Измерения электрических величин

Реферат

Развитие науки неразрывно связано с прогрессом в области измерений. Измерения — один из способов познания. Поэтому многие научные исследования сопровождаются измерениями, позволяющими установить количественные соотношения и закономерности изучаемых явлений. Д. И. Менделеев писал: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры». История науки знает примеры, говорящие о том, что прогресс в области измерений способствовал новым открытиям. В свою очередь, достижения науки способствовали совершенствованию методов и средств измерений.

В связи с изучением явлений электричества, и вследствие этого появления науки электротехники, связанной с использованием явлений электричества для практических нужд (для связи, энергетики ,управления ГСХ и т. п.), стали создаваться электроизмерительные приборы.

Несмотря на то, что в XIX в. уже широко использовали различные средства измерений, не было единой общепринятой системы единиц величин и поэтому результаты измерений, выполненные разными экспериментаторами с помощью различных средств, были трудно сопоставимы. Это тормозило развитие науки и техники. Фундаментально эта проблема была решена, Первым конгрессом по электричеству в 1881 г., принявшим первую систему единиц. Для воспроизведения, хранения и передачи размера единиц различных величин с помощью специальных мер-эталонов в некоторых странах были созданы специальные метрологические учреждения.

Имеется тесная связь между достижениями в сфере городского хозяйства и возможностями измерительной техники. Любое современное производство немыслимо без точного, объективного контроля технологического процесса, осуществляемого с помощью средств измерений. Улучшение качества обслуживания и повышение производительности работы управляющих компаний в значительной степени обусловлены тем, насколько хорошо оснащено и организовано измерительное хозяйство предприятия. Автоматизация производства также невозможна без измерений, так как нельзя управлять объектом, не имея информации об объекте. Так же немаловажное место с огромном списке проблем нашего времени, является тема эффективного пользования ресурсами, где нам опять незаменимыми помощника будут электроизмерительные приборы-счетчики, которые повсеместно и с большим успехом используют как у нас в России ,так и по всему миру. Они позволяют вести подсчет количества добываемой, потребляемой и потерянной электроэнергии на всех объектах капитального строительства, промышленности и т.д., что позволяем соблюдать условия концепции энерго-ресурсосбережения начиная с каждого человека и заканчивая масштабами целого государства и мира в целом.

5 стр., 2452 слов

Международная система единиц

... путем "материализации" единиц в виде эталонов и передачи от нх размеров рабочим средствам измерений с помощью комплекса образцовых средств измерений. Международная система единиц благодаря своим преимуществам ... Преимуществом СИ перед другими системами единиц является принцип построения самой системы: СИ построена для некоторой системы физических величин, позволяющих представить физические явления в ...

Таким образом данная работа имеет своей целью изучение физических основ электрических измерений, в том числе — ознакомление с классификацией электроизмерительной аппаратуры, рассмотрение структуры мер-эталонов, а так же определения задач, которые должны стоять в области городского хозяйства и каким образом можно повысить эффективность использования электрической энергии в целом.

цифровой измерительный прибор эталон

1. КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

По функциональному назначению средства измерений делят на следующие группы: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные информационные системы и измерительные установки.

Под мерой понимают средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, мерой является резистор, воспроизводящий сопротивление определенного размера с известной погрешностью.

Измерительный преобразователь — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительный преобразователь, к которому подводится измеряемая величина, называют первичным измерительным преобразователем. Измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины в заданное число раз, называют масштабным измерительным преобразователем.

В зависимости от рода измеряемой величины на входе измерительные преобразователи для электрических измерений делят на преобразователи электрических величин и преобразователи неэлектрических величин. Примерами преобразователей электрических величин в электрические являются делители напряжения, усилители напряжения и др.

Измерительные преобразователи в зависимости от вида (аналоговый, кодированный) входного и выходного сигналов относят к одной из следующих групп: а) аналоговые измерительные преобразователи, у которых на входе и на выходе аналоговые сигналы; б) аналого-цифровые измерительные преобразователи, имеющие на входе аналоговый сигнал, а на выходе кодированный сигнал; в) цифро-аналоговые измерительные преобразователи, у которых на входе кодированный сигнал, а на выходе аналоговый (квантованный) сигнал.

Измерительным прибором называют средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например, в виде цифрового отсчета на отсчетном устройстве. Измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины, называют аналоговым измерительным прибором. Например, электроизмерительный прибор с отсчетным устройством в виде стрелки и шкалы — аналоговый прибор.

Измерительный прибор, автоматически вырабатывающий дискретный (кодированный) сигнал измерительной информации и дающий показания в цифровой форме, называют цифровым измерительным прибором.

В зависимости от того, допускают ли измерительные приборы только считывание показаний или допускают считывание и регистрацию или только регистрацию показаний, они относятся либо к показывающим, либо к регистрирующим измерительным приборам. Иногда находят применение так называемые регулирующие измерительные приборы, т. е. приборы, имеющие приспособление для управления технологическим процессом.

16 стр., 7636 слов

Измерительные преобразователи

... эффект в совместном использовании измерительных преобразователей. Характеристики: Диапазон измерения - это измеряемое значение величины, измерительным прибором, обозначаются как нижние и ... при обработке сигнала измерительной информации. Измерительные преобразователи Измерительные преобразователи - это средство, преобразующие физическую величину в измерительный сигнал или другую величину, это очень ...

Измерительные приборы, которые осуществляют одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении в цепи преобразований, называют приборами прямого преобразования. Измерительные приборы, в которых наряду с цепью прямого преобразования имеется цепь обратного преобразования сигнала измерительной информации, называют приборами уравновешивающего преобразования или приборами сравнения, так как в них происходит сравнение измеряемой величины с известной величиной, однородной с измеряемой. В некоторых случаях производится сравнение эффектов, производимых указанными величинами.

В зависимости от применяемых средств (узлов) среди электроизмерительных аналоговых приборов прямого преобразования выделяют следующие группы приборов: электромеханические, электромеханические с преобразователями и электронные.

К группе электромеханических приборов относят электроизмерительные приборы, в которых энергия электромагнитного поля преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части прибора.

К группе электромеханических приборов с преобразователями относят электромеханические приборы с предварительными преобразователями входного сигнала с целью расширения возможностей измерения различных величин.

К группе электронных аналоговых приборов относят приборы, использующие электронные узлы для преобразования сигнала измерительной информации и электромеханический (чаще всего магнитоэлектрический) измерительный механизм.

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы делят на следующие группы: амперметры — для измерения тока; вольтметры — для измерения напряжения; омметры — для измерения сопротивления и т. п.

В зависимости от степени усреднения измеряемой величины выделяют приборы, дающие показания мгновенных значений измеряемой величины, и приборы интегрирующие, показания которых определяются интегралом по времени или по другой независимой переменной от измеряемой величины.

По характеру установки на месте применения приборы бывают стационарными, предназначенными для жесткого крепления, и переносные, не предназначенные для жесткого крепления.

В зависимости от степени защищенности от климатических и механических воздействий приборы выполняют обыкновенными, пыле-, водо-, брызгозащищенными, герметическими, вибро-, удароустойчивыми и др.

Для испытаний крупных объектов, т. е. когда необходимо измерять большое число физических величин, производить обработку измерительной информации, воздействовать на объект в процессе испытаний и т. д., применяют измерительные информационные системы.

Измерительная информационная система — совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю (в том числе ввода в АСУ) в требуемом виде либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностирования, идентификации (распознавания образцов).

20 стр., 9641 слов

«Метрология, стандартизация и сертификация» : «Эталоны единиц ...

... для измерения единицы длины — метра. Спектральные линии излучения атомов криптона-86 выделяют­ся с помощью монохроматоров (по существу — светофильтров), а длина волны измеряется с помощью интерферометров. Криптоновый эталон ... что позволило уточнить значение скорости света. В 1983 г. XVII Генеральная конференция мер и весов приняла новое определение метра: «Метр — длина пути, проходимого в вакууме ...

В последние годы получили применение измерительно-вычислительные комплексы (ИВК), которые представляют собой автоматизированные средства измерений и обработки измерительной информации. Их отличительной чертой является наличие в комплексе свободно программируемой ЭВМ, которая используется не только для обработки результатов измерения, но и для управления самим процессом измерения, а также для управления воздействием (если это необходимо) на объект исследования. ИВК — разновидность ИИС.

Для выполнения массовых технологических измерений применяются измерительные установки. Измерительной установкой называют совокупность функционально и конструктивно объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для рациональной организации измерений. Электроизмерительные установки используют, например, для градуировки и поверки электроизмерительных приборов.

Все средства измерений по выполняемым метрологическим функциям делят на образцовые и рабочие. Образцовые средства измерений предназначены для поверки с их помощью других рабочих средств измерений. Рабочие средства используют для выполнения всех измерений, кроме измерений, связанных с поверкой, т. е. передачей размера единиц величин.

ПОНЯТИЕ О СТРУКТУРЕ МЕР-ЭТАЛОНОВ

Эталоны.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений. Размеры единиц воспроизводятся, хранятся и передаются с помощью эталонов и образцовых средств измерений. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны.

Эталоном единицы величины называют средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины. Эталоны делят на первичные, специальные и вторичные.

Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью (по сравнению с другими эталонами той же единицы).

Первичный эталон основной единицы должен воспроизводить единицу в соответствии с ее определением.

Специальный эталон обеспечивает воспроизведение единицы в особых условиях и заменяет для этих условий первичный эталон. При этом единица, воспроизводимая специальным эталоном, должна быть согласована по размеру с единицей, воспроизводимой с помощью соответствующего первичного эталона. Первичные и специальные эталоны, официально утвержденные в качестве исходных средств измерений в стране, называются государственными.

Например, в России в настоящее время действуют три государственных эталона единицы электрического напряжения: государственный первичный эталон единицы постоянного напряжения (ГОСТ 8.027 — 81), государственный специальный эталон единицы переменного напряжения в диапазоне частот 20 Гц — 30 МГц (ГОСТ 8.184 — 76) и государственный специальный эталон единицы переменного напряжения в диапазоне частот 30 — 3000 МГц (ГОСТ 8.072 — 82).

8 стр., 3626 слов

Метрология и стандартизация. Первичные и вторичные эталоны

... эталона вольта с международным эталоном. Таким образом три перечисленных всегда вторичных эталона участвуют только в поддержании эталонной базы и не участвуют в передаче размера единицы физической величины рабочим средствам измерения. ...

Вторичным называют эталон, для которого размер воспроизводимой им единицы устанавливают по первичному эталону. Вторичные эталоны делят на рабочие эталоны, эталоны-свидетели, эталоны-копии и эталоны сравнения. Рабочий эталон предназначается для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности; эталон-свидетель — для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты; эталон-копия — для передачи размера единицы рабочим эталонам, он не всегда является физической копией государственного эталона. Эталон сравнения (эталон-переносчик, транспортируемый эталон) предназначен для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом, например, при международных сличениях, при необходимости транспортирования эталона и т. д.

В области электрических и электронных измерений в настоящее время действуют более 50 государственных первичных и специальных эталонов.

Они эксплуатируются во многих научно-исследовательских метрологических институтах страны.

Такое количество эталонов, существенно превышающее число единиц электрических величин, объясняется технико-экономической целесообразностью централизованного воспроизведения единиц с помощью эталонов в специальных условиях, определяемых в основном широким диапазоном частот электронных средств измерений.

Децентрализованное воспроизведение производных единиц электрических величин посредством косвенных измерений, выполняемых в органах метрологической службы с помощью образцовых средств измерений, применяется относительно редко.

Следует отметить, что создание и совершенствование эталонов является чрезвычайно сложной задачей, требующей больших усилий коллективов ученых, инженеров, конструкторов и производственников. Это объясняется, в первую очередь, высокой точностью эталонов единиц электрических величин, превышающей в десятки раз точность рабочих средств измерений. К тому же требования к точности воспроизведения единиц величин непрерывно растут. В современных эталонах все большее применение находят новейшие достижения физики, химии, технологии. Это требует высокой квалификации специалистов, применяющих эталоны. Для ведения работ с эталонами Госстандартом назначается ученый хранитель из числа наиболее квалифицированных специалистов в данной области измерений. Работа с эталонами производится в соответствии с правилами их хранения и применения, в которых указываются порядок применения, наблюдения за правильностью хранения, проведения исследований и сличений эталонов, в том числе и международных.

Кроме национальных эталонов единиц, существуют и международные эталоны Международного бюро мер и весов (МБМВ), которое проводит систематические международные сличения эталонов национальных метрологических организаций разных стран с международными эталонами и между собой.

Образцовые и рабочие меры.

Эталоны, которые воспроизводят единицу измерения, называют мерами. По назначению меры делят на образцовые и рабочие. Меры, утвержденные в качестве образцовых, предназначаются для поверки и градуировки рабочих средств измерений. Рабочие меры служат для измерений.

9 стр., 4326 слов

«Старинные меры измерения длины»

... измерениях. Тогда были созданы определённые общегосударственные единицы измерения, для чего были изготовлены образцы единиц измерения – эталоны. 1.2. Метрическая система мер ... пядень (или четверть) – одна из самых старинных мер длины. Ее носит с собой каждый человек. Название ... целая верста». «Верстой ближе – пятаком дешевле». «На версту – останешь, на десять - догоняешь» - даже небольшое отставание ...

По точности воспроизведения физической величины образцовые меры бывают 1, 2 и 3-го разрядов, причем наименьшая погрешность воспроизведения у меры 1-го разряда. По допускаемой погрешности воспроизведения значения физической величины рабочие меры относят к различным классам точности.

По наименованию воспроизводимой единицы меры делятся на меры э.д.с. или электрического напряжения; меры электрического сопротивления; меры электрической емкости; меры индуктивности и взаимной индуктивности; меры магнитной индукции; меры магнитного потока. По количеству воспроизводимых размеров величины меры делят на однозначные и многозначные и наборы мер. Однозначные меры воспроизводят одно значение физической величины. Многозначные меры воспроизводят (плавно или дискретно) ряд значений одной и той же физической величины. Широкое применение имеют магазины сопротивлений, емкости и индуктивности, обеспечивающие ряд дискретных значений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы были подробно рассмотрены и изучены физические основы электрических измерений, подробно разобрана классификация электроизмерительной аппаратуры, а так же рассмотрена структура мер-эталонов. Таким образом исходя из полученной информации по данному вопросу можно выделить задачи, которые должны стоять в области метрологического обеспечения страны:

  • совершенствование и опережающее развитие эталонной базы страны, повышение точности воспроизведения единиц величин;
  • усовершенствование системы передачи единиц величин к средствам измерений;
  • расширение сферы метрологического обеспечения на еще недостаточно охваченные области;
  • развитие общих теорий измерений;
  • В общем можно подвести итог — опережающее развитие электроизмерительной техники будет способствовать научно-техническому прогрессу в нашей страны.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/izmerenie-elektricheskih-velichin/

1. Бирюков С., Чередов А. Метрология: Тексты лекций ,2010.-190с.

2. Основы метрологии и электрические измерения <#»justify»>3. Основы метрологии и электрические измерения-Б. Я. Авдеев Ленингр. Отд., 1987 — 480 с.: ил.