Jenis dan metode pengukuran listrik

Saat mempelajari teknik elektro, seseorang harus berurusan dengan dan mengukur besaran listrik, magnet, dan mekanik.

Mengukur besaran listrik, magnet, atau lainnya adalah membandingkannya dengan besaran homogen lainnya yang diambil sebagai satu unit.

Artikel ini membahas klasifikasi pengukuran yang paling penting untuk teori dan praktek pengukuran listrik… Klasifikasi ini dapat mencakup klasifikasi pengukuran dari sudut pandang metodologis, yaitu. tergantung pada metode umum untuk memperoleh hasil pengukuran (jenis atau kelas pengukuran), klasifikasi pengukuran tergantung pada penggunaan prinsip dan alat ukur (metode pengukuran) dan klasifikasi pengukuran tergantung pada dinamika nilai yang diukur.

Jenis pengukuran listrik

Bergantung pada metode umum untuk mendapatkan hasil, pengukuran dibagi menjadi beberapa tipe berikut: langsung, tidak langsung dan sambungan.

Untuk pengukuran langsung termasuk yang hasilnya diperoleh langsung dari data percobaan.Pengukuran langsung dapat dinyatakan secara konvensional dengan rumus Y = X, di mana Y adalah nilai yang diinginkan dari nilai terukur; X — nilai yang diperoleh langsung dari data eksperimen. Jenis pengukuran ini melibatkan pengukuran berbagai besaran fisik menggunakan instrumen yang dikalibrasi dalam satuan yang ditetapkan.

Misalnya, pengukuran arus dengan ammeter, suhu dengan termometer, dll. Jenis pengukuran ini juga mencakup pengukuran di mana nilai kuantitas yang diinginkan ditentukan dengan perbandingan langsung dengan suatu pengukuran. Sarana yang digunakan dan kesederhanaan (atau kerumitan) percobaan tidak diperhitungkan saat menghubungkan pengukuran garis lurus.

Tidak langsung disebut pengukuran seperti itu, di mana nilai kuantitas yang diinginkan ditemukan berdasarkan hubungan yang diketahui antara kuantitas ini dan kuantitas yang mengalami pengukuran langsung. Untuk pengukuran tidak langsung, nilai numerik dari nilai terukur ditentukan dengan menghitung rumus Y = F (Xl, X2 ... Xn), di mana Y — nilai yang diperlukan dari nilai terukur; NS1, X2, Xn — nilai besaran yang diukur. Contoh pengukuran tidak langsung adalah pengukuran daya di sirkuit DC dengan ammeter dan voltmeter.

Pengukuran gabungan disebut pengukuran yang nilai yang diperlukan dari besaran yang berbeda ditentukan dengan menyelesaikan sistem persamaan yang menghubungkan nilai besaran yang diperlukan dengan besaran yang diukur secara langsung. Sebagai contoh pengukuran sambungan, definisi koefisien dalam rumus yang berkaitan dengan resistansi resistor dengan suhunya dapat diberikan: Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Metode pengukuran listrik

Bergantung pada seperangkat teknik untuk menggunakan prinsip dan alat ukur, semua metode dibagi menjadi metode penilaian langsung dan metode perbandingan.

Inti dari metode penilaian langsung terdiri dari fakta bahwa nilai besaran yang diukur diperkirakan dari pembacaan satu (pengukuran langsung) atau beberapa perangkat (pengukuran tidak langsung), yang telah dikalibrasi sebelumnya dalam satuan besaran yang diukur atau dalam satuan besaran lain yang bergantung pada besaran besaran yang diukur.

Contoh paling sederhana dari metode penaksiran langsung adalah pengukuran setiap besaran dengan alat yang skalanya digraduasi dalam satuan yang sesuai.

Kelompok besar kedua metode pengukuran listrik digabungkan dengan nama umum metode perbandingan... Mereka mencakup semua metode pengukuran listrik di mana nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai yang direproduksi oleh pengukuran. Dengan demikian, ciri khas dari metode perbandingan adalah keterlibatan langsung dari pengukuran dalam proses pengukuran.

Metode perbandingan dibagi menjadi sebagai berikut: null, diferensial, substitusi dan pencocokan.

Metode nol Ini adalah metode membandingkan nilai terukur dengan ukuran di mana hasil pengaruh nilai pada ukuran dikurangi menjadi nol. Jadi, ketika kesetimbangan tercapai, fenomena tertentu menghilang, misalnya arus di bagian sirkuit atau tegangan yang melintasinya, yang dapat direkam menggunakan perangkat yang melayani tujuan ini. — indikator nol. Karena kepekaan yang tinggi dari indikator nol, dan juga karena pengukuran dapat dilakukan dengan akurasi yang tinggi, akurasi pengukuran yang tinggi juga diperoleh.

Contoh penerapan metode nol adalah pengukuran hambatan listrik melalui jembatan yang seimbang penuh.

Dalam metode diferensial, seperti dalam metode nol, nilai terukur dibandingkan secara langsung atau tidak langsung dengan ukuran, dan nilai nilai terukur sebagai hasil perbandingan dinilai oleh perbedaan antara efek yang secara bersamaan dihasilkan oleh nilai-nilai ini ​dan nilai yang diketahui direproduksi oleh ukuran. Jadi, dengan metode diferensial, diperoleh keseimbangan yang tidak lengkap dari nilai terukur, dan ini adalah perbedaan antara metode diferensial dan nol.

Metode diferensial menggabungkan beberapa karakteristik metode estimasi langsung dan beberapa karakteristik metode nol. Ini dapat memberikan hasil pengukuran yang sangat akurat hanya jika nilai yang diukur dan ukurannya sedikit berbeda satu sama lain.

Misalnya, jika perbedaan antara kedua besaran ini adalah 1% dan diukur dengan kesalahan hingga 1%, maka kesalahan pengukuran besaran yang diinginkan dikurangi menjadi 0,01% jika kesalahan pengukuran tidak diperhitungkan. Contoh penerapan metode diferensial adalah pengukuran selisih dua tegangan dengan voltmeter, salah satunya diketahui dengan ketelitian tinggi dan yang lainnya diketahui nilai yang diinginkan.

Metode substitusi terdiri dari mengukur nilai yang diinginkan secara berturut-turut dengan suatu alat dan mengukur dengan alat yang sama suatu ukuran yang mereproduksi suatu nilai yang homogen dengan nilai yang diukur. Nilai yang diinginkan dapat dihitung dari hasil dua pengukuran.Karena fakta bahwa kedua pengukuran dilakukan oleh perangkat yang sama dalam kondisi eksternal yang sama, dan nilai yang diinginkan ditentukan oleh rasio pembacaan perangkat, kesalahan hasil pengukuran berkurang secara signifikan. Karena kesalahan instrumen biasanya tidak sama pada titik skala yang berbeda, akurasi pengukuran tertinggi dicapai dengan pembacaan instrumen yang sama.

Contoh penerapan metode substitusi adalah pengukuran yang relatif besar hambatan listrik DC dengan berturut-turut mengukur arus yang mengalir melalui resistor yang dikontrol dan sampel. Sirkuit harus ditenagai oleh sumber arus yang sama selama pengukuran. Resistansi sumber arus dan perangkat yang mengukur arus harus sangat kecil dibandingkan dengan resistansi variabel dan sampel.

Metode pencocokan Ini adalah metode di mana perbedaan antara nilai terukur dan nilai yang direproduksi dari pengukuran diukur menggunakan pencocokan tanda skala atau sinyal periodik. Metode ini banyak digunakan dalam praktek pengukuran non-listrik.

Contohnya adalah mengukur panjang kaliper vernier… Dalam pengukuran kelistrikan, contohnya adalah pengukuran kecepatan benda dengan stroboskop.

Kami juga akan menunjukkan klasifikasi pengukuran berdasarkan perubahan nilai terukur dari waktu ke waktu... Bergantung pada apakah nilai terukur berubah seiring waktu atau tetap tidak berubah selama proses pengukuran, perbedaan dibuat antara pengukuran statis dan dinamis. Statis mengacu pada pengukuran nilai konstan atau stasioner.Ini termasuk pengukuran nilai rms dan amplitudo kuantitas, tetapi dalam kondisi stabil.

Jika nilai sesaat dari besaran yang bervariasi waktu diukur, maka pengukurannya disebut dinamis... Jika selama pengukuran dinamis alat ukur memungkinkan Anda untuk terus mengamati nilai besaran yang diukur, pengukuran semacam itu disebut kontinu.

Dimungkinkan untuk melakukan pengukuran kuantitas apa pun dengan mengukur nilainya pada beberapa titik waktu t1, t2, dll. Akibatnya, tidak semua nilai besaran yang diukur akan diketahui, tetapi hanya nilai pada waktu yang dipilih. Pengukuran semacam itu disebut terpisah.