Методы измерения электрических величин

Лекция № 13 -14

 

ТЕМА ЛЕКЦИИ

Методы измерения электрических величин

 

Цель лекции – изучить методы измерения основных параметров электрических цепей

 

 

План лекции:

 

1 Измерения силы токов и напряжений

2 Измерения мощности, частоты, фазового сдвига

3 Измерения параметров цепей

 

 

Рекомендуемая литература

 

1. А.Г. Сергеев, М.В. Латышев, В.В. Терегеря. Метрология, стандартизация и сертификация. Стр. 13-37.

2. А.С. Сигов, В.И. Нефедов. Метрология, стандартизация и технические измерения. Стр. 14-41

 

 

Вводная часть

 

В целях повышения психологического настроя студентов на восприятие данной дисциплины в начале каждой лекции целесообразно проводить короткий опрос по материалу предыдущей лекции.

Вопросы для контроля:

а) Перечислить этапы подготовки измерительного эксперимента систем.

б) Цель обработки результатов измерений?

Требовать от отвечающих студентов представления перед ответом по форме: «Студент Сергеев. Группа ЭП – 1 – 04». Оценки заносить в журнал преподавателя.

После опроса объявить тему и цель лекции.

 

Основная часть

 

1. Измерение силы токов и напряжений

 

Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях постоянного, переменного тока широкого диапазона частот и в импульсных цепях.

В цепях постоянного тока наиболее высокая точность измере­ний, в цепях переменного тока она понижается с повышением частоты; здесь, кроме оценки среднеквадратического, средневыпрямленного и максимального значений, требуется наблюде­ние формы исследуемого сигнала и знание мгновенных значений тока и напряжения.

Измерители тока и напряжения независимо от их назначения должны при включении не нарушать режима работы цепи изме­ряемого объекта; обеспечивать малую погрешность измерений, исключив при этом влияние внешних факторов на работу прибора, высокую чувствительность измерения, быструю готовность к работе и высокую надежность.

Выбор приборов, выполняющих измерение тока и напряже­ния, определяется совокупностью многих факторов, важнейшие из которых: род измеряемого тока; диапазон частот измеряемой величины и амплитудный диапазон; форма кривой измеряемого напряжения (тока); мощность цепи, в которой осуществляется измерение; мощность потребления прибора; возможная погреш­ность измерения.

Измерение напряжения выполняют методами непосредственной оценки и сравнения.

Если необходимая точность измерения, допустимая мощность потребления и другие требования могут быть обеспечены ампер­метрами и вольтметрами электромеханической группы, то следует предпочесть этот простой метод непосредственного отсчета. В ма­ломощных цепях постоянного и переменного токов для измерения напряжения обычно пользуются электронными цифровыми и ана­логовыми вольтметрами. Если необходимо измерить напряжение с более высокой точностью, следует использовать приборы, действие которых основано на методах сравнения.

Измерение тока возможно прямое (методом непосредственной оценки аналоговыми и цифровыми амперметрами) и косвенное. При этом напряжение измеряется на резисторе с известным со­противлением. Для исследования формы и определения мгновен­ных значений напряжения и тока применяют осциллографы.

Измерение напряжения в цепях постоянного тока.

Прииспользовании мето­да непосредственной оценки вольтметр подключают параллельно тому участку цепи, на которомнеобходимо измерить напряжение. При измерении напряжения на нагрузке R в цепи с источником энергии, ЭДС которого Е и внутреннее сопротивление R₀, вольтметр включают парал­лельно нагрузке (рис. 14.1 ).

Рис. 14.1 Схема включения вольтметра

 

Если внутреннее сопротивление вольт­метра Rу, то относительная погрешность измерения напряжения

 

δu = (Ux – U) / U = - (R / RV) / (1 + R / RV + R / R0)

где U — действительное значение напряжения на нагрузке R до включения вольтметра; Ux — измеренное значение напряжения на нагрузке R.

Отношение сопротивлений R / RV обратно пропорционально отношению мощности потребления вольтметра Р_у к мощности цепи Р, поэтому

 

δu = - (PV / P) / (1 + PV / P + R / R0)

 

Для уменьшения погрешности измерения напряжения мощ­ность потребления вольтметра должна быть мала, а его внутрен­нее сопротивление велико (RV → ∞)

Напряжение в цепях постоянного тока можно измерить любым измерите­лем напряжения, работающим на посто­янном токе (аналоговыми магнитоэлектрическим, электродинамическим, электромагнитным, электростатическим и цифровым электронными вольтметрами). Выбор измерителя напряжения обусловлен мощностью объекта измерения и необходимой точностью. Диапазон измеряемых напряжений ле­жит в пределах от микровольт до десятка киловольт. Если объект измерения обладает большой мощностью, используют электроме­ханические вольтметры, мощность, потребляемую измерительны­ми приборами, не учитывают; если же объект измерения мало­мощный, то мощность, потребляемую измерительными прибора­ми, нужно учитывать либо использовать электронные вольтметры.

Методы сравнения. Нулевой метод заключается в уравновешивании, достигаемом при подключении к прибору сравнения либо двух электрически не связанных между собой, но противополож­ных по знаку напряжений или ЭДС, либо двух раздельно регули­руемых токов. Разница, полученная в результате такого воздей­ствия, доводится до нуля. Нулевой метод реализуется в схемах ком­пенсации напряжений или ЭДС (рис. 14.2, а) и токов (рис. 14.2, б). '

 

 

а) б)

 

Рис. 14.2. Схемы компенсации напряжений (а) и токов (б)

 

Наибольшее распространение получила схема, показанная на рис. 14.2, а. В ней измеряемое напряжение Ux компенсируется рав­ным, но противоположным по знаку известным напряжением U _К. Падение напряжения U _Ксоздается током на регулируемом компенсирующем сопротивлении Rk. Изменение Rk происходит до тех пор, пока U _Кне окажется равным Ux. Момент компенсации определяют по отсутствию тока в цепи магнитоэлектрического гальванометра G; при этом мощность от объекта измерения не потребляется.

Устройства, служащие для выполнения измерений компенсационным методом, называют потенциометрами или компенсаторами. В практических схемах компенсаторов для обеспечения необходимой точности измерения ток в рабочей цепи определяют не амперметром непосредствен­ной оценки, а компенсационным методом с помощью эталона ЭДС - нормального элемента. Нормаль­ные элементы обеспечивают по­стоянную во времени ЭДС, равную 1,01865В при 20 °С, внутреннем сопротивлении 500—10000м, то­ке перегрузки 1 мкА.

Схемные решения и конструкции компенсаторов постоянного тока могут быть различны.

Высокоомные компенсаторы используют для поверки магни­тоэлектрических, электродинамических вольтметров. Для рас­ширения пределов измерения напряжения в компенсаторах при­меняют высокоомные резисторные делители напряжения, позво­ляющие уменьшать измеряемое напряжение в п раз (10, 100, 1000 ) до значения, близкого к верхнему пределу измерения ком­пенсатора. При использовании делителя напряжения от объекта измерения потребляется некоторая мощность, т. е. теряется одно из основных преимуществ компенсационного метода.

При измерении ЭДС источников с большим внутренним со­противлением или напряжений, действующих в высокоомных цепях, входное сопротивление магнитоэлектрических и элек­тронных вольтметров может быть недостаточно большим, поэто­му целесообразно использовать дифференциальный или компен­сационный метод.

Дифференциальный метод основан на измерении разности между измеряемым и известным напряжениями при их непол­ной компенсации.

Дифференциальный метод обеспечивает высокую точность измерения напряжения.

Для измерения малых постоянных напряжений используют гальванометрические компенсаторы. Основ­ные их элементы: измерительный механизм магнито­электрического зеркального гальванометра, образцовый резис­тор обратной связи, фоторезисторы и источники постоянного напряжения, магнитоэлектрический мик­роамперметр.

Гальванометрический компенсатор имеет высокую чувстви­тельность при высоком входном сопротивлении.

При прямом измерениипостоянного тока амперметр включается последовательно в разрыв исследуемой цепи.

Последовательное включение амперметра с внутренним со­противлением R_А в цепь с источником ЭДС Е и сопротивлением R (сопротивление нагрузки и источника) приводит к возрастанию общего сопротивления и уменьшению протекающего в цепи тока.

Относительная погрешность δIизмерения тока 1_Х

δI = (Ix – I) / I =[E/(R + RA) – E / R = -(RA / R)/(1 + RA / R)

 

где / — действительное значение тока в цепи до включения ам­перметра; 1_Х — измеренное значение тока в цепи R.

Отношение сопротивлений можно заменить отношением мощностей Р_А и Р потребления соответственно амперметра и са­мой цепи:

 

δI = -(Р_А/Р)/(1 + Р_А/Р).

 

Погрешность измерения тем меньше, чем меньше мощность потребления амперметра РA по сравнению с мощностью потреб­ления цепи Р, в которой осуществляется измерение. Поэтому ам­перметр, включаемый последовательно в цепь измерения, дол­жен обладать малым сопротивлением, т. е. RA → 0. Диапазон значений постоянных токов, с измерением которых приходится встречаться в различных областях техники, чрезвы­чайно велик (от токов 10-¹⁷ А до десятков и сотен тысяч ампер). Поэтому методы и средства измерения их различны.

Измерение постоянного тока можно выполнить любым измери­телем постоянного тока: аналоговым магнитоэлектрическим, элек­тродинамическим, аналоговым и цифровым электронным ампер­метром. При необходимости измерения весьма малых токов, значи­тельно меньших тока полного отклонения /_и магнитоэлектрического измерителя, последний применяют совместно с усилителем посто­янного тока. Усиления тока можно добиться при включении бипо­лярных транзисторов по схеме с общим эмиттером, которая обеспе­чивает малое входное сопротивление усилителя.

Токи 10~⁹—10~⁶А можно измерить непосредственно с по­мощью высокочувствительных магнитоэлектрических зеркаль­ных гальванометров и гальванометрических компенсаторов.

Кроме прямого измерения токов амперметрами возможно косвенное измерение токов с помощью резисторов с известным сопротивлением R₀, включаемых в разрыв цепи, и высокочувствительных измерителей напряжения. Изме­ряемый ток 1_Х = U₀/R₀, где U_о — падение напряжения на резис­торе R₀, измеренное вольтметром либо компенсатором постоян­ного тока.

Для получения минимальных погрешностей измерения тока сопротивление резистора R₀ должно быть много меньше сопротив­ления цепи, в которой измеряется ток. Косвенный способ реализо­ван в электронных аналоговых и цифровых измерителях тока.

Измерение малых токов. Предельная чувствительность любого из­мерителя тока зависит от тока тепловых шумов, который тем меньше, чем больше внутреннее сопротивление измерителя. Для снижения этого тока до уровня 10~¹⁷—10~¹⁶ А в полосе частот от О до 0,01—0,1 Гц необходимо применять приборы с внутренним со­противлением не менее 10¹¹—10¹²Ом, поэтому магнитоэлектри­ческие гальванометры, гальванометрические компенсаторы, уси­лители на биполярных транзисторах относят к сравнительно низкоомным измерительным устройствам и, следовательно, они не могут использоваться при измерении токов менее 10~¹⁰—10~⁹ А. Для измерения малых постоянных и медленно изменяющихся токов применяют пассивные преобразователи тока в напряжение в сочетании с чувствительным измерителем напряжения, имею­щим очень высокое входное сопротивление (до 10¹⁶Ом) и малый уровень шумов. Максимально должны быть уменьшены также паразитные токи. К пассивным преобразователям относят преобразователи резистивные, емкостные, логарифмирующие.

Измерение переменного напряжения и тока на промышленной частоте. Измере­ние можно выполнить любыми вольтметрами и амперметрами, работающими на частоте 50 Гц. Когда объект измерения мощ­ный, то измерения выполняют электромагнитными и электроди­намическими вольтметрами и амперметрами.

Для измерения напряжения на промышленной частоте при­меняют компенсаторы переменного тока. Компенсаторы переменного тока ме­нее точны по сравнению с компенсаторами постоянного тока, так как отсутствует эталон ЭДС переменного тока.

Измерение напряжения на повышенной и высокой частотах. С увели­чением частоты точность измерения переменного тока электромаг­нитными и электродинамическими амперметрами падает. Прибо­ры специального исполнения имеют расширенный диапазон частот (примерно до 8—10 кГц) и используются для измерения токов в мощных цепях.

В маломощных цепях повышенной и высокой частоты ток из­меряют выпрямительными, термоэлектрическими, электронными цифровыми амперметрами, аналоговыми и цифровыми электрон­ными вольтметрами на резисторе с известным сопротивлением. Амперметр должен обладать минимальными значения­ми входных величин — сопротивления, индуктивности и емкости. С увеличением частоты в цепи измерения тока влияние паразитных емкостей возрастает, поэтому для уменьшения погрешностей от токов утечки амперметр следует включать на участке с потенциалами, наиболее близ­кими к потенциалу земли.

В цепях высокой частоты токи преимущественно измеряют термоэлектрическим амперметром (термоамперметром), пред­ставляющим собой сочетание термопреобразователя и магнито­электрического измерительного механизма. Термопреобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя. При протекании тока по нагревателю, выполненному из материала с большим удельным сопротивлением (нихрома, константана и др.), выделяется теплота, под действием которой нагревается горячий спай термопары, а на ее холодных концах возникает термо-ЭДС — Е_Т, зависящая от материала проводников термопары и пропорци­ональная разности температур горячего и холодного ее концов, т. е. пропорциональная температуре перегрева. Примерно.Е_т = 30—40 мкВ на 1 °С перегрева. По способу нагрева горячего спая термопары термопреообразователи делят на контактные и бесконтактные. В контактных термопреобразователях горячий спай термопары прива­рен непосредственно к нагрева­телю. В бесконтактных термопреобразователях горячий спай термопары отделен от нагревателя изоляционным материа­лом (каплей стекла), что ухудшает условия теплопередачи, увели­чивает тепловую инерцию, уменьшает чувствительность, но позво­ляет последовательно соединять несколько термопар, уменьшать влияние паразитных емкостей (между измеряемой и измеритель­ной цепями). В некоторых бесконтактных преобразователях тер­мопару протягивают внутри тонкой стеклянной трубочки, на кото­рую намотан нагреватель.

Для увеличения чувствительности и более эффективного ис­пользования преобразователи соединяют в мостовую схему.

В зависимости от типа преобразователя эти приборы использу­ют для измерения как постоянного, так и переменного токов в диапазоне частот 50 Гц— 200 МГц. Но основное назначение термо­амперметров — измерение тока в цепях высокой частоты. На вы­соких частотах проявляются паразитные параметры термопреоб­разователя и поверхностный эффект в нагревателе. Поэтому каж­дый прибор рассчитывают на работу до определенной частоты измеряемого тока. Термоэлектрические амперметры выпускают для измерения токов от 100 мкА до десятков ампер.

Для измерения малых токов до 1 А применяют вакуумные термопреобразователи. Их помещают в специальные стеклянные баллоны, из которых выкачан воздух; при этом благодаря умень­шению потерь на излучение теплоты в окружающую среду чувст­вительность вакуумных преобразователей повышается. Вакуум­ные термопреобразователи бывают контактные и бесконтактные. Для измерения токов 1—50 А используют воздушные термо­преобразователи.

К достоинствам термоамперметров относят то, что их показа­ния не зависят от частоты и формы переменного тока, к недостат­кам — малую перегрузочную способность (допускаются перегруз­ки не более чем на 50%), значительную мощность потребления (на 5 А примерно 1 Вт), ограниченный срок службы, невысокую точность (с изменением температуры изменяется сопротивление на­гревателя, с увеличением частоты — паразитные параметры). Клас­сы точности термоэлектрических амперметров — 1,5; 2,5; 4. В тер­моэлектрических амперметрах, предназначенных для больших то­ков, в результате выделения значительного количества теплоты подводящие колодки сильно разогреваются. Чтобы устранить влия­ние перегрева, применяют кроме основной еще и компенсационную термопару, горячий спай которой укреплен на одной из колодок, а термо-ЭДС направлена навстречу термо-ЭДС основной термопа­ры. Расширение пределов измерения осуществляют с помощью трансформатора тока с ферритовым тороидальным сердечником. Термоамперметры бывают щитовые и переносные.

Для усиления постоянного тока термопары в термоамперметах применяют фотоусилители.

Процесс определения амплитудных и временных параметров импульсных сигналов с помощью осциллографа длителен и вы­полняется с большой погрешностью. Воспроизведение импульсов малой длительности и с фронтами порядка единиц на­носекунд без искажений сопряжено с тщательным выбором ос­циллографа по диапазону частот, экранировкой соединительных проводов, согласованием с соединительным кабелем и др. Более высокую точность измерения амплитуды импульса при удобной и быстрой индикации обеспечивают аналоговые и цифровые им­пульсные вольтметры.

 

2. Измерения мощности, частоты, фазового сдвига

Измерение мощности осуществляется в цепях постоянного и переменного токов низкой, высокой частоты, а также в импульс­ных цепях различной измерительной, электротехнической, ра­диоприемной и передающей аппаратуры. Диапазон измеряемых мощностей лежит в пределах 10~¹⁶—10⁹ Вт.

Методы измерения существенно отличаются друг от друга в зависимости от параметров цепи, в которой производится изме­рение мощности, предела изменения мощности и частотного диа­пазона.

В цепях постоянного тока мощность потребления нагрузки определяется произведением тока в нагрузке и падения напряже­ния на ней:

Р = UI = 1^г R.

В цепях переменного тока мгновенное значение мощности по­требления

p(t) = u(t)i(t)

Если и(t) и i(t) — периодические функции времени с пери­одом Т, то среднее значение мощности потребления за период на­зывают мощностью, или активной мощностью Р. Мощность Р с мгновенным значением мощности р(t) связана выражением

 

P = 1/T∫ p(t)dt = 1/T∫uidt

В цепях однофазного синусоидального тока u(t) = U√2sinωt, i(t) = I√2sin(ωt±φ) измеряют активную Р, реак­тивную Qи полную S мощности:

 

Р = UI cos φ = 1^г R; Q = UI sin φ = 1^г X; S = UI = 1^г Z

где U, I — среднеквадратические значения напряжения и тока в цепи; φ — сдвиг по фазе между напряжением и током в нагруз­ке; R, X, Z,- активное, реактивное, полное сопротивления на­грузки.

Чаще всего ограничиваются измерением активной мощности.

В цепях несинусоидального периодического тока при усло­вии, что функции и(() и Д() можно разложить в ряд Фурье, формулы для определения активной и реактивной мощностей будут иметь вид

 

р = U₀1₀ + ∑ U_k1_k cos φ_k; Q = ∑ U_k1_k sin φ_k,

 

где U₀,I₀ — постоянные составляющие напряжения и тока; U_k,1_k — соответственно среднеквадратические значения напряже­ния и тока k -й гармоники; φ_k — сдвиг по фазе k -й гармоники.

В цепях, питаемых напряжением в виде периодической по­следовательности однополярных прямоугольных импульсов, ус­реднение мощности р(t) осуществляют не только по периоду сле­дования Т, но и по длительности импульса t_и. При этом мощ­ность, усредненную по периоду Т следования импульсов, называют средней мощностью, или мощностью:

 

P = 1/T∫ p(t)dt

а мощность, усредненную за время длительности импульса, — импульсной мощностью.

Pи = 1/tи∫ p(t)dt

 

Значения мощностей Р и Р_и связаны между собой соотношением

 

Pи = T/ tи P

 

 

Обычно среднюю мощность измеряют и, зная скважность им­пульсов, вычисляют импульсную мощность. При импульсах, от­личных от прямоугольной формы, мощность определяют по эк­вивалентному прямоугольному импульсу той же амплитуды, длительность которого равна интервалу времени между точками огибающей импульса на уровне 0,5 ее амплитуды.

Мощность измеряется в абсолютных единицах — ваттах, про­изводных ватта и относительных единицах — децибелваттах (или децибелмилливаттах) ±а = 10 Lg (Р/Р₀), где Р — абсолютное зна­чение мощности в ваттах (или милливаттах), Р₀ — нулевой (отсчетный) уровень мощности, равный 1 Вт (или 1 мВт), связанный с абсолютными нулевыми уровнями напряжения U₀ и тока 1₀ через стандартное сопротивление R₀ соотношением Р₀ = U₀²/ R₀ =

1₀ ² R_0. При Р₀ = 1 мВт, сопротивлении Н₀ = 600 Ом напряжение U₀ = 0,775 В; а — число децибел со знаком «+», если Р > Р₀, и со зна­ком «— », если Р < Р₀.

Для измерения мощности используют прямые и косвенные виды измерения. Прямые измерения осуществляются с помощью электродинамических, ферродинамических и электрон­ных ваттметров, косвенные — сводятся к определению мощности посредством амперметра и вольтметра или осциллографа.

Частота — одна из важнейших характеристик периоди­ческого процесса; определяется числом полных циклов (пери­одов) изменения сигнала в единицу времени.

Период — наименьший интервал времени, удовлетворяющий уравнению и(t) = и(t + Т). Мгновенная угловая частота определя­ется через производную во времени от фазы напряжения сигна­ла, т. е. ω(t) = dψ/dt. Так как фаза у гармонического сигнала рас­тет во времени по линейному закону, то частота f — постоянная величина, т. е. f = 1/[(2π)(dψ/dt)] = ω(t) /(2 π).

Диапазон используемых частот в радиоэлектронике, автома­тике, экспериментальной физике, технике связи и т. д. составля­ет от долей герц до тысяч гигагерц, т. е. от инфранизких до сверхвысоких частот.

Выбор метода измерения частоты определяется ее диапа­зоном, необходимой точностью измерения, формой сигнала, мощностью источника сигнала измеряемой частоты и другими факторами.

Частота электрических сигналов измеряется методами непо­средственной оценки и сравнения.

Частотомеры— приборы, измеряющие частоту. Измерение частоты методом непосредственной оценки производится цифро­выми электронно-счетными частотомерами. Измерение частоты сигналов методом сравнения осуществляется с помощью осцил­лографа, частотомеров гетеродинных, построенных на биениях, и др. Цифровые частотомеры предназначаются для точных изме­рений частоты гармонических и импульсных сигналов в диапа­зоне 10 Гц— 50ГГц; используются для измерения отношения частот, периода, длительности импульсов, интервалов времени.

Фаза характеризует состояние гармонического сигнала в рассматриваемый момент времени. Для синусоидаль­ной функции

u(t) = U _mох sin (ωt + ψ) фаза гармонического сигна­ла (ωt + ψ) является линейной функцией времени.

Сдвиг по фазе у представляет собой модуль разности началь­ных фаз \|/ ₁ и \|/₂ двух сигналов u(t)1 = U _mох1 sin (ωt + ψ1) и u(t)2 = U _mох2 sin (ωt + ψ2) одинаковой частоты:

φ = ψ1 + ψ2

Измерение сдвига по фазе между входным и выходным на­пряжениями любого четырехполюсника (усилителя, фильтра, трансформатора, устройства автоматики и др.) в заданном диапа­зоне частот, а также определение зависимости изменения фазы от частоты широко применяются в радиоэлектронике.

Методы измерения сдвига по фазе зависят от диапазона частот, уровня, формы сигнала и требуемой точности измерения. Как пра­вило, применяют методы непосредственной оценки и сравнения.

Фазометры — приборы, измеряющие сдвиг по фазе в радиа­нах или градусах.

К фазометрам непосредственной оценки относят: аналоговые электромеханические фазометры с логометрическими механизмами; аналоговые электронные фазометры с преобразованием фазо­вого сдвига в пропорциональный ток; цифровые фазометры.

Измерение сдвига по фазе методом сравнения производится с помощью осциллографа. В широком диапазоне частот в мало­мощных цепях при грубых измерениях сдвиг по фазе измеряют с помощью осциллографа, а при более точных измерениях — мето­дом сравнения, используя осциллограф в качестве индикатора равенства фаз.

На промышленной частоте и на частотах от нескольких десят­ков герц до 6—8 кГц при измерении сдвига по фазе применяют логометрические фазометры, использование которых рекоменду­ется при больших уровнях синусоидального сигнала и сопряжено с большим потреблением энергии и невысокой точностью. В диа­пазоне частот от нескольких герц до десятков мегагерц при точ­ных измерениях сдвига по фазе используют аналоговые и цифро­вые электронные фазометры. Их применение рекомендуется при различных формах и малых уровнях сигнала с малым потребле­нием энергии.

Сдвиг по фазе между напряжением U и током I на промыш­ленной частоте измеряется вольтметром, амперметром и ваттмет­ром и определяется по формуле φ = аrссоs [Р/(U1)].

2.2. Измерения параметров цепей c сосредоточенными постоянными

 

 

Основными параметрами элементов и цепей с сосредоточен­ными постоянными являются сопротивления резисторов, ем­кость конденсаторов, тангенс угла потерь конденсаторов, индук­тивность и добротность катушки; взаимоиндуктивность двух ка­тушек; сопротивление колебательного контура (цепи).

Контроль и измерение электрических параметров вызваны необходимостью отбора отдельных элементов при создании и ис­пытании различных радиоэлектронных устройств. Каждый год появляются новые материалы, из которых изготавливаются резисторы, конденсаторы, катушки. Потребность в приборах с различ­ными нижними и верхними пределами неуклонно растет.

Измерение параметров элементов и цепей может быть прямое и косвенное. Прямые измерения выполняются методами непо­средственной оценки; косвенные — вольтметром и амперметром, методами сравнения.

Полное сопротивление цепи Z зависит от частоты питающего тока. В общем случае полное сопротивление цепи — комплекс­ная величина. Косвенное измерение полного сопротивле­ния можно осуществить с помощью амперметра и вольтметра. Значение модуля комплексного сопротивления z определяется по формуле z = U/1, где U и I — сред-неквадратические значения напряжения и тока, измеренные приборами. Этим способом пользуются при измерении на пере­менном токе частотой 50 Гц или звуковой частотой. С помощью амперметра и вольтметра измеряются сопротивление R, индук­тивность Lи емкость С, если измеряемое сопротивление актив­ное либо реактивное, т. е. если R = U/I или Х_с = 1/(ωС) = U/I.

Погрешность измерения составляет ±(0,5—1,5)% при исполь­зовании приборов класса точности 0,2 или 0,5; при измерении приборами невысокого класса точности она равна ±(5—10)%. Со­противления R, Х_с могут быть измерены по показаниям одного прибора: амперметра, измеряющего ток в цепи при U = сопst, или вольтметра, измеряющего падение напряжения на сопротив­лении при I = соnst. Измерение сопротивления Rамперметром реализуется в электромеханическом омметре, а вольтметром — в электронном омметре.

Измерения R, L, С осуществляют с помощью различных мос­тов и резонансных измерителей.

Выбор метода и прибора для измерения параметров компо­нентов и цепей с сосредоточенными постоянными определяется характером и значением измеряемого параметра, требуемой точ­ностью, диапазоном рабочих частот и приложенного напряже­ния, температурой и т. п.

 

Заключительная часть

 

Общие замечания, контроль присутствия