Как классифицируются приборы по принципу действия

1.2. Классификация приборов по принципу действия

1.Магнитоэлектрическая система. Принцип действия приборов магнетической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки). Из всех электроизмерительных приборов с непосредственным отсчетом они дают наибольшую точность измерения и являются наиболее экономичными в смысле потребления энергии. Для переменного тока магнитоэлектрические приборы неприменимы, т.к. их подвижная часть вследствие инерции не успевает отклоняться. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока.

2.Электромагнитная система. Принцип работы приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижное катушки, с подвижным железным сердечником, помещенным в этом магнитном поле. Эти приборы просты по конструкции и недороги. Однако точность приборов электромагнитной системы по сравнению с приборами других систем невысокая. Электроизмерительные приборы электромагнитной системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного токов.

3.Электродинамическая система. Принцип действия электродинамических приборов связан на взаимодействии токов, протекающих по двум катушкам (рамки), из которых одна подвижная, а другая неподвижная. Точность и чувствительность этих приборов для переменного тока очень высокие. Электродинамические измерительные приборы предназначены для измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного тока.

4.Тепловая система. Принцип действия приборов тепловой системы основана на изменении длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его нагревания. Эти приборы могут измерять и постоянный и переменный ток.

5.Индукционная система. Устройство приборов индукционной системы основано на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижной части прибора с магнитными потоками неподвижных электромагнитов (счетчики, ваттметры).

6.Вибрационная система. Устройство приборов этой системы основано на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы, в основном, служат для измерения частоты тока.

7.Электростатическая система. Устройство приборов этой системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников. Под действием электрического поля подвижные проводники перемещаются относительно неподвижных проводников. Электростатические приборы служат преимущественно в качестве вольтметров для непосредственного изменения высоких напряжений.

8.Термоэлектрическая система. Эта система характеризуется применением одной или нескольких термопар, дающих под влиянием тепла, выделяемого измеряемым током, постоянный ток в измери-тельный прибор магнитоэлектрической системы. Приборы применяются в основном для измерения переменных токов высокой частоты.

9.Детекторная (выпрямительная) система. Устройство приборов с помощью выпрямителя, вмонтированного в приборе. Полученный таким образом пульсирующий постоянный ток измеряется с помощью чувствительного прибора магнитоэлектрической системы.

10.Электронная система. Устройство приборов этой системы основано на применении одной или нескольких электронных ламп и измерительного прибора магнитоэлектрической системы, соединенных в схему, позволяющую производить измерение электрических величин.

Как классифицируются приборы по принципу действия

Электроизмерительные приборы различаются по следующим признакам:

Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличать:

Для измерения электрических величин применяются различные электроизмерительные приборы, а именно:

электрического сопротивления — омметр, мосты сопротивлен и й;

мощности — ват­ тметр;

электрической энергии — счетчик;

частоты перемен­ного тока — частотомер;

коэффициента мощности — фа­ зометр.

По роду тока приборы делятся на приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы постоянного и переменного тока.

Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия и другим параметрам

Прибор находится в нормальных условиях, если установлен в положение, указанное на шкале прибора, находится в среде с нормальной температурой (+20 °C) и не подвергается действию внешнего магнитного поля (кроме земного).

Номинальной величиной

измерительного прибора называется верхний предел его измерения. Погрешность может быть положительной или отрицательной.

Относительной погрешностью при измерении прибором величины называют выраженное в процентах отношение наибольшей возможной абсолютной погрешности прибора к измеренному значению величины, то есть погрешность измерения равна погрешности прибора, умноженной на отношение номинальной величины прибора к измеренному значению.

Чем меньше измеряемая величина по сравнению с номинальной величиной прибора, тем больше погрешность измерения этой величины; следовательно, измеряемая величина должна иметь значение не менее половины номинальной величины прибора.

Таблица 1. Условные обозначения принципа действия прибора

Система	Конструкция		Условное обозначение
Магнитоэлектрическая (М)	С подвижной рамкой
	С подвижным магнитом
	Логометр с подвижными рамками
	Логометр с подвижным магнитом
Электромагнитная (Э)	С механической противодействующей силой
	Логометр
	Поляризованный прибор
Электродинамическая (Д)	без железа	с механической противодействующей силой
		логометр
	ферродинамическая	с механической противодействующей силой
		логометр
Индукционная	с механической противодействующей силой
	логометр
Электростатическая (С)	—
Вибрационная	язычковая
Тепловая (Т)	с нагреваемой проволокой

Таблица 2. Дополнительные обозначения, указываемые на приборах

Прочность изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу не соответствует нормам (знак выполняется красного цвета)

Смотри дополнительные указания в паспорте и инструкции по эксплуатации

Таблица 3. Достоинства, недостатки и область применения приборов

Система	Достоинства	Недостатки	Область применения
Магнитоэлектрическая	Высокая чувствительность, большая точность. Относительно небольшое влияние внешних полей. Малое потребление энергии. Малое влияние температуры	Пригодны только для постоянного тока. Чувствительны к перегрузкам	Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного тока. С термопреобразователями и выпрямителями используются для измерения электрических величин в цепях переменного тока, а также для измерений неэлектрических величин (температуры, давлений и т.п.)
Электромагнитная	Могут изготавливаться на большой ток для непосредственного включения, устойчивы при перегрузках. Пригодность для постоянного и переменного тока, простота конструкции	Малая точность. Зависимость показаний от внешних магнитных полей. Неравномерная шкала	Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока. Рекомендуется применять преимущественно для измерений в цепях переменного тока, так как недостаточно однородное качество железа сердечников понижает точность приборов, отградуированных для обеих родов тока
Электродинамическая	Высокая точность, пригодны для постоянного и переменного тока	Зависимость показаний от внешних магнитных полей. Чувствительны к перегрузкам. Большое потребление электроэнергии. Неравномерность шкалы	Измерение тока, мощности, напряжения, частоты, угла сдвига фаз в цепях переменного тока, а также напряжения, тока и мощности в цепях постоянного тока
Тепловая	Независимость показаний от частоты и формы кривой переменного тока и внешних магнитных полей. Пригодны для постоянного и переменного тока. Большая чувствительность. Малое потребление электроэнергии	Большая чувствительность к перегрузкам (у приборов с фотокомпенсационным усилителем чувствительность к перегрузкам значительно снижена)	Измерение силы тока в цепях переменного тока промышленной и высокой частоты
Электростатическая	Малое потребление электроэнергии. Независимы от частоты, температуры и внешних магнитных полей. Возможность непосредственного измерения высоких напряжений на низких и высоких частотах (до 40 МГц)	Зависимость от внешнего электростатического поля и от влажности воздуха	Измерение напряжений в цепях постоянного и переменного тока
Вибрационная	Простота конструкции и надежность в работе. Возможность включения прибора в цепи с разным напряжением	Вибрация пластин от внешних толчков. Прерывистость шкалы, вследствие чего затруднен отсчет при промежуточной частоте	Измерение частоты переменного тока

Таблица 4. Классификация приборов по способу защиты от внешних полей

Прибор	Исполнение
Экранированный	С защитой магнитным или электростатическим экраном от действия внешних магнитных или электростатических полей
Астатический	С двумя одинаковыми вращающимися частями, жестко скрепленными на общей оси, воздействуя на которые, внешние магнитные поля вызывают моменты взаимно противоположных знаков
Неэкранированный	Не защищенный магнитом или электростатическим экраном от действия внешних магнитных или электростатических полей

Конструкция и области применения измерительных приборов

Для измерения различных показателей электрического тока используют специальные приборы. Такие устройства разнообразны и классифицируются по нескольким критериям, что позволяет выбрать оптимальный вариант. Все варианты образуют отдельный класс, называющийся электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы многообразны, так как необходимы в разных сферах деятельности

Многие варианты приборов обязательно предполагают наличие дисплея, на котором отображается информация. Также в конструкции присутствуют переключатель или кнопка управления прибором. Разъёмы для подключения кабелей, корпус, кнопка включения/отключения тоже являются элементами электроизмерительных приборов.

Дисплей или циферблат всегда присутствуют на приборах измерения электротока

Устройства разного типа применяют в следующих сферах деятельности:

• медицина;
• связь и энергетика;
• научные исследования;
• бытовые условия;
• транспортная промышленность;
• производство любого типа.

Простые или сложные модели приборов позволяют измерить силу тока и другие показатели электроэнергии. Для бытовых условий применяют простой вариант — счётчик электроэнергии, а в промышленности используются более сложные и профессиональные устройства. Таким образом, для электроизмерительных приспособлений каждого типа характерно определённое назначение.

ОАО «НИИ Электромера»

65 лет назад, согласно Постановлению Совета министров СССР, был образован ВНИИЭП — Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов. Кроме научно-исследовательских работ по разработке новейших образцов техники здесь изготавливали небольшие серии высокоточных, уникальных приборов. Разрабатывая системы электроизмерительных приборов, предназначенных для автоматизации экспериментов и промиспытаний сложной техники, институт создал измерительно-управляющие комплексы.

В конце прошлого столетия ВНИИЭП преобразован в ОАО «НИИ Электромера».

Принцип работы

Большинство электроизмерительных устройств имеют принцип действия, основанный на том, что электроны двигаются по проводнику электроцепи и создают вокруг себя магнитное поле. Стрелка измерительного приспособления перемещается в этом поле, реагируя на его параметры. Чем ниже показатели магнитной зоны, тем меньше отклонения стрелки.

Шкала и стрелка присутствуют на многих приборах и визуализируют особенности электрического тока

При этом все приборы электроизмерительного типа по принципу действия разделяются на следующие виды:

• магнитоэлектрические, в которых ток пропускается через особую рамку в виде нескольких витков изолированной проволоки. Она размещена между полюсами постоянного магнита, поля их взаимодейству­ют. Рамка и сидящая на одной с ней оси стрелка перемещаются на определённый угол, который пропорционален напряжению или току. Эти приспособления предоставляют точные данные, но без дополнительных устройств используются для определения небольших значений и лишь тока постоянного типа;
• в электродинамических устройствах магнитное поле, в котором вращается рамка, получается не благодаря постоянному магниту, а с помощью катушки с током. У этих приборов имеются две катушки: неподвижная и подвижная (рамка, жёстко соединённая со стрелкой). Устройства оптимальны для измерения постоянного и непостоянного вариантов тока;
• работа тепловых моделей осуществляется в результате нагревания током и удлинения проводников. Приборы используются как для постоянного, так и для тока переменного типа;
• действие электростатических устройств основано на взаимной силе притяжения пластин. Это осуществляется в результате воздействия на них напряжения.

Видео: принцип работы измерительных приборов

ОАО «Электроприбор»

Один из таких долгожителей — Чебоксарский завод электроизмерительных приборов. Сегодня он называется ОАО «Электроприбор». Его цеха выпускают аналоговые и цифровые электроизмерительные устройства и шунты. В прайсах завода – амперметры, вольтметры, ватт- и варметры, многофункциональные устройства для измерений. А также измерительные преобразователи напряжения, тока, частоты и мощности. В современных реалиях завод принял к производству линейку вспомогательных изделий – шунтов, которые способны расширять диапазон измерения по напряжению и току. Выпускает «Электроприбор» трансформаторы и добавочные сопротивления.

Пользуются большим спросом приборы с электронными преобразователями, измеряющими частоту реактивной или активной мощности, а также ее коэффициент. Не менее популярны индикаторы, приборы для оснащения специализированных учебных кабинетов, различные цифровые приборы и комплектующие. В конце прошлого века предприятие получило сертификат, подтверждающий систему менеджмента качества ИСО 9001, соответствующую международному стандарту.

Чебоксарский завод более 55 лет занимает лидерские позиции среди производителей электроизмерительных приборов.

Варианты классификации приборов измерения тока

Все устройства, служащие для определения параметров электрического тока, классифицируются по нескольким признакам. В зависимости от сферы и цели применения подбирают нужный вариант.

Дисплей может быть цифровым или в виде стрелки и шкалы

Виды конструкций

Классификация устройств по типу конструкции предполагает разделение приборов по внешним данным, форме, корпусу, типу дисплея или шкалы. В результате можно выделить несколько вариантов. Одним из них являются щитовые модели, которые представляют собой объёмный щит с кнопками управления и информационным табло.

Цифровые приборы имеют дисплей, отображающий максимально точный результат измерений

Стационарные не подлежат частому перемещению и устанавливаются для контроля параметров энергии в определённой зоне. В отличие от них более мобильны переносные варианты, которые позволяют провести работы в разных местах без необходимости перемещения массивного оборудования.

Классификация по роду измеряемой величины

Все электроизмерительные устройства классифицируются в зависимости от того, какую величину позволяют определить. Это необходимо для всестороннего изучения показателей напряжения, что важно в разных сферах деятельности. В результате классификации по роду определяемой величины можно выделить следующие виды оборудования:

• амперметры необходимы для измерения тока;
• омметры служат для определения сопротивлений;
• ваттметры позволяют узнать мощность;
• счётчики используют для учёта энергии;
• частотомеры нужны для определения частот тока переменного типа;
• угол сдвига фаз измеряют фазометры;
• узнать малые величины помогают гальванометры;
• осциллографы определяют часто меняющиеся показатели.

Осциллограф имеет сложную конструкцию, помогающую получить точный результат

Каждый прибор имеет определённое назначение, но многие из них имеют схожий принцип работы. Оборудование может быть разного размера, а производители представляют широкий выбор вариантов.

Разделение по роду тока

Электрический ток может быть нескольких видов и в зависимости от этого подбирают приборы для его измерения. В результате такого подхода можно выделить изделия, предназначенные для измерения и используемые лишь в цепях постоянного тока. Существуют варианты, которые применяют только в цепях с переменным электричеством. Более универсальны модели, подходящие для работы с обеими цепями.

Способы отображения информации

Существует два варианта: цифровые и аналоговые. Под цифровыми устройствами подразумевают приборы, осуществляющие в процессе измерения автоматическое преобразование определяемой величины в дискретную. При этом величина является непрерывной, а полученный результат отображается на цифровом дисплее или регистрируется цифропечатающим оборудованием.

Цифровой дисплей характеризуется чёткостью отображения

Главное преимущество цифровых моделей по сравнению с иными вариантами заключается в том, что полученный результат измерений может быть преобразован математически или физически без повышения погрешности. Одним из представителей такого вида приборов является цифровой вольтметр. Востребованы также амперметры, фазометры, частотомеры.

Аналоговые варианты часто оснащены шкалой и стрелкой. Оборудование характеризуется тем, что при измерении показатель входного сигнала преобразуется в показатель выходного импульса. Результат показывает стрелка, направленная на градуированную шкалу, имеющую определённый предел.

Шкала со стрелкой имеет определённый диапазон измерений

Три блока являются составляющими аналоговой конструкции: блок сравнения, первичный преобразователь, устройство ввода информации. Элементы соединены в систему и взаимосвязаны друг с другом.

Иные варианты систематизации

Электроизмерительные устройства широко используются и классифицируют не только по вышеперечисленным критериям, но и по другим особенностям. Часто разделение осуществляется по следующим параметрам:

• назначение, то есть оборудование может быть вспомогательным, для измерений, бытового или профессионального применения;
• система выдачи итогового результата, в зависимости от чего изделия могут быть регистрирующими или с выводом информации на экран;
• способ измерения. Оборудование может быть использовано для сравнения или оценки показателей.

Как подключать

Как подключить вольтметр

Электрические измерительные приборы подключаются:

Амперметр подключается в цепь последовательно, рядом с резистором, возле которого будет проведен замер величины тока.

Как пользоваться амперметром? Данная схема достаточно проста, для того чтобы разобрать, как правильно пользоваться амперметром.

На рисунке 5 указаны:

1. R – резистор;
2. А – элемент измерения тока;
3. I – направление электрического заряда.

Как пользоваться вольтметром? Электроприбор имеет параллельные соединения, в тех местах, где будет измеряться напряжение.

На рисунке 6 указаны:

1. R – элемент сопротивления;
2. V – измеритель напряжения.

Как пользоваться авометром? Эта разновидность (вольтметр амперметр) – комбинированное устройство. В случае измерения токового сигнала – подключается как измеритель электрозаряда. Если измеряется напряжение – как измеритель напряжения.

Более удобным в работе считается цифровой вольтметр амперметр. При использовании электрических приборов, необходимо соблюдать все правила пожарной безопасности и для правильно работы – учитывать все их конструктивные характеристики.

Обозначения приборов

Производители при маркировке изделий указывают определённые обозначения, которые отражают информацию о принципе действия оборудования. Прописная буква в маркировке указывает на тип работы устройства. Основными являются следующие варианты:

• «М» или «К» означают, что прибор модернизированный или контактный;
• «Д» — электродинамическое устройство;
• «Н» означает, что конструкция самопишущая;
• «Р» указывает на преобразователи измерительного типа;
• индукционные устройства обозначаются буквой «И»;
• «Л» — это логометры.

Разнообразные приборы имеют множество вариантов классификации

При выборе конкретного устройства учитывают обозначения в маркировке. Перед первым использованием нового оборудования требуется его настройка, выполняющаяся согласно инструкции.

История

• В 1733—1737 гг французский учёный Ш. Дюфе создал электроскоп. В 1752—1754 гг его работы продолжили М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман в процессе исследований атмосферного электричества. В середине восьмидесятых годов XVIII века Ш. Кулон изобрёл крутильные весы — электростатический измерительный прибор.
• В первой половине XIX века, когда уже были заложены основы электродинамики (законы Био — Савара и Фарадея, принцип Ленца), построены гальванометры и некоторые другие приборы, изобретены основные методы электрических измерений — баллистический (Э. Ленц, г.), мостовой (Кристи, г.), компенсационный (И. Поггендорф, )
• В середине XIX века отдельные ученые в разных странах создают меры электрических величин, принимаемые ими в качестве эталонов, производят измерения в единицах, воспроизводимых этими мерами, и даже проводят сличение мер в разных лабораториях. В России в 1848 г. академик Б. С. Якоби предложил в качестве эталона единицы сопротивления применять медную проволоку длиной 25 футов (7,61975 м) и весом 345 гран (22,4932 г), навитую спирально на цилиндр из изолирующего материала. Во Франции эталоном единицы сопротивления служила железная проволока диаметром в 4 мм и длиной в 1 км (единица Бреге). В Германии таким эталоном являлся столб ртути длиной 1 м и сечением 1 мм² при 0° С
• Вторая половина XIX века была периодом роста новой отрасли знаний — электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины XIX в. заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники. В 1871 году А. Г. Столетов впервые применил баллистический метод для магнитных измерений и исследовал зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля, создав этим основы правильного подхода к расчету магнитных цепей. Этот метод используется в магнитных измерениях и в настоящее время
• В 1880—1881 гг. французские инженер Депре и физиолог Д’Арсонваль построили ряд высокочувствительных гальванометров с зеркальным отсчетом
• В г. немецкий инженер Ф. Уппенборн изобрел электромагнитный прибор с эллиптическим сердечником, а в 1886 г. он же предложил электромагнитный прибор с круглой катушкой и двумя цилиндрическими сердечниками
• В г. немецкий инженер Т. Бругер изобрел логометр

Класс точности электроизмерительных устройств

Помимо иных характеристик, важное значение имеет и класс точности, который отражает особенности прибора. Точность зависит от допустимой предельной погрешности, которая может возникнуть в результате конструктивных особенностей конкретного оборудования. Выделяют по ГОСТу такие классы точности, как: 4,0 и 0,05; 0,1 и 0,2, а также 0,5 и 1,0, 1,5 и 2,5. Класс не превышает относительной погрешности устройства, определяющейся по формуле: — ɣ = ∆x / xпр * 100%. При этом ɣ — приведённая погрешность, ∆x — абсолютная погрешность, а xпр является измеряемым параметром.

Электросчетчики

Для учета электрической энергии промышленностью выпускаются электросчетчики активной и реактивной энергии.

На рис. 7 изображен электросчетчик активной энергии. Счетчик имеет две обмотки — параллельную ОН, включенную на напряжение сети, и последовательную ТО, через которую протекает ток, потребляемый электроприборами. Принцип действия следующий. Магнитные потоки Ф от последовательной и параллельной обмоток пересекают край алюминиевого диска Д, в котором наводятся местные вихревые токи, порождающие в нем магнитные поля. Последние, взаимодействуя с основными магнитными потоками, приводят диск во вращение. Обороты диска передаются счетному механизму СМ, который дает отсчет в киловатт-часах. Магнит М предназначен для торможения диска, устраняет самоход счетчика.

Рис. 7. Схема устройства и включения счетчика активной энергии

:
ТО — токовая обмотка; ОН — обмотка напряжения; Д — диск алюминиевый; ЧМ — червячный механизм; СМ — счетный механизм; М — магнит для притормаживания диска от самохода
Израсходованная энергия регистрируется счетным механизмом (рис. 8), приводимым в движение от червячной передачи (или шестеренки) В, укрепленной на оси счетчика. Движение диска передается пяти роликам, на боковых поверхностях которых нанесены цифры от 0 до 9. Ролики свободно надеты на ось А.

Первый (на рис. 8 — правый) скреплен с шестеренкой и при движении диска счетчика беспрерывно вращается. Один оборот первого ролика вызовет поворот второго ролика на 1/10 часть оборота. Один оборот второго — вызовет поворот третьего ролика на 1/10 часть оборота и т.д. Ролики прикрыты алюминиевым щитком, через отверстия в котором видно только по одной цифре каждого ролика. Прочитанное через отверстия в щитке числовое значение дает величину энергии, учтенную счетчиком за весь период его работы с того момента, когда показания его соответствовали нулевому значению.

Рис. 8. Схема счетного механизма

На шкале электросчетчика указан его тип, напряжение, на которое он рассчитан, величина номинального тока и так называемая постоянная счетчика.

Для измерения электрической энергии в трехфазных четырехпроводных цепях применяется трехэлементный счетчик. Он имеет три электромагнитные системы такие же, как и у однофазного счетчика, которые воздействуют на три диска, укрепленные на одной оси. Счетчик имеет один счетный механизм.

Для измерения электроэнергии в трехфазных трехпроводных цепях применяются двухэлементные двухдисковые или однодисковые счетчики (рис. 9).

Рис. 9. Схема устройства и включения двухэлементного однодискового счетчика

Слесарные инструменты

Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.

Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.

Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.

Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.

Общие сведения

Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.

В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.

Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.

Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.

Общая классификация измерительных приборов

Электроизмерительные приборы различаются по следующим признакам [6]:

1) По роду измеряемой величины;

3) По степени точности;

4) По принципу действия;

5) По способу получения отсчета;

6) По характеру применения.

Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличать:

1) По способу монтирования;

2) По способу защиты от внешних магнитных или электрических полей;

3) По выносливости в отношении перегрузок;

4) По пригодности к применению при различных температурах;

5) По габаритным размерам и другим признакам.

Для измерения электрических величин применяются различные электроизмерительные приборы, а именно:

1) Тока — амперметр;

2) Напряжения — вольтметр;

3) Электрического сопротивления — омметр, мосты сопротивлений;

4) Мощности — ваттметр;

5) Электрической энергии — счетчик;

6) Частоты переменного тока — частотомер;

7) Коэффициента мощности — фазометр.

По роду тока приборы делятся на приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы постоянного и переменного тока. По степени точности приборы делятся на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры указывают значение допустимой приведенной погрешности в процентах.

По принципу действия приборы подразделяются на:

3) Электродинамические (ферромагнитные);

4) Индукционные; и другие.

По способу получения отсчета приборы могут быть с непосредственным отсчётом и самозаписывающие.

По характеру применения приборы делятся на стационарные, переносные и для подвижных установок.

Применение микропроцессоров в измерительных приборах

Применение микропроцессоров в измерительной технике позволяет резко повысить точность, надежность и быстродействие приборов, значительно расширить их возможности, решать сложные задачи автоматизации.

Рассмотрение функций микропроцессорных систем в измерительных приборах показывает, что с помощью этих систем достигаются многофункциональность приборов, упрощение управления процессом измерения, автоматизация регулирований, самокалибрование и автоматическая проверка, улучшение метрологических характеристик прибора, выполнение вычислительных процедур, статистическая обработка результатов наблюдений, определение и превращение в линейную форму функции измеренной физической величины, создание программированных, полностью автоматизированных приборов [7].

Радикально меняется идеология построения приборов. Микропроцессор становится основной частью собственно прибору, который приводит к изменению конструкции и схемных решений, компоновки, управление, включению обработки данных в измерительную процедуру (выполняемую без участия экспериментатора). Внедрение микропроцессоров позволяет строить многофункциональные приборы с гибкими программами работы, делает приборы более экономическими, облегчает решение задачи выходу на стандартную интерфейсную шину. Все это упрощает эксплуатацию приборов и резко повышает производительность работы их пользователей.

Микропроцессорная система, введенная в состав многофункционального средства измерения, радикально изменила его. Функциональные возможности такого устройства определяются выполняемой программой, они видоизменяются путем перехода к другой программы. Программированная логика работы позволяет наращивать функции при модернизации прибора без существенных перемен в его схеме.

Повышение точности приборов состоит:

1) В автоматической компенсации (исключении) систематической погрешности и, в частности — автоматической установке нуля перед началом измерений;

2) Автоматическом выполнении операции самокалибрования, выполнении самоконтроля;

3) Выявлении и исключении грубых погрешностей;

4) Выводе информации о числовых значениях погрешностей в процессе измерений;

5) Уменьшении влияния случайных погрешностей путем проведения многократных наблюдений

Микропроцессорная система, которая входит в состав измерительного прибора, позволяет накапливать результаты многократных наблюдений и обрабатывать их за определенным алгоритмом.

Расширение измерительных возможностей приборов. Применение микропроцессоров позволяет существенным образом расширить возможности измерений многих параметров сигнала и характеристик устройств. Это связанно прежде всего с использованием измерений: косвенных и совокупных при проведении которых традиционными методами требует применения нескольких приборов, определение ряда отсчетов и дальнейших вычислений оценки погрешностей косвенных измерений, поскольку без этого измерения не может быть признано достоверным [7].

При включении в состав прибора микропроцессорной системы она автоматически согласно заданной программе выбирает режим измерений, запоминает результаты прямых измерений, проводит необходимые вычисления и отображает найденное значение измеренной физической величины. Хотя измерение по своей природе, остаются косвенными, экспериментатор воспринимает их как прямые, поскольку, подключивши прибор к объекту исследования, непосредственно, получает результат измерения.

Наиболее эффективны микропроцессорные системы при совокупных измерениях, то есть одновременного измерения нескольких одноименных физических величин, при которых искомые значения величин исчисляются путем решением системы уравнений, которые получают при прямых измерениях разных объединений этих величин.

Микропроцессорная система, позволяет формировать оценки таких вероятностных характеристик анализируемой случайной сменной, как среднее значение, средняя мощность, среднее квадратичное значение, дисперсия, среднее квадратичное отклонение, а также коэффициент корреляции двух случайных сменных.

Использование микропроцессоров позволяет резко повысить массагабаритные показатели и экономичность аппаратуры. Это достигается в результате резкого уменьшения числа компонентов в схеме прибора вследствие выполнения многих функций микропроцессорной системой, их относительно невысокой стоимости, значительного снижения потребляемой мощности. Благодаря выше указанному повышается также и надежность прибора как функциональная так и метрологическая.

Для получения новых свойств прибора, который выполняется на основе микропроцессорной системы, не требуется значительных изменений в его схеме и тем более в конструкции. Основное содержание разработки состоит в создании необходимого программного обеспечения. Учитывая, что для широко употребляемых микропроцессоров уже накопленная библиотека достаточно завершенных типичных прикладных программ во многих случаях разработка программного обеспечения прибора в значительной мере сводится к рациональному выбору имеющихся программ или готовых аппаратных средств.

В измерительных приборах МП выполняет следующие основные функции [8]:

1) Управление процессом измерений, отдельными узлами и прибором в целом.

2) Обработка измерительной информации, преобразование результатов измерений и представление их на экране дисплея в различных форматах.

3) Автоматическая коррекция систематических погрешностей с использованием математических моделей.

4) Расширяет функциональные возможности прибора (например современные цифровые осциллографы помимо временных и амплитудных измерений позволяют измерять частотные параметры, проводить анализ спектров сигналов, статических характеристик и так далее).