Các loại và phương pháp đo điện
Khi nghiên cứu kỹ thuật điện, người ta phải xử lý và đo các đại lượng điện, từ và cơ học.
Để đo một đại lượng điện, từ hoặc đại lượng khác là so sánh nó với một đại lượng đồng nhất khác được lấy làm đơn vị.
Bài viết này thảo luận về phân loại đo lường quan trọng nhất cho lý thuyết và thực hành đo điện… Sự phân loại này có thể bao gồm việc phân loại các phép đo theo quan điểm phương pháp luận, tức là. tùy thuộc vào các phương pháp chung để thu được kết quả đo (loại hoặc loại phép đo), việc phân loại phép đo tùy thuộc vào việc sử dụng các nguyên tắc và thiết bị đo (phương pháp đo) và phân loại phép đo tùy thuộc vào động lực học của các giá trị đo.
Các loại phép đo điện
Tùy thuộc vào các phương pháp chung để thu được kết quả, các phép đo được chia thành các loại sau: trực tiếp, gián tiếp và khớp.
Đối với các phép đo trực tiếp bao gồm các phép đo có kết quả thu được trực tiếp từ dữ liệu thực nghiệm.Phép đo trực tiếp có thể được biểu thị một cách quy ước bằng công thức Y = X, trong đó Y là giá trị mong muốn của giá trị đo được; X - giá trị thu được trực tiếp từ dữ liệu thử nghiệm. Loại phép đo này liên quan đến phép đo các đại lượng vật lý khác nhau bằng cách sử dụng các dụng cụ được hiệu chuẩn theo các đơn vị đã thiết lập.
Ví dụ: phép đo dòng điện bằng ampe kế, nhiệt độ bằng nhiệt kế, v.v. Loại phép đo này cũng bao gồm các phép đo trong đó giá trị mong muốn của một đại lượng được xác định bằng cách so sánh trực tiếp với một phép đo. Các phương tiện được sử dụng và tính đơn giản (hoặc phức tạp) của thí nghiệm không được tính đến khi quy kết phép đo đường thẳng.
Gián tiếp được gọi là phép đo như vậy, trong đó giá trị mong muốn của đại lượng được tìm thấy trên cơ sở mối quan hệ đã biết giữa đại lượng này và đại lượng được đo trực tiếp. Đối với các phép đo gián tiếp, giá trị số của giá trị đo được xác định bằng cách tính công thức Y = F(Xl, X2 ... Xn), trong đó Y—giá trị yêu cầu của giá trị đo; NS1, X2, Xn—giá trị của các đại lượng đo. Một ví dụ về phép đo gián tiếp là phép đo công suất trong mạch điện một chiều bằng ampe kế và vôn kế.
Các phép đo chung được gọi là các phép đo mà các giá trị cần thiết của các đại lượng khác nhau được xác định bằng cách giải hệ phương trình nối các giá trị của các đại lượng cần thiết với các đại lượng được đo trực tiếp. Như một ví dụ về các phép đo chung, có thể đưa ra định nghĩa về các hệ số trong công thức liên quan đến điện trở kháng với nhiệt độ của nó: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Phương pháp đo điện
Bản chất của phương pháp đánh giá trực tiếp bao gồm thực tế là giá trị của đại lượng đo được ước tính từ số đọc của một (đo trực tiếp) hoặc một số thiết bị (đo gián tiếp), được hiệu chuẩn trước theo đơn vị của đại lượng được đo hoặc theo đơn vị của các đại lượng khác mà đại lượng đo được phụ thuộc vào.
Ví dụ đơn giản nhất của phương pháp ước tính trực tiếp là phép đo từng đại lượng bằng một thiết bị có thang chia độ theo đơn vị thích hợp.
Nhóm lớn thứ hai của các phương pháp đo điện được kết hợp dưới tên chung là các phương pháp so sánh... Chúng bao gồm tất cả các phương pháp đo điện trong đó giá trị đo được so sánh với giá trị được tái tạo bởi phép đo. Do đó, một tính năng đặc biệt của các phương pháp so sánh là sự tham gia trực tiếp của các phép đo vào quá trình đo lường.
Các phương pháp so sánh được chia thành các phần sau: null, khác biệt, thay thế và khớp.
Phương pháp null Đây là phương pháp so sánh một giá trị đo được với một thước đo trong đó kết quả của sự ảnh hưởng của các giá trị lên thước đo được giảm xuống bằng không. Do đó, khi đạt đến trạng thái cân bằng, một hiện tượng nhất định sẽ biến mất, chẳng hạn như dòng điện trong một phần của mạch hoặc điện áp trên nó, có thể được ghi lại với sự trợ giúp của các thiết bị phục vụ mục đích này. - chỉ số không. Do độ nhạy cao của các chỉ số về 0 và cũng bởi vì các phép đo có thể được thực hiện với độ chính xác cao nên cũng thu được độ chính xác của phép đo cao.
Một ví dụ về ứng dụng của phương pháp null là phép đo điện trở thông qua cầu cân bằng hoàn toàn.
Trong phương pháp vi phân, cũng như trong phương pháp null, giá trị đo được so sánh trực tiếp hoặc gián tiếp với giá trị đo và giá trị của giá trị đo được do so sánh được đánh giá bằng sự khác biệt giữa các hiệu ứng đồng thời được tạo ra bởi các giá trị này. và giá trị đã biết được sao chép bằng thước đo. Do đó, với phương pháp vi phân, thu được sự cân bằng không hoàn toàn của giá trị đo được và đây là sự khác biệt giữa phương pháp vi phân và số không.
Phương pháp vi phân kết hợp một số đặc điểm của phương pháp ước lượng trực tiếp và một số đặc điểm của phương pháp null. Nó chỉ có thể cho kết quả đo rất chính xác nếu giá trị đo được và số đo hơi khác nhau.
Ví dụ: nếu chênh lệch giữa hai đại lượng này là 1% và được đo với sai số lên tới 1%, thì sai số đo của đại lượng mong muốn sẽ giảm xuống 0,01% nếu không tính đến sai số đo. Một ví dụ về ứng dụng của phương pháp vi phân là phép đo sự khác biệt giữa hai điện áp bằng vôn kế, một trong số đó được biết với độ chính xác cao và giá trị còn lại là giá trị mong muốn.
Một ví dụ về việc áp dụng phương pháp thay thế sẽ là phép đo một lượng tương đối lớn Điện trở DC bằng cách lần lượt đo dòng điện chạy qua điện trở được điều khiển và mẫu. Mạch phải được cấp nguồn bởi cùng một nguồn hiện tại trong quá trình đo. Điện trở của nguồn dòng và dụng cụ đo dòng phải rất nhỏ so với biến trở và điện trở của mẫu.
Phương pháp so khớp Đây là phương pháp trong đó chênh lệch giữa giá trị đo được và giá trị được tạo lại từ phép đo được đo bằng cách sử dụng so khớp của vạch tỷ lệ hoặc tín hiệu tuần hoàn. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong thực tế các phép đo phi điện.
Một ví dụ về điều này là đo chiều dài Thước caliper… Trong các phép đo điện, một ví dụ là phép đo vận tốc cơ thể bằng máy đo nhiệt độ.
Chúng tôi cũng sẽ chỉ ra cách phân loại phép đo dựa trên sự thay đổi theo thời gian của giá trị đo được... Tùy thuộc vào việc giá trị đo thay đổi theo thời gian hay không thay đổi trong quá trình đo mà có sự phân biệt giữa phép đo tĩnh và phép đo động. Tĩnh đề cập đến phép đo các giá trị không đổi hoặc cố định.Chúng bao gồm các phép đo giá trị rms và biên độ của các đại lượng, nhưng ở trạng thái ổn định.
Nếu giá trị tức thời của các đại lượng thay đổi theo thời gian được đo, thì phép đo được gọi là động... Nếu trong quá trình đo động, dụng cụ đo cho phép bạn liên tục quan sát các giá trị của đại lượng được đo, thì phép đo đó được gọi là liên tục.
Có thể thực hiện các phép đo của bất kỳ đại lượng nào bằng cách đo các giá trị của nó tại một số thời điểm t1, t2, v.v. Do đó, không phải tất cả các giá trị của đại lượng được đo sẽ được biết mà chỉ các giá trị tại các thời điểm đã chọn. Các phép đo như vậy được gọi là riêng biệt.