Instrumente de măsurare a mărimilor electrice

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune privind instrumentele de măsurare nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Instrumentele de măsurare a mărimilor electrice pot fi împărțite în conformitate cu principiul de funcționare și în funcție de tipul de curent prezent în circuitul de măsurat.

Unitatea măsurată

Să enumerăm câteva dintre aceste instrumente:

Structura

Instrumentele de semnalizare analogice au un dispozitiv mobil care, atunci când este traversat de curentul electric, este stresat de un cuplu motor care depinde de valoarea curentului în sine și de un cuplu antagonist, care se opune cuplului motor și care crește ca o funcție a unghiului.de deviere. Când se atinge echilibrul dintre cele două perechi (cuplul de antrenare și cuplul rezistent), unitatea mobilă (indicatorul) se oprește și deviația atinsă (unghiul parcurs de indicator) este o funcție unică a valorii cantității dorite a masura. Prin urmare, instrumentele indicatoare sunt echipate cu o scală gradată în diferite moduri (scară uniformă, scară uniformă cu zero central, scară pătratică, scară Tychonic etc.) pe care se poate citi direct valoarea cantității care trebuie măsurată.

Într-adevăr, dacă ar fi construite în modul descris mai sus, indicele ar oscila între valoarea 0 (zero) și dublul valorii pe care instrumentul trebuie să o marcheze, iar datorită fricțiunii (foarte încet) oscilațiile persistente ar dispărea încet. Așadar, trebuie să găsim o metodă pentru a disipa foarte repede această energie de mișcare (energia cinetică) pe care o posedă echipajul mobil. Cea mai eficientă metodă este conectarea unui amortizor de aer sau electromagnetic la echipajul mobil.

Instrumente magnetoelectrice (curenți direcți)

Diagrama instrumentului magnetoelectric. Arcurile antagoniste sunt evidențiate în albastru.

Magnetoelectric (sau electromecanice) instrumente constau dintr - o bobină de efectuare sârmă cufundat într - un câmp magnetic produs de un permanent magnet . În spațiul din interiorul bobinei există un miez de fier moale, cu scopul de a crea un spațiu mic de aer, cu grosime constantă, independent de rotația bobinei. Acest scop este atins și datorită formei magnetului permanent (vezi figura). Când curge un curent în bobină, se generează un cuplu de antrenare direct proporțional cu curentul electric în sine.

Cuplul motor este opus de un cuplu antagonist, creat de reacția elastică a unui arc adecvat, direct proporțional cu unghiul de deviere al unității mobile (sau, în cazul instrumentelor foarte sensibile, de torsiunea firului pentru suspendarea bobinei mobile). Prin aceste arcuri (unul deasupra bobinei, celălalt dedesubt) curentul curge prin dispozitivul mobil al instrumentului. Împreună cu echipajul mobil (bobină) există o mână indicator cu o scară gradată dedesubt. La condiția de echilibru dintre cele două perechi, cea motrice și cea antagonistă, unitatea mobilă se oprește și abaterea atinsă este o funcție direct proporțională cu curentul care trece prin unitatea mobilă. Din acest motiv de construcție, scara de măsurare este uniformă .

Dacă direcția curentului care curge prin bobină este inversată, direcția cuplului de acționare este de asemenea inversată. Dacă acest instrument este traversat de un curent alternativ, unitatea mobilă va oscila ușor în poziția de absență a curentului, deoarece cuplul motor, de asemenea alternativ, va avea o valoare medie zero.

Din acest motiv, instrumentele magnetoelectrice nu pot fi utilizate pentru curenți alternativi, iar pentru a funcționa corect cu curenți direcți au nevoie de semnătura de intrare a instrumentului. Dacă este necesar să aveți un instrument care să fie introdus într-un circuit în care direcția curentului continuu poate fi inversată, trebuie utilizat un instrument central „zero”, astfel încât mâna indicator să poată devia atât la dreapta, cât și la rămas fără instrumentul însuși suferă daune. Un astfel de instrument poate avea un interval maxim (curentul maxim acceptabil) de câteva zeci de miliamperi (mii de amperi).

Acest instrument este aproape insensibil la perturbarea câmpurilor electrice și magnetice externe, deoarece magnetul permanent are un câmp de intensitate foarte mare. Sunt destul de sensibili la variațiile termice; pentru a remedia acest defect (sau mai bine să-l reduceți la niveluri acceptabile în funcție de clasa instrumentului), se adaugă în serie o rezistență suplimentară la manganină (în serie cu instrumentul, dar în cazul aceluiași) de manganină , astfel încât rezistența totală (rezistența bobinei și a celor două arcuri plus rezistența manganinei) variază puțin în funcție de temperaturile variate. În aceste instrumente, cuplul de amortizare este obținut în general datorită câmpului electromagnetic ( legea lui Lenz ) care este generat în cadrul suportului bobinei sau în bobina însăși.

  • Domeniul de aplicare
    • Curenți continui

Instrumente electromagnetice (curenți direcți și alternativi)

Instrumentele electromagnetice se bazează pe forțele exercitate între o bobină, traversate de un curent electric și o bucată mică de fier moale în formă. În practică, în interiorul instrumentului există o bobină fixă, iar ansamblul mobil constă dintr-o mică bucată de fier magnetic fixată rigid pe axa instrumentului. Aceste instrumente sunt denumite în mod obișnuit, datorită caracteristicilor lor de construcție, instrumente mobile din fier , deoarece acul instrumentului este fixat rigid de un mic miez de fier.

Cuplul de antrenare al instrumentului depinde de produsul a două cantități, prima cantitate este curentul care circulă în bobină, a doua cantitate este câmpul magnetic generat de piesa de metal prezentă. Cu toate acestea, deoarece a doua cantitate (câmpul magnetic generat de piesa metalică) este generată și de curentul care circulă în instrument, cuplul de acționare este proporțional cu pătratul curentului care circulă în instrument, motiv pentru care scara instrumentul este pătratic. (diviziuni foarte dense la începutul scalei și destul de rare spre finescala). Prin modelarea adecvată a diferitelor elemente implicate, scara instrumentului poate fi făcută suficient de aproape de o scară uniformă.

Dacă instrumentul este traversat de un curent alternativ, cuplul de acționare variază în funcție de pătratele valorilor instantanee, dar la frecvențe industriale (de la 42 Hz la 60 Hz) sistemul mobil nu este capabil să urmeze variațiile foarte rapide ale cuplului, astfel încât Axa instrumentului să se poziționeze pe valoarea cuplului mediu. Adică în media valorilor instantanee ale curentului. În cele din urmă, alungirea instrumentului va depinde de pătratul valorii efective a curentului care curge prin el. Din motivele de construcție enumerate mai sus, aceste instrumente sunt afectate de variația frecvenței și trebuie calibrate cu o calibrare empirică la frecvența de utilizare.

Cuplul antagonist al acestor instrumente poate fi generat de o pereche de arcuri, dar poate fi utilizată și gravitația terestră aplicată piesei de fier mobile fixate excentric pe axa instrumentului. Aceste instrumente sunt utilizate în principal în indicatori de panou datorită preciziei nu prea mari. Cu toate acestea, acestea sunt foarte ieftine și, dacă sunt bine construite, pot fi introduse în clasa 0.5 (cu cât este mai mică clasa instrumentului, cu atât este mai precis instrumentul). Cuplul de amortizare se obține de obicei cu amortizoarele de aer.

Instrumentele electromagnetice sunt împărțite în două mari categorii:

Instrumente electromagnetice de atracție

Instrumentele de atracție electromagnetică constau dintr-o bobină foarte turtită (care poate fi compusă și dintr-o singură bobină) care atrage o bucată mică de fier înăuntru. Din acest motiv, aceste instrumente nu sunt foarte precise și trebuie utilizate numai în poziția dorită de producător.

Instrumente de repulsie electromagnetică

Instrumentele electromagnetice de repulsie constau dintr-o bobină cilindrică în care o bucată de fier care aderă la bobină este fixată mecanic în interior. Parțial opus acestei bucăți de fier, există o altă bucată de fier liberă de mișcare (rotire) care este solidă cu axa instrumentului. Când curentul electric trece prin bobină, bucata de fier fixată pe bobină devine magnetizată, dar bucata de fier solidă cu axa bobinei este, de asemenea, magnetizată. Cele două bucăți de fier sunt magnetizate în același mod (în sensul obișnuit), astfel încât se resping reciproc. Bucata de fier liberă pentru a se roti determină abaterea axei sculei.

  • Domeniul de aplicare
    • Curenți continui și alternativi

Instrumente electrodinamice (curenți direcți și alternativi)

Instrumentele electrodinamice se bazează pe principiul interacțiunilor existente între două circuite traversate de curenți electrici.

Acest tip de instrument constă din două bobine: una fixă ​​și una mobilă. Bobina fixă ​​este puțin mai mare decât bobina mobilă, astfel încât bobina mobilă să se poată deplasa în interiorul celei fixe. În realitate, bobina fixă ​​este formată din două bobine fixe, identice una cu alta, și ușor separate una de cealaltă. În centru, în spațiul dintre cele două bobine, există axa ansamblului mobil pe care este situat acul instrumentului.

Pe măsură ce curentul trece prin cele două bobine fixe, se generează un cuplu de antrenare pe bobina mobilă (un cuplu egal este generat și pe bobina fixă), care este aproape proporțional cu produsul celor două curenți electrici. Această dependență între cuplul de antrenare și produsul curenților nu este perfect proporțională, deoarece depinde și de unghiul cu care câmpul magnetic, generat de bobina fixă, întâlnește firele care alcătuiesc bobina în mișcare. Acest unghi nu este întotdeauna identic, chiar dacă nu se abate niciodată prea mult de la un unghi drept. Acest fapt creează un instrument care are o scală aproape pătratică, dar în ciuda tuturor (deoarece unghiul dintre câmpul magnetic și bobina în mișcare nu este strict fix, deoarece variază mișcarea elementului în mișcare) are nevoie de o calibrare empirică.

Principiul de funcționare rămâne același, chiar dacă curenții circulanți sunt curenți alternativi. Dacă facem să circule doi curenți electrici alternativi, vom avea un cuplu alternativ de acționare, de dublă frecvență față de curenții care l-au generat și dat de produsul instantaneu al celor doi curenți. Echipajul mobil are prea multă inerție la frecvențele industriale (42 Hz până la 60 Hz) pentru a putea urmări acest cuplu alternativ, astfel încât să se poziționeze pe valoarea cuplului mediu.

Fără a intra prea mult în calcule (chiar dacă sunt foarte simple) cuplul de acționare va fi dat de o constantă înmulțită cu curentul electric care traversează bobina în mișcare, curentul electric care traversează bobina fixă ​​înmulțit, cosinusul unghiului între cei doi curenți înmulțiți.electric. Cuplul antagonist este dat de două arcuri sau, în cazul instrumentelor foarte sensibile, de torsiunea firului de suspensie al bobinei vocale. Un instrument construit în acest mod are un cuplu motor foarte mic și, prin urmare, instrumentul este foarte sensibil și puternic influențat de câmpurile magnetice externe (inclusiv cel terestru) și câmpurile electrice externe (inclusiv cel creat de aceleași fire ale circuitului supus testului) .

Pentru a reduce aceste influențe, utilizatorul trebuie să aibă mare grijă la asamblarea circuitului electric și, de asemenea, trebuie să aibă multă experiență. Acestea sunt instrumente de mare valoare, deoarece cuplul de acționare, deși este foarte mic, este practic proporțional cu produsul celor doi curenți și cosinusul unghiului de fază.

Aceste instrumente sunt ideale pentru măsurarea curenților electrici alternativi și pot fi folosite și pentru măsurarea curenților electrici direcți, deși instrumentele magnetoelectrice ar trebui întotdeauna preferate pentru acestea din urmă.

Unelte ferodinamice

Pentru a crea un cuplu mult mai mare și un instrument mult mai robust din punct de vedere mecanic și, de asemenea, insensibil la câmpurile externe, bobinele pot fi înfășurate în jurul unor miezuri speciale de fier: instrumentele astfel construite sunt denumite în mod obișnuit instrumente ferodinamice .

Acest artificiu provoacă o eroare, datorită fenomenelor de histerezis din fier, care nu mai garantează proporționalitatea perfectă între curentul electric și câmpul magnetic generat de acesta. Mai mult, deși aceste instrumente au un cuplu, chiar dacă curenții electrici circulanți sunt continui, erorile introduse prin magnetizarea reziduală a fierului prezent în miez face neconsiliată utilizarea acestora pentru măsurarea acestui tip de curent.

  • Domeniul de aplicare
    • Curenți continui și alternativi

Instrumente termice (curenți direcți și alternativi)

Instrumentele termice sunt împărțite în două familii mari.

  • Instrumente de expansiune termică
  • Instrumente de termocuplu sau termoelectrice

Principiul de funcționare al instrumentelor de expansiune termică

În instrumentele de expansiune termică , un fir conductor ( rezistor ) se încălzește datorită efectului Joule datorită curentului care curge prin el. Căldura generată în rezistor, care este proporțională cu pătratul curentului care trece prin el, încălzește o spirală bimetalică . Spirala, fiind formată din două metale având coeficienți de expansiune termică diferiți între ei, cu creșterea temperaturii , datorită efectului căldurii generate de rezistor, se deformează provocând abaterea indicelui instrumentului.

Un astfel de instrument este foarte sensibil la variațiile termice ale mediului. Pentru a-l face insensibil la variațiile termice ale mediului, o nouă spirală bimetalică este instalată pe axa instrumentului, identică cu cea anterioară, și înfășurată în direcția opusă. În acest fel avem, pe axa instrumentului, două spirale bimetalice, prima încălzită de rezistor, a doua este în schimb menținută la temperatura camerei. Un instrument construit în acest mod este complet insensibil la câmpuri electrice , câmpuri magnetice și variații termice.

Instrumentele de expansiune termică au, în general, un cuplu de antrenare destul de mare. Acest fapt este exploatat pentru a putea conecta un indicator maxim la indicatorul instrumentului. Acest nou indicator constă dintr-o mână suplimentară care este trasă de indicatorul real; când indicatorul se întoarce, indicatorul maxim rămâne staționar în poziția atinsă până când este readus în mod deliberat cu un buton special acționat manual.

Principiul de funcționare al termocuplului sau al instrumentelor termoelectrice

Instrumentele de termocuplu pot fi împărțite în două familii mari.

  • Instrumente cu termocuplu încălzite direct.
  • Instrumente cu termocuplu încălzite indirect.

Instrumentele termocuplate direct încălzite sunt concepute conceptual dintr-un miliametru magnetoeletric (vezi ampermetrele magnetoelectrice) și un cuplu termoelectric încălzit de curentul care trece printr-un conductor adecvat. Perechea termoelectrică este sudată pe conductorul însuși. Pe măsură ce curentul trece, se generează o creștere a temperaturii la sudură și, în consecință, se generează o tensiune directă între cele două capete ale cuplului termoelectric, care poate fi măsurată cu un miliametru magnetoelectric.

Instrumentele termocuplate încălzite indirect sunt identice din punct de vedere conceptual cu instrumentele termocuplate încălzite direct, diferind de acestea prin faptul că termocuplul nu este lipit cu firul fierbinte. Termocuplul este încălzit prin conducție termică sau prin radiație termică.

Aceste instrumente cu termocuplu sunt calibrate empiric și sunt ideale pentru măsurarea (dată fiind sensibilitatea mare a instrumentelor magnetoelectrice) chiar și a curenților de înaltă frecvență. Cu toate acestea, dacă se măsoară un curent de înaltă frecvență, este mult mai bine să utilizați termometre cu termocuplu cu încălzire indirectă, deoarece capacitatea parazitară a instrumentului este mai mică.

Toate instrumentele de termocuplu nu pot rezista la suprasolicitare, având în vedere temperatura deja ridicată a termocuplului.

  • Domeniul de aplicare
    • Curenți continui și alternativi

Instrumente electrostatice (curenți direcți și alternativi)

Instrumentele electrostatice se bazează pe principiul forțelor electrostatice care apar între armăturile metalice supuse unei diferențe de potențial.

Deoarece este ușor de înțeles, aceste instrumente sunt în esență contoare de tensiune (voltmetre), dar cu dispozitive adecvate este posibilă și construirea de ampermetre (această utilizare, deși fezabilă din punct de vedere teoretic, este foarte rară în practică) și wattmetre ( această utilizare este, de asemenea, foarte rară). Să vedem, în principiu, cum pot fi construite.

Acestea constau în esență dintr-o pereche de rame metalice, de formă și dimensiune adecvate, orientate una față de alta. O armătură este fixă ​​și constituie echipajul fix, cealaltă este liberă de mișcare, față de cea anterioară, și este echipajul mobil. Indicele instrumentului este fixat pe acesta din urmă în diferite moduri. Armătura mobilă se poate mișca, comparativ cu cea fixă, cu două mișcări diferite. O mișcare poate fi dată de o variație a distanței dintre armături, o altă mișcare poate fi dată de o variație a suprafețelor opuse. Indiferent care este mișcarea armăturii mobile în comparație cu cea fixă, forțele implicate sunt foarte mici și, evident, instrumentul nu este foarte sensibil (cu o mică variație a tensiunii aplicate, instrumentul are o variație și mai mică). Cuplul antagonist este dat de o pereche adecvată de arcuri sau în cazul electrometrelor de torsiunea firului de suspensie. Are un mare avantaj că, dacă sunt utilizate cu tensiuni directe, nu au absorbție (trecând de tranzitoriu, este un circuit deschis).

Dacă sunt utilizate cu tensiuni alternative, absorb continuu un curent, dar, din moment ce capacitatea lor este modestă, la frecvențe industriale (de la 42 Hz la 60 Hz), absorbția lor este foarte limitată.

Instrumentele electrostatice sunt utilizate în două scopuri principale.

  • Electrometrele - sunt instrumente de detectare a tensiunii pentru utilizare în laborator
  • Voltmetrele electrostatice - sunt instrumente, după cum sugerează și numele, detectoare de tensiune pentru uz industrial
  • Domeniul de aplicare
    • Curenți continui și alternativi

Instrumente electronice (curenți direcți și alternativi)

Acestea sunt în prezent cele mai populare instrumente, unde circuitele integrate sunt utilizate pentru detectarea și vizualizarea valorii măsurate pe un afișaj sau index analogic.

Instrumente de inducție (curenți alternativi)

Instrumentele de inducție se bazează pe principiul inducției electromagnetice. Aceste instrumente constau din trei elemente indispensabile:

  • doi electromagneti alimentati de doua bobine
  • un disc de aluminiu

Acesta din urmă se poate roti între piesele polare ale celor doi electro-magneți. Pe axa discului se află indicele instrumentului și arcul care creează cuplul antagonist. Cei doi electromagneti fac parte din echipamentul fix al instrumentului, discul face parte din echipamentul mobil al instrumentului. Rețineți că

Când bobinele celor doi electro-magneți sunt traversate de un curent continuu, se generează un flux magnetic continu între piesele polare ale celor doi electro-magneți: nu se mai întâmplă nimic și, prin urmare, instrumentul nu poate funcționa.

Când bobinele celor doi electro-magneți sunt traversate de un curent alternativ, se generează un flux magnetic alternativ între piesele polare ale celor doi electro-magneți. Acest flux alternativ creează curenți electrici alternativi (curenți induși) pe discul de aluminiu care se închid în jurul fluxului care le-a generat. În realitate, fluxul magnetic alternativ creează o tensiune pe discul de aluminiu și această tensiune creează curentul indus în discul de aluminiu.

Interacțiunile dintre curentul indus și fluxul magnetic care l-a generat sunt întotdeauna zero, adică nu creează niciun cuplu de antrenare. În schimb, curentul indus, creat de primul electromagnet pe disc, și fluxul de ieșire din al doilea electromagnet, interacționează creând un cuplu de antrenare. Să examinăm această situație.

O parte din curentul indus creat de primul electromagnet trece prin fluxul magnetic al celui de-al doilea electromagnet. Exact aceeași acțiune are loc pentru curentul indus creat de al doilea electromagnet și fluxul magnetic al primului electromagnet.

Fără a intra în prea multe detalii, se poate demonstra că pe discul de aluminiu sunt generate două cupluri de antrenare. O primă pereche este proporțională cu produsul fluxului magnetic al primului electromagnet înmulțit cu curentul indus creat de al doilea electromagnet înmulțit cu cosinusul unghiului lor de schimbare de fază. În mod similar, se creează o a doua pereche cu termenii inversați. Rețineți că al doilea cuplu de acționare este opus primului cuplu. Cuplul rezultat este dat de diferența (sau mai bine zis suma vectorială) a acestor două perechi de acționare.
În concluzie, se poate afirma că cuplul total de acționare care acționează asupra discului este proporțional cu produsul celor două fluxuri înmulțit cu sinusul existent între ele. Din aceasta deducem că cuplul este maxim atunci când cele două fluxuri sunt în cuadratură (unghi de 90 °) și este zero atunci când cele două fluxuri sunt în fază între ele (unghiul de 0 °). Dacă numai unul dintre fluxuri este inversat, cuplul motor este inversat; dacă ambele debituri sunt inversate, cuplul de antrenare nu se inversează. Un mare avantaj al acestor instrumente este că indicele instrumentului are posibilitatea de a se roti cu mai mult de 300º (în principiu nu există limită, singura limită este dată de arcul antagonist) pe care celelalte instrumente nu o au. În toate celelalte instrumente dincolo de un anumit unghi (de obicei aproximativ 90º), cuplul este anulat.

De asemenea, în aceste instrumente, scala este pătratică, deoarece este dată de produsul a două cantități. Dacă am scoate arcul antagonist, am vedea discul rotindu-se ca un motor mic (similar cu contoarele de energie), pe de altă parte, cu arcul antagonist, discul se oprește atunci când cuplul de acționare este egal cu cuplul rezistent dat de arcul însuși. În ceea ce privește amortizarea, aceasta se obține întotdeauna electromagnetic printr-un mic magnet permanent care cuprinde o mică parte a discului de aluminiu.

Instrumentele construite în acest mod sunt foarte robuste, dar nu sunt foarte precise și își găsesc aplicația maximă ca contoare de energie alternativă (atât energie activă, cât și energie reactivă), cu discul fără arc antagonist și, prin urmare, capabil să se rotească liber, acționând un mecanic contor cu roti decadice. Până acum câțiva ani (în jurul anului 2002) existau doar ca contoare de electricitate alternate (monofazate și trifazate - active și reactive). Astăzi au fost înlocuiți progresiv cu contoare electronice (vezi contoare electronice).

  • Domeniul de aplicare
    • Curenți alternativi

Instrumente Reed (curenți alternativi)

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Contor de frecvență § Contor de frecvență lamelă .

Contoare de frecvență lamelă sunt instrumente de rezonanță mecanică și oferă o indicație discontinuă (de exemplu, un Hertz într-un Hertz, dar este posibil și un sfert de Hertz într-un sfert de Hertz). Aceste contoare de frecvență fac parte din instrumentele electromagnetice și se bazează pe principiul vibrației libere a unui corp rigid. Fiecare corp rigid are propria sa frecvență de rezonanță și dacă este stimulat cu o succesiune de impulsuri corespunzătoare celei a corpului rigid, mișcarea sa oscilatorie este îmbunătățită. În acest caz, corpul nostru rigid primește un impuls la momentul potrivit la fiecare perioadă a frecvenței noastre necunoscute.

Parametrii caracteristici ai instrumentelor de măsurare

Domeniul de aplicare

Intervalul este o caracteristică importantă și este cantitatea maximă pe care un instrument dat o poate măsura corect. Dacă această limită este depășită, instrumentul poate eșua sau poate returna o măsurare incorectă. Pentru a evita o astfel de eventualitate, scara instrumentului este de obicei construită în așa fel încât valoarea maximă măsurabilă să fie ușor mai mică decât punctul maxim de alungire al indicelui instrumentului. Debitele instrumentelor sunt unificate: 1,0 - 1,2 - 1,5 - 2,0 - 2,5 - 3,0 - 4,0 - 5,0 - 6,0 - 7,5 - 8,0 sau multiplele și submultiplii săi.

Clasă

Clasa este o valoare numerică care indică gradul de precizie al unui instrument. Datorită caracteristicilor de construcție (asamblarea nu este executată perfect, calibrare imperfectă etc.) sau caracteristicilor fizice (conductori care nu sunt perfect cilindrici, materiale metalice impure etc.), un instrument nu furnizează niciodată valoarea exactă a unei cantități, ci își aproxima valoarea cu o anumită precizie. Diferența dintre valoarea exactă și valoarea măsurată de instrument se numește eroare instrumentală . Raportul dintre eroarea instrumentală și valoarea exactă, în procente, se numește clasa de precizie a instrumentului. Conform reglementărilor în vigoare, producătorul trebuie să evidențieze în mod clar clasa instrumentelor sale și trebuie să se asigure că instrumentul nu depășește limita permisă. Aceste standarde prevăd că instrumentele pot avea una dintre următoarele clase de precizie: 0,05 - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1,0 - 1,5 - 2,5 - 5,0 (în procente).

Exemplu

Dacă un instrument aparține clasei 0.5, înseamnă că eroarea maximă pe care o poate comite este de 0,5%, raportată la debitul instrumentului. Dacă debitul ar fi de exemplu 150, eroarea maximă la fiecare citire posibilă între 0 și 150 nu ar putea fi mai mare de 0,75 (0,5% x 150) atât pozitive, cât și negative.

Prin urmare, cu aceeași clasă, pentru a face erori cât mai mici, este întotdeauna recomandabil să alegeți un instrument cu un interval apropiat de cantitatea care urmează să fie măsurată.

La o citire de 50 cu un instrument cu intervalul 150 și clasa 0,5 se face o eroare de 0,75. Prin urmare, adevărata valoare este cuprinsă între 49,25 (50 - 0,75) și 50,75 (50 + 0,75) .

La o citire de 50 cu un instrument cu intervalul 75 și clasa 0,5 se face o eroare de 0,375 (0,5% x 75). Prin urmare, adevărata valoare este cuprinsă între 49,625 (50 - 0,375) și 50,375 (50 + 0,375) .

Dacă nu este posibil să se cunoască în prealabil valoarea cantității care trebuie măsurată, este recomandabil să efectuați o citire preliminară cu un instrument cu un domeniu care este cu siguranță adecvat și apoi să utilizați instrumentul cel mai potrivit pentru măsurarea definitivă.

Instrumentele, pe baza clasei de precizie de care aparțin, au o utilizare preconizată foarte specifică:

  • Instrumente de probă
    • clasa 0,05
    • clasa 0.1
  • Instrumente portabile de precizie
    • clasa 0.2
    • clasa 0.3
    • clasa 0,5
  • Instrumente de control
    • clasa 1.0
    • clasa 1.5
  • Strumenti da quadro
    • classe 2,5
    • classe 5,0

Risoluzione

La risoluzione è la più piccola unità di grandezza che uno strumento può rilevare. Nel caso di strumenti per misure elettriche, il potere di risoluzione si ricava nel modo seguente:

  • Strumento analogico

La più piccola quantità misurabile è data dalla differenza di due tacche contigue. Per poter aumentare la risoluzione, alcuni strumenti campione di grande pregio (classe molto piccola - 0,1 o minore), hanno insieme alla comune scala una speciale scala ausiliaria detta "scala ticonica" (così chiamata da Ticone , l'astronomo Tycho Brahe ) [1] . Questa scala permette, grazie a righe orizzontali e diagonali, di aumentare la risoluzione senza causare un eccessivo affollamento di tacche. Ovviamente il valore della risoluzione è legato al valore della classe, in quanto è impossibile ottenere un potere di risoluzione minore dell'errore percentuale commesso sulla misura.

  • Strumento digitale

La più piccola quantità misurabile è data dal valore fisico associato ad 1 bit. La risoluzione è quindi data dal bit meno significativo dello strumento. Ad esempio se un determinato strumento digitale sta segnando un valore di 225, la risoluzione risulta essere 1. Allo stesso modo, se lo strumento sta segnando un valore 225,0 la risoluzione è 0,1.

Bisogna porre attenzione al fatto che i termini risoluzione , precisione e sensibilità esprimono tre concetti diversi: si rimanda alle singole voci per la consultazione.

Note

  1. ^ http://www.treccani.it/enciclopedia/scala-ticonica/

Voci correlate

Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Strumenti_di_misura_per_grandezze_elettriche&oldid=117721857 "