Електрически измервания

TEMA1:

Метрологията е е наука за измерването, методите и средствата на измерване. Тя борави с понятия като величина, сигнал, измерване и т.н. Измерването е познавателен процес, при който с помощта на физичен експеримент се установява ваимно еднозначно съответствие м/у стойностите на измерваната величина и равноинтервален ред от стойности на друга величина, еднородна с измерваната, с цел да се реши основното уравнение на измерването Q=q[Q] , Q-измервана величина;[Q] – измервателна единица;q-изчислена стойност. Контролът е познавателен процес, при който чрез физичен експеримент се установява принадлежи ли стойността на контролираната величина към едно предварително зададено множество от стойности. Величината е свойство, общо в качествено отношение за много обекти – за тяхното състояние или за протичащи в тях процеси, но индивидуално като количество за всеки обект. Сигнал се нарича физичния процес, който е носител на информация за физичните величини. Може да бъде енергиен или материален, входен или изходен, и др видове. За всяка величина може да се въведе измервателна единица. Съвкупността от тези единици се нарича система от измервателни единици. Съществуват основни(условно независими от другите величини) и производни единици.Всяка единица има размерност – произведението от единиците на основните величини, повдигнато на някаква степен. Съществуват и безразмерни величини – в тяхната размерност всички основни величини имат нулеви степенни показатели. Съществува международна система от измервателни единици SI, изградена чрез основни, допълнителни и производни единици. Приети са 7 основни единици, приети като независими от гледна точка на размерността и 2 допълнителни единици . Всички други са производни , образувани от основните и допълнителни единици чрез алгебрични формули, изразяващи физични закони. Измерването е многооперационна процедура, съдържаща общи и специфични метрологични операции като възпроизвеждане, сравняване, измервателно преобразуване на величини. По начина на получаване на оценките за измерваната величина и за грешката измерванията се делят на преки, косвени, съвкупни и съвместни. Преки – оценката за стойностите и грешката се получават непосредствено от експерименталните данни. Косвени стойностите се намриат, като се използват известни аналитични зависимости м/у тази и други величини, които се измерват по пряк начин. Съвкупни – едновременно определяне на няколко косвено измерени еднородни величини. Техните стойности и грешки се намират след решаване на системи уравнения, чиито десни части са получени чрез преки измервания на величини, функционално свързани със съвкупно измерваните величини. Съвместни – разновидност на съвкупните, където търсените величини са разнородни. В зависимост от кратността на повторение измерванията се делят на еднократни и многократни. В зависимост от състоянието на измерваната величина във времето се делят на статични(величината е постоянна) и динамични(величината се променя по време на измерването). Методът за измерване е комплекс от теоретични и експериментални операции, които се изпълняват в съответсвие с даден принцип. Могат да бъдат методи със съпоставяне и методи с уравновесяване. Съпоставянето се осъществява еднократно, при едновременно използване на всички участващи средства за измерване, като предимство е бързодействието му. Уравновесяването се осъществява на няколко етапа във времето, като участващите средства не се използват едновременно, като се характеризира с висока точност, но изисква повече време за провеждане на измерването.

- нулев метод на измерване – изходната величина Хо се изменя постепенно до пълно уравновесяване с на измерваната величина Х. Мн точен метод

  • Диференциален метод - Х се сравнява с близка по стойност Хо, след което за нулев метод се използват комплексни средства. Предимства – с не много точно компл. Средства можем да получим много точен резултат.

  • Метод на заместването – към входа се подава сигнал Х1 и се запомня изходния сигнал Y1, след това се подава образцов сигнал Хо, който се променя докато втория изходен сигнал Y0 се изравни с Y1.






TEMA2:

Грешките се класифицират по различни признаци:

- според размерността си се делят на абсолютни, относителни и приведени:

1)Абсолютна (Δ) – разликата м/у измерената величина и истинската и стойност. (Хизм – Х)

2)Относителна (δ) – отношението на абсолютната грешка към Х в проценти = (делта/Х)*100% Характеризира точността на измерването

3) Приведена (γ) – абсолютната грешка / Хн (нормираща стойснот) * 100%

- според признака на възникване – основни(при нормални условия на работа) и долънителни(при допълнителни влияещи величини)

- според режима на изменение на измерваната величина – статичнии динамични

- според характера на изменение на измерваната величина – систематични (установени) и случайни (неустановени)

- според степента на зависимост на измерваната величина – мултипликативна (пропорционални на Y – |/_ ) и адитивна (независеща от Х - |--- )

Грешката на измерването представлява отклонението на резултата на измерването Хи от истинската стойност на измерваната величина. Инструменталната грешка се дължи на свойствата на използваните средства за измерване. Методичната грешка се дължи на несъвършенството и неизученост на използвания измервателен метод. Субективната грешка зависи от физичните и психичните особености на експериментатора. Ергономичното осигуряване на взаимодействите човек – средство за измерване влияе за увеличаване или намаляване на тази грешка.





TEMA3:

Средствата за измерване са технически у-ва, чрез които се осъществява измервателният п-с и които имат нормирани метрологични х-ки. Биват елементарни (мерки, измервателни преобразуватели и устройства за сравнение) и комплексни(измервателен уред- цялостно завършена система от елементарни средства). Мерките са средства за измерване, които възпроизвеждат физ. величина със зададен размер при установена грешка. Делят се на едноканални и многоканални, и регулируеми и нерегулируеми. Еталонът е вид мярка или комплексно средство за измерване, с което се установява най- точно възпроизвеждане или съхраняване на единицата на дадена физ. вел. Биват първични или вторични, и единични или групови. Измервателните преобразуватели служат за създаване със зададена точност на изходната вел. Y, функционално свързана с входната вел. X. Функцията Y=f(X) –>ф-я на преобразуване. Устройствата за сравнение (компараторите) служат за съпоставяне на две еднородни физ. вел. X₁ и X2. Комплексните средства за измерване са измервателните уреди, осъщесвяващи изцяло измервателния п-с. На изхода се получава информация за стойността на измерваната вел. в подходящо избрана форма. По своето устройство те представляват съвкупност от елементарни средства за измерване. Могат да бъдат класифицирани по различни признаци: Според структурните си особености са: уреди с пряко преобр., уреди с уравновесяване и уреди със смесено преобр. Уредите с пряко преобр. са средства с отворена структура. (електромеханични амперметри, волтметри и ватметри, цифрови честотомери). Уредите с уравновесено преобр. се състоят от две вериги- верига на правото и на обратното преобразуване и структурната схема е затворена. При смесеното преобр. в структурната с/ма на уредите само една част от звената е с обратна връзка (електронен волтметър) По начина на сравнение уредите се делят уреди с непосредствено сравняване и у-ди с непосредствена оценка. По своята структура първите са у-ди с уравновесяване, вторите- у-ди с пряко или смесено преобр.Според начина на отчитане има показващи (отчитат в момента на измерването) и регистриращи (изписват вел. във ф-я от времето ).По начина на представяне на изх. информация- аналогови и цифрови.

Осн. статична х-ка на средствата за измерване е ф-ята на пробразуване, която описва връзката м/у вх. и изх. сигнал в статичен режим. Y=f(X1…Xn;A1…An;Y1…Yn;B1…Bn) X- информативни парам. на вх. сигнал; А- неинф. парам на вх сигнал; Y- парам. на средството за изм.; В- парам. на влияещите вел. Стремежът наи- често е ф-ята на преобр. да бъде линейна : Y=KX; К- коеф. на преобр. Уравнението на скалата изразява връзката м/у скалните деления θ на уреда и изм. вел. Градуировъчната х-ка е екпериментално определената зависимост м/у вх. и изх. вел. Чувствителността характеризира способността на средствата за измерване да възприемат измененията на изм. вел. ∆X и най- малката стойност на ∆X се нарича праг на чувствителност. Константата С при аналоговите изм. у-ди е число, с което се умножава показанието на у-да. Метрологичните х-ки на ср. за измерване оказват пряко влияние в/у резултатите и грешките от изм. и служат за оценка на грешките при измервания, извършени при опр. работни усл. В статичен или динамичен режим. Нормирани- подлежат на нормиране от законодателността. Биват х-ки при нормални усл. и такива при промяна на влияещите фактори. Класовете на точност са обобщена х-ка на ср. за измерване, определяща границите на осн и допълнителните грешки, но не е непосредствена х-ка за точността. Класът на точност може да се дава по няколко начина: чрез абсолютна грешка(у-ди които имат ограничаване на допустимата осн грешка); чрез ред от числа (1.10^n, 2.10^n; n-цяло число)- за ср. за изм, при които допустимата грешка се изразява чрез относителната или приведената в %; чрез цифра в кръгче (граничната допустима грешка се изразява във вид на относителна грешка); чрез двучленна формула, две числа: c(относителна грешка),d(увеличаването на отн грешка при намаляване на изм. величина);

чрез число поставено м/у две линии под ъгъл(уреди с неравномерна скала за отчитане )





TEMA4:

Законът за разпределяне (ЗР) на плътността на вероятностите определя вероятността за появяване на различните стойности на случаината грешка- нормално и равномерно разпределяне. За да бъде разпр. нормално случайнте фактори трябва да бъдат безкрайно много(на практика>4) и да няма някой доминиращ. Нормалният ЗР се характ. със симетрия и монотонно намаляване на плътността на вероятностите. По равномерен ЗР се разпределят грешките от триене в лагерите на измервателните механизми, температурните грешки при равновероятни изменения на темп, грешка при отчитане по скалата на уреда и др.

В зависимост от информацията, която съдържа и начина, по който се изразява, оценката бива точкова и интервална. Точковата оценка се дава с едно единствено число, което е и краен резултат от многократните измервания и не съдържа информация за грешка. При повторни многократни измервания при едни и същи условия се достига до интервалната оценка за измерваната вел. при определена вероятност и при нея има наличие само на случайна грешка.

Оценките за истинската стойност на изм. вел. трябва да бъдат: неизместени, ефективни, достатъчни и състоятелни. Неизместена- математическото и очакване е равно на истинската стойност на изм. вел.; Ефективна- в сравнение с всички др оценки има най-малка дисперсия; Достатъчна- в нея е вложена цялата инф. от резултатите на наблюденията; Състоятелна- при увеличаване обема на извадката се приближава към истинската стойност на изм. вел.

При нормалното разпределение като оценка на матем. очакване на ред равноточни измервания е средноаритметичната с-ст: (X=1/n SUMA k=1 до n от Хi ). Методите за откриване на груби грешки и пропуски се свеждат до проверка на статистически хипотези за значимост. Разглеждат се нулевата и алтернативната хипотеза. Нулевата се проверява със случайно подбрана величина- статистически критерий. Ако нулевата хипотеза е вярна разпределението на статистическия критерий е познато като разпределение на Грабс. Стойностите които статистическият критерий може да приеме образуват две множества- първото се състои от стойности при които нулевата хипотеза се отхвърля(критична област), а останалите стойности образуват допустимата област. За отстраняване на систематичните грешки се използват следните методи: метод с предварително изучаване на грешката и въвеждане на поправки (променят се големината и знака на с/матичната грешка); метод с изкл. на източника на с/матичната грешка (експерименти за откриване на тези източници); метод със заместване(съпоставяне на търсената вел. с образцова); метод с компенсация на с/матичната грешка(правят се две измервания като се сменя знака на с/матичната грешка). Косвени многократни измервания: аргументите на косвеното измерване са многократно исмервани величини(пр. Определяне съпротивлението на резистор чрез многократно измерване на U и I). Целта е да се получи най- добра оценка на косвено измерваната вел. При нормално разпределение на резултатите и липса на корелация м/у измерваните аргументи се използва същия метод както при обработка на резултатите от преки многократни измервания- точкова или интервална.




TEMA6:

Компенсационен метод – същност, особености;

Компенсационният метод е сравнителен нулев метод, при който се извършва пряко сравнение ( противопоставане) на две независими една от друга еднородни енергийни величини ( напрежения или токове), едната от които е регулируема и известна, а другата – измерваната.

В измервателната практика по- често се среща сравнението на напрежения и затова тази разновидност на метода ще бъде разглеждана по- подробно.

Регулируемото (компенсиращо) напрежение Ек обикновено представлява регулируем напрежителен пад Uк, получен в/у известното съпротивление Rк при протичане на известен ток, наречен работен ток Ip. Ex=Uк=Ip.Rк Характерна особеност на компенсационния метод е, че при равновесие през източника Eк не протича ток. Чрез компенсационния метод се реализира идеален измервателен процес, при който не се консумира енергия от източника на измерваната величина. Този метод е особено подходящ при измерването на електродвижещи напрежения на маломощни източници. Друга особеност на компенсационния метод е, че съпротивлението на съединителните проводници в компенсационната верига не оказва влияние в/у резултата, тъй като при компенсация през тях не протича ток. Това дава възможност методът да се използва за измерване на напрежения на отдалечени източници. Точността на компенсационния метод се повишава значително при използване на еталонен или образцов източник на постоянно напрежение – нормален елемент, чието напрежение En е известно с висока точност. Ex=En.Rкx/Rкn Ip=const.

Компенсатори за постоянно напрежение. На основата на компенсационния метод са създадени уредите компенсатори, чрез които се отчита непосредствено стойността на измерваното напрежение. RN+rN=EN/Ip (схема 1)). Променливият резистор rN служи за температурна корекция на ЕДН ЕN и скалата му е градуирана пряко в стойности на ЕN. Известни са няколко различни начина за създаване на регулируемо компенсиращо напрежение: чрез делители на напрежение с шунтиращи декади, чрез двойни декади, чрез мостови схеми и чрез сумиране на токове.

Точността на компенсаторите се определя от констриктивните грешки на използваните резистори Rк, RN и rN. Sк1=∆Ir/∆Ex=1/(R’k + Rx + Rr) , където R’k – изходно съпротивлние на компенсатора; Rx - съпротивление на източника Еx; Rr - съпротивление на галванометъра. Най – висока чувствителност имат нискоомните компенсатори. Автоматични компенсатори - при тях процесът на уравновесяване е автоматизиран. Съществуват 2 вида: с циклично уравновесяване; със следящо уравновесяване. При АК с циклично ъравновесяване:Uк=Ек. Тези компенсатори са обикновено цифрови. При АК със следящо уравновесяване: ∆U=Ex-Uк Компенсаторите за постоянно напрежение се използват освен за непосредствено измерване на напрежения още и за косвено измерване на токове и съпротивления с висока точност. Затова те са особено подходящи за проверка на точни волтметри, амперметри, ватметри и мерки за съпротивление.

Компенсатори за променливо напрежение. Характерна особеност тук е, че поради липса на нормален елемент за променливо напрежение работния ток се измерва с точен електродинамичен амперметър, което ограничава точността на компенсаторите за променливо напрежение.

В зависимост от начина на получаване на компенсиращото напрежение се реализират 2 вида променливотокови компенсатори: полярно- координатни (полярни) и правоъгълно – координатни (комплексни) компенсатори. При полярно координатните компенсатори, компенсиращото напрежение Uк се изменя по модул чрез регулируем делител на напрежение ДН и по фаза чрез фазорегулатор ФР. При комплексни компенсатори компенсиращото напрежение съдържа 2 независими съставки, взаимно дефазирани на П/2. ( схема 2 и 3) Съшествен недостатък на компенсаторите за променливо напрежение е продължителният и труден процес на уравновесяване. Компенсаторите за променливо напрежение се използват за измерване на малки променливи ЕДН, комплексни съпротивления, коефициенти на предаване на четириполюсници, активни мощности, както и за проверка на измервателните трансформатори и фазомери.


















TEMA7:

Пряк и косвен метод за измерване на електрически съпротивления при постоянен ток.


Други реферати:
Автоматизирани системи за обучение на компютърна основа.
Действие на ензимите и фактори, от които зависи ензимната активност
Климактериум
Лептин
Наркотиците


Изтегли реферата



Наркотиците - Facebook Image
Сайтът се поддържа от DH Studio | pomagalo1.com © 2012 | Общи условия