Spis treci 1. PODSTAWOWE WIADOMOCI O POMIARACH... 9 UKŁAD JEDNOSTEK MIAR... 11 2. WZORCE...15 2.1. Wzorce siły elektromotorycznej...15 RÓDŁA WZORCOWE WYKORZYSTUJCE EFEKT JOSEPHSONA...18 ELEKTRONICZNE WZORCE NAPICIA STAŁEGO...20 KALIBRATORY NAPICIA STAŁEGO...21 2.2. Wzorce rezystancji...22 OPORNIKI WZORCOWE JEDNOSTOPNIOWE...23 OPORNIKI WZORCOWE REGULOWANE...25 2.3. Wzorce pojemnoci...27 2.4. Wzorce indukcyjnoci...30 WZORCE INDUKCYJNOCI WŁASNEJ...30 WZORCE INDUKCYJNOCI WZAJEMNEJ...31 2.5. Cezowy wzorzec czstotliwoci...32 3. METODY POMIAROWE...33 4. DOKŁADNO POMIARU...36 OCENA NIEPEWNOCI W POMIARACH BEZPOREDNICH...40 OCENA NIEPEWNOCI W POMIARACH POREDNICH...42 SPOSOBY ZAPISU WYNIKÓW POMIARU...44 5. MIERNIKI ELEKTROMECHANICZNE...46 5.1. Budowa i zasada działania miernika magnetoelektrycznego...46 WPŁYW TEMPERATURY NA WSKAZANIA MIERNIKÓW MAGNETOELEKTRYCZNYCH...49 AMPEROMIERZE MAGNETOELEKTRYCZNE...49 WOLTOMIERZE MAGNETOELEKTRYCZNE...51 WŁACIWOCI MIERNIKÓW MAGNETOELEKTRYCZNYCH...52 5.1.1. Mierniki prostownikowe...53 5.1.2. Budowa i zasada działania galwanometru statycznego...55 5.2. Budowa, zasada działania i właciwoci mierników elektromagnetycznych...59 ZMIANY ZAKRESÓW POMIAROWYCH AMPEROMIERZY I WOLTOMIERZY ELEKTROMAGNETYCZNYCH...61 BŁD CZSTOTLIWOCIOWY...63 WPŁYW OBCYCH PÓL MAGNETYCZNYCH...64 WPŁYW KSZTAŁTU PRZEBIEGU MIERZONEGO...64
4 METROLOGIA ELEKTRYCZNA I ELEKTRONICZNA 5.3. Budowa, zasada działania i właciwoci mierników elektrodynamicznych...64 AMPEROMIERZE ELEKTRODYNAMICZNE...66 WOLTOMIERZE ELEKTRODYNAMICZNE...67 WPŁYW CZYNNIKÓW ZEWNTRZNYCH NA WSKAZANIA MIERNIKÓW ELEKTRODYNAMICZNYCH...68 WPŁYW OBCYCH PÓL MAGNETYCZNYCH...68 WPŁYW KSZTAŁTU PRZEBIEGU MIERZONEGO...69 WPŁYW TEMPERATURY...69 BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA WATOMIERZA ELEKTRODYNAMICZNEGO...69 WAROMIERZE...72 5.3.1. Mierniki elektrodynamiczne ilorazowe...73 5.3.2. Mierniki ferrodynamiczne...73 6. MIERNIKI CYFROWE...74 6.1. Woltomierze cyfrowe napicia stałego...74 6.1.1. Woltomierz cyfrowy o przetwarzaniu impulsowo-czasowym...75 6.1.2. Woltomierz cyfrowy z pojedynczym całkowaniem (przetwarzajcy napicie w czstotliwo)...77 6.1.3. Woltomierz cyfrowy z podwójnym całkowaniem...79 6.1.4. Woltomierz cyfrowy typu kompensacyjnego...82 6.2. Woltomierz cyfrowy napicia przemiennego...84 6.2.1. Przykładowy przetwornik (prostownik wartoci szczytowej)...85 6.2.2. Woltomierz cyfrowy napicia przemiennego z kompensacj wartoci skutecznej...86 6.3. Dokładno przyrzdów cyfrowych...87 7. PRZEKŁADNIKI...89 BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA PRZEKŁADNIKA PRDOWEGO...89 PRZEKŁADNIK NAPICIOWY...93 8. POMIAR MOCY CZYNNEJ...95 UKŁAD BEZPOREDNI DO POMIARU MOCY JEDNOFAZOWEJ PRZY ZADANEJ WARTOCI PRDU...95 UKŁAD POMIAROWY PRZY ZADANYM NAPICIU...97 9. POMIAR MOCY CZYNNEJ PRDU TRÓJFAZOWEGO... 101 POMIAR MOCY CZYNNEJ W LINII CZTEROPRZEWODOWEJ... 101 POMIAR MOCY CZYNNEJ W LINII TRÓJPRZEWODOWEJ... 102 POMIAR MOCY CZYNNEJ W LINII TRÓJPRZEWODOWEJ DWOMA WATOMIERZAMI... 104 10. POMIAR MOCY BIERNEJ PRDU TRÓJFAZOWEGO... 108 POMIAR MOCY BIERNEJ W LINII CZTEROPRZEWODOWEJ... 108 POMIAR MOCY BIERNEJ W LINII TRÓJPRZEWODOWEJ... 110
Spis treci 5 11. POMIARY ENERGII PRDU ELEKTRYCZNEGO... 113 11.1. Liczniki elektromechaniczne... 113 11.2. Liczniki elektroniczne... 119 12. POMIARY REZYSTANCJI... 122 12.1. Pomiary techniczne rezystancji... 122 12.2. Analogowe mierniki rezystancji... 126 OMOMIERZE... 126 MEGAOMOMIERZE... 128 12.3. Mostkowe metody pomiary rezystancji... 130 POMIAR REZYSTANCJI MOSTKIEM WHEATSTONE`A... 130 DOKŁADNO POMIARU MOSTKIEM WHEATSTONE`A... 131 DOBÓR ELEMENTÓW MOSTKA WHEATSTONE`A... 132 ZASADA POMIARU MOSTKIEM THOMSONA... 134 DOBÓR ELEMENTÓW MOSTKA THOMSONA... 135 12.4. Cyfrowy pomiar rezystancji... 136 MIERNIK Z PRZETWARZANIEM REZYSTANCJI W PROPORCJONALNY PRZEDZIAŁ CZASU... 136 CYFROWY OMOMIERZ Z PRZETWARZANIEM REZYSTANCJI NA NAPICIE... 138 13. MOSTKI PRDU PRZEMIENNEGO... 139 13.1. Metody mostkowe do pomiaru indukcyjnoci... 140 MOSTEK MAXWELLA... 140 MOSTEK MAXWELLA-WIENA... 142 13.2. Mostkowy pomiar pojemnoci... 143 MOSTEK WIENA... 143 14. POMIAR CZASU I CZSTOTLIWOCI... 147 14.1. Cyfrowy pomiar czasu... 147 14.2. Cyfrowy pomiar czstotliwoci... 149 14.3. Czstociomierze analogowe... 151 CZSTOCIOMIERZE REZONANSOWE... 151 CZSTOCIOMIERZE ILORAZOWE... 153 CZSTOCIOMIERZE INTEGRACYJNE... 154 15. POMIAR PRZESUNICIA FAZOWEGO... 156 15.1. Fazomierze ilorazowe... 156 15.2. Fazomierze cyfrowe... 157 16. POMIARY OSCYLOSKOPEM... 159 16.1. Oscyloskop analogowy... 159 GENERATOR PODSTAWY CZASU... 161 16.2. Oscyloskop cyfrowy... 163
6 METROLOGIA ELEKTRYCZNA I ELEKTRONICZNA 16.3. Zastosowanie oscyloskopu w technice pomiarowej... 164 CHARAKTERYSTYKI PRDOWO-NAPICIOWE... 164 POMIAR REZYSTANCJI... 166 POMIAR POJEMNOCI... 167 POMIAR PRZESUNICIA FAZOWEGO... 168 POMIAR CZSTOTLIWOCI... 170 POMIAR MOCY... 172 POMIAR WSPÓŁCZYNNIKÓW CHARAKTERYZUJCYCH PARAMETRY MODULACJI... 173 17. POMIARY WIELKOCI NIEELEKTRYCZNYCH METODAMI ELEKTRYCZNYMI... 176 17.1. Przetworniki parametryczne... 176 17.1.1. Przetworniki rezystancyjne... 176 PRZETWORNIKI POTENCJOMETRYCZNE... 176 TERMOMETRY REZYSTANCYJNE... 181 TERMOANEMOMETRY... 185 PRZETWORNIKI MAGNETOREZYSTANCYJNE... 186 17.1.2. Przetworniki fotoelektryczne... 187 17.1.3. Przetworniki pojemnociowe... 188 17.1.4. Przetworniki indukcyjnociowe... 191 17.1.5. Przetworniki piezo-magnetyczne... 196 CZUJNIKI MAGNETOSPRYSTE DŁAWIKOWE... 196 CZUJNIKI MAGNETOSPRYSTE TRANSFORMATOROWE... 197 CZUJNIKI DO POMIARU MOMENTU SKRCAJCEGO... 198 17.1.6. Przetworniki indukcyjne... 200 INDUKCYJNY PRZETWORNIK PRZEPŁYWU... 201 17.1.7. Przetworniki Halla (Hallotrony)... 202 17.1.8. Przetworniki wilgotnoci... 204 17.2. Przetworniki generacyjne... 206 17.2.1. Zjawiska termoelektryczne... 206 BEZSTYKOWY POMIAR TEMPERATURY... 210 17.2.2. Przetworniki piezoelektryczne... 211 17.2.3. Przetworniki stenia ph... 213 17.2.4. Przetworniki elektrodynamiczne i reluktancyjne... 214 18. SYSTEMY POMIAROWE... 217 18.1. Klasyfikacja systemów pomiarowych... 218 18.2. Schemat funkcjonalny systemu pomiarowego... 220 18.2.1. Struktura i organizacja systemów pomiarowych... 221 PODSTAWOWE BLOKI FUNKCJONALNE... 221 CZUJNIKI POMIAROWE... 222 BLOK AKWIZYCJI SYGNAŁÓW POMIAROWYCH... 222 BLOK PRZETWARZANIA DANYCH... 224
Spis treci 7 BLOK GENERACJI SYGNAŁÓW... 225 BLOK KOMUNIKACJI Z UYTKOWNIKIEM... 225 18.3. Konfiguracje systemów pomiarowych... 225 18.4. Interfejs w systemie pomiarowym... 227 18.4.1. Klasyfikacja interfejsów... 227 INTERFEJSY SZEREGOWE... 228 INTERFEJS RS-232C... 228 INTERFEJSY SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁE... 234 18.5. Projektowanie systemów pomiarowych... 238 18.5.1. Zintegrowane rodowiska programowe... 238 18.6. Wirtualne przyrzdy pomiarowe... 239 18.7. Przykłady praktyczne systemów pomiarowych... 244 LITERATURA... 248