Kabilang sa mga pangangailangan ng agham at teknolohiya ang maraming sukat, ang mga paraan at pamamaraan nito ay patuloy na ginagawa at pinagbubuti. Ang pinakamahalagang papel sa lugar na ito ay kabilang sa mga sukat ng mga dami ng elektrikal, na malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya.
Ang konsepto ng mga sukat
Ang pagsukat ng anumang pisikal na dami ay ginagawa sa pamamagitan ng paghahambing nito sa ilang dami ng parehong uri ng phenomena, na kinuha bilang isang yunit ng pagsukat. Ang resultang nakuha sa pamamagitan ng paghahambing ay ipinapakita ayon sa numero sa naaangkop na mga yunit.
Isinasagawa ang operasyong ito sa tulong ng mga espesyal na instrumento sa pagsukat - mga teknikal na aparato na nakikipag-ugnayan sa bagay, ang ilang partikular na parameter na susukatin. Sa kasong ito, ginagamit ang ilang partikular na pamamaraan - mga diskarte kung saan inihahambing ang sinusukat na halaga sa yunit ng pagsukat.
May ilang mga palatandaan na nagsisilbing batayan para sa pag-uuri ng mga sukat ng mga dami ng kuryente ayon sa uri:
- Damimga gawa ng pagsukat. Narito ang kanilang isang beses o maramihan ay mahalaga.
- Degree ng katumpakan. Mayroong teknikal, kontrol at pag-verify, ang mga pinakatumpak na sukat, pati na rin ang pantay at hindi pantay na mga sukat.
- Ang katangian ng pagbabago sa nasusukat na halaga sa paglipas ng panahon. Ayon sa pamantayang ito, ang mga sukat ay static at dynamic. Sa pamamagitan ng mga dynamic na pagsukat, ang mga instant na halaga ng mga dami na nagbabago sa paglipas ng panahon ay nakukuha, at mga static na sukat - ilang mga pare-parehong halaga.
- Representasyon ng resulta. Ang mga sukat ng mga dami ng elektrikal ay maaaring ipahayag sa relatibong o ganap na anyo.
- Ang paraan para makuha ang ninanais na resulta. Ayon sa tampok na ito, ang mga sukat ay nahahati sa direkta (kung saan ang resulta ay direktang nakuha) at hindi direkta, kung saan ang mga dami na nauugnay sa nais na halaga ng ilang functional dependence ay direktang sinusukat. Sa huling kaso, ang kinakailangang pisikal na dami ay kinakalkula mula sa mga resultang nakuha. Kaya, ang pagsukat ng kasalukuyang gamit ang ammeter ay isang halimbawa ng isang direktang pagsukat, at ang kapangyarihan ay isang hindi direktang isa.
Mga Pagsukat
Ang mga device na inilaan para sa pagsukat ay dapat na may mga normalized na katangian, at nananatili rin sa isang tiyak na oras o muling ginawa ang unit ng halaga kung saan nila inilaan ang mga ito.
Ang mga paraan para sa pagsukat ng mga dami ng kuryente ay nahahati sa ilang kategorya depende sa layunin:
- Mga Panukala. Ang mga tool na ito ay nagsisilbi upang muling buuin ang halaga ng ilang ibinigaylaki - tulad ng, halimbawa, isang risistor na nagpaparami ng isang tiyak na pagtutol na may alam na error.
- Pagsusukat ng mga transduser na bumubuo ng signal sa isang form na maginhawa para sa pag-iimbak, conversion, transmission. Ang ganitong uri ng impormasyon ay hindi magagamit para sa direktang pang-unawa.
- Mga de-koryenteng panukat na device. Ang mga tool na ito ay idinisenyo upang ipakita ang impormasyon sa isang form na naa-access sa tagamasid. Maaari silang maging portable o stationary, analog o digital, recording o signaling.
- Ang mga instalasyong pangsukat ng kuryente ay mga complex ng mga tool sa itaas at karagdagang mga device, na puro sa isang lugar. Ang mga unit ay nagbibigay-daan sa mas kumplikadong mga sukat (halimbawa, mga magnetic na katangian o resistivity), nagsisilbing verification o reference device.
- Ang mga sistema ng pagsukat ng kuryente ay kumbinasyon din ng iba't ibang paraan. Gayunpaman, hindi tulad ng mga pag-install, ang mga aparato para sa pagsukat ng mga dami ng kuryente at iba pang paraan sa system ay nakakalat. Sa tulong ng mga system, maaari kang magsukat ng ilang dami, mag-imbak, magproseso at magpadala ng mga signal ng impormasyon sa pagsukat.
Kung kinakailangan upang malutas ang isang partikular na kumplikadong problema sa pagsukat, mabubuo ang pagsukat at computing complex na pinagsama ang ilang device at electronic computing equipment.
Mga katangian ng mga instrumento sa pagsukat
Ang mga kagamitan sa pagsukat ay may ilang partikular na katangian na mahalagaupang maisagawa ang kanilang mga direktang tungkulin. Kabilang dito ang:
- Metrological na katangian, gaya ng sensitivity at threshold nito, hanay ng pagsukat ng dami ng kuryente, error sa instrumento, halaga ng paghahati, bilis, atbp.
- Dynamic na katangian, gaya ng amplitude (dependence ng amplitude ng output signal ng device sa amplitude sa input) o phase (dependence ng phase shift sa frequency ng signal).
- Mga katangian ng pagganap na sumasalamin sa lawak kung saan natutugunan ng instrumento ang mga kinakailangan ng pagpapatakbo sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon. Kabilang dito ang mga katangian tulad ng pagiging maaasahan ng mga indikasyon, pagiging maaasahan (operability, tibay at hindi nabigong pagpapatakbo ng device), maintainability, kaligtasan sa kuryente, ekonomiya.
Ang hanay ng mga katangian ng kagamitan ay itinatag ng mga nauugnay na dokumento ng regulasyon at teknikal para sa bawat uri ng device.
Mga inilapat na pamamaraan
Ang pagsukat ng mga dami ng elektrikal ay isinasagawa sa pamamagitan ng iba't ibang pamamaraan, na maaari ding uriin ayon sa sumusunod na pamantayan:
- Uri ng pisikal na phenomena kung saan ginawa ang pagsukat (electrical o magnetic phenomena).
- Ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng tool sa pagsukat sa bagay. Depende dito, nakikilala ang mga paraan ng contact at non-contact para sa pagsukat ng mga dami ng kuryente.
- Mode ng pagsukat. Ayon dito, dynamic at static ang mga sukat.
- Paraan ng pagsukat. Binuo bilang mga paraan ng direktang pagtatantya kapag hinahangad ang damidirektang tinutukoy ng device (halimbawa, isang ammeter), at mas tumpak na mga pamamaraan (zero, differential, opposition, substitution), kung saan ito ay natutukoy sa pamamagitan ng paghahambing sa isang kilalang halaga. Ang mga compensator at electrical measurement bridge ng direkta at alternating current ay nagsisilbing mga paghahambing na device.
Mga instrumento sa pagsukat ng kuryente: mga uri at feature
Ang pagsukat ng mga pangunahing dami ng kuryente ay nangangailangan ng malawak na uri ng mga instrumento. Depende sa pisikal na prinsipyong pinagbabatayan ng kanilang trabaho, lahat sila ay nahahati sa mga sumusunod na grupo:
- Ang mga electromekanikal na device ay dapat may gumagalaw na bahagi sa kanilang disenyo. Kasama sa malaking grupong ito ng mga instrumento sa pagsukat ang electrodynamic, ferrodynamic, magnetoelectric, electromagnetic, electrostatic, induction device. Halimbawa, ang prinsipyo ng magnetoelectric, na ginagamit nang napakalawak, ay maaaring gamitin bilang batayan para sa mga kagamitang tulad ng voltmeters, ammeters, ohmmeters, galvanometers. Ang mga metro ng kuryente, mga frequency meter, atbp. ay batay sa prinsipyo ng induction.
- Ang mga elektronikong aparato ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga karagdagang bloke: mga converter ng mga pisikal na dami, amplifier, converter, atbp. Bilang isang panuntunan, sa mga device ng ganitong uri, ang sinusukat na halaga ay na-convert sa boltahe, at isang voltmeter ang nagsisilbing kanilang istruktural na batayan. Ginagamit ang mga electronic na instrumento sa pagsukat bilang frequency meter, capacitance, resistance, inductance meter, oscilloscope.
- ThermoelectricPinagsasama ng mga aparato sa kanilang disenyo ang isang aparatong pang-sukat ng isang uri ng magnetoelectric at isang thermal converter na nabuo ng isang thermocouple at isang heater kung saan dumadaloy ang sinusukat na kasalukuyang. Ang mga instrumento ng ganitong uri ay pangunahing ginagamit para sa pagsukat ng mga high-frequency na alon.
- Electrochemical. Ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay batay sa mga proseso na nagaganap sa mga electrodes o sa medium na pinag-aaralan sa interelectrode space. Ang mga instrumento ng ganitong uri ay ginagamit upang sukatin ang electrical conductivity, ang dami ng kuryente, at ilang di-electric na dami.
Ayon sa mga functional na tampok, ang mga sumusunod na uri ng mga instrumento para sa pagsukat ng mga dami ng kuryente ay nakikilala:
- Indicating (signaling) - ito ay mga device na nagbibigay-daan lamang sa direktang pagbabasa ng impormasyon sa pagsukat, gaya ng wattmeters o ammeters.
- Pagre-record - mga device na nagbibigay-daan sa posibilidad ng pag-record ng mga pagbabasa, halimbawa, mga electronic oscilloscope.
Ayon sa uri ng signal, nahahati ang mga device sa analog at digital. Kung ang aparato ay bumubuo ng isang senyas na isang tuluy-tuloy na pag-andar ng sinusukat na halaga, ito ay analog, halimbawa, isang voltmeter, na ang mga pagbabasa ay ibinibigay gamit ang isang sukat na may isang arrow. Kung sakaling ang isang signal ay awtomatikong nabuo sa device sa anyo ng isang stream ng mga discrete value na pumapasok sa display sa numerical form, ang isa ay nagsasalita ng isang digital na instrumento sa pagsukat.
Ang mga digital na instrumento ay may ilang mga disadvantage kumpara sa mga analog: mas mababa ang pagiging maaasahan,kailangan para sa power supply, mas mataas na gastos. Gayunpaman, nakikilala rin ang mga ito sa mga makabuluhang pakinabang na karaniwang ginagawang mas pinipili ang paggamit ng mga digital device: kadalian ng paggamit, mataas na katumpakan at kaligtasan sa ingay, ang posibilidad ng universalization, kumbinasyon sa isang computer at remote na paghahatid ng signal nang hindi nawawala ang katumpakan.
Mga kamalian at katumpakan ng mga instrumento
Ang pinakamahalagang katangian ng isang instrumento sa pagsukat ng elektrikal ay ang klase ng katumpakan. Ang pagsukat ng mga de-koryenteng dami, tulad ng iba pa, ay hindi maaaring isagawa nang hindi isinasaalang-alang ang mga pagkakamali ng teknikal na aparato, pati na rin ang mga karagdagang kadahilanan (coefficients) na nakakaapekto sa katumpakan ng pagsukat. Ang mga halaga ng limitasyon ng ibinigay na mga error na pinapayagan para sa ganitong uri ng aparato ay tinatawag na normalized at ipinahayag bilang isang porsyento. Tinutukoy nila ang uri ng katumpakan ng isang partikular na device.
Ang mga karaniwang klase na ginagamit upang markahan ang mga kaliskis ng mga kagamitan sa pagsukat ay ang mga sumusunod: 4, 0; 2, 5; labinlimang; sampu; 0.5; 0.2; 0.1; 0.05. Alinsunod sa mga ito, ang isang dibisyon ayon sa layunin ay itinatag: ang mga device na kabilang sa mga klase mula 0.05 hanggang 0.2 ay kapuri-puri, ang mga klase 0.5 at 1.0 ay may mga kagamitan sa laboratoryo, at, sa wakas, ang mga device ng mga klase 1, 5–4, 0 ay teknikal.
Kapag pumipili ng isang aparato sa pagsukat, kinakailangan na tumutugma ito sa klase ng problemang nilulutas, habang ang pinakamataas na limitasyon sa pagsukat ay dapat na mas malapit hangga't maaari sa numerical na halaga ng nais na halaga. Iyon ay, mas malaki ang paglihis ng instrumento pointer ay maaaring makamit, mas maliit ang kamag-anak na error ng pagsukat. Kung mababa lang ang klase na mga instrumento ang available, dapat piliin ang may pinakamaliit na operating range. Gamit ang mga pamamaraang ito, ang mga sukat ng mga de-koryenteng dami ay maaaring isagawa nang tumpak. Sa kasong ito, kailangan mo ring isaalang-alang ang uri ng sukat ng device (uniporme o hindi pantay, gaya ng mga kaliskis ng ohmmeter).
Mga pangunahing dami ng kuryente at mga unit ng mga ito
Kadalasan, nauugnay ang mga electrical measurement sa sumusunod na hanay ng mga dami:
- Kasalukuyang lakas (o kasalukuyang kasalukuyang) I. Ang halagang ito ay nagpapahiwatig ng dami ng electric charge na dumadaan sa seksyon ng konduktor sa loob ng 1 segundo. Ang pagsukat ng magnitude ng electric current ay isinasagawa sa amperes (A) gamit ang mga ammeter, avometer (tester, ang tinatawag na "tseshek"), digital multimeter, instrument transformer.
- Halaga ng kuryente (charge) q. Tinutukoy ng halagang ito kung hanggang saan ang isang partikular na pisikal na katawan ay maaaring maging mapagkukunan ng isang electromagnetic field. Ang electric charge ay sinusukat sa coulombs (C). 1 C (ampere-segundo)=1 A ∙ 1 s. Ang mga instrumento para sa pagsukat ay mga electrometer o electronic charge meter (coulomb meters).
- Voltage U. Nagpapahayag ng potensyal na pagkakaiba (charge energy) na umiiral sa pagitan ng dalawang magkaibang punto ng electric field. Para sa isang ibinigay na dami ng kuryente, ang yunit ng pagsukat ay ang volt (V). Kung upang ilipat ang isang singil ng 1 coulomb mula sa isang punto patungo sa isa pa, ang patlang ay gumagana ng 1 joule (iyon ay, ang kaukulang enerhiya ay ginugol), kung gayonang potensyal na pagkakaiba - boltahe - sa pagitan ng mga puntong ito ay 1 volt: 1 V \u003d 1 J / 1 C. Ang pagsukat ng boltahe ng kuryente ay isinasagawa gamit ang mga voltmeter, digital o analog (tester) multimeter.
- Resistance R. Nailalarawan ang kakayahan ng isang konduktor na pigilan ang pagdaan ng electric current sa pamamagitan nito. Ang yunit ng paglaban ay ohm. Ang 1 ohm ay ang paglaban ng isang konduktor na may boltahe na 1 volt sa mga dulo sa isang kasalukuyang 1 ampere: 1 ohm=1 V / 1 A. Ang paglaban ay direktang proporsyonal sa cross section at haba ng konduktor. Ohmmeters, avometers, multimeters ang ginagamit para sukatin ito.
- Electrical conductivity (conductivity) Ang G ay ang reciprocal ng resistance. Sinusukat sa siemens (cm): 1 cm=1 ohm-1.
- Capacity C ay isang sukatan ng kakayahan ng isang konduktor na mag-imbak ng singil, isa rin sa mga pangunahing dami ng kuryente. Ang yunit ng sukat nito ay ang farad (F). Para sa isang kapasitor, ang halagang ito ay tinukoy bilang magkaparehong kapasidad ng mga plato at katumbas ng ratio ng naipon na singil sa potensyal na pagkakaiba sa mga plato. Ang kapasidad ng isang flat capacitor ay tumataas na may pagtaas sa lugar ng mga plato at may pagbaba sa distansya sa pagitan nila. Kung, na may singil na 1 palawit, ang isang boltahe ng 1 volt ay nilikha sa mga plato, kung gayon ang kapasidad ng naturang kapasitor ay magiging katumbas ng 1 farad: 1 F \u003d 1 C / 1 V. Ang pagsukat ay isinasagawa gamit ang mga espesyal na instrumento - capacitance meter o digital multimeter.
- Power P ay isang value na sumasalamin sa bilis ng paglipat (conversion) ng elektrikal na enerhiya. Bilang isang sistema ng yunit ng kapangyarihan na pinagtibaywatt (W; 1 W=1J/s). Ang halagang ito ay maaari ding ipahayag sa mga tuntunin ng produkto ng boltahe at kasalukuyang lakas: 1 W=1 V ∙ 1 A. Para sa mga AC circuit, aktibo (natupok) na kapangyarihan Pa, reaktibo P ra (hindi nakikilahok sa pagpapatakbo ng kasalukuyang) at buong kapangyarihan P. Kapag sumusukat, ang mga sumusunod na yunit ay ginagamit para sa kanila: watt, var (na nangangahulugang "volt-ampere reactive") at, nang naaayon, volt-ampere V ∙ PERO. Ang kanilang mga sukat ay pareho, at nagsisilbi silang makilala sa pagitan ng mga ipinahiwatig na dami. Mga instrumento para sa pagsukat ng kapangyarihan - analog o digital wattmeters. Ang mga hindi direktang pagsukat (halimbawa, paggamit ng ammeter) ay hindi palaging naaangkop. Upang matukoy ang napakahalagang dami gaya ng power factor (ipinahayag sa mga tuntunin ng phase shift angle), ginagamit ang mga device na tinatawag na phase meter.
- Dalas f. Ito ay isang katangian ng isang alternating current, na nagpapakita ng bilang ng mga cycle ng pagbabago sa magnitude at direksyon nito (sa pangkalahatang kaso) sa loob ng 1 segundo. Ang unit ng frequency ay ang reciprocal second, o hertz (Hz): 1 Hz=1 s-1. Ang halagang ito ay sinusukat sa pamamagitan ng malawak na klase ng mga instrumento na tinatawag na frequency meter.
Ang
Ang
Magnetic na dami
Ang
Magnetism ay malapit na nauugnay sa elektrisidad, dahil pareho ang mga pagpapakita ng isang pangunahing pisikal na proseso - electromagnetism. Samakatuwid, ang isang pantay na malapit na koneksyon ay katangian ng mga pamamaraan at paraan ng pagsukat ng mga elektrikal at magnetic na dami. Ngunit mayroon ding mga nuances. Bilang isang patakaran, kapag tinutukoy ang huli, halosisang elektrikal na pagsukat ay ginawa. Hindi direktang nakukuha ang magnetic value mula sa functional na relasyon na nag-uugnay dito sa electric.
Ang mga reference na halaga sa lugar ng pagsukat na ito ay magnetic induction, field strength at magnetic flux. Maaaring i-convert ang mga ito gamit ang measuring coil ng device sa EMF, na sinusukat, pagkatapos ay kalkulahin ang mga kinakailangang value.
- Ang magnetic flux ay sinusukat gamit ang mga instrumento gaya ng mga webermeter (photovoltaic, magnetoelectric, analogue electronic at digital) at mga napakasensitibong ballistic galvanometer.
- Ang lakas ng induction at magnetic field ay sinusukat gamit ang mga teslameter na nilagyan ng iba't ibang uri ng transducers.
Pagsukat ng mga elektrikal at magnetic na dami, na direktang nauugnay, ay nagbibigay-daan sa paglutas ng maraming pang-agham at teknikal na mga problema, halimbawa, ang pag-aaral ng atomic nucleus at ang magnetic field ng Araw, Earth at mga planeta, ang pag-aaral ng magnetic properties ng iba't ibang materyales, quality control, at iba pa.
Mga hindi de-kuryenteng dami
Ang kaginhawahan ng mga de-koryenteng pamamaraan ay ginagawang posible na matagumpay na mapalawak ang mga ito sa mga sukat ng iba't ibang pisikal na dami na hindi de-kuryente, gaya ng temperatura, mga sukat (linear at angular), deformation, at marami pang iba, pati na rin ang upang siyasatin ang mga proseso ng kemikal at ang komposisyon ng mga sangkap.
Ang mga instrumento para sa pagsukat ng elektrikal ng mga hindi de-kuryenteng dami ay karaniwang isang complex ng isang sensor - isang converter sa anumang parameter ng circuit (boltahe,paglaban) at mga de-koryenteng kagamitan sa pagsukat. Mayroong maraming mga uri ng mga transduser, salamat sa kung saan maaari mong sukatin ang iba't ibang mga dami. Narito ang ilang halimbawa:
- Rheostatic sensor. Sa ganitong mga transduser, kapag ang nasusukat na halaga ay nalantad (halimbawa, kapag ang antas ng likido o ang dami nito ay nagbabago), ang rheostat slider ay gumagalaw, at sa gayon ay nagbabago ang resistensya.
- Thermistors. Ang paglaban ng sensor sa mga device ng ganitong uri ay nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Ginagamit para sukatin ang rate ng daloy ng gas, temperatura, para matukoy ang komposisyon ng mga pinaghalong gas.
- Ang mga strain resistance ay nagbibigay-daan sa mga pagsukat ng wire strain.
- Photosensors na nagko-convert ng pagbabago sa pag-iilaw, temperatura o paggalaw sa isang photocurrent pagkatapos ay sinusukat.
- Capacitive transducers na ginagamit bilang mga sensor para sa air chemistry, displacement, humidity, pressure.
- Piezoelectric transducers ay gumagana sa prinsipyo ng paglitaw ng EMF sa ilang mala-kristal na materyales kapag mekanikal na inilapat sa mga ito.
- Ang mga inductive sensor ay nakabatay sa conversion ng mga dami gaya ng bilis o acceleration sa isang induced emf.
Pagbuo ng mga instrumento at pamamaraan sa pagsukat ng elektrikal
Ang isang malawak na iba't ibang paraan para sa pagsukat ng mga dami ng kuryente ay dahil sa maraming iba't ibang phenomena kung saan ang mga parameter na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel. Ang mga proseso at phenomena ng elektrikal ay may napakalawak na hanay ng mga gamit salahat ng mga industriya - imposibleng ipahiwatig ang naturang lugar ng aktibidad ng tao kung saan hindi nila mahahanap ang aplikasyon. Tinutukoy nito ang patuloy na lumalawak na hanay ng mga problema ng mga electrical measurements ng mga pisikal na dami. Ang pagkakaiba-iba at pagpapabuti ng mga paraan at pamamaraan para sa paglutas ng mga problemang ito ay patuloy na lumalaki. Lalo na mabilis at matagumpay na nakabuo ng direksyon ng teknolohiya sa pagsukat bilang ang pagsukat ng mga di-electrikal na dami sa pamamagitan ng mga pamamaraang elektrikal.
Ang modernong teknolohiya sa pagsukat ng elektrikal ay umuunlad sa direksyon ng pagtaas ng katumpakan, kaligtasan sa ingay at bilis, pati na rin ang pagtaas ng automation ng proseso ng pagsukat at pagproseso ng mga resulta nito. Ang mga instrumento sa pagsukat ay napunta mula sa pinakasimpleng mga electromekanikal na aparato patungo sa mga elektronikong at digital na aparato, at higit pa sa pinakabagong mga sistema ng pagsukat at pag-compute gamit ang teknolohiyang microprocessor. Kasabay nito, ang pagtaas sa papel ng bahagi ng software ng mga aparato sa pagsukat ay, malinaw naman, ang pangunahing trend ng pag-unlad.
