Plan

Introducere

Contoare de curent

Măsurarea tensiunii

Dispozitive combinate ale sistemului magnetoelectric

electronic universal instrumente de măsurare

Măsurarea șunturilor

Instrumente pentru măsurarea rezistenței

Determinarea rezistenței la pământ

Fluxul magnetic

Inducţie

Referințe

Introducere

Măsurarea este procesul de găsire experimentală a valorii unei mărimi fizice, folosind mijloace tehnice speciale - instrumente de măsură.

Astfel, măsurarea este un proces informațional de obținere experimentală a unei relații numerice între o mărime fizică dată și unele dintre valorile acesteia, luate ca unitate de comparație.

Rezultatul unei măsurători este un număr numit găsit prin măsurarea unei mărimi fizice. Una dintre sarcinile principale ale măsurării este de a evalua gradul de aproximare sau diferență dintre valorile adevărate și reale ale mărimii fizice măsurate - eroare de măsurare.

Parametrii principali ai circuitelor electrice sunt: ​​curent, tensiune, rezistență, putere curentă. Pentru măsurarea acestor parametri se folosesc instrumente electrice de măsură.

Măsurarea parametrilor circuitelor electrice se realizează în două moduri: primul este o metodă de măsurare directă, al doilea este o metodă de măsurare indirectă.

Metoda de măsurare directă presupune obținerea rezultatului direct din experiență. O măsurătoare indirectă este o măsurătoare în care cantitatea dorită se găsește pe baza unei relații cunoscute între această mărime și cantitatea obținută ca urmare a măsurării directe.

Instrumentele electrice de măsurare sunt o clasă de dispozitive utilizate pentru măsurarea diferitelor mărimi electrice. Grupul de instrumente electrice de măsură mai include, pe lângă instrumentele de măsurare în sine, și alte instrumente de măsură - manometre, convertoare, instalații complexe.

Instrumentele electrice de măsură se clasifică astfel: după mărimea fizică măsurată și reproductibilă (ampermetru, voltmetru, ohmmetru, frecvențămetru etc.); dupa scop (instrumente de masura, masuri, traductoare de masura, instalatii si sisteme de masura, dispozitive auxiliare); prin metoda furnizării rezultatelor măsurătorilor (afișare și înregistrare); după metoda de măsurare (dispozitive de evaluare directă și aparate de comparare); după metoda de aplicare și proiectare (panou, portabil și staționar); după principiul de funcționare (electromecanic - magnetoelectric, electromagnetic, electrodinamic, electrostatic, ferodinamic, inducție, magnetodinamic; electronic; termoelectric; electrochimic).

În acest eseu voi încerca să vorbesc despre dispozitiv, despre principiul de funcționare, să dau o descriere și scurtă descriere aparate electrice de măsură din clasa electromecanica.

Măsurarea curentului

Ampermetrul este un dispozitiv pentru măsurarea curentului în amperi (Fig. 1). Scara ampermetrelor este calibrată în microamperi, miliamperi, amperi sau kiloamperi în conformitate cu limitele de măsurare ale dispozitivului. Într-un circuit electric, ampermetrul este conectat în serie cu secțiunea circuitului electric (Fig. 2) în care se măsoară curentul; pentru a crește limita de măsurare - cu un șunt sau printr-un transformator.

Cele mai comune ampermetre sunt cele în care partea în mișcare a dispozitivului cu indicatorul se rotește printr-un unghi proporțional cu mărimea curentului măsurat.

Ampermetrele sunt magnetoelectrice, electromagnetice, electrodinamice, termice, de inducție, detectoare, termoelectrice și fotoelectrice.

Ampermetrele magnetoelectrice măsoară curentul continuu; inducție și detector – forță AC; ampermetrele altor sisteme măsoară puterea oricărui curent. Cele mai precise și sensibile sunt ampermetrele magnetoelectrice și electrodinamice.

Principiul de funcționare al unui dispozitiv magnetoelectric se bazează pe crearea unui cuplu datorită interacțiunii dintre câmpul unui magnet permanent și curentul care trece prin înfășurarea cadrului. O săgeată este conectată la cadru, care se mișcă de-a lungul scalei. Unghiul de rotație al săgeții este proporțional cu puterea curentului.

Ampermetrele electrodinamice constau din bobine fixe și mobile conectate în paralel sau în serie. Interacțiunea dintre curenții care trec prin bobine determină deviații ale bobinei în mișcare și ale săgeții conectate la aceasta. Într-un circuit electric, ampermetrul este conectat în serie cu sarcina și când înaltă tensiune sau curenți mari – printr-un transformator.

Datele tehnice ale unor tipuri de ampermetre, miliampermetre, microampermetre, sisteme magnetoelectrice, electromagnetice, electrodinamice și termice de uz casnic sunt date în Tabelul 1.

Tabelul 1. Ampermetre, miliampermetre, microampermetre

Sistem de instrumente	Tipul dispozitivului	Clasa de precizie	Limite de măsurare
Magnetoelectric	M109	0,5	1; 2; 5; 10 A
	M109/1	0,5	1,5-3 A
	М45М	1,0	75mV
			75-0-75mV
	M1-9	0,5	10-1000 pA
	M109	0,5	2; 10; 50 mA
	200 mA
	М45М	1,0	1,5-150 mA
Electromagnetic	E514/3	0,5	5-10 A
	E514/2	0,5	2,5-5 A
	E514/1	0,5	1-2 A
	E316	1,0	1-2 A
	3316	1,0	2,5-5 A
	E513/4	1,0	0,25-0,5-1 A
	E513/3	0,5	50-100-200 mA
	E513/2	0,5	25-50-100 mA
	E513/1	0,5	10-20-40 mA
	E316	1,0	10-20 mA
Electrodinamic	D510/1	0,5	0,1-0,2-0,5-1-2-5 A
Termic	E15	1,0	30;50;100;300 mA

Măsurarea tensiunii

Voltmetru - dispozitiv de măsurare cu citire directă pentru determinarea tensiunii sau EMF în circuitele electrice (Fig. 3). Conectat în paralel cu sarcina sau sursa de energie electrică (Fig. 4).

După principiul de funcționare, voltmetrele se împart în: electromecanic - magnetoelectric, electromagnetic, electrodinamic, electrostatic, redresor, termoelectric; electronice - analogice și digitale. După scop: curent continuu; AC; puls; sensibil la faza; selectiv; universal. După proiectare și modalitate de aplicare: panou; portabil; staţionar. Datele tehnice ale unor voltmetre de uz casnic, milivoltmetre ale sistemelor magnetoelectrice, electrodinamice, electromagnetice și termice sunt prezentate în Tabelul 2.

Tabelul 2. Voltmetre și milivoltmetre

Sistem de instrumente	Tipul dispozitivului	Clasa de precizie	Limite de măsurare
Electrodinamic	D121	0,5	150-250 V
D567	0,5	15-600 V
Magnetoelectric	M109	0,5	3-600 V
M250	0,5	3; 50; 200; 400 V
М45М	1,0	75 mV;
75-0-75 mV
75-15-750-1500 mV
M109	0,5	10-3000 mV
Electrostatic	C50/1	1,0	30 V
C50/5	1,0	600 V
C50/8	1,0	3 kV
S96	1,5	7,5-15-30 kV
Electromagnetic	E515/3	0,5	75-600 V
E515/2	0,5	7,5-60 V
E512/1	0,5	1,5-15 V
Cu convertor electronic	F534	0,5	0,3-300 V
Termic	E16	1,5	0,75-50 V

Pentru măsurători în circuite de curent continuu se folosesc instrumente combinate ale sistemului magnetoelectric, amperi-voltmetre. Datele tehnice ale anumitor tipuri de dispozitive sunt prezentate în Tabelul 3.

Tabelul 3. Dispozitive combinate ale sistemului magnetoelectric.

Nume	Tip	Clasa de precizie	Limite de măsurare
Milivolt-miliampermetru	M82	0,5	15-3000 mV; 0,15-60 mA
Voltametru	M128	0,5	75mV-600V; 5; 10; 20 A
Amperi-voltmetru	M231	1,5	75-0-75 mV; 100-0-100 V;0,005-0-0,005 A; 10-0-10 A
Voltametru	M253	0,5	15mV-600V; 0,75 mA-3 A
Milivolt-miliampermetru	M254	0,5	0,15-60 mA; 15-3000 mV
Microamperevoltmetru	M1201	0,5	3-750 V; 0,3-750 pA
Voltametru	M1107	0,2	45mV-600V; 0,075 mA-30 A
Miliamp-voltmetru	М45М	1	7,5-150 V; 1,5 mA
Volt-ohmmetru	M491	2,5	3-30-300-600 V 30-300-3000 kOhm
Amperi-voltmetru	M493	2,5	3-300 mA; 3-600 V; 3-300 kOhm
Amperi-voltmetru	M351	1	75mV-1500V;15uA-3000mA;200Ohm-200Mohm

Date tehnice privind instrumentele combinate - amperi-voltmetre și amperi-voltmetre pentru măsurarea tensiunii și curentului, precum și a puterii în circuitele de curent alternativ.

Instrumentele portabile combinate pentru măsurarea circuitelor de curent continuu și alternativ asigură măsurarea curenților și rezistențelor continue și alternative, iar unele oferă, de asemenea, capacitatea elementului într-o gamă foarte largă, sunt compacte și au putere autoalimentată, ceea ce asigură aplicarea lor largă. Clasa de precizie a acestui tip de dispozitive este DC 2,5; pe variabilă – 4.0.

Instrumente electronice de măsurare universale

Măsurarea este procesul de găsire experimentală a valorii unei mărimi fizice folosind mijloace tehnice speciale. Instrumentele electrice de măsură sunt utilizate pe scară largă în monitorizarea funcționării instalațiilor electrice, în monitorizarea stării și a modurilor de funcționare a acestora, în luarea în considerare a consumului și a calității energiei electrice, în repararea și reglarea echipamentelor electrice.

Instrumentele electrice de măsurare sunt instrumente electrice de măsurare concepute pentru a genera semnale care sunt legate funcțional de mărimile fizice măsurate într-o formă care poate fi înțeleasă de un observator sau de un dispozitiv automat.

Instrumentele electrice de măsurare sunt împărțite în:

• după tipul de informații primite pe instrumentele de măsurare a cantităților electrice (curent, tensiune, putere etc.) și neelectrice (temperatură, presiune etc.);
• conform metodei de măsurare - pentru aparate de evaluare directă (ampermetru, voltmetru etc.) și aparate de comparație (punți de măsurare și compensatoare);
• după metoda de prezentare a informaţiei măsurate – analogică şi discretă (digitală).

Cele mai utilizate dispozitive analogice pentru evaluarea directă sunt clasificate după următoarele criterii: tipul de curent (direct sau alternativ), tipul mărimii măsurate (curent, tensiune, putere, defazaj), principiul de funcționare (magnetoelectric, electromagnetic, electro). - și ferodinamice), clasa de precizie și condițiile de funcționare.

Pentru a extinde limitele de măsurare ale dispozitivelor electrice care funcționează pe curent continuu, sunt utilizate șunturi (pentru curent) și rezistențe suplimentare Rd (pentru tensiune); pe curent alternativ, transformatoare de curent (tt) și transformatoare de tensiune (tn).

Instrumente utilizate pentru măsurarea mărimilor electrice.

Măsurarea tensiunii se realizează cu un voltmetru (V), conectat direct la bornele secțiunii circuitului electric studiat.

Măsurarea curentului se realizează cu un ampermetru (A), conectat în serie cu elementele circuitului studiat.

Măsurarea puterii (W) și a defazajului () în circuitele de curent alternativ se realizează folosind un wattmetru și un contor de fază. Aceste dispozitive au două înfășurări: o înfășurare fixă ​​de curent, care este conectată în serie, și o înfășurare de tensiune în mișcare, conectată în paralel.

Contoarele de frecvență sunt folosite pentru a măsura frecvența curentului alternativ (f).

Pentru a măsura și a contabiliza energia electrică - contoare de energie electrică conectate la circuitul de măsurare în mod similar cu wattmetrele.

Principalele caracteristici ale instrumentelor electrice de măsură sunt: ​​acuratețea, variațiile de citire, sensibilitatea, consumul de energie, timpul de stabilire a citirii și fiabilitatea.

Principalele părți ale dispozitivelor electromecanice sunt circuitul electric de măsurare și mecanismul de măsurare.

Circuitul de măsurare al dispozitivului este un convertor și este format din diverse conexiuni de rezistență activă și reactivă și alte elemente, în funcție de natura conversiei. Mecanismul de măsurare transformă energia electromagnetică în energie mecanică necesară mișcării unghiulare a părții sale mobile în raport cu cea staționară. Mișcările unghiulare ale indicatorului a sunt legate funcțional de cuplul și momentul de contracarare al dispozitivului printr-o ecuație de transformare de forma:

k este constanta de proiectare a dispozitivului;

Mărimea electrică sub influența căreia săgeata dispozitivului deviază cu un unghi

Pe baza acestei ecuații, se poate argumenta că dacă:

1. introduceți cantitatea X la prima putere (n=1), apoi a va schimba semnul când polaritatea se schimbă, iar dispozitivul nu poate funcționa la alte frecvențe decât 0;
2. n=2, atunci aparatul poate funcționa atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ;
3. ecuația include mai mult de o cantitate, apoi puteți alege oricare dintre cantități ca intrare, lăsând restul constant;
4. sunt introduse două cantități, apoi dispozitivul poate fi folosit ca convertor multiplicator (wattmetru, contor) sau convertor divizor (contor de fază, contor de frecvență);
5. cu două sau mai multe valori de intrare pe un curent nesinusoidal, dispozitivul are proprietatea de selectivitate în sensul că abaterea părții mobile este determinată de valoarea unei singure frecvențe.

Elementele comune sunt: ​​un dispozitiv de citire, o parte mobilă a mecanismului de măsurare, dispozitive pentru crearea cuplului, contracararea și calmarea momentelor.

Dispozitivul de citire are o scară și un indicator. Intervalul dintre semnele de scară adiacente se numește divizare.

Valoarea diviziunii instrumentului este valoarea mărimii măsurate care face ca acul instrumentului să se devieze cu o diviziune și este determinată de dependențe:

Scalele pot fi uniforme sau neuniforme. Zona dintre valorile inițiale și finale ale scalei se numește intervalul citirilor instrumentului.

Citirile instrumentelor electrice de măsurare diferă oarecum de valorile reale ale mărimilor măsurate. Acest lucru este cauzat de frecarea în partea de măsurare a mecanismului, influența câmpurilor magnetice și electrice externe, modificări ale temperaturii ambientale etc. Diferența dintre valorile Ai măsurate și Ad reale ale cantității controlate se numește eroare absolută de măsurare:

Deoarece eroarea absolută nu oferă o idee despre gradul de precizie a măsurării, se utilizează eroarea relativă:

Deoarece valoarea reală a mărimii măsurate în timpul măsurării este necunoscută, clasa de precizie a dispozitivului poate fi utilizată pentru a o determina.

Ampermetrele, voltmetrele și wattmetrele sunt împărțite în 8 clase de precizie: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0. Numărul care indică clasa de precizie determină cea mai mare eroare de bază redusă pozitivă sau negativă pe care o are un anumit dispozitiv. De exemplu, pentru o clasă de precizie de 0,5, eroarea dată va fi de ±0,5%.

Specificații ampermetre

Numele parametrului	Ampermetre E47	Voltmetre E47
Sistem	electromagnetic	electromagnetic
Metoda de ieșire a informațiilor	analogic	analogic
Domeniul de măsurare	0...3000 A	0...600 V
Metoda de instalare	pe panoul de scut	pe panoul de scut
Metoda de comutare	<50 А- непосредственный, >100 A - prin transformator de curent cu curent secundar de 5 A	direct
Clasa de precizie	1,5	1,5
Limita erorii de bază admisibile a instrumentelor, %	±1,5	±1,5
Tensiune nominală de funcționare, nu mai mult	400 V	600 V
Supraîncărcare permisă pe termen lung (nu mai mult de 2 ore)		120% din valoarea finală a domeniului de măsurare
Timp mediu până la eșec, nu mai puțin, h	65000	65000
Termen mediu serviciu, cel puțin, ani	8	8
Temperatura aerului ambiant, °C	20±5	20±5
Frecvența valorii măsurate, Hz	45...65	45...65
Poziția planului de montare	vertical	vertical
Dimensiuni, mm	72x72x73,5 96x96x73,5	72x72x73,5 96x96x73,5

Instrumente electrice de masura (ampermetre si voltmetre) seria E47

Ele sunt utilizate în dispozitive complete de joasă tensiune din rețelele electrice de distribuție a unităților rezidențiale, comerciale și industriale.

Ampermetrele E47 - instrumente de măsurare electrice electromagnetice analogice - sunt concepute pentru a măsura curentul în circuitele electrice de curent alternativ.

Voltmetrele E47 - instrumente de măsurare electrice electromagnetice analogice - sunt concepute pentru a măsura tensiunea în circuitele electrice de curent alternativ.

Gamă largă de măsurare: ampermetre până la 3000 A, voltmetre până la 600 V. Clasa de precizie 1.5.

Ampermetrele proiectate pentru măsurarea curenților de peste 50 A sunt conectate la circuitul care este măsurat printr-un transformator de curent cu un curent de funcționare secundar nominal de 5 A.

Principiul de funcționare al ampermetrelor și voltmetrelor din seria E47

Ampermetrele și voltmetrele E47 sunt dispozitive cu sistem electromagnetic. Ele constau dintr-o bobină rotundă cu miezuri mobile și staționare plasate în interior. Când curentul trece prin spirele bobinei, se creează un câmp magnetic care magnetizează ambele nuclee. Ca urmare.

polii asemănători ai miezurilor se resping reciproc, iar miezul mobil rotește axa cu săgeata. Pentru a proteja împotriva influenței negative a câmpurilor magnetice externe, bobina și miezurile sunt protejate de un scut metalic.

Principiul de funcționare al dispozitivelor de sistem magnetoelectric se bazează pe interacțiunea câmpului unui magnet permanent și a conductorilor cu curentul, iar sistemul electromagnetic se bazează pe retragerea unui miez de oțel într-o bobină staționară atunci când există curent în acesta. Sistemul electrodinamic are două bobine. Una dintre bobine, mobilă, este montată pe o axă și se află în interiorul bobinei staționare.

Principiul de funcționare al dispozitivului, posibilitatea de funcționare a acestuia în anumite condiții, erorile maxime posibile ale dispozitivului pot fi stabilite conform simbolurilor imprimate pe cadranul dispozitivului.

De exemplu: (A) - ampermetru; (~) - curent alternativ de la 0 la 50A; () - poziție verticală, clasa de precizie 1.0 etc.

Transformatoarele de măsurare a curentului și a tensiunii au miezuri magnetice feromagnetice pe care sunt amplasate înfășurările primare și secundare. Numărul de spire al înfășurării secundare este întotdeauna mai mare decât cel primar.

Bornele înfășurării primare a transformatorului de curent sunt desemnate cu literele L1 și L2 (linie), iar înfășurările secundare cu I1 și I2 (măsurare). Conform normelor de siguranță, unul dintre bornele înfășurării secundare a transformatorului de curent, precum și transformatorul de tensiune, este împământat, ceea ce se face în cazul deteriorării izolației. Înfășurarea primară a transformatorului de curent este conectată în serie cu obiectul măsurat. Rezistența înfășurării primare a transformatorului de curent este mică în comparație cu rezistența consumatorului. Înfășurarea secundară este conectată la ampermetrul și circuitele de curent ale dispozitivelor (wattmetru, contor etc.). Înfășurările curente ale wattmetrelor, contoarelor și releelor ​​sunt evaluate la 5A, voltmetrele, circuitele de tensiune ale wattmetrelor, contoarelor și înfășurările releului sunt evaluate la 100 V.

Rezistența ampermetrului și a circuitelor de curent ale wattmetrului este mică, astfel încât transformatorul de curent funcționează de fapt în modul scurtcircuit. Curentul nominal al înfășurării secundare este de 5A. Raportul de transformare al unui transformator de curent este egal cu raportul dintre curentul primar și curentul nominal al înfășurării secundare, iar pentru un transformator de tensiune - raportul dintre tensiunea primară și curentul nominal secundar.

Rezistența voltmetrului și a circuitelor de tensiune ale instrumentelor de măsură este întotdeauna mare și se ridică la cel puțin o mie de ohmi. În acest sens, transformatorul de tensiune funcționează în modul inactiv.

Citirile dispozitivelor conectate prin transformatoare de curent și tensiune trebuie înmulțite cu raportul de transformare.

transformatoare de curent TTI

Transformatoarele de curent TTI sunt destinate: pentru utilizare în schemele de contorizare a energiei electrice pentru decontări cu consumatorii; pentru utilizare în scheme comerciale de contorizare a energiei electrice; pentru transmiterea unui semnal de informare de măsurare către instrumente de măsură sau dispozitive de protecție și control. Carcasa transformatorului este neseparabila si sigilata cu un autocolant, ceea ce face imposibil accesul la infasurarea secundara. Bornele înfășurării secundare sunt acoperite cu un capac transparent, care asigură siguranță în timpul funcționării. În plus, capacul poate fi sigilat. Acest lucru este deosebit de important în circuitele de contorizare a energiei electrice, deoarece ajută la prevenirea accesului neautorizat la bornele înfășurării secundare.

Bara colectoare din cupru cositorizată încorporată a modificării TTI-A face posibilă conectarea atât a conductoarelor din cupru, cât și a celor din aluminiu.

Tensiune nominală - 660 V; frecvența nominală a rețelei - 50 Hz; Clasa de precizie a transformatorului 0,5 și 0,5S; curent de funcționare secundar nominal - 5A.

Caracteristicile tehnice ale transformatoarelor TTI

Modificari la transformator	Curentul primar nominal al transformatorului, A
TTI-A	5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 80; 100; 120; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 800; 1000
TTI-30	150; 200; 250; 300
TTI-40	300; 400; 500; 600
TTI-60	600; 750; 800; 1000
TTI-85	750; 800; 1000; 1200; 1500
TTI-100	1500; 1600; 2000; 2500; 3000
TTI-125	1500; 2000; 2500; 3000; 4000; 5000

Dispozitivele electronice analogice sunt o combinație de diverse convertoare electronice și un dispozitiv magnetoelectric și sunt utilizate pentru măsurarea cantităților electrice. Au impedanță mare de intrare (consum redus de energie de la obiectul de măsurat) și sensibilitate ridicată. Folosit pentru măsurători în circuite de înaltă și înaltă frecvență.

Principiul de funcționare al instrumentelor digitale de măsură se bazează pe conversia semnalului continuu măsurat într-un cod electric afișat în formă digitală. Avantajele sunt mici erori de măsurare (0,1-0,01%) într-o gamă largă de semnale măsurate și performanță ridicată de la 2 la 500 de măsurători pe secundă. Pentru a suprima interferențele industriale, acestea sunt echipate cu filtre speciale. Polaritatea este selectată automat și indicată pe dispozitivul de citire. Conține rezultate către un dispozitiv de imprimare digitală. Ele sunt folosite pentru a măsura tensiunea și curentul, precum și parametrii pasivi - rezistență, inductanță, capacitate. Vă permite să măsurați frecvența și abaterea acesteia, intervalul de timp și numărul de impulsuri.

Parametrii principali ai circuitelor electrice sunt: ​​pentru un circuit de curent continuu, rezistenta R, pentru rezistența activă a circuitului de curent alternativ , inductanţă , capacitate , rezistență complexă .

Următoarele metode sunt cele mai des folosite pentru măsurarea acestor parametri: ohmmetru, ampermetru - voltmetru, punte. Utilizarea compensatoarelor pentru măsurarea rezistenței deja discutat la punctul 4.1.8. Să luăm în considerare alte metode.

Ohmmetre. Direct și rapid rezistența elementelor circuitului DC poate fi măsurată folosind un ohmmetru. În diagramele prezentate în Fig. 16 EI- mecanism de măsurare magnetoelectric.

La o tensiune de alimentare constantă
citirile mecanismului de masurare depind numai de valoarea rezistentei masurate
. Prin urmare, scara poate fi gradată în unități de rezistență.

Pentru un circuit în serie de conectare a unui element cu rezistență
(Fig. 4.16, ) unghiul de deviere a indicatorului

,

Pentru un circuit paralel (Fig. 4.16, )

,

Unde - sensibilitatea mecanismului de măsurare magnetoelectric; - rezistenta mecanismului de masurare;
- rezistența rezistenței suplimentare. Deoarece valorile tuturor cantităților din partea dreaptă a ecuațiilor de mai sus, cu excepția
, atunci unghiul de abatere este determinat de valoare
.

Scalele ohmmetrului pentru ambele circuite sunt neuniforme. Într-un circuit în serie, spre deosebire de un circuit paralel, scala zero este aliniată cu unghiul maxim de rotație al părții mobile. Ohmmetrele cu circuit în serie sunt mai potrivite pentru măsurarea rezistențelor mari, iar cele cu circuit paralel sunt mai potrivite pentru măsurarea celor mici. De obicei, ohmmetrele sunt fabricate sub formă de dispozitive portabile din clasele de precizie 1.5 și 2.5. Ca sursă de energie este folosită bateria. Necesitatea de a seta zero folosind un corector este un dezavantaj major al ohmmetrelor luate în considerare. Acest dezavantaj este absent la ohmmetrele cu logometru magnetoelectric.

Schema de conectare a raportometrului din ohmmetru este prezentată în Fig. 4.17. În această schemă 1 și 2 - bobine de raportometru (rezistența acestora Şi );
Şi
- rezistente suplimentare incluse permanent in circuit.

,

apoi abaterea acului logometrului

,

adică unghiul de abatere este determinat de valoare
și nu depinde de tensiune .

Ohmmetrele cu logometru au modele diferite în funcție de limita de măsurare necesară, scopul (panou sau dispozitiv portabil), etc.

Metoda ampermetru-voltmetru. Această metodă este o metodă indirectă de măsurare a rezistenței elementelor circuitelor de curent continuu și alternativ. Un ampermetru și un voltmetru măsoară curentul și, respectiv, tensiunea pe rezistență.
a cărui valoare este apoi calculată folosind legea lui Ohm:
. Precizia determinării rezistenței prin această metodă depinde atât de precizia instrumentelor, cât și de circuitul de comutare utilizat (Fig. 4.18, Şi ).

Când se măsoară rezistențe relativ mici (mai puțin de 1 ohm), circuitul din Fig. 4.18, de preferat, deoarece voltmetrul este conectat direct la rezistența măsurată
, și curentul , măsurat cu un ampermetru, este egal cu suma curentului din rezistența măsurată și curent într-un voltmetru , adică
. Deoarece >>, Asta
.

Când se măsoară rezistențe relativ mari (mai mult de 1 Ohm), circuitul din Fig. 4.18, , deoarece ampermetrul măsoară direct curentul din rezistență
, si tensiunea , măsurată cu un voltmetru este egală cu suma tensiunilor de pe ampermetru
și rezistența măsurată
, adică
. Deoarece
>>
, Asta
.

Scheme schematice de pornire a dispozitivelor pentru măsurarea impedanței elementelor
Circuitele AC care utilizează metoda ampermetru-voltmetru sunt aceleași ca pentru măsurarea rezistenței
. În acest caz, pe baza valorilor de tensiune măsurate si curent determina rezistenta totala
.

Evident, această metodă nu poate măsura argumentul rezistenței testate. Prin urmare, metoda ampermetru-voltmetru poate măsura inductanța bobinelor și capacitatea condensatoarelor, pierderile în care sunt destul de mici. În acest caz

;
.

Măsurarea parametrilor electrici este o etapă obligatorie în dezvoltarea și producția de produse electronice. Pentru a controla calitatea dispozitivelor fabricate, este necesară monitorizarea pas cu pas a parametrilor acestora. Determinarea corectă a funcționalității viitorului complex de control și măsurare necesită determinarea tipurilor de control electric: industrial sau de laborator, complet sau selectiv, statistic sau unic, absolut sau relativ etc.

În structura producției de produse se disting următoarele tipuri de control:

• Control de intrare;
• Controlul interoperațional;
• Monitorizarea parametrilor de funcționare;
• Teste de acceptare.

În timpul producției plăci de circuite imprimateși componente electronice (zona ciclului de inginerie a instrumentelor), este necesar să se efectueze controlul calității primite al materiilor prime și componentelor, controlul calității electrice a metalizării plăcilor de circuite imprimate finite și controlul parametrilor de funcționare ale asamblate. componente electronice. Pentru a rezolva aceste probleme, sistemele moderne de producție folosesc cu succes sisteme de control electric de tip adaptor, precum și sisteme cu sonde „zburătoare”.

Fabricarea componentelor într-un pachet (ciclu de producție ambalat), la rândul său, va necesita controlul parametric de intrare al cristalelor și pachetelor individuale, controlul interoperațional ulterior după sudarea cablurilor de cristal sau instalarea acestora și, în final, controlul parametric și funcțional al produs finit.

Pentru fabricarea componentelor semiconductoare și circuite integrate(producția de cristale) va necesita un control mai detaliat al caracteristicilor electrice. Inițial, este necesar să se controleze proprietățile plăcii, atât de suprafață, cât și volumetrice, după care se recomandă controlul caracteristicilor principalelor straturi funcționale, iar după aplicarea straturilor de metalizare, se verifică calitatea performanței și proprietățile electrice ale acesteia. După ce a primit structura pe placă, este necesar să se efectueze teste parametrice și funcționale, să se măsoare caracteristicile statice și dinamice, să se monitorizeze integritatea semnalului, să se analizeze proprietățile structurii și să se verifice caracteristicile de performanță.

Măsurători parametrice:

Analiza parametrică include un set de tehnici de măsurare și monitorizare a fiabilității parametrilor de tensiune, curent și putere, fără a monitoriza funcționalitatea dispozitivului. Măsurarea electrică implică aplicarea unui stimul electric dispozitivului care este măsurat (DUT) și măsurarea răspunsului DUT. Măsurătorile parametrice se efectuează în curent continuu (măsurători standard DC ale caracteristicilor curent-tensiune (CV), măsurători ale circuitelor de putere etc.), la frecvențe joase (măsurători multi-tensiune ale caracteristicilor capacitate-tensiune (CV), măsurători ale caracteristicilor complexe impedanta si imitanta, analiza materialelor, etc.), masuratori de impuls (caracteristici curent-tensiune de impuls, depanare timp de raspuns etc.). Pentru a rezolva problemele de măsurători parametrice, se utilizează un număr mare de echipamente specializate de control și măsurare: generatoare de forme de undă arbitrare, surse de alimentare (DC și AC), sursămetre, ampermetre, voltmetre, multimetre, LCR și contoare de impedanță, analizoare parametrice și trasoare de curbe , și multe altele, precum și un număr mare de accesorii, consumabile și dispozitive.

Aplicație:

• Măsurarea caracteristicilor de bază (curent, tensiune, putere) ale circuitelor electrice;
• Măsurarea rezistenței, capacității și inductanței pasive și elemente active circuite electrice;
• Măsurarea impedanței totale și a imitenței;
• Măsurarea caracteristicilor curent-tensiune în moduri cvasistatice și pulsate;
• Măsurarea caracteristicilor curent-tensiune în moduri cvasistatice și multifrecvență;
• Caracterizarea componentelor semiconductoare;
• Analiza eșecului.

Măsurători funcționale:

Analiza funcțională include un set de tehnici pentru măsurarea și monitorizarea performanței dispozitivului în timpul operațiunilor de bază. Aceste tehnici vă permit să construiți un model (fizic, compact sau comportamental) al unui dispozitiv pe baza datelor obținute în timpul procesului de măsurare. Analiza datelor obținute vă permite să monitorizați stabilitatea caracteristicilor dispozitivelor fabricate, să le cercetați și să dezvoltați altele noi, să depanați procesele tehnologice și să ajustați topologia. Pentru rezolvarea problemelor funcționale de măsurare se utilizează un număr mare de echipamente de testare și măsurare specializate: osciloscoape, analizoare de rețea, contoare de frecvență, contoare de zgomot, contoare de putere, analizoare de spectru, detectoare și multe altele, precum și un număr mare de accesorii, accesorii și dispozitive.

Aplicație:

• Măsurarea semnalelor slabe: parametrii de transmisie și reflectare a semnalului, controlul manipulării;
• Măsurători de semnal puternic: compresie câștig, măsurători Load-Pull, etc.;
• Generarea și conversia frecvenței;
• Analiza formei de undă în domenii de timp și frecvență;
• Măsurarea cifrei de zgomot și analiza parametrilor de zgomot;
• Verificarea purității semnalului și analiza distorsiunii intermodulației;
• Analiza integrității semnalului, standardizare;

Măsurătorile sondei:

Măsurătorile sondei trebuie evidențiate separat. Dezvoltarea activă a micro- și nanoelectronicii a condus la necesitatea de a efectua măsurători precise și fiabile pe o napolitană, care sunt posibile numai cu un contact de înaltă calitate, stabil și fiabil, care nu distruge dispozitivul. Soluția la aceste probleme se realizează prin utilizarea stațiilor de sonde, special concepute pentru un anumit tip de măsurare care realizează controlul sondei. Stațiile sunt concepute special pentru a exclude influențele externe, propriul zgomot și pentru a menține „puritatea” experimentului. Toate măsurătorile sunt date la nivel de napolitană/ciob, înainte de a fi împărțită în cristale și ambalată.

Aplicație:

• Măsurarea concentrației purtătorului de sarcină;
• Măsurarea rezistenței de suprafață și volum;
• Analiza calitatii materialelor semiconductoare;
• Efectuarea testelor parametrice la nivel de napolitană;
• Comportamentul analizei funcționale la nivel de plachetă;
• Efectuarea măsurătorilor și monitorizării parametrilor electrofizici (vezi mai jos) ai dispozitivelor semiconductoare;
• Controlul calitatii proceselor tehnologice.

Măsurători radio:

Măsurarea emisiilor radio, compatibilitatea electromagnetică, comportamentul semnalului dispozitivelor transceiver și sistemelor de alimentare cu antenă, precum și imunitatea lor la zgomot, necesită condiții experimentale externe speciale. Măsurătorile RF necesită o abordare separată. Nu numai caracteristicile receptorului și ale emițătorului, ci și mediul electromagnetic extern (fără a exclude interacțiunea caracteristicilor de timp, frecvență și putere, precum și locația tuturor elementelor sistemului unul față de celălalt, precum și designul activului). elemente) contribuie la influenţa lor.

Aplicație:

• Găsire radar și direcție;
• Sisteme de telecomunicatii si comunicatii;
• Compatibilitate electromagnetică și imunitate la zgomot;
• Analiza integrității semnalului, standardizare.

Măsurători electrofizice:

Măsurarea parametrilor electrici interacționează adesea strâns cu măsurarea/impactul parametrilor fizici. Măsurătorile electrofizice sunt utilizate pentru toate dispozitivele care convertesc orice influență externă în energie electrică și/sau invers. LED-urile, sistemele microelectromecanice, fotodiodele, senzorii de presiune, debit și temperatură, precum și toate dispozitivele bazate pe acestea, necesită o analiză calitativă și cantitativă a interacțiunii caracteristicilor fizice și electrice ale dispozitivelor.

Aplicație:

• Măsurarea intensității, a lungimii de undă și a direcției radiației, a caracteristicilor curent-tensiune, a fluxului luminos și a spectrului LED;
• Măsurarea sensibilității și a zgomotului, a caracteristicilor curent-tensiune, a caracteristicilor spectrale și luminoase ale fotodiodelor;
• Analiza sensibilității, liniarității, acurateței, rezoluției, pragurilor, reacției, zgomotului, răspunsului tranzitoriu și eficienței energetice pentru actuatoarele și senzorii MEMS;
• Analiza performanței dispozitivelor semiconductoare (cum ar fi actuatoarele și senzorii MEMS) în vid și într-o cameră presiune mare;
• Analiza caracteristicilor dependențelor de temperatură, curenților critici și influența câmpurilor în supraconductori.

Obiecte măsurători electrice sunt toate mărimile electrice și magnetice: curent, tensiune, putere, energie, flux magnetic etc. Determinarea valorilor acestor mărimi este necesară pentru a evalua funcționarea tuturor dispozitivelor electrice, ceea ce determină importanța excepțională a măsurătorilor în electrotehnică.

Dispozitivele electrice de măsurare sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru măsurarea mărimilor neelectrice (temperatură, presiune etc.), care în acest scop sunt convertite în proporții cu acestea. cantități electrice. Astfel de metode de măsurare sunt cunoscute colectiv ca măsurători electrice ale mărimilor neelectrice. Utilizarea metodelor de măsurare electrică face posibilă transmiterea relativ ușoară a citirilor instrumentelor pe distanțe lungi (telecontorizare), controlul mașinilor și dispozitivelor (control automat), efectuarea automată a operațiunilor matematice asupra cantităților măsurate, pur și simplu înregistrarea (de exemplu, pe bandă) progresul a proceselor controlate etc. Astfel, măsurătorile electrice sunt necesare atunci când se automatizează o mare varietate de procese de producţie.

În Uniunea Sovietică, dezvoltarea producției de instrumente electrice decurge în paralel cu dezvoltarea electrificării țării și mai ales rapid după Marele Război Patriotic. Calitatea înaltă a echipamentului și acuratețea necesară a instrumentelor de măsură în uz sunt garantate de supravegherea de stat a tuturor măsurilor și instrumentelor de măsurare.

12.2 Măsuri, instrumente de măsurare și metode de măsurare

Măsurarea oricărei mărimi fizice constă în compararea acesteia printr-un experiment fizic cu valoarea mărimii fizice corespunzătoare luată ca unitate. În cazul general, pentru o astfel de comparație a mărimii măsurate cu o măsură - o reproducere reală a unei unități de măsură - aveți nevoie dispozitiv de comparație. De exemplu, o bobină de rezistență standard este utilizată ca măsură de rezistență împreună cu un dispozitiv de comparație - o punte de măsurare.

Măsurarea este mult simplificată dacă există dispozitiv de citire directă(numit și instrument indicator), care arată valoarea numerică a unei mărimi măsurate direct pe o scală sau cadran. Exemplele includ ampermetru, voltmetru, wattmetru, contor de energie electrică. Când se măsoară cu un astfel de dispozitiv, nu este necesară o măsură (de exemplu, o bobină de rezistență standard), dar a fost necesară o măsură la calibrarea scalei acestui dispozitiv. De regulă, instrumentele de comparație au acuratețe și sensibilitate mai mari, dar măsurarea cu instrumente de citire directă este mai simplă, mai rapidă și mai ieftină.

În funcție de modul în care sunt obținute rezultatele măsurătorilor, măsurătorile se disting între directe, indirecte și cumulative.

Dacă rezultatul măsurării oferă în mod direct valoarea dorită a cantității studiate, atunci o astfel de măsurătoare este una dintre cele directe, de exemplu, măsurarea curentului cu un ampermetru.

Dacă mărimea măsurată trebuie determinată pe baza măsurătorilor directe ale altor mărimi fizice cu care mărimea măsurată este legată printr-o anumită relație, atunci măsurarea este clasificată drept indirectă. De exemplu, o măsurătoare indirectă va fi rezistența unui element al unui circuit electric atunci când se măsoară tensiunea cu un voltmetru și curentul cu un ampermetru.

Trebuie avut în vedere faptul că cu măsurarea indirectă este posibilă o scădere semnificativă a preciziei în comparație cu acuratețea cu măsurarea directă datorită adăugării erorilor în măsurătorile directe ale mărimilor incluse în ecuațiile de calcul.

Într-un număr de cazuri, rezultatul final al măsurării a fost derivat din rezultatele mai multor grupuri de măsurători directe sau indirecte ale mărimilor individuale, iar valoarea studiată depinde de mărimile măsurate. Această măsurătoare se numește cumulativ. De exemplu, măsurătorile cumulate includ determinarea coeficientului de temperatură al rezistenței electrice a unui material pe baza măsurătorilor rezistenței materialului la diferite temperaturi. Măsurătorile cumulate sunt tipice pentru studiile de laborator.

În funcție de metoda de utilizare a instrumentelor și măsurilor, se obișnuiește să se distingă următoarele metode principale de măsurare: măsurare directă, zero și diferențială.

Când se utilizează metoda de masurare directa(sau citire directă) mărimea măsurată este determinată de

citirea directă a citirii unui dispozitiv de măsurare sau compararea directă cu o măsură a unei mărimi fizice date (măsurarea curentului cu un ampermetru, măsurarea lungimii cu un metru). În acest caz, limita superioară a preciziei de măsurare este precizia dispozitivului indicator de măsurare, care nu poate fi foarte mare.

La măsurare metoda zero o cantitate exemplară (cunoscută) (sau efectul acțiunii sale) este ajustată și valoarea ei este adusă la egalitate cu valoarea mărimii măsurate (sau efectul acțiunii sale). Folosirea unui dispozitiv de măsurare în acest caz atinge doar egalitatea. Dispozitivul trebuie să fie de mare sensibilitate și se numește dispozitiv zero sau indicator nul. Galvanometrele magnetoelectrice sunt de obicei folosite ca dispozitive zero pentru curent continuu (vezi § 12.7) și pentru curent alternativ - indicatori electronici nul. Precizia de măsurare a metodei zero este foarte mare și este determinată în principal de acuratețea măsurilor de referință și de sensibilitatea instrumentelor zero. Dintre metodele de măsurare electrică cu punct zero, cele mai importante sunt metodele de punte și compensare.

O precizie și mai mare poate fi obținută cu metode diferențiale măsurători. În aceste cazuri, mărimea măsurată este echilibrată de o mărime cunoscută, dar circuitul de măsurare nu este adus la echilibru complet, iar diferența dintre mărimile măsurate și cele cunoscute se măsoară prin citire directă. Metodele diferențiale sunt folosite pentru a compara două mărimi ale căror valori diferă puțin una de cealaltă.