Электродинамические приборы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

Контрольная работа

по «Метрологии»

Выполнила: студентка 4-го курса

Специальность: 110302.65

Энергетического факультета

Рыкова С.Г.

Шифр: 08010

Проверил:

Давыдов Р.В.

Иркутск 2012

Содержание

1. Предмет и задачи метрологии, значение для сельского хозяйства

2. Электродинамическая система (приборы). Шкала прибора и его уравнение

Список используемой литературы

1. Предмет и задачи метрологии, значение для сельского хозяйства

Метрология - наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются и известны с незапамятных времен измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др.

Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний.

Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.

Основными задачами метрологии (по ГОСТу 16263-70) являются:

установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;

разработка теории, методов и средств измерений и контроля;

обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;

разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или об разцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Измерения являются одним из самых древних занятий в познавательной деятельности человека.

В древнейшие времена люди обходились только счетом однородных объектов - голов скота, числа воинов и т.п. Такой счет не требовал введения понятия физической величины и установления условных единиц измерения. По мере развития общества появилась необходимость в количественной оценке различных величин - расстояний, веса, размеров, и т.д. на определенном этапе развития измерения стали причиной возникновения метрологии.

Метрология - наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Средства метрологии - это совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

Основное понятие метрологии- измерение. Измерение - это нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств.

Структура теоретической метрологии.

*Основные понятия и термины. Главной задачей является создание единой системы основных понятий метрологии, которая должна служить базой для ее развития.

*Постулаты метрологии.

*Учение о физических величинах. Основной задачей подраздела является построение единой системы ФВ, т. е. выбор основных величин системы и уравнений связи для определения производных величин.

*Методология измерений. К числу основных направлений работ по методологии относятся:

-переосмысление основ измерительной техники и метрологии

- структурный анализ измерительных процессов с системных позиций.

-разработка принципиально новых подходов к организации процедуры измерений.

*Теория единства измерений. Он включает в себя: теорию единиц ФВ, теорию исходных средств измерений (эталонов) и теорию передачи размеров единиц ФВ.

*Теория точности измерений. Состоит из теории погрешностей, теории точности средств измерений и теории измерительных процедур.

Теория погрешностей. Результаты измерений объективны настолько, насколько правильно оценены их погрешности.

Теория точности средств измерений. Включает: теорию погрешностей средств измерений, принципы и методы определения и нормирования метрологических характеристик средств измерений, методы анализа их метрологической надежности.

*Анализ предельных возможностей измерений. Позволяет решить исследование предельной точности измерений при помощи конкретных типов или экземпляров средств измерений.

2. Электродинамическая система (приборы). Шкала прибора и его уравнение

Электродинамические приборы -- наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Э. п. для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры).

Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную -- ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п. изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности -- классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. -- ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала. Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Электродинамический измерительный прибор

Измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Э. п. состоит из измерительного преобразователя (См. Измерительный преобразователь), преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.). Наиболее распространены Э. п. с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось. При равенстве моментов стрелка останавливается.

Э. п. -- наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Э. п. для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную -- ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п. изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности -- классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. -- ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала. Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 -- неподвижная и подвижная катушки; 3 -- ось; 4 -- пружина; 5 -- стрелка; 6 -- шкала.

Электродинамический прибор

Основными частями электродинамического прибора являются: неподвижная катушка и подвижная катушка , расположенная на оси, к которой прикреплена стрелка. Ось связана с алюминиевым крылом воздушного успокоителя, помещающегося в камере. Ток к подвижной катушке подводится через спиральные пружины, создающие противодействующий момент. С нижней пружиной соединен корректор.

Работа приборов электродинамической системы основана на взаимодействии токов в двух обмотках. Сила этого взаимодействия поворачивает подвижную обмотку вместе с осью и стрелкой. Угол поворота зависит от силы тока, протекающего по обмоткам, и силы противодействия спиральных пружин.

Электродинамические приборы можно применять в цепях постоянного и переменного тока. Это объясняется тем, что изменение направления переменного тока происходит одновременно в обеих катушках, вследствие чего направление силы взаимодействия между ними остается неизменным.

Электродинамические приборы употребляют для измерения силы тока, напряжения и мощности.

К преимуществам приборов этой системы наряду с возможностью использования их в цепях постоянного и переменного тока относится высокая точность. Недостатками их являются: влияние внешних магнитных полей на результаты измерения, большое собственное потребление мощности, относительно малая устойчивость к перегрузкам, малая чувствительность и высокая стоимость.

Однако в отличие от приборов электродинамической системы у ферродинамических приборов неподвижные обмотки помещаются на стальном сердечнике, который усиливает магнитное поле и вращающий момент прибора, а также уменьшает влияние внешних магнитных полей на его показания. Катушки электродинамических приборов соединяются между собой в зависимости от их назначения. В амперметрах катушки в большинстве случаев соединяют параллельно, в вольтметрах -- последовательно, а в ваттметрах одна катушка включается в цепь последовательно, как амперметр, а другая -- параллельно нагрузке, как вольтметр.

М3-52 измеритель мощности

При помощи приборов М3-52 можно с высокой точностью измерять мощность синусоидальных сигналов и среднее значение мощности импульсно-модулированных СВЧ сигналов в коаксиальных и волноводных трактах.

Каждый ваттметр состоит из измерительного блока Я2М-66 и выносного приемного преобразователя СВЧ мощности. Измерительный блок с цифровой индикацией обладает высокой точностью измерений и малым дрейфом нуля. Имеет выход на самописец и ЦПМ.

Принцип действия ваттметров основан на преобразовании СВЧ мощности в тепловой вид энергии и измерении образуемой на выходе приемного преобразователя термо ЭДС.

Особенностью ваттметров является то, что при работе в течение длительного времени нет необходимости в перекалибровке. Управление работой ваттметров может осуществляться вручную, полуавтоматически и дистанционно. метрология электродинамический ток ваттметр

Ваттметр

Ваттметр (от ватт и метр), прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространены электродинамические В. (см. Электродинамический прибор), механизм которых состоит из неподвижной катушки 1, включенной последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2, включенной через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа В. такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока. При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе -- также косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Применяются также ферродинамические В., реже индукционные, термоэлектрические и электростатические.

Логометр

Логометр (от греч. lуgos -- слово, здесь -- отношение и метр

Механизм приборов для измерения отношения сил двух электрических токов. Принцип действия Л. основан на том, что направленные встречно вращающие моменты, возникающие вследствие воздействия на подвижную часть Л. величин, входящих в измеряемое отношение, уравновешиваются при отклонении подвижной части на некоторый угол. Например, подвижную часть магнитоэлектрического Л. образуют две скрепленные под углом рамки, токи к которым подводятся через безмоментные спирали (рис., а). Находясь в поле постоянного магнита, рамки стремятся повернуться в направлении действия большего момента, и подвижная часть отклоняется до тех пор, пока моменты не уравновесятся. Л. широко применяются в различных схемах для измерения электрических величин: ёмкости, индуктивности, сопротивления. Например, при использовании Л. в Омметре (рис., б) угол б, на который отклоняется подвижная часть Л., зависит только от отношения сил токов I₁ и I₂.

т. e. при постоянных r₀ и r₁ отклонение подвижной части пропорционально измеряемому сопротивлению; шкала Л. градуируется непосредственно в омах (ом). Широко распространены также Л. электродинамических и ферродинамических систем.

Устройство магнитоэлектрического логометра (а) и схема омметра с магнитоэлектрическим логометром (б): M₁, M₂ -- вращающие моменты; l₁, I₂ -- токи в цепях омметра; U -- источник питания; r₀ -- сопротивление рамок логометра; r₁ -- омическое сопротивление; r_x -- измеряемое сопротивление; 1, 2 -- рамки логометра; 3 -- сердечник; 4 -- постоянный магнит.

Электродинамические приборы употребляют для измерения силы тока, напряжения и мощности. К преимуществам приборов этой системы наряду с возможностью использования их в цепях постоянного и переменного тока относится высокая точность. Недостатками их являются: влияние внешних магнитных полей на результаты измерения, большое собственное потребление мощности, относительно малая устойчивость к перегрузкам, малая чувствительность и высокая стоимость. Разновидностью приборов электродинамической системы являются широко распространенные, главным образом в качестве щитовых ваттметров, ферродинамические приборы действие которых основано на том же принципе.

Шкала - это часть отчетного средства, представляющая собой ряд отметок, соответствующих последовательному ряду значений величины вместе со связанной с ними нумерацией. Отметка шкалы - это знак на шкале СИ (черточка, зубец, точка) соответствующий некоторому значению ФВ. Для цифровых шкал сами числа являются эквивалентами отметок шкалы. Отметки на шкалах могут быть нанесены равномерно или неравномерно. В связи с этим шкалы называют равномерными и неравномерными. Практически равномерной является шкала, длины делений которой отличаются не более чем на 30 % и имеют постоянную цену деления. Промежуток между двумя соседними отметками шкалы средства измерений называется делением шкалы. Цена деления шкалы- это разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы СИ. Отметки наносятся на шкалу при градуировке прибора, т. е. при подаче на его вход сигнала с выхода образцовой многозначной меры.

У части отметок шкалы проставляются числовые значения величины, подаваемой с выхода меры. Эти отметки становятся числовыми.

Список используемой литературы

1.А.Г.Сергеев «Метрология»

2.Ф.И.Нефедов «Метрология и радиоизмерения»

3.О.А.Леонов, В.В. Карпузов «Метрология, стандартизация и сертификация»

Размещено на Allbest.ru