Tipos y métodos de medidas eléctricas.
Al estudiar ingeniería eléctrica, uno debe tratar y medir cantidades eléctricas, magnéticas y mecánicas.
Medir una cantidad eléctrica, magnética o de otro tipo es compararla con otra cantidad homogénea tomada como unidad.
Este artículo analiza la clasificación de medidas más importante para teoría y práctica de medidas eléctricas… Esta clasificación puede incluir la clasificación de medidas desde un punto de vista metodológico, es decir, según los métodos generales de obtención de los resultados de medición (tipos o clases de mediciones), la clasificación de mediciones según el uso de principios y dispositivos de medición (métodos de medición) y la clasificación de mediciones según la dinámica de los valores medidos.
Tipos de medidas eléctricas
Dependiendo de los métodos generales para obtener el resultado, las mediciones se dividen en los siguientes tipos: directas, indirectas y conjuntas.
Por medidas directas se incluyen aquellas cuyo resultado se obtiene directamente de datos experimentales.La medición directa se puede expresar convencionalmente mediante la fórmula Y = X, donde Y es el valor deseado del valor medido; X — valor obtenido directamente de los datos experimentales. Este tipo de medición involucra mediciones de varias cantidades físicas utilizando instrumentos calibrados en unidades establecidas.
Por ejemplo, mediciones de corriente con un amperímetro, temperatura con un termómetro, etc. Este tipo de medición también incluye mediciones donde el valor deseado de una cantidad se determina por comparación directa con una medida. Los medios utilizados y la sencillez (o complejidad) del experimento no se tienen en cuenta a la hora de atribuir una medida en línea recta.
Indirecta se llama tal medida, en la que el valor deseado de la cantidad se encuentra sobre la base de la relación conocida entre esta cantidad y las cantidades sujetas a medidas directas. Para mediciones indirectas, el valor numérico del valor medido se determina calculando la fórmula Y = F (Xl, X2 ... Xn), donde Y — el valor requerido del valor medido; NS1, X2, Xn — los valores de las cantidades medidas. Un ejemplo de medidas indirectas es la medida de potencia en circuitos de CC con un amperímetro y un voltímetro.
Las medidas conjuntas se denominan aquellas para las cuales los valores requeridos de diferentes cantidades se determinan resolviendo el sistema de ecuaciones que conecta los valores de las cantidades requeridas con las cantidades medidas directamente. Como ejemplo de medidas conjuntas se puede dar la definición de los coeficientes en la fórmula relativa a la resistencia resistor con su temperatura: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
Métodos de medición eléctrica
La esencia del método de evaluación directa consiste en el hecho de que el valor de la cantidad medida se estima a partir de las lecturas de uno (medidas directas) o varios (medidas indirectas) dispositivos, precalibrados en unidades de la cantidad medida o en unidades de otras cantidades de las que depende la cantidad de magnitud medida.
El ejemplo más simple de un método de estimación directa es la medición de cada cantidad con un dispositivo cuya escala está graduada en las unidades apropiadas.
El segundo gran grupo de métodos de medida eléctrica se agrupa bajo el nombre general de métodos de comparación... Engloban todos aquellos métodos de medida eléctrica en los que se compara el valor medido con el valor reproducido por la medida. Así, una característica distintiva de los métodos de comparación es la participación directa de las medidas en el proceso de medición.
Los métodos de comparación se dividen en los siguientes: nulo, diferencial, sustitución y emparejamiento.
Método nulo Este es un método para comparar un valor medido con una medida en el que el resultado de la influencia de los valores en la medida se reduce a cero. Así, cuando se alcanza el equilibrio, desaparece un determinado fenómeno, por ejemplo, la corriente en una sección de un circuito o el voltaje a través de él, que se pueden registrar con la ayuda de dispositivos que sirven para este propósito. — cero indicadores. Debido a la alta sensibilidad de los indicadores de cero, y también porque las medidas se pueden realizar con gran precisión, también se obtiene una alta precisión de medida.
Un ejemplo de aplicación del método nulo sería la medición de la resistencia eléctrica a través de un puente completamente balanceado.
En el método diferencial, como en el método nulo, el valor medido se compara directa o indirectamente con la medida, y el valor del valor medido como resultado de la comparación se juzga por la diferencia entre los efectos producidos simultáneamente por estos valores. y el valor conocido reproducido por la medida. Así, con el método diferencial se obtiene un balanceo incompleto del valor medido, y esta es la diferencia entre el método diferencial y cero.
El método diferencial combina algunas de las características del método de estimación directa y algunas de las características del método nulo. Puede dar un resultado de medición muy preciso solo si el valor medido y la medida son ligeramente diferentes entre sí.
Por ejemplo, si la diferencia entre estas dos cantidades es del 1 % y se mide con un error de hasta el 1 %, entonces el error de medición de la cantidad deseada se reduce al 0,01 % si no se tienen en cuenta los errores de medición. Un ejemplo de la aplicación del método diferencial es la medición de la diferencia entre dos voltajes con un voltímetro, uno de los cuales se conoce con alta precisión y el otro es el valor deseado.
Un ejemplo de aplicación del método de sustitución sería la medición de una cantidad relativamente grande Resistencia eléctrica CC midiendo sucesivamente la corriente que fluye a través de la resistencia controlada y la muestra. El circuito debe ser alimentado por la misma fuente de corriente durante las mediciones. La resistencia de la fuente de corriente y del dispositivo que mide la corriente debe ser muy pequeña en comparación con las resistencias variable y de muestra.
Método de coincidencia Este es un método en el que la diferencia entre el valor medido y el valor reproducido de la medición se mide usando la coincidencia de la marca de escala o señales periódicas. Este método es ampliamente utilizado en la práctica de mediciones no eléctricas.
Un ejemplo de esto es medir la longitud. pie de rey… En mediciones eléctricas, un ejemplo es la medición de la velocidad del cuerpo con un estroboscopio.
También indicaremos una clasificación de las medidas en función del cambio en el tiempo del valor medido... Dependiendo de si el valor medido cambia con el tiempo o permanece invariable durante el proceso de medición, se hace una distinción entre medidas estáticas y dinámicas. Estáticamente se refiere a mediciones de valores constantes o estacionarios.Estos incluyen mediciones de los valores rms y amplitud de cantidades, pero en estado estacionario.
Si se miden valores instantáneos de cantidades variables en el tiempo, entonces las medidas se denominan dinámicas... Si durante las mediciones dinámicas los instrumentos de medición le permiten observar continuamente los valores de la cantidad medida, dichas mediciones se denominan continuas.
Es posible realizar mediciones de cualquier cantidad midiendo sus valores en algunos puntos de tiempo t1, t2, etc. Como resultado, no se conocerán todos los valores de la cantidad medida, sino solo los valores en los momentos seleccionados. Tales medidas se llaman separadas.