Vrste in metode električnih meritev
Pri študiju elektrotehnike je treba obravnavati in meriti električne, magnetne in mehanske veličine.
Izmeriti električno, magnetno ali drugo količino pomeni primerjati jo z drugo homogeno količino, vzeto kot enoto.
Ta članek obravnava najpomembnejšo klasifikacijo meritev za teorija in praksa električnih meritev… Ta klasifikacija lahko vključuje klasifikacijo meritev z metodološkega vidika, tj. glede na splošne načine pridobivanja rezultatov meritev (vrste ali razredi meritev), razvrstitev meritev glede na uporabo principov in merilnih naprav (metode merjenja) ter razvrstitev meritev glede na dinamiko izmerjenih vrednosti.
Vrste električnih meritev
Glede na splošne metode pridobivanja rezultata meritve delimo na naslednje vrste: neposredne, posredne in skupne.
Za neposredne meritve so tiste, katerih rezultat je pridobljen neposredno iz eksperimentalnih podatkov.Neposredno merjenje lahko konvencionalno izrazimo s formulo Y = X, kjer je Y želena vrednost izmerjene vrednosti; X — vrednost, pridobljena neposredno iz eksperimentalnih podatkov. Ta vrsta meritev vključuje meritve različnih fizikalnih veličin z uporabo instrumentov, umerjenih v ustaljenih enotah.
Na primer meritve toka z ampermetrom, temperature s termometrom ipd. Med tovrstne meritve sodijo tudi meritve, pri katerih se želena vrednost količine določi z neposredno primerjavo z merilom. Uporabljena sredstva in enostavnost (ali zapletenost) poskusa se ne upoštevajo pri pripisovanju meritve ravne črte.
Posredno se imenuje takšno merjenje, pri katerem se želena vrednost količine najde na podlagi znanega razmerja med to količino in količinami, ki so predmet neposrednih meritev. Pri posrednih meritvah se številčna vrednost izmerjene vrednosti določi z izračunom formule Y = F (Xl, X2 ... Xn), kjer je Y — zahtevana vrednost izmerjene vrednosti; NS1, X2, Xn - vrednosti izmerjenih količin. Primer posrednih meritev je merjenje moči v enosmernih tokokrogih z ampermetrom in voltmetrom.
Skupne meritve imenujemo tiste, pri katerih se zahtevane vrednosti različnih količin določijo z reševanjem sistema enačb, ki povezujejo vrednosti zahtevanih količin z neposredno izmerjenimi količinami. Kot primer skupnih meritev lahko navedemo definicijo koeficientov v formuli, ki se nanaša na upornostni upor z njegovo temperaturo: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Električne merilne metode
Bistvo metode neposrednega ocenjevanja je v tem, da se vrednost izmerjene količine oceni iz odčitkov ene (neposredne meritve) ali več (posredne meritve) naprav, predhodno umerjenih v enotah izmerjene količine ali v enotah druge količine, od katerih je odvisna izmerjena velikostna količina.
Najenostavnejši primer metode neposrednega ocenjevanja je merjenje vsake količine z napravo, katere lestvica je graduirana v ustreznih enotah.
Drugo veliko skupino električnih merilnih metod združujemo pod splošnim imenom primerjalne metode... Sem sodijo vse tiste električne merilne metode, pri katerih se izmerjena vrednost primerja z vrednostjo, ki jo merilo poustvari. Tako je značilnost primerjalnih metod neposredna vpletenost meril v merilni proces.
Primerjalne metode delimo na: ničelne, diferencialne, substitucijske in ujemalne.
Ničelna metoda To je metoda primerjave izmerjene vrednosti z merilom, pri kateri je rezultat vpliva vrednosti na merilo zmanjšan na nič. Tako, ko je doseženo ravnovesje, določen pojav izgine, na primer tok v odseku tokokroga ali napetost na njem, kar lahko zabeležimo s pomočjo naprav, ki služijo temu namenu. — ničelni indikatorji. Zaradi visoke občutljivosti ničelnih indikatorjev in tudi zato, ker je mogoče meritve izvajati z veliko natančnostjo, je dosežena tudi visoka merilna natančnost.
Primer uporabe ničelne metode bi bilo merjenje električnega upora prek popolnoma uravnoteženega mostu.
Pri diferencialni metodi, tako kot pri ničelni metodi, se izmerjena vrednost primerja neposredno ali posredno z mero, vrednost izmerjene vrednosti kot rezultat primerjave pa se presoja po razliki med učinki, ki jih te vrednosti hkrati povzročijo. in znano vrednost, ki jo poustvari mera. Tako pri diferencialni metodi dobimo nepopolno izravnavo merjene vrednosti in to je razlika med diferencialno metodo in ničlo.
Diferencialna metoda združuje nekatere značilnosti metode neposrednega ocenjevanja in nekatere značilnosti ničelne metode. Zelo natančen rezultat meritve lahko da le, če se izmerjena vrednost in merilo nekoliko razlikujeta.
Na primer, če je razlika med tema dvema količinama 1 % in je izmerjena z napako do 1 %, se torej merilna napaka želene količine zmanjša na 0,01 %, če ne upoštevamo napak merjenja. Primer uporabe diferencialne metode je merjenje razlike med dvema napetostima z voltmetrom, od katerih je ena znana z visoko natančnostjo, druga pa je želena vrednost.
Primer uporabe metode substitucije bi bila meritev relativno velikega DC električni upor z zaporednim merjenjem toka, ki teče skozi kontrolirani upor in vzorec. Vezje mora biti med meritvami napajano z istim virom toka. Upor tokovnega vira in naprave, ki meri tok, mora biti zelo majhen v primerjavi s spremenljivim in vzorčnim uporom.
Metoda ujemanja To je metoda, pri kateri se razlika med izmerjeno vrednostjo in vrednostjo, reproducirano iz meritve, meri z uporabo ujemanja oznake skale ali periodičnih signalov. Ta metoda se pogosto uporablja v praksi neelektričnih meritev.
Primer tega je merjenje dolžine kljunasto merilo… Pri električnih meritvah je primer merjenje hitrosti telesa s stroboskopom.
Navedli bomo tudi razvrstitev meritev, ki temelji na spreminjanju izmerjene vrednosti skozi čas ... Glede na to, ali se izmerjena vrednost spreminja skozi čas ali med postopkom merjenja ostane nespremenjena, ločimo statične in dinamične meritve. Statično se nanaša na meritve konstantnih ali stacionarnih vrednosti.Ti vključujejo meritve efektivnih in amplitudnih vrednosti količin, vendar v stabilnem stanju.
Če se merijo trenutne vrednosti časovno spremenljivih količin, se meritve imenujejo dinamične ... Če med dinamičnimi meritvami merilni instrumenti omogočajo neprekinjeno opazovanje vrednosti izmerjene količine, se takšne meritve imenujejo neprekinjene.
Možno je opraviti meritve katere koli količine z merjenjem njenih vrednosti v določenih časovnih točkah t1, t2 itd. Posledično ne bodo znane vse vrednosti izmerjene količine, ampak samo vrednosti v izbranih časih. Takšne meritve se imenujejo ločene.