Физические величины как объект измерений

Конспект лекций по дисциплине

 «Электротехнические измерения»

(базовый курс)

 

 

Специальность 15.02.07

“Автоматизация технологических процессов и производств”

 

 

Пермь 2018

 

Составитель: кандитат технических наук доцент Хлыбов Александр Борисович

Рекомендовано предметной цикловой комиссией электротехнических дисциплин

Протокол № от                2018г.

Оглавление

Глава 1                                                                                               5

1.1Физические величины как объект измерений                                            6

1.2.Международная система единиц физических величин                                6

1.3.Основые понятия об измерениях                                                                7

1.4. Виды средств измерений                                                                          10

1.5.Основные методы измерений                                                                    13

1.6. Классификация и показатели измерительных приборов                       16

Глава 2                                                                                                           20

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИЗМЕРЕНИЙ                              20

2.1.ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ                                       20

2.2.ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ                                           25

Глава 3                                                                                             30

МЕТОДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ                                             30

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ 30

3.2. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ                                                                   31

3.3.ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ                                                               35

3.4.ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ, РАБОТАЮЩИХ ПО МЕТОДУ СРАВНЕНИЯ                                  38                                                       

ГЛАВА 4                                                                                                           41

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ               41

4.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ 41

4.2.Конструктивные элементы электромеханических измерительных приборов. Основные понятия и определения.                                               45

4.3.Конструктивные элементы                                                                        49

4.4.Конструктивные схемы и принцип действия электроизмерительных приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем.                  52

4.4.1.Магнитоэлектрические приборы                                                           52

4.4.2.Электромагнитные приборы                                                                  55

4.5.Конструктивные схемы и принцип действия электроизмерительных приборов электродинамической и индукционной систем. Самопишущие и регистрирующие приборы                                                                               57

4.5.1.Электродинамические приборы.                                                            57

4.5.2.Индукционные приборы                                                                         59 ГЛАВА 5                                                                                                           61 ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ                                                        61 ГЛАВА 6                                                                                                           65                          ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ                 65            Измерение мощности в цепях постоянного тока.                                         65                  6.1.Измерение активной и реактивной энергии.                                           69 ГЛАВА 7                                                                                                           69

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО  СОПРОТИВЛЕНИЯ                          69                                                         7.1Измерение методом амперметра — вольтметра.                                      69  7.2 Измерение сопротивлений электрическими мостами.                            70                     7.3Измерение омметром.                                                                           72                                                 7.4 Измерение сопротивления заземления.                                                   ГЛАВА 8                                                                                                           74

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ И ЕМКОСТИ                                       74 ГЛАВА 9                                                                                                           77 ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И СДВИГА ФАЗ                                                  77    9.1 Измерение частоты                                                                                     77             9.2Измерение сдвига фаз.                                                                               79 Приложения                                                                    

Приложение 1   Гальванометр                                                                        81                                                                                             Приложение 2 Логометр                                                                                85                                                                                           Приложение 3 Потребление энергии электроприборами                           89                                                                                               Приложение 4   Мостовой метод измерения                                                 91                                                                                              Приложение 5 Компенсационный метод измерения                                      94                                                                                      Приложение 6 Электронно-лучевой осциллограф                                           96                                                                                                       Приложение 7 Основные виды сигналов                                                         100

                             

                              

                                      

ГЛАВА 1

       ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ

Физические величины как объект измерений

Объектом измерений являются физические величины, которые принято делить на основные и производные. Основные величины независимы друг от друга, но они важны для установления связей с другими физическими величинами, которые называют производными. Например, в формуле Эйнштейна основной величиной является масса, а производной величиной энергия. Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным - производные. Совокупность основных и производных единиц представляет собой систему единиц физических величин.

Первой системой единиц считается метрическая система, в которой за основную единицу длины был принят метр, а за единицу веса - вес 1  см³ химически чистой воды при температуре около +4 °С - грамм (позже килограмм). В 1799 г были изготовлены первые прототипы (эталоны) метра и килограмма. Кроме этих двух единиц метрическая система в своем первоначальном варианте включала в себя единицы площади(ap - площадь квадрата со стороной 10 м), объема(стер - объем куба с ребром 10 м) и вместимости(литр - объем куба с ребром 0,1 м). Таким образом, в метрической системе еще не было четкого подразделения единиц величин основные и производные.

Понятие системы единиц как совокупности основных и производных впервые было предложено немецким ученым К.Ф.Гаyссом в 1832 г. За основные единицы в этой системе были приняты: единица длины - миллиметр, единица массы миллиграмм, единица времени - секунда. Эту систему единицу назвали абсолютной.

Ученые разных стран предлагали и другие системы единиц физиологических величин для создания единой международной системы измерений. Однако в настоящее время некоторые страны мира продолжают проводить измерения на основе исторически сложившихся у них единиц измерения, например, в Великобритании, США и Канаде основной единицей масс считают фунт, причем его размер в системе "британских имперских мер" и "старых винчестерских мер" различен. В мировой практике наиболее широко распространена Международная система единиц (СИ).