Електричні виміри

Електричні виміри, виміри електричних величин: електричної напруги, електричного опору, сили струму, частоти і фази змінного струму, потужності струму, електричної енергії, електричного заряду, індуктивності, електричної ємкості і ін. Е. і. — один з поширених видів вимірів. Завдяки створенню електротехнічних пристроїв, що перетворюють різні неелектричні величини в електричні, методи і засоби Е. і. використовуються при вимірах практично всіх фізичних величин. Сфера застосування Е. і.: наукові дослідження у фізиці, хімії, біології і др.; технологічні процеси в енергетиці, металургії, хімічній промисловості і др.; транспорт; розвідка і видобуток корисних копалин; метеорологічні і океанологічні роботи; медична діагностика; виготовлення і експлуатація радіо і телевізійних пристроїв, літаків і космічних апаратів.

  Велика різноманітність електричних величин, широкі діапазони їх значень, вимоги високої точності вимірів, різноманітність умов і сфер застосування Е. і. зумовили різноманіття методів і засобів Е. і. Вимір «активних» електричних величин (сили струму, електричної напруги і ін.), що характеризують енергетичний стан об'єкту вимірів, грунтується на безпосередній дії цих величин на засіб Е. і. і, як правило, супроводиться вжитком деякої кількості електричної енергії від об'єкту вимірів (див. Амперметр, Векторметр, Вольтметр, Логометр, Ватметр, Лічильник електричний, Частотомір ) . Вимір «пасивних» електричних величин (електричного опору, його комплексних складових, індуктивності, тангенса кута діелектричних втрат і ін.), що характеризують електричні властивості об'єкту вимірів, вимагає збудження об'єкту вимірів стороннім джерелом електричної енергії і виміру у відповідь реакції (див. Омметр, Мегомметр, Індуктивності вимірники, Ємкості вимірник, Добротності вимірник ) .

  Методи і засоби Е. і. у ланцюгах постійного і змінного струму істотно розрізняються. У ланцюгах змінного струму вони залежать від частоти і характеру зміни величин, а також від того, які характеристики змінних електричних величин (миттєві, такі, що діють, максимальні, середні) вимірюються. Для Е. і. у ланцюгах постійного струму найширше застосовують вимірники магнітоелектричні прилади і цифрові вимірювальні пристрої . Для Е. і. у ланцюгах змінного струму — електромагнітні прилади, електродинамічні прилади, індукційні прилади, електростатичні прилади, випрямні прилади електровимірювань, осцилографи, цифрові вимірювальні прилади. Деякі з перерахованих приладів застосовують для Е. і. як у ланцюгах змінного, так і постійного струму (див. Комбінований прилад електровимірювання ) .

  Значення вимірюваних електричних величин полягають приблизно в межах: сили струму — від 10 ^-16 до 10 ⁵ а, напруга — від 10 ^-9 до 10 ⁷ в, опори — від 10 ^-8 до 10 ¹⁶ ом, потужності — від 10 ^-16 Вт до десятків Гвт, частоти змінного струму — від 10 ^-3 до 10 ¹² гц. Діапазони вимірюваних значень електричних величин мають безперервну тенденцію до розширення. Виміри на високих і надвисоких частотах, вимір малих струмів і великих опорів, високої напруги і характеристик електричних величин в потужних енергетичних установках виділилися в розділи, що розвивають специфічні методи і засоби Е. і. (див. Радіовиміри, Діелектричні виміри, Високої напруги техніка, Імпульсна техніка, Імпульсна техніка високої напруги). Розширення діапазонів вимірів електричних величин пов'язане з розвитком техніки електричних вимірювальних перетворювачів, зокрема з розвитком техніки посилення і ослабіння електричних струмів і напруги (див. Електричних сигналів підсилювач, Дільник напруги, Шунт, Вимірювальний трансформатор ) . До специфічних проблем Е. і. сверхмалих і надвеликих значень електричних величин відносяться боротьба із спотвореннями, супроводжуючими процеси посилення і ослабіння електричних сигналів, і розробка методів виділення корисного сигналу на тлі перешкод.

  Межі похибок Е, що припускаються. і. вагаються приблизно від одиниць до 10 ^-4 % . Для порівняно грубих вимірів користуються вимірювальними приладами прямого дії. Для точніших вимірів використовуються методи, що реалізовуються за допомогою мостових і компенсаційних електричних ланцюгів (див. Компенсаційний метод вимірів, Потенціометр, Міст вимірник ) .

  Вживання методів Е. і. для виміри неелектричних величин грунтується або на відомому зв'язку між неелектричними і електричними величинами, або на вживанні вимірювальних перетворювачів ( датчиків ) . Для забезпечення спільної роботи датчиків з вторинними вимірювальними приладами, передачі електричних вихідних сигналів датчиків на відстань, підвищення перешкодостійкості передаваних сигналів застосовують всілякі електричні проміжні вимірювальні перетворювачі, що виконують одночасно, як правило, функції посилення (рідше, ослабіння) електричних сигналів, а також нелінійні перетворення з метою компенсації нелінійності датчиків. На вхід проміжних вимірювальних перетворювачів можуть бути подані будь-які електричні сигнали (величини), як же вихідні сигнали найбільш часто використовують електричні уніфіковані сигнали постійного, синусоїдального або імпульсного струму (напруга). Для вихідних сигналів змінного струму використовується амплітудна, частотна або фазова модуляція. Усе більш широкого поширення як проміжні вимірювальні перетворювачі набувають цифрові перетворювачі.

  Комплексна автоматизація наукових експериментів і технологічних процесів привела до створення комплексних засобів Е. і. вимірювальних установок, інформаційних для вимірника систем, а також до розвитку техніки телеметрії, радіотелемеханіки .

  Сучасний розвиток Е. і. характеризується використанням нових фізичних ефектів: (наприклад, Джозефсона ефекту, Холу ефекту ) для створення чутливіших і високоточних засобів Е. і., впровадженням в техніку Е. і. досягненні електроніки, мікромініатюрізацией засобів Е. і., сполученням їх з обчислювальною технікою, автоматизацією процесів Е. і., а також уніфікацією метрологічних і інших вимог до них. У СРСР розроблена агрегатована система засобів техніки електровимірювання — АСЕТ. З 1 липня 1978 введений в дію ГОСТ(державний загальносоюзний стандарт) 22261—76 «Засобів вимірів електричних величин. Загальні технічні умови», що регламентує єдині технічні, зокрема метрологічні, вимоги до засобів Е. і. (див. Вимірювальна техніка ) .

  Літ: Електричні виміри. Засоби і методи вимірів, (Загальний курс), під ред. Е. Р. Шрамкова, М., 1972; Основи техніки електровимірювання, під ред. М. І. Льовіна М., 1972; Ілюковіч А. М., Техніка електрометрії, М., 1976; Шваб А., Виміри на високій напрузі, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1973; Електричні вимірювальні перетворювачі, під ред. Р. Р. Харченко, М. — Л., 1967; Цапенко М. П., Вимірювальні інформаційні системи, 1974.

  Ст П. Ковалів.