1. Jakimi cechami powinno się charakteryzować narzędzie pomiarowe?

• narzędzie nie powinno zniekształcać zjawiska (np. woltomierz powinien mieć jak największą rezystancję wewnętrzną).

• przyrząd powinien być wielofunkcyjny, wielozakresowy, najlepiej z automatycznym wyborem zakresu.

• urządzenia powinny być jak najdokładniejsze.

• urządzenia powinny pobierać jak najmniejszą moc z obwodu kontrolowanego lub źródła dodatkowego.

2. Narzędzia pomiarowe - klasyfikacja

Narzędziami pomiarowymi są: wzorce, przyrządy pomiarowe, przetworniki pomiarowe, układy pomiarowe i systemy pomiarowe.

Wzorce - najdokładniejsze narzędzia pomiarowe odtwarzające jednostki miary lub ich wielokrotności. Służą do skalowania przyrządów i przetworników. Wymagania wobec wzorców - niezmienność w czasie, łatwa porównywalność, łatwość odtwarzania, łatwość stosowania, duża dokładność. Parametry wzorca - nominalna miara wzorca, niedokładność miary wzorca, okres zachowania niedokładności miary wzorca, warunki, w których miara i dokładność są zachowane.

Przyrządy pomiarowe - narzędzia pomiarowe służące do wykonywania pomiarów. Są one wyskalowane w jednostkach wielkości mierzonej (woltomierze, amperomierze, fazomierze). Ze względu na sposób przekazywania informacji obserwatorowi można je podzielić na analogowe i cyfrowe. W pierwszych odczyt odbywa się na podstawie położenia wskaźnika względem opisanej w liczbach podziałki. W drugim wynik jest uwidoczniony w liczbach układu dziesiętnego.

Przetworniki pomiarowe - narzędzia dokonujące zamiany trudno mierzalnej wielkości X na łatwiej mierzalną wielkość Y przy zachowaniu informacji o wielkości X. Nowa wielkość Y nosi miano sygnału pomiarowego. Każdy sygnał pomiarowy zawiera nośnik sygnału (opis procesów energetycznych przenoszących informację) i parametr informacji (funkcja zrealizowana na nośniku).

Układy pomiarowe - zbiory przyrządów pomiarowych stanowiących jedną całość, umożliwiające pobranie informacji pomiarowej, przetworzenie jej w sygnał pomiarowy, porównanie, standaryzację i ekspozycję wyników pomiaru.

Systemy pomiarowe - zbiory funkcjonalne przyrządów pomiarowych objęte wspólnym sterowaniem wewnętrznym lub zewnętrznym, przeznaczone do pobrania informacji pomiarowej, jej przetworzenia, komparacji, obliczeń i rejestracji wyników pomiarów.

3. Na przykładach wyjaśnij zasadę działania kompensacyjnej metody pomiarowej.

Metoda kompensacyjna - wielkość wzorcowa przeciwdziała wielkości mierzonej i kompensuje jej fizyczne działanie na detektor.

Pomiar (np. napięcia elektrycznego) metodą kompensacyjną polega na porównaniu napięcia mierzonego U_x ze znaną wartością napięcia wzorcowego. W układzie kompensacyjnym na rysunku detektor reaguje na różnicę napięć U_x i U_w. Przez zmianę wartości napięcia wzorcowego można doprowadzić wskazanie detektora do zera. Stan kompensacji osiąga się wówczas, gdy detektor nie wykazuje różnicy potencjałów (przepływu prądu), a więc przy I_g = 0 uzyskuje się U_x = U_w.

Rysunek 11.1

4. Na przykładach wyjaśnij zasadę działania komparacyjnej metody pomiarowej.

Metoda komparacyjna - porównanie wielkości mierzonej X ze znaną wielokrotnością k wielkości wzorcowej X_w. Badając różnicę X - kX_w, sprowadza się ją do zera przez regulację współczynnika k. Dla stanu równowagi wartość wielkości mierzonej oblicza się ze wzoru X = kX_w.

Na tej metodzie oparte są układy mostkowe (np. mostek Wheatstone'a).

Rysunek z notatek

Przy odpowiednim doborze rezystancji prąd w detektorze osiąga wartość I_D = 0, wówczas

R₁R₄ - R₂R₃ = 0 (R₁ = R₂(R₃/R₄)). Stan mostka, przy którym prąd w detektorze jest równy zeru nosi miano stanu równowagi.

5. Na przykładach wyjaśnij zasadę działania metody koincydencji i metody podstawieniowej.

Metoda koincydencji - wyznaczenie pewnych wskazów lub sygnałów małej różnicy między wartością wielkości mierzonej i porównywalnej z nią wartości tej samej wielkości. Przykładem może być pomiar czasu przez obserwację wzorcowych sygnałów czasu z sygnałami porównywanego zegara.

Metoda podstawieniowa - porównanie wielkości mierzonej X z wielkością wzorcową X_w, ale nie w sposób bezpośredni i równoczesny. Metoda ta polega na zastąpieniu wielkości mierzonej wielkością wzorcową dobraną w taki sposób, aby skutki wywołane przez nią były takie same. Przykładem może być pomiar masy ciała na wadze wskazówkowej. Po zważeniu ciała zastępuje się je na szalce wagi odważnikami (wzorcami) dobranymi w taki sposób, aby otrzymać poprzednie wskazanie wagi.

6. Jednostki miar w układzie SI. Hierarchia wzorców.

Podstawowymi jednostkami układu SI są:

• jednostka długości (metr)

• jednostka masy (kilogram)

• jednostka czasu (sekunda)

• jednostka natężenia prądu (amper)

• jednostka temperatury termodynamicznej (kelwin)

• jednostka światłości (kandela)

• jednostka liczności materii (mol).

Hierarchia wzorców -

Etalony - wzorce przeznaczone wyłącznie do przekazywania jednostki miary (jej wielokrotności lub podwielokrotności) innym wzorcom. Wśród nich rozróżnia się: wzorzec podstawowy (państwowy), wzorzec - świadek, wzorce odniesienia oraz wzorce kontrolne.

Wzorzec podstawowy - wzorzec o największej dokładności, jest najczęściej wzorcem grupowym składającym się z kilku do kilkunastu wzorców.

Wzorzec - świadek - przeznaczony do kontroli stałości wzorca podstawowego lub do zastąpienia go w przypadku uszkodzenia. Nigdy nie używa się go w praktyce do bieżących badań metrologicznych.

Wzorce odniesienia - wyznaczane przez porównanie ze wzorcem podstawowym. Służą one do porównywania z wzorcami o mniejszej dokładności - tzw. wzorcami kontrolnymi. Konstrukcja wzorców odniesienia i kontrolnych jest zwykle taka sama, jednakże są one inaczej użytkowane.

Wzorce użytkowe - biorą bezpośredni udział w procesach pomiarowych. Okresowo są porównywane ze wzorcami kontrolnymi.

7. Podaj definicję błędu bezwzględnego i względnego pomiaru. Co to jest poprawka? Co to jest niepewność pomiaru?

Błąd bezwzględny pomiaru - różnica między wartością X otrzymaną w wyniku pomiaru a wartością rzeczywistą X_r wielkości mierzonej. Błąd ten jest wyrażany w jednostkach miary wielkości mierzonej.

ΔX = X - X_r

Błąd względny pomiaru - stosunek błędu bezwzględnego pomiaru do wartości rzeczywistej wielkości mierzonej. Błąd ten jest podawany zwykle w procentach.

δ_X = ΔX / X_r

Poprawka - błąd bezwzględny poprawny ΔX_p wzięty ze znakiem przeciwnym.

p = - ΔX_p = X_p - X

X_p = X + p

Niepewność pomiaru - jest określona przez graniczne błędy pomiaru ΔX_min i ΔX_max wyznaczone jako najmniejszy przedział wokół zmierzonej wartości X, wewnątrz którego znajduje się wartość rzeczywista X_r.

X - ΔX_min ≥ X_r ≥ X - ΔX_max

ΔX_min ≤ X ≤ ΔX_max

ΔX_min = - ΔX_max = ΔX_g

X - ΔX_g ≤ X_r ≤ X + ΔX_g

X_r = X ± ΔX_g

Sam wynik pomiaru bez oceny jego niedokładności (błędu granicznego X_g) nie zawiera użytecznej informacji i jest bezwartościowy.

8. Jakie znasz metody obliczania błędów systematycznych przy pomiarach pośrednich. Wyjaśnij je na przykładzie, np. Y = A · B.

• metoda przyrostów

δ_Y = ((A + ΔA)(B + ΔB) - AB) / AB = (A(1 + ΔA / A)B(1 + ΔB / B) - AB) / AB =

AB[(1 + ΔA / A)(1 + ΔB / B) - 1] / AB = (1 + ΔA / A)(1 + ΔB / B) - 1 =

(1 + δ_A)(1 + δ_B) - 1 = 1 + δ_A + δ_B + δ_Aδ_B - 1 = δ_A + δ_B

• metoda różniczki zupełnej

δ_Y = (A / AB) · B · δ_A + (B / AB) · A · δ_B = δ_A + δ_B

• metoda logarytmowania

ln Y = ln A + ln B

dY / Y = (dA / A) + (dB / B)

ΔY / Y = (ΔA / A) + (ΔB / B)

δ_Y = δ_A + δ_B

9. Metody eliminacji błędów systematycznych (niepewności typu B) w pomiarach bezpośrednich.

• zwiększenie nakładów finansowych na pomiar

• wprowadzenie poprawek do wyników pomiarów

• odpowiedni dobór parametrów konstrukcyjnych narzędzi pomiarowych

• kompensacja błędów za pomocą dodatkowych elementów korekcyjnych

• stosowanie metody podstawieniowej

• stosowanie metody przeciwnych znaków.

10. Elektroniczne wzorce napięć stałych.

11. Budowa i właściwości wzorców rezystancji.

Wzorzec odniesienia rezystancji oparty jest na kwantowym efekcie Halla. Efekt ten występuje w półprzewodnikowych płytkach o strukturach, np. AlGaAs - GaAs lub InGaAs - InP ochłodzonych do temperatury 0,36 K. Rezystancja płytki wynosi:

R_y = h / 2e²n = 25812,8 / n

gdzie: h - stała Plancka, e - ładunek elektronu, n - 2 lub 4. Wzorce tego typu umożliwiają odtworzenie jednostki rezystancji z błędem od 1 do 10^-8 (1 do 3 · 10^-2 ppm) i służą do kontroli stałości w czasie wzorców użytkowych.

Najczęściej spotykany podział tych wzorców to: wzorce nienastawne, odtwarzające jedną wartość rezystancji - zwane opornikami wzorcowymi, i wzorce nastawne, odtwarzające wiele wartości rezystancji - zwane opornikami dekadowymi.

Wartości znamionowe rezystancji R_n oporników wzorcowych są podwielokrotnością lub wielokrotnością jednego oma zgodnie ze wzorem:

R_n = 10^p · 1 Ω

gdzie p jest liczbą całkowitą w przedziale od - 4 do 7. Jednym z podstawowych parametrów metrologicznych oporników jest błąd względny:

δ_R = (R_rz - R_um) / R_um

gdzie: R_rz - wartość rzeczywista (poprawna) rezystancji opornika, wyznaczona w warunkach znamionowych (odniesienia); R_um - wartość umowna rezystancji opornika.

Elementy rezystancyjne oporników wzorcowych wykonuje się najczęściej ze stopów miedzi, znanych pod nazwami manganin i nikrothal. Ważnym parametrem oporników wzorcowych jest ich obciążalność, która zależy od warunków chłodzenia (w powietrzu - 1 W, w kąpieli cieczowej -

3 W). Moc ta określa dopuszczalne wartości prądu, np. dopuszczalny prąd oporników o rezystancji 10 kΩ wynosi 10 mA, a 1kΩ - 30 mA zaś 1 Ω - 1 A. Przekroczenie wartości dopuszczalnej prądu może spowodować trwałą zmianę rezystancji opornika lub jego zniszczenie.

Oporniki wzorcowe mają dwie pary zacisków: dwa zaciski prądowe i dwa zaciski napięciowe. Zaciski prądowe służą do doprowadzenia prądu do opornika, zaciski napięciowe zaś - do pomiaru napięcia na oporniku. Stosowanie zacisków prądowych i napięciowych zmniejsza wydatnie błędy, spowodowane skończonymi wartościami rezystancji przejściowych na stykach przewodów łączących i zacisków. Oporniki wzorcowe stosuje się również w obwodach prądu przemiennego.

Rysunek 4.12

Oporniki dekadowe - zespół dekad umieszczonych we wspólnej obudowie. Dekada to grupa oporników z przełącznikiem (najczęściej obrotowym) umożliwiającym nastawienie rezystancji o wartości równej zero oraz kolejnym liczbom naturalnym od 1 do 9, 10 lub 11. Najmniejszy stopień dekady wynosi 0,1 Ω, największy zaś - 1MΩ.

12. Omów budowę i właściwości wzorców pojemności. Podaj schematy zastępcze kondensatorów. Zdefiniuj tangens kąta stratności.

Wzorcami pojemności są powietrzne kondensatory „liczalne”, tj. kondensatory, których pojemność jest obliczana na podstawie dokładnie zmierzonych wymiarów geometrycznych oraz znajomości stałej dielektrycznej próżni. Najczęściej są to kondensatory płaskie o kolistym kształcie elektrod lub kondensatory cylindryczne.

Niezależnie od rodzaju konstrukcji elektrody kondensatorów mają nieokreślone pojemności względem otoczenia. Pojemności te dodają się do znamionowej pojemności kondensatora. Ponieważ nie można ich wyeliminować, należy ustalić ich wartość umieszczając kondensator w metalowym ekranie.

Rysunek 4.14

Wzorzec ma trzy zaciski: dwa zaciski (1 i 2) są przyłączone do elektrod, a trzeci do ekranu. Jeśli zacisk 0 jest połączony z zaciskiem 1, to pojemność kondensatora wzorcowego między zaciskami 1 i 2 wynosi:

C = C₁₂ + C₂₀

Jeżeli połączy się ze sobą zaciski 0 i 2, to pojemność kondensatora wzorcowego między zaciskami 1 i 2 wynosi:

C = C₁₂ + C₁₀

Wartości pojemności C₁₂, C₁₀ oraz C₂₀ są podawane na tabliczce znamionowej wzorca.

W idealnym kondensatorze (bezstratnym) kąt przesunięcia fazowego φ między prądem a napięciem wynosi π/2. W kondensatorach rzeczywistych występują straty na histerezę dielektryczną i straty cieplne. Straty te wynikają przede wszystkim z właściwości dielektryka i elementów konstrukcyjnych izolatorów i doprowadzeń. Jakość rzeczywistego kondensatora określa kąt strat dielektrycznych:

δ = π/2 - φ

W praktyce podaje się nie wartość kąta δ, lecz tgδ.

Kondensator rzeczywisty można przedstawić za pomocą układu zastępczego zawierającego pojemność i rezystancję. Rozróżnia się układ szeregowy i równoległy.

Rysunek 4.15

Kąt strat dielektrycznych δ, charakteryzujący jakość kondensatora, zależy nie tylko od częstotliwości, lecz także od napięcia. Dlatego też tgδ wzorów pojemności jest podawany dla znamionowej częstotliwości i znamionowego napięcia.

Właściwości dielektryczne powietrza są zbliżone do właściwości dielektryka doskonałego, stąd też wzorce powietrzne charakteryzują się bardzo małym tgδ (tgδ ≈ 1 · 10^-5 przy częstotliwości f = 1 kHz). Budowane są powietrzne kondensatory wzorcowe o wartościach pojemności od kilku pF do 10000 pF. Wzorce odniesienia odtwarzają jednostkę pojemności z błędem względnym ≤ 1 · 10^-5 % (0,1 ppm). Roczne względne zmiany ich pojemności nie przekraczają 0,2 ppm.

Kondensatory wzorcowe o pojemnościach większych niż 10000 pF są budowane z dielektrykiem mikowym. Dzięki dużej przenikalności elektrycznej oraz dużej wytrzymałości na przebicie, wymiary i masa wzorców mikowych są znacznie mniejsze niż powietrznych. Wykonuje się wzorce mikowe o pojemności do 10 μF. Ich tgδ przy częstotliwości f = 1 kHz nie przekracza 5 · 10^-4.

13. Co oznacza pojęcie klasa miernika analogowego? Jakie znasz klasy mierników? Jaka jest zależność pomiędzy błędem pomiaru a klasą miernika?

Klasa dokładności miernika - zbiór właściwości metrologicznych umownie oznaczonych wartością dopuszczalnego błędu podstawowego (błąd wskazań lub przetwarzania występujący w warunkach znamionowych). Polskie normy zalecają, aby wartości liczbowe klasy były wzięte z ciągu liczb 1, 2, 5 i ich dziesiętnych wielokrotności i podwielokrotności. Ponadto dopuszcza się klasy 0,3; 1,5; 2,5 i 3, a dla częstościomierzy 0,15.

Klasa oznacza najczęściej graniczny dopuszczalny błąd dokładności wskazań, wyrażony w procentach największego wskazania, jakie daje przyrząd (jego zakres). Na przykład „amperomierz klasy dokładności 0,2” oznacza, że graniczny błąd dokładności wskazań danego przyrządu nie przekracza ±0,2% największego jego wskazania.

Klasa przyrządu pomiarowego jest to wyrażony w procentach stosunek maksymalnego błędu bezwzględnego ΔX_max do zakresu pomiarowego Z:

klasa = (ΔX_max / Z) · 100% (wynik wyrażony w procentach)

Błąd maksymalny ΔX_max jest maksymalną wartością błędu bezwzględnego, jaki możemy popełnić wykonując pomiar za pomocą tego przyrządu na danym zakresie pomiarowym.

14. Co to są warunki znamionowe i jakie są skutki ich nie przestrzegania?

Warunki znamionowe - wartości odniesienia wielkości wpływających na przyrząd (lub przetwornik). Dotrzymanie warunków znamionowych oznacza, że przyrząd lub przetwornik pomiarowy spełnia określone wymagania dokładności. Przykładowo, warunki znamionowe mierników elektromechanicznych wg polskich norm są następujące:

• temperatura pracy - 23ºC

• wilgotność względna - 40 - 60%

• częstotliwość np. 50 Hz

• brak zewnętrznych pól magnetycznych.

15. Mierniki magnetoelektryczne. Budowa. Właściwości. Zastosowania.

Mierniki magnetoelektryczne - mierniki, w których odchylenie organu ruchomego jest wywołane działaniem pola magnetycznego magnesu trwałego na cewkę, przez którą płynie prąd. Ruchomy może być magnes trwały albo cewka z prądem. Pomiędzy nabiegunnikami magnesu znajduje się nieruchomy rdzeń cylindryczny. W wytworzonej przez nabiegunniki i rdzeń równomiernej szczelinie jest umieszczona ruchoma cewka, zwykle o kształcie prostokątnym. Tworzą ją najczęściej zwoje miedzianego izolowanego drutu, nawinięte na aluminiowej ramce.

Najprostszym miernikiem magnetoelektrycznym jest amperomierz bezpośredni. W amperomierzu tym cały mierzony prąd płynie przez ustrój pomiarowy (ze względu na obciążalność cewki nie jest on duży). Największy prąd znamionowy tych amperomierzy nie przekracza na ogół 25 mA (najmniejszy prąd znamionowy - kilka mikroamperów).

Najczęściej występującym błędem dodatkowym w amperomierzach bezpośrednich jest błąd temperaturowy. Przy zmianie temperatury otoczenia, np. przy wzroście o 10ºC:

• zwiększa się rezystancja uzwojenia cewki miedzianej

• zwiększa się rezystancja sprężyn

• zmniejsza się moment zwracający sprężyn (zwiększa się odchylenie organu ruchomego miernika - błąd dodatni)

• zmniejsza się indukcja magnetyczna magnesu trwałego (zmniejsza się odchylenie organu ruchomego - błąd ujemny).

W celu zwiększenia zakresu pomiarowego amperomierza ponad 25 mA bocznikuje się jego cewkę za pomocą opornika zwanego bocznikiem (najczęściej wykonanego z manganinu - mały współczynnik temperaturowy rezystancji). Przez cewkę płynie wówczas tylko część mierzonego prądu, a reszta - przez bocznik.

Rysunek 6.4

Zwiększenie zakresu amperomierzy uzyskuje się przez wyposażenie miernika w kilka boczników wymiennych (lub bocznika uniwersalnego). Rezystancję boczników wymiennych dobiera się w taki sposób, aby spadek napięcia na każdym boczniku był taki sam.

Woltomierz - magnetoelektryczny ustrój pomiarowy miernika z szeregowo włączonym opornikiem o małym współczynniku temperaturowym rezystancji (np. z manganinu).

Rysunek 6.8

Odchylenie organu ruchomego woltomierza jest proporcjonalne do mierzonego napięcia. Podziałka jest najczęściej wywzorcowana w kilowoltach lub miliwoltach. Błąd temperaturowy oblicza się podobnie jak w przypadku amperomierza. Błąd wynikający ze zmiany rezystancji cewki ruchomej jest korygowany za pomocą manganinowego opornika szeregowego. Poszerzenie zakresu pomiarowego woltomierza dokonuje się przez zwiększenie rezystancji układu. Łącząc szeregowo oporniki można zbudować woltomierz o większej liczbie zakresów.

Wartość prądu znamionowego pobieranego przez woltomierz decyduje o jego przydatności do pomiarów. W obwodach energetycznych używa się woltomierzy o prądzie znamionowym 1 mA, co odpowiada rezystancji 1000Ω / V. Woltomierz o napięciu znamionowym 600 V ma wówczas rezystancję wewnętrzną r + R_d = 600 kΩ, a pobierana przez niego moc przy napięciu znamionowym wynosi 0,6 W.

W obwodach elektronicznych pomiary napięcia przeprowadza się za pomocą woltomierzy o bardzo małym prądzie znamionowym, a więc o dużej rezystancji wewnętrznej (do 100 kΩ / V).

Omomierz - mierniki przeznaczone do pomiaru rezystancji. Rozróżnia się omomierze o układzie szeregowym (szeregowe) i omomierze o układzie równoległym (równoległe).

Omomierze szeregowe są przeznaczone do pomiaru rezystancji średnich i dużych.

Rysunek 6.10

W układzie takiego omomierza z ustrojem elektromagnetycznym jest włączony szeregowo opornik R_s oraz źródło napięcia stałego. Obwód prądu zostaje zamknięty przez włączenie między zaciski omomierza opornika R_x, którego rezystancję należy zmierzyć. Prąd ustroju I i odchylenie organu ruchomego zależą od wartości R_x. Największy możliwy prąd ustroju uzyskuje się gdy R_x = 0.

W omomierzach równoległych, służących do pomiaru rezystancji małych, bocznikuje się ustrój rezystancją mierzoną.

Rysunek 6.13

Maksymalny prąd, a więc i największe odchylenie organu ruchomego uzyskuje się wówczas, gdy rezystancja mierzona R_x = ∞. Dla R_x = 0 prąd ustroju jest równy 0.

Omomierze są budowane w klasach dokładności 1; 1,5 i 2,5.

16. Watomierze i waromierze. Budowa. Właściwości.

W watomierzu (rys. 6.48) cewka nieruchoma ustroju, tzw. cewka prądowa jest włączona szeregowo z odbiornikiem, a cewka ruchoma, tzw. napięciowa - równolegle do odbiornika. W obwodzie cewki napięciowej umieszcza się opornik manganinowy. Biorąc pod uwagę, że rezystancja R cewki napięciowej i włączonego w szereg opornika jest wielokrotnie większa od reaktancji cewki, można przyjąć, że prąd I_u jest w fazie z napięciem U oraz że I_u = U / R. Odchylenie organu ruchomego jest proporcjonalne do mierzonej mocy. Najczęściej buduje się watomierze o znamionowym współczynniku mocy cos φ_N = 1. Watomierze często mają wbudowany przełącznik do zmiany kierunku prądu płynącego przez cewkę napięciową podczas pomiarów. W ten sposób unika się przełączenia przewodów doprowadzających prąd do watomierza przy zmianie kierunku przepływu mocy. Watomierze elektrodynamiczne są budowane wyłącznie jako mierniki laboratoryjne klas 0,1 i 0,2, a watomierze ferrodynamiczne jako mierniki klas 0,5; 1 i 1,5.

Istotny wpływ na dokładność wskazań watomierzy ma błąd częstotliwościowy. Jego źródłem jest przede wszystkim indukcyjność cewki napięciowej. Indukcyjność ta jest rzędu kilku milihenrów. Korekcja tego błędu polega na zbocznikowaniu opornika szeregowego w obwodzie napięciowym kondensatorem o pojemności tak dobranej, aby reaktancja tego obwodu była równa zero.

Mierniki mocy biernej (waromierze) różnią się od watomierzy jedynie układem. Prąd I_u w cewce napięciowej jest w sposób sztuczny opóźniony względem napięcia U na zaciskach obwodu napięciowego o 90º. Przesunięcie fazy prądu I_u o 90º względem napięcia U uzyskuje się najczęściej za pomocą układu Hummla (rys. 6.51). Cewkę napięciową ustroju o impedancji Z₁ bocznikuje się rezystancją R_b. Dławik o impedancji Z_d łączy się szeregowo ze zbocznikowaną cewką. Dobierając wartości R_b i Z_d można uzyskać wymagane przesunięcie fazowe między prądem I_u a napięciem U.

Waromierze elektrodynamiczne i ferrodynamiczne są budowane na zakresy prądowe od 25 mA do 10 A i zakresy napięciowe od 15 V do 600 V.

18. Megaomomierze magnetoelektryczne. Budowa. Właściwości.

Megaomomierze są to mierniki przeznaczone do pomiaru rezystancji izolacji. Stosuje się w nich odmianę ustroju magnetoelektrycznego zwaną magnetoelektrycznym ustrojem ilorazowym lub logometrem magnetoelektrycznym.

Ustrój logometru ma dwie skrzyżowane cewki ruchome połączone ze sobą mechanicznie w sposób sztywny. Boki cewek znajdują się w szczelinach magnesu trwałego. Zmienna szerokość szczelin sprawia, że ich pole magnetyczne jest niejednorodne. Kierunki prądów w cewkach są dobrane w taki sposób, żeby ich momenty napędowe były skierowane przeciwsobnie. Ustrój nie ma sprężyn, prąd jest doprowadzony do cewek za pomocą miękkich taśm, nie wywołujących momentu zwracającego. Wskazówka logometru ustala się więc w stanie bezprądowym w dowolnym miejscu podziałki. Jeżeli przez cewki logometru płyną prądy, to organ ruchomy zajmuje takie położenie, w którym moment M₁ wytworzony przez pierwszą cewkę jest równy momentowi M₂ wytworzonemu przez cewkę drugą (M₁ = M₂).

Schemat prostego układu megaomomierza pokazano na rys. 6.15. Opornik o rezystancji mierzonej R_x jest włączony w szereg z opornikiem R₁ i jedną z cewek logometru. Źródłem zasilającym jest prądnica prądu stałego napędzana ręcznie za pomocą korbki - tzw. induktor. Stąd też nazwa - megaomomierze induktorowe. Ponieważ rezystancja izolacji zależy od napięcia, dlatego też napięcia prądnic są znormalizowane i wynoszą: 100 V, 250 V, 500 V, 1 kV, 2,5 kV lub

5 kV. Oprócz megaomomierzy induktorowych coraz częściej są budowane megaomomierze zasilane z ogniw elektrochemicznych.

---