Реферат. Методы измерения малых и больших токов и напряжений.. реферат. Реферат. Методы измерения малых и больших токов и напряжений
 Скачать 19.78 Kb.
|
|
Реферат. Методы измерения малых и больших токов и напряжений. Измерение напряжения и силы тока — наиболее распространенный вид измерений. В различных областях науки и техники эти измерения осуществляются в широком диапазоне частот: от постоянного тока и инфранизких частот (сотые доли герца) до сверхвысоких частот (1 ГГц и более), и в большом диапазоне измеряемых значений напряжения и тока -соответственно от нановольт до сотен киловольт и от 10-16 до десятков и сотен ампер. Измерения малых токов и напряжений. Измерение малых напряжений и токов имеет большое значение во многих областях науки и техники: термометрии, фотометрии, кулонометрии, измерении сопротивлений изоляции, измерении ионизирующих излучений и др. Особенностью измерений малых напряжений и токов является чрезвычайно малая мощность источника сигнала. Используемые в настоящее время приборы для измерения малых напряжений имеют порог чувствительности до 10-12В, Мощность, которую измерительные приборы потребляют от объекта измерения, составляет 10-18..10-20 Вт. Кроме характеристик, общих для всех приборов, измеряющих напряжение или ток, приборы для измерения малых значений напряжений и токов характеризуют некоторыми особыми величинами. К ним относят: помехозащищенность приборов, их порог чувствительности, дрейф нулевого уровня, шумы входной цепи и др. Для определения малых постоянных токов можно использовать как прямые, так и косвенные измерения. В первом случае ток можно измерять зеркальными гальванометрами и стрелочными магнитоэлектрическими приборами. Наименьший ток, который можно измерить зеркальным гальванометром, равен приблизительно 10-11А, а стрелочным магнитоэлектрическим прибором 10-6 А. Чтобы повысить чувствительность, измеряемый ток подают на вход усилителя постоянного тока, к выходу которого присоединяют стрелочный магнитоэлектрический прибор. Для этого обычно используют фотогальванометрические усилители или полупроводниковые усилители с преобразованием постоянного тока в переменный. С помощью усилителей можно измерять токи до 10-10 А. Еще меньшие токи измеряют косвенно - неизвестный ток определяют по падению напряжения на высокоомном резисторе или по заряду, накопленному конденсатором. В качестве приборов используются баллистические гальванометры (минимально измеряемый ток 10-12 А) и электрометры ( минимально измеряемый ток 10-17А, при этом через поперечное сечение проводника проходит всего 62 электрона в секунду). Электрометрами называют приборы высокой чувствительности по напряжению с очень большим входным сопротивлением (порядка 1010-1015 Ом). Механизм электронометра представляет собой разновидность механизма электростатического прибора, который имеет один подвижный и несколько неподвижных электродов, находящихся по разными потенциалами. Широкое распространение получили квадратные электрометры, у которых подвижная часть с зеркалом закреплена на подвесе и расположена внутри четырех неподвижных электродов (квадрантов). Более точный, но менее чувствительный способ измерения малых токов заключается в измерении падения напряжения на образцовом резисторе при помощи потенциометра постоянного тока. Таким способом можно измерять токи начиная от 10-8 А. Для точного измерения малых токов можно использовать цифровые пикоамперметры, принцип действия которых сводится к измерению падения напряжения на высокоомном резисторе цифровым милливольтметром. Эти приборы позволяют измерять токи от 10-8А с погрешностью, не превышающей 0,5% Для измерения малых постоянных напряжений можно использовать магнитоэлектрические гальванометры, потенциометры постоянного тока, цифровые микровольтметры и стрелочные магнитоэлектрические приборы. Последние применяются как самостоятельно, так и в сочетании с электронными и фотогальванометрическими усилителями. С помощью магнитоэлектрических гальванометров можно измерять напряжение порядка 10-7-10-8 В. Потенциометры постоянного тока существенно превосходят гальванометры по точности и входному сопротивлению, но уступают им по чувствительности: они позволяют измерять напряжение, начиная от 10-5-10-6 В. Цифровые микровольтметры по точности и чувствительности практически не уступают потенциометрам постоянного тока. Они позволяют измерять напряжение начиная от 10 мкВ с погрешностью 0,3-0,5%. Для измерения напряжений порядка 106-107 В и более можно использовать нановольтметры, состоящие из фотогальванометричсеского усилителя, к выходу которого присоединен измерительный механизм магнитоэлектрической системы. Классы точности этих приборов 1,0-1,5. Микровольтметры, состоящие из электронного усилителя с подключенным к его выходу прибором магнитоэлектрической системы, имеют приблизительно аналогичные характеристики по точности, но обладают более высоким входным сопротивлением и несколько меньшей чувствительностью. Милливольтметры магнитоэлектрической системы используются для измерений напряжений от 10-4 В и отличаются простотой и удобством в эксплуатации. Классы точности милливольтметров не лучше 0,2; 0,5. Измерения больших токов и напряжений. Измерение постоянных токов до 600А обычно производится при помощи приборов магнитоэлектрической системы с шунтами. Шунты на большие токи становятся громоздкими, тяжелыми и дорогими. Кроме того, применение шунтов на большие токи не обеспечивает достаточной точности и мощность потерь в них велика. Поэтому для измерения больших постоянных токов применяются трансформаторы постоянного тока, которые изготавливаются на номинальные первичные токи от 7,5 до 70 кА при вторичном токе 5 А. Измерение больших переменных токов, как правило, производится амперметрами электромагнитной, ферро-динамической, электродинамической систем, включаемых через измерительные трансформаторы тока, которые изготавливаются на номинальные первичные токи до 25 кА. В высоковольтных цепях постоянного тока напряжение можно измерять: вольтметрами магнитоэлектрической системы, которые изготавливаются на номинальные напряжения до 6 кВ, вольтметрами электростатической системы, которые изготавливаются на номинальные напряжения до 100 кВ, применяя измерительные трансформаторы напряжения постоянного тока. В цепях высокого напряжения переменного тока измерение напряжения, как правило, производится вольтметрами с номинальным напряжением 100 В, включаемыми через измерительные трансформаторы напряжения. В высоковольтной технике для измерения высоких напряжений часто пользуются специальными электростатическими вольтметрами, шаровыми разрядниками, клидонографами, электронными осциллографами. Два последних из указанных приборов применяются преимущественно для измерения импульсов напряжения. |