Tipus i mètodes de mesures elèctriques
Quan s'estudia enginyeria elèctrica, cal tractar i mesurar magnituds elèctriques, magnètiques i mecàniques.
Mesurar una magnitud elèctrica, magnètica o una altra és comparar-la amb una altra magnitud homogènia presa com a unitat.
Aquest article tracta la classificació de mesurament més important per a teoria i pràctica de mesures elèctriques… Aquesta classificació pot incloure la classificació de mesures des d'un punt de vista metodològic, és a dir. en funció dels mètodes generals d'obtenció dels resultats de mesura (tipus o classes de mesures), la classificació de mesures en funció de l'ús de principis i aparells de mesura (mètodes de mesura) i la classificació de mesures en funció de la dinàmica dels valors mesurats.
Tipus de mesures elèctriques
Segons els mètodes generals d'obtenció del resultat, les mesures es divideixen en els següents tipus: directes, indirectes i conjuntes.
Per a mesuraments directes incloure aquells el resultat dels quals s'obté directament de dades experimentals.La mesura directa es pot expressar convencionalment mitjançant la fórmula Y = X, on Y és el valor desitjat del valor mesurat; X — valor obtingut directament a partir de dades experimentals. Aquest tipus de mesura implica mesures de diverses magnituds físiques mitjançant instruments calibrats en unitats establertes.
Per exemple, mesures de corrent amb un amperímetre, temperatura amb un termòmetre, etc. Aquest tipus de mesura també inclou mesures on el valor desitjat d'una magnitud es determina per comparació directa amb una mesura. Els mitjans utilitzats i la simplicitat (o complexitat) de l'experiment no es tenen en compte a l'hora d'atribuir una mesura en línia recta.
Indirecta s'anomena aquesta mesura, en la qual el valor desitjat de la quantitat es troba sobre la base de la relació coneguda entre aquesta magnitud i les magnituds sotmeses a mesuraments directes. Per a mesures indirectes, el valor numèric del valor mesurat es determina calculant la fórmula Y = F (Xl, X2 ... Xn), on Y — el valor requerit del valor mesurat; NS1, X2, Xn - els valors de les magnituds mesurades. Un exemple de mesures indirectes és la mesura de potència en circuits de corrent continu amb un amperímetre i un voltímetre.
Les mesures conjuntes s'anomenen aquelles per a les quals es determinen els valors requerits de diferents magnituds resolent el sistema d'equacions que connecten els valors de les magnituds requerides amb les magnituds mesurades directament. Com a exemple de mesures conjuntes, es pot donar la definició dels coeficients en la fórmula relatius a la resistència de la resistència amb la seva temperatura: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Mètodes de mesura elèctrica
L'essència del mètode d'avaluació directa consisteix en el fet que el valor de la quantitat mesurada s'estima a partir de les lectures d'un (mesures directes) o diversos (mesures indirectes) dispositius, precalibrats en unitats de la quantitat mesurada o en unitats de altres magnituds de les quals depèn la magnitud mesurada.
L'exemple més senzill d'un mètode d'estimació directa és la mesura de cada magnitud amb un dispositiu l'escala del qual està graduada en les unitats adequades.
El segon gran grup de mètodes de mesura elèctrica es combina sota el nom general mètodes de comparació... Inclouen tots aquells mètodes de mesura elèctrica en què es compara el valor mesurat amb el valor reproduït per la mesura. Així, una característica distintiva dels mètodes de comparació és la implicació directa de les mesures en el procés de mesura.
Els mètodes de comparació es divideixen en els següents: nul, diferencial, substitució i concordança.
Mètode nul Aquest és un mètode per comparar un valor mesurat amb una mesura en què el resultat de la influència dels valors sobre la mesura es redueix a zero. Així, quan s'arriba a l'equilibri, un fenomen determinat desapareix, per exemple, el corrent en una secció d'un circuit o la tensió a través d'aquest, que es pot registrar amb l'ajuda d'aparells que serveixen per a aquesta finalitat. - Indicadors zero. A causa de l'alta sensibilitat dels indicadors zero, i també perquè les mesures es poden realitzar amb gran precisió, també s'obté una alta precisió de mesura.
Un exemple d'aplicació del mètode nul seria la mesura de la resistència elèctrica mitjançant un pont totalment equilibrat.
En el mètode diferencial, com en el mètode nul, el valor mesurat es compara directament o indirectament amb la mesura, i el valor del valor mesurat com a resultat de la comparació es jutja per la diferència entre els efectes produïts simultàniament per aquests valors. i el valor conegut reproduït per la mesura. Així, amb el mètode diferencial s'obté un equilibri incomplet del valor mesurat, i aquesta és la diferència entre el mètode diferencial i zero.
El mètode diferencial combina algunes de les característiques del mètode d'estimació directa i algunes de les característiques del mètode nul. Només pot donar un resultat de mesura molt precís si el valor mesurat i la mesura són lleugerament diferents entre si.
Per exemple, si la diferència entre aquestes dues quantitats és de l'1% i es mesura amb un error de fins a l'1%, aleshores l'error de mesura de la quantitat desitjada es redueix al 0,01% si no es tenen en compte els errors de mesura. Un exemple d'aplicació del mètode diferencial és la mesura de la diferència entre dues tensions amb un voltímetre, un dels quals es coneix amb gran precisió i l'altre és el valor desitjat.
Un exemple d'aplicació del mètode de substitució seria la mesura d'un relativament gran Resistència elèctrica DC mesurant successivament el corrent que circula per la resistència controlada i la mostra. El circuit ha d'estar alimentat per la mateixa font de corrent durant les mesures. La resistència de la font de corrent i del dispositiu que mesura el corrent ha de ser molt petita en comparació amb les resistències variables i de mostra.
Mètode de concordança És un mètode en el qual la diferència entre el valor mesurat i el valor reproduït a partir de la mesura es mesura mitjançant la concordança de la marca d'escala o senyals periòdics. Aquest mètode s'utilitza àmpliament en la pràctica de mesures no elèctriques.
Un exemple d'això és mesurar la longitud peu de rei… En mesures elèctriques, un exemple és la mesura de la velocitat corporal amb un estroboscopi.
També indicarem una classificació de mesures en funció del canvi en el temps del valor mesurat... En funció de si el valor mesurat canvia amb el temps o es manté inalterable durant el procés de mesura, es diferencia entre mesures estàtiques i dinàmiques. Estàticament es refereix a mesures de valors constants o estacionaris.Aquests inclouen mesures dels valors rms i d'amplitud de les quantitats, però en estat estacionari.
Si es mesuren valors instantanis de magnituds variables en el temps, les mesures s'anomenen dinàmiques... Si durant les mesures dinàmiques els instruments de mesura permeten observar contínuament els valors de la magnitud mesurada, aquestes mesures s'anomenen contínues.
És possible fer mesures de qualsevol magnitud mesurant els seus valors en alguns punts temporals t1, t2, etc. Com a resultat, no es coneixeran tots els valors de la quantitat mesurada, sinó només els valors en els moments seleccionats. Aquestes mesures s'anomenen separades.