電気測定の種類と方法
電気工学を学ぶときは、電気量、磁気量、機械量を扱い、測定する必要があります。
電気的、磁気的、またはその他の量を測定するとは、それを単位としてとられた別の同種の量と比較することです。
この記事では、最も重要な測定分類について説明します。 電気測定の理論と実践… この分類には、方法論的な観点からの測定の分類が含まれる場合があります。測定結果を取得する一般的な方法 (測定の種類またはクラス) に応じて、原理と測定装置 (測定方法) の使用に応じて測定の分類が決まり、測定値のダイナミクスに応じて測定の分類が決まります。
電気測定の種類
結果を取得する一般的な方法に応じて、測定は次のタイプに分類されます: 直接測定、間接測定、および結合測定。
直接測定には、実験データから直接結果が得られるものも含まれます。直接測定は、従来、式 Y = X で表すことができます。ここで、Y は測定値の望ましい値です。 X — 実験データから直接得られた値。このタイプの測定には、確立された単位で校正された機器を使用したさまざまな物理量の測定が含まれます。
たとえば、電流計による電流の測定、温度計による温度の測定などです。このタイプの測定には、量の目標値がメジャーとの直接の比較によって決定される測定も含まれます。使用した手段と実験の単純さ (または複雑さ) は、直線の測定値を示す際には考慮されません。
間接的な測定はこのような測定と呼ばれ、この量と直接測定の対象となる量との間の既知の関係に基づいて量の望ましい値が求められます。間接測定の場合、測定値の数値は、式 Y = F (X1、X2 ... Xn) を計算することによって決定されます。ここで、Y - 測定値の必要な値。 NS1、X2、Xn — 測定された量の値。間接測定の例としては、電流計と電圧計を使用した DC 回路の電力の測定があります。
共同測定は、必要な量の値と直接測定された量を結び付ける連立方程式を解くことによって、さまざまな量の必要な値が決定されるものと呼ばれます。ジョイント測定の例として、抵抗とその温度に関連する式の係数の定義を以下に示します。 Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]
電気的測定方法
直接評価法の本質は、測定量の値が、測定量の単位または測定量の単位で事前に校正された 1 つ (直接測定) または複数の (間接測定) デバイスの読み取り値から推定されるという事実にあります。測定された大きさの量が依存するその他の量。
直接推定方法の最も単純な例は、適切な単位で目盛りが付けられた装置を使用して各量を測定することです。
電気測定法の 2 番目の大きなグループは、比較法という一般名で結合されます。これらには、測定値を測定によって再現された値と比較するすべての電気測定法が含まれます。したがって、比較方法の特徴は、測定プロセスに測定値が直接関与することです。
比較方法は、null、差分、置換、一致に分けられます。
ヌル法 これは、測定値とメジャーを比較する方法であり、メジャーに対する値の影響の結果がゼロになります。したがって、平衡に達すると、回路の一部の電流やその両端の電圧などの特定の現象が消失します。これは、この目的に役立つデバイスを使用して記録できます。 — ゼロ指標。ゼロインジケーターの感度が高く、測定が高精度に実行できるため、高い測定精度も得られます。
ヌル法の応用例としては、完全平衡ブリッジを介した電気抵抗の測定が挙げられます。
差分法では、ヌル法と同様に、測定値をメジャーと直接的または間接的に比較し、比較の結果としての測定値の値は、これらの値によって同時に生じる効果の差によって判断されます。および測定によって再現された既知の値。したがって、差分法では測定値の不完全なバランスが得られ、これが差分法とゼロの差となります。
差分法は、直接推定法の特性の一部とヌル法の特性の一部を組み合わせたものです。測定値と測定値がわずかに異なる場合にのみ、非常に正確な測定結果が得られます。
たとえば、これら 2 つの量の差が 1% で、最大 1% の誤差で測定される場合、測定誤差を考慮しない場合、所望の量の測定誤差は 0.01% に減少します。差動法の応用例としては、電圧計を使用した 2 つの電圧の差の測定が挙げられます。一方の電圧は高精度で既知であり、もう一方の電圧は所望の値です。
置換法を適用する例としては、比較的大きなサイズの測定が挙げられます。 直流電気抵抗 制御された抵抗器とサンプルを流れる電流を連続的に測定することによって行われます。測定中、回路には同じ電流源から電力が供給される必要があります。電流源と電流を測定するデバイスの抵抗は、可変抵抗やサンプル抵抗と比較して非常に小さくなければなりません。
マッチング法 目盛りや周期信号のマッチングを利用して、測定値と測定から再現された値との差を測定する方法です。この方法は、非電気測定の実践で広く使用されています。
この例としては、長さの測定が挙げられます。 ノギス…電気測定では、ストロボスコープを使用した体速の測定がその例です。
また、測定値の時間の経過に伴う変化に基づいた測定の分類も示します。測定値が時間の経過とともに変化するか、測定プロセス中に変化しないかに応じて、静的測定と動的測定が区別されます。静的とは、一定または定常的な値の測定を指します。これらには、定常状態における量の実効値と振幅値の測定値が含まれます。
時間とともに変化する量の瞬間値が測定される場合、その測定は動的と呼ばれます。動的測定中に、測定機器によって測定量の値を継続的に観察できる場合、そのような測定は連続的と呼ばれます。
t1、t2などのいくつかの時点での値を測定することで、任意の量の測定を行うことができます。その結果、測定された量のすべての値がわかるわけではなく、選択した時点の値のみがわかります。このような測定は個別と呼ばれます。