Электрические измерения и приборы) Измерение тока и напряжения или Вольтметры и амперметры

Наиболее распространенный вид электротехнических измерений – это измерения напряжения и силы тока. Измерения проводятся в широком диапазоне частот – от постоянного тока и инфранизких частот (сотые доли герца) до сверхвысоких частот (единицы и десятки гигагерц) и в широком диапазоне измеряемых значений напряжения и тока – от нановольт и наноампер до сотен киловольт и килоампер соответственно, при большом разнообразии форм измеряемого напряжения и тока.

Измерение постоянных напряжения и силы тока заключается в нахождении их значений и определении полярности. Целью измерения переменных напряжения и силы тока является нахождение какого-либо параметра.

Переменный ток промышленной частоты имеет синусоидальную форму и характеризуется мгновенным, среднеквадратичным значением, амплитудой и фазой (рис. 2.1)

Рис. 2.1. Синусоидальный сигнал

Наряду с сигналами синусоидальной формы широко используют и несинусоидальные сигналы (рис. 2.2). Такие сигналы характеризуются пиковыми значениями (максимальными значениями из всех мгновенных значений) в положительных или отрицательных полуволнах X_max+ и X_max–, среднеквадратичным и средневыпрямленным значениями, а также средним значением, часто называемым постоянной составляющей.

а) б)

Рис. 2.2. Примеры формы измеряемых сигналов

Среднее значение равно среднему арифметическому всех мгновенных значений за период

.

Средневыпрямленное значение определяют как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период

.

Среднеквадратичное значение находят как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений

.

Для периодических колебаний любой формы связь между амплитудой и средним квадратическим значением определяется формулой

,

где k_а – коэффициент амплитуды.

Средневыпрямленное и среднеквадратичное значения связаны между собой коэффициентом формы k_ф,

.

Коэффициенты формы и амплитуды однополярных импульсов определяются их скважностью Q:

,

где T – период, t – ширина импульса.

Значения коэффициентов амплитуды и формы для некоторых сигналов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Пример коэффициентов формы и амплитуды

Форма сигнала	Коэффициент формы, kф	Коэффициент амплитуды, kа
	1,11	1,41
	1,16	1,73

Для измерения напряжения и тока применяются методы непосредственной оценки и методы сравнения. Выбор методов и средств измерения обусловливается требуемой точностью измерений, амплитудным и частотным диапазонами измеряемого сигнала, мощностью, потребляемой прибором от измерительной цепи.