|
Рис. 1.4. Классификация методов измерений
Во всех методах сравнения мера принимает непосредственное участие в измерительном эксперименте. Поэтому все методы сравнения обеспечивают, как правило, более высокую точность, чем метод непосредственной оценки.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Дайте определение понятию «измерение». Назовите и поясните основные признаки измерения.
2. Дайте определение понятию «средство измерений». Приведите классификацию средств измерений по функциональному назначению.
3. Что такое измерительный преобразователь? Какие виды измерительных преобразователей существуют? Приведите примеры.
4. Дайте определение понятиям «принцип измерения» и «метод измерения». Чем различаются эти понятия? Как различают методы измерений и что является отличительным признаком?
5. Назовите разновидности метода сравнения с мерой. Приведите примеры их реализации.
6. Что такое измерительный прибор? Чем он отличается от измерительного преобразователя? Объясните принцип классификации измерительных приборов по виду измеряемой величины.
7. Дайте определение понятию «средство сравнения». Приведите пример реализации средства сравнения как специального технического средства и как специально создаваемой среды.
8. Приведите классификацию измерений по общим приемам получения результата. Поясните на примерах отличительные особенности каждого вида.
9. Дайте определение понятию «единство измерений в стране». Какие обязательные условия должны быть выполнены для обеспечения единства измерений?
10. Поясните термины «технические измерения» и «метрологические измерения». В чем принципиальное различие между ними?
Пример решения задач
Задача № 1
Условие задачи. Сопротивление участка цепи измеряется с помощью амперметра и вольтметра (на основании закона Ома). Измерение проводится за достаточно короткий промежуток времени, и ЭДС источника питания и условия проведения измерений неизменны.
Классифицируйте измерение каждой из величин в этой процедуре для двух случаев:
1) сопротивление измеряется 1 раз;
2) сопротивление измеряется п раз через равные промежутки времени.
Классифицируйте метод измерения каждой из величин.
Решение. В зависимости от признака, положенного в основу классификации (см. параграф 1.1), измерение можно классифицировать следующим образом:
1) измерения тока и напряжения прямые (значения тока и напряжения устанавливаются непосредственно в ходе эксперимента и определяются по показаниям соответствующего прибора), однократные, статические (ЭДС источника неизменна), абсолютные (результаты измерения тока и напряжения получаются в соответствующих единицах измерения):
• измерение сопротивления — косвенное (значение сопротивления получается путем расчета с использованием результатов прямых измерений тока и напряжения), однократное, статическое, абсолютное',
• все измерения технические, так как выполняются рабочими СИ и не связаны с передачей размеров ФВ;
2) измерения тока и напряжения прямые, многократные (или статистические), равноточные (измерения проводятся одними и теми же приборами, за короткое время
Индукционные механизмы и их метрологические характеристики
В индукционных измерительных приборах (ИИП) особым расположением катушек получают вращающееся электромагнитное поле, которое, пронизывая алюминиевый цилиндр, индуцирует в нем вихревые токи, что вызывает возникновение вращающего момента. С помощью спиральных бес- токовых пружин создается противодействующий момент и обеспечивается пропорциональность измеряемой величины отклонению подвижной системы.
Зависимость показаний ИИП от колебаний частоты тока возбуждения и температуры окружающей среды ограничивает применение этих приборов.
Индукционный измерительный механизм используется в самопишущих приборах, для построения указателя вращающегося поля, синхроскопа, частотомера и в счетчиках электрической энергии.
Упрощенная схема однофазного индукционного счетчика электрической энергии показана на рис. 3.10.
Рис. 3.10. Схема устройства индукционного счетчика
Механизм прибора состоит из двух неподвижных магнитопрово- дов: трехстержневого сердечника с катушкой напряжения 1 и П-образного сердечника 5 с двумя последовательно соединенными токовыми катушками, счетного механизма 2, алюминиевого диска 3, жестко укрепленного на оси, и постоянного магнита 4, служащего для создания тормозного момента.
Анализ работы индукционного счетчика показывает, что его вращающий момент пропорционален активной мощности переменного тока, т.е.
где А^| — коэффициент пропорциональности; ф — угол сдвига фаз между напряжением U и током Г, Р — мощность.
Под влиянием А/вр диск счетчика начинает вращаться. На диск счетчика действует тормозной момент Мт, создаваемый постоянным магнитом, который упрощенно можно считать пропорциональным скорости вращению диска.
где К2 — постоянный коэффициент.
При неизменной активной мощности в цепи А/вр = Мт. Тогда
Выражение (3.30) можно представить в виде Интегрируя (2.31) по времени от Г, до t2
получаем:
где W — активная энергия, учтенная счетчиком за время от до t2, N — число оборотов диска за время от до t2.
Откуда
где Сном =/Л — номинальная постоянная счетчика (количество энергии, учитываемой счетчиком за один оборот диска), Л — передаточное число счетного механизма в виде числа оборотов, соответствующих единице энергии.
Количество электричества, реально прошедшее за один оборот диска, зависит от тока и характера нагрузки, внешних условий (например, t°,f), характеризуется действительной постоянной счетчика Сд, которая, как правило, не равна номинальной. Она определяется путем измерения действительно израсходованной энергии Wa за некоторое число оборотов диска N при помощи ваттметра и секундомера. В этом случае:
где Р — мощность, измеренная ваттметром; t — время. Отсюда
Относительная погрешность счетчика, т.е. его класс точности
Передаточное число счетчика Л указывается на щитке счетчика. Значения Л и Сном зависят только от конструкции данного счетчика и являются величинами постоянными.
Важным параметром счетчика является порог чувствительности, под которым понимается минимальная нагрузка, выражаемая обычно в процентах от номинальной, при которой подвижная часть начинает безостановочно вращаться.
Наряду с этим счетчик не должен иметь самоход при разомкнутой токовой цепи и изменении напряжения в пределах 220 ±10%.
Счетчики активной энергии выпускаются классов точности 0,5; 1,0; 2,0; 2,5. Порог чувствительности счетчика не должен превышать 0,4% для счетчиков класса точности 0,5 и 0,5% — для счетчиков класса точности 1,0; 2,0; 2,5.
Наиболее широкое применение индукционные счетчики получили для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях.
Индукционный механизм состоит из одного или нескольких неподвижных электромагнитов и подвижной части в виде алюминиевого диска, насаженного на ось. Взаимодействие магнитных потоков с током, наведенным в диске, вызывает перемещение подвижной части.
Индукционные механизмы по числу потоков, пересекающих подвижную часть, могут быть одноточечными (в настоящее время не используются) и многоточечными. Многоточечные делятся на два типа: с бегущим магнитным полем и с вращающимся полем.
Рисунок 29 Структурная схема индукционного механизма.
1,2- Сердечники
3- Диск.
Уравнение момента вращения диска:
где Ф1, Ф2 - потоки, пронизывающие диск;
с - коэффициент пропорциональности, с=сгс3+с1с4;
f - частота тока.
Р ис. 30 Устройство однофазового индукционного счетчика и схема включения.
На рисунке 30 показано устройство однофазового индукционного счетчика, где 9 – каркас и винт устройства крепления пластины регулирующий компенсационный момент, который служит для компенсации (выравнивания) момента трения, возникающего в опоре керн-подпятник. Компенсационный момент, направленный противоположно моменту трения возникает в устройстве, которое прикреплено к магнитопроводу обмотки напряжения. Трехфазный индукционный счетчик по устройству представляет собой два однофазных в одном корпусе.
Индукционный счетчик работает лишь на переменном токе.
Do'stlaringiz bilan baham: |
