Электрические измерения, относящиеся к наиболее обширным областям техники, затрагивают все отрасли человеческой деятельности.
Содержание раздела Электрические измерения на сайте в большей степени сосредоточено на области электрических измерений, используемых в электротехнической практике, т. к. измерения при техническом обслуживании, ремонте и капитальном ремонте электрооборудования являются одним из важнейших мероприятий, влияющих на безопасность и надежность электрооборудования.
Успешное измерение и получение правильных результатов предполагает не только внимательное считывание данных измерительного прибора, но и правильный выбор метода измерения и подбор подходящих средств измерений.
В настоящее время на рынке представлено несколько поколений средств измерений, и их развитие продолжается. Тем не менее, принципы измерения, измерительные приборы и методы измерения остаются прежними.
Что такое измерение
Измерение принадлежит к числу древнейших операций, применяемых человеком в общественной практике, и с развитием общества все больше и больше проникает в различные области деятельности.
Измерение есть познавательный процесс: после измерения некоторой величины мы об этой величине всегда знаем нечто большее, чем это было до измерения: узнаем ее размер, что часто является для нас источником ряда дополнительных сведений, узнаем представление об этой величине, ее связи с другими величинами и т. д.
Процесс измерения есть физический эксперимент: измерение не может осуществляться умозрительно, путем лишь одних теоретических выкладок и т. п.
Измерение физической величины есть сравнение с некоторым значением такой же самой физической величины, принятым за единицу: измерять, например, длину можно только сравнением ее с какой-то определенной длиной.
Из приведенного выше определения вытекает, что для выполнения какого-либо измерения в общем случае необходимы:
-
мера — вещественное воспроизведение единицы измерения, например при взвешивании необходима гиря;
-
измерительный прибор — техническое средство для осуществления процесса сравнения измеряемой величины с мерой.
Наличие меры абсолютно необходимо для выполнения измерения. Правда, в некоторых случаях мера как будто отсутствует при измерении: например, при взвешивании на циферблатных весах гири непосредственно могут и не применяться, однако это не означает, что при таком измерении мера не участвует: шкала этих весов предварительно была проградуирована с помощью соответствующих гирь.
Следовательно, в шкале таких весов как бы заложена мера массы, которая участвует, таким образом, при каждом взвешивании.
Точно так же при измерении электрического сопротивления с помощью омметра не требуется применения мер сопротивления, однако без них можно обойтись вэтом случае только потому, что при изготовлении омметра его шкала была проградуирована с применением образцовых мер сопротивления, которые в скрытом виде участвуют при каждом применении прибора.
С другой стороны, измерительный прибор не всегда требуется для производства измерения: при простейших измерениях достаточно иметь только меру, прибор же может и отсутствовать.
Смотрите также: Физические величины и параметры, единицы измерения
Прямые, косвенные и совокупные измерения
По способу получения результата измерения надо различать:
-
прямые измерения;
-
косвенные измерения;
-
совокупные измерения.
Прямыми измерениями называются такие измерения, при которых измерению подвергается непосредственно сама интересующая нас величина: взвешивание на весах для определения массы какого-то тела, измерение длины путем непосредственного сравнения данного расстояния с соответствующей мерой длины, измерение электрического сопротивления с помощью омметра, электрического тока с помощью амперметра и т. п.
Прямые измерения являются весьма распространенным видом технических измерений. Косвенными измерениями называются такие измерения, при которых непосредственному измерению подвергается не сама интересующая нас величина, а некоторые другие величины, с которыми измеряемая величина находится в определенной зависимости; определив значения этих величин (путем прямых измерений) и пользуясь известной зависимостью между этими величинами и измеряемой величиной, можно подсчитать значение измеряемой величины.
Например, для определения удельного электрического сопротивления некоторого материала измеряют длину проводника, изготовленного из этого материала, площадь его поперечного сечения и его электрическое сопротивление. По результатам этих измерений можно подсчитать искомое удельное сопротивление.
Косвенные измерения сложнее прямых, но они применяются в технике и научных исследованиях довольно часто, тем более, что во многих случаях прямые измерения некоторых величин оказываются практически невыполнимыми.
Совокупными измерениями называются такие измерения, в которых искомый результат измерения выводится из результатов нескольких групп прямых или косвенных измерений отдельных величин, функциональная связь с которыми интересующих нас величин выражается в виде неявных функций.
По результатам групп прямых или косвенных измерений ряда величин составляется система уравнений, решение которой и дает значения интересующих нас величин.
Роль измерений и значение метрологии в современном обществе
Развитие науки и техники неразрывно связано с развитием и совершенствованием средств измерения. Постановка каждой новой научной или технической задачи заставляет искать новые средства измерения, а совершенствование средств измерения способствует развитию новых отраслей науки и техники.
Накопление научных и прикладных знаний в области электричества и магнетизма чрезвычайно обогатило теорию и технику измерений и привело к образованию самостоятельной и разветвленной отрасли — электроизмерительной техники.
Электроизмерительная техника охватывает методы электрических измерений, проектирование и производство необходимых для этого технических средств (измерительных приборов), а также вопросы практического их использования.
В настоящее время объектами электрических измерений прежде всего являются все электрические и магнитные величины (ток, напряжение, мощность, электрическая энергия, количество электричества, частота тока, магнитные свойства материалов и т. д.).
Однако благодаря высокой точности, чувствительности и большому экспериментальному удобству электрических методов измерений, все шире распространяются приемы измерений, сводящиеся к предварительному преобразованию подлежащих измерению величин в пропорциональную им электрическую величину, которая затем непосредственно и измеряется.
Такие методы измерения, получившие название "неэлектрические измерения неэлектрических величин" (температуры, давления, влажности, скорости, ускорения, вибраций, упругих деформаций и т. п.), завоевали самое широкое признание, так как они обеспечивают значительное расширение диапазона измерений, повышение быстродействия и точности измерительных устройств, передачу значений измеряемых величин на расстояние, выполнение математических операций над измеряемыми величинами и большее удобство записи их во времени.
Электроизмерительная техника играет роль важнейшего фактора научно-технического прогресса в эксплуатации энергетических систем, а измерение электрических параметров энергетических установок является стимулом для рационализации энергетического хозяйства.
Исключительно важное значение электроизмерительная техника имеет также при контроле производственных процессов в самых различных отраслях промышленности, при контроле качества материалов, полуфабрикатов и многих изделий, в геологоразведочных работах и в самых разнообразных научных исследованиях, где методы электрических и магнитных измерений позволяют получить наиболее точные результаты в весьма широком диапазоне измеряемых величин.
Подборка статей про различные электроизмерительные приборы и их пракическое использование:
Классификация электроизмерительных приборов, условные обозначения на шкалах приборов
Шкала измерительного прибора, цена деления шкалы
Эталоны электрических единиц и образцовые меры