1. Разновидности и устройство
1.1. Магнитоэлектрический[1]
Представляет собой проводящую рамку (обычно намотана тонким проводом), закреплённую на оси в магнитном поле постоянного магнита. При отсутствии тока в рамке она удерживается пружиной в некотором нулевом положении. Если же по рамке протекает ток, то рамка отклоняется на угол, пропорциональный силе тока, зависящий от жёсткости пружины и индукции магнитного поля. Стрелка, закреплённая на рамке, показывает значение тока в тех единицах, в которых отградуирована шкала гальванометра.
От прочих конструкций магнитоэлектрическая система отличается наибольшей линейностью градуировки шкалы прибора (в единицах силы тока или напряжения) и наибольшей чувствительностью (минимальным значением тока полного отклонения стрелки).
1.2. Электромагнитный
Исторически самая первая конструкция гальванометра. Содержит неподвижную катушку с током и подвижный магнит (в приборах постоянного тока) или сердечник из магнитомягкого материала (для приборов, измеряющих и постоянный, и переменный ток), втягиваемый в катушку или поворачивающийся относительно неё.
Данная конструкция отличается большей простотой, отсутствием необходимости делать катушку возможно меньшего размера и веса (что требуется для магнитоэлектрической системы), отсутствием проблемы подведения тока к подвижной катушке. Однако такие приборы отличаются существенной нелинейностью шкалы (из-за неравномерностей магнитного поля сердечника и краевых эффектов катушки) и соответствующей сложностью градуировки. Тем не менее, применение данной конструкции приборов в качестве амперметров переменного тока относительно большой величины оправдано большей простотой конструкции и отсутствием дополнительных выпрямительных элементов и шунтов. Вольтметры же переменного и постоянного тока электромагнитной системы наиболее удобны для контроля узкого диапазона значений напряжения, так как начальный участок шкалы прибора сильно сжат, а контролируемый участок может быть растянут.
1.3. Электродинамический
Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока
... постоянного магнита и легкой подвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток (рис. 1.3.а). Катушка в форме прямоугольной рамки ... курсовой работы является изучение метрологического обеспечения измерений напряжения и тока. В соответствии с поставленной целью в работе ... между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним ...
В качестве и подвижного, и неподвижного элемента используются катушки с током.
1.4. Вибрационный
Вибрационные гальванометры переменного тока предназначены для определения малых значений сила тока или его напряжения. Подвижная часть подобных приборов имеет достаточно низкий момент инерции.
1.5. Тепловой
- Содержат проводник с током, удлиняющийся при нагреве, и рычажную систему, преобразующую это удлинение в движение стрелки.
1.6. Апериодический
Апериодическим называют гальванометр, стрелка которого после каждого отклонения становится тотчас в положение равновесия, без предварительных колебаний, как это бывает в простом гальванометре [2] .
1.7. Прочие элементы и особенности конструкции
- Балансирующие элементы. При отсутствии таковых гальванометр рассчитан на работу или только в горизонтальном положении шкалы, или только в вертикальном.
- Арретир — элементы конструкции прибора, обеспечивающие фиксацию механизма в транспортном, нерабочем положении.
- Успокоитель — воздушный (в виде лепестка, перемещающегося внутри специального профиля) или электромагнитный (короткозамкнутый виток).
Служит для сведения к минимуму времени измерения. Может отсутствовать в баллистическом гальванометре.
- Пружины, как правило, являются проводниками, по которым ток подаётся к рамке магнитоэлектрического или к подвижной рамке электродинамического прибора. В некоторых конструкциях осью и одновременно крутильным пружинами являются проводники, на которых растягивается рамка.
- Крепление одной из пружин изготавливается поворотным и служит для установки стрелки в нулевое положение шкалы при отсутствии тока.
- Как и в иных стрелочных измерительных приборах, шкала, помимо градуировки, может для повышения точности считывания показаний прибора иметь зеркало, в котором отражается часть стрелки прибора. Это зеркало облегчает правильное позиционирование глаза наблюдателя, при котором луч зрения перпендикулярен плоскости шкалы.
1.8. Зеркальный гальванометр
Большой точности измерений, а также наибольшей скорости реакции стрелки можно достигнуть, используя зеркальный гальванометр, в котором в качестве указателя используется небольшое зеркальце. Отражённый от него луч света играет роль стрелки.
1.9. Пишущие приборы
2. Применение
2.1. Измерительные приборы
Гальванометр является базовым блоком для построения других измерительных приборов. На основе гальванометра можно построить амперметр и вольтметр постоянного тока с произвольным пределом измерения:
- Для получения амперметра необходимо подключить шунтирующий резистор параллельно гальванометру.
- Для получения вольтметра необходимо подключить гасящий резистор (добавочное сопротивление) последовательно с гальванометром.
Если к гальванометру не подключено никаких дополнительных резисторов, то его можно считать как амперметром, так и вольтметром (в зависимости от того, как гальванометр включен в цепь и как интерпретируются показания).
Принцип действия и конструктивные особенности магнитоэлектрических ...
... Вольтметр на основе магнитоэлектрического преобразователя Гальванометры. Гальванометрами называют высокочувствительные электроизмерительные приборы, имеющие неградуированную шкалу и применяемые в качестве нуль-индикаторов, а ... взаимодействия одна из систем, являющаяся подвижной, перемещается относительно неподвижной системы пластин, вызывая при этом отклонение стрелки отсчетного устройства, ...
2.2. Экспонометр, термометр
В сочетании с датчиком света (фотодиодом) или температуры (термоэлементом), гальванометр может быть использован в качестве, соответственно, экспонометра в фотографии, измерителя разности температур и т. п.
2.3. Баллистический гальванометр
Для измерения заряда, протекающего через гальванометр в виде короткого одиночного импульса, используется баллистический гальванометр, в котором наблюдают не отклонение рамки, а её максимальный отброс после прохождения импульса.
2.4. Нуль-индикатор
Гальванометр используется также в качестве указателя (нуль-индикатора) отсутствия тока (напряжения) в электрических цепях. Для этого он обычно исполняется с нулевым положением стрелки посередине шкалы.
2.5. Механическая запись электрических сигналов
Гальванометры используется для позиционирования писчиков в осциллографах, например в аналоговых электрокардиографах. Они могут иметь частотный отклик в 100 Гц и отклонение писчиков в несколько сантиметров. В некоторых случаях (у энцефалографа) гальванометры настолько сильны, что двигают писчики, находящиеся в непосредственном контакте с бумагой. Их пишущий механизм может быть основан на жидких чернилах или на подогреве писчиков, двигающихся по термобумаге. В других случаях гальванометры не обязаны быть столь сильными: контакт с бумагой происходит периодически, поэтому требуется меньше усилий на перемещение писчиков.
2.6. Оптическая развёртка
Системы зеркальных гальванометров используются для позиционирования в лазерных оптических системах. Обычно это механизмы высокой мощности с частотным откликом свыше 1 кГц.
3. История
Самое раннее упоминание о приборе сделал Йохан Швейгер в университете Халле 16 сентября 1820 года. Название «гальванометр» произошло от фамилии учёного Луиджи Гальвани. Раннее применение этих инструментов для измерений и записи связано с именем Уильяма Томсона (лорда Кельвина).
Андре Мари Ампер также участвовал в улучшении конструкции гальванометров.
Долгое время стрелочные гальванометры оставались наиболее массовой разновидностью электроизмерительных приборов.
Зеркальные гальванометры использовались как ресиверы в ранних трансатлантических телеграфах.
Направляя отражённый от зеркальца луч на фотоплёнку, в ранних осциллографах получали графики силы тока от времени. Для этих целей также изготавливались двухкоординатные зеркальные гальванометры.
Позднее некоторые из этих устройств применялись для эффектной развёртки лазерных лучей в виде фигур Лиссажу в цветомузыкальных установках.
3.1. Современное состояние
В современных условиях аналого-цифровые преобразователи и приборы с цифровой обработкой сигналов и числовой индикацией величин заменяют гальванометры в качестве измерительных приборов, особенно в составе универсальных (Авометров) и в механически сложных условиях работы.
Качество электрической энергии
... ГОСУДАРСТВЕННОГО СТАНДАРТА НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” (далее ГОСТ) устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного ...
Получение, хранение и обработка данных в компьютерных системах по гибкости значительно превышает все способы фиксации электрических сигналов самописцами на бумаге.
Зеркальные гальванометры также потеряли своё значение в системах развёртки, сначала с появлением электронно-лучевых устройств, а там, где необходимо управление внешним световым потоком — с появлением эффективных пьезоэлектрических устройств и сред с управляемыми свойствами (например, жидких кристаллов).
Однако на базе зеркальных гальванометров делаются устройства для отклонения луча лазера в лазерной технологии и установках для лазерных шоу ( англ. ).
Примечания
Данный реферат составлен на основе .
