Elektriniai dydžiai matuojami su specialiai tam tikslui sukurtomis techninėmis priemonėmis, kurių paklaidos ir kitos su matavimo procesu susijusios savybės – metrologinės savybės yra normuotos. Tokios techninės priemonės vadinamos bendru matavimo priemonių vardu. Visos matavimo priemonės, neatsižvelgiant į jų techninį sudėtingumą, pagal joms priskirtas funkcijas skirstomos į tokias grupes: matus, matavimo prietaisus (matuoklius), matavimo keitiklius ir pagalbines matavimo priemones.

Matai atkuria ir (arba) išlaiko nustatyta fizikinio dydžio vertę. Dažniausiai ši vertė yra lygi arba artima to fizikinio dydžio matavimo vienetui arba jo sveikosioms dalinėms, arba kartotinėms vertėms.

Matavimo prietaisai (matuokliai) reaguoja į matuojamąjį fizikinį dydį ir teikia vartotojui fizikinio dydžio vertę, išreikštą matavimo vienetais. Tam tikslui matavimo prietaisas turi rodmenų įtaisą, kuriame vartotojas perskaito skaitinę matuojamojo dydžio vertę ir matavimo vienetus.

Matavimo keitikliai matuojamąjį fizikinį dydį keičia kitos arba tos pačios rūšies, bet kitokio didumo fizikiniu dydžiu. Tačiau matavimo keitiklio teikiama matavimo informacija betarpiškai vartotojui nėra suprantama. Ją galima tik toliau keisti, perduoti informacijos perdavimo kanalais, kaupti informacijos įrašymo įrenginiuose ir kitaip apdoroti.

Pagalbinės matavimo priemonės leidžia kokybiškiau atlikti matavimus arba juos palengvina.

Sudėtingesniems matavimams iš matų, matavimo prietaisų ir pagalbinių matavimo priemonių yra sudaromi matavimo įrenginiai ir matavimo sistemos. Kompiuterius turinčios ir jais valdomos matavimo sistemos vadinamos matavimo–informacinėmis sistemomis.

Dauguma matavimo prietaisų, kaip ir sudėtingesni matai, yra sudaryti iš matavimo keitiklių visumos – matavimo grandinės, keičiančios matuojamąjį dydį iki tokio fizikinio dydžio, kurį patogiausia tiksliai atvaizduoti prietaiso rodmenų įtaise. Visuose rodmenų įtaisuose vartotojas perskaito matuojamojo dydžio skaitinę vertę ir matavimo vienetus. Taigi matuojamasis dydis matavimo prietaise po aibės keitimų yra pakeičiamas į skaičių – matuojamojo dydžio skaitinę vertę.

Nemaža dalis matavimo prietaisų turi tokius rodmenų įtaisus, kuriuose tam tikro verčių intervalo rodmuo yra tolydžioji matuojamojo dydžio verčių funkcija. Tokiuose prietaisuose, vadinamuose analoginiais, konkretų skaičių perskaito, t. y. skaitinę vertę nustato pats vartotojas.

Jeigu matavimo prietaiso rodmenų įtaisas skaičių pavidalu rodo matuojamojo dydžio skaitine verte, tai toks prietaisas vadinamas skaitmeniniu prietaisu.

Elektriniai dydžiai praktikoje dažniausiai matuojami skaitmeniniais ir elektromechaniniais rodykliniais magnetoelektrinės sistemos matavimo prietaisais. 

Elektromechaniniai matavimo prietaisai yra tiesioginio keitimo ir juose matuojamasis dydis yra keičiamas iki rodmenų įtaiso rodmens. Daugiausia naudojami rodmenų įtaisai su rodyklėmis ir brūkšninėmis skalėmis. Elektromechaninio prietaiso matavimo mechanizme elektros energija imama iš matavimo grandinės ir keičiama į mechaninę energiją, judinančia judančią prietaiso dalį.

Pagal sukimo momentą sukeliančios elektromagnetinės energijos keitimo į mechaninę energiją būdą elektromechaniniai prietaisai skirstomi į:

  • magnetoelektrinius;
  • elektromagnetinius;
  • elektrodinaminius;
  • elektrostatinius;

Priklausomai nuo konstrukcijos, kai kuriose grupėse išskiriami pogrupiai. Pavyzdžiui, magnetoelektriniai prietaisai gali būti su judančiu magnetu ir nejudančiu rėmeliu ir atvirkščiai.

Magnetoelektriniuose matavimo prietaisuose sukimo momentas sukuriamas sąveikaujant nuolatinio magneto ir laidininko su srove (rėmelio) magnetiniam laukui.

1 pav. Magnetoelektrinis prietaisas su judriu rėmeliu

1 – pastovus magnetas, 2 – polių antgaliai, 3 – nejudantis cilindras iš minkštų magnetinių savybių plieno, 4 – spiralinės spyruoklės, 5 – rėmelio pavidalo judanti ritė, 6 – ašis

Srovė į rėmelio apvija tiekiama per priešveikos spyruokles 4. Tekant srovei į rėmelio apviją, polių antgalių radialiniame magnetiniame lauke atsiranda jėga F, veikianti rėmelį taip, kad jo plokštuma būtu statmena magnetinių jėgos linijų krypčiai. Kartu pasisuka ir ašis 6 su rodykle. Pasiekus sukančiojo ir priešpriešos momentų lygybę judanti dalis sustoja, o rodyklė yra pasukta per eilę padalų.

Magnetoelektrinės sistemos matuoklių privalumai:

  • Tolygi skalė;
  • Didelis tikslumas;
  • Nuolatiniai magnetiniai laukai neįtakoja parodymų.

Magnetoelektrinės sistemos matuoklių trūkumai:

  • Netinka kintamosios srovės matavimui;
  • Būtinybė laikytis poliarumo jungiant į matavimo grandinę;
  • Jautrūs perkrovoms.

Elektromagnetiniuose matavimo prietaisuose sukimo momentas sukuriamas sąveikaujant rite tekančios matuojamos srovės sukurtam magnetiniam laukui, su viena ar keliomis feromagnetinėmis šerdimis. Paprastai ritės daromos nejudančiomis, o šerdys yra judančios.

Plačiausiai naudojamos konstrukcijos su plokščia šerdimi ir plokščia rite.

2 pav. Elektromagnetinis prietaisas

1 – ritė; 2 – spiralinė spyruoklė; 3 – šerdis; 4 – dempferis

Ritė 1 su plokščiu tarpeliu viduje suvyniota variniu laidu. Į tarpelį įeina ekscentriškai pritvirtinta prie ašies šerdis 2, pagaminta iš magnetiškai minkštų savybių elektrotechninio plieno ar permalojaus su didele magnetine skvarba. Tai leidžia sumažinti koercityvinės jėgos įtaka ir histerezės sukeliamą rodmenų variaciją bei paklaidas, o taip pat gauti didesnį sukimo momentą ir sumažinti šerdies permagnetinimui naudojama galingumą. Priešpriešą sudaro spyruoklė 3, o švytavimus slopina orinis dempferis.

Elektromagnetinės sistemos matuoklių privalumai:

  • Konstrukcijos paprastumas ir patikimumas;
  • Nedidelė kaina;
  • Atsparumas perkrovoms;
  • Tinkamumas kintamosios ir nuolatinės srovės matavimui.

Elektromagnetinės sistemos matuoklių trūkumai:

  • Mažas tikslumas;
  • Mažas jautrumas;
  • Netolygi skalė;
  • Matavimo rezultatų priklausomybė nuo išorinių magnetinių laukų ir dažnio.

Logometras – rodyklinis bet kurios sistemos prietaisas sudarytas iš dviejų matavimo galvučių be gražinančių spyruoklių, sudarančių du priešpriešinius jėgos momentus. Rodyklės posūkio kampas priklauso tik nuo ritėse tekančių srovių santykio.

3 pav. Logometras

1, 2 – rėmelio pavidalo judančios ritės, 3 – ovalinė šerdis iš minkštų magnetinių savybių plieno, 4 – pastovus magnetas

Elektros srovės stipris matuojamas į pertrauktą grandinę nuosekliai jungiant ampermetrą.

4 pav. Srovės matavimas ampermetru

Elektromechaniniai rodykliniai matavimo prietaisai charakterizuojami pilno rodyklės atsilenkimo srove – srove, kuriai tekant matuoklio rodyklė atsilenkia iki didžiausios matavimo skalės reikšmės. Didesnės srovės, nei pilno rodyklės atsilenkimo srovė be papildomų priemonių, skirtų matavimo ribų praplėtimui, išmatuoti neįmanoma. Ampermetro matavimo riboms praplėsti naudojami šuntai (literatūroje kartais vadinami gretvaržėmis) – dalis srovės nukreipiama lygiagrečiai ampermetrui įjungta varža.

5 pav. Ampermetro matavimo ribų praplėtimas šuntu. Čia Rg – šunto varža, Rp – matuoklio vidinė varža, I1 – didžiausia matuojama srovė, Im –  matuoklio pilnojo atsilenkimo srovė

Įtampa matuojama jungiant voltmetrą lygiagrečiai tai grandinės daliai, kurios įtampa matuojama.

6 pav. Įtampos matavimas voltmetru

Voltmetro matavimo ribos plečiamos silpninant elektros srovę tekančią matuokliu – į matuoklio grandinę nuosekliai jungiama varža, vadinama priešvarže.

7 pav. Voltmetro ribų plėtimas priešvarže. Čia R0 – priešvaržės varža, Rp – matuoklio vidinė varža, U1 – didžiausia matuojama įtampa, U2 – didžiausia matuoklio matuojama įtampa

Matuojant elektronikos komponentų darbo režimus matavimo prietaisai įtakoja matavimo rezultatą, todėl voltmetras visada jungiamas kuo arčiau komponento, kurio įtampą matuojame.

8 pav. Elektronikos komponentų darbo režimų matavimas: A – taisyklingai, B – netaisyklingai

Varža dažniausiai matuojama tiesioginės atskaitos metodu, kurio esmė yra srovės matavimas esant žinomai įtampai. Šiam metodui būdinga paprasta atskaita ir plačios matavimo ribos. Ometras jungiamas lygiagrečiai matuojamai varžai.

9 pav. Varžų matavimas ometru

Matuojant rodykliniais elektrinių dydžių matavimo prietaisais rezultatai nuskaitomi padalos vertę dauginant iš padalų, rodomų rodyklės, kiekio. Padalos vertė nustatoma matavimo ribos vertę dalinant iš padalų, rodomų rodyklės, kiekio.

10 pav. Rodyklinio matavimo prietaiso rezultato nuskaitymas. Čia Ap – matavimo rezultatas, Apriet.max – didžiausia skalės padalos vertė, M – daugiklis, AE – padalų, rodomų rodyklės, kiekis



Last modified: Tuesday, 29 September 2020, 11:01 AM