Глава п’ята 1

Глава п'ята. ЗАХОДИ, ВИМІРЮВАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ І ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ ПРИЛАДИ

Загальні відомості. До заходів відносять еталони, зразкові і робочі заходи. Еталони, що займають особливе місце серед заходів, призначені для відтворення і (або) зберігання одиниць фізичних величин з метою передачі їх розміру іншим засобам вимірювань (див. § 3-3).

Зразкові і робочі заходи.

За призначенням заходи ділять на зразкові і робочі. Заходи, затверджені в якості зразкових, призначаються для перевірки і градуювання робочих засобів вимірювань. Робочі заходи служать для вимірювань.

За точністю відтворення фізичної величини зразкові заходи бувають 1, 2 і 3-го розрядів, причому найменша похибка відтворення у заходи розряду. За допустимої похибки відтворення значення фізичної величини робочі заходи відносять до різних класів точності.

За кількістю відтворюваних розмірів величини заходи ділять на однозначні і багатозначні і набори заходів. До однозначним заходів відносять вимірювальні котушки опору,

котушки індуктивності і взаємної індуктивності, вимірювальні конденсатори постійної ємності, нормальні елементи і стабілізовані джерела напруги.

Вимірювальні котушки опору.

Котушки опору виконують на номінальне значення опору Ом, де - ціле число. Вони мають чотири затиску, два з яких називають струмовими, а два - потенційними. Між потенційними зажимами опір котушки відповідає номінальному значенню при включенні котушки в ланцюг за допомогою струмових затискачів. Обмотку котушки опору виконують з манганина, що має велике питомий електричний опір при малому температурному коефіцієнті опору, малої термо-ЕРС в парі з міддю і при високій стабільності своїх властивостей. Котушки опору можуть мати клас точності від 0,0005 до 0,1 при номінальному опорі від до Ом.

При роботі в ланцюгах змінного струму повний опір вимірювальної котушки змінюється при зміні частоти струму через власну ємності С і індуктивності Еквівалентна електрична схема котушки опору дана на рис. 5-1. Ступінь реактивності котушки характеризують постійної часу де - опір котушки на постійному струмі. Постійна часу може бути від до с.

Вимірювальні котушки індуктивності і взаємної індуктивності.

Котушки індуктивності виконують з дроту, намотаною на каркас. Вони випускаються з номіналами від до класів точності від 0,05 до 0,5 і з верхньою межею частоти Еквівалентна схема котушки індуктивності збігається з еквівалентною схемою котушки опорів (рис. 5-1), але з іншим співвідношенням параметрів.

Котушки взаємної індуктивності мають дві обмотки, намотані на загальному каркасі. Котушки випускають з номіналами від до з основної похибкою ± 0,1% і з верхньою межею частоти

Вимірювальні конденсатори.

Як однозначних мір електричної ємності застосовують повітряні і газонаповнені конденсатори і конденсатори із слюдяною ізоляцією. Ємність повітряних конденсаторів не перевищує Для роботи в ланцюгах високої напруги застосовують газонаповнені конденсатори. Вимірювальні конденсатори мають клас точності від 0,005 до 1.

Нормальні елементи.

Однозначної мірою ЕРС і напруги є нормальний елемент, який представляє собою спеціальний хімічний джерело електричної енергії, ЕРС

Мал. 5-1. Еквівалентна схема котушки опору

якого відома з великою точністю і при незмінній зовнішній температурі відрізняється великою постійністю у часі. Випускають нормальні елементи з насиченим і ненасиченим розчином електроліту, що відрізняються своїми характеристиками. Залежно від температури навколишнього середовища нормального елемента з насиченим розчином електроліту визначається виразом

де нормального елемента при температурі. Нормальні елементи можуть мати класи точності від 0,0002 до 0,02.

Стабілізовані джерела напруги.

В даний час в якості заходів електричної напруги часто застосовують стабілізовані джерела напруги. Наприклад, стабілізований джерело напруги постійного струму при відхиленні напруги живлення на ± 10% має вихідну напругу при номінальному струмі навантаження 1 мА постійним в межах

До багатозначним заходам відносять вимірювальні генератори, калібратори напруги, струму і фазового зсуву, вимірювальні конденсатори змінної ємності, варіометри - заходи змінної індуктивності, магазини опорів, ємності, індуктивності, взаємної індуктивності.

Вимірювальні генератори.

Вимірювальні генератори - це джерела змінного струму і напруги, форма яких заздалегідь відома, а частота, амплітуда і деякі інші параметри можуть регулюватися в певних межах і відраховуватися з гарантованою точністю. За призначенням і спектру частот вони діляться на генератори синусоїдальних сигналів (від сотих часток герца до Гц), шумових сигналів, імпульсних сигналів і сигналів спеціальної форми. Генератори синусоїдальних сигналів низьких частот (до Гц) мають похибка установки частоти а похибка установки напруги

Калібратори.

Калібратори напруги і струму - це стабілізовані джерела напруги або струму, що дають можливість отримувати на їх виході ряд каліброваних, т. Е. Точно

відомих значень сигналів. Промисловість випускає калібратори постійного і змінного струму і напруги. Деякі калібратори забезпечуються керуючим пристроєм, що дозволяє використовувати їх в складі автоматизованих повірочних пристроїв. Наприклад, програмований калибратор типу видає калібровані напруги від до 1000 В і струми від 1 до 100 мА. Межа основної похибки калібратора залежить від піддіапазону і, наприклад, при напрузі на виході калібратора 100 В становить всього Калибратор напруги змінного струму має діапазон вихідної напруги з шістьма піддіапазонами; діапазон частот вихідної напруги 20 Гц - 100 кГц з чотирма піддіапазонами. Основна похибка, наприклад, при напрузі на виході калібратора 100 В в частотному діапазоні 400 Гц - становить

Калібратор фазових зрушень має діапазон установки фазового зсуву між сигналами двох каналів від 0 до 359 ° з дискретністю 1 °. Частота сигналів від 1 до 20 000 Гц.

Прикладом вимірювального конденсатора змінної ємності може служити конденсатор типу діапазон зміни ємності якого клас точності 0,2.

Як багатозначних мір набули поширення магазини опорів, ємності й індуктивності, в яких за допомогою відповідних перемикачів можна встановлювати необхідне значення величини, що відтворюється мірою.

Магазини опорів випускають з діапазоном відтворення значення величини від до Ом і класами точності від 0,01 до 0,2. Магазини ємності мають діапазон відтворення і класи точності від 0,005 до 1. Магазини індуктивності (взаємної індуктивності) випускають з номінальними значеннями індуктивності (взаємної індуктивності) старшої декади від 0,001 до з числом декад від

1 до 5; клас точності магазинів від 0,02 до 1.

Знаходять застосування також набори заходів, наприклад набір вимірювальних конденсаторів. Заходи, що входять в набір, можуть мати різні класи точності і різний допустимий частотний діапазон.

Межа основної похибки однозначною заходи, виражений у відсотках від номінального значення, визначають за формулою де - числове значення класу точності.

Межа похибки одиночній змінної заходи (конденсатор змінної ємності, варіометр і т. П.),

виражений у відсотках від відтвореного значення величини,, де - найбільше значення змінної заходи; - відтворюється значення.

Межа основної похибки магазину, виражений у відсотках від номінального значення, дорівнює де - число декад магазину; - номінальне значення одному щаблі найменшою декади; - відтворюється значення величини.

Для багатьох магазинів і інших багатозначних мір клас точності вказується у вигляді двох чисел Тоді межа допустимої основної похибки відтворюється величини визначається за формулою (4-3).

Еталони і заходи неелектричних і магнітних величин частково розглянуті в § 10-1 і 11-1.