Электрические измерения и приборы

Наиболее распространенный вид электротехнических измерений – это измерения напряжения и силы тока. Измерения проводятся в широком диапазоне частот – от постоянного тока и инфранизких частот (сотые доли герца) до сверхвысоких частот (единицы и десятки гигагерц) и в широком диапазоне измеряемых значений напряжения и тока – от нановольт и наноампер до сотен киловольт и килоампер соответственно, при большом разнообразии форм измеряемого напряжения и тока.

Измерение постоянных напряжения и силы тока заключается в нахождении их значений и определении полярности. Целью измерения переменных напряжения и силы тока является нахождение какого-либо параметра.

Переменный ток промышленной частоты имеет синусоидальную форму и характеризуется мгновенным, среднеквадратичным значением, амплитудой и фазой

Наряду с сигналами синусоидальной формы широко используют и несинусоидальные сигналы (рис. 4.1). Такие сигналы характеризуются пиковыми значениями (максимальными значениями из всех мгновенных значений) в положительных или отрицательных полуволнах X_max+ и X_max-, среднеквадратичным и средневыпрямленным значениями, а также средним значением, часто называемым постоянной составляющей.

Среднее значение равно среднему арифметическому всех мгновенных значений за период

.

Рис. 4.1. Примеры формы измеряемых сигналов

Средневыпрямленное значение определяют как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период

.

Среднеквадратичное значение находят как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений

.

Для периодических колебаний любой формы связь между амплитудой и средним квадратическим значением определяется формулой

,

где k_а – коэффициент амплитуды.

Средневыпрямленное и среднеквадратичное значения связаны между собой коэффициентом формы k_ф,

.

Коэффициенты формы и амплитуды однополярных импульсов определяются их скважностью Q:

,

где T – период, t – ширина импульса.

Значения коэффициентов амплитуды и формы для некоторых сигналов приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Для измерения напряжения и тока применяются методы непосредственной оценки и методы сравнения. Выбор методов и средств измерения обусловливается требуемой точностью измерений, амплитудным и частотным диапазонами измеряемого сигнала, мощностью, потребляемой прибором от измерительной цепи.