Električna merenja i merni instrumenti: Principi i tehnike

Princip rada i primena закашњене временске базе осцилоскопа

За детаљније испитивање таласног облика посматраног сигнала у кратким временским интервалима, користи се принцип двоструке временске базе. Код овог начина посматрања облика сигнала на осцилографу користе се две временске базе, и то:

• Главна временска база;
• Закашњена временска база.

Примена главне временске базе за посматрање сигнала импулсног облика не даје добре резултате, јер се на екрану не могу детаљно и довољно добро видети неки основни параметри импулсних сигнала, као што су:

• Време пораста предње ивице импулса;
• Време опадања задње ивице импулса;
• Време трајања импулса;
• Различити импулсни поремећаји, итд.

Због тога је закашњена временска база много боље решење за сигнале импулсног облика, јер се могу регистровати сви битни параметри посматраног импулсног сигнала.

Пројектовање волтметра са три мерна опсега

Пројектовати волтметар са 3 мерна опсега за мерење једносмерних напона применом неинвертујућег појачавача и инструмента са кретним калемом познате номиналне струје и отпорности.

Мерни систем базиран на виртуелном инструменту

Користи се за мерење и обраду различитих електричних и неелектричних величина. Мерене перформансе оваквог система зависе од спецификација коришћених аквизиционих картица (DAQ board) и од карактеристика апликационог софтвера. Комбинација софтвера и хардвера је виртуелни инструмент.

Принцип рада и конструкција електромеханичких мерних инструмената са покретним калемом

Основни принцип рада овог инструмента заснива се на узајамном дејству сила радијалног магнетног поља и поља мерене електричне струје кроз ротирајући калем. Полни наставци сталног магнета (N, S) обликовани су тако да се у цилиндричном међупростору око кретног калема формира радијално магнетно поље.

Калем је преко осовинице постављен у лежиштима и повезан је са спиралним опругама (најчешће две), којима се обезбеђује референтни спрег момената Mo, који се супротставља дејству активног спрега мерене струје Ma. Осовина са казаљком је помоћу спиралних опруга постављена у нулти равнотежни положај. Прикључни водови калема везани су преко спиралних опруга или посредством клизних металних прстенова на осовини.

Зависност скретања кретног система од временски променљиве мерене струје

За споре промене мерене струје, скретни систем ће бити у стању да прати промену тренутне вредности дате струје, тако да је скретање кретног система у овом случају једнако тренутној вредности.

При бржим променама мерене вредности струје, кретни систем инструмента због своје инерције није у стању да прати промене струје. У том случају, кретни систем инструмента ће се након кратког временског периода уравнотежити око средње вредности временски променљиве компоненте мерене струје. Практично, скретање казаљке инструмента биће једнако средњој вредности, односно, према дефиницији средње вредности мерене струје, угао скретања казаљке инструмента дат је одговарајућом релацијом.

Конструкција и примена шанта амперметра за мерење већих вредности струје

За опсеге мерења струја до неколико стотина ампера (рецимо око 500А), шантови се додају на спољним прикључцима амперметра и то само за један мерни опсег. Отпорни шантови везују се у коло амперметра са два струјна и два напонска контакта, како би се избегли утицаји додатних паразитних отпорности водова и металних спојева кроз које протиче струја.

Основне предострожности у практичној примени амперметара:

• Амперметар не сме да се прикључује на напон већи од RiIi, због велике струје кроз кретни систем;
• Ради заштите амперметра, обавезно везивати отпорност за ограничење струје кроз кретни систем;
• Строго водити рачуна о поларитету струје кроз амперметар, јер је у питању инструмент са поларизованим прикључцима.

AC мерни инструмент са диодним исправљачем и линеаризацијом

У колу на првој слици, диоде су везане у секундарно коло трансформатора са средњим изводом, тако да струја директне поларизације диода током обе полупериоде протиче кроз инструмент у истом смеру. На овај начин инструмент је галвански одвојен од кола мерене наизменичне струје или напона v. Основни недостатак овог кола јесте зависност преносне карактеристике трансформатора од фреквенције мерене струје.

На другој слици је приказан двострани исправљач под називом Грецов спој. Овим спојем се постиже да кроз мерни инструмент у истом смеру протиче струја директне поларизације пара диода D1 – D4 за позитивну полупериоду и пара D2 – D3 за негативну полупериоду мерене струје. Основна предност примене овог двостраног исправљача је већа осетљивост (двострука) и компензација инверзних струја реалних диода. Поред тога, стабилнија је и динамичка отпорност (средња вредност) исправљача.

У циљу повећања линеарности мерног инструмента, у Грецовом споју се две диоде (D3 и D4) могу заменити отпорницима једнаких вредности R. Недостатак овог решења је то што се при овоме смањује укупна осетљивост мерног инструмента. Поред електричне шеме овог типа двостраног исправљача, користе се и еквивалентне шеме за позитивну и за негативну полупериоду таласног облика мерене струје.

Принцип мерења праве ефективне вредности (True RMS)

Објаснити принцип мерења праве ефективне вредности (True RMS) применом дигиталног волтметра.

Поступак одређивања мерне несигурности типа А

Описати поступак одређивања мерне несигурности типа А за случај када је број поновљених мерења већи од 30.

Одређивање мерне несигурности типа B на основу основне грешке

Поступак одређивања несигурности типа B се исказује тако што се испитује тачност мерног уређаја, затим се на основу одређеног знања одређује грешка других извора грешака, да би се на самом крају извршила корекција.