Измерительные приборы

Измерительные приборы.

Амперметр. 
Ваттметр. 
Вольтметр. 
Омметр. 
 
Измерительный прибор, средство измерений, дающее возможность непосредственно отсчитывать значения измеряемой величины. В аналоговых И. п. отсчитывание производится по шкале, в цифровых - по цифровому отсчётному устройству. Показывающие И. п. предназначены только для визуального отсчитывания показаний, регистрирующие И. п. снабжены устройством для их фиксации, чаще всего на бумаге. Регистрирующие И. п. подразделяются на самопишущие, позволяющие получать запись показаний в виде диаграммы, и печатающие, обеспечивающие печатание показаний в цифровой форме. В И. п. прямого действия (например, манометре, амперметре) осуществляется одно или несколько преобразований измеряемой величины и значение её находится без сравнения с известной одноимённой величиной. В И. п. сравнения непосредственно сравнивается измеряемая величина с одноимённой величиной, воспроизводимой мерой (примеры - равноплечные весы, электроизмерительный потенциометр, компаратор для линейных мер). К разновидностям И. п. относятся интегрирующие И. п., в которых подводимая величина подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной (электрические счётчики, газовые счётчики), и суммирующие И. п., дающие значение двух или нескольких величин, подводимых по различным каналам (ваттметр, суммирующий мощности нескольких электрических генераторов). 
 
В целях автоматизации управления технологическими процессами И. п. часто снабжаются дополнительными регулирующими, счётно-решающими и управляющими устройствами, действующими по задаваемым программам. 
 
Амперметр, прибор для измерений силы постоянного и переменного тока в амперах (а). Шкалу А. градуируют в килоамперах, миллиамперах или микроамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь А. включается последовательно; для увеличения предела измерений - с шунтом или через трансформатор . Под действием тока подвижная часть прибора поворачивается; угол поворота связанной с ней стрелки пропорционален силе тока. Существуют А., в которых применены магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая (ферромагнитная), термоэлектрическая и выпрямительная. В зависимости от области применения в конструкциях А. предусматривается защита от внешних влияний - они устойчивы относительно изменений температуры (от 60°С до -60°С), вибраций, тряски и могут работать при 80 - 98% относительной влажности.

Вольтметр, электрический прибор для измерения эдс или напряжений в электрических цепях. В. включается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии. 
 
Первым в мире В. был "указатель электрической силы" русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия "указателя" используется и в современном электростатическом В. 
 
Наиболее просты в изготовлении, дёшевы и надёжны в эксплуатации В. электромагнитные. Они применяются главным образом как стационарные на распределительных щитах электростанций и промышленных предприятий и более редко в качестве лабораторных приборов. Недостатки таких В. - относительно большое собственное потребление энергии (3-7 вт) и большая индуктивность обмотки, приводящая к существенной зависимости показаний В. от частоты. 
 
Наиболее чувствительны и точны В. магнитоэлектрические, пригодные, однако, для измерений только в цепях постоянного тока. В комплекте с термоэлектрическими, полупроводниковыми или электронно-ламповыми преобразователями переменного тока в постоянный они применяются для измерения напряжения в цепях переменного тока. Такие В., называются термоэлектрическими, выпрямительными и электронными, применяются главным образом в лабораторной практике. Выпрямительные В. используют для измерений в диапазоне звуковых частот, а термоэлектрические и электронные - на высоких частотах. Недостаток этих приборов - существенное влияние на правильность их показаний формы кривой измеряемого напряжения. 
 
Электронные В. имеют сложные схемы с применением недостаточно стабильных элементов (электронных ламп, малогабаритных электрических сопротивлений и конденсаторов), что приводит к снижению их надёжности и точности. Однако они незаменимы при измерениях в маломощных радиотехнических цепях, так как имеют большое входное сопротивление и работают в широком диапазоне частот (от 50 гц до 100 Мгц) с погрешностями, не превышающими 3% от верхнего предела измерения. Изготовляются также электронные В. для измерения амплитуды импульсов напряжения длительностью от десятых долей мксек при скважности до 2500. 
 
В начале 20 в. широко применялись В. тепловой и индукционной систем; в настоящее время промышленное производство их прекращено из-за присущих им недостатков - большое собственное потребление энергии и зависимость показаний от температуры окружающей среды. 
 
Ваттметр (от ватт и ...метр), прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространены электродинамические В. механизм которых состоит из неподвижной катушки 1, включенной последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2, включенной через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа В. такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока. При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе - также косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Применяются также ферродинамические В., реже индукционные, термоэлектрические и электростатические. 
 
Выпускаются переносные (лабораторные) электродинамические В. классов точности 0,2 и 0,5, предназначенные для измерений в цепях постоянного и переменного (с частотой до 5 кгц) токов. Измерение мощности при частоте переменного тока свыше 5 кгц осуществляют термоэлектрические В.. Для измерения мощности в энергетических установках применяют щитовые (стационарные) В. обычно ферродинамические и реже индукционные. 
 
Мощность в трёхфазных цепях измеряют трёхфазными В., которые представляют собой конструктивное объединение трёх (двух) механизмов однофазных В. Подвижные катушки трёхфазных В. укрепляют на общей оси, чем достигается суммирование создаваемых ими вращающих моментов. В цепи высокого напряжения В. включают через измерительные трансформаторы (тока и напряжения). 
 
Омметр (от ом и...метр), прибор непосредственного отсчёта для измерения электрических активных (омических) сопротивлений. Разновидности О.: мегомметры, тераомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений. Изготовляют О. с магнитоэлектрическими измерителем и О. с магнитоэлектрическим логометром. 
 
Действие магнитоэлектрического О. основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких Мом измеритель и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе и отклонение подвижной части прибора пропорциональны: I = Сa = U/(r₀ + r_x);a = U/C (r₀ + r_x), где U - напряжение источника питания; r₀ - сопротивление измерителя. При малых значениях r_x (до нескольких ом) измеритель и r_x включают параллельно. При постоянных U и С отклонение зависит от r_x и потому для облегчения измерений шкала измерителя может быть проградуирована в омах. Погрешность такого О. 5-10% от длины рабочей части шкалы. 
 
Часто О. является частью комбинированного прибора - ампервольтомметра. При необходимости более точных измерений в О. используется мостовой метод измерения. Для повышения чувствительности измерителя и точности измерений в таких О. применяют электронные усилители.