несколько пределов измерения и могут служить как амперметрами, так и вольтметрами. Электрическая схема таких приборов переключается таким образом, что изменяется их внутреннее сопротивление путем подключения шунтов и дополнительных сопротивлений.
Для электроизмерительных приборов класс точности указывается в виде числа, равного основной приведенной погрешности, т.е. максимальной абсолютной погрешности, выраженной в процентах от максимального значения измеряемой величины при работе в нормальных условиях. 0,05; 0,1; 0,2 - образцовые приборы, применяемые в основном для проверки и градуировки рабочих приборов; 0,5; 1,0 - лабораторные приборы массового употребления;1,5; 2,5; 4,0 - технические приборы.
1.12 Методы измерения сопротивления. Косвенные измерения сопротивления. Последовательное и параллельное включение приборов в цепи измерения сопротивления
Ответ: Измерение сопротивления при постоянном токе
Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются косвенный метод, метод непосредственной оценки, а также мостовой метод. Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности измерений. Из косвенных методов наиболее универсальным является метод амперметра-вольтметра.
Метод амперметра-вольтметра (Косвенный метод)
Данный метод основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем.
М етод непосредственной оценки.
Метод непосредственной оценки предполагает измерение сопротивления постоянному току с помощью омметра. (недоделанно)
1.13 Методы измерения сопротивления. Мостовой метод измерения сопротивления
Ответ: Измерение сопротивления при постоянном токе
Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются косвенный метод, метод непосредственной оценки, а также мостовой метод. Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности измерений. Из косвенных методов наиболее универсальным является метод амперметра-вольтметра.
Метод амперметра-вольтметра (Косвенный метод)
М етод непосредственной оценки.
Мостовой метод- Принцип измерения сопротивления мостовым методом заключается в том, что параллельно измеряемому сопротивлению подключается проводник с известным сопротивлением, который подбирается до тех пор, пока ток в обоих проводниках не уравняется-это будет означать, что неизвестное сопротивление имеет такую же величину, как и известное, калиброванное.
1.14 Методы измерения комплексного сопротивления. Резонансный метод измерения индуктивности и емкости
Комплексное сопротивление состоит из активного и реактивного сопротивления
АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — величина, характеризующаясопротивление электрической цепи (или ее участка) электрическому току, обусловленное необратимыми превращениями электрической энергии в др. формы (преимущественно в тепловую). Измеряется в омах
Реакти́вное сопротивле́ние (реактанс) — электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии переменным током электрическому или магнитному полю (и обратно). Измеряется в Индуктивности и Емкости (XL И Xc)
Формула Комплексное сопротивление Z=R+jωL-j/ωC=R+(XL+XC)
Резонансный метод основан на измерении параметров колебательного контура, составленного из рабочего (образцового) элемента и исследуемой цепи. В качестве образцового элемента обычно используют конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, обладающий высокой стабильностью, малыми потерями и низким температурным коэффициентом емкости (ТКЕ). Градуировка рабочего конденсатора делается с большой точностью: от этого зависит погрешность метода. Настраивая контур в резонанс и измеряя его добротность, можно по опытным данным рассчитать параметры исследуемой цепи.
Достоинством резонансного метода является то, что он позволяет производить измерения в широком диапазоне частот (от долей до сотен мегагерц). Важная особенность метода - возможность определитьдействующиезначения параметров, т. е. фактические значения сопротивления, индуктивности или емкости на зажимах исследуемой цепи с учетом паразитных составляющих ее эквивалентной схемы. Кроме того, по результатам измерений на нескольких частотах можно определить паразитные параметры измеряемых элементов собственную (межвитковую) емкость катушки, собственную индуктивность конденсатора
1.15 Способы подключения измеряемого обьекта к измерительной цепи. Цифровой измеритель комплексного сопротивления.
СПОСОБЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИЗМЕРЯЕМОГО ОБЪЕКТА К ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ
Наиболее простой схемой включения является явухзажимная (зажимы 1, 2). Эта схема в наибольшей степени подвержена влиянию паразитных параметров. Влияние последовательных и параллельных импедан-сов соединительных элементов может быть уменьшено путем сокращения размеров присоединительной цепи или созданием присоединительных устройств жесткой конструкции,
Двухзажимная схема включения измеряемого объекта используется в измерителях индуктивностей и емкостей резонансного типа Е7-5А, Е7-9 и в измерителях добротности Е4-7, Е4-7А (ВМ-560), Е4-10, Е4-11, Е4-12. Погрешность измерения с помощью этих приборов составляет 15-20% и возрастает с увеличением частоты.
При трехзажимной схеме включения (зажимы 1-3) измеряемый объект и присоединительные цепи заключают в экран, изолированный от обоих зажимов. Это позволяет исключить влияние электрических полей и утечек на корпус, что обеспечивает возможность измерения малых емкостей или создания образцовых мер малой емкости.
Трехзажимная схема включения реализована в измерителях емкости Е8-1, Е8-2, универсальном мосте Е7-4; образцовых мерах Р596, Р597, КМЕ-11 и др
Четырехзажимная схема включения устраняет влияние последовательных п.ара-зитных импедансов и предполагает наличие четырех зажимов: двух токовых {1 - 2) к двух потенциальных {3-4). К токовым зажимам измеряемого объекта подводится ток стабилизированного источника питания, потен-
циальные зажимы подключаются к измерительной цепи с большим входным сопротивлением, что исключает влияние соединительных проводов и зажимов токовой цепи. Это позволяет производить измерения очень малых сопротивлений (до 10~*-10" Ом).
Однако пятизажимное включение измеряемого объекта, так же как и четырехза-жимное, не исключает влияния взаимоиндуктивности присоединительных проводов. Для исключения этого влияния подключение измеряемого объекта осуществляется с помощью экранированных коаксиальных кабелей. При этом используют двухпарное, четы-рехпарное и многопарное включение измеряемого объекта.
Применение коаксиальных кабелей позволяет пропускать по внешним оплеткам
и соответствующим им центральным жилам противоположно направленные, но равные по значению токи, что устраняет внешнее магнитное поле каждого коаксиального кабеля и, следовательно, взаимоиндуктивности между ними. Достоинством двух-, четырех-и многопарного включений является также то, что они позволяют сохранить все другие преимущества, присущие трех-, четырех-и пятизажимным схемам включения соответственно.
Выбор той или иной схемы включения измеряемого объекта, реализуемой в приборе, решается на стадии его конструирования и определяется назначением средства измерений, необходимой помехозащищенностью и экономическими соображениями.
Измеритель иммитанса или измеритель RLC — радиоизмерительный прибор, предназначенный для определения параметров полного сопротивления или полной проводимости электрической цепи. RLC в названии «измеритель RLC» составлено из широко распространённых схемных названий элементов, параметры которых может измерять данный прибор: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.
1.16 Измерение мощности в цепях постоянного тока и тока промышленной частоты
Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы. ектродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 - 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 - 2,5).
Применяют такие ваттметры главным образом на переменном токе промышленной частоты. На постоянном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом сердечников.
Для измерения мощности на высоких частотах применяют термоэлектрические и электронные ваттметры, представляющие собой магнитоэлектрический измерительный механизм, снабженный преобразователем активной мощности в постоянный ток. В преобразователе мощности осуществляется операция умножения ui = р и получение сигнала на выходе, зависящего от произведения ui, т. е. от мощности. Пром частота= 60гц
1.17 1.18 1.19 Классификация генераторов измерительных сигналов. Генераторы измерительных сигналов низкой частоты ВЫКОК ЧАСТОТЫ И ПР ИМПУЛЬСЫ
По ГОСТ 15094 генераторы подразделяются на 6 видов: низкочастотные, высокочастотные, импульсные, сигналов специальной формы, шумовых сигналов и качающейся частоты. Однако, следует учитывать, что классификационные границы условны, некоторые генераторы занимают промежуточное положение между низко- и высокочастотными, некоторые бывают комбинированными по виду сигнала. Для оптических генераторов существует аналогичная классификация. Кроме генераторов стандартизованных видов бывают генераторы отраслевого назначения
Генераторы измерительных сигналов низкой частоты:
Г3 — генераторы низкой частоты, обычно от 20 Гц до 200 кГц, реже до 2 или 10 МГц,
ПРИМЕРЫ: Г3-102, Г3-109, Г3-118, Г3-119, Г3-122
Г4 — генераторы высокой частоты, предназначены для работы в радиочастотном диапазоне с различными видами модуляции.
lПРИМЕРЫ: Г4-83, Г4-129, Г4-153, Г4-154, РГ4-14, РГ4-17-01А, Г4-219, Г4-220
Г5 — генераторы импульсов, воспроизводят последовательности прямоугольных импульсов, некоторые генераторы способны генерировать кодовые импульсные последовательности.
lПРИМЕРЫ: Г5-54, Г5-60, Г5-80, Г5-89, Г5-100, Г5-103, Г5-109
1.20 Классификация генераторов измерительных сигналов. Генераторы сигн спец формы и многофункц генераторы
Генераторы сигналов специальной формы (тип Г6 по ГОСТ 15094-69) представляют собой источники одиночных или периодических сигналов, форма которых отлична от прямоугольной. Наиболее распространенными формами сигналов являются пилообразная, треугольная, трапецеидальная, колоколообразная и т. п. Такие сигналы необходимы для моделирования входных воздействий при настройке и испытаниях каналов связи, медицинской, геофизической и измерительной аппаратуры.
Г6 — генераторы сигналов специальной формы, воспроизводят последовательности импульсов разной формы: треугольной, пилообразной, трапецеидальной и др.
lПРИМЕРЫ: Г6-17, Г6-22, Г6-39
lГ7 — синтезаторы частот, используют различные методы синтеза частоты из опорного сигнала, могут иметь в своем составе модуляторы.
lПРИМЕРЫ: Г7-14, Г7-15, Г7М-20, Г7М-40
1.21 Назначение, классификация и основные технические характеристики электроннолучевых осциллографов
Осциллографом называется прибор для наблюдения и регистрации электрических сигналов, а также для измерения их параметров и визуализации с помощью электронно-лучевой трубки. Слово «осциллограф» произошло от латинского слова «осцилум» — колебание и греческого слова «графо» — пишу. Таким образом, осциллограф в буквальном смысле — прибор для записи (регистрации) колебаний. В литературе часто встречается термин «осциллоскоп». В его основу положено слово «скопео» — наблюдение. В настоящее время чаще применяется термин «осциллограф», которым обозначаются приборы, как для визуального наблюдения колебаний, так и для их записиВ измерительной технике широко применяются измерительные устройства, использующие в качестве индикатора электронно-лучевую трубку (ЭЛТ). К таким устройствам относятся электронно-лучевые осциллографы, измерители параметров спектра, измерители временных интервалов, импульсные рефлектометры, измерители характеристик электронных приборов и другие. Эти приборы выделены в подгруппу приборов для наблюдения, измерений и исследования формы сигнала и спектра и имеют буквенное обозначение С. В этой подгруппе приборы классифицируются по следующим признакам:
- С1 – осциллографы универсальные;
- С2 – измерители коэффициента амплитудной модуляции (модулометры);
- СЗ – измерители девиации частоты (девиометры) и измерители модуляции (АМОДМ);
- С4 – анализаторы спектра;
- С6 – измерители нелинейных искажений;
- С7 – осциллографы скоростные и стробоскопические;
- С8 – осциллографы запоминающие;
- С9 – осциллографы специальные.
Наиболее типичным и широко применяемым представителем осциллографических измерительных устройств является электронно-лучевой осциллограф.
Электронно-лучевым осциллографом (ЭЛО) называют прибор для наблюдения и измерения электрических сигналов, в котором используется отклонение одного или нескольких электронных лучей электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) для получения изображений мгновенных значений функциональных зависимостей сигналов от времени или других параметров.
ЭЛО различаются по назначению, принципу действия, характеру исследуемых сигналов, точностным характеристикам и конструктивному исполнению.
ЭЛО делят на следующие группы:
- общего применения;
- многоканальные и многолучевые;
- запоминающие;
- широкополосные (скоростные);
- стробоскопические;
- специальные.
ЭЛО общего применения предназначены для наблюдения и измерения электрических сигналов с большими диапазонами амплитуд, частот повторения и длительностей. Они могут быть как простыми, так и многофункциональными. Их называют универсальными ЭЛО.
1.22 Структурная схема универсального электроннолучевого осциллографа
1.23 Схема и принцип работы канала горизонтального отклонения ЭЛО. Получение на экране ЭЛО фигур Лиссажу
В канале ГО формируется линейно изменяющееся напряжение, синхронное с исследуемым сигналом, амплитуда которого достаточна для отклонения луча ЭЛТ на весь экран по горизонтали. Канал ГО состоит из схемы синхронизации и запуска, генератора развертки, выходного усилителя ГО, усилителя подсвета.
Генератор развертки формирует линейно изменяющееся развертывающее напряжение, синхронное с исследуемым сигналом, и обеспечивает горизонтальное перемещение луча в одном направлении (слева направо) с постоянной скоростью. Развертка– линейное перемещение электронного луча, или создаваемый им след на экране. Развертывающее напряжение должно иметь высокую линейность при прямом ходе луча (чтобы искажения формы исследуемого сигнала были минимальны); быстрый спад при обратном ходе луча, т.е.fпр>>fобр; достаточную амплитуду для отклонения луча на весь экран и регулируемую в широких пределах частоту развертки (от сотых долей герц до нескольких мегагерц), т.е. длительность.
Получение фигур лиссажу и определение с их помощью частоты синусоидальных сигналов:
на генераторе Г3-109, сигнал с которого идет на канал I (вход Х, горизонтальное отклонение луча) установите частоту в пределах 20…50 Гц (переключатель “МНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ” должен находиться в положении I);
переключатели “V/ДЕЛ” каналов I и II осциллографа установите в положение “0,1”, а ручки плавной регулировки, находящиеся на переключателях, поверните по часовой стрелки до упора (в этом случае цена одного большого деления составляет по осям X и Y 0,1*10 = 1 В);
установите переключатель 
канала I в положение 
(вход по переменной и постоянной составляющим сигнала);
на генераторе Г3-109 (сигнал с которого подается на X-вход) установите переключатель выхода сигнала в положение 1,5 В и с помощью ручки “РЕГУЛИРОВКА ВЫХ” разверните изображение сигнала на 6 больших делений;
установите переключатель канала II в положение ;
на генераторе Г3-109, сигнал с которого подается на Y-вход, установите ту частоту, при которой на экране наблюдается изображение фигуры Лиссажу, плавно переходящее от круга через эллипс к прямой линии и обратно (скорость изменения формы фигуры можно уменьшить, подстраивая частоту одного из генераторов). Разверните изображение фигуры по вертекали также на 6 больших делений;
Меняя частоту на одном из генераторов в кратном соотношении, получите различные фигуры Лиссажу изображённые
1.24 Схема и принцип работы канала вертикального отклонения ЭЛО. Конструкция и принцип работы электроннолучевой трубки
Канал ВО предназначен для усиления или ослабления исследуемых электрических сигналов до необходимого значения. Он обеспечивает удобное наблюдение и исследование изображения на экране ЭЛТ без искажений. Канал ВО состоит из входного устройства (входная цепь и аттенюатор) и усилителя с линией задержки.
Входное устройство позволяет расширить пределы измеряемых входных напряжений и обеспечить необходимое входное сопротивление. Большинство осциллографов допускают две входные схемы Y– открытую и закрытую. При открытом входеYосциллографа (рис. 6.5, а) сигнал подается непосредственно на аттенюатор и передается с постоянной составляющей; при закрытом входеY(рис. 6.5, б) сигнал подается через разделительный конденсатор и не пропускает постоянной составляющ
Рассмотрим устройство электронно-лучевой трубки с электростатической фокусировкой и электростатическим управлением электронным лучом.
ЭЛТ, схематически изображенная на рис. 1, представляет собой стеклянную колбу специальной формы, в которой создан высокий вакуум (порядка 10-7 мм рт.ст.). Внутри колбы расположены электроды, выполняющие функцию электронной пушки для получения узкого пучка электронов; отклоняющие луч пластины и экран, покрытый слоем люминофора.
Электронная пушка состоит из катода 1, управляющего (модулирующего) электрода 2, дополнительного, экранирующего электрода 3 и первого и второго анодов 4, 5.
Подогревной катод 1 выполнен в виде небольшого никелевого цилиндра, внутри которого находится нить накала, имеет слой оксида на передней торцевой части с малой работой выхода электронов для получения электронов (рис. 2).
Катод находится внутри управляющего электрода или модулятора, представляющего собой металлический стакан с отверстием в торце, через которое могут проходить электроны. Управляющий электрод имеет отрицательный потенциал относительно катода и, изменяя величину этого потенциала, можно регулировать интенсивность потока электронов, проходящих через его отверстие и тем самым изменять яркость свечения экрана. Одновременно электрическое поле между катодом и модулятором фокусирует пучок электронов (рис. 2).
Экранирующий электрод 3 имеет потенциал немного выше потенциала катода и служит для облегчения выхода электронов, исключения взаимодействия электрических полей управляющего электрода 2 и первого анода 4.
Дополнительная фокусировка и ускорение электронов происходит электрическим полем между первым и вторым анодами, образующими электронную линзу. Аноды эти выполнены в виде цилиндров с диафрагмами внутри. На первый анод 4 подается положительный потенциал по отношению к катоду порядка сотен вольт, на второй 5 порядка тысячи вольт.
1.25 Двулучевые осциллографы. Многоканальные осциллографы
Двухлучевые осциллографы
При исследовании работы схем часто бывает нужно рассмотреть одновременно два сигнала – например, сопоставить их фазу, измерить промежутки времени между импульсами первого и второго сигнала и т.п. Для этого используются осциллографы, на экране которых возможно одновременное наблюдение двух сигналов – например, один под другим.
Устройство таких осциллографов зависит от используемой в них электронно-лучевой трубки. Можно использовать ЭЛТ, снабженные двумя электронными пушками (осциллографы, укомплектованные такой трубкой, собственно и называют двухлучевыми). Но чаще используются обычные ЭЛТ с одной пушкой. При этом на вертикально отклоняющие пластины подается поочередно первый и второй сигнал, причем частота чередования сигналов (тактовая частота) составляет несколько килогерц. Одновременно со вторым сигналом подается смещающее постоянное напряжение, благодаря чему второй сигнал наблюдается на другом уровне. Разумеется, в этом случае картина на каждом уровне состоит из штриховых линий, но благодаря большой величине тактовой частоты штрихи становятся незаметными при наблюдении. Такие осциллографы получили названиедвухканальныхв отличие от двухлучевых.
Если же частота развертки не превышает 20-30Гц, то можно использовать другой способ одновременного наблюдения двух лучей. На вертикально отклоняющие пластины по очереди подаются первый и второй исследуемые сигналы. Первый «зубец» развертки соответствует первому сигналу, второй – второму, третий – опять первому и т.д. Для того, чтобы различать их, во время четных периодов на вертикально отклоняющие пластины подается еще и постоянное напряжение, благодаря чему второй сигнал наблюдается на другом уровне – выше или ниже первого.
Управление двухканальными и двухлучевыми осциллографами в целом не отличается от управления одноканальными осциллографами. Разумеется, каждый канал управляется отдельно, количество ручек управления соответственно возрастает. Развертка – общая для двух лучей, а внутренняя синхронизация в ждущем режиме возможна как по первому, так и по второму сигналу. Для удобства представления на экране сигналов, предусмотрены ручки, смещающие каждый луч по вертикали вверх и вниз. Возможны следующие режимы наблюдения:
наблюдение только одного (первого) луча,
суммирование двух сигналов,
одновременное наблюдение первого и второго луча на разных уровнях,
последовательное наблюдение первого, а затем второго луча.
Измерение амплитуды сигналов и временных промежутков в двухлучевых осциллографах производится точно так же, как и в однолучевых.
Более редко используются многоканальные осциллографы – например, четырехканальные.