Электрические и линейные измерения на практике

Виды и методы измерения электрических величин

Измерение – это сравнения фи­зической величины, которая измеряется, с некоторым значением такой же величины, принятым за еди­ницу. Они измеряются специальными устройствами — средствами измерения. Поскольку не все приборы обладают абсолютно одинаковыми характеристиками существуют различные методы измерений, методы оценки измерений, а также погрешности при измерениях.

Измерения проводят прямым и косвенным путем

Прямые –это когда нужное значение измеряемой величины определяется по шкале (дисплею) прибора.

К таким  относятся измерение электроэнергии счетчиком, напряжения и тока – амперметром и вольтметром соответственно и пр.

Косвенное  —  искомое значение нужной величины находят на основании аналитической зависимости (например формулы) между необходимой величи­ной и величинами, полученными при помощи  прямых измерений. То есть эти измерения позволяют сократить количество проводимых измерений, а вычислить нужные значения с помощью формул. Например,   измеряв U и I вычисляем R — 

Измерения могут проводится различными способами и, соответственно, средствами. Соответственно такие измерения нужно оценить, для этого существуют методы непосредственной оценки и методы сравнения.

Методы непосредственной оценки и методы сравнения

Непосредственная оценка. При применении данного метода значение нужной величины вычисляют  по шкале прибора (тока — по амперметру,  напряжения — по вольтмет­ру и пр.). Он довольно прост, но не отличается сравнительно вы­сокой точностью.

Сравнения. Состоит в том, что величина, которая измеряться, сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Он обеспечивает точность, большую, чем метод непосредственной оценки, но процесс из­мерения значительно усложняется. У метода сравнения есть несколько разно­видностей: дифференциальной, нулевой и замещения.

При нулевом методе стараются свести влияние на измерительное устройство измеряемых величин до нуля. Пример —  с помощью урав­новешенного моста для измерения электрического сопротивления.

При методе замещения величину которая подлежит измерению замещают из­вестной величиной, которая воспроизводится мерой. При этом, изменяя известную величину, добиваются точно такого же показа­ния прибора, как и то, которое действовало при действии измеряемой величины.

 Таким образом устанавливают погрешность.При использовании дифференциального метода разность между величиной и измеряемой величиной, вос­производимой мерой действуют на измерительный прибор. Пример —  с помощью неуравновешенного моста измерение электрического сопротивления.

Известно, что приборов с точностью абсолютной не существует в мире, то каждый прибор характеризуется погрешностью. Они делятся на относительные, абсолютные и приведенные.

Погрешность абсолютная А — это разность между фактическим значением шкалы прибора А и действительным значением измеряемой величины АД:

Погрешность относительная — это отношение погрешности абсолютной ∆ к фактическому значению измеряемой величины А. Выражается она в процентах:

Погрешность приведенная —  представляет собой ничто иное как отношение абсолютной погрешности ∆ к нормирующему значению АN измеряемой величины:

Обычно нормирующее значение принято принимать равным верхнему пределу измерения для прибора.

Погрешности бывают: системати­ческие и случайные

Погрешность систематическая. Она остается постоянной, но может  и меняться по любому, но определенному закону. Значение ее всегда учитывается путем введения соответствующих поправок, для минимизации влияние погрешностей.

Погрешность случайная.Она появляется непредсказуемо и  изменяется по случайному закону. Их нельзя исключить, но можно систематизировать и минимизировать их влияние произведя несколько измерений.

Также на появление погрешностей производит влияние и условия эксплуатации приборов. Поэтому, погрешности могут быть двух видов: основная и дополнительная.

Погрешность основная. Она появляется на измерительных приборах, которые  находятся в нормальных условиях эксплуатации (атмосферное давление, влажность, температура внешней среды, напряжение и пр.).

Погрешность дополнительная. Она происходит тогда, когда устройство не эксплуатируется в нормальных условиях.

Уровень точности приборов характеризуется классом точности. Для электроизмерительных приборов уста­новлены такие классы точности как: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4.

Цифры эти указывают  указывают основную приведенную погрешность γ, которая показывается  в про­центах. Абсолютная ∆ и относительная δ погреш­ности могут быть представлены в таком виде:

Из данной статьи можно сделать вывод, что при измерении электрических величин следует учитывать класс точности прибора и условия окружающей среды. Для более высокой точности измерений необходимо использовати различные методы измерений. Для исключения влияния случайных факторов нужно провести одно и тоже измерение несколько раз.

Источник: http://elenergi.ru/vidy-i-metody-izmereniya-elektricheskix-velichin.html

Лекция 5. приборы для линейных измерений

Диапазон и требуемая точность измерений. При испытаниях де­ревянных конструкций, в особенности большепролетных, приходится изме­рять перемещения порядка нескольких сантиметров.

Перемещения различ­ных точек металлических конструкций колеблются в зависимости от разме­ров испытываемого объектов – от нескольких миллиметров до десятков миллиметров.

Наиболее жесткими являются железобетонные конструкции, где перемещения относительно не большие.

Особенно повышенные требования предъявляются при наблюде­нии за характером затухания приращения перемещений во времени в ходе выдерживания нагрузки.

В большинстве случаев при этом необходимы из­мерения с точностью: порядка миллиметра – для деревянных конструкций; десятых и сотых миллиметра – для металлических конструкций; а в отдель­ных случаях и даже тысячных миллиметра – для железобетонных несущих и ограждающих конструкций.

Для удовлетворения всех этих требований и достижения макси­мальной объективности и достоверности выполненных измерении на прак­тике необходимы приборы с высокими метрологическими характеристика­ми.

Прогибомеры. Приборы для измерения перемещений называют прогибомерами. В зависимости от назначения прогибомеры могут иметь различную конструкцию. В одних случаях это могут быть простей­шие устройства, позволяющие замерять перемещения загруженных строи­тельных конструкций с точностью не выше 0,1… 1 мм.

При больших перемещениях такая точность бывает достаточной. В других случаях, когда требуется высокая точность измерений, достигающая 0,01мм и выше, используются более чувствительные приборы со сложными измерительными устройствами.

Рассмотрим элементарные прогибомеры.

К наиболее простым (элементарным) прогибомерам относится уст­ройство, представляющее собой две планки, одна из которых закреплена на железобетонном основании, а другая – на конструкции. По взаимному сме­щению планок судят о деформации конструкции.

Точность измерений таким устройством. как правило, невысокая, но если металлические планки тщательно выполнены и сопряжены между собой, прочно закреплены и снабжены нониусным устройством, то точ­ность измерений можно довести до 0,1 мм (рис. 4а).

Для измерения деформаций и перемещений с точностью до 0,1…0,2 мм применяют рычажные прогибомеры.

При этом перемеще­ние одного плеча рычага равно перемещению конструкции, а перемещение другого плеча, фиксируемое на рабочей шкале, а К раз больше (рис. 4б, в).

Недостаток таких элементарных приборов связан с тем, что они имеют небольшое увеличение (К10…20) и одновременно в системе возможны различные люфты и неточности в соотношении плеч.

а

б

в

Рис. 4. Конструктивные схемы элементарных прогибомеров;

а – прогибомер прямого измерения.

б, в – прогибомеры с рычажными усилителями,

1- изогнутая ось загружаемой конструкции; 2 – рабочее плечо прогибомера. 3 – неподвижное плечо прогибомера; 4 – рычаг; 5 – неподвижные опоры

На практике при измерениях вертикальных перемещений строи­тельных конструкций возможны варианты установочных схем, показанные на рис.8 и рис 9.

Для более точных измерений применяют прогибомеры, в которых используется редукторная кинематическая схема. В настоящее время в ста­тических испытаниях широко используются три разновидности прогибомеров: прогибомер Максимова, прогибомер Емельянова и прогибомер Аистова, кинематические схемы которых представлены на рис. 5,6,7.

Рис.5. Кинематическая схема прогибомера Максимова:

1 – нерастяжимая нить;

2 – рабочий шкив;

3 – рабочий диск:

4 – регистрирующая стрелка

Рис.6. Кинематическая схема прогибомера Емельянова:

1 – нерастяжимая нить;

2 – рабочий шкив;

3 – рабочий диск;

4 – регистрирующая стрелка

Рнс.7. Кинематическая схема прогибомера Аистова:

1 – нерастяжимая нить, 2 – рабочий шкив; 3 – рабочий диск; 4 – регистрирующая стрелка

В прогибомере Максимова (рис.5) перемещение гибкой нерастя­жимой нити 1.

охватывающей шкив 2 и соответствующей такому же пере­мещению испытываемой конструкции, вызывает поворот диска 3 на уголи стрелки 3 на угол k(k – соотношение диаметров диска и фрикци­онного барабана).

При этом точность отсчета по рабочей шкале достигает 0,05 мм. Диапазон измерений – неограниченный. Одним из главных недо­статков прибора является наличие в кинематической схеме прибора – неже­сткого фрикционного соединения.

В прогибомере Емельянова (рис.6) передача вращения осуще­ствляется с помощью шестерен. При этом шкив шестерен и стрелки нахо­дятся в параллельных плоскостях.

По одной шкале отмечаются целые мил­лиметры, по другой – до 0,01мм. При этом диапазон измерений в одном приборе также неограничен.

Люфт зубчатого соединения устраняется с по­мощью пружины разворачивающей шестерни в противоположные стороны.

У прогибомера Аистова (рис.7) принципиальная кинематичес­кая схема практически аналогична предыдущей схеме.

Однако используе­мые в ней некоторые усовершенствования позволяют одновременно на трех рабочих шкалах оценивать перемещения испытываемой конструкции со следующей точностью: на первой до 1 см (полный поворот равен 10 см), на второй- до 1мм (полный поворот равен 10 мм). на третьей – до 0,01 мм (полный поворот равен I мм).

1. При наличии доступной неподвижной точки – схема на рис.8а (прибор внизу) и схема на рис.8, б (прибор наверху). Для учета влияния осадок опор требуется установка дополнительных прогибомеров в опорных сечениях.

При испытаниях строительных конструкций над водой, при от­сутствии быстрого ее течения, на дно может быть опущен тяжелый якорь (рис.

8в), к которому предварительно прикрепляется нижний конец со­единительной нити (проволоки).

2. При недоступности или большом расстоянии до неподвижных точек, а также с целью исключения влияния осадок опор на практике доста­точно часто применяют систему шпренгелей. В частности, на рис.

9а показан подвешенный проволочный шпренгель, который оттягивается вниз вертикальной проволокой с пружиной, обеспечивающей практическое по­стоянство натяжения шпренгеля и тем самым требуемую неподвижность точки крепления рабочей проволоки 4 и прогибомера 3.

На рнс.9б показан шпренгель, оттягиваемый подвешенным грузом, а на рис.9, в видно, как постоянство натяжения шпренгеля обес­печивается пружиной, соединяющей его вершину с верхним поясом испы­тываемой балки.

Пример установки прогибомеров для измерения горизонтальных перемещений испытываемого объекта приведен на рис.10.

Одновременно следует отмстить, что на результаты измерений пе­ремещений, с помощью рассмотренных прогибомеров значительное влия­ние оказывает изменение длины проволоки в зависимости от температуры воздуха и нагрева её лучами солнца. Так, стальная проволока длиной 1 метр при повышении температуры на 10°С удлиняется более чем на 1 мм, что должно тщательно учитываться при обработке результатов проведенных испытаний.

Индикаторы (мессуры).

Для измерения небольших по абсолютной величине перемещений применяют индикаторы часового типа, которые устанавливаются на неподвижной опоре с упором подвижного измеритель­ного стержня в испытываемую конструкцию или закрепляются на испыты­ваемой конструкции с упором подвижного стержня в какую-либо неподвижную точку. Поэтому очень часто индикаторы называют контактными прогибомерами.

На практике применяют следующие индикаторы:

• с ценой деления 0.01мм и пределом измерения 0…50мм; 0…25мм;
0…10мм; 0…5мм; 0…2мм;

• с ценой деления 0,001мм и пределом измерения 0…1мм.

а б в

Рис. 8. Установка прогибомеров с проволочкой связью:

а – установка прогибомеров внизу;

б – установка прогибомеров вверху;

в – установка прогибомера с якорем.

Читайте также:  Как переделать люстру или светильник

1 – балочная система;

2 – опоры;

3 – прогибомер;

4 – рабочая нить;

5 – вертикальные опоры;

6 – якорь.

а б в

Рис. 9. Установка прогибомеров с применением рабочей нити к шпренгелю с целью исключения влияния осадок опор:

а – шпренгель с пружиной;

б – шпренгель с грузом;

в – шпренгель с закреплением пружины на конструкцию

1- балочная система;

2- опоры;

3- прогибомер;

4- шпренгель;

5- пружина;

6 – рабочая нить(проволока);

7-груз.

Индикатор часового типа (рис.11) состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого размешена вся кинематическая система прибора. На лицевой стороне прибора под стеклом располагается кольцевая шкала и большая стрелка для регистрации отчета с ценой деления либо 0.01мм, либо 0,001мм. Для отсчета целых оборотов большой стрелки индикатора преду­сматривается вторая малая шкала со стрелкой.

Схемы установки индикаторов часового типа для испытаний строи­тельных конструкций могут быть идентичны ранее описанным схемам ус­тановки обычных прогибомеров с проволочной связью.

При больших расстояниях между индикаторами и точками упора между ними помещают жесткие соединительные элементы, например лег­кие штанги (рис.12).

Наличие подобного рода буферных элементов связа­но, однако, с возможностью возникновения дополнительных ошибок изме­рений в результате хотя и малых, но трудно устранимых дискретных сме­шений и обмятий в дополнительных соединенных, коробления деревянных реек, изменения длины связующих металлических элементов при перемен­ной температуре и т.д.

Возможны колебания также буферных реек при порывах ветра, что делает более целесообразным применение проволочной связи с индикато­ром по схеме, представленной на рис.12.

Электромеханические измерители перемещений.

В настоящее время существует большое количество электромеханических систем изме­рений, позволяющих преобразовать механические перемещения в электри­ческие сигналы, усиливаемые и передаваемые на любые расстояния от мес­та проведения статических испытаний строительных конструкций. Указан­ные системы сопрягаемы с любой вычислительной техникой, что позволяет обрабатывать полученные сигналы по запланированной программе и одно­временно управлять проводимыми экспериментами.

В частности, к подобным измерителям перемещений относятся различные конструктивные решения, основанные на преобразовании меха­нических перемещений в изменение их емкости, либо индуктивности или электрического сопротивления. Все вышеперечисленные системы преобра­зования относятся к пассивным.

Наряду с пассивными системами в технике статических испытаний существуют и активные системы преобразовании, основанные на генериро­вании непосредственно самим преобразователем электрических сигналов. Подобные системы используются в так называемых «следящих» системах, называемых сельсинами.

Сельсины – это генераторные электрические устройства для синхрон­ной передачи углов поворота. При этом запись либо углов поворота, либо линейных перемещений на регистрирующем приборе можно проводить с заданным увеличением, в отличие от обычного классического механическо­го прогибомера.

Рис. 10. Установка прогнбомеров для измерения горизонтальных перемещений стенки резервуара:

1 – стенка резервуара;

2 – временная опора:

3 – прогибомеры.

4 – рабочая нить;

5 – противовес;

6 – элемент крепления

Рис. 11. Кинематическая схема индикатора часового типа:

1 – рабочий шток с рейкой- кремальерой;

2 – возвратная пружина;

3 – зубчатые шестерни;

4 – система ликвидации люфта

Рис.12. Схема установки индикаторов при удаленных измерениях перемещений:

а- с использованием рейки-удлинителя:

б- с применением проволочной связи;

1- индикатор;

2- рейки-удлинители:

3- проволочная растяжка;

4- пружины;

5- опора;

6 – буферная неподвижная опора

На практике наиболее часто для дистанционного измерения пере­мещений используют электромеханические измерители перемещений на базе применения тензопреобразователей (рис.13а, б), которые позволяют измерять перемещения в диапазоне от 0 до 50 мм с тонкостью, превышаю­щей 0.001мм.

а

б

Рис. 13. Электромеханический измеритель перемещений:

а – в диапазоне 0.. 1 мм с ценой деления = 0,0001 мм;

б – в диапазоне 0… 10 мм с ценой деления = 0,001 мм;

1 – корпус; 2 – рабочий шток; 3 – система преобразования перемещений; 4 – тензосопротивление; 5 – пружина

Дата добавления: 2016-12-09; просмотров: 2522;

Источник: https://poznayka.org/s74639t1.html

Линейные и нелинейные электрические цепи

Ветвь и узел электрической цепи

Электрическая цепь характеризуется совокупностью элементов, из которых она состоит, и способом их соединения. Соединение элементов электрической цепи наглядно отображается ее схемой.

В зависимости от особенностей схемы следует применять тот или иной способ расчета электрической цепи.

В данном разделе рассмотрим ключевые понятия, которые в дальнейшем будут необходимы для выбора наиболее оптимального и правильного приема решения задач.

Ветвью называется участок электрической цепи, обтекаемый одним и тем же током. Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами цепи.

Узел – место соединения трех и более ветвей.

В качестве примера на рисунке изображены схемы двух электрических цепей. Первая из них содержит 6 ветвей и 4 узла. Вторая состоит из 5 ветвей и 3 узлов. В этой схеме обратите внимание на нижний узел.

Очень часто допускают ошибку, считая что там 2 узла электрической цепи, мотивируя это наличием на схеме цепи в нижней части 2-х точек соединения проводников.

Однако на практике следует считать две и более точки, соединенных между собой проводником, как один узел электрической цепи.

При обходе по соединенным в ветвях цепям можно получить замкнутый контурэлектрической цепи. Каждый контур представляет собой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, при этом каждый узел встречается в данном контуре не более одного раза. Ниже приведена электрическая схема, на которой отмечено несколько произвольно выбранных контуров.

Всего для данной цепи можно выделить 6 замкнутых контуров.

Закон Ома

Данный закон очень удобно применять для ветви электрической цепи. Позволяет определить ток ветви при известном напряжении между узлами, к которым данная ветвь подключена. Также позволяет буквально в одно действие рассчитать одноконтурную электрическую цепь.

При применении закона Ома предварительно следует выбрать направление тока в ветви. Выбор направления можно осуществить произвольно. Если при расчете будет получено отрицательное значение, то это значит, что реальное направление тока противоположно выбранному.

Для ветви, состоящей только из резисторов и подключенной к узлам электрической цепиa и b (см. рис.) закон Ома имеет вид:

Соотношение (1.15) написано в предположении, что выбрано направление тока в ветви от узла a к узлу b.

Если мы выберем обратное направление, то числитель будет иметь вид: (Ub-Ua). Теперь становится понятно, что если в соотношении (1.15) возникнет ситуация, когда Ub>Ua то получим отрицательное значение тока ветви. Как уже упоминалось выше, это значит, что реальное направление тока противоположно выбранному.

Примером практического применения данного частного случая закона Ома при расчетах электрических цепей является соотношение (1.18) для электрической цепи, изображенной на рисунке.

Для ветви содержащей резисторы и источники электрической энергии закон Ома принимает следующий вид:

Соотношение (1.16) написано в предположении, что предварительно выбрано напавление тока от узла a к узлу b.

При расчете алгебраической суммы ЭДС ветви следует знак “+” присваивать тем ЭДС, чье направление совпадает с направлением выбранного тока ветви (направление ЭДС определяется направлением стрелки в обозначении источника электрической энергии). Если направления не совпадают, то ЭДС берется со знаком “-“.

На рисунке есть примеры применения данного варианта закона Ома – соотношения (1.17) и (1.19)

Если необходимо рассчитать одноконтурную электрическую цепь с произвольным количеством источников электрической энергии и резисторов, то следует применять соотношение (1.16), имея ввиду что Ua=Ub.

Линейные и нелинейные электрические цепи

Линейной электрической цепью называют такую цепь, все компоненты которой линейны.

К линейным компонентам относятся зависимые и независимые идеализированные источники токов и напряжений, резисторы(подчиняющиеся закону Ома), и любые другие компоненты, описываемые линейными дифференциальными уравнениями, наиболее известны электрические конденсаторы и катушки индуктивности. Если цепь содержит отличные от перечисленных компоненты, то она называется нелинейной.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют электрической схемой. Функция зависимости тока, протекающего по двухполюсному компоненту, от напряжения на этом компоненте называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Часто ВАХ изображают графически в декартовых координатах. При этом по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат — ток.

В частности, омические резисторы, ВАХ которых описывается линейной функцией и на графике ВАХ являются прямыми линиями, называют линейными.

Примерами линейных (как правило, в очень хорошем приближении) цепей являются цепи, содержащие толькорезисторы, конденсаторы и катушки индуктивности без ферромагнитных сердечников.

Некоторые нелинейные цепи можно приближенно описывать как линейные, если изменение приращений токов или напряжений на компоненте мало, при этом нелинейная ВАХ такого компонента заменяется линейной (касательной к ВАХ в рабочей точке). Этот подход называют «линеаризацией».

При этом к цепи может быть применён мощный математический аппарат анализа линейных цепей.

Примерами таких нелинейных цепей, анализируемых как линейные относятся практически любые электронные устройства, работающие в линейном режиме и содержащие нелинейные активные и пассивные компоненты (усилители, генераторы и др.).

электрическая цепь – это отдельно взятая группа электроприборов (утюги, блоки телевизоры, холодильники и т. д.

) совместно с розетками, выключателями, проводами, автоматами и электрической подстанцией (как же без нее получить ток) на данный момент работающих совместно для достижения определенной цели.

Ну а вот в зависимости от цели (просмотра любимой передачи, сохранения свежести продуктов или обеспечения стабильности питающих параметров в блоке питания компьютера) электрические цепи подразделяются на простые и сложные, неразветвленные и разветвленные, линейные и нелинейные.

То есть электрическую цепь можно рассматривать как совокупность отдельных электрических устройств, так и совокупность дискретных простейших деталей и связей между ними образующих один из функциональных блоков в электрической схеме какого-то устройства.

Неразветвленныеэлектрические цепи – они же простые – это цепи в которых ток течет не меняя свое значение и по простейшему пути от источника энергии до потребителя. То есть через все элементы этой цепи течет один и тот же ток.

Простейшей неразветвленной цепью можно считать цепь освещения одной из комнат в квартире, где используется однорожковая люстра. В данном случае ток течет от источника энергии через автомат, выключатель, лампочку и обратно к источнику энергии.

Разветвленные– это цепи имеющие одно или более ответвленных путей протекания тока. То есть ток начиная свой путь от источника энергии разветвляется на несколько ветвей потребителей, при этом меняя свое значение.

Одним из несложных примеров такой цепи является приведенная выше цепь освещения комнаты в квартире, но только с многорожковой люстрой и многоклавишным выключателем.

Ток от источника энергии доходит через автомат к многоклавишному выключателю, а дальше разветвляется на несколько ламп люстры, а далее через общий провод обратно к источнику энергии.

Линейной считается такая электрическая цепь, где характеристики всех ее элементов не зависят от величины и характера протекающего тока и приложенного напряжения.

Нелинейной считается цепь содержащая хотя бы один элемент, характеристики которого зависят от протекающего тока и приложенного напряжения.

Читайте также:  Газовая колонка – инструкцию по эксплуатации скачать бесплатно

2. Эквивалентные преобразования в электрических цепях. Определение эквивалентного сопротивления при последовательном, параллельном и смешанном соединении элементов электрических цепей.

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда.

Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут.

Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R3. Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R1R2 и резистор R3, соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.

Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R1, R2 и R3.

Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R3,R4 и R5,R2 соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно.

Источник: https://megaobuchalka.ru/10/5698.html

Линейные измерения

Лекция 4.

Сегодня геодезия располагает большим арсеналом средств для линœейных измерений.

Мерные ленты и рулетки применяют для измерения небольших расстояний (до нескольких сот метров) с относительной ошибкой; оптические дальномеры – для измерения линий от нескольких метров до 150 – 200 м с погрешностью; радио– и светодальномеры – для измерения расстояний в земных условиях до нескольких десятков километров с ошибкой 1 – 5 см. большие лазерные дальномеры используют в космических исследованиях.

Все линœейные мерные приборы делятся на три категории: эталоны, образцовые и рабочие меры. Для установления фактической длины мерного прибора рабочую меру сравнивают с образцовой, а образцовую – с эталонной. Этот процесс принято называть компарированием. В ходе его определяют уравнение мерного прибора

при, (39)

где l0 – номинальная длина рулетки (ленты),– температура компарирования.

Иногда вместо сравнения с образцовой мерой рабочей рулеткой измеряют некоторый закрепленный отрезок на местности, ранее измеренный более точным прибором. Такой эталонный отрезок называют полевым компаратором. В случае если L0 – длина полевого компаратора, L – результат измерения рабочей мерой, то поправка в ее длину

, (40)

где n – число уложений рабочей меры в полевом компараторе. К примеру, L0 = 100,00 м, l0 = 20 м, L = 100,05 м,ипри.

Измерение длин линий по земле мерными рулетками и лентами начинается после расчистки трассы. В случае если линия проходит по местности с несколькими перегибами, то ее разбивают на части, и каждый отрезок измеряют отдельно путем последовательного уложения рулетки по направлению измеряемой линии. Каждое уложение ленты фиксируется на земле металлической шпилькой.

Длину отрезка S находят по формуле

при, (41)

где– домер (остаток). Для контроля каждый отрезок измеряют дважды в прямом и обратном направлении. Расхождения в результатах допустимы не более чем 5 см на каждые 100 м.

В измеренную длину линии вводят три поправки:

а) за длину мерного прибора (компарирование)(знак поправки тот же, что у),

б) за температуру измерений,

где– коэффициент линœейного расширения материала, из которого изготовлена рулетка,

в) за наклон линии к горизонту (рис.2.10) – при вычислении горизонтальной проекцииотрезка. Эта поправка всœегда вводится с отрицательным знаком.

Согласно рис.2.10

;;

(42)

или;;,

и при. (43)

В случае если непосредственное измерение линии затруднено (она проходит через овраг или водоем), то ее длину (на рис.2.

11) определяют косвенным путем из решения вспомогательного треугольника, в котором непосредственно измеряют базисную сторону AB и всœе углы.

В целях большей надежности базисную сторону измеряют несколько раз и вводят в результат измерений всœе необходимые поправки. Тогда.

Оптические дальномеры

Принцип действия всœех оптических дальномеров основан на решении параллактического треугольника (рис.2.12).

В нем должна быть известен (постоянен) базис b, перпендикулярный измеряемой линии, и измерен угол φ, под которым виден данный базис, или наоборот, постоянен угол φ, а измеряется базисный отрезок b.

По этой причине различают два вида оптических дальномеров с постоянным углом φ или постоянным базисом:

;. (44)

Почти каждая зрительная труба геодезических приборов снабжена простейшим оптическим нитяным дальномером с постоянным углом φ.

Сетка нитей этой трубы содержит две дополнительные нити, расстояние между которыми постоянно и равно p.

В случае если в конечной точке линии установить вертикально рейку с сантиметровыми делœениями, то глядя на нее в зрительную трубу, можно оценить базисный отрезок l, который отсекают на рейке дальномерные нити. (рис.2.13).

Этот отрезок пропорционален измеряемому расстоянию. Согласно рис.2.13 имеем, где– постоянное слагаемое. Из подобия треугольников данной схемы следует:

;. (45)

Обычно в таком дальномере k = 100, а в итоге

. (46)

Последняя формула справедлива для случая, когда визирная ось зрительной трубы перпендикулярна рейке. В современных зрительных трубах с внутренним фокусированием используют более сложные оптические схемы и у них практически c = 0.

Точность работы этого дальномера зависит от точности взятия отсчетов по рейке при оценке базисного отрезка l. В среднем эта точность характеризуется ошибкой в 1 – 2 мм. При этом на точность отсчета заметное влияние оказывает еще атмосферная рефракция, из–за которой визирные лучи испытывают неодинаковое искривление.

Установлено, что при измерении линий нитяным дальномером относительная ошибка составляетили 0,05 % от измеряемого расстояния.

При определœении наклонного расстояния нитяным дальномером в общем случае визирная ось трубы не перпендикулярна рейке и формула (46) видоизменяется.

На рис.2.14 дальномерные нити отсекают на рейке отрезок ab = l, а так как угол φ здесь мал (), то можно считать, что всœе визирные лучи практически параллельны. Тогда отрезок, соответствующий перпендикулярному положению рейки и визирной оси, равен. Подставив эту величину в формулу дальномера (46), получим при c = 0:

, (47)

а горизонтальная проекция этой линии

. (48)

Формула справедлива для современных зрительных труб с внутренним фокусированием.

Более точные оптические дальномеры снабжены зрительными трубами двойного изображения, и в них базисный отрезок оценивается на порядок выше, чем у нитяного дальномера по величинœе смещения видимого изображения рейки. Эта точность заметно повышается, в случае если рейку устанавливать горизонтально.

До недавнего времени на практике использовались и дальномеры с постоянным двухметровым базисом, который устанавливали перпендикулярно измеряемому расстоянию. С конца линии измерялся угол φ, под которым был виден данный базис (рис.2.15).

Точность работы такого дальномера зависит от точности измерения угла j, так как

. (49)

И здесь справедливо соотношение

, (50)

из которого следует, что при постоянной ошибке Dj относительная погрешность измерения дальности уменьшается по мере увеличения угла j, то есть более короткие расстояния измеряются точнее.

Чтобы погрешность измерения оказалась в пределах 1/1000 ~ 1/2000, ошибка Dj измерения угла должна быть не более 1 – 2''.

По этой причине эти углы измерялись точными теодолитами Т1, Т2, либо на зрительную трубу устанавливали специальную насадку для точного измерения малых углов j.

Описанный дальномер применим для измерения линий от 100 до 300 м. Сегодня эти дальномеры вытеснены на производстве радио– и светодальномерами.

Радио– и светодальномеры

Принцип действия этих приборов основан на измерении времени t, за ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ электромагнитные колебания проходят отрезок искомой линии. Такие дальномеры состоят из приемопередатчика, устанавливаемого на одном конце линии, и отражателя волн, располагаемого на другом ее конце. В процессе измерения луч света или радиоволна проходит двойное расстояние, и потому

. (51)

где v– скорость распространения электромагнитных колебаний в атмосфере. Так как скорость света в вакууме c = 299792,5 км/с ʼʼ 3×108 м/с, то чтобы добиться точности измерений хотя бы до 1 м, время t прохождения сигнала должно регистрироваться с погрешностью Dt

Источник: http://referatwork.ru/category/stroitelstvo/view/463907_lineynye_izmereniya

Линейные измерения

73962

Линейные измерения

Лекция

География, геология и геодезия

Линейные измерения. Линейные измерения непосредственным способом. Линейные измерения косвенным способом Вводная часть. Способы измерений: непосредственный косвенный Выбор способа зависит от: условий измерения вида геодезических работ требуемой точности.

Русский

2014-12-23

1.19 MB

9 чел.

Лекция 7.

Линейные измерения.

1. Линейные измерения непосредственным   способом

2.   Линейные измерения косвенным способом

Вводная часть.

Цель линейных измерений – определение горизонтальных расстояний (проложений)

между точками местности.

Способы измерений:  – непосредственный

  – косвенный

Выбор способа зависит от:  – условий измерения

– вида геодезических работ

– требуемой точности

I Вопрос. Линейные измерения непосредственным способом

Это способ основан на непосредственном измерении линий местности мерными линейными приборами.

К этим приборам относятся: – мерные ленты

 – рулетки

 – мерные проволоки

Процесс измерения длин линий состоит в последовательном откладывании мерного прибора в створе линии.

Краткая характеристика механических приборов

1.Мерные ленты.

По конструкции: штриховые, шкаловые.

Ленты землемерные (для измерения значительных длин линий (100 и более м.) с техническим классом точности)

1)- ЛЗ – лента землемерная штриховая ЛЗ-20 (ЛЗ-24)

(стальная полоска l=20м. b=3см. h=0,3мм.)

-на концах ленты нанесены штрихи расстояние, между которыми определяет длину ленты

– возрастание оцифровки в метрах с обеих сторон ленты в противоположных направлениях, что позволяет при измерениях ленту располагать любым концом

 шпильки металлические стержни для фиксации     отложения ленты при измерении (6 или 11)

– погрешность измерения (снятие отсчёта) по ленте 1см.

– относительная погрешность измерения линии 1:1000÷1:3000

– лента ЛЗ-24 имеет аналогичные штрихи, деления, но на ней условная длина метра (1,2м.), диаметра (1,2дм.) для получения фактического результата измерения его результат умножают на коэффициент 1,2

2) ЛЗ – лента землемерная шкаловая ЛЗШ-20 (ЛЗШ-24)

на концах ленты имеются шкалы с сантиметровыми и миллиметровыми делениями.

Читайте также:  Изоляция проводов – как правильно снять с проводов кабеля. инструменты для снятия изоляции

– длина ленты определяется расстоянием между нулевыми делениями шкал.

Относительная погрешность измерения линий 1:7000

3)Рулетки для измерения коротких расстояний, 1-4 класса точности

– по конструкции: – в закрытом корпусе (РЗ)

       – на крестовине (РК)

       – на вилке (РВ)

– по материалу изготовления: – металлические (из стали)

  – тесьминные

– длины рулеток: 5, 10, 20, 30, 50м.

– на полосу рулетки нанесены сантиметровые и миллиметровые деления

– относительная погрешность измерения длин линий стальной рулеткой 1:5000 и выше.

4)Мерные проволоки – для высокоточных измерений

– материал изготовления: стальные и инварные

– длина 24,48 м; диаметр проволоки – 1,6 мм.

– на концах проволоки расположены мерные шкалы с миллиметровыми делениями.

– при измерениях проволоки закрепляются на штативах и с помощью блоков натягиваются в створе измеряемой линии.

– относительная погрешность измерений линий от 1:30 000 до 1: 1 000 000.

Измерения мерными проволоками и другими приборами могут проводиться с обычной и повышенной точностью.

Если измерения проводятся с повышенной точностью, то используют:

– динамометр – для натяжения ленты с определенным усилием (10кв)

– термометр – для измерения температуры ленты.

Подготовка мерных приборов к измерениям

Перед измерениями должна быть установлена фактическая длина используемого прибора путем сравнения с эталонным прибором.

Процесс сравнивания длины рабочего мерного прибора с образцовой мерой называется компарированием.

Возможные варианты компарирования:

– на лабораторных (стационарных) компараторах

– на полевых компараторах

– упрощенным способом

– на стационарном компараторе МИИГАиК производится эталонирование инварных проволок с точностью 1:2 500 000 для высокоточных измерений

– на полевых компараторах длиной 120 и 240 м выполняют компарирование мерных лент, рулеток, проволок для точных измерений.

– для выполнения геодезических работ при строительстве компарирование лент, рулеток проводят упрощенным способом: путем укладки и сравнения длин образцовой и рабочей ленты.

Рабочая    Образцовая   Поправка за

лента         лента             компарирование

В тех случаях, когда при линейных измерениях учитывается температура прибора во время компарирования и во время измерения, то учитывают и температурную поправку.

По окончании копмпарирования его результаты заносятся в паспорт прибора, в котором указывается уравнения мерного прибора

Измерение линий лентой

Включает три этапа (части):

– закрепление начальной и конечной точек линии

– вешение линии (закрепление створа) L > 100м.

Веха  деревянный шест (l = 1,5 – 2м;  = 3 – 4 см) с заостренным концом, раскрашенные через 20 см в разные цвета для лучшей видимости

– непосредственное измерение линий

Вешение линий, как правило, с использованием теодолита.

Измерение линий

 Последовательная укладка ленты

После укладки ленты 5 раз производится передача шпилек от заднего мерщика переднему.

    (при 6 шпильках)

m – количество передач шпилек

n – число шпилек у заднего мерщика без передачи

q – остаток (неполное отложение ленты)

Измер. расстояние Измер.направл. m n q D ∆D ∆D допуст Dср ∆D/ Dср
А – В Прямообратно

–             

–    

  Пример:  

–   

–   

1/3000 – местность ровная

1/2000 – местность слегка холмистая

1/1000 – местность холмистая

Вычисление горизонтального проложения измеряемой линии.

Поправка за компарирование

Вводится если  ленты

Для всей линии  

Пример Д=255,25м.

    т.е.  

Если  со знаком «-» то  со знаком «+»

Поправка за температуру.  

Пример Д=255,25м.

Если  то  «+»

Если  то  «-»

Поправка за наклон линии к горизонту. ()

Пример: Д=255,25  

Поправка за наклон вводится всегда со знаком «минус».

II Вопрос.  Измерение расстояний косвенным способом

Измерение расстояний оптическим дальномером.

Дальномеры – это геодезические приборы для определения расстояний (горизонтальных и наклонных) косвенным способом.

В основу определения расстояний оптическими дальномерами положено решение равнобедренного треугольника, имеющего одну короткую сторону.

если Е-const и ctgE=С, то в общем виде

Т.е. определяемое расстояние прямо пропорционально измеряемому дальномерному интервалу.

Параллактический угол Е, образуют две вспомогательные (дальномерные) нити сетки зрительной трубы.

Дальномерный интервал n измеряется дальномерной рейке.

Все дальномеры с постоянным углом, в которых для отсчитывания по рейке интервала n по рейке используются, нити в поле зрения зрительной трубы называется НИТЯНЫМ ДАЛЬНОМЕРОМ.

Измерение горизонтальных расстояний

Т.к. , то                          f = 200 мм, p = 2 мм.

Обозначим  (коэффициент дальномера) К=100

Следовательно, каждому сантиметру на рейке, видимому между дальн.нитями, соответствует расстояние на м6естности 1м.

(постоянная дальномера) С=0. С ≈ 6,0 м.

Поэтому    

Измерение наклонных расстояний

Где

и

тогда

и

Оценка точности измерения расстояний нитяным дальномером.

На точность измерения влияют погрешности:

– снятия отсчета (основная погрешность)

– рефракция

– параллакса сетки нитей

  или    

Если С.К.П. отсчета mn и С.К.П. расстояние md

то          

или переходя к относительным погрешностям

Практикой установлено, что если d = 100 м, то С.К.П. отсчета равна 0,25 дел. mn =0,25 мм = md = 0,25 мм.

Тогда

А с учетом рефракции и параллакса      

Снятие отсчетов

Определение неприступных расстояний мерными приборами

(теодолит и рулетка)

Геометрический способ.

Неприступные расстояния вычисляют из построенных на местности вспомогательных треугольников и измерения некоторых их элементов.

А) При видимости точек створа:

Требования к выбору точек

-∆АВС и  должны быть равносторонние

-базисы АВ и -доступны для измер. лентой

-базис АВ и -не менее 1/20  

Полевые измерения:

– Базисы с погрешностью

– углы измеряются способом приемов.

Вычисление длины линии АС=b по теореме синусов.

 
за окончательное значение берут среднее арифметическое.

Погрешность измерения линии 1/2000

(Построением, измерением и решением одного треугольника можно ограничиться, если достаточно знать b с точностью 1/500-1/800)

Б) При отсутствии видимости точек створа

Полевые измерения:

– -полным приемом

Вычисление  по теореме косинусов

В) Параллактический метод измерения расстояний.

Это косвенный метод определения расстояний с помощью малого базиса, разбиваемого поперёк измеряемой линии и параллактических углов, под которыми базис рассматривается из концов линий.

Впервые этот метод применил геодезист – астрном В. Я. Струве 1836г.

Варианты параллактического звена:

Звено треугольной формы   Симметричное звено ромбической формы

По теореме синусов

Измерение линий электронно-оптическими приборами.

В приборах реализован принцип электронного измерения времени распространения электромагнитных волн между конечными точками измеряемой линии.

В зависимости от вида электромагнитных волн эти приборы подразделяются на:

– светодальномеры

– радиодальномеры

В практике инженерно-геодезических измерений в основном используются светодальномеры.

 Схема измерения

Время распространения световых волн может быть определено:

– прямым способом (у импульсных дальномерах)

– косвенным способом (у фазовых дальномерах)

– скорость распр. элек. волн

t- время прохож. элек. волн

    2 СТ 10

Светодальномер топографический

Фазовый метод измерения временного интервала излучения импульса электромагнитных волн.

Блок-схема светодальномера

а)

Передатчик и приемник импульса излучения Устройство введения поправок за «Р» и «t» Звуковая сигнализация о приеме отражённого сигнала Вычислительное устройство Контрольное устройство правильности функционирования дальномера

    Панель управления

      Цифровое табло

     б)

    Передатчик и

       приемник

      излучения

поправки P и t  звуковая сигнал. контрольное устройство

вычислительное

    устройство

панель управления

   цифровое табло

            в)

Последовательность работы на светодальномере.

  1.  Установить и подготовить прибор к работе (горизонт. центрирование)
  2.  Подключить питание
  3.  Установить отражатель
  4.  Проверка напряжения
  5.  Установка давления
  6.  Установка температуры
  7.  Установка режима работы
  8.  Отрегулировать мощность отр. сигнала
  9.  Установить «счёт»
  10.  Перевод «наведение»
  11.  Установка блока контр. отсчёта и сверка контр. данных

Лазерный дальномер

(лазерная рулетка)

DISTO фирмы «Лейка»

с пассивным отражателем.

Автономное батарейное питание 12в Лазерный излучатель (полупроводниковый оптический квантовый генератор ОКГ или лазер) Фотоприемное устройство Вычислительное устройство (микро ЭВМ)
Цифровое табло
Панель управления

d          100 м

md           ±2мм

Стоимость 23 тыс.

Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=73962

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Практика электрических измерений показывает, что, с одной стороны, необходимо считаться с изменением в функции измеряемой величины составляющих КС датчика, с другой стороны – появляется необходимость контролировать одновременно несколько величин по этим составляющим. Таким образом, в обоих случаях нужно раздельно измерять составляющие КС датчика.  [1]

Элементы САМОПИШУЩИХ приборов прямого преобразования.  [2]

Впрактике электрических измерений часто требуется знать не только значение измеряемой величины в данный момент или ее интегральную характеристику, но и характер изменения ее мгновенных значений во времени либо зависимость от другой величины. С этой целью применяются регистрирующие приборы.

В эту группу входят приборы прямого преобразования: электронные осциллографы с фотоприставками либо запоминающей трубкой, самопишущие приборы прямого преобразования и светолучевые ( электромеханические) осциллографы, а также автоматические приборы уравновешивающего преобразования ( см. гл.

 [3]

Схема включения.  [4]

Впрактике электрических измерений встречается необходимость измерить токи, напряжения и другие величины в очень широком диапазоне их значений. Так, например, диапазон значений постоянных токов приблизительно равен 10 – 1в – 105 А.  [5]

Впрактике электрических измерений встречается необходимость регистрации как медленно изменяющихся во времени величин, так и быстро меняющихся величин. Четкой границы между медленно и быстро меняющимися величинами не существует.

Самопишущими приборами прямого преобразования можно производить запись измеряемых величин, частота изменений которых не превышает 100 – 200 Гц.

Для относительно быстро меняющихся величин ( частоты примерно до 15 000 Гц) применяются светолучевые осциллографы, а для более высоких частот – электронные осциллографы.  [6]

Впрактике электрических измерений нередко приходится измерять весьма малые токи и напряжения. Очень часто нужно устанавливать ( фиксировать) отсутствие тока ( напряжения) в определенных участках исследуемой цепи, например в мостовых или компенсационных схемах.

Для этой цели предназначаются высокочувствительные приборы непосредственной оценки, имеющие условные шкалы. TaiKHe приборы принято называть гальванометрами. Шкалы гальванометров бывают двух типов: встроенные в корпус прибора и отдельные, устанавливаемые на расстоянии от прибора.

Первые применяют в менее чувствительных приборах – стрелочных гальванометрах и гальванометрах с внутренним световым отсчетным устройством.

Отдельными шкалами снабжены наиболее чувствительные гальванометры с внешним световым отсчетом, или, ка к их еще называют, зеркальные гальванометры.  [7]

Впрактике электрических измерений наиболее распространены приборы непосредственной оценки.  [8]

Впрактике электрических измерений встречаются различные законы распределения, некоторые из которых рассмотрены ниже.  [9]

Принципиальная схема усилителя со струнным гальванометром.  [10]

Впрактике электрических измерений часто возникает необходимость определения малых таков и напряжений, изменяющихся с частотой от 0 до 10 кгц.  [11]

Впрактике электрических измерений используются в основном два метода: метод непосредственной оценки и метод сравнения в неравновесном и равновесном режимах.  [12]

Впрактике электрических измерений встречаются различные законы распределения.  [13]

Впрактике электрических измерений используются все три типа фотоэлементов: фотоэлементы с внешним фотоэффектом, фотоэлементы с внутренним фотоэффектом ( фотосопротивления) и вентильные фотоэлементы.  [14]

Впрактике электрических измерений принят способ суммирования погрешностей узлов устройства, вызываемых различными факторами. Если погрешности знакопостоянны, то их знаки могут быть учтены при суммировании.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: http://www.ngpedia.ru/id302466p1.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector