Tipos e métodos de medições elétricas

Ao estudar engenharia elétrica, deve-se lidar e medir grandezas elétricas, magnéticas e mecânicas.

Medir uma grandeza elétrica, magnética ou outra é compará-la com outra grandeza homogênea tomada como uma unidade.

Este artigo discute a classificação de medição mais importante para teoria e pratica de medidas eletricas… Esta classificação pode incluir a classificação de medições do ponto de vista metodológico, ou seja, dependendo dos métodos gerais de obtenção dos resultados da medição (tipos ou classes de medições), a classificação das medições dependendo do uso de princípios e dispositivos de medição (métodos de medição) e a classificação das medições dependendo da dinâmica dos valores medidos.

Tipos de medidas elétricas

Dependendo dos métodos gerais de obtenção do resultado, as medições são divididas nos seguintes tipos: direta, indireta e conjunta.

Para medições diretas incluem aquelas cujo resultado é obtido diretamente de dados experimentais.A medição direta pode ser expressa convencionalmente pela fórmula Y = X, onde Y é o valor desejado do valor medido; X — valor obtido diretamente de dados experimentais. Este tipo de medição envolve medições de várias grandezas físicas usando instrumentos calibrados em unidades estabelecidas.

Por exemplo, medições de corrente com um amperímetro, temperatura com um termômetro, etc. Este tipo de medição também inclui medições em que o valor desejado de uma grandeza é determinado por comparação direta com uma medida. Os meios utilizados e a simplicidade (ou complexidade) da experiência não são tidos em conta na atribuição de uma medição em linha reta.

Indireta é chamada de medição, na qual o valor desejado da quantidade é encontrado com base na relação conhecida entre essa quantidade e as quantidades submetidas a medições diretas. Para medições indiretas, o valor numérico do valor medido é determinado calculando a fórmula Y = F (Xl, X2 ... Xn), onde Y — o valor necessário do valor medido; NS1, X2, Xn — os valores das grandezas medidas. Um exemplo de medições indiretas é a medição de potência em circuitos CC com um amperímetro e um voltímetro.

As medições conjuntas são chamadas aquelas para as quais os valores necessários de diferentes quantidades são determinados resolvendo o sistema de equações que conecta os valores das quantidades necessárias com as quantidades medidas diretamente. Como exemplo de medições de juntas, pode-se dar a definição dos coeficientes na fórmula relativa ao resistor de resistência com sua temperatura: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Métodos de medição elétrica

Dependendo do conjunto de técnicas para usar os princípios e instrumentos de medição, todos os métodos são divididos em método de avaliação direta e métodos de comparação.

A essência do método de avaliação direta consiste no fato de que o valor da grandeza medida é estimado a partir das leituras de um (medidas diretas) ou vários (medidas indiretas) dispositivos, pré-calibrados em unidades da grandeza medida ou em unidades de outras grandezas das quais depende a grandeza medida.

O exemplo mais simples de um método de estimativa direta é a medição de cada quantidade com um dispositivo cuja escala é graduada nas unidades apropriadas.

O segundo grande grupo de métodos de medição elétrica é combinado sob o nome geral de métodos de comparação... Eles incluem todos os métodos de medição elétrica nos quais o valor medido é comparado com o valor reproduzido pela medida. Assim, uma característica distintiva dos métodos de comparação é o envolvimento direto das medidas no processo de medição.

Os métodos de comparação são divididos em: nulo, diferencial, substituição e emparelhamento.

Método nulo Este é um método de comparação de um valor medido com uma medida em que o resultado da influência dos valores na medida é reduzido a zero. Assim, quando o equilíbrio é alcançado, um determinado fenômeno desaparece, por exemplo, a corrente em uma seção de um circuito ou a tensão sobre ela, que pode ser registrada com a ajuda de dispositivos que atendem a essa finalidade. — zero indicadores. Devido à alta sensibilidade dos indicadores de zero e também porque as medições podem ser realizadas com grande precisão, também é obtida uma alta precisão de medição.

Um exemplo de aplicação do método nulo seria a medição da resistência elétrica através de uma ponte totalmente balanceada.

No método diferencial, como no método nulo, o valor medido é comparado direta ou indiretamente com a medida, e o valor do valor medido como resultado da comparação é julgado pela diferença entre os efeitos produzidos simultaneamente por esses valores ​​e o valor conhecido reproduzido pela medida. Assim, com o método diferencial, obtém-se um balanceamento incompleto do valor medido, que é a diferença entre o método diferencial e o zero.

O método diferencial combina algumas das características do método de estimação direta e algumas das características do método nulo. Ele pode fornecer um resultado de medição muito preciso somente se o valor medido e a medida forem ligeiramente diferentes um do outro.

Por exemplo, se a diferença entre essas duas quantidades for de 1% e for medida com um erro de até 1%, então o erro de medição da quantidade desejada é reduzido para 0,01% se os erros de medição não forem levados em consideração. Um exemplo da aplicação do método diferencial é a medição da diferença entre duas tensões com um voltímetro, uma das quais é conhecida com alta precisão e a outra é o valor desejado.

Um método de substituição consiste em medir sucessivamente o valor desejado com um dispositivo e medir com o mesmo dispositivo uma medida que reproduza um valor homogêneo com o valor medido. O valor desejado pode ser calculado a partir dos resultados de duas medições.Devido ao fato de ambas as medições serem feitas pelo mesmo dispositivo nas mesmas condições externas e o valor desejado ser determinado pela proporção das leituras do dispositivo, o erro do resultado da medição é significativamente reduzido. Como o erro do instrumento geralmente não é o mesmo em diferentes pontos da escala, a maior precisão de medição é alcançada com as mesmas leituras do instrumento.

Um exemplo de aplicação do método de substituição seria a medição de um tamanho relativamente grande DC resistência elétrica medindo sucessivamente a corrente que flui através do resistor controlado e da amostra. O circuito deve ser alimentado pela mesma fonte de corrente durante as medições. A resistência da fonte de corrente e do dispositivo que mede a corrente deve ser muito pequena em comparação com as resistências variáveis ​​e de amostra.

Método de correspondência Este é um método no qual a diferença entre o valor medido e o valor reproduzido da medição é medida usando a correspondência da marca da escala ou sinais periódicos. Este método é amplamente utilizado na prática de medições não elétricas.

Um exemplo disso é medir o comprimento paquímetro vernier… Nas medições elétricas, um exemplo é a medição da velocidade do corpo com um estroboscópio.

Também indicaremos uma classificação de medições com base na mudança ao longo do tempo do valor medido... Dependendo se o valor medido muda ao longo do tempo ou permanece inalterado durante o processo de medição, é feita uma distinção entre medições estáticas e dinâmicas. Estaticamente refere-se a medições de valores constantes ou estacionários.Estes incluem medições dos valores rms e amplitude das quantidades, mas em estado estacionário.

Se valores instantâneos de quantidades variáveis ​​​​no tempo forem medidos, as medições são chamadas dinâmicas... Se durante as medições dinâmicas os instrumentos de medição permitirem que você observe continuamente os valores da quantidade medida, essas medições são chamadas contínuas.

É possível fazer medições de qualquer quantidade medindo seus valores em alguns pontos de tempo t1, t2, etc. Como resultado, nem todos os valores da quantidade medida serão conhecidos, mas apenas os valores nos horários selecionados. Tais medições são chamadas separadas.