Как классифицируются приборы по принципу действия
Классификация приборов по принципу действия
1.Магнитоэлектрическая система. Принцип действия приборов магнетической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки). Из всех электроизмерительных приборов с непосредственным отсчетом они дают наибольшую точность измерения и являются наиболее экономичными в смысле потребления энергии. Для переменного тока магнитоэлектрические приборы неприменимы, т.к. их подвижная часть вследствие инерции не успевает отклоняться. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока.
2.Электромагнитная система. Принцип работы приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижное катушки, с подвижным железным сердечником, помещенным в этом магнитном поле. Эти приборы просты по конструкции и недороги. Однако точность приборов электромагнитной системы по сравнению с приборами других систем невысокая. Электроизмерительные приборы электромагнитной системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного токов.
3.Электродинамическая система. Принцип действия электродинамических приборов связан на взаимодействии токов, протекающих по двум катушкам (рамки), из которых одна подвижная, а другая неподвижная. Точность и чувствительность этих приборов для переменного тока очень высокие. Электродинамические измерительные приборы предназначены для измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного тока.
4.Тепловая система. Принцип действия приборов тепловой системы основана на изменении длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его нагревания. Эти приборы могут измерять и постоянный и переменный ток.
5.Индукционная система. Устройство приборов индукционной системы основано на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижной части прибора с магнитными потоками неподвижных электромагнитов (счетчики, ваттметры).
6.Вибрационная система. Устройство приборов этой системы основано на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы, в основном, служат для измерения частоты тока.
7.Электростатическая система. Устройство приборов этой системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников. Под действием электрического поля подвижные проводники перемещаются относительно неподвижных проводников. Электростатические приборы служат преимущественно в качестве вольтметров для непосредственного изменения высоких напряжений.
8.Термоэлектрическая система. Эта система характеризуется применением одной или нескольких термопар, дающих под влиянием тепла, выделяемого измеряемым током, постоянный ток в измери-тельный прибор магнитоэлектрической системы. Приборы применяются в основном для измерения переменных токов высокой частоты.
9.Детекторная (выпрямительная) система. Устройство приборов с помощью выпрямителя, вмонтированного в приборе. Полученный таким образом пульсирующий постоянный ток измеряется с помощью чувствительного прибора магнитоэлектрической системы.
10.Электронная система. Устройство приборов этой системы основано на применении одной или нескольких электронных ламп и измерительного прибора магнитоэлектрической системы, соединенных в схему, позволяющую производить измерение электрических величин.
Как классифицируются приборы по принципу действия?
Раздел 1. Государственная система обеспечения единства измерений
Тема 1.1. Общие сведения об электрических измерениях
Название лабораторной работы №1
Характеристики электроизмерительных приборов и их классификация.
Расшифровка условных обозначений на шкалах электроизмерительных приборов
Учебная цель:
— закрепить теоретические знания по теме «Общие сведения об электрических измерениях»
— приобрести практические навыков по расшифровке условных обозначений на шкалах электроизмерительных приборов
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:
— пользоваться контрольно-испытательной и измерительной аппаратурой;
— основные понятия об измерениях методы и приборы электротехнических измерений.
Задачи лабораторной работы:
Обеспеченность занятия (средства обучения):
— Учебно-методическая литература:
— Технические средства обучения:
набор измерительных приборов различных систем и классов точности.
Инструкция по выполнению лабораторной работы
1. Ответьте на вопросы для закрепления изученного теоретического материала.
2. Получив у преподавателя три измерительных прибора, сделайте расшифровку условных обозначений на шкале прибора (используйте таблицу1), данные занесите в таблицу 2.
3. Опишите принцип действия различных электроизмерительных механизмов, данные занесите в таблицу 3.
4. Ответьте на вопросы для закрепления теоретического материалак лабораторной работе
5. Оформите отчёт по работе.
Вопросы для закрепления изученного теоретического материала
Где применяются электроизмерительные приборы?
1. Для контроля параметров технологических процессов.
2. Для контроля параметров космических кораблей.
3. Для экспериментальных исследований в физике, химии, биологии и т.д.
4. Во всех перечисленных ранее областях.
Как классифицируются приборы по принципу действия?
1. Вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики, омметры, частотомеры.
2. Приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и других систем.
3. Приборы по принципу действия не классифицируются.
Электромеханические приборы применяют для измерения напряжения, тока, мощности и других электрических величин в цепях постоянного и переменного тока низкой частоты. Название электроизмерительного прибора определяется его назначением. Различают вольтметры, амперметры, ваттметры, омметры, фазометры и комбинированные приборы – ампервольтметры, вольтомметры и другие.
По принципу действия электромеханические приборы делятся на приборы магнитоэлектрической, электродинамической, ферродинамической, электромагнитной, электростатической, индукционной и некоторых других систем, используемых реже. Принадлежность прибора к той или иной системе обозначается условным значком на его шкале.
При любых измерениях важно, чтобы приборы как можно меньше оказывали влияние на режим работы тех электрических цепей, в которых производятся измерения.
Наиболее часто используются стрелочные электроизмерительные приборы. Значительно реже назначение указателя в приборе выполняет световое пятно («зайчик»). Часто для повышения точности отсчета по шкале под стрелкой- указателя помещают зеркальную полоску вдоль всей шкалы. Это позволяет избежать ошибки параллакса (отсчет производят тогда, когда стрелка и ее изображение в зеркале совмещаются).
Шкала прибора может быть разделена на различное число делений. При этом говорят о цене деления шкалы. Для расчета цены деления можно использовать формулу: 
, т.е. отношение верхнего предела измеряемой величины по данной шкале к числу делений шкалы. Любой электроизмерительный прибор характеризуется также чувствительностью, т.е отношением перемещения указателя (в линейных или угловых единицах, или в числе делений шкалы) к измерения значения измеряемой величины, вызвавшей это перемещение. Чувствительность прибора численно равна величине, обратной значению цены деления шкалы.
Метрологические свойства прибора характеризуют его класс точности. Он обозначается числом на шкале прибора и указывает предел приведенной погрешности прибора, выраженный в процентах. Государственным стандартом (ГОСТом) установлены восемь классов точности : 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; и 4.0. Класс точности числено равен величине максимальной погрешности при отклонении стрелки прибора на всю шкалу.
Электроизмерительные приборы необходимо выбирать, исходя из заданной величины относительной погрешности. Если измеряемая величина должна быть определена с точностью 
2%, то могут быть использованы для измерений приборы с классом точности 1.5 и выше, но не 2.5 и ниже
Основой электроизмерительного прибора является измерительный механизм (ИМ), имеющий отсчетное устройство, неподвижную и подвижную части и демпфер для успокоения собственных колебаний последней. Кроме ИМ прибор может содержать шунты и добавочные резисторы, расширяющие пределы измерения и размещенные в том же корпусе. На подвижную часть ИМ действует вращающий момент, возникающий под действием токов и напряжений, функционально связанных с измеряемой величиной. Для его уравновешивания используются спиральные пружинки или растяжки, создающие противодействующий момент, пропорциональный углу поворота подвижной части.
Таблица 1.Условные обозначения на электроизмерительных приборах.
| Условное обозначение | Расшифровка |
 | Измерительный механизм магнитоэлектрической системы |
 | Измерительный механизм электромагнитной системы |
 | Измерительный механизм электродинамической системы |
 | Измерительный механизм индукционной системы |
 | Измерительный механизм электромагнитной системы с экраном |
 | Измерительный механизм электродинамической системы с экраном |
| – | Измерение постоянных токов и напряжений |
| Измерение и постоянных и переменных токов и напряжений | |
| ^ | Рабочее положение вертикальное |
| [ | Рабочее положение горизонтальное |
 | Между корпусом и измерительной системой напряжение не должно превышать 2 кВ |
Рассмотрите предложенные вам электроизмерительные приборы. Определите их характеристики по обозначениям на шкале и заполните таблицу 2.
| Тип прибора (вольтметр, амперметр, ваттметр) |
| Марка |
| Тип измерительного механизма |
| Для измерений в цепях какого тока предназначен |
| Максимальный предел измерения |
| Цена деления на каждом пределе измерения |
| Класс точности |
| Испытан напряжением |
| Рабочее положение |
| Особенности прибора |
Классификация измерительных приборов и список технических устройств
Измерительные приборы прочно вошли в жизнь человека. За счет обширной классификации измерительных приборов можно определить именно тот аппарат, который понадобится для конкретных операций. Это могут быть как простейшие, по типу рулетки или амперметра, так и мультифункциональные измерительные приборы. При выборе устройства следует ориентироваться на его предназначение и основные характеристики.
Общие сведения
Измерительным прибором называют такое устройство, которое позволяет получить значение некоторой физической величины в заданном диапазоне. Последний задается с помощью приборной шкалы. А также технические приборы позволяют переводить величины в более понятную форму, которая доступна определенному оператору.
В настоящее время список измерительных приборов довольно широк, но большинство из них предназначается для контроля за проведением технологического процесса. Таким может быть датчик температуры или охлаждения в кондиционерах, нагревательных печах и других устройствах со сложной конструкцией.
Среди наименований измерительных инструментов есть как простые, так и сложные, в том числе и по конструкции. Причем сфера их применения может быть как узкоспециализированной, так и распространенной.
Чтобы узнать больше сведений о конкретном инструменте, необходимо рассмотреть определенную классификацию контрольно-измерительных устройств и приборов.
Виды измерительных приборов
В зависимости от того, какие бывают измерительные инструменты, их названия могут отличаться в разных классификациях.
Обычно приборы могут быть следующего вида:
Вышеописанные приборы являются наиболее распространенными и применяются для измерения ряда физических величин. Сложность происходящих физических процессов требует применения нескольких приборов, причисляемых к разным классам.
Классификация устройств
В разных сферах применяется своя классификация устройств, предназначенных для измерения физических величин.
Приборы могут делиться по таким критериям:
Регистрирующие устройства делятся на самопишущие и печатающие разновидности. Наиболее прогрессивным вариантом являются самопишущие аппараты, поскольку у них выше точность предоставления информации и шире возможности для измерения заданных ранее параметров.
Аналоговые и цифровые
Контрольно-цифровые инструменты могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Первые считаются более удобными. В них показатели силы, напряжения или тока переводятся в числа, затем выводятся на экран.
Но при этом внутри каждого такого прибора находится аналоговый преобразователь. Зачастую он представляет собой датчик, снимающий и отправляющий показания с целью преобразования их в цифровой код.
Хотя аналоговые инструменты менее точны, они обладают простотой и лучшей надежностью. А также существуют разновидности аналоговых инструментов и приборов, имеющих в своем составе усилители и преобразователи величин. По ряду причин они предпочтительнее механических устройств.
Для давления и тока
Каждому еще со школы или университета знакомы такие названия измерительных приборов, как барометры и амперметры. Первые предназначены для того, чтобы измерять атмосферное давление. Встречаются жидкостные и механические барометры.
Жидкостные разновидности считаются профессиональными из-за сложности конструкции и особенностей работы с ними. Метеостанции применяют барометры, заполненные внутри ртутью. Они наиболее точные и надежные, позволяют работать при перепадах температур и иных обстоятельствах. Механические конструкции проще, но постепенно их вытесняют цифровые аналоги.
Амперметры используются для измерения электрического тока в амперах. Шкала амперметра может градуироваться как в стандартных амперах, так и микро-, милли- и килоамперах. Лучше всего такие приборы подключать последовательно. В таком случае снижается сопротивление, а точность снимаемых показателей возрастает.
Слесарные инструменты
Достаточно часто можно встретить измерительные слесарные инструменты. Наиболее важная характеристика — точность измерений. За счет того, что слесарные инструменты механические, удается добиться точности до 0,005 или 0,1 мм.
Если погрешность измерений превысит допустимый порог, то произойдет нарушение технологии работы инструмента. Тогда потребуется переточка некачественной детали или замена целого узла в устройстве. Поэтому для слесаря важно при подгонке вала под втулку использовать не линейку, а инструменты с большей точностью измерений.
Наиболее популярным инструментом с высокой точностью измерений является штангенциркуль. Но и он не сможет дать гарантии точного результата с первого измерения. Опытные рабочие делают несколько измерений, которые затем преобразуют в некоторое среднее значение.
Встречаются операции, требующие максимальной точности. Таких много в микромашинах и отдельных деталях устройств крупного размера. Тогда следует воспользоваться микрометром. С его помощью можно измерять с точностью до сотых долей миллиметров. Распространенное заблуждение о том, что он позволяет измерять микроны, является не совсем верным. Да и при проведении стандартных домашних работ такая точность может не пригодиться, поскольку достаточно действующих значений точности и погрешности.
Специальные устройства
Существует такое известное устройство для измерения под названием угломер.
Его предназначение заключается в измерении углов деталей, а конструкция состоит из следующих элементов:
Процесс измерения таким прибором простой. Деталь прикладывается одной из граней к линейке. Сдвинуть ее надо таким образом, чтобы образовался равномерный и достаточный просвет между гранями и линейками. Затем сектор закрепляется винтом. Снимаются показатели сначала с линейки, а затем с нониуса.
Контрольно-измерительные устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах производства, домашнего быта, слесарного дела и строительных работ. Они различаются как по сфере применения, так и по возможности измерения.
Все приборы могут подразделяться по способу преобразования, выдачи информации и виду выходной информации, предназначения и другим критериям. Имея хорошую классификацию, можно отыскать конкретный инструмент для определенных задач и операций.
Но главная цель у них состоит в измерении показаний, их записи и контроле технологических процессов производства. Рекомендуются использовать точные измерительные устройства, однако, устройство становится гораздо сложнее. Это потребует учета большого количества факторов и измерений параметров, чтобы вывести на экран точные показания.
Классификация приборов по принципу действия
1.Магнитоэлектрическая система. Принцип действия приборов магнетической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки). Из всех электроизмерительных приборов с непосредственным отсчетом они дают наибольшую точность измерения и являются наиболее экономичными в смысле потребления энергии. Для переменного тока магнитоэлектрические приборы неприменимы, т.к. их подвижная часть вследствие инерции не успевает отклоняться. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока.
2.Электромагнитная система. Принцип работы приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижное катушки, с подвижным железным сердечником, помещенным в этом магнитном поле. Эти приборы просты по конструкции и недороги. Однако точность приборов электромагнитной системы по сравнению с приборами других систем невысокая. Электроизмерительные приборы электромагнитной системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного токов.
3.Электродинамическая система. Принцип действия электродинамических приборов связан на взаимодействии токов, протекающих по двум катушкам (рамки), из которых одна подвижная, а другая неподвижная. Точность и чувствительность этих приборов для переменного тока очень высокие. Электродинамические измерительные приборы предназначены для измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного тока.
4.Тепловая система. Принцип действия приборов тепловой системы основана на изменении длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его нагревания. Эти приборы могут измерять и постоянный и переменный ток.
5.Индукционная система. Устройство приборов индукционной системы основано на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижной части прибора с магнитными потоками неподвижных электромагнитов (счетчики, ваттметры).
6.Вибрационная система. Устройство приборов этой системы основано на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы, в основном, служат для измерения частоты тока.
7.Электростатическая система. Устройство приборов этой системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников. Под действием электрического поля подвижные проводники перемещаются относительно неподвижных проводников. Электростатические приборы служат преимущественно в качестве вольтметров для непосредственного изменения высоких напряжений.
8.Термоэлектрическая система. Эта система характеризуется применением одной или нескольких термопар, дающих под влиянием тепла, выделяемого измеряемым током, постоянный ток в измери-тельный прибор магнитоэлектрической системы. Приборы применяются в основном для измерения переменных токов высокой частоты.
9.Детекторная (выпрямительная) система. Устройство приборов с помощью выпрямителя, вмонтированного в приборе. Полученный таким образом пульсирующий постоянный ток измеряется с помощью чувствительного прибора магнитоэлектрической системы.
10.Электронная система. Устройство приборов этой системы основано на применении одной или нескольких электронных ламп и измерительного прибора магнитоэлектрической системы, соединенных в схему, позволяющую производить измерение электрических величин.
Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия и другим параметрам
Электроизмерительные приборы востребованы и представлены в большом разнообразии. Они применяются в промышленности, транспортной сфере и других областях деятельности. Устройства имеют особую систему обозначения и имеют классификацию по ряду признаков, которую необходимо знать перед применением приборов.
Конструкция и области применения измерительных приборов
Для измерения различных показателей электрического тока используют специальные приборы. Такие устройства разнообразны и классифицируются по нескольким критериям, что позволяет выбрать оптимальный вариант. Все варианты образуют отдельный класс, называющийся электроизмерительные приборы.
Электроизмерительные приборы многообразны, так как необходимы в разных сферах деятельности
Многие варианты приборов обязательно предполагают наличие дисплея, на котором отображается информация. Также в конструкции присутствуют переключатель или кнопка управления прибором. Разъёмы для подключения кабелей, корпус, кнопка включения/отключения тоже являются элементами электроизмерительных приборов.
Дисплей или циферблат всегда присутствуют на приборах измерения электротока
Устройства разного типа применяют в следующих сферах деятельности:
Простые или сложные модели приборов позволяют измерить силу тока и другие показатели электроэнергии. Для бытовых условий применяют простой вариант — счётчик электроэнергии, а в промышленности используются более сложные и профессиональные устройства. Таким образом, для электроизмерительных приспособлений каждого типа характерно определённое назначение.
Принцип работы
Большинство электроизмерительных устройств имеют принцип действия, основанный на том, что электроны двигаются по проводнику электроцепи и создают вокруг себя магнитное поле. Стрелка измерительного приспособления перемещается в этом поле, реагируя на его параметры. Чем ниже показатели магнитной зоны, тем меньше отклонения стрелки.
Шкала и стрелка присутствуют на многих приборах и визуализируют особенности электрического тока
При этом все приборы электроизмерительного типа по принципу действия разделяются на следующие виды:
Видео: принцип работы измерительных приборов
Варианты классификации приборов измерения тока
Все устройства, служащие для определения параметров электрического тока, классифицируются по нескольким признакам. В зависимости от сферы и цели применения подбирают нужный вариант.
Дисплей может быть цифровым или в виде стрелки и шкалы
Виды конструкций
Классификация устройств по типу конструкции предполагает разделение приборов по внешним данным, форме, корпусу, типу дисплея или шкалы. В результате можно выделить несколько вариантов. Одним из них являются щитовые модели, которые представляют собой объёмный щит с кнопками управления и информационным табло.
Цифровые приборы имеют дисплей, отображающий максимально точный результат измерений
Стационарные не подлежат частому перемещению и устанавливаются для контроля параметров энергии в определённой зоне. В отличие от них более мобильны переносные варианты, которые позволяют провести работы в разных местах без необходимости перемещения массивного оборудования.
Классификация по роду измеряемой величины
Все электроизмерительные устройства классифицируются в зависимости от того, какую величину позволяют определить. Это необходимо для всестороннего изучения показателей напряжения, что важно в разных сферах деятельности. В результате классификации по роду определяемой величины можно выделить следующие виды оборудования:
Осциллограф имеет сложную конструкцию, помогающую получить точный результат
Каждый прибор имеет определённое назначение, но многие из них имеют схожий принцип работы. Оборудование может быть разного размера, а производители представляют широкий выбор вариантов.
Разделение по роду тока
Электрический ток может быть нескольких видов и в зависимости от этого подбирают приборы для его измерения. В результате такого подхода можно выделить изделия, предназначенные для измерения и используемые лишь в цепях постоянного тока. Существуют варианты, которые применяют только в цепях с переменным электричеством. Более универсальны модели, подходящие для работы с обеими цепями.
Способы отображения информации
Существует два варианта: цифровые и аналоговые. Под цифровыми устройствами подразумевают приборы, осуществляющие в процессе измерения автоматическое преобразование определяемой величины в дискретную. При этом величина является непрерывной, а полученный результат отображается на цифровом дисплее или регистрируется цифропечатающим оборудованием.
Цифровой дисплей характеризуется чёткостью отображения
Главное преимущество цифровых моделей по сравнению с иными вариантами заключается в том, что полученный результат измерений может быть преобразован математически или физически без повышения погрешности. Одним из представителей такого вида приборов является цифровой вольтметр. Востребованы также амперметры, фазометры, частотомеры.
Аналоговые варианты часто оснащены шкалой и стрелкой. Оборудование характеризуется тем, что при измерении показатель входного сигнала преобразуется в показатель выходного импульса. Результат показывает стрелка, направленная на градуированную шкалу, имеющую определённый предел.
Шкала со стрелкой имеет определённый диапазон измерений
Три блока являются составляющими аналоговой конструкции: блок сравнения, первичный преобразователь, устройство ввода информации. Элементы соединены в систему и взаимосвязаны друг с другом.
Иные варианты систематизации
Электроизмерительные устройства широко используются и классифицируют не только по вышеперечисленным критериям, но и по другим особенностям. Часто разделение осуществляется по следующим параметрам:
Обозначения приборов
Производители при маркировке изделий указывают определённые обозначения, которые отражают информацию о принципе действия оборудования. Прописная буква в маркировке указывает на тип работы устройства. Основными являются следующие варианты:
Разнообразные приборы имеют множество вариантов классификации
При выборе конкретного устройства учитывают обозначения в маркировке. Перед первым использованием нового оборудования требуется его настройка, выполняющаяся согласно инструкции.
Класс точности электроизмерительных устройств
Помимо иных характеристик, важное значение имеет и класс точности, который отражает особенности прибора. Точность зависит от допустимой предельной погрешности, которая может возникнуть в результате конструктивных особенностей конкретного оборудования. Выделяют по ГОСТу такие классы точности, как: 4,0 и 0,05; 0,1 и 0,2, а также 0,5 и 1,0, 1,5 и 2,5. Класс не превышает относительной погрешности устройства, определяющейся по формуле: — ɣ = ∆x / xпр * 100%. При этом ɣ — приведённая погрешность, ∆x — абсолютная погрешность, а xпр является измеряемым параметром.
Видео: классификация электроизмерительного оборудования
Оборудование для измерения разных показателей электротока представлено множеством моделей и типов. Выбор правильного устройства является залогом точных измерений и эффективной работы приборов.