Завод низковольтного и высоковольтного оборудования

К. П. Дьяченко, Д. И. Зорин, П. В. Новицкий, Г. Н. Новопашенный, Л. А. Островский, П. Д. Пресняков, С. А. Спектор, М. М. Фетисов, Е. Г. Шрамков Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). Под ред. Е Г. Шрамкова. Учеб. пособие для втузов. М., «Высшая школа», 1972.

В учебном пособии описываются средства и методы измерений электрических и неэлектрических величин; достаточно широко освещается вопрос об измерительных преобразователях для измерения электрических, магнитных и неэлектрических величин; излагаются основные свойства средств измерений, погрешности измерений. В книге рассмотрены современные средства измерений: цифровые приборы, информационно-измерительные системы и т. д.

Предназначается для студентов энергетических и электротехнических специальностей втузов. Может быть полезно инженерно-техническим работникам, занимающимся вопросами измерений и измерительной техникой.

Рецензенты:
Кафедра информационно-измерительной техники Киевского политехнического института.
Докт. техн. наук, проф. Мелик-Шахназаров А. М.

Предисловие

Глава I. Введение в измерительную технику
§ 1.1. Научное и техническое содержание электроизмерительной техники
§ 1.2. Краткий исторический очерк развития электроизмерительной техники
§ 1.3. Электроизмерительная техника в народном хозяйстве и поддержание единства измерений в СССР и в международном масштабе

Часть первая. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Глава II. Классификация измерений, методов и средств измерений
§ 2.1. Классификация измерений
§ 2.2. Классификация методов измерений
§ 2.3. Классификация средств электрических измерений

Глава III. Основные свойства средств измерений
§ 3.1. Общие соображения
А. Статические характеристики и параметры средств измерений
§ 3.2. Уравнение преобразования
§ 3.3. Чувствительность
§ 3.4. Погрешности
§ 3.5. Обобщенные сопротивления. Потребляемая мощность
§ 3.6. Быстродействие
§ 3.7. Надежность
§ 3.8. Экономичность
Б. Динамические характеристики и параметры средств измерений
§ 3.9. Методы оценки средств измерении в динамическом режиме
§ 3.10. Свойства дифференцирующего преобразователя
§ 3.11. Свойства интегрирующего преобразователя
§ 3.12. Свойства колебательного преобразователя
§ 3.13. Методы коррекции динамических погрешностей преобразователей

Глава IV. Элементы, отсчетные и регистрирующие устройства средств измерений
А. Электрические меры и параметрические элементы цепей средств измерений
§ 4.1. Общие соображения
§ 4.2. Резисторы
§ 4.3. Электрические конденсаторы
§ 4.4. Катушки индуктивности и взаимной индуктивности
§ 4.5. Нормальный элемент
§ 4.6. Стабилизаторы напряжения
§ 4.7. Микроэлектроника в электроизмерительных приборах и устройствах (В. С. Гутников)
Б. Отсчетные и регистрирующие устройства средств измерений
§ 4.8. Отсчетные устройства аналоговых приборов
§ 4.9. Отсчетные устройства цифровых приборов

Часть вторая. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

РАЗДЕЛ А. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Глава V. Электромеханические измерительные преобразователи
§ 5.1. Принцип устройства измерительных механизмов
§ 5.2. Общие выражения для вращающего момента, для уравнения преобразования и чувствительности
§ 5.3. Успокоители
§ 5.4. Разновидности ИМ
§ 5.5. Методика анализа свойств ИМ
§ 5.6. Астатические ИМ
§ 5.7. Логометрические ИМ — логометры
§ 5.8. Интегрирующие ИМ
§ 5.9. Обратные электромеханические преобразователи

Глава VI. Электрические измерительные преобразователи
§ 6.1. Виды преобразователей
§ 6.2. Добавочные резисторы
§ 6.3. Шунты
§ 6.4. Делители напряжения
§ 6.5. Измерительные трансформаторы
§ 6.6. Термоэлектрические преобразователи
§ 6.7. Измерительные выпрямители
§ 6.8. Электронные усилители
§ 6.9. Гальванометрические усилители

Глава VII. Магнитные преобразователи
§ 7.1. Классификация
§ 7.2. Индукционные преобразователи
§ 7.3. Ферроиндукционные преобразователи
§ 7.4. Квантовые преобразователи
§ 7.5. Гальваномагнитные преобразователи
§ 7.6. Магнитомеханические преобразователи

РАЗДЕЛ Б. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Глава VIII. Резистивные преобразователи
§ 8.1. Реостатные преобразователи
§ 8.2. Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы) (М. М. Фетисов, И. В. Щеголева)

Глава IX. Электромагнитные преобразователи
§ 9.1. Индуктивные и взаимоиндуктивные (трансформаторные) преобразователи (М. М. Фетисов, Е. С. Левшнна)
§ 9.2. Магнитоупругие преобразователи (М. М. Фетисов, И. И. Иванова)
§ 9.3. Индукционные преобразователи (М. М. Фетисов)

Глава X. Электростатические преобразователи
§ 10.1. Пьезоэлектрические преобразователи
§ 10.2. Емкостные преобразователи

Глава XI. Тепловые преобразователи
§ 11.1. Общие соображения
§ 11.2.
§ 11.3. Терморезисторы
§ 11.4. Преобразователи термометров сопротивления

Глава XII. Электрохимические преобразователи
§ 12.1. Основы принципа действия электрохимических преобразователей
§ 12.2. Гальванические преобразователи
§ 12.3. Резистивные электрохимические преобразователи
§ 12.4. Кулонометрические преобразователи
§ 12.5. Химотронные преобразователи

Часть третья. ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Глава XIII. Погрешности измерений и методы обработки результатов измерений
§ 13.1. Общие соображения. Классификация погрешностей
§ 13.2. Систематические погрешности и методы их исключения
§ 13.3. Случайные погрешности и методы обработки результатов измерений
§ 13.4. Суммирование погрешностей

Глава XIV. Измерение напряжения, ЭДС, тока и количества электричества
§ 14.1. Общие вопросы измерения напряжения, э. д. с, тока и количества электричества
§ 14.2. Некоторые разновидности амперметров и вольтметров
§ 14.3. Счетчики количества электричества
§ 14.4. Высокочувствительные приборы отклонения
§ 14.5. Приборы сравнения для измерения напряжения и тока
§ 14.6. Измерение очень малых и весьма больших токов

Глава XV. Измерение параметров электрических цепей
§ 15.1. Общие соображения
А. Измерение сопротивления постоянному току
§ 15.2. Приборы непосредственной оцеики
§ 15.3. Методы и приборы сравнения
§ 15.4. Косвенные методы измерений
Б. Измерение параметров цепей переменного тока
§ 15.5. Приборы непосредственной оценки — фарадаметры и генриметры
§ 15.6. Методы и приборы сравнения
§ 15.7. Косвенные методы измерений полных сопротивлений и их составляющих

Глава XVI. Измерение мощности и энергии
§ 16.1. Аналитические выражения мощности как основа методов измерений мощности и энергии
A. Измерение мощности и энергии в цепях постоянного и однофазного тока
§ 16.2. Электродинамические ваттметры
§ 16.3. Ферродинамические ваттметры
§ 16.4. Ваттметры с квадраторами
§ 16.5. Ваттметры с преобразователями Холла
§ 16.6. Компараторы мощности
§ 16.7. Косвенные методы измерений мощности
§ 16.8. Счетчики энергии переменного тока
§ 16.9. Счетчики энергии постоянного тока
Б. Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях
§ 16.10. Методы измерения. Трехфазные ваттметры и счетчики
B. Измерение реактивной мощности и энергии и коэффициента мощности
§ 16.11. Общие соображения об измерении реактивной мощности и энергии
§ 16.12. Измерение реактивной мощности и энергии в трехфазных цепях
§ 16.13. Измерение коэффициента мощности
Г. Применение измерительных трансформаторов с ваттметрами и счетчиками
§ 16.14. Схемы включения и погрешности, вносимые трансформаторами

Глава XVII. Регистрирующие измерительные приборы
§ 17.1. Общие соображения
А. Самопишущие приборы
§ 17.2. Виды приборов
Б. Осциллографы
§ 17.3. Общие соображения
а. Электромеханические светолучевые осциллографы
§ 17.4. Принцип устройства
§ 17.5. Вибраторы
§ 17.6. Отметчики времени
§ 17.7. Устройство промышленных типов осциллографов
§ 17.8. Выбор вибраторов и их градуировка
б. Электроннолучевые осциллографы
§ 17.9. Принцип действия электроннолучевой трубки
§ 17.10. Развертки
§ 17.11. Структурная схема осциллографа
§ 17.12. Свойства и применение осциллографа
§ 17.13. Особенности устройства импульсного осциллографа
§ 17.14. Электроннолучевой осциллограф с фотоза.писью и механической разверткой во времени

Глава XVIII. Измерение частоты, разности фаз и анализ кривых переменного тока
A. Измерение частоты
§ 18.1. Общие соображения
§ 18.2. Приборы непосредственной оценки
§ 18.3. Методы и приборы сравнения
Б. Измерение разности фаз
§ 18.4. Общие соображения
§ 18.5. Определение разности фаз путем наблюдения и фиксации исследуемых процессов во времени
§ 18.6. Измерение разности фаз между током и напряжением
§ 18.7. Измерение разности фаз между двумя напряжениями
§ 18.8. Метод сравнения
B. Анализ кривых переменного тока
§ 18.9. Общие соображения
§ 18.10. Анализаторы гармоник
§ 18.11. Измерители нелинейных искажений

Часть четвертая. МАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Глава XIX. Измерение параметров магнитного поля
A. Введение
§ 19.1. Основные задачи магнитных измерении
§ 19.2. Метрологическая основа' магнитных измерений
§ 19.3. Общие соображения о методах и средствах магнитных измерений
Б. Измерение магнитного потока в постоянном магнитном поле
§ 19.4. Индукционно-импульсный метод непосредственной оценки
§ 19.5. Нулевой индукционне-импульсный метод
§ 19.6. Погрешности измерения потока индукционно-импульсным методом
B. Измерение магнитного потока в переменном магнитном поле
§ 19.7. Индукционный метод
В. Определение плотности магнитного потока (индукции)
§ 19.8. Применение индукционных преобразователей
§ 19.9. Экспериментальное определение напряженности поля
§ 19.10. Тесламетры с преобразователем Холла
§ 19.11. Тесламетры с преобразователем ядерного магнитного резонанса (ЯМР)
§ 19.12. Магнитные компараторы
§ 19.13. Тесламетры, использующие эффекты сверхпроводимости

Глава XX. Измерение магнитных характеристик магнитных материалов
А. Некоторые сведения о магнитных характеристиках материалов
§ 20.1. Общие соображения
§ 20.2. Статические характеристики
§ 20.3. Динамические характеристики
Б. Магнитные цепи, намагничивающие устройства и образцы для испытания
§ 20.4. Общие положения
§ 20.5. Разомкнутая магнитная цепь
§ 20.6. Замкнутая магнитная цепь только из испытуемого материала
§ 20.7. Замкнутая магнитная цепь с прямолинейным образцом и ферромагнитным ярмом — пермеаметр
§ 20.8. Источники систематических погрешностей общего характера при определении магнитных характеристик
В. Определение статических магнитных характеристик
§ 20.9. Общие соображения
§ 20.10. Индукционно-импульсный метод определения кривых намагничивания
§ 20.11. Испытания образцов в разомкнутой магнитной цепи
§ 20.12. Установки, выпускаемые промышленностью СССР
§ 20.13. Автоматизация измерений при определении статических характеристик
Г. Определение динамических характеристик
§ 20.14. Общие соображения
Д. Определение основных динамических кривых намагничивания
§ 20.15. Применение вольтметров и амперметров
§ 20.16. Применение компенсаторов переменного тока
Е. Определение динамических петель перемагничивания
§ 20.17. Применение электронного осциллоскопа (осциллографа)
§ 20.18. Применение вольтметров с управляемыми выпрямителями
Ж. Определение комплексной магнитной проницаемости
§ 20.19. Применение мостовых цепей и вычислительных устройств
З. Определение потерь
§ 20.20. Определение потерь ваттметром
§ 20.21. Определение потерь компенсатором
§ 20.22. Определение потерь мостом
§ 20.23. Определение магнитных характеристик материалов при импульсном намагничивании
§ 20.24. Средства измерении для определения динамических характеристик, изготовляемые промышленностью СССР

Часть пятая. ИЗМЕРЕНИЕ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Глава XXI. Измерение угловых и линейных размеров
§ 21.1. Общие соображения
§ 21.2. Измерение угловых размеров
§ 21.3. Измерение расстояний
§ 21.4. Измерение уровней
§ 21.5. Измерение размеров в машиностроении

Глава XXII. Измерение механических усилий, давлений и напряжений
§ 22.1. Общие соображения
§ 22.2. Измерение усилий
§ 22.3. Измерение давлений
§ 22.4. Измерение усилий методом уравновешивания
§ 22.5. Цифровые приборы для измерения усилий

Глава XXIII. Измерение параметров движения
§ 23.1. Общие соображения
§ 23.2. Измерение пути, скорости и расхода
§ 23.3. Измерение параметров вибраций и постоянных ускорений

Глава XXIV. Измерение температур
§ 24.1. Общие соображения
§ 24.2. Контактные методы измерения низких и средних температур
§ 24.3. Контактные методы измерения высоких температур
§ 24.4. Бесконтактные методы измерения средних и высоких температур

Глава XXV. Измерение состава и концентрации вещества
§ 25.1. Общие соображения
§ 25.2. Электрохимические методы
§ 25.3. Ионизационные методы
§ 25.4. Спектрометрические методы
§ 25.5. Тепловые, магнитные и емкостные методы
§ 25.6. Хроматографический метод

Часть шестая. ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Глава XXVI. Цифровые измерительные приборы
§ 26.1. Основные определения
§ 26.2. Системы счисления
§ 26.3. Дешифраторы
§ 26.4. ЦИП пространственного кодирования
§ 26.5. ЦИП время- и частотно-импульсного кодирования
§ 26.6. ЦИП дискретного уравновешивания

Глава XXVII. Информационно-измерительные системы
§ 27.1. Общие сведения
§ 27.2. Основные узлы информационно-измерительной системы
§ 27.3. Примеры выполнения информационно-измерительной системы

Литература

    Измерительная техника, в том числе и электроизмерительная, как наиболее универсальная по своим возможностям, за последние годы претерпела существенные качественные изменения. Возникли новые виды средств измерений: измерительные преобразователи, основанные на самых различных физических явлениях и осуществляющие преобразование практически любых физических ве­личин в электрические сигналы, в том числе дискретные; цифровые средства измерений — приборы с цифровым отсчетом и регистрацией; автоматические информационно-измерительные системы, позволяющие производить измерения многих величин в большом числе пунктов с логическими устройствами для обработки результатов измерений, и др. Для измерений широко используется электронная, полупроводниковая, импульсная техника. Расширились области применения электрических методов для измерений различных неэлектрических величин. Значительно возросли требованиям отношении диапазонов измеряемых величин, точности измерений, условий измерений (высокие и низкие температуры, вибрации, ускорения и др.) на Земле, в космическом пространстве, в глубинах океана. Наряду с величинами детерминированными требуется измерять также величины, характеризующие случайные процессы.

    Настоящая книга написана как пособие по курсу «Электрические измерения», изучаемому студентами электрических и энергетических специальностей высших учебных заведений. В данном учебном пособии, в отличие от аналогичных изданных книг, сделана попытка расширить разделы, относящиеся к измерениям неэлектрических величин. Это, при ограниченном объеме настоящей книги, потребовало сокращения материала по измерениям электрических величин.

    Относительно большое место в данном пособии уделено основным сведениям об измерении и средствах измерений (в первую очередь измерительным преобразователям, являющимся основой всех средств измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин). Авторы книги полагают, что изучение этого материала будет способствовать расширению представлений о возможностях электроизмерительной техники, а полученные конкретные знания облегчат решение практических измерительных задач и в тех случаях, когда имеющиеся готовые средства измерений, выпускаемые промышленностью, не могут быть использованы.

    Описание важнейших средств измерений и их исследований, а также рассмотрение общих вопросов по постановке и проведению экспериментов будут даны в следующей книге.

    Учебное пособие написано авторским коллективом сотрудников кафедры информационно-измерительной техники Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина, в который вошли К. П. Дьяченко, Д. И. Зорин, П. В. Новицкий, Г. Н. Новопашенный, Л. А. Островский, П. Д. Пресняков, С. А. Спектор, М. М. Фетисов, Е. Г. Шрамков. В написании отдельных разделов и параграфов книги приняли участие сотрудники той же кафедры: В. С. Гутников, И. А. Зограф, И. И. Иванова, В. Г. Кнорринг, Е. С. Левшина, И. В. Щеголева.

    Авторы глубоко признательны докт. техн. наук, проф. А. М. Мелик-Шахназарову, докт. техн. наук, проф. П. П. Орнатскому и сотрудникам руководимых ими кафедр за большой труд по рецензированию рукописи и ценные замечания.

    Авторы считают приятным долгом выразить также благодарность докторам технических наук Д. К. Коллерову, К. П. Широкову, С. В. Горбацевичу и кандидатам технических наук Е. Ф. Долинскому, Я. М. Цейтлину, Н. Б. Докукиной, ознакомившимся с отдельными разделами рукописи книги и сделавшим ряд существенных замечаний.

Скачать книгу Под редакцией Шрамкова Е. Г. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). Издательство "Высшая школа", Москва, 1972