Măsurări Electrice

Importanţa practică a măsurărilor electrice în tehnica modernă nu mai necesită sublinieri . Atât schimburile de energie, cât şi schimburile de informaţie se fac cel mai frecvent pe suportul mărimilor electromagnetice, a căror măsurare precisă conditionează desfăşurarea normală a proceselor implicate. Prin măsurari electrice se înţelege măsurarea mărimilor electromagnetice, prin orice mijloace, electromecanice, electrotermice, electrooptice, electronice.

Procesul de măsurare

Scopul măsurării este obţinerea experimentală a unei informaţii cantitative asupra anumitor proprietăţi ale unui obiect sau sistem şi exprimarea ei sub o forma adecvată pentru utilizator. Asamblul operaţiilor experimentale care se execută în vederea obţinerii rezultatului măsurarii constituie procesul de măsurare.

Procesul de măsurare conţine următoarele elemente principale:

- măsurandul (mărimea de măsurat),

- metoda de măsurare

- aparatul de măsurat şi

- etalonul.

În funcţie de natura, precizia şi scopul măsurării, aceste elemente au o importanţă relativă diferită. Ele determină marea varietate a măsurilor în general şi a măsurilor electrice în particular.

Măsurandul - nu toate proprietăţile unui obiect sau ale unui sistem sunt măsurabile. O prima condiţie de măsurabilitate este ca marimea să constituie o mulţime ordonabilă, adică o mulţime în care să se poată defini relaţiile de egal, mai mic şi mai mare între elementele ei.

Metoda de măsurare - prezenţa mărimii de referinţă (a etalonului), chiar dacă uneori este mai puţin evidentă, este indispensabilă. Se pot deosebi măsurări prin comparaţie simultană şi măsurări prin comparaţie succesivă.

Aparatul de măsurat - în general, mărimea de ieşire depinde nu numai de mărimea de intrare, ci şi de alte mărimi care influenţează aparatul. Aceste mărimi sunt numite mărimi de influenţă. Cele mai obişnuite sunt mărimile caracteristice mediului în care se face măsurarea: mărimi perturbatoare electromagnetice şi mărimi proprii obiectului supus măsurării.

Etalonul - unicitatea şi conformitatea măsurarilor, în orice loc şi la orice moment, reclamă un sistem de etaloane care să asigure: generarea principiilor unităţii de măsură, menţinerea acestor unităţi de măsură şi corelarea între ele a unităţilor de măsură. Aceste trei operaţii fundamentale în activitatea metrologică se efectuează în mod corespunzător cu urmatoarele trei categorii de etaloane: de definiţie, de conservare şi de transfer.

Caracteristicile metrologice ale aparatelor de măsurat :

Ele se referă la comportarea aparatelor de măsurat în raport cu obiectul supus măsurării, cu mediul ambiant şi cu operatorul uman , iar cele mai importante, sunt:

- intervalul de măsurare (domeniul de măsurare) care se exprimă prin limitele, minimă şi maximă, ale valorilor ce pot fi măsurate cu un aparat dat. Domeniul de măsurare se împarte în mai multe subdomenii, numite game (scări) de măsurare

- rezoluţia reprezintă cea mai mica variaţie a rezultatului măsurării care poate fi observată de operator pe dispozitivul de afişare de la ieşirea aparatului de măsurat şi se exprimă ca diferenţa dintre două numere consecutive ce pot fi percepute la afişaj.

- sensibilitatea (S) este raportul dintre variaţia ΔY a mărimii de ieşire şi variaţia corespunzătoare ΔX a mărimii de intrare.

- sensibilitatea relativa (Sr) se defineşte numai pentru aparatele cu mărimi de ieşire electrică sau la convertoarele (traductoarele) utilizate la măsurări:

- constanta aparatului (K) se defineşte numai pentru aparatele de măsurat la care sensibilitatea nu depinde de mărimea de intrare X

- prag de sensibilitate (ΔS) prin care se înţelege cea mai mica variaţie a măsurandului ce poate fi pusă în evidenta cu ajutorul aparatului de măsurat, în condiţii reale de funcţionare a lui. Acest parametru determină: precizia maximă pe care o poate avea un aparat de măsurat şi valoarea minimă măsurabilă a măsurandului. El depinde, în principal, de: rezoluţia aparatului de măsurat, de perturbaţiile (proprii si exterioare aparatului) şi de sensibilitatea indicatorului de nul (la aparatele care folosesc la măsurare metodele de zero);

- precizia instrumentală este calitatea aparatului de a da rezultate cât mai apropiate de valoarea adevărată a măsurandului şi ea se exprimă printr-un număr numit clasa de precizie a aparatului (sau, pe scurt, clasa aparatului) care se determină în funcţie de eroare maxim tolerată.

- supraîncarcabilitatea reprezintă capacitatea aparatului de a suporta o valoare de intrare mai mare decât valoarea maxima de regim permanent, pe o anumita durata (“scurtă” sau “lungă” ce se precizează), fără ca parametrii de funcţionare ai instrumentului să se modifice;

- fiabilitatea metrologica este dată de catre durata de timp (pe termen lung) în care aparatul funcţionează stabil (adică încadrat în limitele parametrilor de performanţă, în special clasa de precizie).

Pentru determinare unor constante fizice ale unor elemente de circuit , de exemplu rezistenţa electrică a unui rezistor sau pentru determinarea variaţiei unei mărimi fizice de exemplu intensitatea curentului electric printr-un rezistor în funcţie de tensiunea aplicată pe rezistor ,se realizează în laborator diferite montaje electrice .Principalele instrumente de măsură utilizate sunt ampermetrul pentru măsurarea intensităţii curentului electric şi voltmetrul pentru măsurarea tensiunii electrice .

Ampermetrul se conectează în serie cu elementul respectiv (rezistorul) ,iar voltmetrul se conectează în derivaţie cu acel element . Odată introduse în montajul electric atât ampermetrul cât şi voltmetrul devin elemente ale montajului respectiv. Prin introducerea instrumentelor de masură în montaj ,acesta se modifică din punct de vedere electric. Se consideră atât ampermetrul cât şi voltmetrul ca elemente ideale , elemente care nu modifică starea electrică a sistemului prin introducerea lor în montaj.