Meracie prístroje
Definícia merania: merať nejakú veličinu znamená porovnávať ju s veličinou toho istého
druhu, ktorá bola dohodou prijatá za jednotku. Výsledok merania sa udáva číslom, ktoré
vyjadruje pomer veľkosti meranej veličiny k veľkosti jednotky.
Meracie prístroje: sú to zariadenia, ktoré slúžia na porovnávanie veľkosti jednotky. Sú
ciachované v sústave SI.
Merací prístroj sa skladá z:
Meracieho mechanizmu
Ukazovateľ – displej alebo ručička meracieho prístroja spojená s pohyblivým
mechanizmom prístroja. Ručička môže byť: vlasová, nožová, kopíjovitá,
mečová.
Číselníka so stupnicou ( lineárny, nelineárny, predĺžený, kvadratický )
Rozdelenie MP:
- elektromechanické – najrozšírenejšie sú ručičkové (analógové)
- najpoužívanejšie sústavy sú:
magnetoelektrická
feromagnetická
elektrodynamická
ferodynamická
indukčná
bimetalová
elektrostatická
vibračná - kvôli rýchlemu odčítaniu je vhodné rýchlo ustáliť otočný systém,
dosahujeme to tlmením ( vzdušné, kvapalinové, magnetické )
- číslicové (EMP) – transformujú analógový meraný signál na číslicový, ale pri tomto
prevode vzniká chyba kvantovania, môžeme ju odstrániť ak zvýšime počet kvánt.
Vlastnosti EMP:
merací rozsah
presnosť – chyba v percentách, ktorou výstupná veličina udáva veľkosť meranej
veličiny.
Frekvenčný rozsah – rozpätie frekvencií, pri ktorých môžme použiť merací prístroj na
meranie. Rozsah je daný dolnou a hornou hranicou frekvencie.
Vstupná impedancia – impedancia medzi jeho vstupnými svorkami. Prístroj touto
impedanciou zaťažuje merací obvod a udáva sa odporom ( dobré sú MΩ a TΩ ).
Vstupná kapacita
Výstupná impedancia
Výhody číslicových MP oproti analógovým MP:
o odstraňujú subjektívnu chybu pri odčítaní
o dosahujú veľkú rýchlosť merania
o umožňujú priame spracovanie s počítačom
o automaticky upravujú rozsah prístroja
o dosahujú väčšiu presnosť merania
Nevýhody:
o zložitejšie zapojenie
o vyššia cena
Chyby merania podľa pôvodu:
a) Chyba metódy
b) Osobné chyby – chyba pozorovateľa
c) Náhodné – majú ťažko vysvetliteľný pôvod, pri opakovanom meraní
získame rôzne hodnoty, budeme robiť aritmetický priemer
d) Chyby prístroja – použijeme prístroj s nižšou triedou presnosti
Základné pojmy:
Konštanta meracieho prístroja:
Konštanta meracieho prístroja znamená čomu sa rovná jeden dielik na stupnici
K = M/α max = M u . M I ./α max
Citlivosť meracieho prístroja:
Je to výchylka na stupnici v dielikoch pripadajúca na jednotku meranej veličiny
c=1/K
Nameraná hodnota:
N = K.x K – meracia konštanta
x – výchylka na stupnici
Efektívna hodnota je teda taká hodnota, ktorá na záťaži odovzdá rovnaký výkon ako
rovnaký jednosmerný prúd bez ohľadu na tvar priebehu.
Uef = √2/2 . U = 0.707 ∙ Umax
Amplitúda: je maximálne napätie.
Umax = √2 . U = 1,4142 ∙ U
Stredná hodnota: táto hodnota sa používa pri elektrochemických procesoch: napr.
elektrolýza Ustr = 2 Umax / π = 0,6366 Umax
Ustr = √8 U / π = 0,9003 U
Okamžitá hodnota: je to hodnota napätia v danom čase
Každý analógový merací prístroj je charakterizovaný svojím základným rozsahom. Je
tohodnota prúdu alebo napätia, potrebná na plnú výchylku ručičky. Tento základný merací
rozsah možnozväčšiť v prípade voltmetra zaradením sériového predradeného odporu Rp tzv
predradník, v prípade ampérmetra zaradením paralelného odporu.tzv. bočníka Rt>. Pre
výpočet predradeného odporu alebo bočníka je potrebné poznať vnútorný odpor prístroja.
Rozšírenie meracieho rozsahu voltmetra:
Elektrické zariadenia môžeme s využitím predradného rezistoru pripojiť na vyššie napätie,
než je udané menovité napätie. Čiže k meraniu vyšších napätí musí byť merací rozsah
rozšírený. Meradlu je za tým účelom predradený predradný rezistor. Dielčie napätie Um na
meradle môže spôsobiť nanajvýš plnú výchylku. Prebytočné napätie Uv teda musí byť ako
úbytok na predradnom odpore. Napätie Uv je teda o napätie Um menšie než merané napätie
U.
Rozšírenie meracieho rozsahu ampérmetra:
Ak je treba zmerať napr. Ampérmetrom s rozsahom do 1A väčší prúd, napr. 3A, je rozšírenie
rozsahu nutné. K zväčšeniu rozsahu je k ampérmetru, napr. S otočnou cievkou, paralelne
pripojený bočník s odporom Rp. Bočník odvádza bočnou vetvou prebytičný prúd Iú, ktorý je
o prúd potrebný k plnej výchylke Im menší než celkový meraný prúd I. na bočníku je rovnaké
napätie ako na ampérmetre. Na bočníku je rovnaké napätie ako na ampérmetre.
