SUKATAN DAN INSTRUMEN ELEKTRIK

3.1. Peranan pengukuran dalam kejuruteraan elektrik

Dalam mana-mana bidang pengetahuan, pengukuran adalah amat penting, tetapi ia amat penting dalam kejuruteraan elektrik.

mekanikal, haba, fenomena cahaya seseorang itu memahami dengan bantuan derianya. Kami, walaupun lebih kurang, boleh menganggarkan saiz objek, kelajuan pergerakannya, dan kecerahan badan bercahaya. Untuk masa yang lama beginilah cara orang mengkaji langit berbintang.

Tetapi anda dan saya bertindak balas dengan cara yang sama kepada konduktor yang arusnya 10 mA atau 1 A(iaitu 100 kali lebih banyak).

Kita melihat bentuk konduktor, warnanya, tetapi deria kita tidak membenarkan kita menilai magnitud arus. Dengan cara yang sama, kita sama sekali tidak peduli dengan medan magnet yang dicipta oleh gegelung, medan elektrik di antara plat kapasitor. Perubatan telah mewujudkan pengaruh tertentu medan elektrik dan magnet pada tubuh manusia, tetapi kita tidak merasakan pengaruh ini, dan magnitud medan elektromagnet kita tidak boleh menilai.

Satu-satunya pengecualian adalah sangat bidang yang kukuh. Tetapi di sini terdapat sensasi kesemutan yang tidak menyenangkan, yang dapat dilihat apabila berjalan-jalan talian voltan tinggi penghantaran tidak akan membenarkan kita untuk menganggarkan magnitud voltan elektrik dalam talian.

Semua ini memaksa ahli fizik dan jurutera daripada langkah pertama penyelidikan dan penggunaan elektrik untuk menggunakan alat pengukur elektrik.

Instrumen adalah mata dan telinga seorang jurutera elektrik. Tanpa mereka dia pekak dan buta dan tidak berdaya sama sekali. Berjuta-juta alat pengukur elektrik dipasang di kilang dan makmal penyelidikan. Setiap apartmen juga mempunyai alat pengukur - meter elektrik.

Bacaan (isyarat) alat pengukur elektrik digunakan untuk menilai operasi pelbagai peranti elektrik dan keadaan peralatan elektrik, khususnya keadaan penebat. Alat pengukur elektrik dibezakan oleh kepekaan tinggi, ketepatan pengukuran, kebolehpercayaan dan kemudahan pelaksanaan.

Kejayaan pembuatan instrumen elektrik membawa kepada fakta bahawa industri lain mula menggunakan perkhidmatannya. Kaedah elektrik mula digunakan untuk menentukan dimensi, kelajuan, jisim, dan suhu. Malah ada disiplin berdikari “Pengukuran elektrik tidak kuantiti elektrik ”.

Bacaan alat pengukur elektrik boleh dihantar pada jarak jauh (telemeter), ia boleh digunakan untuk kesan langsung pada proses pengeluaran(peraturan automatik); dengan bantuan mereka, kemajuan proses terkawal direkodkan, contohnya dengan merakam pada pita, dsb.

Penggunaan teknologi semikonduktor telah meluaskan penggunaan alat pengukur elektrik dengan ketara.

Untuk mengukur sebarang kuantiti fizik bermakna mencari nilainya secara eksperimen menggunakan cara teknikal khas.

Ujian bangku peralatan terkini tidak dapat difikirkan tanpa pengukuran elektrik Oleh itu, apabila menguji penjana turbo dengan kuasa 1200 MW Di kilang Elektrosila, pengukuran diambil pada 1,500 mata.

Perkembangan alat pengukur elektrik telah membawa kepada penggunaan mikroelektronik di dalamnya, yang memungkinkan untuk mengukur kuantiti fizikal dengan ralat tidak lebih daripada 0.005-0.0005%.

3.2. Konsep asas, istilah dan definisi

Keputusan aktiviti teori tanpa pengesahan percubaan adalah tidak boleh dipercayai. Peralatan pengukur semasa eksperimen memberikan hasil yang menunjukkan kualiti dan kuantiti produk, ketepatan proses teknologi, pengedaran, penggunaan dan pembuatan. Pada masa yang sama, pengukuran elektrik, disebabkan penggunaan tenaga yang rendah, kemungkinan menghantar nilai yang diukur pada jarak jauh, kelajuan tinggi pengukuran dan penghantaran, serta ketepatan dan kepekaan yang tinggi, ternyata lebih baik.

Pengukuran dan instrumen elektrik, kaedah dan cara untuk memastikan kesatuan mereka, kaedah untuk mencapai ketepatan yang diperlukan - semua ini berkaitan dengan metrologi, dan prinsip dan kaedah untuk mewujudkan norma dan peraturan interaksi yang optimum - untuk penyeragaman.

DALAM Persekutuan Rusia standardisasi dan metrologi digabungkan menjadi satu perkhidmatan awam- Jawatankuasa Standard Negeri. Pada tahun 1963, GOST 9867-61 memperkenalkan Sistem Unit Antarabangsa (SI) berdasarkan meter ( m), kilogram ( kg), saat ( Dengan), ampere ( A), kelvin ( KEPADA) dan lilin ( cd).

Isu pengukuran dan instrumen elektrik lebih mudah difahami jika kandungan istilah dan definisi diketahui.

Metrologi- sains pengukuran, kaedah dan cara untuk memastikan kesatuan mereka, dan kaedah untuk mencapai ketepatan yang diperlukan.

Pengukuran- mencari nilai kuantiti fizik secara eksperimen menggunakan cara teknikal khas.

Hasil pengukuran- nilai kuantiti fizik yang ditemui melalui pengukuran.

ukur- alat pengukur yang direka untuk menghasilkan semula kuantiti fizik saiz tertentu (contohnya, unit ukuran cahaya - cd).

Transduser- alat pengukur untuk menjana isyarat mengukur maklumat dalam bentuk yang mudah untuk penghantaran, penukaran selanjutnya, pemprosesan (atau penyimpanan), tetapi tidak boleh menerima persepsi langsung oleh pemerhati. Transduser pengukur utama ialah sensor.

Meter- alat pengukur yang direka untuk menjana isyarat mengukur maklumat dalam bentuk yang boleh diakses oleh persepsi langsung oleh pemerhati.

3.3. Kaedah pengukuran. Ralat pengukuran

Untuk pelbagai kuantiti elektrik yang diukur ada sendiri alat pengukur, langkah yang dipanggil. Sebagai contoh, unsur biasa berfungsi sebagai ukuran EMF, perintang pengukur berfungsi sebagai ukuran rintangan elektrik, induktor pengukur berfungsi sebagai ukuran kearuhan, kapasitor kemuatan malar berfungsi sebagai ukuran kemuatan elektrik, dsb.

Dalam amalan, pelbagai kaedah digunakan untuk mengukur pelbagai kuantiti fizik. Yang terakhir, bergantung pada kaedah mendapatkan hasilnya, dibahagikan kepada lurus Dan tidak langsung. Pada pengukuran langsung nilai kuantiti diperolehi terus daripada data eksperimen. Pada pengukuran tidak langsung nilai kuantiti yang dikehendaki didapati dengan mengira menggunakan hubungan yang diketahui antara kuantiti ini dan nilai yang diperoleh daripada pengukuran langsung. Oleh itu, rintangan sesuatu bahagian litar boleh ditentukan dengan mengukur arus yang mengalir melaluinya dan voltan yang dikenakan, diikuti dengan mengira rintangan ini daripada hukum Ohm. Kaedah yang paling banyak digunakan dalam teknologi pengukuran elektrik ialah kaedah pengukuran langsung, kerana ia biasanya lebih mudah dan memerlukan lebih sedikit masa.

Dalam teknologi pengukuran elektrik mereka juga menggunakan kaedah perbandingan, yang berdasarkan perbandingan nilai yang diukur dengan ukuran yang boleh dihasilkan semula. Kaedah perbandingan boleh menjadi pampasan atau jambatan. Contoh aplikasi kaedah pampasan berfungsi untuk mengukur voltan dengan membandingkan nilainya dengan nilai EMF unsur normal. Contoh kaedah jambatan adalah untuk mengukur rintangan menggunakan litar jambatan empat lengan. Pengukuran menggunakan kaedah pampasan dan jambatan adalah sangat tepat, tetapi ia memerlukan peralatan pengukur yang lebih canggih.

Keperluan sains dan teknologi merangkumi banyak ukuran, kaedah dan kaedah yang sentiasa dibangunkan dan diperbaiki. Peranan yang paling penting dalam bidang ini adalah milik pengukuran kuantiti elektrik, yang mendapat aplikasi luas dalam pelbagai jenis industri.

Konsep ukuran

Pengukuran sebarang kuantiti fizik dibuat dengan membandingkannya dengan kuantiti tertentu jenis fenomena yang sama, diterima pakai sebagai unit ukuran. Hasil yang diperoleh daripada perbandingan dibentangkan secara berangka dalam unit yang sesuai.

Operasi ini dijalankan menggunakan cara khas pengukuran - peranti teknikal yang berinteraksi dengan objek, parameter tertentu yang perlu diukur. Dalam kes ini, kaedah tertentu digunakan - teknik di mana nilai yang diukur dibandingkan dengan unit ukuran.

Terdapat beberapa tanda yang menjadi asas untuk mengklasifikasikan ukuran kuantiti elektrik mengikut jenis:

• Bilangan tindakan pengukuran. Apa yang penting di sini ialah sama ada mereka sekali atau dua kali.
• Tahap ketepatan. Terdapat teknikal, kawalan dan pengesahan, ukuran ketepatan maksimum, serta sama tepat dan tidak sama tepat.
• Sifat perubahan dalam kuantiti yang diukur dari semasa ke semasa. Mengikut kriteria ini, ukuran boleh statik dan dinamik. Dengan ukuran dinamik kita perolehi nilai serta merta kuantiti yang berubah mengikut masa, dan yang statik - beberapa nilai malar.
• Pembentangan keputusan. Pengukuran kuantiti elektrik boleh dinyatakan dalam istilah relatif atau dari segi bentuk mutlak.
• Kaedah untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Mengikut kriteria ini, pengukuran dibahagikan kepada langsung (di mana keputusan diperoleh secara langsung) dan tidak langsung, di mana kuantiti yang dikaitkan dengan nilai yang dikehendaki bagi mana-mana satu diukur secara langsung. pergantungan fungsi. Dalam kes kedua, kuantiti fizikal yang diperlukan dikira daripada keputusan yang diperolehi. Oleh itu, mengukur arus menggunakan ammeter adalah contoh pengukuran langsung, dan kuasa adalah tidak langsung.

Alat pengukur

Peranti yang dimaksudkan untuk pengukuran mesti mempunyai ciri-ciri piawai, dan juga mengekalkan untuk masa tertentu atau menghasilkan semula unit kuantiti yang bertujuan untuk diukur.

Instrumen untuk mengukur kuantiti elektrik dibahagikan kepada beberapa kategori bergantung kepada tujuannya:

• Langkah-langkah. Cara ini berfungsi untuk menghasilkan semula nilai saiz tertentu - seperti, sebagai contoh, perintang yang menghasilkan semula rintangan tertentu dengan ralat yang diketahui.
• membentuk isyarat dalam bentuk yang mudah untuk penyimpanan, penukaran, penghantaran. Maklumat jenis ini tidak tersedia untuk persepsi langsung.
• Alat pengukur elektrik. Alat ini direka bentuk untuk menyampaikan maklumat dalam bentuk yang boleh diakses oleh pemerhati. Mereka boleh menjadi mudah alih atau pegun, analog atau digital, rakaman atau isyarat.
• Pemasangan pengukur elektrik adalah kompleks cara yang disebutkan di atas dan peranti tambahan, tertumpu di satu tempat. Pemasangan membolehkan lebih banyak lagi pengukuran yang kompleks(Sebagai contoh, ciri magnet atau kerintangan), berfungsi sebagai peranti pengesahan atau rujukan.
• Sistem pengukur elektrik juga merupakan gabungan pelbagai cara. Walau bagaimanapun, tidak seperti pemasangan, instrumen untuk mengukur kuantiti elektrik dan cara lain dalam sistem tersebar. Menggunakan sistem, anda boleh mengukur beberapa kuantiti, menyimpan, memproses dan menghantar isyarat maklumat ukuran.

Jika perlu untuk menyelesaikan sebarang masalah pengukuran kompleks tertentu, kompleks pengukuran dan pengkomputeran dibentuk yang menggabungkan beberapa peranti dan peralatan pengkomputeran elektronik.

Ciri-ciri alat pengukur

Peranti peralatan mengukur mempunyai sifat-sifat tertentu, penting untuk prestasi fungsi langsung mereka. Ini termasuk:

• seperti sensitiviti dan ambangnya, julat pengukuran kuantiti elektrik, ralat instrumen, nilai pembahagian, kelajuan, dsb.
• Ciri dinamik, contohnya amplitud (pergantungan amplitud isyarat keluaran peranti pada amplitud pada input) atau fasa (pergantungan peralihan fasa bergantung kepada frekuensi isyarat).
• Ciri prestasi, mencerminkan tahap pematuhan peranti dengan keperluan operasi dalam keadaan tertentu. Ini termasuk sifat seperti kebolehpercayaan bacaan, kebolehpercayaan (kebolehoperasian, ketahanan dan kebolehpercayaan peranti), kebolehselenggaraan, keselamatan elektrik dan kecekapan.

Set ciri peralatan ditetapkan oleh dokumen peraturan dan teknikal yang berkaitan untuk setiap jenis peranti.

Kaedah yang digunakan

Kuantiti elektrik diukur menggunakan pelbagai kaedah, yang juga boleh dikelaskan mengikut kriteria berikut:

• Jenis fenomena fizikal atas dasar pengukuran dijalankan (elektrik atau fenomena magnetik).
• Sifat interaksi alat pengukur dengan objek. Bergantung padanya, hubungi dan kaedah bukan hubungan pengukuran kuantiti elektrik.
• Mod pengukuran. Selaras dengannya, pengukuran boleh menjadi dinamik dan statik.
• Kedua-dua kaedah penilaian langsung telah dibangunkan, apabila nilai yang dikehendaki ditentukan secara langsung oleh peranti (contohnya, ammeter), dan kaedah yang lebih tepat (sifar, pembezaan, pembangkang, penggantian), di mana ia didedahkan melalui perbandingan dengan yang diketahui. nilai. Kompensator dan jambatan pengukur elektrik voltan malar dan malar berfungsi sebagai peranti perbandingan. AC.

Alat pengukur elektrik: jenis dan ciri

Mengukur kuantiti elektrik asas memerlukan pelbagai jenis instrumen. Bergantung kepada prinsip fizikal, yang menjadi asas kerja mereka, semuanya dibahagikan kepada kumpulan berikut:

• Peranti elektromekanikal semestinya mempunyai bahagian yang bergerak dalam reka bentuknya. Untuk ini kumpulan besar alat pengukur termasuk elektrodinamik, ferodinamik, magnetoelektrik, elektromagnet, elektrostatik, instrumen aruhan. Sebagai contoh, prinsip magnetoelektrik, yang digunakan secara meluas, boleh digunakan sebagai asas untuk peranti seperti voltmeter, ammeter, ohmmeter, dan galvanometer. Meter elektrik, meter frekuensi, dsb. adalah berdasarkan prinsip aruhan.
• Peranti elektronik dibezakan dengan kehadiran unit tambahan: penukar kuantiti fizikal, penguat, penukar, dll. Sebagai peraturan, dalam peranti jenis ini kuantiti yang diukur ditukar kepada voltan, dan asas strukturnya adalah voltmeter. Alat pengukur elektronik digunakan sebagai meter frekuensi, kemuatan, rintangan, meter kearuhan, dan osiloskop.
• Peranti termoelektrik menggabungkan dalam reka bentuknya alat pengukur jenis magnetoelektrik dan penukar haba yang dibentuk oleh termokopel dan pemanas yang melaluinya arus yang diukur mengalir. Peranti jenis ini digunakan terutamanya untuk mengukur arus frekuensi tinggi.
• Elektrokimia. Prinsip operasinya adalah berdasarkan proses yang berlaku pada elektrod atau dalam medium yang dikaji dalam ruang interelectrode. Instrumen jenis ini digunakan untuk mengukur kekonduksian elektrik, jumlah elektrik dan beberapa kuantiti bukan elektrik.

Oleh ciri fungsi membezakan jenis berikut alat untuk mengukur kuantiti elektrik:

• Peranti penunjuk (isyarat) ialah peranti yang membenarkan bacaan terus maklumat pengukuran sahaja, seperti meter watt atau ammeter.
• Rakaman - instrumen yang membenarkan rakaman bacaan, contohnya, osiloskop elektronik.

Berdasarkan jenis isyarat, peranti dibahagikan kepada analog dan digital. Jika peranti menghasilkan isyarat yang merupakan fungsi berterusan kuantiti yang diukur, ia adalah analog, contohnya voltmeter, bacaannya diberikan menggunakan dail dengan penunjuk. Sekiranya peranti secara automatik menjana isyarat dalam bentuk aliran nilai diskret, yang dibekalkan kepada paparan dalam bentuk berangka, kita bercakap tentang alat pengukur digital.

Instrumen digital mempunyai beberapa kelemahan berbanding dengan yang analog: kurang kebolehpercayaan, memerlukan sumber kuasa, lebih banyak kos yang tinggi. Walau bagaimanapun, mereka juga dibezakan oleh kelebihan ketara yang, secara amnya, menjadikan penggunaan peranti digital lebih diutamakan: kemudahan penggunaan, ketepatan tinggi dan imuniti bunyi, kemungkinan penyejagaan, gabungan dengan komputer dan penghantaran isyarat jauh tanpa kehilangan ketepatan. .

Kesilapan dan ketepatan instrumen

Ciri yang paling penting bagi peranti pengukur elektrik - kelas kuantiti elektrik, seperti yang lain, tidak boleh dibuat tanpa mengambil kira kesilapan peranti teknikal, serta faktor tambahan(pekali) yang mempengaruhi ketepatan pengukuran. Hadkan nilai ralat yang diberikan dibenarkan jenis ini peranti dipanggil normal dan dinyatakan sebagai peratusan. Mereka menentukan kelas ketepatan peranti tertentu.

Kelas piawai yang digunakan untuk menandakan skala alat pengukur adalah seperti berikut: 4.0; 2.5; 1.5; 1.0; 0.5; 0.2; 0.1; 0.05. Selaras dengan mereka, pembahagian mengikut tujuan telah ditubuhkan: peranti kepunyaan kelas dari 0.05 hingga 0.2 adalah teladan, peranti makmal mempunyai kelas 0.5 dan 1.0, dan, akhirnya, peranti kelas 1.5-4 ,0 adalah teknikal.

Apabila memilih peranti pengukur, ia adalah perlu bahawa ia sepadan dalam kelas dengan masalah yang diselesaikan, manakala had atas ukuran hendaklah sehampir mungkin dengan nilai berangka kuantiti yang dikehendaki. Iaitu, lebih besar sisihan jarum instrumen boleh dicapai, lebih kecil ralat relatif pengukuran akan. Jika hanya peranti kelas rendah yang tersedia, anda harus memilih peranti yang mempunyai julat pengendalian terkecil. Menggunakan kaedah ini, pengukuran kuantiti elektrik boleh dijalankan dengan agak tepat. Dalam kes ini, anda juga perlu mengambil kira jenis skala peranti (seragam atau tidak sekata, seperti skala ohmmeter).

Kuantiti elektrik asas dan unit ukuran

Selalunya, pengukuran elektrik dikaitkan dengan set kuantiti berikut:

• Kekuatan semasa (atau ringkasnya semasa) I. Nilai ini menunjukkan jumlah cas elektrik yang melalui keratan rentas konduktor dalam 1 saat. Arus elektrik diukur dalam ampere (A) menggunakan ammeter, avometer (penguji, yang dipanggil "tseshki"), multimeter digital, dan pengubah pengukur.
• Kuantiti elektrik (cas) q. Nilai ini menentukan sejauh mana badan fizikal tertentu boleh menjadi sumber medan elektromagnet. Caj elektrik diukur dalam coulomb (C). 1 C (ampere-saat) = 1 A ∙ 1 s. Alat pengukur ialah elektrometer atau meter cas elektronik (meter coulomb).
• Voltan U. Menyatakan beza keupayaan (tenaga cas) yang wujud antara dua titik berbeza medan elektrik. Untuk kuantiti elektrik ini, unit ukuran ialah volt (V). Jika, untuk memindahkan cas 1 coulomb dari satu titik ke titik lain, medan melakukan 1 joule kerja (iaitu, tenaga yang sepadan dibelanjakan), maka beza potensi - voltan - antara titik ini ialah 1 volt: 1 V = 1 J/1 Cl. Voltan elektrik diukur menggunakan voltmeter, digital atau analog (penguji) multimeter.
• Rintangan R. Mencirikan keupayaan konduktor untuk menghalang arus elektrik daripada melaluinya. Unit rintangan ialah ohm. 1 Ohm ialah rintangan konduktor yang mempunyai voltan pada hujung 1 volt kepada arus 1 ampere: 1 Ohm = 1 V/1 A. Rintangan adalah berkadar terus dengan keratan rentas dan panjang konduktor. Untuk mengukurnya, ohmmeter, avometer, dan multimeter digunakan.
• Kekonduksian elektrik (konduksi) G ialah timbal balik rintangan. Diukur dalam siemens (Sm): 1 Sm = 1 Ohm -1.
• Kapasitans C ialah ukuran keupayaan konduktor untuk menyimpan cas, juga salah satu daripada kuantiti elektrik asas. Unit ukurannya ialah farad (F). Bagi pemuat, nilai ini ditakrifkan sebagai kemuatan bersama plat dan sama dengan nisbah cas terkumpul kepada beza keupayaan merentasi plat. Kapasiti kapasitor plat rata meningkat dengan peningkatan luas plat dan mengurangkan jarak antara mereka. Jika, dengan cas 1 coulomb, voltan 1 volt dicipta pada plat, maka kapasitansi kapasitor tersebut akan sama dengan 1 farad: 1 F = 1 C/1 V. Pengukuran dijalankan menggunakan peranti khas- meter kemuatan atau multimeter digital.
• Kuasa P ialah kuantiti yang mencerminkan kelajuan di mana tenaga elektrik dipindahkan (ditukar). Sebagai unit sistem kuasa diambil sebagai watt (W; 1 W = 1 J/s). Nilai ini juga boleh dinyatakan melalui hasil darab voltan dan arus: 1 W = 1 V ∙ 1 A. Untuk litar arus ulang alik, kuasa aktif (digunakan) P a dibezakan, kuasa reaktif P ra (tidak mengambil bahagian dalam operasi daripada arus) dan jumlah kuasa P Apabila mengukur, unit berikut digunakan: watt, var (bermaksud "volt-ampere reaktif") dan, sewajarnya, volt-ampere VA. Dimensi mereka adalah sama, dan ia berfungsi untuk membezakan antara kuantiti yang ditunjukkan. Instrumen untuk mengukur kuasa - meter watt analog atau digital. Pengukuran tidak langsung(contohnya, menggunakan ammeter) tidak selalu terpakai. Untuk menentukan kuantiti penting seperti faktor kuasa (dinyatakan melalui sudut anjakan fasa), instrumen yang dipanggil meter fasa digunakan.
• Kekerapan f. Ini adalah ciri arus ulang alik, menunjukkan bilangan kitaran perubahan dalam magnitud dan arahnya (dalam kes am) untuk tempoh 1 saat. Unit kekerapan ialah detik salingan, atau hertz (Hz): 1 Hz = 1 s -1. Kuantiti ini diukur menggunakan kelas instrumen yang luas yang dipanggil meter frekuensi.

Kuantiti magnet

Kemagnetan berkait rapat dengan elektrik, kerana kedua-duanya adalah manifestasi proses fizikal asas tunggal - elektromagnetisme. Oleh itu, sambungan yang sama rapat adalah ciri kaedah dan cara mengukur kuantiti elektrik dan magnet. Tetapi terdapat juga nuansa. Sebagai peraturan, apabila menentukan yang terakhir, pengukuran elektrik secara praktikal dijalankan. Kuantiti magnet diperolehi secara tidak langsung daripada hubungan fungsi yang menghubungkannya dengan kuantiti elektrik.

Kuantiti rujukan dalam kawasan pengukuran ini ialah aruhan magnet, kekuatan medan dan fluks magnet. Mereka boleh ditukar menggunakan gegelung pengukur peranti ke dalam EMF, yang diukur, selepas itu nilai yang diperlukan dikira.

• Fluks magnet diukur menggunakan instrumen seperti webermeter (fotovoltaik, magnetoelektrik, elektronik analog dan digital) dan galvanometer balistik yang sangat sensitif.
• Kekuatan induksi dan medan magnet diukur menggunakan teslameter yang dilengkapi dengan pelbagai jenis transduser.

Pengukuran kuantiti elektrik dan magnet, yang mempunyai hubungan langsung, membolehkan kami menyelesaikan banyak saintifik dan masalah teknikal cth penyelidikan nukleus atom dan medan magnet Matahari, Bumi dan planet, kajian sifat magnet pelbagai bahan, kawalan kualiti dan lain-lain.

Kuantiti bukan elektrik

Keselesaan kaedah elektrik memungkinkan untuk berjaya memanjangkannya kepada pengukuran semua jenis kuantiti fizik yang bersifat bukan elektrik, seperti suhu, dimensi (linear dan sudut), ubah bentuk dan banyak lagi, serta untuk mengkaji proses kimia dan komposisi bahan.

Peranti untuk pengukuran elektrik bagi kuantiti bukan elektrik biasanya merupakan kompleks penderia - penukar kepada beberapa parameter litar (voltan, rintangan) dan peranti pengukur elektrik. Terdapat banyak jenis transduser, yang mana anda boleh mengukur paling banyak saiz yang berbeza. Berikut adalah beberapa contoh:

• Penderia rheostatik. Dalam penukar sedemikian, apabila terdedah kepada nilai yang diukur (contohnya, apabila paras cecair atau isipadunya berubah), peluncur rheostat bergerak, dengan itu menukar rintangan.
• Termistor. Rintangan sensor dalam peranti jenis ini berubah di bawah pengaruh suhu. Digunakan untuk mengukur kelajuan aliran gas, suhu, untuk menentukan komposisi campuran gas.
• Rintangan terikan memungkinkan untuk mengukur ubah bentuk wayar.
• Fotosensor yang menukarkan perubahan dalam pencahayaan, suhu atau pergerakan kepada arus foto yang kemudiannya diukur.
• Transduser kapasitif digunakan sebagai penderia untuk komposisi kimia udara, pergerakan, kelembapan, tekanan.
• bekerja pada prinsip kejadian EMF dalam beberapa bahan kristal apabila kesan mekanikal pada mereka.
• Penderia aruhan adalah berdasarkan kepada menukar kuantiti seperti kelajuan atau pecutan kepada emf teraruh.

Pembangunan alat dan kaedah pengukur elektrik

Kepelbagaian cara untuk mengukur kuantiti elektrik adalah disebabkan oleh kepelbagaian pelbagai fenomena, di mana parameter ini memainkan peranan penting. Proses dan fenomena elektrik mempunyai julat penggunaan yang sangat luas dalam semua industri - adalah mustahil untuk menentukan kawasan aktiviti manusia yang tidak dapat digunakan. Ini menentukan julat masalah pengukuran elektrik kuantiti fizikal yang sentiasa berkembang. Kepelbagaian dan penambahbaikan cara dan kaedah untuk menyelesaikan masalah ini sentiasa berkembang. Bidang teknologi pengukuran seperti mengukur kuantiti bukan elektrik menggunakan kaedah elektrik berkembang terutamanya dengan cepat dan berjaya.

Teknologi pengukuran elektrik moden berkembang ke arah meningkatkan ketepatan, imuniti dan kelajuan bunyi, serta meningkatkan automasi proses pengukuran dan pemprosesan keputusannya. Alat pengukur telah beralih daripada peranti elektromekanikal yang paling mudah kepada peranti elektronik dan digital, dan kemudian kepada sistem pengukur dan pengkomputeran terkini menggunakan teknologi mikropemproses. Pada masa yang sama, peningkatan peranan komponen perisian peranti pengukur jelas merupakan trend pembangunan utama.

MENGENAI TOPIK:

"UKURAN ELEKTRIK"

pengenalan

Perkembangan sains dan teknologi sentiasa berkait rapat dengan kemajuan dalam bidang pengukuran. Nilai hebat pengukuran untuk sains telah dititikberatkan oleh sesetengah saintis.

G. Galileo: "Ukur semua yang boleh diakses untuk pengukuran dan jadikan semua yang tidak boleh diakses untuknya."

DI. Mendeleev: "Sains bermula sebaik sahaja mereka mula mengukur, sains tepat tidak dapat difikirkan tanpa ukuran."

Kelvin: "Setiap perkara hanya diketahui sejauh mana ia boleh diukur."

Pengukuran adalah salah satu cara utama untuk memahami alam, fenomena dan undang-undangnya. Kepada setiap penemuan baru dalam bidang semula jadi dan sains teknikal didahului oleh sejumlah besar ukuran yang berbeza. (G. Ohm - hukum Ohm; P. Lebedev - tekanan ringan).

Pengukuran memainkan peranan penting dalam mencipta mesin baharu, struktur dan meningkatkan kualiti produk. Sebagai contoh, semasa ujian bangku penjana turbo 1200 MW terbesar di dunia, yang dicipta di Persatuan Electrosila Leningrad, pengukuran telah diambil pada 1500 titik berbeza.

terutamanya peranan penting pengukuran elektrik kedua-dua kuantiti elektrik dan bukan elektrik memainkan peranan.

Alat pengukur elektrik pertama di dunia "penunjuk daya elektrik"dicipta pada tahun 1745 oleh ahli akademik G.V. Rokhman, rakan sekerja M.V. Lomonosov.

Ia adalah elektrometer - peranti untuk mengukur perbezaan potensi. Walau bagaimanapun, hanya dari separuh kedua abad ke-19, berkaitan dengan penciptaan penjana tenaga elektrik, persoalan membangunkan pelbagai alat pengukur elektrik menjadi akut.

Separuh kedua abad ke-19, permulaan abad ke-20 - jurutera elektrik Rusia M.O. Dolivo-Voluntsky membangunkan ammeter dan voltmeter, sistem elektromagnet; mekanisme pengukuran induksi; asas peranti ferrodinamik.

Pada masa yang sama - ahli fizik Rusia A.G. Stoletov – undang-undang perubahan dalam kebolehtelapan magnet, ukurannya.

Pada masa yang sama - Ahli Akademik B.S. Jacobi - instrumen untuk mengukur rintangan litar elektrik.

Pada masa yang sama - D.I. Mendeleev - teori skala yang tepat, pengenalan sistem metrik ukuran di Rusia, organisasi jabatan untuk menguji alat pengukur elektrik.

1927 - Leningrad membina kilang pembuatan instrumen domestik pertama "Electropribor" (kini - Pengeluaran penggetar meter).

30 tahun - kilang pembuatan instrumen telah dibina di Kharkov, Leningrad, Moscow, Kyiv dan bandar-bandar lain.

Dari 1948 hingga 1967, jumlah produk pembuatan instrumen meningkat 200 kali ganda.

Dalam rancangan lima tahun berikutnya, pembangunan kejuruteraan instrumen berjalan pada kadar yang lebih pantas.

Pencapaian utama:

– Peranti analog untuk penilaian langsung sifat yang dipertingkatkan;

– Peranti kawalan isyarat analog berprofil sempit;

– Kapasitor separa automatik ketepatan, jambatan, pembahagi voltan, pemasangan lain;

– Alat pengukur digital;

– Penggunaan mikropemproses;

– Mengukur komputer.

Pengeluaran moden tidak dapat difikirkan tanpa cara moden ukuran. Teknologi pengukuran elektrik sentiasa dipertingkatkan.

Dalam pembuatan instrumen, pencapaian elektronik radio, teknologi komputer, dan pencapaian sains dan teknologi lain digunakan secara meluas. Mikropemproses dan mikrokomputer semakin digunakan.

Mempelajari kursus "Pengukuran elektrik" menetapkan matlamat:

– Kajian struktur dan prinsip pengendalian alat pengukur elektrik;

– Klasifikasi alat pengukur, membiasakan diri dengan simbol pada skala instrumen;

– Teknik pengukuran asas, pemilihan alat pengukur tertentu bergantung kepada kuantiti yang diukur dan keperluan pengukuran;

– Membiasakan diri dengan arahan utama pembuatan alat moden.

1 . Konsep asas, kaedah pengukuran dan ralat

Dengan mengukur dipanggil mencari nilai kuantiti fizik secara eksperimen menggunakan cara teknikal khas.

Pengukuran mesti dibuat dalam unit yang diterima umum.

Alat pengukur elektrik dipanggil cara teknikal, digunakan dalam pengukuran elektrik.

Jenis alat pengukur elektrik berikut dibezakan:

– Alat pengukur elektrik;

– Pengukur transduser;

– Pemasangan pengukur elektrik;

– Mengukur sistem maklumat.

ukur ialah alat pengukur yang direka untuk menghasilkan semula kuantiti fizik saiz tertentu.

Alat pengukur elektrik ialah alat pengukur elektrik yang direka untuk menjana isyarat maklumat pengukuran dalam bentuk yang boleh diakses oleh persepsi langsung oleh pemerhati.

Mengukur transduser ialah alat pengukur elektrik yang direka untuk menjana isyarat maklumat pengukuran dalam bentuk yang mudah untuk penghantaran, penukaran selanjutnya, penyimpanan, tetapi tidak boleh diterima oleh persepsi langsung.

Pemasangan pengukur elektrik terdiri daripada beberapa alat pengukur dan alat bantu. Dengan bantuannya, anda boleh membuat pengukuran, pengesahan dan penentukuran instrumen yang lebih tepat dan kompleks, dsb.

Sistem maklumat pengukuran mewakili satu set alat pengukur dan alat bantu. Direka bentuk untuk menerima maklumat pengukuran secara automatik daripada beberapa sumber, untuk penghantaran dan pemprosesannya.

Pengelasan ukuran :

A). Bergantung kepada kaedah mendapatkan hasil, secara langsung dan tidak langsung :

Langsung dipanggil ukuran, yang hasilnya diperolehi terus daripada data eksperimen (ukuran semasa dengan ammeter).

Tidak langsung dipanggil ukuran di mana kuantiti yang dikehendaki tidak diukur secara langsung, tetapi didapati sebagai hasil pengiraan menggunakan formula yang diketahui. Contohnya: P=U·I, di mana U dan I diukur dengan instrumen.

b). Bergantung pada set teknik untuk menggunakan prinsip dan alat pengukur semua kaedah dibahagikan kepada kaedah kaedah penilaian dan perbandingan langsung .

Kaedah penilaian langsung– nilai yang diukur ditentukan terus daripada peranti bacaan peranti pengukur tindakan langsung(ukuran semasa dengan ammeter). Kaedah ini mudah, tetapi mempunyai ketepatan yang rendah.

Kaedah perbandingan– kuantiti yang diukur dibandingkan dengan yang diketahui (contohnya: mengukur rintangan dengan membandingkannya dengan ukuran rintangan - gegelung rintangan standard). Kaedah perbandingan terbahagi kepada sifar, pembezaan dan penggantian .

batal– kuantiti yang diukur dan diketahui secara serentak mempengaruhi peranti perbandingan, menjadikan bacaannya kepada sifar (contohnya: mengukur rintangan elektrik dengan jambatan seimbang).

Berbeza– peranti perbandingan mengukur perbezaan antara kuantiti yang diukur dengan kuantiti yang diketahui.

Kaedah penggantian– kuantiti yang diukur digantikan dalam pemasangan penyukat dengan kuantiti yang diketahui.

Kaedah ini adalah yang paling tepat.

Ralat pengukuran

Hasil pengukuran kuantiti fizik hanya memberikan nilai anggaran kerana beberapa sebab. Sisihan hasil pengukuran daripada nilai sebenar kuantiti yang diukur dipanggil ralat pengukuran.

Membezakan mutlak dan relatif ralat.

Ralat mutlak pengukuran adalah sama dengan perbezaan antara hasil pengukuran Ai dan nilai sebenar kuantiti yang diukur A:

Pembetulan: dA=A–Ai

Oleh itu, nilai Sebenar kuantiti adalah sama dengan: A=Au+dA.

Anda boleh mengetahui tentang ralat dengan membandingkan bacaan peranti dengan bacaan peranti rujukan.

Ralat relatif pengukuran g A ialah nisbah ralat pengukuran mutlak kepada nilai sebenar nilai yang diukur, dinyatakan dalam%:

%

Contoh: Peranti menunjukkan U=9.7 V. Nilai sebenar U=10 V ditentukan oleh DU dan U:

ДU=9.7–10=–0.3 V g U =

%=3%.

Ralat pengukuran mempunyai sistematik dan rawak komponen. Pertama kekal malar dengan pengukuran berulang, ia ditentukan, dan pengaruhnya terhadap hasil pengukuran dihapuskan dengan memperkenalkan pembetulan . Kedua berubah secara rawak, dan mereka tidak boleh dikenal pasti atau dihapuskan .

Dalam amalan pengukuran elektrik, konsep ini paling kerap digunakan ralat yang diberikan g p:

Ini ialah nisbah ralat mutlak kepada nilai nominal nilai yang diukur atau kepada digit terakhir pada skala instrumen:

%

Contoh: DU = 0.3 V. Voltmeter direka untuk 100 V. g p =?

g p =0.3/100·100%=0.3%

Ralat dalam pengukuran mungkin disebabkan oleh :

A). Pemasangan peranti yang salah (mendatar bukannya menegak);

b). Perakaunan persekitaran yang salah (kelembapan luaran, tє).

V). Pengaruh medan elektromagnet luaran.

G). Bacaan tidak tepat, dsb.

Dalam pembuatan alat pengukur elektrik, cara teknikal tertentu digunakan untuk memastikan satu atau satu lagi tahap ketepatan.

Ralat akibat kualiti pembuatan peranti dipanggil - ralat utama .

Selaras dengan kualiti mutu kerja, semua peranti dibahagikan kepada kelas ketepatan : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Kelas ketepatan ditunjukkan pada skala alat pengukur. Ia menandakan ralat pengurangan maksimum yang dibenarkan utama bagi peranti:

%.

Berdasarkan kelas ketepatan semasa memeriksa peranti, ia ditentukan sama ada ia sesuai untuk kegunaan selanjutnya, i.e. Adakah ia sepadan dengan kelas ketepatannya?

KULIAH Bil. 1

Subjek:INSTRUMEN ELEKTRIK DAN PENGUKURAN KUANTITI ELEKTRIK

1. Maklumat am tentang elektro alat pengukur

Alat pengukur elektrik direka untuk mengukur pelbagai kuantiti dan parameter litar elektrik: voltan, arus, kuasa, frekuensi, rintangan, kearuhan, kemuatan dan lain-lain.

Dalam rajah, alat pengukur elektrik digambarkan dengan simbol grafik konvensional mengikut GOST 2.729-68. Rajah 1.1 menunjukkan sebutan umum peranti penunjuk dan rakaman.

nasi. 1.1 Simbol alat pengukur elektrik.

Untuk menunjukkan tujuan peranti pengukur elektrik, simbol khusus yang ditetapkan dalam piawaian atau sebutan huruf unit pengukuran peranti mengikut GOST mengikut Jadual 1.1 dimasukkan ke dalam penetapan amnya.

Jadual 1.1

Nama unit ukuran	Simbol	Nama unit ukuran	Simbol
		Milliamp
		mikroamp
		Milivolt
		Kilowatt
Faktor kuasa

2. Alat pengukur elektromekanikal

Mengikut prinsip operasi, peranti elektromekanikal dibahagikan kepada peranti magnetoelektrik, elektromagnet, ferodinamik, aruhan, sistem elektrostatik. Simbol sistem diberikan dalam jadual. 1.2. Peranti yang paling meluas ialah tiga jenis pertama: magnetoelektrik, elektromagnet, elektrodinamik.

Jadual 1.2

Jenis peranti	Simbol	Jenis arus yang diukur	Kelebihan	Kecacatan
elektrik		berterusan	Ketepatan tinggi, keseragaman skala	Tidak tahan terhadap beban berlebihan
magnetik		Pembolehubah tetap	Kesederhanaan peranti, tahan terhadap beban berlebihan	Ketepatan rendah, sensitif kepada gangguan
dinamik		Pembolehubah tetap	Ketepatan yang tinggi	Kepekaan rendah sensitif kepada gangguan
Induksi		Pembolehubah	Kebolehpercayaan yang tinggi, tahan beban lampau	Ketepatan rendah

3. Kawasan aplikasi peranti elektromekanikal

Peranti magnetoelektrik: panel dan makmal ammeter dan voltmeter; penunjuk sifar semasa mengukur dalam jambatan dan litar pampasan.

DALAM pemasangan industri frekuensi rendah arus ulang alik, kebanyakan ammeter dan voltmeter adalah peranti sistem elektromagnet. Instrumen makmal kelas 0.5 dan lebih tepat boleh dihasilkan untuk mengukur arus dan voltan terus dan ulang alik.

Mekanisme elektrodinamik digunakan dalam makmal dan instrumen model untuk mengukur arus terus dan ulang alik, voltan dan kuasa.

Peranti aruhan berdasarkan mekanisme aruhan digunakan terutamanya sebagai meter tenaga AC satu dan tiga fasa. Mengikut ketepatan, meter dibahagikan kepada kelas 1.0; 2.0; 2.5. Meter CO (meter fasa tunggal) digunakan untuk mengambil kira tenaga aktif (watt-jam) dalam litar fasa tunggal. Untuk mengukur tenaga aktif dalam litar tiga fasa, meter induktif dua elemen digunakan, mekanisme pengiraan yang mengambil kira kilowatt-jam. Untuk mengambil kira tenaga reaktif, meter induktif khas digunakan, yang mempunyai beberapa perubahan dalam reka bentuk belitan atau dalam litar pensuisan.

Meter aktif dan reaktif dipasang di semua perusahaan untuk membayar organisasi bekalan tenaga untuk tenaga elektrik yang digunakan.

Prinsip pemilihan alat pengukur

1. Dengan mengira litar, tentukan nilai maksimum arus, voltan dan kuasa dalam litar. Selalunya nilai kuantiti yang diukur diketahui terlebih dahulu, contohnya, sesalur kuasa atau voltan bateri.

2. Bergantung pada jenis kuantiti yang diukur, arus terus atau ulang alik, sistem peranti dipilih. Untuk pengukuran teknikal arus terus dan ulang alik, sistem magnetoelektrik dan elektromagnet dipilih, masing-masing. Dalam makmal dan pengukuran yang tepat, sistem magnetoelektrik digunakan untuk menentukan arus dan voltan terus, dan sistem elektrodinamik digunakan untuk arus ulang-alik dan voltan.

3. Pilih had ukuran peranti supaya
nilai yang diukur adalah pada bahagian terakhir, bahagian ketiga skala
peranti.

4. Bergantung pada ketepatan ukuran yang diperlukan, pilih kelas
ketepatan peranti.

4. Kaedah untuk menyambung peranti ke litar

Ammeter disambung secara bersiri dengan beban, voltmeter disambung secara selari, wattmeter dan meter, kerana mempunyai dua belitan (arus dan voltan), disambung secara bersiri - selari (Rajah 1.2.).

https://pandia.ru/text/78/613/images/image013_9.gif" width="296" height="325">

https://pandia.ru/text/78/613/images/image016_8.gif" width="393" height="313 src=">

nasi. 1.3. Kaedah untuk meluaskan had pengukuran instrumen.

Harga pembahagian ammeter berbilang had, voltmeter dan meter watt ditentukan oleh formula:

P" dalam digit paling ketara) dan tukar kekutuban isyarat input apabila tanda "-" dalam digit paling ketara berkelip.

Ralat pengukuran multimeter VR-11 A.

Voltan malar: ±(0.5% Ux +4 digit).

Voltan AC: ±(0.5% Ux + 10 digit),

dengan Ux ialah bacaan instrumen;

zn. - unit pangkat paling rendah.

Kelebihan peranti elektronik: impedans input tinggi, yang membolehkan pengukuran tanpa menjejaskan litar; julat ukuran yang luas, kepekaan tinggi, julat frekuensi luas, ketepatan pengukuran yang tinggi.

6. Kesilapan ukuran dan alat pengukur

Kualiti alat pengukuran dan keputusan biasanya dicirikan dengan menunjukkan ralatnya. Terdapat kira-kira 30 jenis ralat Definisi diberikan dalam literatur tentang pengukuran. Perlu diingat bahawa kesilapan alat pengukur dan kesilapan keputusan pengukuran bukanlah konsep yang sama. Dari segi sejarah, beberapa nama jenis ralat telah diberikan kepada ralat alat pengukur, yang lain kepada ralat hasil pengukuran, dan sesetengahnya digunakan untuk kedua-duanya.

Kaedah untuk membentangkan ralat adalah seperti berikut.

Bergantung pada masalah yang diselesaikan, beberapa kaedah mewakili ralat digunakan secara mutlak, relatif dan dikurangkan.

Ralat mutlak – diukur dalam unit yang sama dengan kuantiti yang diukur. Mencirikan magnitud sisihan yang mungkin bagi nilai sebenar nilai yang diukur daripada nilai yang diukur.

Ralat relatif– nisbah ralat mutlak kepada nilai kuantiti. Jika kita ingin menentukan ralat sepanjang keseluruhan selang pengukuran, kita mesti mencari nilai maksimum nisbah sepanjang selang itu. Diukur dalam unit tanpa dimensi.

Kelas ketepatan– ralat relatif, dinyatakan sebagai peratusan. Biasanya, nilai kelas ketepatan dipilih daripada julat berikut: 0.1; 0.5:1.0; 1.5; 2.0; 2.5, dsb.

Konsep ralat mutlak dan relatif digunakan untuk kedua-dua ukuran dan alat pengukur, dan ralat yang diberikan hanya menilai ketepatan alat pengukur.

Ralat pengukuran mutlak ialah perbezaan antara nilai x yang diukur dan nilai sebenar chi:

Biasanya nilai sebenar kuantiti yang diukur tidak diketahui, dan sebaliknya dalam (1.1) seseorang menggantikan nilai kuantiti yang diukur dengan peranti yang lebih tepat, iaitu, yang mempunyai ralat yang lebih kecil daripada peranti yang memberikan nilai x . Ralat mutlak dinyatakan dalam unit nilai yang diukur. Formula (1.1) digunakan semasa menyemak alat pengukur.

Ralat relatif https://pandia.ru/text/78/613/images/image020_7.gif" width="99" height="45"> (1.2)

Berdasarkan ralat pengukuran relatif, ketepatan pengukuran dinilai.

Ralat berkurangan peranti pengukur ditakrifkan sebagai nisbah ralat mutlak kepada nilai standard xn dan dinyatakan sebagai peratusan:

(1.3)

Nilai normalisasi biasanya diambil sama dengan had atas bahagian kerja skala, di mana tanda sifar berada di tepi skala.

Ralat yang diberikan menentukan ketepatan peranti pengukur, tidak bergantung pada nilai yang diukur dan mempunyai nilai tunggal untuk peranti tertentu. Daripada (1..gif" width="15" height="19 src="> semakin besar, semakin kecil nilai x yang diukur berbanding dengan had pengukuran peranti xN.

Banyak alat pengukur berbeza dalam kelas ketepatan. Kelas ketepatan instrumen G ialah ciri umum yang mencirikan ketepatan instrumen, tetapi bukan ciri langsung ketepatan pengukuran yang dilakukan menggunakan instrumen ini.

Kelas ketepatan peranti secara berangka sama dengan ralat asas terkurang yang paling besar yang dibenarkan, dikira sebagai peratusan. Kelas ketepatan berikut ditetapkan untuk ammeter dan voltmeter: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0; 5.0. Nombor ini diplot pada skala instrumen. Sebagai contoh, kelas 1 mencirikan had ralat yang dijamin sebagai peratusan (± 1%, sebagai contoh, nilai akhir 100 V, iaitu ± 1 V) dalam keadaan biasa operasi.

Oleh klasifikasi antarabangsa peranti dengan kelas ketepatan 0.5 dan lebih tepat dianggap tepat atau teladan, dan peranti dengan kelas ketepatan 1.0 dan lebih kasar dianggap berfungsi. Semua peranti tertakluk kepada pengesahan berkala untuk pematuhan ciri metrologi, termasuk kelas ketepatan, mereka nilai pasport. Dalam kes ini, peranti rujukan mestilah lebih tepat daripada yang disahkan melalui kelas, iaitu: pengesahan peranti dengan kelas ketepatan 4.0 dijalankan oleh peranti dengan kelas ketepatan 1.5, dan pengesahan peranti dengan kelas ketepatan 1.0 dijalankan oleh peranti dengan kelas ketepatan 0.2.

Oleh kerana skala instrumen menunjukkan kedua-dua kelas ketepatan instrumen G dan had pengukuran XN, maka kesilapan mutlak peranti ditentukan daripada formula (1.3):

https://pandia.ru/text/78/613/images/image019_7.gif" width="15 height=19" height="19"> Dengan Kelas ketepatan peranti G dinyatakan dengan formula:

daripadanya ia berikutan bahawa ralat pengukuran relatif adalah sama dengan kelas ketepatan peranti hanya apabila mengukur nilai had pada skala, iaitu apabila x = XN. Apabila nilai yang diukur berkurangan, ralat relatif meningkat. Berapa kali XN > x, berapa kali > G. Oleh itu, adalah disyorkan untuk memilih had ukuran peranti penunjuk supaya dapat mengambil bacaan dalam sepertiga terakhir skala, lebih dekat ke penghujungnya.

7. Pembentangan hasil pengukuran untuk ukuran tunggal

Hasil pengukuran terdiri daripada penilaian nilai yang diukur dan ralat pengukuran, yang mencirikan ketepatan pengukuran. Menurut GOST 8.011-72, hasil pengukuran dibentangkan dalam bentuk:

di mana A ialah hasil pengukuran;

Ralat mutlak peranti;

P - kebarangkalian, semasa pemprosesan statistik data.

Dalam kes ini, A dan https://pandia.ru/text/78/613/images/image023_5.gif" width="15" height="17"> seharusnya tidak mempunyai lebih daripada dua angka bererti.

Kandungan artikel

PENGUKURAN ELEKTRIK, pengukuran kuantiti elektrik seperti voltan, rintangan, arus, kuasa. Pengukuran dibuat menggunakan pelbagai cara - alat pengukur, litar dan peranti khas. Jenis peranti pengukur bergantung pada jenis dan saiz (julat nilai) nilai yang diukur, serta pada ketepatan pengukuran yang diperlukan. Unit SI asas yang digunakan dalam pengukuran elektrik ialah volt (V), ohm (Ω), farad (F), henry (H), ampere (A), dan saat (s).

PIAWAIAN UNIT KUANTITI ELEKTRIK

Pengukuran elektrik sedang mencari ( kaedah eksperimen) nilai kuantiti fizik yang dinyatakan dalam unit yang sesuai (contohnya, 3 A, 4 V). Nilai unit kuantiti elektrik ditentukan oleh perjanjian antarabangsa mengikut undang-undang fizik dan unit kuantiti mekanikal. Oleh kerana "penyelenggaraan" unit kuantiti elektrik yang ditentukan oleh perjanjian antarabangsa penuh dengan kesukaran, ia dibentangkan sebagai piawaian "praktikal" unit kuantiti elektrik. Piawaian sedemikian disokong oleh makmal metrologi negeri negara yang berbeza. Sebagai contoh, di Amerika Syarikat, Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan memikul tanggungjawab undang-undang untuk mengekalkan piawaian bagi unit kuantiti elektrik. Dari semasa ke semasa, eksperimen dijalankan untuk menjelaskan kesesuaian antara nilai piawaian unit kuantiti elektrik dan takrifan unit ini. Pada tahun 1990, makmal metrologi negeri secara industri negara maju menandatangani perjanjian untuk menyelaraskan semua piawaian praktikal unit kuantiti elektrik di antara mereka dan dengan takrifan antarabangsa bagi unit kuantiti ini.

Pengukuran elektrik dijalankan mengikut piawaian keadaan unit voltan dan daya DC, rintangan DC, kearuhan dan kemuatan. Piawaian sedemikian adalah peranti yang mempunyai stabil ciri elektrik, atau pemasangan di mana, berdasarkan beberapa fenomena fizikal kuantiti elektrik yang dikira daripada nilai yang diketahui pemalar fizikal asas. Piawaian watt dan watt-jam tidak disokong, kerana adalah lebih sesuai untuk mengira nilai unit ini menggunakan persamaan menentukan yang mengaitkannya dengan unit kuantiti lain.

INSTRUMEN MENGUKUR

Alat pengukur elektrik paling kerap mengukur nilai serta-merta sama ada kuantiti elektrik atau kuantiti bukan elektrik yang ditukar kepada kuantiti elektrik. Semua peranti dibahagikan kepada analog dan digital. Yang pertama biasanya menunjukkan nilai kuantiti yang diukur dengan menggunakan anak panah yang bergerak sepanjang skala dengan pembahagian. Yang terakhir ini dilengkapi dengan paparan digital yang menunjukkan nilai yang diukur dalam bentuk nombor. Meter digital lebih disukai untuk kebanyakan ukuran kerana ia lebih tepat, lebih mudah untuk mengambil bacaan dan secara amnya lebih serba boleh. Multimeter digital ("multimeter") dan voltmeter digital digunakan untuk mengukur rintangan DC, serta voltan dan arus AC, dengan ketepatan sederhana hingga tinggi. Peranti analog secara beransur-ansur digantikan oleh yang digital, walaupun ia masih digunakan di mana kos rendah adalah penting dan ketepatan yang tinggi tidak diperlukan. Untuk ukuran rintangan dan impedans yang paling tepat, terdapat jambatan pengukur dan meter khusus lain. Untuk merekodkan kemajuan perubahan dalam nilai yang diukur dari semasa ke semasa, peranti rakaman digunakan - perakam jalur dan osiloskop elektronik, analog dan digital.

INSTRUMEN DIGITAL

Semua meter digital (kecuali yang paling mudah) menggunakan penguat dan komponen elektronik lain untuk menukar isyarat input kepada isyarat voltan, yang kemudiannya ditukar kepada bentuk digital oleh penukar analog-ke-digital (ADC). Nombor yang menyatakan nilai yang diukur dipaparkan pada penunjuk (paparan) diod pemancar cahaya (LED), pendarfluor vakum atau kristal cecair (LCD). Peranti biasanya beroperasi di bawah kawalan mikropemproses terbina dalam, dan dalam peranti mudah mikropemproses digabungkan dengan ADC pada litar bersepadu tunggal. Peranti digital sangat sesuai untuk berfungsi apabila disambungkan ke komputer luaran. Dalam sesetengah jenis ukuran, komputer sedemikian menukar fungsi pengukur peranti dan memberikan arahan pemindahan data untuk pemprosesannya.

Penukar analog-ke-digital.

Terdapat tiga jenis utama ADC: penyepaduan, penghampiran berturut-turut, dan selari. ADC penyepaduan meratakan isyarat input dari semasa ke semasa. Daripada tiga jenis yang disenaraikan, ini adalah yang paling tepat, walaupun paling perlahan. Masa penukaran ADC penyepaduan berjulat dari 0.001 hingga 50 s atau lebih, ralatnya ialah 0.1–0.0003%. Ralat ADC anggaran berturut-turut adalah lebih besar sedikit (0.4–0.002%), tetapi masa penukaran adalah dari ~10 µs hingga ~1 ms. ADC selari adalah yang terpantas, tetapi juga paling kurang tepat: masa penukarannya adalah kira-kira 0.25 ns, ralat adalah dari 0.4 hingga 2%.

Kaedah diskretisasi.

Isyarat diambil dalam masa dengan mengukurnya dengan cepat pada titik masa individu dan menahan (menyimpan) nilai yang diukur semasa ia ditukar kepada bentuk digital. Urutan nilai diskret yang diperoleh boleh dipaparkan pada paparan dalam bentuk bentuk gelombang; dengan mengkuadratkan nilai ini dan menjumlahkan, anda boleh mengira nilai kuasa dua punca bagi isyarat; ia juga boleh digunakan untuk mengira masa kenaikan, nilai maksimum, purata masa, spektrum frekuensi, dsb. Pensampelan masa boleh dilakukan sama ada dalam tempoh isyarat tunggal ("masa nyata"), atau (dengan persampelan berurutan atau rawak) dalam beberapa tempoh berulang.

Voltmeter digital dan multimeter.

Voltmeter digital dan multimeter mengukur nilai kuasi statik sesuatu kuantiti dan menunjukkannya dalam bentuk digital. Voltmeter secara langsung hanya mengukur voltan, biasanya DC, manakala multimeter boleh mengukur voltan DC dan AC, arus, rintangan DC dan kadangkala suhu. Ini adalah instrumentasi yang paling biasa tujuan umum dengan ralat pengukuran 0.2 hingga 0.001% boleh mempunyai paparan digital 3.5 atau 4.5 digit. Aksara "separuh integer" (digit) ialah petunjuk bersyarat bahawa paparan boleh menunjukkan nombor melebihi nombor nominal aksara. Sebagai contoh, paparan 3.5 digit (3.5 digit) dalam julat 1-2V boleh menunjukkan voltan sehingga 1.999V.

Meter impedans.

Ini adalah instrumen khusus yang mengukur dan memaparkan kemuatan kapasitor, rintangan perintang, kearuhan induktor, atau jumlah rintangan (impedans) sambungan kapasitor atau induktor ke perintang. Instrumen jenis ini tersedia untuk mengukur kemuatan dari 0.00001 pF hingga 99.999 µF, rintangan dari 0.00001 ohm hingga 99.999 kohm, dan kearuhan dari 0.0001 mH hingga 99.999 H. Pengukuran boleh dibuat pada frekuensi MHz, dari 1000 MHz. tidak meliputi keseluruhan julat frekuensi. Pada frekuensi hampir 1 kHz, ralat boleh sekecil 0.02%, tetapi ketepatan berkurangan berhampiran sempadan julat frekuensi dan nilai yang diukur. Kebanyakan instrumen juga boleh memaparkan nilai terbitan, seperti faktor kualiti gegelung atau faktor kehilangan kapasitor, dikira daripada nilai diukur utama.

PERANTI ANALOG

Untuk mengukur voltan, arus dan rintangan pada arus terus, peranti magnetoelektrik analog dengan magnet kekal dan bahagian bergerak berbilang pusingan. Peranti jenis penunjuk sedemikian dicirikan oleh ralat 0.5 hingga 5%. Ia mudah dan murah (contohnya, instrumen automotif yang menunjukkan arus dan suhu), tetapi tidak digunakan di mana sebarang ketepatan yang ketara diperlukan.

Peranti magnetoelektrik.

Peranti sedemikian menggunakan daya interaksi antara medan magnet dan arus dalam lilitan penggulungan bahagian yang bergerak, yang cenderung untuk mengubah yang terakhir. Momen daya ini diimbangi dengan momen yang dicipta oleh spring lawan, supaya setiap nilai semasa sepadan dengan kedudukan tertentu anak panah pada skala. Bahagian yang bergerak mempunyai bentuk bingkai wayar berbilang pusingan dengan dimensi dari 3-5 hingga 25-35 mm dan dibuat seringan mungkin. Bahagian yang bergerak, dipasang pada galas batu atau digantung pada jalur logam, diletakkan di antara kutub magnet kekal yang kuat. Dua spring spiral yang mengimbangi tork juga berfungsi sebagai konduktor untuk penggulungan bahagian yang bergerak.

Peranti magnetoelektrik bertindak balas kepada arus yang melalui penggulungan bahagian yang bergerak, dan oleh itu adalah ammeter atau, lebih tepat lagi, miliammeter (kerana had atas julat pengukuran tidak melebihi kira-kira 50 mA). Ia boleh disesuaikan untuk mengukur arus yang lebih tinggi dengan menyambungkan perintang shunt rintangan rendah selari dengan belitan bahagian yang bergerak supaya hanya sebahagian kecil daripada jumlah arus yang diukur dicabangkan ke belitan bahagian yang bergerak. Peranti sedemikian sesuai untuk arus yang diukur dalam beribu-ribu ampere. Jika anda menyambungkan perintang tambahan secara bersiri dengan penggulungan, peranti akan bertukar menjadi voltmeter. Penurunan voltan merentasi sambungan siri sedemikian adalah sama dengan produk rintangan perintang dan arus yang ditunjukkan oleh peranti, jadi skalanya boleh ditentukur dalam volt. Untuk membuat ohmmeter daripada miliammeter magnetoelektrik, anda perlu menyambung perintang yang diukur secara bersiri kepadanya dan memohon sambungan bersiri voltan malar, contohnya daripada bateri. Arus dalam litar sedemikian tidak akan berkadar dengan rintangan, dan oleh itu skala khas diperlukan untuk membetulkan tidak linear. Kemudian adalah mungkin untuk membaca secara langsung rintangan pada skala, walaupun tidak dengan ketepatan yang sangat tinggi.

Galvanometer.

Peranti magnetoelektrik juga termasuk galvanometer - peranti yang sangat sensitif untuk mengukur arus yang sangat kecil. Galvanometer tidak mempunyai galas; bahagian bergeraknya digantung pada reben atau benang nipis, medan magnet yang lebih kuat digunakan, dan penunjuk digantikan dengan cermin yang dilekatkan pada benang penggantungan (Rajah 1). Cermin berputar bersama dengan bahagian yang bergerak, dan sudut putarannya dianggarkan oleh anjakan titik cahaya yang dilemparkan pada skala yang dipasang pada jarak kira-kira 1 m Galvanometer yang paling sensitif mampu memberikan sisihan skala yang sama kepada 1 mm dengan perubahan arus hanya 0.00001 μA.

PERANTI MERAKAM

Instrumen rakaman merekodkan "sejarah" perubahan dalam nilai kuantiti yang diukur. Jenis instrumen sedemikian yang paling biasa termasuk perakam jalur, yang merekodkan lengkung perubahan nilai dengan pen pada pita kertas carta, osiloskop elektronik analog, yang memaparkan lengkung proses pada skrin tiub sinar katod, dan osiloskop digital, yang menyimpan isyarat tunggal atau jarang berulang. Perbezaan utama antara peranti ini ialah kelajuan rakaman. Perakam jalur, dengan bahagian mekanikalnya yang bergerak, paling sesuai untuk merakam isyarat yang berubah dalam beberapa saat, minit atau lebih perlahan. Osiloskop elektronik mampu merakam isyarat yang berubah dari semasa ke semasa daripada sepersejuta saat kepada beberapa saat.

MENGUKUR JAMBATAN

Jambatan pengukur biasanya merupakan litar elektrik empat lengan yang terdiri daripada perintang, kapasitor dan induktor, direka untuk menentukan nisbah parameter komponen ini. Sumber kuasa disambungkan kepada sepasang kutub bertentangan litar, dan pengesan nol disambungkan kepada yang lain. Jambatan pengukur digunakan hanya dalam kes di mana ketepatan pengukuran tertinggi diperlukan. (Untuk ukuran ketepatan sederhana, lebih baik menggunakan instrumen digital kerana ia lebih mudah dikendalikan.) Jambatan pengukur pengubah AC yang terbaik mempunyai ralat (pengukuran nisbah) tertib 0.0000001%. Jambatan paling mudah untuk mengukur rintangan dinamakan sempena penciptanya, Charles Wheatstone.

Jambatan pengukur DC berkembar.

Sukar untuk menyambung wayar tembaga ke perintang tanpa memperkenalkan rintangan sentuhan urutan 0.0001 ohm atau lebih. Dalam kes rintangan 1 Ohm, petunjuk semasa seperti itu memperkenalkan ralat tertib hanya 0.01%, tetapi untuk rintangan 0.001 Ohm ralatnya ialah 10%. Jambatan pengukur dua kali (jambatan Thomson), yang rajahnya ditunjukkan dalam Rajah. 2, bertujuan untuk mengukur rintangan perintang rujukan nilai kecil. Rintangan bagi perintang rujukan empat kutub tersebut ditakrifkan sebagai nisbah voltan pada terminal potensinya ( r 1 , r 2 perintang R s Dan r 3 , hlm 4 perintang Rx dalam Rajah. 2) kepada arus melalui terminal semasa mereka ( Dengan 1 , Dengan 2 dan Dengan 3 , Dengan 4). Dengan teknik ini, rintangan wayar penyambung tidak memperkenalkan ralat ke dalam hasil pengukuran rintangan yang dikehendaki. Dua lengan tambahan m Dan n menghapuskan pengaruh wayar penyambung 1 antara terminal Dengan 2 dan Dengan 3. Rintangan m Dan n bahu ini dipilih supaya kesaksamaan dipenuhi M/m= N/n. Kemudian, menukar rintangan R s, kurangkan ketidakseimbangan kepada sifar dan cari

Rx = R s(N/M).

Jambatan pengukur AC.

Jambatan pengukuran AC yang paling biasa direka untuk mengukur sama ada pada frekuensi talian 50–60 Hz atau frekuensi audio (biasanya sekitar 1000 Hz); jambatan pengukur khusus beroperasi pada frekuensi sehingga 100 MHz. Sebagai peraturan, dalam jambatan pengukur AC, bukannya dua lengan yang menetapkan nisbah voltan dengan tepat, pengubah digunakan. Pengecualian kepada peraturan ini termasuk jambatan pengukur Maxwell-Wien.

Jambatan pengukur Maxwell-Wien.

Jambatan pengukur sedemikian memungkinkan untuk membandingkan piawaian kearuhan ( L) dengan piawaian kemuatan pada frekuensi operasi yang tidak diketahui. Piawaian kapasitans digunakan dalam pengukuran ketepatan tinggi kerana ia lebih ringkas dalam reka bentuk daripada piawaian kearuhan ketepatan, lebih padat, lebih mudah dilindungi, dan mencipta hampir tiada medan elektromagnet luaran. Keadaan keseimbangan untuk jambatan pengukur ini ialah: Lx = R 2 R 3 C 1 dan Rx = (R 2 R 3) /R 1 (Gamb. 3). Jambatan adalah seimbang walaupun dalam kes bekalan kuasa "tidak tulen" (iaitu sumber isyarat yang mengandungi harmonik frekuensi asas), jika nilai Lx tidak bergantung kepada kekerapan.

Jambatan pengukur pengubah.

Salah satu kelebihan jambatan pengukur AC ialah kemudahan menetapkan nisbah voltan tepat menggunakan pengubah. Tidak seperti pembahagi voltan yang dibina daripada perintang, kapasitor atau induktor, transformer mengekalkan nisbah voltan malar dalam jangka masa yang panjang dan jarang memerlukan penentukuran semula. Dalam Rajah. Rajah 4 menunjukkan gambar rajah jambatan pengukur transformer untuk membandingkan dua galangan daripada jenis yang sama. Kelemahan jambatan pengukur pengubah termasuk fakta bahawa nisbah yang ditentukan oleh pengubah bergantung sedikit sebanyak pada frekuensi isyarat. Ini membawa kepada keperluan untuk mereka bentuk jambatan pengukur transformer hanya untuk julat frekuensi terhad di mana ketepatan undian dijamin.

Pembumian dan perisai.

Pengesan nol biasa.

Dalam jambatan pengukur AC, dua jenis pengesan nol paling kerap digunakan. Pengesan nol salah satu daripadanya ialah penguat resonan dengan peranti keluaran analog yang menunjukkan tahap isyarat. Satu lagi jenis pengesan nol ialah pengesan sensitif fasa yang memisahkan isyarat ketidakseimbangan kepada komponen aktif dan reaktif dan berguna dalam aplikasi di mana hanya satu daripada komponen yang tidak diketahui (katakan, induktansi) perlu diseimbangkan dengan tepat L, tetapi bukan tentangan R induktor).

PENGUKURAN Isyarat AC

Dalam kes isyarat AC yang berubah-ubah masa, biasanya perlu untuk mengukur beberapa cirinya yang dikaitkan dengan nilai serta-merta isyarat. Selalunya, adalah wajar untuk mengetahui nilai elektrik AC RMS (rms), kerana kuasa pemanasan pada 1 VDC sepadan dengan kuasa pemanasan pada 1 Vrms AC. Bersama-sama dengan ini, kuantiti lain mungkin menarik, contohnya maksimum atau purata nilai mutlak. Nilai purata kuasa dua (berkesan) punca voltan (atau kekuatan) arus ulang alik ditentukan sebagai punca kuasa dua kuasa dua purata masa bagi voltan (atau arus):

di mana T– tempoh isyarat Y(t). Nilai maksimum Y maks ialah nilai segera terbesar bagi isyarat, dan purata nilai mutlak YAA– nilai mutlak dipuratakan dari semasa ke semasa. Dengan ayunan sinusoidal Y eff = 0.707 Y maks dan YAA = 0,637Y Maks.

Pengukuran voltan dan arus AC.

Hampir semua alat pengukur voltan dan arus AC memaparkan nilai yang dicadangkan untuk dipertimbangkan sebagai nilai berkesan isyarat input. Walau bagaimanapun, instrumen murah sering sebenarnya mengukur purata nilai mutlak atau maksimum isyarat dan menentukur skala supaya bacaan sepadan dengan nilai berkesan yang setara, dengan mengandaikan isyarat input ialah bentuk gelombang sinusoidal. Ia tidak boleh diabaikan bahawa ketepatan peranti sedemikian adalah sangat rendah jika isyarat bukan sinusoidal. Instrumen yang mampu mengukur nilai rms sebenar isyarat AC boleh berdasarkan salah satu daripada tiga prinsip: pendaraban elektronik, pensampelan isyarat atau penukaran terma. Peranti berdasarkan dua prinsip pertama, sebagai peraturan, bertindak balas kepada voltan, dan alat pengukur elektrik haba - kepada arus. Apabila menggunakan perintang tambahan dan shunt, semua peranti boleh mengukur kedua-dua arus dan voltan.

Pendaraban elektronik.

Kuasa dua dan purata masa isyarat input kepada beberapa anggaran dijalankan oleh litar elektronik dengan penguat dan unsur tak linear untuk melaksanakan operasi matematik seperti mencari logaritma dan antilogaritma isyarat analog. Peranti jenis ini boleh mempunyai ralat tertib hanya 0.009%.

Pensampelan isyarat.

Isyarat AC ditukar kepada bentuk digital menggunakan ADC berkelajuan tinggi. Nilai isyarat sampel adalah kuasa dua, dijumlahkan, dan dibahagikan dengan bilangan nilai sampel dalam satu tempoh isyarat. Ralat peranti sedemikian ialah 0.01-0.1%.

Alat pengukur elektrik haba.

Ketepatan tertinggi untuk mengukur nilai berkesan voltan dan arus disediakan oleh alat pengukur elektrik haba. Mereka menggunakan penukar arus terma dalam bentuk bekas kaca kecil yang dikosongkan dengan dawai pemanas (panjang 0.5-1 cm), ke bahagian tengah yang mana simpang panas termokopel dilekatkan dengan manik kecil. Manik menyediakan sentuhan haba dan pada masa yang sama penebat elektrik. Dengan peningkatan suhu, secara langsung berkaitan dengan nilai berkesan arus dalam wayar pemanasan, termo-EMF (voltan arus terus) muncul pada output termokopel. Penukar sedemikian sesuai untuk mengukur arus AC dengan frekuensi dari 20 Hz hingga 10 MHz.

Dalam Rajah. Rajah 5 menunjukkan gambarajah skematik alat pengukur elektrik haba dengan dua penukar arus haba dipilih mengikut parameter. Apabila voltan AC digunakan pada input litar V ac pada keluaran termokopel penukar TS 1 voltan DC berlaku, penguat A mencipta arus terus dalam wayar pemanasan penukar TS 2, di mana termokopel yang terakhir menghasilkan voltan DC yang sama, dan meter DC konvensional mengukur arus keluaran.

Menggunakan perintang tambahan, meter arus yang diterangkan boleh ditukar menjadi voltmeter. Memandangkan meter elektrik haba secara langsung mengukur arus hanya dari 2 hingga 500 mA, shunt perintang diperlukan untuk mengukur arus yang lebih tinggi.

Pengukuran kuasa dan tenaga AC.

Kuasa yang digunakan oleh beban dalam litar AC adalah sama dengan hasil purata masa bagi nilai voltan dan arus beban serta-merta. Jika voltan dan arus berbeza secara sinusoid (seperti yang biasa berlaku), maka kuasa R boleh diwakili dalam bentuk P = EI cos j, Di mana E Dan saya ialah nilai berkesan voltan dan arus, dan j– sudut fasa (sudut anjakan) voltan dan sinusoid arus. Jika voltan dinyatakan dalam volt dan arus dalam ampere, maka kuasa akan dinyatakan dalam watt. pengganda kos j, dipanggil faktor kuasa, mencirikan tahap penyegerakan turun naik voltan dan arus.

DENGAN titik ekonomi Dari perspektif, kuantiti elektrik yang paling penting ialah tenaga. Tenaga W ditentukan oleh produk kuasa dan masa penggunaannya. DALAM bentuk matematik ia ditulis seperti ini:

Jika masa ( t 1 - t 2) diukur dalam saat, voltan e- dalam volt, dan semasa i– dalam ampere, kemudian tenaga W akan dinyatakan dalam watt-saat, i.e. joule (1 J = 1 Wh s). Jika masa diukur dalam jam, maka tenaga diukur dalam watt-jam. Dalam amalan, adalah lebih mudah untuk menyatakan elektrik dalam kilowatt-jam (1 kWh h = 1000 Wh).

Meter elektrik perkongsian masa.

Meter elektrik perkongsian masa menggunakan kaedah yang sangat unik tetapi tepat untuk mengukur kuasa elektrik. Peranti ini mempunyai dua saluran. Satu saluran ialah kunci elektronik yang membenarkan atau tidak menghantar isyarat input Y(atau isyarat input terbalik - Y) kepada penapis laluan rendah. Keadaan kunci dikawal oleh isyarat keluaran saluran kedua dengan nisbah selang masa "tertutup" / "terbuka" berkadar dengan isyarat inputnya. Isyarat purata pada keluaran penapis adalah sama dengan purata masa produk dua isyarat input. Jika satu isyarat input adalah berkadar dengan voltan beban dan satu lagi adalah berkadar dengan arus beban, maka voltan keluaran adalah berkadar dengan kuasa yang digunakan oleh beban. Kesilapan kaunter industri tersebut ialah 0.02% pada frekuensi sehingga 3 kHz (makmal kira-kira hanya 0.0001% pada 60 Hz). Sebagai instrumen berketepatan tinggi, ia digunakan sebagai pembilang standard untuk menyemak alat pengukur yang berfungsi.

Wattmeter persampelan dan meter elektrik.

Peranti sedemikian adalah berdasarkan prinsip voltmeter digital, tetapi mempunyai dua saluran input yang mencontohi isyarat arus dan voltan secara selari. Setiap nilai diskret e(k), mewakili nilai serta-merta isyarat voltan pada masa pensampelan, didarab dengan nilai diskret yang sepadan i(k) isyarat semasa diterima pada masa yang sama. Purata masa produk tersebut ialah kuasa dalam watt:

Penambah yang mengumpul produk nilai diskret dari masa ke masa memberikan jumlah elektrik dalam watt-jam. Ralat meter elektrik boleh serendah 0.01%.

Meter elektrik aruhan.

Meter aruhan tidak lebih daripada motor elektrik AC berkuasa rendah dengan dua belitan - belitan arus dan belitan voltan. Cakera konduktif yang diletakkan di antara belitan berputar di bawah pengaruh tork yang berkadar dengan kuasa yang digunakan. Tork ini diimbangi oleh arus yang diaruhkan dalam cakera oleh magnet kekal, supaya kelajuan putaran cakera adalah berkadar dengan penggunaan kuasa. Bilangan pusingan cakera untuk masa tertentu adalah berkadar dengan jumlah elektrik yang diterima oleh pengguna pada masa ini. Bilangan pusingan cakera dikira oleh pembilang mekanikal, yang menunjukkan elektrik dalam kilowatt-jam. Peranti jenis ini digunakan secara meluas sebagai meter elektrik isi rumah. Kesilapan mereka biasanya 0.5%; mereka mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang di bawah mana-mana tahap yang dibenarkan semasa

kesusasteraan:

Atamalyan E.G. dll. Instrumen dan kaedah untuk mengukur kuantiti elektrik. M., 1982
Malinovsky V.N. dll. Pengukuran elektrik. M., 1985
Avdeev B.Ya. dll. Asas metrologi dan pengukuran elektrik. L., 1987