Elm və texnologiyanın ehtiyaclarına çoxlu ölçmələr daxildir, onların vasitələri və üsulları daim inkişaf etdirilir və təkmilləşdirilir. Bu sahədə ən mühüm rol müxtəlif sənaye sahələrində geniş istifadə olunan elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsinə aiddir.
Ölçülər konsepsiyası
Hər hansı fiziki kəmiyyətin ölçülməsi onu ölçü vahidi kimi qəbul edilən eyni növ hadisələrin bəzi kəmiyyəti ilə müqayisə etməklə aparılır. Müqayisə nəticəsində əldə edilən nəticə müvafiq vahidlərdə ədədi olaraq təqdim olunur.
Bu əməliyyat xüsusi ölçü vasitələrinin - obyektlə qarşılıqlı əlaqədə olan, müəyyən parametrləri ölçülməli olan texniki cihazların köməyi ilə həyata keçirilir. Bu zaman müəyyən üsullardan istifadə olunur - ölçülmüş dəyərin ölçü vahidi ilə müqayisə edildiyi üsullar.
Elektrik kəmiyyətlərinin ölçülərini növə görə təsnif etmək üçün əsas olan bir neçə əlamət var:
- Kəmiyyətölçmə aktları. Burada onların birdəfəlik və ya çoxluğu vacibdir.
- Dəqiqlik dərəcəsi. Texniki, nəzarət və yoxlama, ən dəqiq ölçmələr, həmçinin bərabər və qeyri-bərabər ölçmələr var.
- Zamanla ölçülmüş dəyərdəki dəyişikliyin xarakteri. Bu meyara görə ölçmələr statik və dinamikdir. Dinamik ölçmələr vasitəsilə zamanla dəyişən kəmiyyətlərin ani dəyərləri, statik ölçmələr isə bəzi sabit dəyərlər əldə edilir.
- Nəticənin təmsili. Elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi nisbi və ya mütləq formada ifadə edilə bilər.
- İstənilən nəticəni əldə etməyin yolu. Bu xüsusiyyətə görə ölçmələr birbaşa (nəticənin birbaşa alındığı) və dolayısı ilə bölünür ki, burada hansısa funksional asılılıqla arzu olunan qiymətlə bağlı kəmiyyətlər birbaşa ölçülür. Sonuncu halda, alınan nəticələrdən tələb olunan fiziki kəmiyyət hesablanır. Beləliklə, cərəyanın ampermetrlə ölçülməsi birbaşa ölçmə nümunəsidir, güc isə dolayıdır.
Ölçülər
Ölçmə üçün nəzərdə tutulan cihazlar normallaşdırılmış xüsusiyyətlərə malik olmalı, həmçinin müəyyən müddət ərzində saxlamalı və ya nəzərdə tutulduqları dəyər vahidini təkrar istehsal etməlidir.
Elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi üçün vasitələr məqsədindən asılı olaraq bir neçə kateqoriyaya bölünür:
- Tədbirlər. Bu alətlər verilmiş bəzilərinin dəyərini təkrar istehsal etməyə xidmət edirölçü - məsələn, məlum xəta ilə müəyyən müqaviməti təkrarlayan rezistor kimi.
- Saxlama, çevirmə, ötürmə üçün əlverişli formada siqnal yaradan ölçmə çeviriciləri. Bu cür məlumat birbaşa qavrayış üçün əlçatan deyil.
- Elektrik ölçmə cihazları. Bu alətlər məlumatı müşahidəçi üçün əlçatan formada təqdim etmək üçün nəzərdə tutulub. Onlar portativ və ya stasionar, analoq və ya rəqəmsal, qeyd və ya siqnal ola bilər.
- Elektrik ölçmə qurğuları yuxarıda göstərilən alətlərin və əlavə cihazların bir yerdə cəmlənmiş kompleksləridir. Vahidlər daha mürəkkəb ölçmələrə imkan verir (məsələn, maqnit xüsusiyyətləri və ya müqaviməti), yoxlama və ya istinad cihazları kimi xidmət edir.
- Elektrik ölçmə sistemləri də müxtəlif vasitələrin birləşməsidir. Bununla belə, qurğulardan fərqli olaraq, sistemdə elektrik kəmiyyətlərini ölçmək üçün cihazlar və digər vasitələr səpələnmişdir. Sistemlərin köməyi ilə siz bir neçə kəmiyyəti ölçə, ölçmə məlumat siqnallarını saxlaya, emal edə və ötürə bilərsiniz.
Konkret mürəkkəb ölçmə məsələsini həll etmək zərurəti yaranarsa, bir sıra cihazları və elektron hesablama avadanlığını birləşdirən ölçmə və hesablama kompleksləri formalaşır.
Ölçü alətlərinin xüsusiyyətləri
Ölçmə avadanlığı cihazları mühüm olan müəyyən xüsusiyyətlərə malikdirbilavasitə öz funksiyalarını yerinə yetirmək. Bunlara daxildir:
- Həssaslıq və onun həddi, elektrik kəmiyyətinin ölçü diapazonu, alət xətası, bölmə dəyəri, sürət və s. kimi metroloji xüsusiyyətlər.
- Dinamik xüsusiyyətlər, məsələn, amplituda (cihazın çıxış siqnalının amplitüdünün girişdəki amplitudadan asılılığı) və ya faza (faza sürüşməsinin siqnalın tezliyindən asılılığı).
- Alətin müəyyən şərtlər altında işləmə tələblərinə nə dərəcədə cavab verdiyini əks etdirən performans xüsusiyyətləri. Bunlara göstəricilərin etibarlılığı, etibarlılıq (cihazın işləmə qabiliyyəti, dayanıqlığı və nasazlıqsız işləməsi), texniki xidmət qabiliyyəti, elektrik təhlükəsizliyi, qənaət kimi xüsusiyyətlər daxildir.
Avadanlıq xüsusiyyətlərinin toplusu hər bir cihaz növü üçün müvafiq normativ və texniki sənədlərlə müəyyən edilir.
Tətbiqi üsullar
Elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi müxtəlif üsullarla həyata keçirilir ki, onlar da aşağıdakı meyarlara görə təsnif edilə bilər:
- Ölçmənin aparıldığı fiziki hadisələrin növü (elektrik və ya maqnit hadisələri).
- Ölçü alətinin obyektlə qarşılıqlı təsirinin xarakteri. Bundan asılı olaraq elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi üçün kontakt və təmassız üsullar fərqləndirilir.
- Ölçmə rejimi. Buna əsasən, ölçmələr dinamik və statikdir.
- Ölçmə üsulu. Axtarılan kəmiyyətin birbaşa qiymətləndirilməsi üsulları kimi hazırlanmışdırbilavasitə cihaz (məsələn, ampermetr) tərəfindən müəyyən edilir və daha dəqiq üsullar (sıfır, diferensial, müxalifət, əvəzetmə), məlum bir dəyərlə müqayisə edilərək aşkar edilir. Düzgün və alternativ cərəyanın kompensatorları və elektrik ölçmə körpüləri müqayisə cihazları kimi xidmət edir.
Elektrik ölçmə cihazları: növləri və xüsusiyyətləri
Əsas elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi çox müxtəlif alətlər tələb edir. İşlərinin əsasında duran fiziki prinsipdən asılı olaraq, onların hamısı aşağıdakı qruplara bölünür:
- Elektromexaniki cihazların dizaynında hərəkət edən hissə olmalıdır. Bu böyük ölçü alətləri qrupuna elektrodinamik, ferrodinamik, maqnitoelektrik, elektromaqnit, elektrostatik, induksiya cihazları daxildir. Məsələn, çox geniş istifadə olunan maqnitoelektrik prinsipi voltmetrlər, ampermetrlər, ohmmetrlər, qalvanometrlər kimi cihazlar üçün əsas kimi istifadə edilə bilər. Elektrik sayğacları, tezlik sayğacları və s. induksiya prinsipinə əsaslanır.
- Elektron qurğular əlavə blokların olması ilə fərqlənir: fiziki kəmiyyətlərin çeviriciləri, gücləndiricilər, çeviricilər və s.. Bir qayda olaraq, bu tip cihazlarda ölçülmüş dəyər gərginliyə çevrilir və voltmetr funksiyasını yerinə yetirir. onların struktur əsasları. Elektron ölçü alətləri tezlikölçənlər, tutumlar, müqavimətlər, endüktanslar, osiloskoplar kimi istifadə olunur.
- Termoelektrikqurğular dizaynında maqnitoelektrik tipli ölçmə cihazını və ölçülən cərəyanın keçdiyi bir termocüt və qızdırıcının yaratdığı istilik çeviricisini birləşdirir. Bu tip cihazlar əsasən yüksək tezlikli cərəyanların ölçülməsi üçün istifadə olunur.
- Elektrokimyəvi. Onların iş prinsipi elektrodlarda və ya elektrodlararası məkanda tədqiq olunan mühitdə baş verən proseslərə əsaslanır. Bu tip cihazlar elektrik keçiriciliyini, elektrik miqdarını və bəzi qeyri-elektrik kəmiyyətləri ölçmək üçün istifadə olunur.
Funksional xüsusiyyətlərinə görə elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi üçün aşağıdakı alət növləri fərqləndirilir:
- Göstərici (siqnal) - bunlar vattmetrlər və ya ampermetrlər kimi ölçmə məlumatlarını yalnız birbaşa oxumağa imkan verən cihazlardır.
- Qeydiyyat - oxunuşları qeyd etməyə imkan verən cihazlar, məsələn, elektron osiloskoplar.
Siqnalın növünə görə cihazlar analoq və rəqəmsal bölünür. Cihaz ölçülmüş dəyərin davamlı bir funksiyası olan bir siqnal yaradırsa, o, analoqdur, məsələn, oxunuşları bir ox ilə miqyasda verilən bir voltmetrdir. Cihazda rəqəmsal formada ekrana daxil olan diskret dəyərlər axını şəklində bir siqnal avtomatik olaraq yaradılarsa, rəqəmsal ölçü alətindən danışılır.
Rəqəmsal alətlərin analoqlarla müqayisədə bəzi çatışmazlıqları var: daha az etibarlılıq,enerji təchizatı ehtiyacı, daha yüksək qiymət. Bununla belə, onlar həm də ümumilikdə rəqəmsal cihazların istifadəsini daha üstün edən əhəmiyyətli üstünlükləri ilə də seçilirlər: istifadə rahatlığı, yüksək dəqiqlik və səs-küyə qarşı müqavimət, universallaşdırma imkanı, kompüterlə birləşmə və dəqiqliyi itirmədən uzaqdan siqnal ötürülməsi.
Alətlərin qeyri-dəqiqliyi və dəqiqliyi
Elektrik ölçmə alətinin ən mühüm xüsusiyyəti dəqiqlik sinfidir. Elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi, hər hansı digər kimi, texniki cihazın səhvləri, həmçinin ölçmə dəqiqliyinə təsir edən əlavə amillər (əmsallar) nəzərə alınmadan həyata keçirilə bilməz. Bu tip cihazlar üçün icazə verilən xətaların limit dəyərləri normallaşdırılmış adlanır və faizlə ifadə edilir. Onlar müəyyən cihazın dəqiqlik sinifini müəyyən edir.
Ölçmə cihazlarının şkalalarını qeyd etmək üçün istifadə edilən standart siniflər aşağıdakılardır: 4, 0; 2, 5; on beş; on; 0,5; 0,2; 0,1; 0.05. Onlara uyğun olaraq təyinatına görə bölmə qurulur: 0.05-dən 0.2-yə qədər siniflərə aid cihazlar nümunəvi, 0.5 və 1.0 siniflərində laboratoriya cihazları var və nəhayət, 1, 5-4, 0 sinif cihazları texnikidir..
Ölçmə cihazı seçərkən onun həll olunan məsələnin sinfinə uyğun olması, yuxarı ölçü həddi isə istənilən dəyərin ədədi dəyərinə mümkün qədər yaxın olması lazımdır. Yəni, alət göstəricisinin sapmasına nə qədər böyük nail olmaq olarsa, ölçmənin nisbi xətası da bir o qədər kiçik olacaqdır. Yalnız aşağı sinif alətləri varsa, ən kiçik işləmə diapazonuna malik olanı seçmək lazımdır. Bu üsullardan istifadə edərək, elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi olduqca dəqiq həyata keçirilə bilər. Bu halda, siz həmçinin cihazın miqyasının növünü (vahid və ya qeyri-bərabər, məsələn, ohmmetr tərəziləri) nəzərə almalısınız.
Əsas elektrik kəmiyyətləri və onların vahidləri
Çox vaxt elektrik ölçmələri aşağıdakı kəmiyyətlər dəsti ilə əlaqələndirilir:
- Cari gücü (və ya sadəcə cərəyan) I. Bu dəyər 1 saniyə ərzində keçirici hissədən keçən elektrik yükünün miqdarını göstərir. Elektrik cərəyanının böyüklüyünün ölçülməsi ampermetrlər, avometrlər (test cihazları, sözdə "tseshek"), rəqəmsal multimetrlər, alət transformatorlarından istifadə edərək amperdə (A) həyata keçirilir.
- Elektrik enerjisinin miqdarı (yükləmə) q. Bu dəyər müəyyən bir fiziki cismin nə dərəcədə elektromaqnit sahəsinin mənbəyi ola biləcəyini müəyyənləşdirir. Elektrik yükü kulon (C) ilə ölçülür. 1 C (amper-saniyə)=1 A ∙ 1 s. Ölçmə üçün alətlər elektrikölçənlər və ya elektron yükölçənlərdir (kulonmetrlər).
- Voltaj U. Elektrik sahəsinin iki fərqli nöqtəsi arasında mövcud olan potensial fərqi (yük enerjisi) ifadə edir. Verilmiş elektrik kəmiyyəti üçün ölçü vahidi voltdur (V). Əgər 1 kulonluq yükü bir nöqtədən digərinə köçürmək üçün sahə 1 joul iş görürsə (yəni müvafiq enerji sərf olunur), ondapotensial fərq - gərginlik - bu nöqtələr arasında 1 voltdur: 1 V \u003d 1 J / 1 C. Elektrik gərginliyinin ölçülməsi voltmetrlər, rəqəmsal və ya analoq (test cihazları) multimetrlərindən istifadə etməklə həyata keçirilir.
- Resistance R. Konduktorun ondan elektrik cərəyanının keçməsinin qarşısını almaq qabiliyyətini xarakterizə edir. Müqavimət vahidi ohm-dur. 1 ohm, uclarında 1 volt gərginlikli bir dirijorun 1 amper cərəyanına qarşı müqavimətidir: 1 ohm=1 V / 1 A. Müqavimət dirijorun kəsişməsinə və uzunluğuna birbaşa mütənasibdir. Onu ölçmək üçün ohmmetrlər, avometrlər, multimetrlər istifadə olunur.
- Elektrik keçiriciliyi (keçiricilik) G müqavimətin əksidir. Siemens ilə ölçülür (sm): 1 sm=1 ohm-1.
- C tutumu dirijorun yükü saxlamaq qabiliyyətinin ölçüsüdür, eyni zamanda əsas elektrik kəmiyyətlərindən biridir. Onun ölçü vahidi faraddır (F). Bir kondansatör üçün bu dəyər plitələrin qarşılıqlı tutumu kimi müəyyən edilir və yığılmış yükün plitələrdəki potensial fərqə nisbətinə bərabərdir. Düz bir kondansatörün tutumu plitələrin sahəsinin artması və aralarındakı məsafənin azalması ilə artır. Plitələrdə 1 asqı yükü ilə 1 voltluq bir gərginlik yaranarsa, belə bir kondansatörün tutumu 1 farada bərabər olacaqdır: 1 F \u003d 1 C / 1 V. Ölçmə istifadə edərək həyata keçirilir. xüsusi alətlər - tutum sayğacları və ya rəqəmsal multimetrlər.
- Power P elektrik enerjisinin ötürülməsinin (çevirilməsinin) sürətini əks etdirən dəyərdir. Gücün sistem vahidi kimi qəbul edilirvatt (W; 1 Vt=1J/s). Bu dəyər həmçinin gərginlik və cərəyan gücünün məhsulu ilə də ifadə edilə bilər: 1 W=1 V ∙ 1 A. AC dövrələri üçün aktiv (istehlak olunan) güc Pa, reaktiv P ra (cərəyanın işində iştirak etmir) və tam güc P. Ölçərkən onlar üçün aşağıdakı vahidlərdən istifadə olunur: vatt, var ("volt-amper reaktiv" deməkdir)) və müvafiq olaraq, volt-amper V ∙ AMMA. Onların ölçüləri eynidir və göstərilən kəmiyyətləri ayırd etməyə xidmət edir. Gücü ölçmək üçün alətlər - analoq və ya rəqəmsal vattmetrlər. Dolayı ölçmələr (məsələn, ampermetrdən istifadə etməklə) həmişə tətbiq olunmur. Güc faktoru (faza sürüşmə bucağı ilə ifadə olunur) kimi mühüm kəmiyyəti müəyyən etmək üçün faza sayğacları adlanan cihazlardan istifadə olunur.
- Tezlik f. Bu, 1 saniyə ərzində onun böyüklüyü və istiqamətində (ümumi halda) dəyişmə dövrlərinin sayını göstərən alternativ cərəyanın xarakterik xüsusiyyətidir. Tezliyin vahidi qarşılıqlı saniyə və ya hersdir (Hz): 1 Hz=1 s-1. Bu dəyər tezlikölçənlər adlanan geniş alətlər sinfi vasitəsilə ölçülür.
Maqnit kəmiyyətləri
Maqnetizm elektriklə sıx bağlıdır, çünki hər ikisi vahid fundamental fiziki prosesin - elektromaqnetizmin təzahürləridir. Buna görə də, eyni dərəcədə sıx əlaqə elektrik və maqnit kəmiyyətlərinin ölçülməsi üsulları və vasitələri üçün xarakterikdir. Ancaq nüanslar da var. Bir qayda olaraq, sonuncunu təyin edərkən, praktik olaraqelektrik ölçmə aparılır. Maqnit dəyəri dolayı yolla onu elektriklə birləşdirən funksional əlaqədən əldə edilir.
Bu ölçmə sahəsində istinad dəyərləri maqnit induksiyası, sahə gücü və maqnit axınıdır. Onlar cihazın ölçü bobinindən istifadə edərək ölçülən EMF-yə çevrilə bilər, bundan sonra tələb olunan dəyərlər hesablanır.
- Maqnit axını vebermetrlər (fotovoltaik, maqnitoelektrik, analoq elektron və rəqəmsal) və yüksək həssas ballistik qalvanometrlər kimi alətlərlə ölçülür.
- İnduksiya və maqnit sahəsinin gücü müxtəlif növ çeviricilərlə təchiz olunmuş teslametrlərdən istifadə etməklə ölçülür.
Birbaşa əlaqəli olan elektrik və maqnit kəmiyyətlərinin ölçülməsi bir çox elmi və texniki problemləri həll etməyə imkan verir, məsələn, atom nüvəsinin və Günəşin, Yerin və planetlərin maqnit sahəsinin öyrənilməsi, müxtəlif materialların maqnit xassələri, keyfiyyətə nəzarət və başqaları.
Qeyri-elektrik kəmiyyətlər
Elektrik üsullarının rahatlığı onları temperatur, ölçülər (xətti və bucaq), deformasiya və bir çox başqaları kimi qeyri-elektrik təbiətli müxtəlif fiziki kəmiyyətlərin ölçülərinə uğurla tətbiq etməyə imkan verir. kimyəvi prosesləri və maddələrin tərkibini araşdırmaq.
Qeyri-elektrik kəmiyyətlərin elektrik ölçülməsi üçün alətlər adətən sensor kompleksi - istənilən dövrə parametrinə çevirici (gərginlik,müqavimət) və elektrik ölçmə cihazı. Transduserlərin bir çox növləri var, onların sayəsində müxtəlif kəmiyyətləri ölçə bilərsiniz. Budur yalnız bir neçə nümunə:
- Reostatik sensorlar. Belə çeviricilərdə ölçülmüş dəyər açıq olduqda (məsələn, mayenin səviyyəsi və ya onun həcmi dəyişdikdə) reostat sürüşdürməsi hərəkət edir və bununla da müqavimət dəyişir.
- Termistorlar. Bu tip cihazlarda sensorun müqaviməti temperaturun təsiri altında dəyişir. Qaz qarışıqlarının tərkibini təyin etmək üçün qaz axını sürətini, temperaturu ölçmək üçün istifadə olunur.
- Gərginlik müqavimətləri naqilin gərginliyini ölçməyə imkan verir.
- İşıqlandırma, temperatur və ya hərəkətdəki dəyişikliyi sonra ölçülən foto cərəyana çevirən fotosensorlar.
- Hava kimyası, yerdəyişmə, rütubət, təzyiq üçün sensorlar kimi istifadə edilən kapasitiv çeviricilər.
- Piezoelektrik çeviricilər onlara mexaniki şəkildə tətbiq edildikdə bəzi kristal materiallarda EMF-nin meydana çıxması prinsipi əsasında işləyir.
- İnduktiv sensorlar sürət və ya sürətlənmə kimi kəmiyyətlərin induksiya edilmiş emf-ə çevrilməsinə əsaslanır.
Elektrik ölçmə vasitələrinin və üsullarının işlənib hazırlanması
Elektrik kəmiyyətlərinin ölçülməsi üçün vasitələrin geniş çeşidi bu parametrlərin mühüm rol oynadığı bir çox müxtəlif hadisələrlə bağlıdır. Elektrik prosesləri və hadisələri çox geniş istifadə sahəsinə malikdirbütün sənayelər - tətbiq tapa bilməyəcəkləri insan fəaliyyətinin belə bir sahəsini göstərmək qeyri-mümkündür. Bu, fiziki kəmiyyətlərin elektrik ölçmə problemlərinin getdikcə genişlənən diapazonunu müəyyənləşdirir. Bu problemlərin həlli üçün vasitə və üsulların müxtəlifliyi və təkmilləşdirilməsi daim artır. Qeyri-elektrik kəmiyyətlərin elektrik üsulları ilə ölçülməsi kimi ölçmə texnologiyasının belə bir istiqamətini xüsusilə sürətlə və uğurla inkişaf etdirir.
Müasir elektrik ölçmə texnologiyası dəqiqliyin, səs-küyə qarşı toxunulmazlığın və sürətin artırılması, həmçinin ölçmə prosesinin və onun nəticələrinin işlənməsinin avtomatlaşdırılmasının artırılması istiqamətində inkişaf edir. Ölçmə vasitələri ən sadə elektromexaniki cihazlardan elektron və rəqəmsal cihazlara, daha sonra isə mikroprosessor texnologiyasından istifadə edən ən son ölçmə və hesablama sistemlərinə keçib. Eyni zamanda, ölçü cihazlarının proqram komponentinin rolunun artması, şübhəsiz ki, əsas inkişaf tendensiyasıdır.
